(57)【要約】【課題】燃焼圧信号に点火ノイズが重畳するのを防止ないしは抑制して、燃焼圧を正確に検出可能にする。【解決手段】中心電極３０を内蔵する碍子２０の外周に、内燃機関の燃焼圧を検出する燃焼圧センサ６０の信号取り出し電極９３を有するスパークプラグＰと、碍子２０に装着された際に信号取り出し電極９３と導通する信号出力電極を有するキャップ部材とを備える内燃機関用点火装置において、信号取り出し電極９３と碍子２０との間に、信号取り出し電極９３と絶縁されると共に、スパークプラグＰの点火ノイズをシールドするシールド部材７０を設けている。【選択図】　　　　図３
2004108264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心電極（３０）を内蔵する碍子（２０）の外周に、内燃機関の燃焼圧を検出する燃焼圧センサ（６０）の信号取り出し電極（９３）を有するスパークプラグ（Ｐ）と、
前記碍子（２０）に装着された際に前記信号取り出し電極（９３）と導通する信号出力電極（２３２）を有するキャップ部材（２１０、２３０）とを備える内燃機関用点火装置において、
前記信号取り出し電極（９３）と前記碍子（２０）との間に、前記信号取り出し電極（９３）と絶縁されると共に、前記スパークプラグ（Ｐ）の点火ノイズをシールドするシールド部材（７０、７００）が設けられていることを特徴とする内燃機関用点火装置。
【請求項２】
前記シールド部材（７０）は、前記碍子（２０）に塗布された金属ペーストよりなることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項３】
前記シールド部材（７００）は、前記碍子（２０）と別体に形成された後、前記碍子（２０）に装着されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項４】
前記信号取り出し電極（９３）と前記シールド部材（７０、７００）との間に、絶縁部材（８０）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の内燃機関用点火装置。
【請求項５】
前記信号取り出し電極（９３）は、前記碍子（２０）と別体に形成された絶縁性の電極形成部材（９０）に設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の内燃機関用点火装置。
【請求項６】
前記碍子（２０）の外周面における前記信号取り出し電極（９３）に対向する面全てに、前記シールド部材（７０、７００）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の内燃機関用点火装置。
【請求項７】
前記信号取り出し電極（９３）および前記信号出力電極（２３２）の外周側に、電気ノイズをシールドするシールド部材（２７０）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の内燃機関用点火装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃焼圧を検出する燃焼圧センサを有する内燃機関用点火装置に関し、自動車、コージェネレーション、ガス圧送用ポンプなどに使用される内燃機関に適用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、燃焼圧センサ内蔵型スパークプラグを有する内燃機関用点火装置では、スパークプラグの碍子にプラグキャップを装着することにより、燃焼圧センサの信号取り出し電極とプラグキャップの信号出力電極とが導通するようになっている。また、プラグキャップ内に設けた信号線等を介して、燃焼圧センサの信号を電子制御装置に伝達するようになっている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６４−５４６８６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に記載の装置では、シールド線よりなる信号線からは燃焼圧信号に点火ノイズが重畳しないが、信号取り出し電極や信号出力電極からは燃焼圧信号に点火ノイズが重畳しやすく、そのため、燃焼圧を正確に検出することができないという問題があった。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、信号取り出し電極や信号出力電極から燃焼圧信号に点火ノイズが重畳するのを防止ないしは抑制して、燃焼圧を正確に検出可能にすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、中心電極（３０）を内蔵する碍子（２０）の外周に、内燃機関の燃焼圧を検出する燃焼圧センサ（６０）の信号取り出し電極（９３）を有するスパークプラグ（Ｐ）と、碍子（２０）に装着された際に信号取り出し電極（９３）と導通する信号出力電極（２３２）を有するキャップ部材（２１０、２３０）とを備える内燃機関用点火装置において、信号取り出し電極（９３）と碍子（２０）との間に、信号取り出し電極（９３）と絶縁されると共に、スパークプラグ（Ｐ）の点火ノイズをシールドするシールド部材（７０、７００）が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
これによると、信号取り出し電極や信号出力電極から燃焼圧信号に点火ノイズが重畳するのを防止ないしは抑制することができるため、燃焼圧を正確に検出することが可能である。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、シールド部材（７０）は、碍子（２０）に塗布された金属ペーストよりなることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、シールド部材（７００）は、碍子（２０）と別体に形成された後、碍子（２０）に装着されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明では、信号取り出し電極（９３）とシールド部材（７０、７００）との間に、絶縁部材（８０）が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
これによると、信号取り出し電極とシールド部材との間の絶縁を確実に確保することができる。
【００１２】
請求項５に記載の発明では、信号取り出し電極（９３）は、碍子（２０）と別体に形成された絶縁性の電極形成部材（９０）に設けられていることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明では、碍子（２０）の外周面における信号取り出し電極（９３）に対向する面全てに、シールド部材（７０、７００）が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
これによると、信号取り出し電極から燃焼圧信号に点火ノイズが重畳するのを確実に防止ないしは抑制することができる。
【００１５】
請求項７に記載の発明では、信号取り出し電極（９３）および信号出力電極（２３２）の外周側に、電気ノイズをシールドするシールド部材（２７０）が設けられていることを特徴とする。
【００１６】
これによると、他の気筒に装着されたスパークプラグからの点火ノイズや他の電気機器からの電気ノイズが重畳するのを防止ないしは抑制することができるため、燃焼圧をより正確に検出することが可能である。
【００１７】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。
【００１９】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る点火装置を一部断面で示す正面図、図２は図１のスパークプラグＰの正面図、図３は図１のスパークプラグＰの正面断面図、図４は図３のアース電極７０の形成工程およびアース電極７０周辺の構成を示す要部の斜視図、図５は図３の電極リング９０の斜視図、図６は図１の点火コイル部Ｃの要部を一部断面で示す正面図である。
【００２０】
図１において、点火装置は、高電圧を火花ギャップ間で放電するスパークプラグＰと、図示しないイグナイタからの制御信号に基づいて作動してスパークプラグＰに高電圧を印加する点火コイル部Ｃとを備えている。
【００２１】
図２および図３に示すように、スパークプラグＰは、導電性の鉄鋼材料（例えば低炭素鋼）等よりなる円筒形状のハウジング１０を有しており、このハウジング１０には取付ネジ部１１が形成されている。そして、図示しない内燃機関の燃焼室を区画形成するシリンダヘッドに設けられたネジ穴に取付ネジ部１１を螺合することにより、スパークプラグＰがシリンダヘッドに固定されるようになっている。
【００２２】
ハウジング１０の内部には、電気絶縁性のアルミナセラミック（Ａｌ２Ｏ３）等からなる円筒形状の碍子２０が固定されており、より詳細には、碍子２０における中心電極（詳細後述）３０側がハウジング１０に挿入され、碍子２０におけるステム（詳細後述）４０側がハウジング１０から露出している。
【００２３】
碍子２０における軸方向中間部の外周面には、外方に突出した碍子鍔部２１が形成されており、一方、碍子２０の軸孔には中心電極３０およびステム４０が固定されており、この中心電極３０およびステム４０はハウジング１０に対して絶縁保持されている。
【００２４】
中心電極３０は、例えば、内材がＣｕ等の熱伝導性に優れた金属材料、外材がＮｉ基合金等の耐熱性および耐食性に優れた金属材料により構成された円柱体で、その先端面が碍子２０の先端部から露出するように設けられている。ステム４０は金属材料よりなり、その端部に形成された端子部４１が碍子２０から露出するように設けられている。
【００２５】
また、接地電極５０はＮｉを主成分とするＮｉ基合金からなるもので、その一端部がハウジング１０に溶接された状態で略９０°曲げられて、他端部が中心電極３０の先端部と所定の火花ギャップを有して対向している。なお、接地電極５０は、ハウジング１０を介して車両のボデーにアースされている。
【００２６】
碍子鍔部２１におけるステム４０側の面２２と、碍子２０における軸方向中間部の外周面には、後述する燃焼圧センサ６０に電気的に接続されるアース電極７０が設けられている。アース電極７０は、図４（ａ）に便宜的に斜線で示す部位にＡｇやＮｉ等の導電性の金属ペーストを塗布後焼成して形成されている。また、碍子２０の外周面における信号取り出し電極９３（詳細後述）に対向する面全てに、アース電極７０が設けられている。なお、アース電極７０は、碍子２０内部から発せられる高周波ノイズをシールドするシールド部材を兼ねるものである。
【００２７】
アース電極７０の外周側の一部は絶縁層８０にて覆われており、この絶縁層８０は、図４（ｂ）に便宜的に破線の斜線で示す部位に釉薬を塗布後焼成して形成されている。そして、絶縁層８０により、アース電極７０と後述する信号取り出し電極９３との間が絶縁されるようになっている。なお、絶縁層８０は、絶縁部材に相当する。
【００２８】
絶縁層８０の外周側には、図４（ｃ）に示すように電極リング９０が配置されている。電極リング９０は、図３や図５に示すように、円筒状の電極筒部９１と、この電極筒部９１における碍子鍔部２１側の端部から外方に突出した電極鍔部９２とを有し、この電極筒部９１と電極鍔部９２は電気絶縁性のアルミナセラミック（Ａｌ２Ｏ３）等からなる。
【００２９】
また、電極リング９０には、ＡｇやＮｉ等の導電性の金属ペーストを塗布後焼成して信号取り出し電極９３が形成されている。この信号取り出し電極９３は、電極筒部９１の外周面にリング状に形成された外周電極部分９３ａと、電極鍔部９２における碍子鍔部２１側の面に形成された鍔部電極部分９３ｂと、電極筒部９１の内周面に形成されて外周電極部分９３ａと鍔部電極部分９３ｂとを電気的に接続する内周電極部分９３ｃとからなる。なお、電極リング９０は、電極形成部材に相当する。
【００３０】
前述した燃焼圧センサ６０は、リング状に形成されたピエゾ素子からなり、それに負荷される荷重状態の変化に伴って電気信号としての発生電荷が変化するもので、具体的には、燃焼室で燃焼する混合気の燃焼圧を検出するものである。
【００３１】
燃焼圧センサ６０は、絶縁層８０の外周側に配置され、碍子鍔部２１と電極鍔部９２とに挟み込まれている。また、金属製の円筒状のボルト１００をハウジング１０に螺合することにより、電極鍔部９２を碍子２０の軸方向に付勢して、燃焼圧センサ６０に対して所定の予荷重（圧縮荷重）をかけている。
【００３２】
次に、コイル部Ｃについて説明する。
【００３３】
図１、図６において、点火コイル部Ｃは、コイルケース２００の内部に図示しない一次コイルと二次コイル等を有する点火コイルを備えている。また、コイルケース２００の一端には、円筒形状のシリコン製のプラグブーツ２１０が結合されている。
【００３４】
このプラグブーツ２１０は、スパークプラグＰと点火コイルとを電気的に接続するキャップ状のコネクタであり、プラグブーツ２１０をステム４０の端子部４１に装着することにより、導電性材料からなるスプリング２２０を介して、二次コイルの高電圧側がステム４０の端子部４１に電気的に接続される。
【００３５】
プラグブーツ２１０の一端には、円筒形状のＰＰＳ樹脂製の保持プレート２３０が結合されている。保持プレート２３０には、アース電極７０に電気的に接続されるアースターミナル２３１と、信号取り出し電極９３に電気的に接続される信号ターミナル２３２とが保持されている。なお、プラグブーツ２１０と保持プレート２３０により、キャップ部材を構成している。
【００３６】
アースターミナル２３１における保持プレート２３０の内周側に位置する部分はＵ字状になっており、点火コイル部ＣをスパークプラグＰに装着すると、そのＵ字状部分の内周面がアース電極７０に接触するようになっている。また、アースターミナル２３１における保持プレート２３０の外周側に位置する部分は、信号線２４０にかしめにより結合されている。この信号線２４０は、シールド線からなり、より詳細には、四フッカエチレン（ＰＴＦＥ）製の被覆層を有する同軸線である。
【００３７】
信号ターミナル２３２における保持プレート２３０の内周側に位置する部分もＵ字状になっており、点火コイル部ＣをスパークプラグＰに装着すると、そのＵ字状部分の内周面が信号取り出し電極９３の外周電極部分９３ａに接触するようになっている。また、信号ターミナル２３２における保持プレート２３０の外周側に位置する部分は、信号線２４０にかしめにより結合されている。なお、信号ターミナル２３２は信号出力電極に相当する。
【００３８】
信号線２４０は、コイルケース２００およびプラグブーツ２１０内を貫通してコイルケース２００の他端まで延びており、コイルケース２００の他端に位置するターミナル２５０に結合されている。
【００３９】
プラグブーツ２１０および保持プレート２３０の外周側には、円筒形状のＰＰＳ樹脂製のブーツカバー２６０が装着されており、このブーツカバー２６０により、アースターミナル２３１および信号ターミナル２３２と信号線２４０との結合部が覆われている。
【００４０】
ブーツカバー２６０の外周側には、導電性の鉄鋼材料（例えばＳＵＳ）よりなる円筒形状のシールド板２７０が装着されている。このシールド板２７０は、シールド部材に相当するものであり、信号取り出し電極９３および信号ターミナル２３２を外側から覆うように配置されている。そして、点火コイル部ＣをスパークプラグＰに装着すると、シールド板２７０の一端がボルト１００に接触し、シールド板２７０はボルト１００およびハウジング１０を介してアースされるようになっている。
【００４１】
上記構成になる点火装置は、イグナイタからの制御信号に基づいて点火コイル部Ｃ内の点火コイルがスパークプラグＰに高電圧を印加し、スパークプラグＰが火花ギャップ間で放電して、混合気を着火させる。そして、混合気の燃焼圧が碍子２０を介して燃焼圧センサ６０に伝達され、燃焼圧センサ６０は燃焼圧に応じた電気信号を出力する。そして、燃焼圧センサ６０の信号は、信号取り出し電極９３、信号ターミナル２３２、信号線２４０等を介して、図示しない電子制御装置に伝達される。
【００４２】
本実施形態によると、スパークプラグＰの放電に伴って碍子２０内部から高周波ノイズが発せられるが、アース電極７０によりシールドされているため、信号取り出し電極９３および信号ターミナル２３２から燃焼圧センサ６０の信号にノイズが重畳するのを防止することができる。従って、燃焼圧を正確に検出することが可能である。
【００４３】
また、碍子２０の外周面における信号取り出し電極９３に対向する面全てにアース電極７０が設けられているため、信号取り出し電極９３から燃焼圧信号に点火ノイズが重畳するのを一層確実に防止することができる。
【００４４】
また、信号取り出し電極９３および信号ターミナル２３２の外周側に、電気ノイズをシールドするシールド板２７０が設けられているため、他の気筒に装着されたスパークプラグからの点火ノイズ等が重畳するのを防止することができる。
従って、燃焼圧を一層正確に検出することが可能である。
【００４５】
また、信号取り出し電極９３とアース電極７０との間に絶縁層８０が設けられているため、信号取り出し電極９３とアース電極７０との間の絶縁を確実に確保することができる。
【００４６】
また、アース電極７０は予め碍子２０に一体的に形成されているため、点火装置の組み付け工数を少なくすることができる。
【００４７】
（第２実施形態）
図７は本発明の第２実施形態に係る点火装置の要部を一部断面で示す正面図であり、第１実施形態と同一若しくは均等部分に同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４８】
第１実施形態では、信号線２４０全体をコイルケース２００およびプラグブーツ２１０内に収納したが、図７に示す第２実施形態のように、信号線２４０をコイルケース２００およびプラグブーツ２１０の外に配置してもよい。
【００４９】
（第３実施形態）
図８は本発明の第３実施形態に係る点火装置の要部を示す斜視図である。なお、図示しない部位の構成は第１実施形態と同一である。
【００５０】
第１実施形態では、アース電極７０を碍子２０に一体的に形成したが、図８に示す第３実施形態のように、アース電極７００を碍子２０と別体に形成してもよい。
【００５１】
このアース電極７００は、導電性の金属材料（例えば鉄）からなり、碍子鍔部２１におけるステム４０側の面２２に対向して配置される円盤状のアース電極鍔部７０１と、碍子２０における軸方向中間部の外周に配置される円筒状のアース電極筒部７０２とを有する。このアース電極７００は、シールド部材を兼ねるものである。
【００５２】
（第４実施形態）
図９は本発明の第４実施形態に係る点火装置の要部を示す斜視図である。なお、図示しない部位の構成は第１実施形態と同一である。
【００５３】
第１実施形態では、アース電極７０を、碍子鍔部２１におけるステム４０側の面２２と碍子２０における軸方向中間部の外周面とに設けたが、図９に示す第４実施形態のように、アース電極７０の形成範囲を碍子２０のジッツ部２３まで拡大してもよい。なお、図９ではアース電極７０の形成範囲を便宜的に斜線で示している。
【００５４】
また、碍子２０のジッツ部２３とハウジング１０の内周面との間に導電性金属材料よりなるパッキンを挟持させて、碍子２０とハウジング１０間のシールを行うようになっている。これにより、アース電極７０は、ジッツ部２３、パッキンおよびハウジング１０を介してアースされるため、高周波ノイズのシールド性能が向上する。あるいは、アース電極７０は、ジッツ部２３、パッキンおよびハウジング１０を介してアースされるため、アースターミナル２３１を廃止することができる。
【００５５】
（他の実施形態）
上記実施形態では、アース電極７０と信号取り出し電極９３との間を絶縁するための絶縁層８０を碍子２０に一体的に形成したが、例えば四フッカエチレン（ＰＴＦＥ）製のチューブを絶縁層８０の代わりに用いてもよい。また、電極リング９０に信号取り出し電極９３を形成した後、電極筒部９１の内周面に釉薬を塗布後焼成して形成した絶縁層を、上記実施形態の絶縁層８０の代わりに用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る点火装置を一部断面で示す正面図である。
【図２】図１のスパークプラグＰの正面図である。
【図３】図１のスパークプラグＰの正面断面図である。
【図４】図３のアース電極７０の形成工程およびアース電極７０周辺の構成を示す要部の斜視図である。
【図５】図３の電極リング９０の斜視図である。
【図６】図１の点火コイル部Ｃの要部を一部断面で示す正面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る点火装置の要部を一部断面で示す正面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る点火装置の要部を示す斜視図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る点火装置の要部を示す斜視図である。
【符号の説明】
２０…碍子、３０…中心電極、６０…燃焼圧センサ、
７０…シールド部材を兼ねるアース電極、９３…信号取り出し電極、
２１０、２３０…キャップ部材を構成するプラグブーツおよび保持プレート、
２３２…信号出力電極、Ｐ…スパークプラグ。
【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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【図８】
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【図９】
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