(57)【要約】  内燃エンジンのシリンダ内のイオン電流を測定するための点火プラグ燃焼イオン化センサ。このセンサは、燃焼中に放出されるエネルギーがシリンダ内の空気をイオン化する際に流れるイオン電流を測定し、従って燃焼パラメータ及び排気パラメータを検出することができる。一般に、点火プラグ燃焼イオン化センサは、点火プラグの火花電極から分離した絶縁された専用検知電極を含む。検知電極は、電磁干渉（ＥＭＩ）などの干渉をさらに低減するように遮蔽することもできる。専用電極を使用することで、点火プロセスからの電磁ノイズをほとんど伴わないイオン電流測定が可能になるとともに、通常は火花電極をイオン電流の検知にも使用する際に必要となる回路の必要性も排除される。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火プラグであって、
火花電極と、
第１の端部と第２の端部とを有し、前記火花電極の少なくとも一部を取り囲んで前記第１の端部において前記火花電極を露出させる電気絶縁体と、
前記電気絶縁体の一部を取り囲み、前記点火プラグをエンジンシリンダヘッド内に取り付けるように適合されたハウジングと、
前記ハウジングに接続されて、前記火花電極との間に火花ギャップを形成するように配置された接地電極と、
前記ハウジング又は前記電気絶縁体のいずれかを貫通し、前記火花電極から電気的に絶縁されて前記接地電極の付近で一部が露出する検知電極と、
を備えることを特徴とする点火プラグ。
【請求項２】
前記検知電極は、前記接地電極から電気的に絶縁される、
請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項３】
前記検知電極は、前記電気絶縁体を貫通し、前記点火プラグは、
前記検知電極を該検知電極の長さに沿って実質的に取り囲む絶縁材料と、
前記絶縁材料を該絶縁材料の長さに沿って実質的に取り囲み、前記検知電極及び前記火花電極から電気的に絶縁されて、前記検知電極における電磁干渉を実質的に低減する導電性シールドと、
をさらに備える、請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項４】
前記導電性シールドは、接地に導電的に結合されるように構成される、
請求項３に記載の点火プラグ。
【請求項５】
前記ハウジングは金属を含み、前記導電性シールドは前記金属に導電的に結合される、
請求項４に記載の点火プラグ。
【請求項６】
前記電気絶縁体の前記第１の端部において露出する少なくとも第２の火花電極をさらに備える、
請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項７】
前記火花電極から電気的に絶縁され、前記電気絶縁体の前記第１の端部において一部が露出する少なくとも第２の検知電極をさらに備える、
請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項８】
前記検知電極は、実質的に管状であって、前記火花電極を該火花電極の長さに沿って実質的に取り囲み、前記点火プラグは、前記火花電極と前記検知電極との間に前記火花電極の長さに沿って配置された絶縁材料をさらに備える、
請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項９】
前記ハウジングは金属を含み、前記検知電極は前記ハウジングを貫通し、前記点火プラグは、前記検知電極を該検知電極の長さの少なくとも一部に沿って実質的に取り囲む絶縁材料をさらに備える、
請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項１０】
前記検知電極は、前記接地電極から電気的に絶縁される、
請求項９に記載の点火プラグ。
【請求項１１】
前記点火プラグの前記第１の端部において露出する導電性要素を含む、前記金属を貫通する少なくとも第２の検知電極をさらに備え、前記第２の検知電極を該第２の検知電極の長さに沿って実質的に取り囲む絶縁材料をさらに備える、
請求項９に記載の点火プラグ。
【請求項１２】
前記検知電極は、単一の導電性要素を含む、
請求項１０に記載の点火プラグ。
【請求項１３】
前記検知電極は、複数の導電性要素を含む、
請求項１０に記載の点火プラグ。
【請求項１４】
前記複数の導電性要素は、導電性ロッド及び抵抗器を含む、
請求項１３に記載の点火プラグ。
【請求項１５】
前記検知電極は、前記電気絶縁体上に導電性ランドを含む、
請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項１６】
前記検知電極は、導電性ランドとして構成された複数の検知電極を含む、
請求項１５に記載の点火プラグ。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの検知電極は、前記接地電極から電気的に絶縁される、
請求項１５に記載の点火プラグ。
【請求項１８】
前記導電性ランドに結合されて前記電気絶縁体を貫通する導電性リードをさらに備える、
請求項１６に記載の点火プラグ。
【請求項１９】
前記ハウジングは、ねじ山付きであって金属を含む、
請求項１７に記載の点火プラグ。
【請求項２０】
前記火花電極を該火花電極の長さに沿って実質的に取り囲む絶縁材料と、
前記絶縁材料を該絶縁材料の長さに沿って実質的に取り囲み、前記検知電極及び前記火花電極から電気的に絶縁されて、前記検知電極における電磁干渉を実質的に低減する導電性シールドと、
をさらに備える、請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項２１】
前記導電性シールドを実質的に取り囲む絶縁層をさらに備え、前記検知電極は、実質的に管状であって、前記絶縁層と前記電気絶縁体との間に配置される、
請求項２０に記載の点火プラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
例示的な実施形態は、一般に内燃エンジンにおけるシリンダ内燃焼検知のための点火プラグ燃焼イオン化センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書全体を通じた関連技術についての説明は、いずれも決してこのような関連技術が周知であることや、或いは当業における一般常識の一部を成すことを認めるものではないと解釈されたい。
【０００３】
現在、点火プラグ型イオン化センサは、標準的な点火プラグの火花電極を使用して燃焼室のイオン化を検出する。通常、この検出は、点火プラグに接続されて燃焼中に流れるイオン電流を分離・測定する回路によって行われる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常、未修正の点火プラグを使用する従来のセンサでは、燃焼中に遮蔽的な（ｍａｓｋｉｎｇ）又は不完全なイオン電流信号が発生する。このような発生は、燃焼を開始するために火花電極に付与される、イグニッションコイルによって生成される高電圧からの干渉に起因する。また、従来のセンサは、点火プラグワイヤに接続されてイグニッションシステムと同時に動作する回路を使用する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
例示的な実施形態は、点火プラグ燃焼イオン化センサに関する。この点火プラグ燃焼イオン化センサは、１又は２以上の専用イオン電流検知電極を含む。この１又は複数の専用電極は、燃焼プロセスを開始するために点火プラグの火花電極に付与される高電圧からの干渉を実質的に低減又は排除するように遮蔽して接地することもできる。専用検知電極は、火花電極と同様に、通常は点火プラグの上部からねじ山付き金属ハウジングなどの絶縁体又はハウジングを貫通して燃焼室内に延びる。また、検知電極には、燃焼中のエンジンシリンダ内のイオン電流をモニタする検知回路を接続することができる。
【０００６】
以上、点火プラグ燃焼イオン化センサの実施形態の詳細な説明をより良く理解するとともに当技術に対する本発明の寄与をより良く認識できるように、これらの実施形態のいくつかを比較的大まかに概説した。以下では、本明細書に添付する特許請求の主題を形成する点火プラグ燃焼イオン化センサのさらなる実施形態について説明する。この点に関し、点火プラグ燃焼イオン化センサの少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、この点火プラグ燃焼イオン化センサは、その応用が以下の説明又は図面に示す構造の詳細又はコンポーネントの構成に限定されるものではないと理解されたい。点火プラグ燃焼イオン化センサは他の実施形態も可能であり、様々な方法で実践又は実施することができる。また、本明細書で使用する表現及び用語は説明を目的としたものであり、限定的なものと見なすべきではないと理解されたい。
【０００７】
以下に示す詳細な説明、並びにほんの一例として示す、従って本明細書の実施形態例を限定するものではない、同じ要素を同じ参照文字によって表す添付図面から、例示的な実施形態がさらに完全に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】専用イオン検知電極を示す点火プラグ燃焼イオン化センサの断面図である。
【図１Ｂ】専用イオン検知電極を示す点火プラグ燃焼イオン化センサの別の実施形態の断面図である。
【図２Ａ】専用イオン検知電極を有する点火プラグ燃焼イオン化センサの別の実施形態の正面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示す専用イオン検知電極を有する点火プラグ燃焼イオン化センサの断面図である。
【図２Ｃ】図２Ａ及び図２Ｂの点火プラグ燃焼イオン化センサの上面図である。
【図３Ａ】接地電極の１つの考えられる配向を示す点火プラグ燃焼イオン化センサの底面図である。
【図３Ｂ】接地電極の別の配向を示す点火プラグ燃焼イオン化センサの底面図である。
【図３Ｃ】接地電極のさらに別の配向を示す点火プラグ燃焼イオン化センサの底面図である。
【図４Ａ】同軸構成の管として構成された専用検知電極を有する点火プラグ燃焼イオン化センサの正面図である。
【図４Ｂ】同軸構成の管として構成された専用検知電極を有する点火プラグ燃焼イオン化センサの断面図である。
【図４Ｃ】図４Ａの点火プラグ燃焼イオン化センサの上面図である。
【図５Ａ】複数のイオン電流検知電極を有する点火プラグ燃焼イオン化センサの正面図である。
【図５Ｂ】点火プラグ燃焼イオン化センサの一端の詳細な斜視図である。
【図５Ｃ】複数のイオン電流検知電極を有する点火プラグ燃焼イオン化センサの別の実施形態を示す図である。
【図５Ｄ】複数のイオン電流検知電極を有する点火プラグ燃焼イオン化センサのさらに別の実施形態を示す図である。
【図６Ａ】複数の火花電極を有する点火プラグ燃焼イオン化センサの正面図である。
【図６Ｂ】図６Ａの点火プラグ燃焼イオン化センサの詳細な斜視図である。
【図７Ａ】ランドとして構成された複数のイオン電流検知電極を有する点火プラグ燃焼イオン化センサの正面図である。
【図７Ｂ】図７Ａの点火プラグ燃焼イオン化センサの詳細な斜視図である。
【図８】非従来型の外側ハウジングを有する点火プラグ燃焼イオン化センサの断面図である。
【図９】例示的な点火プラグ燃焼イオン化センサと関連する回路／システムとの相互接続の概略図である。
【図１０】例示的な遮蔽していないイオン電流検知電極に対する電磁干渉の影響を示す実験データである。
【図１１】例示的な遮蔽したイオン電流検知電極に対する電磁干渉の影響を示す実験データである。
【図１２】遮蔽した専用イオン電流信号電極から取得された信号と、従来の点火プラグイオン化システムから取得された信号との比較を示す図である。
【図１３】同軸検知電極及びシールドを有する点火プラグ燃焼イオン化センサの断面図である。
【図１４】専用検知電極及び遮蔽した火花電極を有する点火プラグ燃焼イオン化センサの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
Ａ．概要
一般に、例示的な点火プラグ燃焼イオン化センサは、ハウジングと、内燃エンジンのシリンダヘッドのねじ穴に螺入できるねじ部分と、火花電極と、接地電極とを含む。また、例示的センサは、（ａ）接地電極及び（ｂ）火花電極から電気的に絶縁された専用イオン電流検知電極を有することができる。図示のように、検知電極は、接地電極及び火花電極との間に火花が発生しないように、換言すれば火花電極と接地電極との間にのみ１又は複数の火花が発生するように配置することができる。燃焼室には混合気の乱流が発生するため、このような配置は、検知電極と火花電極との間に距離を空けることによって、或いはこれらの電極を異なるように配向することによって行うことができる。
【００１０】
図を参照すると、図１及び図２に例示的な実施形態を示す。これらの実施形態には、上述したようなねじ穴に挿入するためのねじ部分１ｂが機械加工された外側シェル（又はハウジング）１を示す。点火プラグは、外側ハウジングの六角形特徴部１ｃに係合する標準サイズのソケットレンチを用いて正しいトルクに締め付けることができる。点火プラグを取り付けると、そのハウジング１が、テーパ領域又は圧縮ワッシャ（図示せず）によってエンジンのシリンダヘッドに接して着座する。従来の点火プラグと同様に、点火プラグをねじ穴内に着座させると、ねじ山及び点火プラグの座部に導電接触した接地電極の接地経路が形成される。
【００１１】
外側ハウジング１は、例えばセラミック（すなわち、焼結アルミナ、ケイ酸アルミナ、窒化ケイ素、又はセラミックの混合物）とすることができる電気絶縁材料で形成された絶縁体９を取り囲む。図２Ｂに示すように、外側ハウジング１の接触領域と絶縁体９との間には、燃焼ガスを封入して燃焼室内の圧力を維持するために薄い金属シールワッシャ７及び弾性Ｏリング８を配置することができる。通常、絶縁体９は、高い絶縁耐力と良好な熱伝導率との組み合わせを有する。絶縁体９は、単一部品の火花電極５（図１Ａを参照）、或いは高周波ノイズ抑制抵抗器（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｎｏｉｓｅ−ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｎｇ  ｒｅｓｉｓｔｏｒ）４を組み込んで金属接続端子２、導電性ロッド３及び導電性で耐腐食性の火花電極５も含む多部品ユニット（例えば、図１Ｂ及び図２Ｂ）のいずれかを収容することができる。端子２は、標準的なスナップ式コネクタ又はねじコネクタを通じて火花電極５にイグニッションシステム１４（図９）を接続する。
【００１２】
やはり図示のように、センサ点火プラグは、火花電極５と接地電極１ａとの間に燃焼プロセスを開始するための点火火花が発生するように、火花電極との間に火花ギャップを形成するように配置されたＪ字形接地電極１ａも含む。図３Ａ〜図３Ｃには、エンジンの吸気ポートを通過する混合気のタンブル流／旋回流によって発生するシリンダ内の乱流に基づいて使用できる、接地電極１ａの考えられる異なる配向を示す。
【００１３】
Ｂ．イオン電流検知電極
図１及び図２の例示的な実施形態は、上述したコンポーネントに加えて、燃焼室内に延びる専用の電気的に絶縁された検知電極６も含む。イオン電流検知電極６は、火花電極５及び接地電極１ａから電気的に絶縁される。検知電極６は、一端が内燃エンジンの燃焼室内に延びて他端を図９に示すような信号処理ユニット１３に接続できる導電性材料から形成することができる。検知電極６は、単一部品の固体ロッドとすることも、或いは導電性ロッド、抵抗器、コンデンサ、又は点火プラグの本体を通じてイオン電流を搬送できるいずれかのコンポーネントの組などの複数の要素で構成し、又はこれらに接続することもできる。検知電極６は、図１に示す構成に加えて、図４Ａ〜図４Ｃに示すように管として構成することもできる。この実施形態では、火花電極５を取り囲んで検知電極６を同軸的に配置し、絶縁管１１がこれらの電極を電気的に絶縁する役割を果たすようにすることができる。
【００１４】
再び図１Ａを参照すると、専用検知電極６は、絶縁管１１又はその他の絶縁材料によって取り囲まれ、絶縁管１１は、接地に導電的に結合できる電磁干渉シールド１２によってさらに取り囲まれる。シールド１２を接地に結合できるようにする１つの考えられる方法は、外側ハウジング１へのレーザー溶接による方法である。このような溶接は、例えばシールド１２が外側ハウジング１の頂部から脱出している図８において使用することができる。シールドが必ずしも外側ハウジングに隣接していない図１Ａの構成などの他の構成では、検知電極６の上端への接続に使用される電気コネクタなどの電気コネクタを通じてシールドを接地させることができる。検知電極６を遮蔽すると、火花中にイオン電流信号に課される電磁ノイズが最小限に抑えられるという利点が得られる。
【００１５】
図１Ｂに示す別の構成では、やはり検知電極６が絶縁管１１内に配置され、又は他の絶縁材料を用いて絶縁されているが、結果として得られるアセンブリが、上述したように接地した点火プラグの外側金属ハウジング１内に収容されている。この実施形態では、接地したハウジングがシールドとして機能するので、検知電極を取り囲む別個のシールドが不要である。いずれの構成（例えば、図１Ａ又は図１Ｂ）も、検知されるイオン電流信号の電磁干渉を大幅に低減又は排除することにより、シリンダ内の燃焼の測定をさらに正確かつ単純にすることができる。さらに、検知電極６は、図１Ａに示すように実質的に火花電極５と平行にすることも、或いは図１Ｂに示すように、コネクタを収容するために、又は点火プラグの他の部品との間隔を良好にするために、必要に応じて火花電極に対して傾斜させることもできる。
【００１６】
検知電極６の頂部から信号処理回路への電気的接続を行うには、あらゆる数の既知の方法を使用することができる。例えば、電極６の頂部は、図９に示す信号処理ユニット１３などの信号処理ユニットへの配線を可能にするために、従来の自動車用コネクタに嵌合するように構成することができる。
【００１７】
他の電極構成も可能である。例えば、図７Ｂに示すように、複数の検知電極６がランド型構成で配置される。この実施形態では、検知電極が点火プラグの絶縁体上に導電性ランドを含み、導電性リード又はその他の要素が絶縁体９内又は絶縁体９上を通過して点火プラグの上端に延び、ここでこれらの導電性リードを本明細書で説明するように検知回路に接続することができる。検知電極６を含む導電性ランドは、導電性材料又は合金を用いて絶縁体９の外面に印刷することもできる。
【００１８】
また、図５Ｂ〜図５Ｄに示すように、図１及び図２に示す単一の要素ではなく複数の検知電極６を使用することもできる。この実施形態では、電極６が絶縁体９の複数の穴を貫通する。これらの穴及び電極は、燃料注入器ノズル又は（図６Ｂに示すような）複数の火花電極などの複数の目的で使用することもできる。さらに、複数の火花電極を使用する構成では、火花電極の一部又は全部をイオン電流測定のために使用することもできる。図６Ｂには、１つのこのような実施形態を示す。この実施形態では、火花電極のうちの１つ又は２つ以上を専用イオン検知プローブとして使用することにより、もはやこれらの電極は点火には使用されず、他の実施形態に関して上述したように、図９の信号処理ユニット１３などの信号処理ユニットと共に使用してイオン電流を測定できるようになる。
【００１９】
いくつかの例では、図８に示すような非従来型の点火プラグを可能にするためにシリンダヘッドの点火プラグボアを修正することが有利な場合もある。これにより、従来の点火プラグの形状及びサイズの空間的制約を伴わずにイオン電流信号の完全性を確実にする異なる形状及び設計のイオンセンサアセンブリの設置が可能になる。図８に示す点火プラグは、図１Ｂに関して上述した全ての基本要素をさらに含むこともできる。
【００２０】
図１３に示すように、図４と同様の実施形態にさらなる管状要素を追加することもできる。この実施形態では、火花電極５が絶縁体１１ａによって取り囲まれ、絶縁体１１ａが、接地できるシールド１２によってさらに取り囲まれる。シールド１２を別の絶縁層１１ｂが取り囲み、絶縁層１１ｂは、ここでは図４Ａ〜図４Ｃと同様に管として構成された検知電極６によってさらに取り囲まれる。この実施形態では、シールド１２が、個々の検知電極を取り囲むのではなく、たとえ複数の検知電極を使用する場合でもこれらの電極が電磁ノイズから遮蔽されるように火花電極の周囲のシールドとして動作する。
【００２１】
図１４の例示的な実施形態では、火花電極も絶縁体１１及びシールド１２によって取り囲まれる。この実施形態では、火花電極が遮蔽されるので、専用検知電極６を直接取り囲むシールドを必要とすることなく専用検知電極６が絶縁体を貫通することができる。
【００２２】
Ｃ．好ましい実施形態の動作
図９を参照すると、典型的な火花点火式内燃エンジンでは、エンジン制御ユニット１４が、エンジンの点火順に基づいて点火を行うための火花タイミングコマンドを所望のエンジンシリンダのイグニッションシステム１５に送信する。導電性ロッド３及び高周波ノイズ相殺抵抗器４（図１の実施形態）を通過して火花電極５に電流が流れ、火花ギャップに高電圧を生じさせる。その後、火花ギャップの電圧が火花ギャップ内の混合気の絶縁耐力を超えると、火花電極５と接地電極１ａとの間に火花が発生して火炎核を引き起こし、燃焼室全体にわたる火炎伝播を含む燃焼プロセスが後続する。
【００２３】
点火及び火炎伝播によって放出されるエネルギーは、燃焼室内の混合気をイオン化して、燃焼プロセス中にイオン及び自由電子を生成する。この燃焼イオン化を測定するために、検知電極６にＤＣ又はＡＣ電圧を供給してイオン及び電子を引き寄せ、絶縁された電極と、エンジンブロック及び／又はシリンダ内多重エンジンコンポーネント（ｉｎ−ｃｙｌｉｎｄｅｒ  ｍｕｌｔｉ−ｅｎｇｉｎｅ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）との間に回路を完成させることができる。電子及び陰イオンは、正の帯電電極に引き寄せられるのに対し、陽イオンは、接地電極、又はシリンダ内に存在するいずれかの接地経路に引き寄せられる。この電子及びイオンの動きの結果としてイオン化回路が閉じ、信号処理ユニット１３内の既知の値の抵抗器を通じてイオン電流が流れるようになる。ユニット１３では、抵抗器の測定電圧を抵抗器値で除算するか、又はその他の既知の手段によってイオン電流を計算することができる。
【００２４】
このようにして測定されるイオン電流は、点火火花を引き起こすために生じる電圧から最小限の干渉しか受けない。例えば、イオン電流経路は、火花電極５によって生じる経路と同じ経路ではなく、検知電極から点火プラグの接地電極とは異なる場所の接地に流れることができる。この理由及び専用検知電極の遮蔽により、専用電極によって生じるイオン化電流は、火花電極による影響を比較的受けずにシリンダ内の燃焼事象をより正確に表す。
【００２５】
これらの例示的な実施形態では、燃焼室内のまさに最初の自由イオン及び自由電子の発生からのイオン信号を、点火プロセスによって生じる電磁ノイズの干渉を伴わずに検知電極を通じて検出することができる。同じエンジンサイクル内で複数の火花が発生する多重点火事象の場合でも、点火事象からの干渉をほとんど又は全く伴わずに最初から最後までイオン電流信号を取り込むことができる。
【００２６】
イオン電流信号は、シリンダ内の温度、圧力、当量比及びその他の動作パラメータに依存して混合気の化学種をイオン化することによって生成されるので、これらのイオン化された化学種を定量化し、測定されたイオン電流信号を用いて燃焼及び排気パラメータを取得することができる。
【００２７】
センサから取得されたシリンダ内燃焼イオン化信号をフィードバック信号として使用して、内燃エンジンの燃焼プロセスをサイクル毎及びシリンダ毎に制御することができる。このような制御を用いて、エンジンが厳しい排気基準を満たすのに役立てるとともに、燃費の改善を達成することもできる。また、イオン電流信号から導出された燃焼フィードバックを用いて、希薄均質運転又は希薄成層運転などの高度燃焼法をエンジンに使用することもできる。このような信号を用いて、エンジンのノッキング、誤点火、点火遅れなどの燃焼異常を検出することもできる。
【００２８】
本明細書における様々な実施形態は、イグニッションコイルによって生じて燃焼を開始するために火花電極に付与される高電圧によって引き起こされる点火事象からの干渉を受けることなく、燃焼室に導入された専用の電気的に絶縁されたプローブを通じてイオン電流信号の測定などのシリンダ内検知を可能にする。点火動作は、イオン電流信号の形状に対する歪みを最小限しか又は全く伴わずに、シリンダ内イオン電流検知と同時に行うことができる。この例示的な専用イオン電流センサには、火花発生電圧からイオン電流信号を分離又は隔離するためにさらなる回路を使用する必要性が排除されるという利点もある。
【００２９】
上述したように、専用の絶縁回路を使用してイオン電流を測定することができるので、信号処理ユニット１３内のモニタリング回路が連続的に動作することができる。例えば、たとえ火花コマンドの存在時でも、１又は２以上の専用イオン電流検知プローブにＡＣ又はＤＣバイアス信号を連続的に付与することができる。従って、シリンダ内の状態によってイオン電流の流れが可能になるや否や、検知電極及び信号処理ユニット１３内の関連する回路によってこの電流を測定することができる。
【００３０】
実験では、電気的に絶縁されたイオン電流プローブを火花発生からの電磁干渉に対して遮蔽することが有利であることが分かった。このような遮蔽は、例えば電気的に絶縁された検知電極の周囲に、外側のねじ付きハウジングを通じて接地にも導電結合された金属管を取り付けることによって行うことができる。図１０及び図１１に、点火事象からの電磁干渉がイオン電流信号に与える影響を試験する実験中に記録されたデータを示す。実験では、エンジンを稼働させることなく、点火プラグのイグニッションシステム１５に時間ベースの点火コマンドを与えた。遮蔽したイオン電流測定電極と、遮蔽していないイオン電流測定電極とを使用した。図１０には、遮蔽していないイオン検知電極を使用した結果を示す。火花の発生に対応する疑似信号がはっきりと見て取れる。エンジンを稼働させていれば、この望ましくない信号がイオン電流信号に課され、イオン電流の正確な測定がさらに困難になったと思われる。図１１に示す遮蔽したプローブにおいて測定された電圧では、望ましくない電磁干渉によって引き起こされる電圧がほとんど又は全く存在しないことによってシールドの有効性が示されている。
【００３１】
図１２に、稼働中のエンジンに見られる、従来のイオン化測定システムと本明細書に開示する様々な実施形態とに関する信号の比較を示す。実線は、本明細書において説明し図示した例示的な実施形態において開示される遮蔽した専用センサからのイオン電流信号を示す。点線は、火花電極をイオン電流電極としても使用する従来の点火プラグイオン化システムからのイオン化信号を示す。通常は、検知された電流を検出回路に流すために同じ電極及び同じワイヤが使用されるので、あらゆる回路構成に望ましくない電流信号が存在する。図１２でさらに分かるように、従来のイオン化システムからの信号には、シリンダ内のイオン化に起因するだけでなく、所望のイオン電流信号を利用するために考慮することが必要となり得る電磁干渉にも起因する有意な電圧が存在する。従来のイオン化システムからの信号を使用する際には、火花電圧から生じる電磁干渉によって実際のイオン化電流信号がかき消されてしまう。図１２で分かるように、（イオン化電流によって示す）燃焼が正確にいつ開始されるかを判断することは、検出回路内の他のソースから生じる電圧に起因して困難又は不可能となり得る。
【００３２】
別途定義していない限り、本明細書で使用する全ての技術用語及び科学用語は、本発明が属する技術の当業者が一般に理解しているものと同じ意味を有する。点火プラグ燃焼イオン化センサの実用及び試験では、本明細書で説明したものと同様又は同等の方法及び材料を使用することもできるが、上記では好適な方法及び材料について説明した。本明細書で言及した全ての刊行物、特許出願、特許及びその他の参考文献は、適用される法律及び法令によって認められる限りその全体が引用により本明細書に組み入れられる。点火プラグ燃焼イオン化センサは、その趣旨又は基本属性から逸脱することなく他の特定の形態で具体化することもでき、従って本実施形態は、あらゆる点で例示的なものであって限定的なものではないと考えることが望ましい。本明細書内で利用した見出しは、いずれも便宜的なものであって法的効果又は限定効果を奏するものではない。
【符号の説明】
【００３３】
１ａ  接地電極
１ｂ  ねじ部分
１ｃ  六角形特徴部
５  火花電極
６  検知電極
９  絶縁体
１１  絶縁管
１２  電磁干渉シールド
【図１Ａ】
2020506497.tif 000003
【図１Ｂ】
2020506497.tif 000004
【図２Ａ】
2020506497.tif 000005
【図２Ｂ】
2020506497.tif 000006
【図２Ｃ】
2020506497.tif 000007
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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