(57)【要約】      （修正有）【課題】エンジンを駆動することなく点火プラグの検査を簡易に行うことを可能にする。【解決手段】点火プラグ２の検査装置１は、絶縁碍子８の周りの空間を密閉する閉塞部材１１と、閉塞部材１１の内側の空気を吸引する吸引装置１２と、点火プラグ２に火花放電可能な検査電圧を印加するイグニッションコイル１３と、点火プラグ２の電極６，７間における電圧波形を測定する測定装置１６と、を備える。この検査装置１は、吸引装置１２で閉塞部材１１の内側の空気を吸引することにより絶縁碍子８の周りの空間を負圧状態にするとともに、イグニッションコイル１３により検査電圧を点火プラグ２に印加して、点火プラグ２の電極６，７間における電圧波形を測定装置１６により測定する。【選択図】図１
2016091696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのシリンダヘッドに取り付けられている点火プラグの絶縁碍子における欠陥の有無を検査する点火プラグの検査装置において、
前記絶縁碍子の周りの空間を密閉する閉塞部材と、
前記閉塞部材の内側の空気を吸引する吸引装置と、
前記点火プラグに火花放電可能な検査電圧を印加するイグニッションコイルと、
前記点火プラグの電極間における電圧波形を測定する測定装置と、を備え、
前記吸引装置で前記閉塞部材の内側の空気を吸引することにより前記絶縁碍子の周りの空間を負圧状態にするとともに、前記イグニッションコイルにより前記検査電圧を前記点火プラグに印加して、前記電圧波形を前記測定装置により測定する点火プラグの検査装置。
【請求項２】
前記点火プラグの前記絶縁碍子は、前記シリンダヘッドに取り付けられるヘッドカバーに形成されるプラグホールの内部に設けられており、
前記閉塞部材は、前記プラグホールを閉塞することにより前記絶縁碍子の周りの空間を密閉する請求項１に記載の点火プラグの検査装置。
【請求項３】
エンジンのシリンダヘッドに取り付けられている点火プラグの絶縁碍子における欠陥の有無を検査する点火プラグの検査方法において、
前記絶縁碍子の周りの空間を閉塞部材により密閉するステップと、
前記閉塞部材の内側の空間の空気を吸引装置により吸引するステップと、
前記吸引装置による吸引によって前記絶縁碍子の周りの空間を負圧状態にした後に、前記点火プラグに火花放電可能な検査電圧をイグニッションコイルにより印加するステップと、
前記検査電圧を印加したときの前記点火プラグの電極間における電圧波形を測定装置により測定するステップと、
測定した前記電圧波形と正常な点火プラグの電圧波形とを比較して前記絶縁碍子における欠陥の有無を前記測定装置により判断するステップと、を備える点火プラグの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等のエンジンにおける点火プラグの検査装置及び検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、点火プラグの絶縁碍子における欠陥の有無を検出するための検査装置として、下記の特許文献１に開示されるように、エンジンに取り付けられた点火プラグを含む点火装置、エンジンを駆動する外部駆動装置、点火装置を制御する点火制御装置、および装置全体を制御する制御装置等を備えたものがある。
【０００３】
この検査装置において、外部駆動装置は、モータ、カップリング、駆動シャフト、および駆動シャフトの軸受等を含んでおり、モータの回転シャフトがカップリング及び駆動シャフトを介してエンジンのクランクシャフトに連結されている（同文献の段落０００６及び図４参照）。
【０００４】
この検査装置は、外部駆動装置のモータによるモータリングによってエンジンを駆動した状態で、点火制御装置による制御によってエンジンの燃焼室内で点火プラグの放電ギャップに火花放電を生じさせ、その際の点火プラグにおける電圧波形を制御装置によって測定し、異常な電圧波形が存在する場合に、絶縁碍子に欠陥が存在する旨の判断を行うように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１３６９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の検査装置は、外部駆動装置のモータによってエンジンを駆動した状態で点火プラグの検査を行うものであるため、検査開示前におけるモータとエンジンとの接続作業と、検査終了後における当該接続の解除作業とが必要となり、検査に要する作業が非常に煩雑となってしまっていた。また、従来の検査装置では、モータ、カップリング、駆動シャフト、および軸受等を含む外部駆動装置を要することから、検査装置全体の構成が大型化してしまっていた。
【０００７】
そこで、本発明は上記の事情に鑑み、エンジンを駆動することなく検査を簡易に行うことが可能な点火プラグの検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明は、エンジンのシリンダヘッドに取り付けられている点火プラグの絶縁碍子における欠陥の有無を検査する点火プラグの検査装置において、前記絶縁碍子の周りの空間を密閉する閉塞部材と、前記閉塞部材の内側の空気を吸引する吸引装置と、前記点火プラグに火花放電可能な検査電圧を印加するイグニッションコイルと、前記点火プラグの電極間における電圧波形を測定する測定装置と、を備え、前記吸引装置で前記閉塞部材の内側の空気を吸引することにより前記絶縁碍子の周りの空間を負圧状態にするとともに、前記イグニッションコイルにより前記検査電圧を前記点火プラグに印加して、前記電圧波形を前記測定装置により測定する点火プラグの検査装置を提供する。
【０００９】
かかる検査装置によれば、点火プラグにおける絶縁碍子の周りの空間を閉塞部材によって密閉するとともに、吸引装置によって閉塞部材の内側の空気を吸引することにより、絶縁碍子の周りの空間を負圧状態にし、この空間の電気抵抗を低下させることが可能になる。これによって、絶縁碍子に欠陥が存在する場合には、この欠陥から火花放電が生じやすくなる。絶縁碍子に欠陥が存在する場合に点火プラグの電極間の電圧を測定すると、正常な点火プラグのものとは異なる波形を示すことから、この電圧波形と正常な点火プラグにおける電圧波形とを比較することにより、異常な点火プラグを検出することが可能になる。以上により、本発明に係る検査装置は、エンジンを駆動していなくとも検査を実行でき、しかも、閉塞部材によって絶縁碍子を密閉するだけで電圧波形を測定できるようになることから、点火プラグを簡易かつ容易に検査できる。
【００１０】
また、本発明に係る点火プラグの検査装置によれば、前記点火プラグの前記絶縁碍子が、前記シリンダヘッドに取り付けられるヘッドカバーに形成されるプラグホールの内部に設けられており、前記閉塞部材が、前記プラグホールを閉塞することにより前記絶縁碍子の周りの空間を密閉することが望ましい。
【００１１】
このように、エンジンのシリンダヘッドにヘッドカバーが取り付けられた状態で、プラグホールを閉塞部材によって密閉して点火プラグの検査を行うようにすれば、プラグホールの開口部を閉塞部材によって閉塞するだけで絶縁碍子の周りの空間を密閉できるようになる。これによって、閉塞部材の構成を簡単なものにできるとともに、これによる密閉作業も容易に行うことが可能になる。
【００１２】
また、前記課題を解決するために、本発明は、エンジンのシリンダヘッドに取り付けられている点火プラグの絶縁碍子における欠陥の有無を検査する点火プラグの検査方法において、前記絶縁碍子の周りの空間を閉塞部材により密閉するステップと、前記閉塞部材の内側の空間の空気を吸引装置により吸引するステップと、前記吸引装置による吸引によって前記絶縁碍子の周りの空間を負圧状態にした後に、前記点火プラグに火花放電可能な検査電圧をイグニッションコイルにより印加するステップと、前記検査電圧を印加したときの前記点火プラグの電極間における電圧波形を測定装置により測定するステップと、測定した前記電圧波形と正常な点火プラグの電圧波形とを比較して前記絶縁碍子における欠陥の有無を前記測定装置により判断するステップと、を備える点火プラグの検査方法を提供する。
【００１３】
本発明に係る点火プラグの検査方法によれば、上記した検査装置と同様に、エンジンを駆動していなくとも検査を実行でき、しかも、閉塞部材によって絶縁碍子の周りの空間を密閉するだけで点火プラグを簡易かつ容易に検査できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、エンジンを駆動することなく検査を簡易に行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る点火プラグの検査装置の一実施形態を示す概念図である。
【図２】（ａ）図は、正常な点火プラグの電圧波形を示し、（ｂ）図は、絶縁碍子に欠陥がある点火プラグの電圧波形を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る点火プラグの検査装置及び検査方法を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１に示すように、検査装置１の検査対象となる点火プラグ２は、エンジンのシリンダヘッド３に固定されるとともに、シリンダヘッド３を覆うヘッドカバー４に形成されたプラグホール５内に配置されている。この点火プラグ２は、中心電極６と、接地電極７と、中心電極６を被覆して絶縁する絶縁碍子８と、検査装置１に接続される端子部９とを主に備える。
【００１８】
点火プラグ２の中途部は、シリンダヘッド３に固定されており、中心電極６と接地電極７とは、エンジンの燃焼室１０側に配置され、絶縁碍子８と端子部９とはプラグホール５内に配置されている。この点火プラグ２は、検査装置１によって印加される検査電圧によって、中心電極６と接地電極７との間の放電ギャップに火花放電を生じさせる。
【００１９】
検査装置１は、絶縁碍子８の周りの空間を密閉する閉塞部材１１と、閉塞部材１１の内側の空気を吸引する吸引装置１２と、点火プラグ２に火花放電可能な検査電圧を印加するイグニッションコイル１３と、電源１４と、点火プラグ２による火花放電を制御する点火制御装置１５と、点火プラグ２の電極間（中心電極６と接地電極７との間）における電圧波形を測定する測定装置１６と、を備える。
【００２０】
閉塞部材１１は、筒部１７と、筒部１７の一端部を閉塞する閉塞部１８と、筒部１７の外周面に設けられるシール部材１９（ガスケット）とを備える。閉塞部材１１は絶縁材料によって形成されることが望ましい。本実施形態では、筒部１７及び閉塞部１８は合成樹脂によって一体に形成されている。
【００２１】
筒部１７は、一端部が閉塞部１８によって閉塞され、他端部が開口してなる。筒部１７の外径は、この筒部１７がヘッドカバー４のプラグホール５に挿入されるように、プラグホール５の径よりも小さくなっている。筒部１７の外周面には、シール部材１９が嵌る溝部２０（凹部）が、その円周方向にわたって形成されている。本実施形態において、溝部２０に嵌るシール部材１９にはＯリングが使用され得る。また、筒部１７の中途部には、吸引装置１２が接続される接続部２１が形成されている。接続部２１は、筒部１７を内外貫通する貫通孔２２を有する。
【００２２】
閉塞部１８の外径は、筒部１７の外径及びプラグホール５の径よりも大きくなっている。閉塞部１８の中心位置には貫通孔２３が形成されている。この貫通孔２３には、イグニッションコイル１３の中途部が挿通されて固定されている。
【００２３】
吸引装置１２は、真空ポンプ２４と、閉塞部材１１の内側の空間の圧力を測定可能な圧力計２５とを備える。真空ポンプ２４は、接続配管を通じて閉塞部材１１の接続部２１に接続されている。圧力計２５は、この接続配管の中途部に設けられるとともに、測定装置１６に電気的に接続されている。圧力計２５は測定した圧力値（ゲージ圧）を測定装置１６に送信するように構成される。
【００２４】
イグニッションコイル１３は、エンジンに組み込まれるものと同様の構成を有する。すなわち、イグニッションコイル１３は、コイルケース２６の内部に、イグナイタ、一次コイル、二次コイル及び中心鉄心を主に備える。また、イグニッションコイル１３は、点火プラグ２の端子部９が接続される接続部２７を備える。この接続部２７は、コイルケース２６に筒状部２８（ブーツ部）を形成してなり、この筒状部２８の下端部から点火プラグ２の端子部９が挿入された状態で、この筒状部２８の内部において点火プラグ２の端子部９とイグニッションコイル１３の二次コイルとを電気的に接続する。
【００２５】
電源１４としては、直流１２Ｖの車載用バッテリと同じ構成のものが使用され得る。この電源１４は、イグニッションコイル１３及び点火制御装置１５に接続されている。電源１４は点火制御装置１５に電力を供給するとともに、イグニッションコイル１３の一次コイルに一次電圧を印加し得る。
【００２６】
点火制御装置１５は、例えばプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）若しくはファンクションジェネレータ等の一定パルス発生器によって構成され得る。点火制御装置１５は、上記の電源１４の他、イグニッションコイル１３および測定装置１６にも電気的に接続されている。点火制御装置１５は、イグニッションコイル１３のイグナイタに点火制御信号（パルス信号）を送ることにより、イグナイタを介して一次コイルへの電圧の印加を遮断させることができる。点火制御装置１５は、イグナイタに送信する点火制御信号を測定装置１６にも送信する。
【００２７】
測定装置１６は、測定された点火プラグ２の電圧波形その他のデータを表示する表示部２９を備えるとともに、演算部（ＣＰＵ）、記憶部（ＲＯＭ、ＲＡＭ）を内蔵している。測定装置１６の記憶部は、正常な点火プラグ２に関する電圧波形の基準データ、および、この基準データと電圧波形の測定データとを比較して点火プラグ２が正常か否かを判断するプログラム等を記憶している。
【００２８】
この測定装置１６は、演算部、および記憶部に記憶されているこれらのデータ及びプログラムを介して、点火プラグ２が正常か否かを判断することができる。また、測定装置１６は、吸引装置１２の圧力計２５から送信される圧力値のデータに基づいて、検査の開始時期を判断することができる。すなわち、測定装置１６は、検査の開始時期、および点火プラグ２が正常か否かを判断する判断部を備えている。
【００２９】
以下、上記構成の検査装置１を使用して、点火プラグ２を検査する方法について説明する。まず、エンジンのシリンダヘッド３に点火プラグ２およびヘッドカバー４が取り付けられた状態で、閉塞部材１１をヘッドカバー４のプラグホール５に取り付ける。具体的には、閉塞部材１１の筒部１７において開口している端部を、プラグホール５の開口部から挿入する。このとき、筒部１７の外周面に設けられているシール部材１９がプラグホール５のへ壁面に密着し、絶縁碍子８の周りの空間、すなわち、プラグホール５の内側の空間が密閉される。さらに、イグニッションコイル１３の筒状部２８内に点火プラグ２の端子部９が挿入され、イグニッションコイル１３と点火プラグ２とが電気的に接続される。なお、イグニッションコイル１３の一次コイルには、電源１４による一次電圧が印加されている。
【００３０】
次に、閉塞部材１１の内側、すなわち、密閉されたプラグホール５内の空気が吸引装置１２の真空ポンプ２４によって吸引される。これにより、点火プラグ２の周りの空間が負圧状態になり、これによって閉塞部材１１がプラグホール５に沿って若干下降する。なお、吸引装置１２の作動中は、圧力計２５によってプラグホール５内の空間における圧力が測定され、その測定データが測定装置１６へと送信される。
【００３１】
測定装置１６は、圧力計２５のデータが所定の値（例えばゲージ圧で−０．０８ＭＰａ）になった場合に、点火制御装置１５に検査開始信号を送信する。点火制御装置１５は、検査開始信号を受信するとイグニッションコイル１３のイグナイタに点火制御信号（パルス信号）を発信する。イグニッションコイル１３は、この信号を受信すると、一次コイルを非導通状態にし、これによって一次コイルに逆起電力を生じさせる。このとき、イグニッションコイル１３の二次コイルに相互誘導作用による誘導電圧が生じ、これによって、数十ｋＶの二次電圧（検査電圧）が点火プラグ２の中心電極６に印加される。
【００３２】
この際、測定装置１６は、検査電圧が印加された点火プラグ２の電極間における電圧波形をイグニッションコイル１３の二次コイル側で測定する。測定装置１６は、測定した電圧波形を記憶部に記憶するとともに、この電圧波形のデータと正常な点火プラグ２の電圧波形の基準データとを比較して、絶縁碍子８におけるクラック等の欠陥の有無を判断部によって判断する。
【００３３】
以下、測定装置１６における点火プラグ２の正常・異常の判断について、図２（ａ）（ｂ）を参照しながら説明する。まず、正常な点火プラグ２における電圧波形（二次電圧波形）を図２（ａ）に示す。絶縁碍子８に欠陥が存在しない正常な点火プラグ２の電圧波形は、容量放電ＳＤ１と誘導放電ＳＤ２とを示す。容量放電ＳＤ１とは、初期に高電圧により放電ギャップで絶縁破壊が起きて、極めて短時間に大電流が流れるものをいう。また、誘導放電ＳＤ２とは、容量放電ＳＤ１により放電ギャップの混合気がイオン化し、引き続き放電ギャップにおいて電流が流れやすい状態となることで、容量放電ＳＤ１の際の電圧よりも低い電圧により放電が行われるものをいう。
【００３４】
これに対し、絶縁碍子８に欠陥（図１において符号Ｄで示す）が存在する場合には、図２（ｂ）に示すように、容量放電ＳＤ１が生じていることは確認できるものの、その後に明瞭な誘導放電ＳＤ２は示されず、その代わりに二次電圧値が頻繁に大きく変動する高周波部分ＳＤ３が示される。また、絶縁碍子８に欠陥Ｄが存在する場合における放電時間Ｔ２（図２（ｂ）参照）は、正常な点火プラグ２における放電時間Ｔ１（図２（ａ）参照）よりも短くなる。
【００３５】
測定装置１６は、点火プラグ２の電圧波形を測定し、その波形データを記憶部に記憶するとともに、判断部によって、容量放電ＳＤ１後の電圧値や放電時間を正常な点火プラグ２の電圧波形データ（基準データ）と比較することにより、絶縁碍子８に欠陥Ｄが存在するか否かを判断することができる。また、測定装置１６は、電圧波形の測定データや上記の判断の結果を表示部２９に表示する。点火プラグ２が正常か否かの判断が表示部２９に表示されると、吸引装置１２が停止し、閉塞部材１１がプラグホール５から取り外され、当該点火プラグ２の検査が終了する。
【００３６】
以上説明した本発明に係る検査装置１及び検査方法によれば、点火プラグ２における絶縁碍子８が配置されたプラグホール５を閉塞部材１１によって密閉し、吸引装置１２によって閉塞部材１１の内側の空気を吸引することにより、絶縁碍子８の周りの空間における電気抵抗を低下させることが可能になる。これによって、絶縁碍子８に欠陥Ｄが存在する場合に、この欠陥Ｄから火花放電が生じやすくなり、測定された電圧波形には、正常な点火プラグ２における電圧波形とは異なる特徴が顕著に示される。
【００３７】
したがって、この測定した電圧波形と正常な点火プラグ２における電圧波形とを比較することにより、絶縁碍子８における欠陥の有無を判断して、異常な点火プラグ２を検出することが可能になる。
【００３８】
以上により、この検査装置１及び検査方法は、エンジンを駆動せず、燃焼室１０が大気圧のままであったとしても、点火プラグ２の検査を実行できる。しかも、閉塞部材１１によってプラグホール５を密閉するだけで電圧波形を測定できるようになることから、製造ライン上において、点火プラグ２を簡易かつ容易に検査できる。また、検査終了後も閉塞部材１１をヘッドカバー４から取り外すだけでよく、検査全体にわたる作業を簡易にすることで、エンジンの製造コストをも可及的に低減できることとなる。
【００３９】
なお、本発明に係る検査装置１および検査方法は、上記実施形態の構成に限定されるものではない。また、本発明に係る検査装置１および検査方法は、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明に係る検査装置１および検査方法は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００４０】
上記の実施形態では、閉塞部材１１によってヘッドカバー４のプラグホール５を閉塞することにより、絶縁碍子８の周りの空間を密閉した例を示したが、これに限定されない。例えば、ヘッドカバー４がシリンダヘッド３に取り付けられていない状態であっても、閉塞部材１１の筒部１７によって絶縁碍子８の全体を包囲するとともに、筒部１７において開口している端部をシリンダヘッド３に固定することで、絶縁碍子８の周りの空間を密閉することも可能である。
【００４１】
上記の実施形態では、イグニッションコイル１３の二次側の電圧波形を測定装置１６によって測定する例を示したが、これに限定されず、イグニッションコイル１３の一次コイル側の電圧波形を測定することにより点火プラグ２の検査を行うことも可能である。
【００４２】
上記実施形態では、閉塞部材１１の筒部１７に吸引装置１２との接続部２１を設けた例を示したが、これに限定されず、閉塞部材１１の閉塞部１８に接続部２１を設けても良い。また、吸引装置１２の真空ポンプ２４と測定装置１６とを電気的に接続し、測定装置１６によって真空ポンプ２４の制御を行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１    検査装置
２    点火プラグ
３    シリンダヘッド
４    ヘッドカバー
５    プラグホール
１１  閉塞部材
１２  吸引装置
１３  イグニッションコイル
１６  測定装置
【図１】
2016091696.tif 000003
【図２】
2016091696.tif 000004