JPH03159087A - 内燃機関用スパークプラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動車等の内燃機関に用いられるスパークプ
ラグに関する。

［従来の技術］ 実開昭６１−１３３９９１号公報においては、中心電極
に高電圧を供給するターミナルが、中心電極の軸心中に
配置されたガラスロッドと光ファイバとを結合する光コ
ネクタを兼ねた内燃機関用スパークプラグが開示されて
いる。なお、この種のスパーク１ラグにおいては、ガラ
スロッドと光ファイバとが同軸上で結合されていないと
、ガラスロッドから光ファイバに伝送される燃焼光の伝
送損失を招くことが知られている。

［発明が解決しようとする課題］ しかるに、前述の従来のスパークプラグにおいては、ガ
ラスロットの端部がターミナルの端面より外部に露出し
ているので、ガラスロッドと光ファイバとを同軸上に結
合する際に、ガラスロッドの軸心位置と光ファイバの軸
心位置との位置決めに十分注意をはらう必要が有った。

このため、ガラスロッドと光ファイバとを同軸上に容易
に結合することができないため、スパークプラグに光フ
ァイバーを組付ける組付作業性が低下するという課題が
あった。

本発明は、光導体と光ファイバーとを同軸上に容易に結
合できる内燃機関用スパークプラグの提供を目的とする
。

［１厘を解決するための手段］ 本発明の内燃機関用スパークプラグは、一端面が内燃機
関の燃焼室に臨み、他端面が光ファイバーに接続され、
燃焼光を前記光ファイバーに導く光導体と、該光導体の
外周を覆うように配設され、高圧ケーブルより高電圧が
印加される中心電極と、前記光導体および前記光ファイ
バーが差し込まれて、内部で前記光導体と前記光ファイ
バーとを結合するとともに、前記中心電極と前記高「ケ
ーブルとを電気的に接続して、前記中心電極に高電圧を
供給するターミナルとを備えている。

［作用］ ターミナルの内部に、光導体と光ファイバーとの両方を
差し込むことによって、光導体と光ファイバどの位置決
めに注意をはらうことなく、容易に光導体と光ファイバ
ーとの位置決めがなされ、光導体と光ファイバーとがほ
ぼ同一軸心上で結合される。

［発明の効果］ 光導体と光ファイバーとをほぼ同一軸心上に容易に結合
できるため、光導体と光ファイバーとを組付ける際の組
付作業性を向上でき、且つ光導体から光ファイバに伝送
される燃焼光の伝送損失を軽減することができる。

［実施例］ 本発明の内燃機関用スパークプラグを図に示す一実施例
に基づき説明する。

第１図ないし第３図は本発明を材用した自動車等の内燃
機関に用いられるスパーク１ラグを示す。

このスパークプラグ１は、筒状絶縁体２、該絶縁体２に
保持された管状中心電極３、該中心電極３に保持された
光導体４、および中心電ｆｉ３に高電圧を供給する中心
電極３に高電圧を供給する管状ターミナル６を備えてい
る。なお、１１は中心電極３の先端面との間にギャップ
を形成する外側電極である。１２は絶縁体２の外周に固
定された取付金具である。この取付金具１２は、先端面
に外側電極１１が溶接等の接合方法により接合され、外
周に内燃機関に取り付けるための取付用すじ部１３が形
成されている。

絶縁体２は、アルミナまたは窒化アルミニウム製で、先
端２１および後端２２で開口している軸方向の軸孔２３
を有する。また、絶縁体２は、内燃機関の燃焼室（図示
せず）内に突出される脚長部２４から燃焼室外に配され
る後端側部２５に亘って中心電極３が挿通されている。

そして、脚長部２４の軸孔２３内には、中心電極３が嵌
め込まれている。さらに、後端側部２５の軸孔２３内に
は、ターミナル６を締結するための内周ねじ２６が形成
されている。なお、後端側部２５の軸孔２３内周とター
ミナル６との間は、セメントシールやガラスシールが施
されて接合されている。

中心電極３は、ニッケル合金などの耐熱性金属製で、先
端面３１が絶縁体２の先端２１より突出し、且つ後端面
３２が絶縁体２の後端２２より突出した状態で、絶縁体
２の軸孔２３内に嵌め込まれて絶縁体２に保持されてい
る。また、中心電極３は、後端面３２がターミナル６の
後端より引っ込んだ状態で、ターミナル６内に嵌め込ま
れてターミナル６に保持されている。そして、中心電極
３は、先端面３１および後端面３２で開口している軸方
向の内孔３３を有する。この内孔３３の内部には、光導
体４が嵌め込まれている。

光導体４は、サファイアガラス等の透光性セラミック製
で細い棒状を呈する。この光導体４は、一端面が内燃機
関の燃焼室に臨む受光面４１とされ、他端面が光ファイ
バー５に向かって燃焼光を放出する放光面４２とされて
いる。光導体４は、中心電極３の内孔３３内に嵌め込ん
で、中心電極３と光導体４との間に配設される耐熱性セ
メントまたはガラスシールなどを利用して中心電極３に
固着されている。そして、受光面４１は中心電極３の先
端面３１と面一とされ、散光面４２は中心電極３の後端
面３２と面一　とされている。

光ファイバー５は、可視性の石英ガラス製で、高屈折率
のコア、および該コアの周囲を取り囲んだ低屈折率のク
ラッドを有し、光導体４から伝送された燃焼光を光電変
換素子（フォトダイオード、フォトトランジスタ）等か
らなる燃焼光センサ（図示せず）に導くものである。燃
焼光センサは、燃焼室内の燃焼光を検出することによっ
て、燃料と空気との混合気の失火を判別する。

また、光ファイバー５の一端側の外周には、ステンレス
製の補強管５１が嵌め合わされている。この補強管５１
は、光ファイバー５の一端側が光導体４に同軸的に配置
されるように案内するガイドとして働くとともに、光導
体４との結合の際に加わる曲げ応力から光ファイバー５
の結合側端部を保護するための補強部材として働く、そ
して、光ファイバー５と補強管５１との間には、光ファ
イバー５の一端側の外周とが補強管５１の内周との衝突
を緩和するポリフッ化エチレン、シリコンゴムなどの緩
衝材５２が配設されている。この緩衝材５２は、補強管
５１に伝達される内燃機関の運転時の振動を減衰して光
ファイバー５の一端側端部に伝達する。

そして、光ファイバー５の一端側は、ターミナル６内に
補強管５１とともに差し込まれて一端面が光導体４の放
光面４２に結合される。

ターミナル６は、後端側が絶縁体２の後端２２より突出
した状態で、後端側部２５の軸孔２３内に嵌め込まれて
絶縁体２に保持されている。このターミナル６は、軸穴
６１と鍔部６５を介して雄ねじ６２および外周ねじ６３
を有する。

軸穴６１は、内部に中心電極３を中間底めにより嵌め合
わせることによって中心型！＆３とターミナル６とを電
気的に接続する端子部として働く、また、軸穴６１は、
内部で光導体４の放光面４２と光ファイバー５の一端面
とを同軸」−に結合させるコネクタ部として働く。

雄ねじ６２の図示下端には、光コネクタ８を係止するテ
ーパ部６４が形成されている。

外周ねじ６３は、絶縁体２の後端側部２５の軸孔２３内
に形成された内周ねじ２６に螺合して鍔部６５が絶縁体
２の後端に当接する。このため、ターミナル６は、絶縁
体２にねじ込まれて固着される。

また、ターミナル６は、高圧ケーブル７と導電性金属製
の光コネクタ８．９を介して電気的に接続されている中
心電極３と高圧ケーブル７とを電気的に接続して、中心
電極３に高電圧を供給するものである。

高圧ケーブル７の芯線７１は、カシメリング７２をかし
めることによって光コネクタ９と接続されている。７３
はシリコンゴム製のゴムキャップである。

このゴムキャップ１３には、光コネクタ９の軸方向の移
動を規制する内周溝７４が形成されている。

光コネクタ８．９は、軸方向に形成された軸穴８１．９
１内に光ファイバー５の一端側および補強管５１を差し
込んで光ファイバー５を保持している。

光コネクタ８の先端側には、ターミナル６の外周に形成
された雄ねじ６２のテーパ部６４に係止されるコイルス
プリングまたは板ばね等の係止具８２、およびターミナ
ル６の後端側部分を嵌め込むための嵌込穴８３が形成さ
れている。また、光コネクタ９の軸穴９１には、補強管
５１の図示上方への移動を規制するように補強管５１の
後端を係止する段部９２が形成されている。さらに、光
コネクタ９の先端側には、′光コネクタ８の後端側部分
を嵌め込むための嵌込穴９３が形成されている。

つぎに、ターミナル６への中心電極３、光導体４、光フ
ァイバー５および高圧ケーブル７の組付は方法を第１図
ないし第３図に基づき説明する。

軸穴６１内に中心電極３を中間底めにより嵌め合わせる
ことによって、中心電極３がターミナル６に保持される
。同時に、中心電極３とターミナル６とが導通される。

また、中心電極３の内孔３３内には、光導体４が嵌め込
まれているので、光導体４の軸心がターミナル６の軸穴
６１の軸心と同軸上に位置決めされる。なお、中心電極
３の後端面３２および光導体４の放光面４２の位置は、
ターミナル６のテーパ部６４の位置より図示上方に位置
するように配置される。

一方、光コネクタ９と高圧ケーブル７の芯線７１とがカ
シメリング１２をかしめることによって、高圧ケーブル
７と光コネクタ９とが導通される。そして、光コネクタ
９の嵌込穴９３内に光コネクタ８の後端側部分を嵌め込
むことによって、光コネクタ８と光コネクタ９とが導通
される。

また、光ファイバー５および補強管５１の一端側が光コ
ネクタ８の軸穴８１より突出して嵌込穴８３内に（３７
置するように、光ファイバー５および補強管５１を光コ
ネクタ８．９の軸穴８１．９１内に嵌め込むことによっ
て、光ファイバー５および補強管５１が光コネクタ８．
９に保持される。このとき、補強管５１の後端は、光コ
ネクタ９の段部９２に図示上方への移動が規制されてい
る。

前述のように組付けることによって、光ファイバー５の
一端側部分、補強管５１、高圧ケーブル７の端末、およ
び光コネクタ８．９からなる組付体が形成される。

この組付体をターミナル６に組付ける際には、光コネク
タ８の嵌込穴８３内に突設されている補強管５１の一端
側の外周を軸穴６１の内周壁に沿って軸穴６１内に差し
込んでいく、そして、光コネクタ８の係止具８２がター
ミナル６のテーバ部６４を越えた所で差し込むことを止
めると、前述のようにターミナル６のテーバ部６４の位
置より図示上方に中心電極３の後端面３２および光導体
４の放光面４２が位置するので、光ファイバー５の弾性
力により組付体を図示上方に押し上げることによって、
光コネクタ８の係止具８２がターミナル６の雄ねじ６２
のテーバ部６４に係止される。同時に、ターミナル６の
雄ねじ６２が光コネクタ８の嵌込穴８３内に嵌め込まれ
ることによって、ターミナル６と光コネクタ８とが導通
される。このため、中心電極３と高圧ケーブル７の芯線
７１とがターミナル６、光コネクタ８．９およびカシメ
リング１２を介して導通される。

また、前述のように補強管５１の後端が光コネクタ９の
段部９２に図示上方への移動規制され、且つ補強管５１
の先端が中心電極３の後端面３２に図示下方への移動が
規制されている。そして、補強管５１は、ターミナル６
の軸穴６１内に嵌め込まれている。

このため、ターミナル６の軸穴６１と同軸」―に位置す
るとともに、補強管５１の軸方向の移動が規制される。

よって、補強管５１内の光ファイバー５は、ターミナル
６の軸穴６１と同軸上に位置し、しかも補強￥−５１が
光導体４の放光面４２から離間することはない（スナッ
プイン方式）。

したがって、光導体４の軸心と光ファイバー５の軸心と
がほぼ同軸上に位置することによって、光導体４の放光
面４２と光ファイバー５の一端面とがほぼ同軸上に結合
する。このように、光導体４と光ファイバー５とをター
ミナル６に容易に組付けることができるので、組付けが
簡易となり組付作業性を向上できる。

なお、ターミナル６の軸穴６１は、中心電極３に高電圧
を供給する端子部として働くとともに、光導体４の軸心
と光ファイバー５の軸心とを同軸上で結合するコネクタ
部としても働く、このため、ターミナルとコネクタとを
別部材により構成した従来プラグと比較してターミナル
周辺の構造が簡易となるので生産性を向上できる。

本実施例のスパークプラグ１の作動を第１図および第２
図に基づき説明する。

内燃機関の燃焼室内に燃料と空気との混合気が供給され
ると、高圧ケーブル１から光コネクタ８．９、ターミナ
ル６を経て中心電極３に高電圧が印加される。中心電極
３に高電圧が印加されると、中心電極３の先端面３１と
外側電極１１との間に形成されるギャップに火花放電が
生起して、燃焼室内の混合気が着火する。そして、混合
気の燃焼による燃焼光は、光導体４の受光面４１で受け
られ、光導体４から光ファイバー５に伝送される。

なお、本実施例では、前述のように光導体４と光ファイ
バ５とを結合するコネクタを兼ねたターミナル６によっ
て、光導体４と光ファイバー５とがほぼ同軸上に結合し
ている。このため、光導体４の放光面４２の軸心と光フ
ァイバー５の一端面の軸心とが振動によってずれること
を防止できる。

よって、光導体４の散光面４２と光ファイバー５の一端
面との間の位置ずれにより、光導体４の放光面４２から
光ファイバー５の外部に燃焼光漏れが減少するので、光
導体４から光ファイバー５に伝送される燃焼光の伝送損
失を軽減できる。したがうて、燃焼光センサによって、
混合気が着火したか失火したかを精度良く判別すること
ができる。

また、内燃機関にスパークプラグ１を装着した後に、ス
パークプラグ１に前述の組付体の組付けを行うことによ
って、特殊な工具を使用することなく、通常のプラグレ
ンチによって内燃機関にスパークプラグ１を装着するこ
とができる。

さらに、光ファイバー５または高圧ケーブル７が従来の
プラグのような絶縁体２の径方向および軸方向に突出さ
れた構造となっていないので、非常にコンパクトなスパ
ークプラグ１を提供することができる。

（変形例） 本実施例では、中心電極の内孔の内部に光導体を嵌め込
んで、光導体の外周を中心電極で覆ったが、光導体の外
周に導電性の金属被膜（中心電極）を付着させて光導体
の外周を覆うように中心電極を配設しても良い。

本実施例では、中心電極とターミナルとを別途形成した
が、中心電極とターミナルとを一体的に形成しても良い
。

本実施例では、光導体としてサファイアガラスを使用し
たが、光導体として石英ガラスなどの種々の透光性セラ
ミックを使用しても良い。

本実施例では、ターミナルと光ファイバとの結合をコイ
ルスプリングまたは板ばね等の係止具によるスナップイ
ン方式を使用して行ったが、ターミナルと光ファイバと
の結合をバヨネットロック方式、またはねじロック方式
等を使用して行っても良い、バヨネットロック方式とは
、光ファイバーを半周程回転させてターミナルの軸穴内
に位置決めする方法である。ねじロック方式とは、ター
ミブ・ルに外周ねじを形成し、光コネクタの軸穴内に内
周ねじを形成して、光コネクタをターミナルにねじ込む
ことにより、光ファイバーをターミナールの軸穴内に位
置決めする方法である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示す。 第１図は内燃機関用スパークプラグと組付体との接続部
を示す断面図、第２図は内燃機関用スパークプラグのを
示す断面図、第３図は内燃機関用スパークプラグの主要
部を示す断面図である。 図中 １・・・スパークプラグ　３・・・中心電極　４・・・
光導体　５・・・光ファイバー　６・・・ターミナル　
７・・・高圧ケーブル　８．９・・・光コネクタ 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）（ａ）一端面が内燃機関の燃焼室に臨み、他端面が
   光ファイバーに接続され、燃焼光を前記光ファイバーに
   導く光導体と、 （ｂ）該光導体の外周を覆うように配設され、高圧ケー
   ブルより高電圧が印加される中心電極と、（ｃ）前記光
   導体および前記光ファイバーが差し込まれて、内部で前
   記光導体と前記光ファイバーとを結合するとともに、 前記中心電極と前記高圧ケーブルとを電気的に接続して
   、前記中心電極に高電圧を供給するターミナルと を備えた内燃機関用スパークプラグ。