JPH03110779A

JPH03110779A - 光センサ内蔵型スパークプラグ

Info

Publication number: JPH03110779A
Application number: JP24872389A
Authority: JP
Inventors: Takafumi Oshima; 崇文大島; Kozo Amano; 天野　孝三
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1989-09-25
Filing date: 1989-09-25
Publication date: 1991-05-10

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】［産業上の利用分野コ本発明は、内燃機関運転中のスパークプラグの中心電極
先端部の温度変化や燃焼光信号を測定する際に用い、詳
しくはプラグ軸芯に挿設した光導体を介して中心電極先
端部内面より放射される赤外光を検出する光センサ内蔵
型スパークプラグに関する。

［従来の技術］一般に、内燃機関は、運転中の燃焼室内の温度を連続的
に測定して、燃焼温度が適正であり、機関が正常に運転
されているかどうかを精密に判断することが７ましい。

従来、運転中の燃焼室内の温度を連続的に測定するため
に、石英ガラスロッドあるいは光ファイバー等の光導体
を、スパークプラグの端子電極および中心電極を貫通さ
せて挿設し、さらに光導体の端面（受光面）が燃焼ガス
によって汚損され、測定に不都合が生じるのを防止する
ため、光導体の端面に遮光性でかつ熱伝導性の黒鉛、銀
、金等の被膜を形成してなり、被膜を介して燃焼室よ町
放射される赤外光を検出し、燃焼室の温度変化を測定す
る光センサ内蔵型スパークプラグが知らｔている（特開
昭５７−１６３８４１号）。

［発明が解決しようとする課題］しかるに、この従来の光センサ内蔵型スパークプラグは
、上記の被膜と光導体との接合強度が伊いので、被膜は
内燃機関の高温、高圧の燃焼ガ２に繰返し晒されると、
熱膨張差の相違などにより剥雛し易く、耐久性に問題が
あった。

また、上記構造のスパークプラグは、中心型う内部に熱
伝導率が大幅に劣る石英ガラス（０，００３２ｃａｌ／
ｃｍ　ｓｅｃ　’Ｃ）などが挿設されているため、絶縁
体がアルミナ製（Ａ　１２０３　）では過素し易く、ス
パークプラグの耐プレイグニツシヨン性（耐熱性）が極
端に低下する不具合が生じた。

本発明の目的は、耐プレイグニツシヨン性（画然性）の
低下を防止でき、また光導体の被覆を強化し、燃焼ガス
による光導体汚損を防止でき、燃焼室の温度測定が継続
して行える光センサ内蔵型スパークプラグを提供するこ
とにある。

［課題を解決するための手段］本発明の光センサ内蔵型スパークプラグは、上記課題を
解決するために、先端に外側電極を突設した筒状の主体
金具と、該主体金具に保持される軸孔付絶縁体と、該絶
縁体の内部に直列して保持される軸孔付中心電極および
軸孔付端子電極と、該軸孔付中心電極および軸孔付端子
電極の軸孔を貫通して配設される光導体とからなる光セ
ンサ内蔵型スパークプラグにおいて、（Ａ）前記絶縁体は、少なくとも脚長部が窒化アルミニ
ウム製であり、（Ｂ）前記絶縁体の軸孔先端部は、小径部および該小径
部に続くテーパ部または段部を形成し、該軸孔先端部に
、耐熱金属またはサーメット製の発火電極を嵌込み、同
時焼成されてなることを技術的手段とする。

［作用および発明の効果］本発明の光センサ内蔵型スパークプラグは、（Ａ）の構
成により（作用）窒化アルミニウムの高い熱伝導率によ
り、燃焼室内において発生する燃焼熱の外部への放熱を
十分円滑に行うことができ、熱を帯びたプラグに起因す
るプレイグニツシヨンの発生が防止され、（効果）耐プ
レイグニツシヨン性（耐熱性）が向上する。

また、（Ｂ）の構成により（作用）発火電極と筒状絶縁
体の接合は強固であり、優れた耐久性を有し、（効果）
発火電極の接合構造の耐久性が向上し、燃焼ガスによる
光導体の汚損を防止できる。

以上の如く本発明の光センサ内蔵型スパークプラグは、
耐久性に優れ、継続して燃焼室の温度測定ができる。

［実施例］次に本発明にかかる光センサ内蔵型スパークプラグの第
１実施例を第１図〜第３図に基づいて説明する。

本実施例の光センサ内蔵型スパークプラグＡは、先端に
外側電極２１を突設し、外周に取付けねじ２２を形成し
た筒状の主体金具２と、該主体金具２に保持される軸孔
３１付の接合型絶縁体（絶縁碍子）３と、該接合型絶縁
体３の軸孔３１内部に保持される発火電極６、軸孔７１
付の中心電極（導電体）７および軸孔８１付の端子電極
８と、註中心電８ｉ！７および端子型ａｉ８の軸孔７１
，８１を貫通して挿設される光導体９と、前記軸孔３１
内部の中心電極７と端子電極８の間の隙間に封入される
導電性ガラス１０と、前記端子電極８に接続する延出コ
ード１１およびその端部に設けた端子ナツト１２と、前
記光導体９の延出部を覆う被覆チューブ１３および延出
部の端部に設けたコネクタ１４と、前記接合型絶縁体３
の後端に外嵌し、前記延出コード１１および被覆チュー
ブ１３を覆う保護用チューブ１５等から構成される。

本発明の第１の要旨である前記接合型絶縁体３は、本実
施例では先端側絶縁体（脚長部）４が熱伝導性に優れた
窒化アルミニウム（ＡＩＮ）製であり、後端側絶縁体５
がコストの低いアルミナ（ＡＩ２０ｉ）製である０両者
は、それぞれ後端部に設けた環状凸部４１と、先端部に
設けた環状凹部５１で、ガラスシール材３２を介して強
固に接合されている。

接合型絶縁体３の軸孔３１は、先端側絶縁体く＃置部）
４の軸孔部分が、先端側から小径部４２、中径部４３、
大径部４４からなる。

本発明の第２の要旨である前記発火電極６は、本実施例
ではＩｒ（イリジウム）合金（Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｎｉ
等を混合する）製で、後端に鍔状部６１を有する棒状で
ある。

また、発火電極６は、加工工程において、まず焼成前の
ＡＩＮの先端側絶縁体４の軸孔３１に後ｆｉｌ＋から挿
入され、先端６２を軸孔の小径部４２から突出して、鍔
状部６１で、小径部４２に続く段部４２ａに嵌合される
。つぎに発火電極６は、接合型絶縁体３の焼成により強
固に固着される。

前記中心電極（導電体）７は、モリブデンペーストの焼
成体であり、この焼成体は上記発火電極６と同様に、未
焼成の先端側絶縁体４の軸孔の中径部４３にモリブデン
ペースト管を挿設し、絶縁体を還元性雰囲気で焼成して
導電体７が形成される。

前記端子電極８は、鋼で形成され、先端部外周にねじ８
２を設けた管状を呈する。

前記導電性ガラス１０は、ホウケイ酸ガラス粉末、銅粉
末を主成分とし、中心電極７と端子電極８を電気的に接
続している。さらに、光ファイバー９を軸孔３１内に保
持している。

前記光導体９は、外径的ＩＩＩＩｌｌの弗素を含有した
石英ガラス製の光ファイバーで、高屈折率のコアを低屈
折率のクラッドが取巻いている。この光導体９は先端面
が前記発火電極６の後端面に近接しく間隔的２ｍ５）、
延出部がシリコン層、テフロン層、アラミド繊維、テフ
ロン層の４層からなる被覆チューブ１３で覆われる。

次に、光センサ内蔵型スパークプラグＡの温度測定試験
について述べる。

第３図に示すように、光センサ内蔵型スパークプラグＡ
は、ガソリン機関のシリンダヘッド２０１に主体金具２
の取付けねじ２２を介して螺名される。

この機関において２０２はシリンダ、２０３はピストン
、２０４は排気ボート、２０５は吸気ボート、２０６は
排気弁、２０７は吸入弁である。

また、光導体９のコネクタ１４は硫化鉛（ｐｂＳ、Ｃｄ
Ｓ、ＣｄＳｅ、ＧａＡｓＰ、ＧａＰ、Ｓｉ）からなる検
出器３０１、放射率補償回路３０２、アナログ−デジタ
ルコンバータ３０３、リニアライザー３０４を順に介し
てデジタル用の表示装置３０５に接続されている。また
、リニアライザー３０４からはデジタル−アナログコン
バータ３０６を介してペンレコーダ３０７に接続されて
いる。

機関の稼働にしたがい、プラグ先端部が燃焼室２０８内
の温度に近く昇温する。プラグ先端部が昇温するに伴い
、発火電極６から比較的波長の長い（λ＝６５０ｍｍ以
上）熱輻射すなわち赤外光が発生し、この赤外光を光導
体９が受け、該光導体９を通して検出器３０１に伝わる
。この検出器３０１は赤外光を電気信号に変換し、この
電気信号は放射率補償回路３０２により補償される。こ
うして補償された電気信号はアナログ−デジタルコンバ
ータ３０３およびリニアライザー３０４を介して表示装
置３０５により燃焼室２０８内の温度がデジタルで表示
される。また、同時にデジタル−アナログコンバータ３
０６を介してペンレコーダ３０７により燃焼室２０８の
温度が連続的に記録される。

次に本発明にかかる光センサ内蔵型スパークプラグの第
２実施例を第４図に基づいて説明する６本実施例の光セ
ンサ内蔵型スパークプラグＢは、熱伝導性に優れた窒化
アルミニウム（ＡＩＮ＞で一体に形成した絶縁体く絶縁
碍子）３Ｂを用いている。その池は第１実施例と同じで
ある。

本発明は上記実施例以外に次の実施態様を含む。

（ａ）発火電極の材質は、Ｉｒ（イリジウム）またはｐ
ｔ単体でも良く、またはサーメットでも良い。サーメッ
トはＴｉ０ｚ　、Ｔｉｃ、ＴｉＮなどのチタン化合物に
Ｐｔ、Ｐｄ、またはこれらとＡ１１、Ｒｕ、Ａｇ、Ｒｈ
などの貴金属を分散し、焼成して製造したものである。

さらに、添加物としてＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｆｅ−
Ｎｉ−Ｃｒ合金などの卑金属の１種類以上および／また
はＡｌ２０３１、Ｃｒ　２０３　、Ｙ２０３、Ｚ、ｒＯ
ｚ　、Ｓ　１０２、Ｌａ２０．などの酸化物、Ｍｏ、Ｃ
，ＴａＣ，ＳｉＣ，Ｂａ　Ｃなど炭化物およびＡＩＮ、
ＢＮ、ＺｒＮなどの窒化物とＭｏ５ｉｚなどの非酸化物
の１種類以上を混合しても良い。

（ｂ）導電体は次のものであっても良い。Ｎ　ｉ　−Ｆ
ｅ合金、コバール等の低膨張金属からなる金属管、金属
粉末、光導体に金属被膜を膜付けしたもの、導電性を呈
するセラミック粉末からなり、これらは焼成絶縁体４の
軸孔３１の先端部および中径部４３に亘って配され、発
火電極６と電気的に接続されている。

（Ｃ）光導体の先端面と発火電極の後端面との間隔は０
■〜２１ＩＩ１１が好適である。２ＩＩＩＤＩを越える
と感度が悪化する。なお、この距階は２ｍ以下で大きく
した方が、高熱の伝導による光導体の劣化を防止できる
。

（ｄ）導電性ガラスは、抵抗体であっても良い。

（ｅ）光導体は、サファイヤガラス製の光ファイバーを
用いても良い。

（ｆ）接合型絶縁体（絶縁碍子）の接合部は、雄ねじと
雌ねじによる螺合接続構造などにより接合を物理的に強
化しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる光センサ内蔵型スパークプラグ
の第１実施例の要部断面図、第２図はその断面図、第３
図はこのプラグを用いた温度測定システムを示す説明図
である。第４図は第２実施例の要部断面図である。図中、２・・・主体金具　３．３Ｂ・・・絶縁体（゛絶
縁碍子）　４・・・先端側絶縁体く脚長部）　５・・・
後端側絶縁体　６・・・発火電極　７・・・軸孔付中心
電極（導電体）　８・・・軸孔付端子電極　９・・・光
導体２１・・・外側電極　３１・・・軸孔　４２・・・
小径部　４２ａ・・・段部　Ａ、　Ｂ・・・光センサ内
蔵型スパークプラグ

Claims

【特許請求の範囲】１）先端に外側電極を突設した筒状の主体金具と、該主
体金具に保持される軸孔付絶縁体と、該絶縁体の内部に直列して保持される軸孔付中心電極お
よび軸孔付端子電極と、該軸孔付中心電極および軸孔付端子電極の軸孔を貫通し
て配設される光導体とからなる光センサ内蔵型スパーク
プラグにおいて、前記絶縁体は、少なくとも脚長部が窒化アルミニウム製
であり、前記絶縁体の軸孔先端部は、小径部および該小径部に続
くテーパ部または段部を形成し、該軸孔先端部に、耐熱
金属またはサーメット製の発火電極を嵌込み、同時焼成
されてなることを特徴とする光センサ内蔵型スパークプ
ラグ。