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JPH1073069A - Ion current detecting spark plug and ion current detector - Google Patents

Ion current detecting spark plug and ion current detector

Info

Publication number
JPH1073069A
JPH1073069A JP22872596A JP22872596A JPH1073069A JP H1073069 A JPH1073069 A JP H1073069A JP 22872596 A JP22872596 A JP 22872596A JP 22872596 A JP22872596 A JP 22872596A JP H1073069 A JPH1073069 A JP H1073069A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ion current
gap
spark plug
mounting bracket
insulator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP22872596A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masamichi Shibata
正道 柴田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP22872596A priority Critical patent/JPH1073069A/en
Priority to DE19737614A priority patent/DE19737614B4/en
Priority to US08/919,443 priority patent/US6111345A/en
Publication of JPH1073069A publication Critical patent/JPH1073069A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
  • Spark Plugs (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To restrain concentration of electric field in a gap so as to restrict generation of insulation breakage in the gap and generation of corona discharge near the gap by specifying the radial width of a gap between the projecting part of attaching metal fittings and the small diameter part of an insulation body. SOLUTION: Attaching metal fittings 31 provided with a screw part 31a for the purpose of being fixed to an engine block 100 include an insulation body 32 in its inside, and is fixed so that the one-end part 321 and the other end part 322 of the insulation body 32 may be exposed. Inside of the insulation body 32, a central electrode 33 is provided and fixed so that its one end part 331 may be exposed. In addition, a packing 36 is arranged between the projecting part 313 of the attaching metal fittings 31 and the stepped part 32b of the insulation body 32. In this case, a gap C having more than 0.5mm in its radial width W1 is formed between the projecting part 313 of the attaching metal fittings 31 and the small diameter part 324 of the insulation body 32. In addition, the upper limit of the width W1 of the gap C is so set as an axial overlapping size W3 between the projection part 313 of the attaching metal fittings 31 and the stepped part 32b may be more than 30% of the radial width W2 of the stepped part 32b.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、イオン電流の検出
を行なうことが可能なイオン電流検出用スパークプラグ
およびイオン電流検出装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion current detecting spark plug capable of detecting an ion current and an ion current detecting device.

【0002】[0002]

【従来の技術】図1に示すように、従来のイオン電流検
出用スパークプラグ(以下、スパークプラグという)3
は、筒状の取付金具31の内部に筒状の絶縁体32が保
持され、この絶縁体32の内部に中心電極33が保持さ
れており、さらに、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。
2. Description of the Related Art As shown in FIG. 1, a conventional spark plug (hereinafter referred to as a spark plug) 3 for detecting ion current is used.
Has a cylindrical insulator 32 held inside a cylindrical mounting bracket 31, a center electrode 33 held inside the insulator 32, and one end 311 of the mounting bracket 31
A ground electrode 35 opposed to one end 331 of the center electrode 33 with a discharge gap 38 therebetween is fixed.

【0003】そして、絶縁体32の外周部のうち、その
一端部321側の外周部には、この部位よりもさらに一
端部321側に小径部324を構成するように、段付部
32bが形成されている。また、取付金具31の内周部
のうち、上記段付部32bの近傍部位には、この部位か
ら、絶縁体32の小径部324に向かって径方向に突出
する突出部313が形成されている。
A stepped portion 32b is formed on the outer peripheral portion of the insulator 32 on the one end portion 321 side so as to form a small-diameter portion 324 further on one end portion 321 side than this portion. Have been. In the inner peripheral portion of the mounting bracket 31, a protruding portion 313 that protrudes radially from this portion toward the small-diameter portion 324 of the insulator 32 is formed in a portion near the stepped portion 32 b. .

【0004】そして、このスパークプラグ3の一端部3
b側が内燃機関の燃焼室内に挿入され、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。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を検出することが近年
検討されている。
[0004] One end 3 of the spark plug 3
The b side is inserted into the combustion chamber of the internal combustion engine, and a high voltage for discharge (approximately −10 kV to −35 kV) is applied between the mounting bracket 31 of the spark plug 3 and the center electrode 33, thereby causing spark discharge to the discharge gap 38. Is generated, and the air-fuel mixture in the combustion chamber burns. By the way, in the vicinity of the discharge gap 38, ions are generated due to the ionization effect accompanying the combustion, and the generation of the ions causes the center electrode 33 and the ground electrode 35 to generate ions.
It is known that an ionic current flows between (that is, the mounting bracket 31). In recent years, it has been studied to detect the state of combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber of the internal combustion engine by detecting the ion current with the ion current detecting means.

【0005】通常、図5に示すように、所定時間T以
上、立ち上がり高さHだけ、イオン電流の検出波形が立
ち上がった状態を、イオン電流検出手段にて検出したと
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。
Normally, as shown in FIG. 5, when the ion current detecting means detects that the ion current detection waveform has risen by the rising height H for a predetermined time T or more, the air-fuel mixture burns. It is determined that there is. When the mixture is misfired, no ion current is generated because the ions are not generated, and the rising state is not detected. During preignition, the ions are generated before the discharge between the discharge gaps 38, and the rising state is detected before the discharge.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記イオン
電流検出手段にて検出される、図5に示すようなイオン
電流の検出波形に、スパイク状のノイズNが発生し、こ
のノイズNが連続的に発生することにより、上記イオン
電流検出手段が誤検出する、ということが本発明者によ
り確認されている。そして、スパークプラグ3の絶縁体
32のうち、突出部313から一端部321にかけて通
常発生するコロナ放電が、上記ノイズNの原因である、
ということを本発明者は発見した。
By the way, a spike-like noise N is generated in the detection waveform of the ion current as shown in FIG. 5, which is detected by the above-mentioned ion current detecting means. It has been confirmed by the present inventor that the ion current detection means makes an erroneous detection due to the occurrence of the above. And, among the insulators 32 of the spark plug 3, the corona discharge that normally occurs from the protruding portion 313 to the one end 321 is a cause of the noise N.
The inventor has discovered that.

【0007】このコロナ放電とノイズNとの関係につい
て本発明者が実験、検討した内容について、以下に説明
する。まず、従来のスパークプラグ3では、取付金具3
1の突出部313と、絶縁体32の小径部324との間
には、径方向に非常に小さな幅W1 (図2参照、例えば
約0.4mm)の間隙Cが形成されている。この理由と
しては、第1に、取付金具31の突出部313により絶
縁体32を確実に保持するよう、取付金具31の突出部
313と、段付部32bとの軸方向の重なり代W3 (図
2参照)をできる限り大きくしているためである。第2
に、取付金具31の内部に絶縁体32をスムースに挿嵌
するために、上記突出部313と段付部32bとの干渉
を回避させているためである。
[0007] The contents of experiments and studies conducted by the present inventor on the relationship between the corona discharge and the noise N will be described below. First, in the conventional spark plug 3, the mounting bracket 3
A gap C having a very small width W 1 (see FIG. 2, for example, about 0.4 mm) is formed in the radial direction between the one protrusion 313 and the small-diameter portion 324 of the insulator 32. As the reason, first, the projecting portion 313 of the mounting bracket 31 to securely hold the insulator 32, the protrusion 313 of the mounting bracket 31, overlap in the axial direction of the stepped portion 32b cash W 3 ( This is because (see FIG. 2) is made as large as possible. Second
Further, in order to smoothly insert the insulator 32 into the mounting bracket 31, interference between the protruding portion 313 and the stepped portion 32b is avoided.

【0008】そして、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るために、取付金具
31と中心電極33との間には大きな電界が形成され
る。ところで、取付金具31と中心電極33との間に形
成される上記間隙Cは、絶縁材料よりも誘電率および絶
縁耐力が小さい空気からなる。このため、間隙Cにおい
て絶縁耐力よりも大きい電界が形成され、この間隙Cに
おいて絶縁破壊が発生し、コロナ放電が発生する。ここ
で、空気の誘電率を1とすると、絶縁材料の誘電率は約
9であり、空気の絶縁耐力は、常温(20℃程度)で2
〜3kV/mmで、絶縁材料の絶縁耐力は約20kV/
mmである。
Since a high voltage of several tens of kV is applied between the mounting bracket 31 and the center electrode 33, a large electric field is formed between the mounting bracket 31 and the center electrode 33. Incidentally, the gap C formed between the mounting bracket 31 and the center electrode 33 is made of air having a smaller dielectric constant and dielectric strength than an insulating material. For this reason, an electric field larger than the dielectric strength is formed in the gap C, dielectric breakdown occurs in the gap C, and corona discharge occurs. Here, assuming that the dielectric constant of air is 1, the dielectric constant of the insulating material is about 9, and the dielectric strength of air is 2 at room temperature (about 20 ° C.).
33 kV / mm, the dielectric strength of the insulating material is about 20 kV / mm
mm.

【0009】ここで、中心電極33が陰極、取付金具3
1が陽極であるため、絶縁体32は、内表面側がプラ
ス、外表面側がマイナスに分極している。この結果、間
隙Cで発生したコロナ放電のプラス電荷が、絶縁体32
の一端部321側の外表面近傍へ引き寄せられて、蓄積
する。この蓄積した電荷が、何らかの外的要因により取
付金具31側へ移動する。この結果、中心電極33と取
付金具31との間には、上記イオン電流に加えて上記プ
ラス電荷が流入するため、上記イオン電流検出手段によ
る検出波形にノイズNとして現れる。
Here, the center electrode 33 is a cathode,
Since 1 is an anode, the insulator 32 is polarized positively on the inner surface side and negatively polarized on the outer surface side. As a result, the positive charge of the corona discharge generated in the gap C is
Is attracted to the vicinity of the outer surface on the one end 321 side, and accumulates. The accumulated charges move to the mounting bracket 31 due to some external factor. As a result, the plus charge flows between the center electrode 33 and the mounting bracket 31 in addition to the ion current, and appears as noise N in the waveform detected by the ion current detecting means.

【0010】そして、蓄積したプラス電荷の流入が連続
的に起こることにより、検出波形に多数のノイズNが発
生し、この多数のノイズNが重なることにより、検出波
形があたかも上記立ち上り状態を示し、例えば混合気の
失火時に多数のノイズNが発生することにより、上記検
出手段は、混合気が燃焼状態である、と誤検出してしま
う。
When the accumulated positive charges continuously flow, a large number of noises N are generated in the detected waveform. When the large number of the noises N overlap, the detected waveform shows the rising state as described above. For example, when a large amount of noise N is generated when the air-fuel mixture is misfired, the detection unit erroneously detects that the air-fuel mixture is in a combustion state.

【0011】なお、エンジンのスロットル全閉時では、
燃焼室内に供給される空気量および燃料量が少ないため
に、燃焼室内の圧力が小さくなり、コロナ放電がより発
生しやすくなるので、ノイズNが特に頻繁に発生する。
よって、スロットル全閉時では、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。本発明は上
記問題に鑑みてなされたもので、コロナ放電の発生を抑
制できるスパークプラグを提供することを目的とする。
When the throttle of the engine is fully closed,
Since the amount of air and the amount of fuel supplied into the combustion chamber are small, the pressure in the combustion chamber is reduced, and corona discharge is more likely to occur. Therefore, the noise N occurs particularly frequently.
Therefore, when the throttle is fully closed, erroneous detection particularly by the ion current detecting means tends to occur frequently. The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a spark plug that can suppress the occurrence of corona discharge.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記コロナ放電の発生の
原因が、取付金具(31)の一端部(311)側の突出
部(313)と、絶縁体(32)の小径部(324)と
の間に、径方向に形成される間隙(C)に、この間隙
(C)の絶縁耐力よりも強い電界が形成されることにあ
る、ということに着目して、本発明は、間隙(C)の径
方向の幅(W1 )を従来技術よりも大きくすることによ
り、この間隙(C)への電界の集中を抑制して、間隙
(C)における絶縁破壊の発生を抑制し、間隙(C)近
傍におけるコロナ放電の発生を抑制するものである。
The corona discharge is caused by the protrusion (313) on one end (311) side of the mounting bracket (31) and the small-diameter portion (324) of the insulator (32). The present invention focuses on the fact that an electric field stronger than the dielectric strength of the gap (C) is formed in the gap (C) formed in the radial direction between the gaps (C). ) In the radial direction (W 1 ) is made larger than in the prior art, thereby suppressing the concentration of the electric field in the gap (C), suppressing the occurrence of dielectric breakdown in the gap (C), and reducing the gap ( C) The generation of corona discharge in the vicinity is suppressed.

【0013】そして、本発明のスパークプラグ(3)を
イオン電流検出装置(10)に適用した場合、このスパ
ークプラグ(3)はコロナ放電の発生を抑制できるもの
であるため、このコロナ放電のプラス電荷が、イオン電
流検出装置(10)のイオン電流回路に流入することは
抑制でき、イオン電流検出装置(10)による検出波形
にノイズ(N)が発生することを抑制できる。
When the spark plug (3) of the present invention is applied to the ion current detection device (10), the spark plug (3) can suppress the occurrence of corona discharge. Charges can be prevented from flowing into the ion current circuit of the ion current detection device (10), and generation of noise (N) in the waveform detected by the ion current detection device (10) can be suppressed.

【0014】具体的には、取付金具(31)の突出部
(313)と、絶縁体(32)の小径部(324)との
間に、径方向の幅(W1 )が0.5mm以上の間隙
(C)を形成する。これによれば、ノイズ(N)が特に
頻繁に発生するスロットル全閉時において、イオン電流
検出装置(10)により検出されるイオン電流の検出波
形にノイズ(N)が発生することを抑制できる、という
ことが、後述する実験により確認されている。
Specifically, a radial width (W 1 ) of 0.5 mm or more is provided between the protrusion (313) of the mounting bracket (31) and the small-diameter portion (324) of the insulator (32). Is formed. According to this, it is possible to suppress occurrence of noise (N) in the detection waveform of the ion current detected by the ion current detection device (10) when the throttle is fully closed, in which noise (N) occurs particularly frequently. This has been confirmed by experiments described later.

【0015】さらに、上記径方向の幅(W1 )を0.6
mm以上とすることにより、上記ノイズ(N)の発生を
防止できることが、後述する実験により確認されてい
る。なお、取付金具(31)の突出部(313)と、絶
縁体(32)の段付部(32b)との軸方向の重なり代
(W3 )が、段付部(32b)の径方向の幅(W2)の
3割よりも小さい場合、取付金具(31)により絶縁体
(32)を確実に保持できなくなる恐れがある。このた
め、上記重なり代(W3 )が、段付部(32b)の径方
向の幅(W2 )の3割以上となるようにしている。な
お、上記重なり代W3 を0.6mm以上とするのが好ま
しい。
Further, the radial width (W 1 ) is set to 0.6.
It has been confirmed by experiments described below that the above-mentioned noise (N) can be prevented from being generated by setting the diameter to at least mm. The axial overlap (W 3 ) between the protruding portion (313) of the mounting bracket (31) and the stepped portion (32b) of the insulator (32) is determined in the radial direction of the stepped portion (32b). If it is smaller than 30% of the width (W 2 ), the mounting bracket (31) may not be able to hold the insulator (32) reliably. Therefore, the overlapping margin is (W 3), so that the radial width of the stepped portion (32b) (W 2) of 30% or more. Note that the overlapping generations W 3 that the above 0.6mm preferred.

【0016】[0016]

【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および図2に示す本実施形態の
スパークプラグについて、上記従来技術と同じ部位に関
しては説明を省略し、今回の変更点および具体的説明の
補充を以下に述べる。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention. (First Embodiment) Regarding the spark plug of the present embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the description of the same parts as those of the above-mentioned prior art will be omitted, and the current changes and supplementary explanations will be described below.

【0017】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、この取付金具3
1の内部には、絶縁体32が、その一端部321および
他端部322が露出するように、固定されている。この
絶縁体32の内部には、中心電極33が、その一端部3
31が露出するように、固定されている。なお、絶縁体
32の小径部324は、一端部321に向かうにつれて
徐々に小径となるように形成されている。これにより、
ガスボリュームGを広くでき、スパークプラグ3の耐熱
性を向上できる。また、絶縁体32の一端部321と、
取付金具31の一端部311との間の距離を長くとっ
て、いわゆる横飛びを抑制できる。
The mounting bracket 31 includes an engine block 100.
Screw part 31a for fixing the mounting bracket 3
An insulator 32 is fixed inside 1 such that one end 321 and the other end 322 thereof are exposed. A center electrode 33 is provided inside the insulator 32 at one end 3 thereof.
It is fixed so that 31 is exposed. The small-diameter portion 324 of the insulator 32 is formed so as to gradually decrease in diameter toward the one end 321. This allows
The gas volume G can be widened, and the heat resistance of the spark plug 3 can be improved. Also, one end 321 of the insulator 32,
By increasing the distance between the mounting bracket 31 and the one end 311, so-called side jumping can be suppressed.

【0018】そして、段付部32b近傍の小径部324
の外径は例えば6.9mm、段付部32bの径方向の幅
2 は例えば1.1mmとしている。また、間隙Cのう
ち、上記段付部32b側の幅、つまり、間隙Cの最小の
幅W1 を例えば0.7mmとし、上記重なり代W3 を例
えば0.4mmとしている。また、この突出部313の
軸方向の幅W4 を例えば2.0mmとしている。この幅
4 は、確実に絶縁体32を支持するために、1.5m
m以上であるのが好ましい。
The small-diameter portion 324 near the stepped portion 32b
The outer diameter of the are for example 6.9 mm, the width W 2 in the radial direction of the stepped section 32b, for example a 1.1 mm. Also, of the gap C, the stepped portion 32b side in the width, i.e., the minimum width W 1, for example, 0.7mm gap C, and the above overlapping algebraic W 3 for example 0.4 mm. Also, the axial width W 4 of the protruding portions 313 for example, a 2.0 mm. The width W 4 is 1.5 m in order to reliably support the insulator 32.
m or more.

【0019】また、取付金具32の突出部313と、絶
縁体32の段付部32bとの間には、耐熱性に優れた材
料、例えば鉄や銅からなるパッキン36が配置されてい
る。このパッキン36の耐熱温度は、エンジン作動時に
おけるパッキン36近傍の温度、例えば300℃以上
と、非常に高いものである。このパッキン36は、絶縁
体32の段付部32bと、取付金具31の突出部313
側との間の間隙の形状に沿った形状に構成されている。
なお、突出部313の断面形状は略台形状である。
A packing 36 made of a material having excellent heat resistance, for example, iron or copper is arranged between the protruding portion 313 of the mounting bracket 32 and the stepped portion 32b of the insulator 32. The heat-resistant temperature of the packing 36 is extremely high, that is, a temperature in the vicinity of the packing 36 during operation of the engine, for example, 300 ° C. or higher. The packing 36 includes a stepped portion 32 b of the insulator 32 and a protruding portion 313 of the mounting bracket 31.
It is configured in a shape that follows the shape of the gap between the sides.
The cross-sectional shape of the protrusion 313 is substantially trapezoidal.

【0020】また、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側に小径部323
を構成するように、段付部32aが形成されている。そ
して、取付金具31の他端部312近傍が、全周にわた
って段付部32aに沿うように内方へ曲げられており、
この結果、取付金具31に絶縁体32がかしめ固定され
る。
In a portion of the outer peripheral portion of the insulator 32 which is disposed near the other end portion 312 of the mounting bracket 31, a small-diameter portion 323 is located closer to the other end portion 322 of the insulator 32 than this portion.
The stepped portion 32a is formed so as to constitute the above. The vicinity of the other end 312 of the mounting bracket 31 is bent inward along the stepped portion 32a over the entire circumference,
As a result, the insulator 32 is caulked and fixed to the mounting bracket 31.

【0021】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。図3におい
て、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。
FIG. 3 shows an ion current detecting device 10 to which the spark plug 3 of the present invention is applied. 3, the ignition coil 1 includes a primary winding 11 and a secondary winding 12, and a power transistor 2 and a vehicle-mounted power supply 8 are connected to the primary winding 11 in series. , The primary current generated in the primary winding 11 is interrupted. The spark plug 3 is connected in series to the secondary winding 12 and ignites an air-fuel mixture in a combustion chamber of an internal combustion engine (not shown) when a high voltage for discharge is applied.

【0022】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。
A capacitor 4 is connected to the positive polarity side of the secondary winding 12, and a resistor 7 for converting an ion current into a voltage is connected between the capacitor 4 and the ground. The voltage generated at the resistor 7 is detected by the computer 6. The combustion state of the air-fuel mixture in the combustion chamber of the internal combustion engine can be detected based on the ion current detected by the computer 6.

【0023】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。
The computer 6 controls the fuel injection amount and the ignition timing in accordance with the combustion state to maintain the optimum combustion state. Further, a constant voltage diode 5 is connected in parallel with the resistor 7 and the capacitor 4. The constant voltage diode 5 allows the charging voltage of the capacitor 4 to be set arbitrarily. The ignition coil 1, the power transistor 2, and the vehicle power supply 8
Constituting voltage supply means, capacitor 4, computer 6
The resistor 7 constitutes an ion current detecting means.

【0024】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−10kV〜−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。
The ion current detecting device 10
At the ignition timing of the internal combustion engine, a negative high voltage for discharge (approximately −10 kV to −35 kV) is generated in the secondary winding 12, and a discharge current flows through a path indicated by a solid arrow in FIG. Discharge occurs between the discharge gaps 38. Further, the capacitor 4 is charged by the discharge current. At this time,
Ionization occurs with the combustion of the air-fuel mixture to generate ions. Here, since the capacitor 4 is charged, FIG.
The ion current flows through the path indicated by the middle dotted arrow, and the combustion of the air-fuel mixture can be confirmed by detecting the voltage generated at the resistor 7 by the generation of the ion current.

【0025】以下に、本発明の上記間隙Cの幅W1 と、
コンピュータ6により検出される電圧波形に発生するノ
イズ(図5中Nで示す)との関係について実験を行なっ
た結果を説明する。まず、上記したスパークプラグ3に
おいて、上記間隙Cの幅W1 が、0.1mm、0.2m
m、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6m
m、0.7mm、0.9mmのものを用意した。なお、
段付部32bの径方向の幅W2 は1.1mmとし、取付
金具31の突出部313の径方向長さを変えることによ
り、上記した寸法のスパークプラグ3をそれぞれ形成し
た。
The width W 1 of the gap C according to the present invention will be described below.
The result of an experiment conducted on the relationship between the voltage waveform detected by the computer 6 and noise (indicated by N in FIG. 5) will be described. First, in the spark plug 3 described above, the width W 1 of the gap C is 0.1 mm, 0.2 m
m, 0.3mm, 0.4mm, 0.5mm, 0.6m
m, 0.7 mm, and 0.9 mm were prepared. In addition,
The width W 2 in the radial direction of the stepped portion 32b is set to 1.1 mm, by changing the radial length of the projecting portion 313 of the mounting bracket 31, to form the above-mentioned dimensions of the spark plug 3, respectively.

【0026】そして、これらのスパークプラグ3を、4
気筒、1800ccの車両の内燃機関に設け、スロット
ル全閉状態(750回転)としたときの、抵抗7に発生
する電圧を上記イオン電流検出装置10にて500サイ
クル検出した。そして、ノイズの発生が1か所でも確認
された電圧波形は、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、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、図4に示すグラフを得た。
Then, these spark plugs 3
The voltage generated in the resistor 7 when the cylinder was provided in an internal combustion engine of a 1800 cc vehicle and the throttle was fully closed (750 rotations) was detected by the ion current detection device 10 for 500 cycles. Then, the voltage waveform in which the occurrence of noise is confirmed even in one place is counted as the voltage waveform in which the noise has occurred, and the ratio of the voltage waveform in which the noise has occurred in the 500-cycle voltage waveform is expressed as the noise generation rate (%). ) To obtain the graph shown in FIG.

【0027】この結果、上記グラフからわかるように、
間隙Cの幅W1 が0.4mm以下のスパークプラグ3で
は、ノイズ発生率(%)が20%〜30%程度であるの
に対して、間隙Cの幅W1 が0.5mm以上であれば、
ノイズの発生率が5%以下であり、ノイズの発生を大幅
に抑制できることが確認できる。また、間隙Cの幅W 1
が0.6mm以上であれば、ノイズの発生率が0%であ
り、ノイズの発生を防止できることが確認できる。
As a result, as can be seen from the above graph,
Width W of gap C1With a spark plug 3 of 0.4mm or less
Means that the noise generation rate (%) is about 20% to 30%
The width W of the gap C1Is 0.5 mm or more,
Noise generation rate is less than 5%, greatly reducing noise generation
It can be confirmed that it can be suppressed. Also, the width W of the gap C 1
Is 0.6 mm or more, the noise generation rate is 0%.
It can be confirmed that generation of noise can be prevented.

【0028】なお、上記実施形態において、鉄や銅から
なるパッキン36で上記間隙Cを埋める、といった方法
により、コロナ放電の発生する場をなくして、ノイズN
(図5参照)の発生を防止することも考えられるが、こ
の方法では、鉄や銅のような導電性を有するパッキン3
6と、放電ギャップ38との距離が近くなり、このパッ
キン36に火花放電が短絡する、といった恐れがある。
これに対して、上記実施形態によれば、このような恐れ
は全く発生しない。
In the above-described embodiment, the space where a corona discharge occurs is eliminated by a method of filling the gap C with a packing 36 made of iron or copper, and the noise N is reduced.
Although it is conceivable to prevent the occurrence of (see FIG. 5), in this method, a conductive packing 3 such as iron or copper is used.
There is a risk that the distance between the discharge gap 6 and the discharge gap 38 becomes short, and spark discharge is short-circuited to the packing 36.
On the other hand, according to the above embodiment, such a fear does not occur at all.

【0029】(他の実施形態)上記実施形態では、突出
部313の断面形状は略台形状であったが、突出部31
3の断面形状を略三角状としてもよい。これによれば、
より、間隙Cの径方向の幅を広げることができ、この間
隙Cにおける電界の集中をより抑制でき、コロナ放電の
発生をより抑制できる。
(Other Embodiments) In the above embodiment, the cross-sectional shape of the protrusion 313 is substantially trapezoidal.
The cross-sectional shape of 3 may be substantially triangular. According to this,
Thus, the radial width of the gap C can be increased, the concentration of the electric field in the gap C can be further suppressed, and the occurrence of corona discharge can be further suppressed.

【0030】また、上記実施形態において、取付金具3
1の突出部313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、この突出部313
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。
In the above embodiment, the mounting bracket 3
By making the shape of the one protrusion 313 not a square shape but a rounded shape, this protrusion 313 is formed.
The concentration of the electric field formed in the nearby gap C can be further suppressed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施形態および従来技術のスパークプラ
グの半断面図である。
FIG. 1 is a half sectional view of a spark plug according to a first embodiment and a prior art.

【図2】図1の要部拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG.

【図3】本実施形態のイオン電流検出装置の回路図であ
る。
FIG. 3 is a circuit diagram of the ion current detection device of the present embodiment.

【図4】取付金具の突出部と絶縁体の小径部との間の間
隙の径方向の幅W1 と、ノイズ発生率との関係を示すグ
ラフである。
FIG. 4 is a graph showing a relationship between a radial width W 1 of a gap between a protrusion of a mounting bracket and a small diameter portion of an insulator, and a noise generation rate.

【図5】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。
FIG. 5 is a graph showing a detection waveform of an ion current in the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3…スパークプラグ、31…取付金具、313…突出
部、32…絶縁体、324…小径部、32b…段付部、
33…中心電極、35…接地電極、38…放電ギャッ
プ、C…間隙。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Spark plug, 31 ... Mounting bracket, 313 ... Projection part, 32 ... Insulator, 324 ... Small diameter part, 32b ... Stepped part,
33: center electrode, 35: ground electrode, 38: discharge gap, C: gap.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 筒状の取付金具(31)と、 その両端部(321、322)が前記取付金具(31)
の両端部(311、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(3
2)と、 その一端部(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)
とを具備し、 前記放電ギャップ(38)に流れるイオン電流を検出す
るイオン電流検出装置に用いられるイオン電流検出用ス
パークプラグであって、 前記絶縁体(32)の前記一端部(321)側の外周部
には、この部位よりもさらに前記一端部(321)側に
小径部(324)を構成するように、段付部(32b)
が形成されており、 前記取付金具(31)のうち、前記段付部(32b)の
近傍部位には、この部位から、前記絶縁体(32)の前
記小径部(324)に向かって径方向に突出するととも
に、前記段付部(32b)と軸方向に重なるように配置
される突出部(313)が形成されており、 前記取付金具(31)の前記突出部(313)と、前記
絶縁体(32)の前記小径部(324)との間には、径
方向の幅(W1 )が0.5mm以上の間隙(C)が形成
されており、 前記取付金具(31)の前記突出部(313)と、前記
段付部(32b)との軸方向の重なり代(W3 )が、前
記段付部(32b)の径方向の幅(W2 )の3割以上と
なるように、前記間隙(C)の前記幅(W1 )の上限が
設定されていることを特徴とするイオン電流検出用スパ
ークプラグ。
1. A cylindrical mounting bracket (31), and both ends (321, 322) of said mounting bracket (31).
The cylindrical insulator (3) held inside the mounting bracket (31) so as to be exposed from both ends (311 and 312) of the cylindrical insulator (3).
2) a center electrode (33) held inside the insulator (32) so that one end (331) thereof is exposed from one end (321) of the insulator (32); A ground electrode (35) fixed to the one end (311) of the metal fitting (31) and facing the one end (331) of the center electrode (33) via a discharge gap (38).
An ion current detection spark plug used in an ion current detection device that detects an ion current flowing through the discharge gap (38), wherein the spark plug is provided on the one end (321) side of the insulator (32). A stepped portion (32b) is formed on the outer peripheral portion so as to form a small-diameter portion (324) closer to the one end (321) than this portion.
Is formed in a portion of the mounting bracket (31) near the stepped portion (32b) in a radial direction from this portion toward the small-diameter portion (324) of the insulator (32). And a protrusion (313) that is disposed so as to overlap with the stepped portion (32b) in the axial direction, and is formed between the protrusion (313) of the mounting bracket (31) and the insulating member. A gap (C) having a radial width (W 1 ) of 0.5 mm or more is formed between the small-diameter portion (324) of the body (32) and the protrusion of the mounting bracket (31). The overlap (W 3 ) in the axial direction between the portion (313) and the stepped portion (32b) is set to be 30% or more of the radial width (W 2 ) of the stepped portion (32b). , the ion current detection, characterized in that the maximum width (W 1) of the gap (C) is set Spark plug.
【請求項2】 前記間隙(C)の前記幅(W1 )は、
0.6mm以上であることを特徴とする請求項1に記載
のイオン電流検出用スパークプラグ。
2. The width (W 1 ) of the gap (C) is:
The spark plug for detecting an ion current according to claim 1, wherein the spark plug is at least 0.6 mm.
【請求項3】 請求項1または2に記載のイオン電流検
出用スパークプラグ(3)と、 前記イオン電流検出用スパークプラグ(3)に高電圧を
供給する電圧供給手段(1、2、8)と、 前記イオン電流検出用スパークプラグ(3)の前記放電
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。
3. A spark plug (3) for detecting an ionic current according to claim 1 or 2, and a voltage supply means (1, 2, 8) for supplying a high voltage to the spark plug (3) for detecting an ionic current. Ion current detection means (4, 6, 7) for detecting an ion current flowing in the discharge gap (38) of the ion current detection spark plug (3). apparatus.
JP22872596A 1996-08-29 1996-08-29 Ion current detecting spark plug and ion current detector Pending JPH1073069A (en)

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DE19737614A DE19737614B4 (en) 1996-08-29 1997-08-28 A spark plug for a device for detecting an ion current, without generating a pulse-like noise on the ion current
US08/919,443 US6111345A (en) 1996-08-29 1997-08-28 Spark plug for apparatus for detecting ion current without generating spike-like noise on the ion current

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1641093A1 (en) * 2004-09-24 2006-03-29 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Spark plug
US8664843B2 (en) 2010-04-02 2014-03-04 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Spark plug

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