(57)【要約】  正確に時間を合わせたスパークを生成して内燃機関において空気燃料混合物に点火する種類の点火システム（１０）において、スパークプラグ（２４）が使用される。スパークプラグ（２４）には一体型キャパシタ機能が設けられ、そのスパークの強度が高められる。キャパシタ機能は、金属膜（６２，６４）を管状の絶縁体（２６）の内側面（３０）および外側面に塗布することによって形成される。アルミナセラミック材料からなる絶縁体（２６）は誘電体を構成し、内側金属膜（６４）と外側金属膜（６２）との間に電位差が生じると電荷を受ける。蓄積された電荷は、スパークギャップ（５４）においてスパークを点火することによって放電される。内側金属膜（６４）および外側金属膜（６２）は、絶縁体（２６）の表面に塗料もしくはインクとして直接塗布することができる、またはつや出し複合材と混合してつや出し処理と同時に導電性コーティングを形成することができる。連動微小プレート（６２′）または蛇行微小プレート（６２″）を内側金属膜および外側金属膜のいずれかまたは両方に形成して、帯電する表面積を増大させることができる。金属膜（６２，６４）は、セラミック絶縁体（２６）の多孔性母材に移動しない材料から特に選択される。金属膜（６２，６４）は、金、白金、銅、または白金族金属であることが好ましい。
2009527078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパーク点火式内燃機関のためのスパークプラグであって、前記スパークプラグは、
外側面および内側面を有するおおむね管状のセラミック絶縁体と、
前記セラミック絶縁体の前記外側面の少なくとも一部分を包囲する金属シェルとを備え、前記シェルは少なくとも１つの接地電極を含み、さらに、
前記セラミック絶縁体においてその前記内側面と位置合わせされて配置された中心電極を備え、前記中心電極は、上部末端部と前記接地電極に対向する関係にある下部スパーク端部とを有し、スパークギャップがそれらの間の空間を規定し、
前記セラミック絶縁体は、前記外側面の少なくとも一部分上において前記シェルに電気的に接触して配置された外側金属膜と、前記内側面の少なくとも一部分上において前記中心電極に電気的に接触して配置された内側金属膜とを含み、前記内側金属膜および外側金属膜は、前記セラミック絶縁体によって互いに電気的に分離され、かつ前記中心電極と前記シェルとの間の電位差に応答してそれらの間に１回分の電気エネルギを蓄積するように動作可能である、スパークプラグ。
【請求項２】
前記セラミック絶縁体は周縁を有する回転体を含み、前記内側金属膜および外側金属膜は、全周縁寸法が前記内側面および外側面それぞれの周りに延在する、請求項１に記載のスパークプラグ。
【請求項３】
前記内側金属膜および外側金属膜は塗布されたコーティングを含む、請求項１に記載のスパークプラグ。
【請求項４】
前記内側金属膜および外側金属膜はつや出し混合物を含む、請求項１に記載のスパークプラグ。
【請求項５】
前記内側金属膜および外側金属膜は、金、銅、白金、ロジウム、イリジウム、パラジウム、オスミウム、およびルテニウムからなる群から選択される導電性金属を含む、請求項１に記載のスパークプラグ。
【請求項６】
前記内側金属膜および外側金属膜上に塗布された保護用コーティングをさらに含む、請求項５に記載のスパークプラグ。
【請求項７】
前記内側金属膜および外側金属膜の少なくとも一方は、微小プレートとして互いに連動し、かつ対応する複数の電気絶縁体層によって相互に分離された複数の離散金属層を含む、請求項１に記載のスパークプラグ。
【請求項８】
前記離散金属層同士の間の前記電気絶縁体はつや出し材料を含む、請求項７に記載のスパークプラグ。
【請求項９】
前記内側金属膜および外側金属膜の少なくとも一方は、蛇行微小プレートと、それらの上に一体として折畳まれた電気絶縁体層とを含む、請求項１に記載のスパークプラグ。
【請求項１０】
前記電気絶縁体層はつや出し材料を含む、請求項９に記載のスパークプラグ。
【請求項１１】
前記セラミック絶縁体はある長さを有し、前記内側金属膜および外側金属膜は、前記セラミック絶縁体の前記長さ未満に延在する、請求項１に記載のスパークプラグ。
【請求項１２】
スパーク点火式内燃機関のための点火システムであって、前記点火システムは、
電源と、
前記電源に動作可能に接続され、高圧電圧を生じさせるための点火コイルと、
前記点火コイルに動作可能に接続され、前記コイルからの高圧電圧を正確に時間を合わせた間隔で分配するためのスイッチング装置と、
前記スイッチング装置に電気的に接続された少なくとも１つのスパークプラグとを備え、前記スパークプラグは、外側面および内側面を有するおおむね管状のセラミック絶縁体と、前記セラミック絶縁体の前記外側面の少なくとも一部分を包囲する金属シェルとを含み、前記シェルは少なくとも１つの接地電極を有し、さらに、前記セラミック絶縁体においてその前記内側面に位置合わせされて配置された中心電極を含み、前記中心電極は、上部末端部および前記接地電極に対向する関係にある下部スパーク端部を有し、スパークギャップがそれらの間の空間を規定し、前記セラミック絶縁体は、前記外側面の少なくとも一部分上において前記シェルに電気的に接触して配置された外側金属膜と、前記内側面の少なくとも一部分上において前記中心電極に電気的に接触して配置された内側金属膜とを有し、前記セラミック絶縁体は前記内側金属膜と外側金属膜との間で誘電体を構成し、かつ前記スパークギャップにおいて生じたスパークによって放電するためにそこにおいて電界を受けるように動作可能である、点火システム。
【請求項１３】
前記セラミック絶縁体は周縁を有する回転体を含み、前記内側金属膜および外側金属膜は、全周縁寸法が前記内側面および外側面それぞれの周りに延在する、請求項１２に記載の点火システム。
【請求項１４】
前記内側金属膜および外側金属膜は塗布されたコーティングを含む、請求項１２に記載の点火システム。
【請求項１５】
前記内側金属膜および外側金属膜はつや出し混合物を含む、請求項１２に記載の点火システム。
【請求項１６】
前記内側金属膜および外側金属膜は、金、銅、白金、ロジウム、イリジウム、パラジウム、オスミウム、およびルテニウムからなる群から選択される導電性金属を含む、請求項１２に記載の点火システム。
【請求項１７】
前記内側金属膜および外側金属膜上に塗布された保護用コーティングをさらに含む、請求項１６に記載の点火システム。
【請求項１８】
前記内側金属膜および外側金属膜の少なくとも一方は、微小プレートとして互いに連動し、かつ対応する複数の電気絶縁体層によって相互に分離された複数の離散金属層を含む、請求項１２に記載の点火システム。
【請求項１９】
前記離散金属層同士の間の前記電気絶縁体はつや出し材料を含む、請求項１８に記載の点火システム。
【請求項２０】
前記内側金属膜および外側金属膜の少なくとも一方は、蛇行微小プレートと、それらの上に一体として折畳まれた電気絶縁体層とを含む、請求項１２に記載の点火システム。
【請求項２１】
前記電気絶縁体層はつや出し材料を含む、請求項２０に記載の点火システム。
【請求項２２】
前記セラミック絶縁体はある長さを有し、前記内側金属膜および外側金属膜は、前記セラミック絶縁体の前記長さ未満に延在する、請求項１２に記載の点火システム。
【請求項２３】
スパークプラグを形成する方法であって、
外側面および内側面を有するおおむね管状の回転体としてセラミック絶縁体を形成する
ステップと、
セラミック絶縁体の外側面の少なくとも一部分を金属シェルで包囲するステップと、
接地電極を金属シェルに取付けるステップと、
上部末端部および下部スパーク端部を有する中心電極をセラミック絶縁体の内側面に挿入するステップと、
中心電極のスパーク端部を接地電極と対向して配向し、それらの間の空間にスパークギャップを規定するステップと、
セラミック絶縁体が、対向する金属膜同士の間で誘電体を構成し、かつスパークギャップにおいて生じたスパークによって放電するためにそこにおいて電界を受けるように動作可能であるように、セラミック絶縁体の内側面および外側面の少なくとも一部分を金属膜でコーティングするステップとを備える、方法。
【請求項２４】
前記コーティングするステップは、絶縁体の内側面および外側面の全周縁の周りに金属膜を堆積させるステップを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記コーティングするステップは、つや出し混合物を塗布するステップを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記コーティングするステップは、金属膜上に保護用のコーティングを塗布するステップを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記コーティングするステップは、連動微小プレートの形態で複数の離散金属層を作製し、各微小プレートを電気絶縁体層で分離するステップを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
前記コーティングするステップは、微小プレート層をそれ自身の上の絶縁体層とともに折畳んで、蛇行構造を形成するステップを含む、請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２００６年２月１３日付の連続番号第１１／３５２，７０８号の「METALLIC INSULATOR COATING FOR HIGH CAPACITY SPARK PLUG」と題する米国特許出願の一部継続出願であり、その優先権を主張し、その全開示をここに引用によって援用する。
【０００２】
発明の背景
発明の分野
本発明はスパーク点火式内燃機関のための点火システムに関し、特に高い静電容量機能を有するスパークプラグに関する。
【背景技術】
【０００３】
関連技術
スパーク点火式内燃機関のための点火システムは、スパークプラグに依拠して、圧縮された空気燃料混合物を点火するために十分強い放電のスパークを発生させる。スパークの強度を高めることによって、より効率の良い点火が実現されることが多い。
【０００４】
先行技術は、スパークの強度を高めるためにスパークプラグにキャパシタを組込むことを教示している。キャパシタをスパークプラグに一体化させるためのさまざまな方法および構成が提案されている。しかし、提案されているさまざまな方法はすべて欠点を有し、実際の用途における期待に応えていない。キャパシタをスパークプラグ内に一体化させる一部の設計は、スパークの強度をさほど高めていない。他の設計は、高温の腐食動作環境に耐えることができず、その結果耐用年数が限られる。一体化されたキャパシタを有するスパークプラグのさらなる制約が、それらの機械的な脆さから生じる。これらは、化学酸化または付随する機械的な力および摩耗からの分解に屈することなく通常の組立作業に耐えることができないことがわかっている。
【０００５】
より高静電容量のスパークプラグを実現するための先行技術の試みの１つは、アルミナセラミック絶縁体のＩＤおよびＯＤに塗布されたメタリックシルバーコーティングを提案した。当該絶縁体は、介在された誘電体を構成する。この提案によれば、短期間ではある程度成功するが、高温で長期間使用されると破損を招きやすい。破損の状態は、銀がアルミナセラミックに移動し、その電気絶縁体としての有効性が低下することで生じるセラミックの劣化によるセラミックの高電圧絶縁体破損である。その上、この先行技術の設計は化学酸化を非常に被りやすく、シルバーコーティングは、工作機械および他の要素との粗い研磨接触を含むその後の組立作業に耐えることができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、製造が安価で、既存のスパークプラグ製造技術および機械に資し、組立作業中に化学酸化または機械的な分解を被らず、セラミック絶縁体の母材に移動せず、かつ劣化もしくは破損することなく許容できる耐用年数をもたらすより高静電容量のスパークプラグが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明の概要
スパーク点火式内燃機関のためのスパークプラグは、外側面および内側面を有するおおむね管状のセラミック絶縁体を含む。セラミック絶縁体の外側面の少なくとも一部分を金
属シェルが包囲する。シェルは少なくとも１つの接地電極を有する。中心電極が、セラミック絶縁体においてその内側面と位置合わせされて配置される。中心電極は、上部末端部と接地電極に対向する関係にある下部スパーク端部とを有し、スパークギャップがそれらの間の空間を規定する。セラミック絶縁体は、外側面の少なくとも一部分上に配置され、かつシェルに電気的に接触する外側金属膜を有する。内側金属膜が、内側面の少なくとも一部分上において中心電極に電気的に接触して配置される。内側金属膜および外側金属膜は、セラミック絶縁体によって互いに電気的に分離され、かつ中心電極とシェルとの間の電位差に応答してそれらの間に１回分の電気エネルギを蓄積するように動作可能である。
【０００８】
発明の別の局面によれば、スパーク点火式内燃機関のための点火システムが提供される。当該点火システムは、電源と、電源に動作可能に接続され、高圧電圧を生じさせるための点火コイルと、点火コイルに動作可能に接続され、コイルからの高圧電圧を正確に時間を合わせた間隔で分配するためのスイッチング装置とを含む。少なくとも１つのスパークプラグがスイッチング装置に電気的に接続され、外側面および内側面を有するおおむね管状のセラミック絶縁体を含む。セラミック絶縁体の外側面の少なくとも一部分を金属シェルが包囲する。シェルは少なくとも１つの接地電極を有する。中心電極が、セラミック絶縁体においてその内側面に位置合わせされて配置される。中心電極は、上部末端部および接地電極に対向する関係にある下部スパーク端部を有し、スパークギャップがそれらの間の空間を規定する。セラミック絶縁体は、外側面の少なくとも一部分上においてシェルに電気的に接触して配置された外側金属膜を有する。内側金属膜が、内側面の少なくとも一部分上において中心電極に電気的に接触して配置される。セラミック絶縁体は内側金属膜と外側金属膜との間で誘電体を構成し、かつスパークギャップにおいて生じたスパークによって放電するためにそこにおいて電界を受けるように動作可能である。
【０００９】
発明のさらに別の局面によれば、スパークプラグを形成するための方法が提供される。当該方法は、外側面および内側面を有するおおむね管状の回転体としてセラミック絶縁体を形成するステップと、セラミック絶縁体の外側面の少なくとも一部分を金属シェルで包囲するステップと、接地電極を金属シェルに取付けるステップと、上部末端部および下部スパーク端部を有する中心電極をセラミック絶縁体にその内側面に位置合わせして挿入するステップと、中心電極のスパーク端部を接地電極と対向して配向し、それらの間の空間にスパークギャップを形成するステップとを含む。当該方法は、セラミック絶縁体が、対向する金属膜同士の間で誘電体を構成し、かつスパークギャップにおいて生じたスパークによって放電するためにそこにおいて電界を受けるように動作可能であるように、セラミック絶縁体の内側面および外側面の少なくとも一部分を金属膜でコーティングするステップを特徴とする。
【００１０】
発明に係るスパークプラグ、点火システムおよび方法は、劣化もしくは破損することなく有用な耐用年数を有し、高温下でセラミック母材に移動せず、かつ化学酸化または摩耗による機械的な分解に屈することなくスパークプラグ組立作業に特に適合するスパークプラグキャパシタに起因する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
好ましい実施形態の詳細な説明
本発明のこれらおよび他の特徴ならびに利点は、以下の詳細な説明および添付の図面と併せて考慮されるとより簡単に理解されるであろう。
【００１２】
図を参照し、同じ参照符号は、いくつかの図面を通して同じかまたは対応する部分を示し、スパーク点火式内燃機関のための例示的な点火システムを図１において１０におおまかに示す。点火システム１０は、接触点、ブレーカレス電子点火システム、キャパシタ放電点火システム等を有する標準的な点火システムを含むいずれかの既知の種類のものであ
る。図１の例では、コンピュータ制御点火システムが示され、その主な目的は、内燃機関の個々のシリンダにおいて圧縮された空気燃料混合物に点火するのに十分なエネルギの、時間を合わせた放電を行うことである。この放電を発生させるのに必要な電圧は単巻変圧器によって生成されることがもっとも多く、点火コイル１２の一次コイルにおける電流は、所望の点火時間に遮断される。これは、バッテリ１４における比較的低い電圧が３０〜４０キロボルトのオーダまで昇圧される回路によって、または内蔵式マグネト発電機によって行われる。点火スイッチ１６が「オン」または「閉」状態にあるとき、電流がバッテリ１４からコンピュータ制御装置１８に流れる。コンピュータ制御装置１８は、点火が必要とされる厳密な時間を判定し、かつ点火コイル１２に信号を送って、スパークプラグに点火するのに必要な高電圧を発生させるようにプログラミングされる。２０に大まかに示すセンサは、コンピュータ制御装置１８に多くの入力を与え、正確なタイミングパラメータを計算させることができる。ディストリビュータ２２は、正確に時間を合わせた間隔で、コイル１２からの高圧電圧をエンジンのそれぞれの燃焼室に送るためのスイッチング装置として機能する。当業者は、用途によって、かつ技術が発展するにつれて、点火システム１０における具体的な配置、回路および構成要素が変動し得ることを理解するであろう。
【００１３】
スパークプラグを図２および図３において２４に大まかに示す。スパークプラグ２４は、特定の絶縁耐力、高い機械的強度、高い熱伝導率、および熱衝撃に対する良好な耐性を有する酸化アルミニウムセラミック材料からなることが好ましいおおむね管状のセラミック絶縁体２６を含む。絶縁体２４は、極度の圧力の下で乾式に成形し、その後キルンで焼成して高温にてガラス化することができる。絶縁体２６の外側面は、スパークまたは二次電圧「フラッシュオーバー」に対してさらに保護する目的でリブ２８を含み、かつゴムのスパークプラグブーツ（図示せず）のグリップを向上させ得る。絶縁体２６は、絶縁体２６の長手方向に延在し、かつ内側面３０によって規定される中心通路も含む。
【００１４】
金属シェル３２は、絶縁体２６の外側面の下部区分を包囲する。金属シェル３２は、冷間押出しまたは他の処理によって製造することができ、取出しおよび設置のために工具収容六角形部３４を含み得る。六角形の寸法は、関連する用途についての業界標準に準拠する。ねじ切りされた区分３６がシート３８の真下において金属シェル３２の下部部分に形成される。シート３８は、この形式のスパークプラグのために設計されたシリンダヘッドにおいて精密な許容誤差設置を行うために先細りであるか、またはスパークプラグがシリンダヘッドにおいて着座する平滑な表面をもたらすためにガスケット（図示せず）を有し得る。接地電極４０は、ねじ切りされた部分３６の底面から径方向内側に延在する。接地電極４０は、通常および極度の動作温度状態の下でのスパーク浸食および化学的腐食の両方に耐え、かつ熱を伝達するように、金属シェル３２とは異なる材料で製造し得る。接地電極４０は、ギャップの寿命を延ばすために断面が長方形であり得るが、他の形状および構成も可能であり、ほんの数例を挙げると、複数の接地電極、環状の接地電極、または表面ギャップ型電極の使用を含む。
【００１５】
４２において大まかに示す中心電極は、内側面３６と位置合わせされてセラミック絶縁体２６の中心通路に配置される。中心電極４２は、図２の例では、塗布されたセメントと連結されたねじ山によって絶縁体２６の中心通路内に固定されて永久気密接続をもたらすことができる上部末端部４４を有するアセンブリを含むことが好ましい。ある状況において電磁障害を減少させる目的で、上部末端部４４の下に抑制器４６を直列に含むことができる。抑制器４６は、点火システム１０の構成に部分的に依存して、抵抗型または誘導型を含むいずれかの既知の型のものであり得る。ばね４８は、抑制器４６と上部末端部４４との間において安定した接触を保証する。中心電極４２の下部部分５０はばね４８の下側に当接し、絶縁体２６の中心通路の残りの部分を延在し、接地電極４０に対向する関係に示される下部スパーク端部５２において現れる。スパークギャップ５４は、スパーク端部
５２と接地電極４０との間の空間に規定される。中心電極４２の下部部分５０は封入された銅５６を含み、スパークギャップ５４から離れる方向への熱伝達を向上させ得る。中心電極４２の下部部分５０と絶縁体２６の内側面３０との間において高圧の下で圧縮粉体シール５８を形成して永久的な組立をもたらし、かつ燃焼ガス漏れをなくすことができる。粉体シール５８は、熱、酸化、および腐食に耐える種類のものである。同様の粉体シール６０を金属シェル３２と絶縁体２６の外側面との間に設けてもよい。当業者は、中心電極４２の具体的な構造および構成は多くの形態を取ることができ、かつ技術の発展につれて一層進化し得ることを理解するであろう。単体としてセラミック絶縁体２６に挿入することができるが、その場で（in situ）組立てられることがより好ましい。中心電極４２および接地電極４０のスパーク面には、耐久性を高めるために、貴金属を装着することができる。
【００１６】
スパークプラグ２４には、スパークギャップ５４において生成されるスパークの強度を高める目的で、一体型キャパシタが装着される。一体型キャパシタは、接地された金属シェル３２と接触するように絶縁体２６の外側面の少なくとも一部分上に塗布された外側金属膜６２によって形成される。この外側金属膜６２は、キャパシタの一方のプレートを構成する。内側金属膜６４は、絶縁体２６の内側面３０の対応する部分上に配置され、中心電極４２と電気的に接触する。内側金属膜６４は、キャパシタ構成の他方のプレートを構成する。外側金属膜６２と内側金属膜６４との間に位置する絶縁体２６は誘電体を構成し、スパークギャップ５４において生じたスパークによって放電するためにそこにおいて容量性の電界を受けるように動作可能である。高圧電気が中心電極４２に印加されると、外側金属膜６２と内側金属膜６４とにそれぞれ伝えられる接地された金属シェル３２と中心電極４２との間の電位差は、２つの膜６２および６４が誘電絶縁体２６によって互いに電気的に絶縁されると一体型電気デバイスを形成し、蓄積された電気エネルギの形態で容量が導入される。スパークがスパークギャップ５４において生じるとキャパシタが放電し、その結果、蓄積されている電気エネルギがスパークに伝えられ、それによってシリンダ内の空気燃料混合物に点火する際の強度および有効性が高まる。
【００１７】
管状の絶縁体２６のように、各金属膜６２および６４が中心電極４２について同心の管または回転体の形態を取るように、内側金属膜６４および外側金属膜６２が絶縁体２６の全周縁寸法の周りに塗布されることが好ましい。各金属膜６２および６４が絶縁体６２を覆う軸方向の長さは、スパークプラグの構成および特定の用途に依存して変動させることができる。図示した例では、外側金属膜６２はシェル３２の上に延在し、完成したスパークプラグ２４を外側から確認すると見える露出部分を呈する。他方の方向において、外側金属膜６２は、その表面積の一部が燃焼ガスに晒されるように、絶縁体の先の下方に部分的に延在する。内部において、内側金属膜６４は、外側金属膜６２と軸方向においておおむね同じ長さである。
【００１８】
高温動作の下で金属膜６２および６４の酸化を防ぎ、かつ導電要素が絶縁体２６の母材に拡散するのを防ぐために、金属膜６２および６４は、金の貴金属コーティング、または白金、パラジウム、イリジウム、オスミウム、ルテニウムおよびロジウムからなる白金族の部材で作成されることが好ましい。金属膜６２および６４について考えられる他の材料は銅を含むが、酸化の問題に対処するために、つや出し材などの保護層で銅をコーティングしてもよい。
【００１９】
内側金属膜６２および外側金属膜６４は、コーティングとして塗布するか、またはセラミックつや出し材料と混合して通常のつや出し処理の一部として塗布することができる。図４は、内側金属膜６４および外側金属膜６２がコーティングとして塗布される例示的なイベントのシーケンスを示す。ここで、動作ボックス６６は、導電性金属を準備して塗布する段階を表わす。一般に、これは特定の材料を液体状態に処方するステップを伴う。材
料を構成材料からなるインクまたは塗料として処方するステップも伴い得る。他の可能性は、焼結前作業において塗布される粉末として導電性金属材料を準備するステップを含む。決定ブロック６８は、特定の材料が十分な高温腐食特性を有しているかどうかを問う。銅の例のようにｎｏであれば、窒素またはアルゴン雰囲気のような非腐食環境において、導電性金属が絶縁体２６に塗布され得る。これは、機能ブロック７０において表わされる。これに引き続き、高温腐食問題に対処するために、保護用のつや出し材または他の非腐食コーティングが金属膜上に塗布される。このステップは機能ブロック７２において行なわれ、硬化処理７４が引き続く。銅の代わりに金または白金族金属のうちの１つが導電性金属に選択された場合、機能ブロック７６に表わすように、導電性金属を絶縁体２６に直接塗布し得る。腐食は問題とならないため、硬化処理７４が引き続く。導電性金属が液状インクまたは塗料の形態で準備される例においては、絶縁体２６への塗布は、はけ塗り、浸漬、圧延、噴霧、スクリーン印刷、または液体コーティングを硬質の基板に塗布するためのいずれかの他の既知の動作の形態を取り得る。
【００２０】
一部の用途では、つや出し材または他の高誘電率材料などの絶縁材料の層と組合せられた複数の層に内側金属膜および／または外側金属膜を塗布することによって、スパークプラグの静電容量を向上させることが望ましい場合がある。図６、図６ａ、および図６ｂを参照し、先に紹介した参照符号に′記号を付す。ここで、非導電中間層６３′によって分離された１対の連動微小プレート６２′として外側金属膜を図示する。１対の連動微小プレート６２′は、外側金属膜の表面積を効果的に２倍にし、それによってその電荷搬送容量が実質的に向上する。図示していないが、内側金属膜６４′は外側金属膜と同じ連動する形式で作成することができる。３枚以上の連動微小プレート６２′が可能である。この代替的な設計は、スパークプラグ２４′の軸方向の長さまたは径方向の直径が規定された寸法を超えて実質的に増大することなく、キャパシタの有効表面積を増大させるという利点を有する。
【００２１】
図７、図７ａおよび図７ｂにおいて、この発明の第２の代替的な実施形態を示す。便宜上、先に示した参照符号に″記号を付す。この実施形態では、外側金属膜を、非導電中間層６３″とともにそれ自身の上に２回折畳んだ蛇行微小プレート６２″として示す。その結果生じる構造は、図２および図３の実施形態と比較して、帯電する表面積が３倍である。内側金属膜６４″は、蛇行微小プレート、または図６ａおよび図６ｂのような連動微小プレート、または図２および図３のような単一層によって、同様に形成することができる。微小プレート６２″および中間層６３″をそれ自身の上に３回以上折畳むこともでき、それによって当該構造において４つ以上の層が形成される。
【００２２】
これらの第１のおよび第２の代替的な実施形態に鑑み、図４に示したイベントのシーケンスは、十分な金属膜層が塗布されたかどうかを判断するための質問７７を含み得る。答が「ＮＯ」の場合、処理は機能ブロック７８に進んで誘電体層が塗布され、必要であれば誘電体８０の硬化が引き続く。その後当該シーケンスが繰返され、別の金属膜層を塗布する。このループは、質問７７がｙｅｓと答えられるまで繰返される。ここから、機能ブロック８２において最終仕上げ作業が行なわれ、本発明に従って結果として得られるスパークプラグ２４′が最終製品として生成される。
【００２３】
代替的な塗布技術を図５に関連して説明する。ここで、コンテナ８６のセラミックつや出し材料とともに、適切な導電性金属がコンテナ８４に供給される。これらの成分をともに混合して、極めて耐久性がある高温導電性コーティングを絶縁体２６のために形成する。この技術によれば、高温状態の下で化学酸化に向かう傾向を有する銅のような材料でも、腐食と絶縁体２６の母材への移動とから保護される。その後、特別に準備されたつや出し材が機能ブロック９０において絶縁体２６に塗布される。つや出し材は、結果として生じる導電性コーティングが十分に硬くなり動作可能となるように、９２において硬化され
る。質問ブロック９４は、複数層の導電性コーティングが塗布されるかどうか判断する。そうであれば、９０において新たなつや出し層を塗布する前に、９６において別の誘電体層を形成し、９８においてその誘電体層を硬化させる必要があり得る。しかし、金属膜層が１つだけ塗布される場合、または十分な層が得られた場合、絶縁体２６はさらなる仕上げ作業１００を経て、本発明に係る完全に仕上げられたスパークプラグ２４が得られる。
【００２４】
明らかに、上記の教示に鑑みて本発明の多くの変更および修正が可能である。したがって、添付の請求項の範囲において、具体的に説明したのとは別の方法で発明を実施し得ると理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】スパーク点火式内燃機関のための例示的な点火システムの簡略化した概略図である。
【図２】本発明の新規な特徴を組込んだ例示的なスパークプラグの断面図である。
【図３】図２のスパークプラグの拡大図である。
【図４】金属膜をセラミック絶縁体に塗布する一連の方法を示す概略図である。
【図５】図４と同様であるが、金属膜をセラミック絶縁体に塗布するための代替的な方法を示す概略図である。
【図６】第１の代替的な実施形態に係る絶縁体の断面図である。
【図６ａ】図６の丸で囲んだ領域の拡大図である。
【図６ｂ】図６の丸で囲んだ領域の拡大図である。
【図７】第２の代替的な実施形態に係る絶縁体の断面図である。
【図７ａ】図７の丸で囲んだ領域の拡大図である。
【図７ｂ】図７の丸で囲んだ領域の拡大図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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