(57)【要約】  【課題】  筒内の燃焼圧を検出する燃焼圧センサを、燃焼室に取り付け用の加工を行うことなく配置可能にする。  【解決手段】  点火プラグ１の中心電極４は、点火プラグ中心線ｍから側方電極５と反対側へ偏心して位置している。放電ギャップ１３を構成する中心電極側チップ１１と側方電極側チップ１２とは、点火プラグ中心線ｍを挟んで互いに対向し、放電ギャップ１３の中心点Ｘが、点火プラグ中心線ｍ上に位置している。そして、筒内の燃焼圧力を検知する燃焼圧センサ１５が、中心電極４と側方電極５との間に位置し、かつ栓体２の内側に固定されている。これによって、点火プラグ１の栓体２の内側に、燃焼圧センサ１５を配置することができ、燃焼室に燃焼圧センサ１５を取り付けるための加工を省略することができる。  【選択図】  図１
2006324120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
取付用のネジ部を有する略筒状の栓体と、この栓体の内側に絶縁碍子を介して支持された中心電極と、栓体の先端部に接続され、かつこの栓体の内側へ向かうように湾曲した側方電極と、を備え、中心電極の先端と側方電極の先端との間の放電ギャップにおいて放電して火花を発生させる内燃機関の点火プラグであって、
中心電極が、点火プラグ中心線から側方電極と反対側へ偏心して位置し、放電ギャップを構成する中心電極先端と側方電極先端とが、点火プラグ中心線を挟んで互いに対向し、放電ギャップの中心点が、点火プラグ中心線上に位置した内燃機関の点火プラグにおいて、
筒内の燃焼圧力を検知する燃焼圧センサが、中心電極と側方電極との間に位置し、かつ栓体の内側に固定されていることを特徴とする内燃機関の点火プラグ。
【請求項２】
燃焼圧センサは、その先端位置が、栓体の先端部の位置と略一致するよう栓体に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の点火プラグ。
【請求項３】
燃焼圧センサは、その先端位置が、栓体の先端から奥まって位置するよう栓体に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の点火プラグ。
【請求項４】
放電ギャップが、点火プラグの中心線に対して傾いていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の点火プラグ。
【請求項５】
放電ギャップが、点火プラグの中心線に対して直交していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の点火プラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として火花点火式内燃機関に用いられる点火プラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの燃焼安定性を制御する際に、気筒内の燃焼圧を検知する燃焼圧センサの検出値を使用する場合がある。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示された内燃機関の空燃比制御装置においては、シリンダヘッドに筒内圧力を直接計測する耐熱性の燃焼圧センサが取り付けられた構成が開示されている。
【特許文献１】特開平２−１７６１３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献１に開示されているように、シリンダヘッド等のエンジン本体に、筒内圧力を直接検出する燃焼圧センサを取り付ける場合には、燃焼圧センサを取り付けるために、燃焼室に燃焼圧センサの取付用のボスを設定する必要がある。
【０００５】
しかしながら、このようなセンサ取り付け用のボスに燃焼圧センサを取り付けるためには、センサ取付用ボスに対して孔空け等の後加工を精度良く行う必要があり、特に、自動車用の内燃機関のような小ボアのエンジンでは、センサ取付用ボスに対して行う孔空け等の後加工が困難になるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、本発明の内燃機関の点火プラグは、点火プラグの中心電極が、点火プラグ中心線から側方電極と反対側へ偏心して位置し、放電ギャップを構成する中心電極先端と側方電極先端とが、点火プラグ中心線を挟んで互いに対向し、放電ギャップの中心点が、点火プラグ中心線上に位置したものであって、筒内の燃焼圧力を検知する燃焼圧センサが、中心電極と側方電極との間に位置し、かつ栓体の内側に固定されていることを特徴としている。これによって、中心電極の位置を点火プラグ中心線から側方電極と反対側に偏心し、中心電極と側方電極との間のスペースが相対的に拡張されることになり、栓体内に燃焼圧センサを配置可能となる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、点火プラグの栓体の内側に、燃焼圧センサを配置することができるので、燃焼室に燃焼圧センサを取り付けるための加工を省略することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【０００９】
図１は、この発明に係る火花点火式内燃機関用の点火プラグ１の第１実施形態を示している。図１には、点火プラグ１の要部である先端側部分のみを示しているが、この点火プラグ１は、図示せぬシリンダヘッドのプラグ孔に取り付けるための取付用ネジ部２ａを有する略筒状の栓体２と、この栓体２の内側に絶縁碍子３を介して支持された細い円柱状をなす中心電極４と、栓体２の先端部に接続された側方電極５と、を備えている。
【００１０】
栓体２は、周知のように、脱着操作のために図示せぬ部分に六角部を備えている。アルミナ等からなる上記の絶縁碍子３は、全体として略円筒状をなし、栓体２の内周に挿入されているとともに、栓体２と一体に固定されている。ここで、図示する絶縁碍子３の先端側部分は、先端へ向かって徐々に小径となるテーパ状外周面３ａを有する細い円筒状をなし、かつ点火プラグ中心線（栓体２の中心線）ｍから偏心している。
【００１１】
また、絶縁碍子３の先端側部分は、栓体２の先端面２ｃから円筒状のままその全周に亘って等しく所定量突出してなる先端面３ｂを有している。
【００１２】
中心電極４は、例えばニッケル合金等からなり、上述した絶縁碍子３の先端側部分の中心に嵌合支持されている。従って、この中心電極４の中心線Ｌは、点火プラグ中心線ｍから偏心した位置にあり、かつ点火プラグ中心線ｍと平行となっている。また、中心電極４の先端側は、円環状をなす絶縁碍子３先端面３ｂから円柱状のまま所定量突出しており、かつ、徐々に小径となるテーパ部４ａが形成されているとともに、このテーパ部４ａの小径側となる先端に、貴金属材料からなる小径の円柱状をなす中心電極側チップ１１が取り付けられている。この中心電極側チップ１１は、中心電極４の先端を構成するものであって、図示するように、その円柱の中心軸線が中心電極４の中心線Ｌに対し傾いており、かつ実質的な放電部となる先端面１１ａは、中心電極４への接合面となる基端面とともに、上記中心軸線に対し直交した面をなしている。従って、テーパ部４ａは、中心電極４の一般部の外径から中心電極側チップ１１の外径へと徐々に変化する傾いた略円錐形をなしている。
【００１３】
一方、側方電極５は、例えばニッケル合金等からなり、栓体２の先端面２ｃの外周縁に接合されたものであって、栓体２から点火プラグ中心線ｍと略平行に延びた基部５ａと、基部５ａから栓体２の内側へ略直角に曲がった腕部５ｂと、を有する略Ｌ字形をなしている。腕部５ｂは、その先端が点火プラグ中心線ｍに達しないように、点火プラグ１の半径方向に沿った長さが短いものとなっている。尚、この側方電極５は、基部５ａにおいて点火プラグ１の半径方向の厚さよりも周方向の幅が広い略矩形の断面形状を有している。そして、この側方電極５の先端内側に、中心電極４側へ向かって突出するように貴金属材料からなる小径の円柱状をなす側方電極側チップ１２が取り付けられている。この側方電極側チップ１２は、側方電極５の先端を構成するものであって、その円柱の中心軸線が点火プラグ中心線ｍに対し傾いており、かつ実質的な放電部となる先端面１２ａは、中心電極４への接合面となる基端面とともに、上記中心軸線に対し直交した面をなしている。
【００１４】
ここで、中心電極側チップ１１と側方電極側チップ１２とは、点火プラグ中心線ｍを挟んで互いに対向していると共に、それぞれの中心軸線が互いに合致している。そして、互いに対向した中心電極側チップ１１の先端面１１ａと側方電極側チップ１２の先端面１２ａとの間が、放電ギャップ１３となっている。つまり、中心電極４が、点火プラグ中心線ｍから側方電極５と反対側の方向へ偏心しており、中心電極側チップ１１が点火プラグ中心線ｍを挟んで一方の側に、側方電極側チップ１２が他方の側に、それぞれ位置し、かつそれぞれのチップ１１，１２が、同一直線上に整列している。従って、両チップ１１，１２を結ぶ直線（両チップ１１，１２を通る中心軸線）Ｓは、点火プラグ中心線ｍに対し傾斜し、かつ点火プラグ中心線ｍと交差している。また、この実施形態では、先端面１１ａ，１２ａの間の放電ギャップ１３の中心点Ｘが、点火プラグ中心線ｍ上に位置している。換言すれば、各先端面１１ａ，１２ａが、点火プラグ中心線ｍから等しい距離だけ離れている。
【００１５】
そして、中心電極４が点火プラグ中心線ｍから側方電極５と反対側の方向へ偏心することによって相対的に拡張された栓体２内側の中心電極４と側方電極５との間には、筒内の燃焼圧力を検知する燃焼圧センサ１５が配置されている。
【００１６】
この燃焼圧センサ１５は、栓体２の内周側に形成されたセンサ取付穴１６に、挿入固定されたものであって、具体的には、燃焼圧センサ１５の先端側外周面に形成された雄ネジ部１５ａを、センサ取付穴１６の内周面に形成された雌ネジ部１６ａに螺合させることによって栓体２に対して取り付け固定されている。さらに言えば、この燃焼圧センサ１５は、その先端位置が栓体２の先端面２ｃと略一致するよう栓体２に取り付け固定されている。尚、燃焼圧センサ１５の先端は、栓体２の外部に対して露出している。
【００１７】
上記のように構成された点火プラグ１においては、点火コイルから高電圧が与えられると、放電ギャップ１３つまり中心電極側チップ１１と側方電極側チップ１２との間で気中放電が生じ、その放電火花によって、燃焼室内の混合気に点火される。このとき、初期火炎は、概略、放電ギャップ１３の中心点Ｘを中心とした球状となって徐々に大きくなっていく。図２は、上述した点火プラグ１における初期火炎の発達の状況を模式的に示したものであり、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の円で示すように、時間経過とともに、球状初期火炎が徐々に大きくなっていくので、ある時点で、初期火炎が中心電極４やその周囲の絶縁碍子３先端面３ｂに接触し、冷却による消炎作用を受ける。ここで、図２に示すように、点火プラグ１においては、中心電極４の中心線Ｌ上ではなく、中心線Ｌから外れた位置（つまり中心点Ｘ）を中心として初期火炎が生じるので、中心電極４やその周囲の絶縁碍子３先端面３ｂとの接触が少なくなり、消炎作用が抑制される。一方、点火プラグ１全体に対しては、初期火炎は、点火プラグ中心線ｍ上の中心点Ｘを中心として生じるので、燃焼室内の適正位置で点火を行うことが可能であり、かつシリンダヘッドに取り付けたときの栓体２の取付角度によって点火位置が変化するようなことがない。
【００１８】
また、上記構成では、中心電極側チップ１１と側方電極側チップ１２とが、それぞれの中心軸線が互いに合致して設けられているため、偏摩耗を生じることがない。
【００１９】
そして、燃焼圧センサ１５が点火プラグ１内に配置され、燃焼圧センサ１５を点火プラグ１の火花点火による火炎の中心に近接させることができるため、燃焼室外周部に起こりやすい消炎による煤の発生により燃焼圧センサ１５のセンサ感度が悪影響を受けてしまうことを防止することができると共に、仮に煤が燃焼圧センサ１５の先端に付着した場合でも、火花点火による火炎によって煤を燃焼させ清浄することができる。さらに、燃焼圧センサ１５が点火プラグ１内に配置されているので、燃焼室に新たな加工を行うことなく燃焼圧センサ１５を配置することができると共に、燃焼圧力を火炎の成長に合わせて一層詳細に把握することができる。
【００２０】
以下、本発明の他の実施形態について説明するが、上述した第１実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略するものとする。
【００２１】
図３は、この発明の第２実施形態を示している。この第２実施形態は、上述した第１実施形態に比較して特に燃焼圧センサ１５の先端位置を変更したものであり、その他は、基本的に上述した第１実施形態と変わりがない。すなわち、この第２実施形態における点火プラグ２１では、燃焼圧センサ１５が、その先端位置が、栓体２の先端面２ｃから奥まって位置するよう栓体２に対して取り付けられている。
【００２２】
このような第２実施形態において、燃焼圧センサ１５が栓体２の先端面２ｃから奥まって位置することにより、点火プラグ２１をシリンダヘッドに取り付けた際に、シリンダヘッド内に形成された冷却水通路（図示せず）に対して燃焼圧センサ１５を近づけることができ、熱影響による燃焼圧センサ１５の出力変化を抑制することができる。
【００２３】
次に、図４は、本発明の第３実施形態を示している。この第３実施形態における点火プラグ３１は、両チップ１１，１２を結ぶ直線Ｓが点火プラグ中心線ｍと直交する構成としたものであって、その他は、基本的に上述した第１実施形態と変わりがない。
【００２４】
詳述すると、絶縁碍子３から突出した中心電極４の側面に、小径の円柱状をなす中心電極側チップ１１が取り付けられている。側方電極５は、基部５ａに対し腕部５ｂが９０°に曲がった略Ｌ字形をなし、腕部５ｂの先端に、該腕部５ｂの軸方向に沿って突出する小径の円柱状をなす側方電極側チップ１２が取り付けられている。尚、この第３実施形態においても、両チップ１１，１２の先端面１１ａ，１２ａの間の放電ギャップ１３の中心点Ｘが、点火プラグ中心線ｍ上に位置している。また、この第３実施形態においては、燃焼圧センサ１５が、その先端位置が栓体２の先端面２ｃと略一致するよう栓体２に取り付け固定されている。
【００２５】
このような第３実施形態においては、両チップ１１，１２を結ぶ直線Ｓが点火プラグ中心線ｍに対して直交するよう構成されているので、放電ギャップ１３の中心点Ｘを相対的に燃焼室中心側（図４における上方側）にすることができ、燃焼室中心側で火花点火を行うことができる。
【００２６】
図５は、本発明の第４実施形態を示している。この第４実施形態における点火プラグ４１は、上述した第３実施形態に比較して特に燃焼圧センサ１５の先端位置を変更したものであり、その他は、基本的に上述した第３実施形態と変わりがない。
【００２７】
すなわち、この第４実施形態における点火プラグ４１では、燃焼圧センサ１５が、その先端位置が、栓体２の先端面２ｃから奥まって位置するよう栓体２に対して取り付けられている。
【００２８】
上記各実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。
【００２９】
（１）  取付用のネジ部を有する略筒状の栓体と、この栓体の内側に絶縁碍子を介して支持された中心電極と、栓体の先端部に接続され、かつこの栓体の内側へ向かうように湾曲した側方電極と、を備え、中心電極の先端と側方電極の先端との間の放電ギャップにおいて放電して火花を発生させる内燃機関の点火プラグであって、中心電極が、点火プラグ中心線から側方電極と反対側へ偏心して位置し、放電ギャップを構成する中心電極先端と側方電極先端とが、点火プラグ中心線を挟んで互いに対向し、放電ギャップの中心点が、点火プラグ中心線上に位置した内燃機関の点火プラグにおいて、筒内の燃焼圧力を検知する燃焼圧センサが、中心電極と側方電極との間に位置し、かつ栓体の内側に固定されている。これによって、点火プラグの栓体の内側に、燃焼圧センサを配置することができ、燃焼室に燃焼圧センサを取り付けるための加工を省略することができる。
【００３０】
（２）  上記（１）に記載の内燃機関の点火プラグにおいて、燃焼圧センサは、その先端位置が、栓体の先端部の位置と略一致するよう栓体に取り付けられている。これによって、煤が燃焼圧センサの先端に付着した場合でも、火花点火による火炎によって煤を燃焼させ容易に清浄することができる。
【００３１】
（３）  上記（１）に記載の内燃機関の点火プラグにおいて、燃焼圧センサは、その先端位置が、栓体の先端から奥まって位置するよう栓体に取り付けられている。これによって、点火プラグをシリンダヘッドに取り付けた際に、シリンダヘッド内に形成された冷却水通路に対して燃焼圧センサを近づけることができ、熱影響による燃焼圧センサの出力変化を抑制することができる。
【００３２】
（４）  上記（１）〜（３）のいずれかに記載の内燃機関の点火プラグは、具体的には、放電ギャップが、点火プラグの中心線に対して傾いている。
【００３３】
（５）  上記（１）〜（３）のいずれかに記載の内燃機関の点火プラグは、具体的には、放電ギャップが、点火プラグの中心線に対して直交している。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る内燃機関の点火プラグの第１実施形態の要部のみを示す断面図。
【図２】初期火炎が拡がっていく状態の説明図。
【図３】本発明に係る内燃機関の点火プラグの第２実施形態の要部のみを示す断面図。
【図４】本発明に係る内燃機関の点火プラグの第３実施形態の要部のみを示す断面図。
【図５】本発明に係る内燃機関の点火プラグの第４実施形態の要部のみを示す断面図。
【符号の説明】
【００３５】
１…点火プラグ
２…栓体
３…絶縁碍子
４…中心電極
５…側方電極
１３…放電ギャップ
１５…燃焼圧センサ
１６…センサ取付穴
【図１】
2006324120.tif 000003
【図２】
2006324120.tif 000004
【図３】
2006324120.tif 000005
【図４】
2006324120.tif 000006
【図５】
2006324120.tif 000007