(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の取付金具（３１）と、
一端部（３２１）、他端部（３２２）が前記取付金具（３１）の一端部（３１１）、他端部（３１２）から露出するように、前記取付金具（３１）の内部に保持される筒状の絶縁体（３２）と、
一端部（３３１）が前記絶縁体（３２）の一端部（３２１）から露出するように、前記絶縁体（３２）の内部に保持される中心電極（３３）と、
前記取付金具（３１）の前記一端部（３１１）に固定され、前記中心電極（３３）の前記一端部（３３１）と放電ギャップ（３８）を隔てて対向する接地電極（３５）とを具備するスパークプラグであって、
前記絶縁体（３２）の外周部のうち、前記取付金具（３１）の前記他端部（３１２）に対向する部位及び前記取付金具（３１）に内包される部位には、導電性皮膜（３９）が形成され、この導電性皮膜（３９）は、前記取付金具（３１）と電気的に導通されており、
前記取付金具（３１）のうち前記他端部（３１２）を含む部位は、前記絶縁体（３２）を支持する支持部（３１４）として構成され、
前記絶縁体（３２）の外周部において軸方向の途中部位には、前記支持部（３１４）が固定される段付部（３２ａ）が形成されており、
前記導電性皮膜（３９）は、前記絶縁体（３２）の外周部において、前記取付金具（３１）の前記他端部（３１２）に対向する部位から前記絶縁体（３２）の他端部（３２２）側に向かって、軸方向に連続して所定長Ｌ１形成されるとともに、前記段付部（３２ａ）の肩部（３２１ａ）から前記絶縁体（３２）の一端部（３２１）側に向かって、軸方向に連続して所定長Ｌ２形成されており、
前記両所定長Ｌ１及びＬ２は、共に２ｍｍ以上であることを特徴とするスパークプラグ。
【請求項２】
筒状の取付金具（３１）と、
一端部（３２１）、他端部（３２２）が前記取付金具（３１）の一端部（３１１）、他端部（３１２）から露出するように、前記取付金具（３１）の内部に保持される筒状の絶縁体（３２）と、
一端部（３３１）が前記絶縁体（３２）の一端部（３２１）から露出するように、前記絶縁体（３２）の内部に保持される中心電極（３３）と、
前記取付金具（３１）の前記一端部（３１１）に固定され、前記中心電極（３３）の前記一端部（３３１）と放電ギャップ（３８）を隔てて対向する接地電極（３５）とを具備するスパークプラグであって、
前記絶縁体（３２）の外周部のうち、前記取付金具（３１）の前記他端部（３１２）に対向する部位及び前記取付金具（３１）に内包される部位には、導電性皮膜（３９）が形成され、この導電性皮膜（３９）は、前記取付金具（３１）と電気的に導通されており、
前記取付金具（３１）のうち前記他端部（３１２）を含む部位は、前記絶縁体（３２）を支持する支持部（３１４）として構成され、
前記絶縁体（３２）の外周部において軸方向の途中部位には、前記支持部（３１４）が固定される段付部（３２ａ）が形成されており、
前記導電性皮膜（３９）は、前記絶縁体（３２）の外周部において、前記取付金具（３１）の前記他端部（３１２）に対向する部位から前記絶縁体（３２）の他端部（３２２）側に向かって、軸方向に連続して所定長Ｌ１形成されるとともに、前記段付部（３２ａ）の肩部（３２１ａ）から前記絶縁体（３２）の一端部（３２１）側に向かって、軸方向に連続して所定長Ｌ２形成されており、
前記所定長Ｌ１は１ｍｍ以上であり、前記所定長Ｌ２は５ｍｍ以上であることを特徴とするスパークプラグ。
【請求項３】
前記所定長Ｌ１は２ｍｍ以上であり、前記所定長Ｌ２は４ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ。
【請求項４】
前記取付金具（３１）の前記支持部（３１４）と前記段付部（３２ａ）との間には、導電性部材（３６、３６１、３６２）が介在されており、
前記導電性皮膜（３９）は、この導電性部材（３６、３６１、３６２）によって前記取付金具（３１）と電気的に導通さ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つに記載のスパークプラグ。
【請求項５】
前記導電性皮膜（３９）は、膜厚を２０μｍとしたときの１平方ミリ当たりの抵抗値が１０5 〜１０10Ωであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
【請求項６】
前記導電性皮膜（３９）は、前記抵抗値が１０6〜１０9Ωであることを特徴とする請求項５に記載のスパークプラグ。
【請求項７】
前記導電性皮膜（３９）のうち、前記絶縁体（３２）の前記取付金具（３１）から露出する部位側に位置する露出側端部（３９２）が絶縁部材（９５）にて被覆されており、
前記導電性皮膜（３９）は、膜厚を２０μｍとしたときの１平方ミリ当たりの抵抗値が１０10Ω以下であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つにスパークプラグ。
【請求項８】
前記絶縁体（３２）の前記他端部（３２２）を被覆する絶縁キャップ（９５）を備え、
この絶縁キャップ（９５）にて、前記導電性皮膜（３９）の前記露出側端部（３９２）を被覆する前記絶縁部材を構成することを特徴とする請求項７に記載のスパークプラグ。
【請求項９】
前記導電性皮膜（３９）は、前記絶縁体（３２）の外周部全周にわたって形成されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
【請求項１０】
前記導電性皮膜（３９）は、前記絶縁体（３２）の外周部全周にわたって形成され、
前記導電性皮膜（３９）は、前記導電性部材（３６、３６１、３６２）によって、前記段付部（３２ａ）において全周に渡って前記取付金具（３１）と電気的に導通されていることを特徴とする請求項４に記載のスパークプラグ。
【請求項１１】
前記導電性皮膜（３９）は、前記絶縁体（３２）の外周部全周にわたって形成され、
前記導電性皮膜（３９）の前記露出側端部（３９２）は、前記絶縁部材（９５）により全周にわたって覆われていることを特徴とする請求項７または８に記載のスパークプラグ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スパークプラグに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりスパークプラグとしては、図８に示すようなものがある。このスパークプラグ３においては、筒状の取付金具３１の内部に、円筒状の絶縁体３２が、その一端部３２１及び他端部３２２が、それぞれ、取付金具３１の一端部３１１及び他端部３１２から露出するように、保持されている。
【０００３】
また、この絶縁体３２の内部には、中心電極３３およびステム部３４が保持されており、取付金具３１の一端部３１１からは、中心電極３３の一端部３３１が露出している。そして、取付金具３１の一端部３１１には、接地電極３５が、中心電極３３の一端部３３１と放電ギャップ３８を隔てて対向するように固定されている。
【０００４】
また、取付金具３１のうち他端部３１２を含む部位は、絶縁体３２に固定されて絶縁体３２を支持する支持部３１４として構成されている。一方、絶縁体３２の外周部のうち、取付金具３１の他端部３１２近傍に配置される部位には、この部位よりも絶縁体３２の他端部３２２側（図８中上方側）に小径部３２３を、一端部３２１側に大径部３２４を構成するように、段付部３２ａが形成されている。
【０００５】
ここで、取付金具３１の他端部３１２近傍すなわち上記支持部３１４を、全周にわたって段付部３２ａに沿うようにかしめることにより、絶縁体３２が取付金具３１に固定される。
そして、このスパークプラグ３の一端部３ｂ側を内燃機関の燃焼室Ｆ内に挿入し、このスパークプラグ３の取付金具３１と中心電極３３との間に放電用高電圧（約−１０ｋＶ〜−３５ｋＶ）をかけることにより、放電ギャップ３８に火花放電が発生し、燃焼室内の混合気が燃焼する。
【０００６】
ところで、放電ギャップ３８近傍では、上記燃焼に伴う電離作用によりイオンが発生し、このイオンの発生により、中心電極３３と接地電極３５（つまりは、取付金具３１）との間に電位差を与えることによりイオン電流が流れることが知られている。そして、このイオン電流をイオン電流検出手段にて検出することにより、内燃機関の燃焼室内における混合気の燃焼状態やノッキングの発生状態を検出することが近年検討されている。
【０００７】
このイオン電流検出手段にて検出されるイオン電流の検出波形を図９に示す。通常、検出波形において、所定時間Ｔ以上、立ち上がり高さＨだけ立ち上がった状態をイオン電流検出手段が検出したときに、混合気が燃焼していると判断するものである。
なお、混合気の失火時には、上記イオンが発生しないためにイオン電流は発生せず、上記立ち上がり状態は検出されない。また、プレイグニッション時には、放電ギャップ３８間の放電の前に上記イオンが発生し、放電の前に上記立ち上がり状態が検出される。
【０００８】
また、検出波形にノッキングによる振動波形Ｋが現れたときに、ノッキングしていることを検出している。このノッキングを検出することにより点火時期を制御している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、本発明者等の検討によれば、図９に示すイオン電流の検出波形にスパイク状ノイズＮが発生し、このスパイク状ノイズＮにより、上記イオン電流検出手段が誤検出する、といった問題があることを発見した。更に、この問題について鋭意検討した結果、スパークプラグ３の取付金具３１の支持部３１４の近傍に発生するコロナ放電により、絶縁体３２が帯電することが、上記スパイク状ノイズＮの発生原因であることがわかった。
【００１０】
すなわち、従来のスパークプラグ３では、取付金具３１の支持部３１４を絶縁体３２の段付部３２ａにかしめるとき、支持部３１４と段付部３２ａとの重なり代をできるだけ大きくとるようにしつつ、且つ、取付金具３１の他端部３１２と絶縁体３２の小径部３２３とが干渉しないようにしている。このため、取付金具３１の他端部３１２と絶縁体３２の小径部３２３との間には、非常に小さな幅（例えば約０．４ｍｍ）の間隙Ｃ１が形成される。
【００１１】
ところで、取付金具３１と中心電極３３との間には数十ｋＶという高電圧がかかっており、しかも、上記間隙Ｃ１には絶縁体３２を構成する絶縁材料よりも誘電率が小さな空気が存在するため、この間隙Ｃ１には絶縁体３２よりも大きな電界が形成される。さらに、空気は絶縁体３２よりも絶縁耐力が小さいために、間隙Ｃ１において容易に絶縁破壊してコロナ放電が発生してしまう。
【００１２】
更に、取付金具３１に内包された絶縁体３２の外周部と、それに対向した取付金具３１の内周部との間にも、微小な間隙Ｃ２（例えば０．０１〜０．２ｍｍ）が部分的に存在し、上記間隙Ｃ１同様に空気層が形成されている。このため、上記間隙Ｃ２においても、高電圧が印加された場合には、大きな電界がかかりコロナ放電が発生してしまう。
【００１３】
ちなみに、空気の誘電率は絶縁体３２の誘電率の約１／９であり、絶縁材料の絶縁耐力は常温（２０℃程度）で約２０ｋＶ／ｍｍ、空気の絶縁耐力は常温で約２〜３ｋＶ／ｍｍである。
そして、中心電極３３が陰極（負電圧）、取付金具３１が陽極（アース）であるため、絶縁体３２は、内周部側がプラス、外周部側がマイナスに分極しており、この結果、上記間隙Ｃ１、Ｃ２で発生したコロナ放電のプラス電荷が、絶縁体３２の外周部のうち間隙Ｃ１、Ｃ２近傍、取付金具３１の他端部３１２近傍、及び、取付金具３１の内周面側に引き寄せられる。
【００１４】
そして、絶縁体３２が絶縁材料であるため、絶縁体３２の外周部に引き寄せられたプラス電荷は、この絶縁体３２の外周部に沿って移動することなく局部的に蓄積されていく。そして、この局部的に蓄積されたプラス電荷が、中心電極３３側の電位変化等の外的要因が加えられることにより、間隙Ｃ１、Ｃ２を介して取付金具３１へ流入する。
【００１５】
このプラス電荷の流入は、所定時間毎に起こるのではなく、ランダムに起こるため、絶縁体３２の外周部に蓄積されるプラス電荷の量は大小さまざまである。そして、絶縁体３２の外周部に大量にプラス電荷が蓄積されたときに、外的要因にて大量のプラス電荷が瞬時に取付金具３１へ流入することにより、上記スパイク状ノイズＮが発生することがわかった。
【００１６】
そして、ノッキングが発生していないときにおいて、スパイク状ノイズＮを、検出装置にて上記振動波形Ｋであると誤検出することにより、ノッキングが発生していると誤判断してしまう。
なお、エンジンのスロットル全開時では、スロットル全閉時に比べて燃焼室の圧力が大きく、スパークプラグ３の要求電圧が高くなる。このため、上記間隙Ｃ１、Ｃ２に形成される電界がより大きくなり、コロナ放電がより発生しやすくなるので、スパイク状ノイズＮが特に頻繁に発生する。よって、スロットル全開時では、特に上記イオン電流検出手段による誤検出が多発する傾向にある。
【００１７】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、スパークプラグに流れるイオン電流を検出する際に、検出波形にスパイク状ノイズが発生するのを抑制することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明者等は、絶縁体の外周部に蓄積されたプラス電荷が、コロナ放電によって取付金具へ大量に瞬時に流入することによりスパイク状ノイズが発生することに着目して、以下の技術的手段を採用することとした。
【００１９】
すなわち、請求項１、２記載の発明においては、絶縁体（３２）の外周部のうち、取付金具（３１）の他端部（３１２）に対向する部位（以下、本欄にて対向部位という）及び取付金具（３１）に内包される部位（以下、本欄にて内包部位という）には、導電性皮膜（３９）が形成されており、この導電性皮膜（３９）は取付金具（３１）と電気的に導通されていることを特徴とする。
【００２０】
本発明では、絶縁体（３２）の外周部のうち、上記間隙Ｃ１が存在する対向部位、及び、上記間隙Ｃ２が存在する内包部位に、それぞれ導電性皮膜（３９）が形成されたことになる。
そのため、絶縁体（３２）の外周部のうち上記間隙Ｃ１、Ｃ２近傍にプラス電荷が蓄積されても、このプラス電荷が導電性皮膜（３９）全体に分散されるとともに、このプラス電荷が導電性皮膜（３９）を介して取付金具（３１）へ少量ずつ常に流入させることができる。従って、上記プラス電荷がコロナ放電によって取付金具（３１）へ大量に瞬時に流入するのを防止できる。
【００２１】
従って、本発明のスパークプラグ（３）においてイオン電流を検出する場合、プラス電荷が取付金具（３１）へ少量ずつ常に流入するので、検出波形にスパイク状ノイズ（Ｎ）が発生することを抑制できる。よって、上記した誤検出を抑制できる。また、請求項１、２記載の発明では、絶縁体（３２）の外周部において、上記対向部位から絶縁体（３２）の他端部（３２２）側部位（つまり、取付金具（３１）から露出する部位）まで延長して、導電性皮膜（３９）を連続形成することで、より確実に上記間隙Ｃ１近傍におけるプラス電荷の大量流入を防止できる。
【００２２】
ここで、上記延長した導電性皮膜（３９）における絶縁体（３２）軸方向の長さを所定長Ｌ１とし、一方、絶縁体（３２）の外周部において、段付部（３２ａ）の肩部（３２１ａ）から、絶縁体（３２）の一端部（３２１）側（つまり、内包部位側）に向かって連続して形成された導電性皮膜（３９）における絶縁体（３２）軸方向の長さを所定長Ｌ２とした（図４参照）。
【００２３】
そして、これら各所定長Ｌ１、Ｌ２と、上述のイオン電流の検出波形におけるスパイク状ノイズ（Ｎ）の発生率（ノイズ発生率）との関係について実験検討を進めた。所定長Ｌ１、Ｌ２を種々変えたスパークプラグについてノイズ発生率を調べた結果を図５に示す。図５は、所定長Ｌ２（ｍｍ）をパラメータとして、横軸に所定長Ｌ１（ｍｍ）、縦軸にノイズ発生率（％）をとったものである。ここで、本発明者等の検討によれば、誤検出なくノッキング判定等を行うためには、ノイズ発生率は２〜３％以下であることが好ましい。請求項１ないし請求項３記載の発明は、図５の結果に基づいてなされたものである。
【００２４】
すなわち、請求項１記載の発明においては、両所定長Ｌ１及びＬ２は、共に２ｍｍ以上であることを特徴とする。それによって、スロットル全開時においても誤検出が発生しない程度に、ノイズ発生率を低減させることができる。さらに、請求項３記載の発明では、所定長Ｌ１を２ｍｍ以上、所定長Ｌ２を４ｍｍ以上としており、また、請求項２記載の発明では、所定長Ｌ１を１ｍｍ以上、所定長Ｌ２を５ｍｍ以上としており、これら両発明共に、ノイズ発生率を０とすることができる。
【００２５】
また、請求項４記載の発明は、請求項１ないし請求項３記載の発明における導電性皮膜（３９）と取付金具（３１）との電気的導通手段を提供するものであり、取付金具（３１）の支持部（３１４）と絶縁体（３２）の段付部（３２ａ）との間に介在する導電性部材（３６、３６１、３６２）によって、電気的導通手段が構成されている。
【００２６】
ところで、上記導電性皮膜（３９）のうち、絶縁体（３２）の取付金具（３１）から露出する部位側に位置する露出側端部（３９２）は、空気と接触している。このように、導電性皮膜（３９）の露出側端部（３９２）が空気と接触している場合、導電性皮膜（３９）の抵抗値が非常に小さい（ほとんどゼロである）と、この露出側端部（３９２）近傍に電界が集中してコロナ放電が発生する恐れがある。
【００２７】
そして、このコロナ放電のプラス電荷は、従来技術と同様にランダムに導電性皮膜（３９）へ流入してしまうので、プラス電荷が導電性皮膜（３９）へ大量に急激に流入してスパイク状ノイズ（Ｎ）が発生する恐れがある。この導電性皮膜（３９）の露出側端部（３９２）近傍におけるコロナ放電発生の問題に対して、本発明者等は、まず、導電性皮膜（３９）の抵抗値特性の面から検討を進めた結果、請求項５および請求項６記載の発明に到った。
【００２８】
すなわち、請求項５記載の発明においては、膜厚を２０μｍとしたときの１平方ミリ当たりの抵抗値が１０5 〜１０10Ωである導電性皮膜（３９）を設けたことを特徴としており、それによって、導電性皮膜（３９）の露出側端部（３９２）近傍における電界集中を良好に緩和でき、この露出側端部（３９２）近傍におけるコロナ放電の発生を良好に抑制できる。
【００２９】
なお、導電性皮膜（３９）の抵抗値が非常に大きい（例えば１０10Ω以上）と、導電性皮膜（３９）の絶縁性が比較的よくなってあたかも絶縁体（３２）と同じ働きをする、つまり、導電性皮膜（３９）に局部的にプラス電荷が蓄積されるとともに、このプラス電荷がランダムにしか取付金具（３１）へ流入しないため、取付金具（３１）へ流入するプラス電荷の量が常に少量とならず、スパイク状ノイズ（Ｎ）が発生する恐れがある。よって、導電性皮膜（３９）の抵抗値を１０10Ω以下としている。
【００３０】
抵抗値が１０5 〜１０10Ωである導電性材料としては、ＲｕＯ2 、ＰｄＡｇ等の抵抗金属材料や、カーボン等の導電性材料を含有した導電性ゴムおよび樹脂等からなる。さらに、請求項６記載の発明では、導電性皮膜（３９）の上記抵抗値が１０6〜１０9Ωであることを特徴とする。導電性皮膜（３９）の抵抗値を１０6Ω以上とすることにより、上記したコロナ放電の発生をより良好に抑制できる。また、導電性皮膜（３９）への局部的なプラス電荷の蓄積をさらに抑制するために、導電性皮膜（３９）の抵抗値を１０9Ω以下とするのがより好ましい。
【００３１】
また、上記導電性皮膜（３９）の露出側端部（３９２）近傍におけるコロナ放電発生の問題に対して、さらに検討を加えた結果、この露出側端部（３９２）を絶縁部材（９５）にて被覆すれば、上記コロナ放電発生を防止できることがわかった。請求項７記載の発明は、この知見に基づいてなされたものである。すなわち、請求項７記載の発明では、導電性皮膜（３９）のうち、絶縁体（３２）の取付金具（３１）から露出する部位側に位置する露出側端部（３９２）が絶縁部材（９５）にて被覆されており、導電性皮膜（３９）は、膜厚を２０μｍとしたときの１平方ミリ当たりの抵抗値が１０10Ω以下であることを特徴とする。
【００３２】
本発明では、まず、導電性皮膜（３９）の露出側端部（３９２）を絶縁部材（９５）にて被覆することにより、この露出側端部（３９２）近傍にコロナ放電が発生することは防止される。このため、抵抗値の下限は特に限定されず（換言すれば、抵抗値が０でもよい）、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ等の抵抗値がほぼゼロである導電性材料を用いてもよい。この場合も、導電性皮膜（３９）の抵抗値を１０10Ω以下とするのが好ましく、抵抗値を１０ 9Ω以下とするのがさらに好ましい。
【００３３】
なお、通常は、絶縁体（３２）の他端部（３２２）側が例えばゴム製の絶縁キャップ（９５）にて被覆されているので、請求項８記載の発明のように、この絶縁キャップ（９５）により、導電性皮膜（３９）の露出側端部（３９２）を被覆するとよい。また、請求項９記載の発明では、導電性皮膜（３９）は、絶縁体（３２）の外周部全周にわたって形成されているから、絶縁体（３２）の外周部のうち上記間隙Ｃ１、Ｃ２近傍に蓄積されたプラス電荷を、導電性皮膜（３９）全体に、より効率良く分散できる。
【００３４】
そして、導電性皮膜（３９）を絶縁体（３２）の外周部全周にわたって形成したスパークプラグにおいては、請求項１０記載の発明のように、導電性皮膜（３９）が、導電性部材（３６、３６１、３６２）によって、段付部（３２ａ）において全周に渡って取付金具（３１）と電気的に導通されている構成とすることで、コロナ放電のプラス電荷を取付金具（３１）へ常に効率よく流入させることができる。
【００３５】
また、導電性皮膜（３９）を絶縁体（３２）の外周部全周にわたって形成したスパークプラグにおいては、請求項１１記載の発明のように、導電性皮膜（３９）の露出側端部（３９２）は、絶縁部材（９５）により全周にわたって覆われた構成とすることで、この露出側端部（３９２）が空気に接触するのを抑制でき、この露出側端部（３９２）近傍におけるコロナ放電の発生を抑制できる。
【００３６】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、上記両所定長Ｌ１、Ｌ２は後述する実施形態記載のものと対応している。
【００３７】
【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。
（第１実施形態）
本実施形態の構成を図１〜図４に示す。図１は本実施形態のスパークプラグ３の半断面図、図２は図１のスパークプラグ３を適用したイオン電流検出装置１０の回路図、図３は図１のスパークプラグ３と上記イオン電流検出装置１０との電気接続構造を示す断面図、図４は図１のスパークプラグ３の部分拡大断面図である。
【００３８】
本実施形態のスパークプラグ３は、上記図８に示す従来技術のスパークプラグ３のうち、絶縁体３２外周部の所定部位に、後述の導電性皮膜３９を付加したことが相違するのみである。従って、以下、本実施形態では、上記相違点の具体的説明を図４に基づいて行い、スパークプラグ３の説明補充を図１に基づいて行う。
【００３９】
図１に示す様に、スパークプラグ３は、円筒状の取付金具３１を有しており、この取付金具３１は、エンジンブロック１００に固定するためのネジ部３１ａを備える。取付金具３１の内部には、円筒状の絶縁体３２が、その一端部３２１、他端部３２２を取付金具３１の一端部３１１、他端部３１２から露出するように、固定されている。
【００４０】
この絶縁体３２の内部には、中心電極３３およびステム部３４が固定されている。中心電極３３の一端部３３１は、絶縁体３２の一端部３２１から露出し、ステム部３４の一端部３４１は、絶縁体３２の他端部３２２から露出している。そして、中心電極３３の他端部３３２とステム部３４の他端部３４２とは、電気的に接続されている。
【００４１】
また、絶縁体３２の段付部３２ａと取付金具３１の支持部３１４との間には、耐熱性に優れた導電性材料、例えば鉄や銅からなるパッキン（導電性部材）３６が配置されている。このパッキン３６は、絶縁体３２の段付部３２ａと取付金具３１の支持部３１４との間の間隙の形状に沿った形状をなしている。
なお、絶縁体３２を、取付金具３１の他端部３１２側から取付金具３１の内部へ挿入し、上記段付部３２ａにパッキン３６を配置した後、取付金具３１の他端部３１２近傍を内方へ曲げるようにかしめることにより上記支持部３１４を形成し、パッキン３６がこの支持部３１４と段付部３２ａとの間で押圧されて変形する。この結果、パッキン３６が支持部３１４および段付部３２ａに形成された導電性皮膜３９に密接した状態で配置され、図４に示すような構造となる。
【００４２】
一方、図１に示すように、絶縁体３２の一端部３２１側は、この一端部３２１側に形成された段付部３２ｂを、取付金具３１の内周面全周に形成した環状の突出部３１３にて支持されるようになっている。この段付部３２ｂと突出部３１３の間は、パッキン３７によりシールされている。
次に、イオン電流検出装置１０について述べる。
【００４３】
図２に示す様に、点火コイル１は一次巻線１１と、二次巻線１２とを備え、この一次巻線１１には、パワートランジスタ２および車載電源８が直列に接続されており、パワートランジスタ２により、一次巻線１１に発生する一次電流を断続するものである。そして、スパークプラグ３は、二次巻線１２に直列に接続され、放電用高電圧が印加されることにより、図示しない内燃機関の燃焼室内の混合気を着火する。
【００４４】
また、二次巻線１２の正極性側にはコンデンサ４が接続され、このコンデンサ４とアースとの間には、イオン電流を電圧に変換する抵抗７が接続されている。この抵抗７に発生する電圧は、コンピュータ６により検出されるようになっている。このコンピュータ６により検出されたイオン電流により、内燃機関の燃焼室内における混合気の燃焼状態を検出できる。
【００４５】
そして、上記燃焼状態に応じて、コンピュータ６により、燃料噴射量や点火時期を制御して、最適な燃焼状態を保持するようにしている。また、抵抗７およびコンデンサ４に並列的に、定電圧ダイオード５が接続されている。この定電圧ダイオード５により、コンデンサ４の充電電圧を任意に設定できる。なお、点火コイル１、パワートランジスタ２および車載電源８により、電圧供給手段を構成し、コンデンサ４、コンピュータ６および抵抗７により、イオン電流検出手段を構成している。
【００４６】
そして、このイオン電流検出装置１０は、内燃機関の点火時期には、二次巻線１２に負極性の放電用高電圧（約−３５ｋＶ）が生じ、図２中実線矢印で示す経路に放電電流が流れ、スパークプラグ３の放電ギャップ３８間に放電を生じる。また、この放電電流によってコンデンサ４が充電される。
このとき、混合気の燃焼に伴って電離作用が生じ、イオンが発生する。ここで、コンデンサ４が充電されているため、図２中点線矢印で示す経路にイオン電流が流れ、このイオン電流の発生により抵抗７に発生する電圧を検出することにより、混合気の燃焼を確認できる。こうして、上述した図９に示す検出波形を得ることができる。
【００４７】
ここで、スパークプラグ３と点火コイル１との電気的接続を行なうリード線９１の一端部は、図３に示すようにして、スパークプラグ３と電気的に導通されている。すなわち、リード線９１は、導電材料（例えば鋼）からなる導電線９１１を絶縁材料（例えばゴム）からなる絶縁チューブ９１２にて覆ったものからなり、このリード線９１の外周部を絶縁材料（例えば樹脂）からなる絶縁キャップ９２にて覆っている。
【００４８】
リード線９１の一端部側の外周部と絶縁キャップ９２との間には、導電材料（例えばステンレス材）からなる導電筒９３が設けられ、導電筒９３とリード線９１の絶縁チューブ９１２との間に導電線９１１の一端部が配置されている。
そして、導電筒９３にコイルスプリング９４を支持させ、このコイルスプリング９４の先端をステム部３４の一端部３４１に接触させている。また、絶縁キャップ９２の先端側外周には、絶縁材料（例えばゴム）からなる上記絶縁キャップ９５が装着されており、この絶縁キャップ９５の先端が絶縁体３２の外周部（小径部３２３）に圧着されている。
【００４９】
次に、本発明の要部である絶縁体３２外周部の所定部位に形成された導電性皮膜３９について、図４を参照して述べる。
導電性皮膜３９は、絶縁体３２の外周部のうち図４に矢印Ｍで示す所定長範囲、すなわち、取付金具３１から露出する部位から、取付金具３１の他端部３１２に対向する部位を通り、取付金具３１に内包される部位に渡って、連続して全周に形成されている。なお、上記図１の左側の外観部分及び図３においては、導電性皮膜３９の表面を、便宜上、斜線ハッチングにて示してある。
【００５０】
ここで、導電性皮膜３９において、軸方向の所定長Ｌ１を有する部分は延長部３９ａである。延長部３９ａは、絶縁体３２外周部のうち取付金具３１の他端部３１２に対向する部位に形成された部分（図４中、Ｌ３で示す範囲）から、絶縁体３２の他端部３２２側（図４中上方、つまり、取付金具３１から露出する部位）に延びる部分である。延長部３９ａのうち、絶縁体３２の他端部３２２側に位置する露出側端部３９２は、上述の絶縁キャップ９５に被覆されていない。
【００５１】
一方、導電性皮膜３９において、軸方向の所定長Ｌ２＋Ｌ４を有する部分は延長部３９ｂである。延長部３９ｂは、絶縁体３２の外周部のうち、取付金具３１の他端部３１２に対向する部位よりも絶縁体３２の一端部３２１側（図４中下方、つまり、取付金具３１に内包される部位）に延びる部分である。
ここで、延長部３９ｂのうち、軸方向の所定長Ｌ２を有する部分は、段付部３２ａの肩部３２１ａよりも絶縁体３２の一端部３２１側に延びる部分であり、所定長Ｌ４を有する部分は、それ以外の部分である。
【００５２】
また、延長部３９ｂは、段付部３２ａに形成された部分において、全周に渡って導電性材料からなるパッキン３６を介して取付金具３１に覆われるとともに、全周に渡ってパッキン３６を介して取付金具３１と電気的に導通している。
本実施形態では、上記所定長Ｌ１を２ｍｍとし、上記所定長Ｌ２を５ｍｍとしている。なお、間隙Ｃ２は、絶縁体３２外周部と取付金具３１内周部との対向部全域に存在するとは限らず、絶縁体３２と取付金具３１とが接触する場合もある。従って、段付部３２ａでの導通だけでなく、導電性皮膜３９の延長部３９ｂを所定長Ｌ２まで形成することで、導電性皮膜３９と取付金具３１との電気的な導通をより確実にしている。
【００５３】
導電性皮膜３９は、膜厚を２０μｍとしたときの１平方ミリ当たりの抵抗値が１０8 ΩであるＲｕＯ2 （導電材料、抵抗材料）からなり、このＲｕＯ2 をペースト状にして絶縁体３２外周部に塗布し、さらに、ＲｕＯ2 ペーストが塗布されていない絶縁体３２表面に釉薬を塗布した後、高温（例えば８００℃）で所定時間（例えば２０分）焼成することにより形成される。
【００５４】
更に、この塗布及び焼成において、ＲｕＯ2 ペースト（抵抗ペースト）が塗布された上から釉薬を塗布、焼成しても良いし、また、取付金具３１より露出した部分のみに釉薬を塗布してもよい。この場合、ＲｕＯ2 ペーストと釉薬が焼成時に溶融し合い、実質抵抗値は上昇するが、焼成後の抵抗値が所定の値の範囲に入ればよい。
【００５５】
なお、絶縁体３２導電性皮膜３９の形成が高温で行なわれるため、絶縁体３２単体の状態で行なわれる。導電性皮膜３９の膜厚は、あまり薄いと後述するスパイク状ノイズを抑制する効果が良好に得られず、あまり厚いと製造性が悪いため５〜５０μｍとするのがよく、本実施形態では１０μｍとしている。
なお、Ｐｄ−Ａｇ等から導電性皮膜３９を形成する場合も、ＲｕＯ2 と同様の方法でなされる。また、導電性皮膜３９を、カーボン等の導電性材料を含有する導電性ゴムや導電性樹脂から形成する場合は、これらの材料を有機溶剤にてペースト状として絶縁体３２外周部に塗布し、室温（例えば２５℃）で乾燥させることにより形成される。この場合、導電性皮膜３９の耐熱性を考慮して、絶縁体３２表面に釉薬を高温焼成した後に導電性皮膜３９を形成する。
【００５６】
このように、本実施形態では、導電材料をペースト状にして塗布、焼成することにより導電性皮膜３９を絶縁体３２外周部に形成し、その後、導電性皮膜３９と取付金具３１とが電気的に導通するように絶縁体３２と取付金具３１とを組付けるだけであるので、製造工程が単純となる。
次に、導電性皮膜３９の延長部３９ａにおける所定長Ｌ１及び延長部３９ｂにおける所定長Ｌ２を、それぞれ上記数値（Ｌ１＝２ｍｍ、Ｌ２＝５ｍｍ）とした根拠を述べる。各所定長Ｌ１、Ｌ２の好適な数値範囲は、各所定長Ｌ１、Ｌ２とコンピュータ６により検出される電圧波形（図９参照）に発生するスパイク状ノイズＮとの関係について実験を行い、その結果から求めた。
【００５７】
まず、上記所定長Ｌ１が、０ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ、７ｍｍ、及び、上記所定長Ｌ２が、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍのものを用意し、さらに、比較例として導電性皮膜３９を形成しないものを用意して、実験を行なった。
そして、スパイク状ノイズの発生が１か所でも確認された電圧波形を、スパイク状ノイズが発生した電圧波形としてカウントし、上記５００サイクルの電圧波形のうち、スパイク状ノイズが発生した電圧波形の割合をノイズ発生率（％）として求め、上述の図５に示すグラフを得た。なお、図５中、プロットマークが重なる場合は、マークをずらして表してある。
【００５８】
導電性皮膜３９を形成しない場合はノイズ発生率が３０％程度である。それに対し、少なくとも、図４中、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の範囲、すなわち、絶縁体３２の外周部のうち、取付金具３１の他端部３１２に対向する部位、及び、取付金具３１に内包される部位に、導電性皮膜３９を形成し、取付金具３１と導通させることにより、ノイズ発生率を１０％以下に抑制できることが確認できる。
【００５９】
更に、イオン電流検出装置１０にて誤検出をより確実に防止するには、ノイズ発生率は２〜３％以下であることが好ましく、図５によれば、両所定長Ｌ１及びＬ２は、共に２ｍｍ以上であることが望ましい。更に、両所定長Ｌ１及びＬ２が、Ｌ１≧２ｍｍ且つＬ２≧４ｍｍ、または、Ｌ１≧１ｍｍ且つＬ２≧５ｍｍとすれば、スパイク状ノイズＮの発生を防止できることがわかる。
【００６０】
従って、以上の各所定長Ｌ１及びＬ２の好適範囲に基づいて、各所定長Ｌ１及びＬ２を決定することができる。
（第２実施形態）
本実施形態は上記第１実施形態の変形であり、図６に示すように、導電性皮膜３９の露出側端部３９２が絶縁キャップ９５にて被覆されている。なお、本実施形態の導電性皮膜３９は、抵抗値がゼロに近いＡｇからなり、焼付やめっき等にて形成される。
【００６１】
本実施形態のスパークプラグ３について、上記第１実施形態と同様の実験を行なったところ、所定長Ｌ２＝５ｍｍ一定で、所定長Ｌ１が、０ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ、７ｍｍのもの全てについてスパイク状ノイズＮは全く発生しなかった。
ここで、絶縁キャップ９５と導電性皮膜３９との接触長さは、軸方向に０．５ｍｍとし、所定長Ｌ１が０ｍｍのものに関しては、絶縁キャップ９５の先端の厚みを小さくして、この先端を、取付金具３１の他端部３１２と小径部３２３との間（つまり、隙間Ｃ１）に圧入させた。
【００６２】
なお、絶縁キャップ９５の先端の厚みを細くしない通常品を使用する場合、絶縁キャップ９５の先端が取付金具３１の他端部３１２に当接するまで、絶縁キャップ９５を被せることができるが、この絶縁キャップ９５の先端により導電性皮膜３９の露出側端部３９２を確実に被覆するために、導電性皮膜３９の延長部３９ａにおける所定長Ｌ１を２ｍｍ以上とするのが好ましい。
【００６３】
（第３実施形態）
本実施形態は、上記第１ないし第２実施形態における取付金具３１と絶縁体３２との組付構造を変更したものであり、図７に示すように、取付金具３１の他端部３１２近傍と絶縁体３２の段付部３２ａ近傍との間にタルク粉末を充填してなる充填部３６０が筒状に形成され、この充填部３６０の両端部に、金属製の第１、第２パッキン３６１、３６２が設けられている。
【００６４】
導電性皮膜３９は、上記各実施形態と同様に、延長部３９ａ（図中Ｌ１）、取付金具３１の他端部３１２に対向する部位（図中Ｌ３）、および延長部３９ｂ（図中Ｌ４＋Ｌ２）が形成されている。そして、導電性皮膜３９の延長部３９ｂは、ほぼ全周にわたって、第１パッキン３６１及び第２パッキン３６２を介して取付金具３１に覆われるとともに電気的に導通している。
【００６５】
従って、本実施形態においても、上記第及び第２実施形態と同様の効果が得られる。
（他の実施形態）
なお、上記各実施形態の導電性皮膜３９において、延長部３９ａはなくてもよい（つまり、Ｌ１＝０ｍｍでもよい）。少なくとも、導電性皮膜３９は、絶縁体３２の外周部のうち、取付金具３１の他端部３１２に対向する部位、及び取付金具３１に内包される部位に形成され、取付金具３１と電気的に導通されていればよい。
【００６６】
また、導電性皮膜３９は、全周に渡って形成されていなくとも、間隙Ｃ１、Ｃ２近傍に蓄積されたプラス電荷が、コロナ放電によって取付金具３１へ大量に瞬時に流入しないように、導電性皮膜３９全体に分散される程度に、形成されていればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るスパークプラグの半断面図である。
【図２】本発明のイオン電流検出装置の回路図である。
【図３】本発明のスパークプラグのイオン電流検出装置への電気接続構造を示す断面図である。
【図４】図１のスパークプラグの部分拡大断面図である。
【図５】上記第１実施形態において、導電性皮膜の所定長Ｌ１及びＬ２とノイズ発生率との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の第２実施形態に係るスパークプラグの部分拡大断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係るスパークプラグの部分拡大断面図である。
【図８】従来技術のスパークプラグの半断面図である。
【図９】従来技術におけるイオン電流の検出波形を示すグラフである。
【符号の説明】
３１…取付金具、３１１、３１２…取付金具の一端部、他端部、
３１４…取付金具の支持部、３２…絶縁体、３２ａ…絶縁体の段付部、
３２１ａ…段付部の肩部、３２１、３２２…絶縁体の一端部、他端部、
３３…中心電極、３３１…中心電極の一端部、３５…接地電極、
３６、３６１、３６２…パッキン、３８…放電ギャップ、３９…導電性皮膜、
３９２…導電性皮膜の露出側端部、９５…絶縁キャップ。
【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】
0003790875.tif 000008
【図８】
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【図９】
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