JPH11111424A - スパークプラグの皮膜形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 イオン電流検出装置の検出波形にスパイク状
ノイズが発生することを抑制できるスパークプラグを提
供する。 【解決手段】 絶縁体３２の他端部３２２側外周部に設
けた段付部３２ａを、取付金具３１の他端部３１２側に
設けた支持部３１４にて支持し、支持部３１４と、絶縁
体３２の他端部３２２側外周部とを、径方向に間隙Ｃを
隔てて配置し、絶縁体３２の段付部３２ａの全周と、絶
縁体３２の外周部のうち、段付部３２ａよりも間隙Ｃ側
に延びる延部３２ｃの全周と、絶縁体３２の外周部のう
ち、段付部３２ａよりも間隙Ｃの反対側に延びる延部３
２ｄの全周とに、導電ペースト３９０を塗布し、この導
電ペースト３９０を含めた絶縁体３２の外周部に、ガラ
ス系絶縁ペースト３２００を全面的に塗布した後、導電
材料およびガラス系絶縁材料を焼成して、導電皮膜３９
およびガラス系絶縁皮膜３２０を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、イオン電流検出装
置に用いて好適なスパークプラグに導電皮膜を形成する
皮膜形成方法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６
に示すようなものがある。このスパークプラグ３は、筒
状の取付金具３１を備えており、この取付金具３１の内
部に筒状の絶縁体３２を保持させ、この絶縁体３２の内
部に中心電極３３およびステム部３４を保持させてい
る。また、取付金具３１の一端部３１１には、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
る接地電極３５が固定されている。

【０００３】そして、絶縁体３２の他端部３２２側外周
部には、段付部３２ａが形成されており、この段付部３
２ａは、取付金具３１の他端部３１２側に設けた支持部
３１４にて支持されている。そして、このスパークプラ
グ３の一端部３ｂ側が内燃機関の燃焼室Ｒに挿入され、
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。

【０００４】ところで、放電ギャップ３８近傍では、上
記燃焼に伴いイオンが発生するため、中心電極３３と接
地電極３５（つまりは、取付金具３１）との間に電圧を
印加することにより、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
Ｒ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。

【０００５】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７に示す。通常、この検出波形
が、所定時間Ｔ以上、高さＨ以上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。

【０００６】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。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、本発明者
は、図７に示すイオン電流の検出波形に発生するスパイ
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、さらに、この
問題について本発明者が鋭意検討した結果、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。

【０００８】このコロナ放電とスパイク状ノイズＮとの
関係について本発明者が検討した内容について、以下に
詳しく説明する。まず、従来のスパークプラグ３では、
取付金具３１の支持部３１４（具体的には取付金具３１
の他端部３１２）が絶縁体３２の他端部３２２側外周部
に当たって傷付けることがないように、支持部３１４
と、絶縁体３２の他端部３２２側外周部とが、径方向
（図６中左右方向）に距離Ｌを隔てて配置されている。
一方、支持部３１４により段付部３２ａを確実に支持す
るために、支持部３１４と段付部３２ａとの重なり代を
大きくする必要があるので、上記距離Ｌが微少（例えば
約０．４ｍｍ）となっている。

【０００９】ところで、スパークプラグ３の作動時に
は、取付金具３１と中心電極３３との間に上記放電用高
電圧がかかるため、取付金具３１の支持部３１４と、中
心電極３３との間にも放電用高電圧がかかる。ここで、
支持部３１４近傍は、取付金具３１との接触端部である
ため電界が集中し、この電界の集中部からコロナ放電が
発生しやすい。

【００１０】更に、支持部３１４と、絶縁体３２の一端
部３２１側外周部との間に形成される間隙Ｃには空気が
存在しており、空気の誘電率を１とすると、絶縁材料の
誘電率は約９であるため、上記放電用高電圧は、上記間
隙Ｃに主にかかることになる。しかも、上記距離Ｌ（つ
まり、電界方向の距離）が微少であるため、上記間隙Ｃ
には非常に大きな電界が形成される。

【００１１】一方、空気は絶縁耐力が非常に小さいもの
であるため、このような絶縁耐力の小さな空気に、上記
した非常に大きな電界が加わることにより、絶縁破壊が
生じる。この結果、間隙Ｃ、および、この間隙Ｃの近傍
（換言すれば、取付金具３１の支持部３１４の近傍）に
おいて、容易にコロナ放電が発生する。なお、空気の絶
縁耐力は、２０℃のとき２〜３ｋＶ／ｍｍである。

【００１２】また、間隙Ｃには無機材料からなる粉末
（例えばタルク等）が充填されている場合もあるが、こ
の場合においても、粉末相互間に存在する微少な空気層
等において絶縁破壊が生じてコロナ放電が容易に発生す
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いる。よ
って、絶縁体３２の他端部３２２側外周部のうち、取付
金具３１の支持部３１４の近傍に位置する部位に、上記
コロナ放電のプラス電荷が引き寄せられて、蓄積され
る。

【００１３】ここで、上記距離Ｌが場所によって異なっ
ていたり、絶縁体３２の外周部に微少な凹凸が存在す
る、といった理由から、絶縁体３２の他端部３２２側外
周部のうち、支持部３１４の近傍に位置する部位におい
て、プラス電荷を引き寄せやすい部位が局部的に存在す
ることが、本発明者の検討によりわかっている。さら
に、絶縁体３２が絶縁性であるため、上記引き寄せやす
い部位に一旦引き寄せられたプラス電荷は、この部位か
ら周囲へ移動することはなく、この部位に集中的に蓄積
される。

【００１４】そして、集中的に蓄積されたプラス電荷
は、中心電極３３側の電位変化等の外的要因が加えられ
ることにより取付金具３１へ流入する。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の外周部において、上記引き寄せ
やすい部位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、上記引き寄せやすい部位に大量のプラ
ス電荷が蓄積したときに、この大量のプラス電荷が何ら
かの外的要因で取付金具３１へ一気に流入することによ
り、上記スパイク状ノイズＮが発生することがわかっ
た。

【００１５】そして、ノッキングが発生していないとき
にスパイク状ノイズＮが発生すると、検出装置が、スパ
イク状ノイズＮを上記振動波形Ｋであると誤検出するこ
とがあり、これにより、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Ｒ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Ｃ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。

【００１６】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、イオン電流検出装置の検出波形にスパイク状ノイズ
が発生することを抑制できるスパークプラグを提供する
ことを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、絶縁体（３
２）の外周部のうち、プラス電荷を引き寄せやすい部位
に引き寄せられたプラス電荷を、この部位の周囲へ分散
させることにより、大量のプラス電荷が一気に取付金具
（３１）へ流入することを抑制して、上記目的を達成す
ることを見出した。

【００１８】すなわち、中心電極（３３）の外周部を覆
う絶縁体（３２）の外周部に形成した段付部（３２ｂ、
３２ａ）を、取付金具（３１）に形成した支持部（３１
３、３１４）にて支持するスパークプラグにおいて、絶
縁体（３２）の外周部のうち、組付状態で支持部（３１
４）近傍に位置する所定部位（３２ａ、３２ｃ、３２
ｄ）に導電皮膜（３９）を形成する皮膜形成方法であっ
て、上記所定部位に導電材料を塗布する導電材料塗布行
程の後、導電材料の表面に、ガラス系絶縁材料を塗布す
るガラス系絶縁材料塗布行程を行い、これら両塗布行程
の後、導電材料およびガラス系絶縁材料を焼成して導電
皮膜（３９）とする焼成行程を行なっている。

【００１９】このような皮膜形成方法によれば、筒状の
絶縁体（３２）の上記所定部位に導電皮膜（３９）を良
好に形成できる。そして、このような導電皮膜（３９）
を有するスパークプラグ（３）の作動時においては、支
持部（３１４）の近傍においてコロナ放電が発生する
が、絶縁体（３２）の外周部のうち、支持部（３１４）
の近傍に位置する所定部位に、導電皮膜（３９）が形成
されているので、上記コロナ放電のプラス電荷を、導電
皮膜（３９）の全体に分散させることができる。よっ
て、絶縁体（３２）の外周部において、局部的に大量の
プラス電荷が蓄積されることを抑制でき、大量のプラス
電荷が取付金具（３１）へ一気に流入することを抑制で
きる。

【００２０】そして、このようなスパークプラグ（３）
をイオン電流検出装置（１０）に適用することにより、
検出装置（１０）の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、上記した誤検出を抑制でき
る。また、上記ギャップ（３８）を経て放電する度に、
中心電極（３３）と取付金具（３１）との間の放電電圧
がほぼゼロとなり、このときに、プラス電荷が空気中に
中和されるのであるが、本発明のように、プラス電荷を
導電皮膜（３９）の全体に分散させることにより、プラ
ス電荷を効果的に空気中に中和させることができるの
で、プラス電荷の蓄積量自体を減らすことができる。こ
れにより、絶縁体（３２）の外周部において、局部的に
大量のコロナ放電が蓄積されることをさらに抑制でき、
大量のプラス電荷が取付金具（３１）へ一気に流入する
ことをさらに抑制できる。

【００２１】また、上記したような形成方法によれば、
導電皮膜（３９）において、導電材料がガラス系絶縁材
料にて覆われる。よって、このような導電皮膜（３９）
を有するスパークプラグ（３）の作動時において、ガラ
ス系絶縁材料により導電材料を様々な外的要素から保護
できる。なお、外的要素とは、例えば、酸化雰囲気（コ
ロナ放電の発生による）や、熱（例えばエンジンからの
放熱等）や、空気中の汚れ成分や、外的衝撃（例えば飛
石等）等が挙げられる。

【００２２】なお、導電材料は、上記した焼成時の焼成
温度に耐えうるような耐熱性を有するものであり、例え
ば、ルテニウム酸化物（例えばＲｕＯ₂ ）や、パイロク
ロア型の結晶構造をもつ材料（例えばＢｉ₂ Ｒｕ
₂ Ｏ₇ ）等が挙げられる。また、ガラス系絶縁材料とし
ては、ホウケイ酸ガラスやホウケイ酸鉛ガラス等が挙げ
られる。ガラス系絶縁材料は、導電材料に比べて、耐酸
化性および耐熱性に優れており、しかも、焼成後には、
透明で光沢を有するため、このようなガラス系絶縁材料
を含む導電皮膜（３９）にたとえ汚れ成分が付着して
も、この汚れ成分を除去しやすい。

【００２３】そして、上記ガラス系絶縁材料塗布行程に
おいて、導電材料（３９０）の表面に加えて、絶縁体
（３２）の外周部にも、ガラス系絶縁材料（３２００）
を塗布してもよい。これにより、導電材料（３９０）が
塗布されていない絶縁体（３２）の外周部も、ガラス系
絶縁材料にて覆われるので、スパークプラグ（３）の作
動時において、ガラス系材料により、導電材料および絶
縁体（３２）の外周部を様々な外的要素から保護でき
る。

【００２４】また、上記所定部位として、絶縁体（３
２）の外周部のうち、支持部（３１４）に対向する対向
部（３２０ｃ）と、絶縁体（３２）の外周部のうち、対
向部（３２０ｃ）から段付部（３２ａ）の反対側に延び
る延部（３２１ｃ）とを包含していてもよい。これによ
り、絶縁体（３２）の対向部（３２０ｃ）および延部
（３２１ｃ）に導電皮膜（３９）を形成できる。

【００２５】ここで、上記プラス電荷を引き寄せやすい
部位は、対向部（３２０ｃ）から延部（３２１ｃ）にか
けて存在することが、本発明者の検討によりわかってい
る。これに対して、対向部（３２０ｃ）および延部（３
２１ｃ）に導電皮膜（３９）を形成することにより、絶
縁体（３２）の外周部において、局部的に大量のプラス
電荷が蓄積されることを確実に抑制できる。

【００２６】また、延部（３２１ｃ）の軸方向長さ
（Ｍ）を２ｍｍ以上とすることにより、ノイズの発生を
防止できることが、本発明者の実験によりわかってい
る。また、上記所定部位として、絶縁体（３２）の他端
部（３２２）側外周部の全周を包含していてもよい。こ
れにより、絶縁体（３２）の他端部（３２２）側外周部
の全周に、プラス電荷を分散させることができる。

【００２７】また、導電皮膜（３９）が、取付金具（３
１）と電気的に接続されていてもよい。これにより、ス
パークプラグ（３）の作動時において、導電皮膜（３
９）全体に分散されたプラス電荷を、取付金具（３１）
側へ常に少量づつ放出できる。よって、絶縁体（３２）
の外周部において、局部的に大量のプラス電荷が蓄積さ
れることを、より一層抑制でき、大量のプラス電荷が取
付金具（３１）へ一気に流入することを、より一層抑制
できる。なお、プラス電荷は取付金具（３１）側へ少量
づつ放出されるため、この放出されたプラス電荷による
ノイズの発生は無視できる。

【００２８】ここで、導電皮膜（３９）の抵抗値が非常
に小さく（ほとんどゼロである）、かつ、導電皮膜（３
９）の端部（３９２）が空気と接触している場合、この
端部（３９２）近傍に電界が集中してコロナ放電が発生
する恐れがあり、これにより、従来技術と同様にスパイ
ク状ノイズ（Ｎ）が発生する恐れがある。これに対し
て、導電皮膜（３９）について、膜厚を２０μｍとした
ときの１平方ミリ当たりの抵抗値（以下、抵抗値と略
す）を１０ ⁶Ω以上とするとよい。これは、上記抵抗値
が１０ ⁶Ω以上である場合、導電皮膜（３９）の端部
（３９２）近傍における電界集中を良好に緩和でき、こ
の端部（３９２）近傍におけるコロナ放電の発生を良好
に抑制できることが、本発明者の経験、検討によりわか
っているためである。

【００２９】また、導電皮膜（３９）の抵抗値が非常に
大きい（例えば１０¹⁰Ω以上）と、導電皮膜（３９）が
絶縁体（３２）と同じはたらきをして、導電皮膜（３
９）の表面に局部的にプラス電荷が蓄積される恐れがあ
り、これにより、従来技術と同様にスパイク状ノイズ
（Ｎ）が発生する恐れがある。これに対して、導電皮膜
（３９）の抵抗値を１０¹⁰Ω以下とするとよい。これ
は、上記抵抗値が１０¹⁰Ω以下である場合、導電皮膜
（３９）の表面におけるプラス電荷の局部的な蓄積を良
好に抑制できることが、本発明者の経験、検討によりわ
かっているためである。

【００３０】また、上記したコロナ放電の発生をより良
好に抑制するためには、導電皮膜（３９）の抵抗値を１
０⁷ Ω以上とするとよい。また、導電皮膜（３９）の表
面における局部的なプラス電荷の蓄積をより良好に抑制
するためには、導電皮膜（３９）の抵抗値を１０ ⁹Ω以
下とするとよい。そして、上記したスパークプラグ
（３）と、このスパークプラグ（３）に高電圧を供給す
る電圧供給源（１、２、８）と、スパークプラグ（３）
の放電ギャップ（３８）に流れるイオン電流を検出する
イオン電流検出手段（４、６、７）とを備えるイオン電
流検出装置では、ノイズ（Ｎ）の発生が抑制されている
ため、上記した誤検出を抑制できる。

【００３１】

【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の実施形態）図１に示す本実施形態のスパークプ
ラグ３は、図６に示す従来技術のスパークプラグ３にお
いて、導電皮膜３９を追加しただけであるため、この導
電皮膜３９についての具体的説明、および、スパークプ
ラグ３の説明補充を以下に行なう。

【００３２】図１に示すように、取付金具３１の外周部
にはネジ山３１ａが形成されており、内燃機関の燃焼室
Ｒを構成するエンジンブロック１００にはネジ孔１００
ａが形成されている。そして、取付金具３１のネジ山３
１ａと、エンジンブロック１００のネジ孔１００ａとを
ネジ結合することにより、エンジンブロック１００にス
パークプラグ３が脱着可能に装着される。

【００３３】そして、絶縁体３２の一端部３２１、他端
部３２２が取付金具３１の一端部３１１、他端部３１２
から露出するように、絶縁体３２が取付金具３１の内部
に固定されている。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。なお、中
心電極３３の一端部３３１が絶縁体３２の一端部３２１
から露出し、ステム部３４の一端部３４１が絶縁体３２
の他端部３２２から露出しており、中心電極３３の他端
部３３２とステム部３４の他端部３４２とが電気的に接
続されている。

【００３４】また、絶縁体３２の段付部３２ａと取付金
具３１の支持部３１４との間は、耐熱性に優れた材料、
例えば鉄や銅からなるパッキン３６にてシールされてい
る。つまり、支持部３１４は、パッキン３６を介して段
付部３２ａを支持している。また、絶縁体３２の段付部
３２ｂと取付金具３１の支持部３１３との間は、耐熱性
に優れた材料、例えば鉄や銅からなるパッキン３７にて
シールされている。つまり、支持部３１３は、パッキン
３７を介して段付部３２ｂを支持している。

【００３５】なお、段付部３２ｂにパッキン３７を配置
してから、取付金具３１の他端部３１２側から取付金具
３１の内部へ絶縁体３２を挿入し、その後、段付部３２
ａにパッキン３６を配置してから、取付金具３１の他端
部３１２側を内方へ曲げるようにかしめることにより、
パッキン３６、３７が、段付部３２ａ、３２ｂと支持部
３１４、３１３との間で押圧されて変形する。この結
果、パッキン３６、３７が、段付部３２ａ、３２ｂおよ
び支持部３１４、３１３に密接した状態となる。

【００３６】そして、絶縁体３２の外周部のうち、取付
金具３１の支持部３１４の近傍に位置する所定部位に
は、導電材料およびガラス系絶縁材料からなる導電皮膜
３９が形成されている。本実施形態では、段付部３２ａ
の全周と、段付部３２ａから間隙Ｃ側（図１中上方）に
所定寸法（例えば６ｍｍ）だけ延びる延部３２ｃの全周
と、絶縁体３２の外周部のうち、段付部３２ａから間隙
Ｃの反対側（図１中下方）に所定寸法（例えば１ｍｍ）
だけ延びる延部３２ｄの全周とから、上記所定部位を構
成している。

【００３７】また、延部３２ｃは、支持部３１４に対向
する対向部３２０ｃと、対向部３２０ｃから間隙Ｃ側
（図１中上方、段付部３２ａの反対側）に延びる延部３
２１ｃとから構成される。この延部３２１ｃの軸方向
（図１、２中上下方向）の寸法Ｍ（図２参照）は、例え
ば５ｍｍとしている。また、間隙Ｃの径方向（図１、２
中左右方向）の寸法Ｌ（図１参照）は、従来と同じく例
えば０．４ｍｍとしている。

【００３８】そして、導電皮膜３９は、段付部３２ａの
全周に形成される第１部位３９ａと、上記延部３２ｃの
全周に形成される第２部位３９ｃと、上記延部３２ｄの
全周に形成される第３部位３９ｄとから構成される。ま
た、第２部位３９ｃは、上記対向部３２０ｃに形成され
る対向部３９０ｃと、上記延部３２１ｃに形成される延
部３９１ｃとから構成される。

【００３９】そして、導電皮膜３９の第１部位３９ａ
が、全周にわたってパッキン３６を介して取付金具３１
に電気的に接続されており、導電皮膜３９の第３部位３
９ｄが、全周にわたって取付金具３１に電気的に接続さ
れている。導電皮膜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であり。５ｗｔ
％のＲｕＯ₂ （導電材料）と、８５ｗｔ％のホウケイ酸
ガラス（ガラス系絶縁材料）と、１０ｗｔ％の助剤およ
び添加剤とが混ざりあった材料からなる。導電皮膜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、１０〜６０μｍとするのがよく、本実施形態で
は２０μｍとしている。

【００４０】また、絶縁体３２の外周部のうち、延部３
２ｄよりも他端部３２２側には、ホウケイ酸ガラス（ガ
ラス系絶縁材料）からなるガラス系絶縁皮膜３２０が全
面的に形成されている。図３は、本発明のスパークプラ
グ３を適用したイオン電流検出装置１０を示している。
点火コイル１は一次巻線１１および二次巻線１２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、リード
線９１を介して二次巻線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、燃焼室Ｒ（図１参照）
内の混合気を着火する。なお、スパークプラグ３のステ
ム部３４（図１参照）の一端部３４１に上記リード線９
１が電気的に接続されている。

【００４１】また、二次巻線１２の正極側にはコンデン
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Ｒ
における混合気の燃焼状態を検出できる。

【００４２】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。

【００４３】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３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
に伴いイオンが発生する。ここで、コンデンサ４が充電
されているため、中心電極３３と接地電極３５との間に
電圧が印加され、図３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。

【００４４】以下に、上記構成のスパークプラグ３にお
ける導電皮膜３９およびガラス系絶縁皮膜３２０の形成
方法を、図２（ａ）、（ｂ）に基づいて説明する。ま
ず、ＲｕＯ₂ 粉末（導電材料）を例えば２０ｗｔ％、ホ
ウケイ酸ガラス（ガラス系絶縁材料）を例えば５０ｗｔ
％、バインダおよび溶剤を例えば３０ｗｔ％の割合で混
合して導電ペーストを形成し（導電ペースト形成行
程）、この導電ペースト３９０を、絶縁体３２の段付部
３２ａ、および、延部３２ｃ、３２ｄに塗布する（導電
ペースト塗布行程、請求項でいう導電材料塗布行程）。

【００４５】その後、ホウケイ酸鉛ガラスの粉末（ガラ
ス系絶縁材料、ＳｉＯ₂ が例えば４５ｗｔ％、ＰｂＯが
例えば３０ｗｔ％、Ｂ₂ Ｏ₃ が例えば２０ｗｔ％、添加
剤が例えば５ｗｔ％の割合からなる）を所定粘度となる
ように水に溶かしてガラス系絶縁ペーストを形成する
（ガラス系絶縁ペースト形成行程）。そして、絶縁体３
２の他端部３２２から、間隙Ｃの反対側に延びる延部３
２ｄにかけて、全面的にガラス系絶縁ペースト３２００
を塗布する（ガラス系絶縁ペースト塗布行程、請求項で
いうガラス系絶縁材料塗布行程）。これにより、導電ペ
ースト３９０の一端部３９０ａ、他端部３９０ｂを含む
全表面にも、ガラス系絶縁ペースト３２００が塗布され
る。

【００４６】その後、焼成温度（例えば８００℃）に設
定した炉中に絶縁体３２を所定時間（例えば２０分）配
置して加熱することにより、導電材料およびガラス系絶
縁材料を焼成する（焼成行程）。この結果、図２（ａ）
に示すように、ガラス系絶縁材料および導電材料を包含
する材料からなる導電皮膜３９と、ガラス系絶縁材料か
らなるガラス系絶縁皮膜３２０が形成される。

【００４７】ここで、導電ペースト３９０の一端部３９
０ａ、他端部３９０ｂがガラス系絶縁ペースト３２００
にて覆われた状態で、上記焼結行程を行なっているの
で、導電皮膜３９の一端部３９１、他端部３９２では、
導電皮膜３９の中央部に比べて導電材料の混合割合が小
さく、抵抗も大きくなっている。よって、導電皮膜３９
の他端部３９２は空気と接触しているが、この他端部３
９２における電界の集中を抑制できる。

【００４８】なお、導電ペースト３９０の膜厚に対し
て、ガラス系絶縁ペースト３２００の膜厚が大きすぎる
と、導電皮膜３９の導電性が良好に得られなくなる恐れ
があるので、ガラス系絶縁ペースト３２００の膜厚は、
導電ペースト３９０の膜厚に対して２倍〜１０倍とする
のがよい。 （第２の実施形態）本実施形態では、上記ガラス系絶縁
ペースト塗布行程において、図４（ｂ）に示すように、
導電ペースト３９０の両端部３９０ａ、３９０ｂのう
ち、空気に接触しない端部３９０ａには、ガラス系絶縁
ペースト３２０を塗布していない。この結果、図４
（ａ）に示すように、導電皮膜３９の両端部３９１、３
９２のうち、空気に接触しない端部３９１は、主に導電
材料から構成される。このような構造によっても、上記
第１の実施形態と同様の効果が得られる。

【００４９】（第３の実施形態）本実施形態は、絶縁体
３２の段付部３２ａと、取付金具３１の支持部３１４と
の間のシール構造を変更したものであり、図５に示すよ
うに、絶縁体３２の段付部３２ａと、取付金具３１の支
持部３１４との間に、タルク粉末を充填してなる充填部
３６０と、金属製の第１、第２パッキン３６１、３６２
とを設けている。なお、第１パッキン３６１は充填部３
６０の一端部側に、第２パッキン３６２は充填部３６０
の他端部側に配置されている。

【００５０】そして、導電皮膜３９は、絶縁体３２の外
周部のうち、取付金具３１の支持部３１４の近傍に位置
する部位（つまり、支持部３１４を含む金具３１と対向
する対向部３２０ｃの全周、および、対向部３２０ｃか
ら絶縁体３２の他端部３２２側に延びる延部３２１ｃの
全周）に形成されており、この導電皮膜３９の全周が、
第２パッキン３６２を介して取付金具３１に電気的に接
続されている。なお、絶縁体３２の段付部３２ａには導
電皮膜を形成してない。また、本実施形態の導電皮膜３
９の形成方法は、上記第１の実施形態と同様であるた
め、説明を省略する。

【００５１】（他の実施形態）まず、上記第１、第２の
実施形態においては、段付部３２ａおよび延部３２ｃ、
３２ｄに、導電皮膜３９を形成していたが、延部３２ｃ
のみに導電皮膜３９を形成してもよいし、延部３２ｃお
よび段付部３２ａのみに導電皮膜３９を形成してもよ
い。

【００５２】また、上記実施形態では、段付部３２ａ、
延部３２ｃ、３２ｄ、対向部３２０ｃ、および、延部３
２２ｃの全周にわたって導電皮膜３９を形成していた
が、段付部３２ａ、延部３２ｃ、３２ｄ、対向部３２０
ｃ、および、延部３２２ｃの一部に導電皮膜３９を形成
してもよい。また、上記実施形態において、取付金具３
１の他端部３１２の形状を、角ばった形状ではなく、丸
みを持たせた形状とすることにより、この他端部３１２
近傍の間隙Ｃに形成される電界が集中することをより抑
制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態のスパークプラグの半
断面図である。

【図２】（ａ）は第１の実施形態のスパークプラグの部
分拡大断面図、（ｂ）は皮膜形成途中におけるスパーク
プラグの部分拡大断面図である。

【図３】本発明のイオン電流検出装置の回路図である。

【図４】（ａ）は第２の実施形態のスパークプラグの部
分拡大断面図、（ｂ）は皮膜形成途中におけるスパーク
プラグの部分拡大断面図である。

【図５】第３の実施形態のスパークプラグの部分拡大断
面図である。

【図６】従来技術のスパークプラグの半断面図である。

【図７】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…支持部、３２…絶縁体、３２１、３２
２…絶縁体の一端部、他端部、３２ａ…段付部、３２
ｃ、３２ｄ…延部、３３…中心電極、３３１…中心電極
の一端部、３５…接地電極、３８…放電ギャップ、３９
…導電皮膜、３９０…導電ペースト、３２００…ガラス
系絶縁ペースト。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中心電極（３３）の外周部を覆う絶縁体
   （３２）の外周部に形成した段付部（３２ｂ、３２ａ）
   を、取付金具（３１）に形成した支持部（３１３、３１
   ４）にて支持するスパークプラグにおいて、前記絶縁体
   （３２）の外周部のうち、組付状態で前記支持部（３１
   ４）の近傍に位置する所定部位（３２ａ、３２ｃ、３２
   ｄ）に導電皮膜（３９）を形成する皮膜形成方法であっ
   て、 前記所定部位に導電材料（３９０）を塗布する導電材料
   塗布行程と、 前記導電材料塗布行程の後、前記導電材料（３９０）の
   表面に、ガラス系絶縁材料（３２００）を塗布するガラ
   ス系絶縁材料塗布行程と、 前記両塗布行程の後、前記導電材料（３９０）および前
   記ガラス系絶縁材料（３２００）を焼成して導電皮膜
   （３９）とする焼成行程とを包含することを特徴とする
   スパークプラグの皮膜形成方法。
2. 【請求項２】 前記ガラス系絶縁材料塗布行程におい
   て、前記導電材料（３９０）の表面に加えて、前記絶縁
   体（３２）の外周部にも、前記ガラス系絶縁材料（３２
   ００）を塗布することを特徴とする請求項１に記載のス
   パークプラグの皮膜形成方法。
3. 【請求項３】 前記所定部位は、 前記絶縁体（３２）の外周部のうち、前記支持部（３１
   ４）に対向する対向部（３２０ｃ）と、 前記絶縁体（３２）の外周部のうち、前記対向部（３２
   ０ｃ）から前記段付部（３２ａ）の反対側に延びる延部
   （３２１ｃ）とを包含することを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載のスパークプラグの皮膜形成方法。
4. 【請求項４】 前記延部（３２１ｃ）の軸方向長さ
   （Ｍ）が２ｍｍ以上であることを特徴とする請求項３に
   記載のスパークプラグの皮膜形成方法。
5. 【請求項５】 前記所定部位は、前記絶縁体（３２）の
   外周部の全周を包含す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の皮膜形成
   方法。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれか１つに記載
   の皮膜形成方法にて形成される導電皮膜（３９）を備え
   たスパークプラグ。
7. 【請求項７】 中心電極（３３）の外周部を覆う絶縁体
   （３２）の外周部に形成した段付部（３２ｂ、３２ａ）
   を、取付金具（３１）に形成した支持部（３１３、３１
   ４）にて支持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、組付状態で前記支
   持部（３１４）の近傍に位置する所定部位（３２ａ、３
   ２ｃ、３２ｄ）に、導電材料およびガラス系絶縁材料を
   包含する材料からなる導電皮膜（３９）が形成されてい
   ることを特徴とするスパークプラグ。
8. 【請求項８】 前記導電皮膜（３９）は、前記取付金具
   （３１）と電気的に接続されていることを特徴とする請
   求項６または７に記載のスパークプラグ。
9. 【請求項９】 前記導電皮膜（３９）は、膜厚を２０μ
   ｍとしたときの１平方ミリ当たりの抵抗値が１０ ⁶〜１
   ０¹⁰Ωであることを特徴とする請求項６ないし８のいず
   れか１つに記載のスパークプラグ。
10. 【請求項１０】 前記導電皮膜（３９）は、膜厚を２０
    μｍとしたときの１平方ミリ当たりの抵抗値が１０⁷ 〜
    １０⁹ Ωであることを特徴とする請求項６ないし８のい
    ずれか１つに記載のスパークプラグ。
11. 【請求項１１】 請求項６ないし１０のいずれか１つに
    記載のスパークプラグ（３）と、 前記スパークプラグ（３）に高電圧を供給する電圧供給
    源（１、２、８）と、 前記スパークプラグ（３）において、前記中心電極（３
    ３）と接地電極（３５）との間に形成される放電ギャッ
    プ（３８）に流れるイオン電流を検出するイオン電流検
    出手段（４、６、７）とを備えていることを特徴とする
    イオン電流検出装置。