JP2008157485A

JP2008157485A - Glow plug

Info

Publication number: JP2008157485A
Application number: JP2006343829A
Authority: JP
Inventors: Teiji Ishinada; 貞次石那田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-12-21
Filing date: 2006-12-21
Publication date: 2008-07-10
Also published as: US20080149613A1; FR2910595A1; DE102007055797A1

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a glow plug of easy temperature control and high durability. <P>SOLUTION: This glow plug 1 is controlled by PWM (pulse width modulation) power distribution control. The glow plug 1 has a heating coil 2 composed of FeCrAl alloy, a control coil 3 connected with a rear end of the heating coil 2 and composed of Ni, a heater case 4 incorporating the heating coil 2 and the control coil 3 and composed of an inconel material closed at its tip, and a housing 5 retaining the heater case 4 on its rear end side. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関，例えばディーゼルエンジン等の燃焼室内を予熱するために使用されるグロープラグに関する。 The present invention relates to a glow plug used for preheating an internal combustion engine such as a diesel engine.

グロープラグには，２種類の材料からなるコイルを用いた自己温度制御型と言われるものがある（特許文献１等）。該自己温度制御型グロープラグは，抵抗体である発熱コイルと制御コイルとを有すると共に，制御コイルから発熱コイルへ直列に通電する構造を有する。上記制御コイルは，発熱コイルより正の抵抗温度係数の大きな材料で形成されている。 Some glow plugs are of the self-temperature control type using a coil made of two kinds of materials (Patent Document 1, etc.). The self-temperature control type glow plug has a heating coil as a resistor and a control coil, and has a structure in which current is passed in series from the control coil to the heating coil. The control coil is made of a material having a larger positive temperature coefficient of resistance than the heating coil.

上記制御コイルと上記発熱コイルとには、バッテリーから直流電流が供給され、制御コイルと発熱コイルとの温度が上昇するが、この温度上昇に伴い、正の抵抗温度係数の大きい制御コイルの抵抗値が大きくなり、発熱コイルへの供給される電流が小さくなる。そして、ある温度まで上昇すると、グロープラグの温度が飽和する。 A direct current is supplied from the battery to the control coil and the heating coil, and the temperature of the control coil and the heating coil rises. With this temperature rise, the resistance value of the control coil having a large positive resistance temperature coefficient. Increases, and the current supplied to the heating coil decreases. When the temperature rises to a certain temperature, the temperature of the glow plug is saturated.

上記のごとく、バッテリーの直流電流を発熱コイルに供給する場合、バッテリー電圧に依存した温度制御とならざるを得ない。そのため、グロープラグの高速加熱や、到達する最高温度の向上は困難である。また、例えば、スタータやオルタネータの稼動状態や環境温度により、グロープラグに供給されるバッテリー電圧が大幅に変動するため、例えば、クランキング時の電圧降下の際には、グロープラグの温度制御が困難となるという問題がある。
このように、従来のグロープラグにおいては、クランキング時の加熱の遅延、アフターグロー時の温度、時間の最適化が困難となり、内燃機関の始動性が不充分であったり、冷間時の白煙の抑制が困難となったりする。
また、燃焼室の温度を充分に高くすることが困難となるため、低エミッション化を達成するための低圧縮比化が困難となるおそれがある。 As described above, when the direct current of the battery is supplied to the heating coil, the temperature control must be dependent on the battery voltage. For this reason, it is difficult to rapidly heat the glow plug and improve the maximum temperature reached. In addition, for example, since the battery voltage supplied to the glow plug varies greatly depending on the operating state of the starter and alternator and the environmental temperature, it is difficult to control the temperature of the glow plug when the voltage drops during cranking, for example. There is a problem of becoming.
As described above, in the conventional glow plug, it is difficult to optimize the delay in heating during cranking, the temperature and time during afterglow, and the startability of the internal combustion engine is insufficient, or the cold white Smoke suppression becomes difficult.
Moreover, since it becomes difficult to raise the temperature of a combustion chamber sufficiently, there exists a possibility that it may become difficult to make low compression ratio for achieving low emission.

そこで、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）通電制御を用いてグロープラグの通電制御を行うことが考えられる。これによれば、バッテリー電圧に依存しないグロープラグの温度制御が可能となる。即ち、グロープラグの高速加熱、到達最高温度の上昇が可能となる。
ただし、このようにグロープラグの高速加熱、最高温度の上昇が可能となると、制御コイルや発熱コイル、更にはヒータケースの耐熱性が問題となる。
上記従来のグロープラグにおいては、発熱コイルをＮｉＣｒ合金（ニッケル−クロム合金）によって形成し、制御コイルをＣｏＦｅ合金（コバルト−鉄合金）によって形成し、ヒータケースをステンレス鋼によって形成している。しかし、この場合、発熱コイルやヒータケースが、高温に対して、充分な耐久性を得ることが困難となるという問題が生じる。 Accordingly, it is conceivable to perform energization control of the glow plug using PWM (Pulse Width Modulation) energization control. According to this, it is possible to control the temperature of the glow plug independent of the battery voltage. That is, the glow plug can be heated at high speed and the maximum temperature reached can be increased.
However, when the glow plug can be heated at a high speed and the maximum temperature can be increased in this way, the heat resistance of the control coil, the heating coil, and the heater case becomes a problem.
In the conventional glow plug, the heating coil is formed of a NiCr alloy (nickel-chromium alloy), the control coil is formed of a CoFe alloy (cobalt-iron alloy), and the heater case is formed of stainless steel. However, in this case, there arises a problem that it becomes difficult for the heating coil and the heater case to obtain sufficient durability against high temperatures.

特開平１１−２８１０５９号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-281059

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、温度制御が容易であって、耐久性に優れたグロープラグを提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a glow plug that is easy to control temperature and excellent in durability.

本発明は、ＰＷＭ通電制御によって制御されるグロープラグであって、
ＦｅＣｒＡｌ合金からなる発熱コイルと、
該発熱コイルの後端に接続されたＮｉからなる制御コイルと、
上記発熱コイル及び上記制御コイルを内蔵すると共に先端を閉塞したインコネル材からなるヒータケースと、
該ヒータケースを後端側において保持するハウジングとを有することを特徴とするグロープラグにある（請求項１）。 The present invention is a glow plug controlled by PWM energization control,
A heating coil made of FeCrAl alloy;
A control coil made of Ni connected to the rear end of the heating coil;
A heater case made of an Inconel material having a built-in heating coil and the control coil and closed at the tip;
A glow plug having a housing for holding the heater case on the rear end side (Claim 1).

次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記グロープラグは、ＰＷＭ通電制御によって制御されるため、バッテリー電圧に依存することなく、容易な温度制御を行うことができる。即ち、バッテリー電圧は、例えばスタータやオルタネータの可動状態や環境温度により大幅に変動するが、ＰＷＭ通電制御を利用することにより、バッテリー電圧の変動の影響を受けることなく、グロープラグへの通電制御を行うことができる。その結果、グロープラグの高速加熱、到達最高温度の上昇を図ることができる。
そして、これにより、例えば、クランキング時の加熱遅延抑制、アフターグロー時の温度、時間の適正化が可能となり、内燃機関の始動性向上、冷間時の白煙低減を達成することができる。 Next, the effects of the present invention will be described.
Since the glow plug is controlled by PWM energization control, easy temperature control can be performed without depending on the battery voltage. That is, the battery voltage varies greatly depending on, for example, the moving state of the starter and alternator and the environmental temperature, but by using the PWM energization control, the energization control to the glow plug can be performed without being affected by the fluctuation of the battery voltage. It can be carried out. As a result, the glow plug can be heated at high speed and the maximum temperature reached can be increased.
Thereby, for example, it is possible to suppress the heating delay during cranking, to optimize the temperature and time during afterglow, and to improve the startability of the internal combustion engine and reduce white smoke during cold.

また、発熱コイルは、ＦｅＣｒＡｌ合金（鉄−クロム−アルミ合金）からなるため高温耐久性を高くすることができる。それ故、ＰＷＭ通電制御によって発熱コイルの温度をより高くすることが可能となる一方で、高温にも充分に耐えることのできる発熱コイルを用いることで、ＰＷＭ通電制御に対応したグロープラグの耐熱性を確保することができる。 Further, since the heating coil is made of an FeCrAl alloy (iron-chromium-aluminum alloy), high temperature durability can be enhanced. Therefore, it is possible to increase the temperature of the heating coil by PWM energization control, while using a heating coil that can sufficiently withstand high temperatures, the heat resistance of the glow plug corresponding to PWM energization control Can be secured.

また、制御コイルは、Ｎｉ（ニッケル）からなるため安価で耐久性に優れている。Ｎｉは、従来より用いられていたＣｏＦｅ合金に比べて、正の温度抵抗係数が小さいが、本発明のグロープラグは、主にＰＷＭ通電制御によって温度制御されるため、制御コイルによる自己温度制御機能は小さくてもよい。そのため、ＣｏＦｅ合金よりも安価で、耐久性に優れたＮｉを用いることにより、安価で耐久性に優れたグロープラグを得ることができる。 Moreover, since the control coil is made of Ni (nickel), it is inexpensive and excellent in durability. Ni has a smaller positive temperature resistance coefficient than the conventionally used CoFe alloy, but since the glow plug of the present invention is mainly temperature-controlled by PWM energization control, the self-temperature control function by the control coil May be small. Therefore, a cheaper and more durable glow plug can be obtained by using Ni, which is cheaper than a CoFe alloy and excellent in durability.

また、ヒータケースは、インコネル材（インコ社の登録商標）からなるため、耐熱性に優れている。それ故、ＰＷＭ通電制御によりグロープラグが高温となっても充分に耐えることのできるヒータケースとすることができる。
このように、発熱コイル、制御コイル、ヒータケースを、それぞれ上記の材質によって構成することにより、ＰＷＭ通電制御に対応した耐熱性を有するグロープラグを得ることができる。 Moreover, since the heater case is made of Inconel material (registered trademark of Inco Corporation), it has excellent heat resistance. Therefore, it is possible to provide a heater case that can sufficiently withstand even if the glow plug becomes high temperature by PWM energization control.
In this way, by forming the heating coil, the control coil, and the heater case from the above materials, a glow plug having heat resistance corresponding to PWM energization control can be obtained.

以上のごとく、本発明によれば、温度制御が容易であって、耐熱性に優れたグロープラグを提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a glow plug that is easy to control temperature and excellent in heat resistance.

本発明において、ＰＷＭ通電制御は、極めて早い周期でオン・オフを繰り返すパルス通電を行う通電制御方法であって、その１周期の中のオンの時間が占める割合（デューティ比）を制御することで通電の制御を行うことができるものである。そして、ＰＷＭは、Pulse Width Modulation（パルス幅変調）の略である。
なお、本明細書において、グロープラグを燃焼室に挿入する側を先端側、その反対を後端側として、適宜説明する。 In the present invention, PWM energization control is an energization control method that performs pulse energization that repeatedly turns on and off at an extremely fast cycle, and controls the ratio (duty ratio) of the ON time in one cycle. It is possible to control energization. PWM is an abbreviation for Pulse Width Modulation.
In the present specification, the side where the glow plug is inserted into the combustion chamber is referred to as the front end side, and the opposite is the rear end side.

また、上記制御コイルは、軸方向長さが５〜１２ｍｍであることが好ましい（請求項２）。
この場合には、グロープラグの周囲へのカーボン詰まりが生じても、正常な電流制御を確保することができる。
即ち、グロープラグの使用を続けると、グロープラグと該グロープラグを取り付ける内燃機関に設けたプラグホールとの間に、カーボンが堆積することがある（図１１参照）。このカーボンがヒータケースにおける制御コイルの周囲の部分に堆積すると、カーボンを通じて制御コイルの熱が奪われるために、本来の温度−抵抗値の関係が成立しなくなる。即ち、温度が上昇しても制御コイルの抵抗値が充分に上がらず、正常な電流制御ができなくなり、場合によっては発熱コイルが断線するおそれもある。そして、カーボンは、グロープラグとプラグホールとの間の隙間の奥、即ち、グロープラグのヒータケースにおけるハウジングとの取付部付近から順に先端側へ向かって徐々に堆積する。 The control coil preferably has an axial length of 5 to 12 mm.
In this case, normal current control can be ensured even if carbon clogging around the glow plug occurs.
That is, if the use of the glow plug is continued, carbon may be deposited between the glow plug and the plug hole provided in the internal combustion engine to which the glow plug is attached (see FIG. 11). If this carbon accumulates in the portion around the control coil in the heater case, the heat of the control coil is taken away through the carbon, so that the original temperature-resistance value relationship is not established. That is, even if the temperature rises, the resistance value of the control coil does not sufficiently increase, and normal current control cannot be performed. In some cases, the heating coil may be disconnected. Carbon gradually accumulates in the order from the back of the gap between the glow plug and the plug hole, that is, from the vicinity of the attachment portion of the glow plug heater case to the housing.

しかし、上記のごとく、制御コイルは、軸方向長さが５〜１２ｍｍと短いため、制御コイルは、ヒータケースにおけるハウジングとの取付部付近から遠い部分に配することが可能となる。それ故、制御コイルの周囲におけるヒータケースには、カーボンが堆積しにくい。その結果、制御コイルの異常加熱を防ぐことができる。また、上記のごとく、制御コイルの長さを短くしても、ＰＷＭ通電制御を利用するために、グロープラグの温度制御は充分に可能である。
上記制御コイルの軸方向長さが５ｍｍ未満の場合には、グロープラグの温度制御が困難となり、発熱コイルの温度が上昇しすぎるおそれがあり、上記制御コイルの軸方向長さが１２ｍｍを超える場合には、カーボンの堆積に起因する制御コイルの異常加熱を招くおそれがある。 However, as described above, since the control coil has a short axial length of 5 to 12 mm, the control coil can be disposed in a portion far from the vicinity of the attachment portion of the heater case with the housing. Therefore, carbon is not easily deposited on the heater case around the control coil. As a result, abnormal heating of the control coil can be prevented. Further, as described above, even when the length of the control coil is shortened, the temperature control of the glow plug is sufficiently possible because the PWM energization control is used.
When the axial length of the control coil is less than 5 mm, it becomes difficult to control the temperature of the glow plug, and the temperature of the heating coil may increase too much. When the axial length of the control coil exceeds 12 mm May cause abnormal heating of the control coil due to carbon deposition.

また、上記ヒータケースは、先端側における小径部と、後端側における大径部と、上記小径部と上記大径部との間に形成された中径部とを有することが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記小径部と中径部との間の径の変化を小さくすることができる。これにより、例えば、制御コイルが小径部と中径部との間に存在しても、制御コイルの抵抗値のバラツキを抑制することができる。 The heater case preferably has a small diameter portion on the front end side, a large diameter portion on the rear end side, and a medium diameter portion formed between the small diameter portion and the large diameter portion. 3).
In this case, the change in the diameter between the small diameter part and the medium diameter part can be reduced. Thereby, even if a control coil exists between a small diameter part and a medium diameter part, the variation in the resistance value of a control coil can be suppressed, for example.

仮に中径部がなく、大径部と小径部との２段階によってヒータケースが構成されている場合、大径部と小径部との間の径の変化が大きくなる。そのため、大径部と小径部との境界部に制御コイルが存在すると、制御コイルの抵抗値にバラツキが生じるおそれがある。
即ち、ヒータケースは通常、内部に発熱コイルと制御コイルと絶縁材料とを充填した状態で、スウェージングによって縮径して成形される。ヒータケースが大径部と小径部との２段階で構成されている場合、小径部にかかる外力と大径部にかかる外力との差が大きくなる。それ故、大径部と小径部との境界部分に制御コイルが存在すると、スウェージングのバラツキにより制御コイルにかかる外力にバラツキが生じ、制御コイルの抵抗値にバラツキが生じるおそれがある。
そこで、小径部と大径部との間に中径部を設けることにより、小径部と中径部との間の径変化を小さくして、スウェージングのバラツキによる影響を抑制して、制御コイルの抵抗値のバラツキを抑制することができる。 If there is no medium diameter part and the heater case is configured by two stages of a large diameter part and a small diameter part, the change in diameter between the large diameter part and the small diameter part becomes large. Therefore, if the control coil is present at the boundary between the large diameter portion and the small diameter portion, the resistance value of the control coil may vary.
That is, the heater case is usually molded by reducing the diameter by swaging while the heating coil, the control coil, and the insulating material are filled therein. When the heater case is configured in two stages of a large diameter portion and a small diameter portion, a difference between an external force applied to the small diameter portion and an external force applied to the large diameter portion becomes large. Therefore, if the control coil is present at the boundary between the large diameter portion and the small diameter portion, the external force applied to the control coil varies due to the swaging variation, and the resistance value of the control coil may vary.
Therefore, by providing an intermediate diameter portion between the small diameter portion and the large diameter portion, the diameter change between the small diameter portion and the intermediate diameter portion is reduced, and the influence due to variation in swaging is suppressed, and the control coil The variation in resistance value can be suppressed.

また、上記制御コイルは、その全体が上記小径部の内側に配されていることが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記制御コイルの抵抗値のバラツキを一層抑制することができる。即ち、制御コイルの全体が上記小径部の内側に配されていれば、ヒータケースの径変部に制御コイルが存在することがないため、制御コイルにスウェージングのバラツキの影響を与えるおそれがない。 Further, it is preferable that the entire control coil is disposed inside the small diameter portion.
In this case, variation in the resistance value of the control coil can be further suppressed. That is, if the entire control coil is arranged inside the small-diameter portion, the control coil does not exist in the diameter-changing portion of the heater case, so there is no possibility that the control coil will be affected by variations in swaging. .

また、上記発熱コイル及び上記制御コイルは、これらを構成する巻線の直径が０．３１〜０．３５ｍｍであることが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記発熱コイル及び上記制御コイルに流れる電力密度を緩和することができ、耐久性を向上させることができる。
上記発熱コイルの巻線の直径が０．３１ｍｍ未満の場合には、上記発熱コイルに流れる電力密度が大きくなり、耐久性が低下するおそれがある。また、発熱コイルの巻線の直径をコイル外径の１／５以下に設定し、制御コイルとの溶接部における溶融体積を充分小さしてヒータケースとの間のクリアランスを確保するために０．３５ｍｍ以下に設定する必要がある。
同様に、上記制御コイルの巻線の直径が０．３１ｍｍ未満の場合には、上記制御コイルに流れる電力密度が大きくなり、耐久性が低下するおそれがある。また、制御コイルの巻線の直径をコイル外径の１／５以下に設定し、発熱コイルとの溶接部における溶融体積を充分小さしてヒータケースとの間のクリアランスを確保するために０．３５ｍｍ以下に設定する必要がある。 Moreover, it is preferable that the diameter of the coil | winding which comprises the said exothermic coil and the said control coil is 0.31-0.35 mm (Claim 5).
In this case, the power density flowing through the heat generating coil and the control coil can be relaxed, and the durability can be improved.
When the diameter of the winding of the heat generating coil is less than 0.31 mm, the power density flowing through the heat generating coil is increased, and the durability may be reduced. In addition, the diameter of the winding of the heating coil is set to 1/5 or less of the outer diameter of the coil, 0.35 mm in order to secure a clearance from the heater case by sufficiently reducing the melting volume at the welded portion with the control coil. Must be set to:
Similarly, when the diameter of the winding of the control coil is less than 0.31 mm, the power density flowing through the control coil increases, and the durability may decrease. In addition, the diameter of the winding of the control coil is set to 1/5 or less of the outer diameter of the coil, and 0.35 mm to secure a clearance from the heater case by sufficiently reducing the melting volume at the welded portion with the heating coil. Must be set to:

（実施例１）
本発明の実施例にかかるグロープラグにつき、図１〜図３を用いて説明する。
本例のグロープラグ１は、ＰＷＭ通電制御によって制御されるグロープラグである。
そして、グロープラグ１は、図１、図２に示すごとく、発熱コイル２と、該発熱コイル２の後端に接続された制御コイル３と、発熱コイル２及び制御コイル３を内蔵すると共に先端を閉塞したヒータケース４と、該ヒータケース４を後端側において保持するハウジング５とを有する。
発熱コイル２はＦｅＣｒＡｌ合金からなり、制御コイル３はＮｉからなり、ヒータケース４はインコネル材からなる。 (Example 1)
A glow plug according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The glow plug 1 of this example is a glow plug controlled by PWM energization control.
As shown in FIGS. 1 and 2, the glow plug 1 incorporates a heat generating coil 2, a control coil 3 connected to the rear end of the heat generating coil 2, the heat generating coil 2 and the control coil 3, and the tip thereof. The closed heater case 4 has a housing 5 that holds the heater case 4 on the rear end side.
The heating coil 2 is made of FeCrAl alloy, the control coil 3 is made of Ni, and the heater case 4 is made of Inconel material.

また、制御コイル３の軸方向長さＬ２は、５〜１２ｍｍである。また、発熱コイル２の軸方向長さＬ１は５〜１０ｍｍである。
また、発熱コイル２及び制御コイル３は、これらを構成する巻線の直径が０．３１〜０．３５ｍｍである。 The axial length L2 of the control coil 3 is 5 to 12 mm. The axial length L1 of the heating coil 2 is 5 to 10 mm.
Further, the heating coil 2 and the control coil 3 have a winding diameter of 0.31 to 0.35 mm.

また、図１、図３に示すごとく、ヒータケース４は、先端側における小径部４１と、後端側における大径部４３と、小径部４１と大径部４３との間に形成された中径部４２とを有する。そして、小径部４１と中径部４２との間には第１テーパ部４４１が形成され、中径部４２と大径部４３との間には第２テーパ部４４２が形成されている。
小径部４１、中径部４２、大径部４３は、いずれも円筒形状を有しており、それぞれの直径Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３を、例えば、Ｄ１＝３．５ｍｍ、Ｄ２＝４ｍｍ、Ｄ３＝５ｍｍとすることができる。 Further, as shown in FIGS. 1 and 3, the heater case 4 is formed between the small diameter portion 41 on the front end side, the large diameter portion 43 on the rear end side, and the small diameter portion 41 and the large diameter portion 43. And a diameter portion 42. A first taper portion 441 is formed between the small diameter portion 41 and the medium diameter portion 42, and a second taper portion 442 is formed between the medium diameter portion 42 and the large diameter portion 43.
The small-diameter portion 41, the medium-diameter portion 42, and the large-diameter portion 43 all have a cylindrical shape, and the diameters D1, D2, and D3 are, for example, D1 = 3.5 mm, D2 = 4 mm, and D3 = 5 mm. It can be.

また、ハウジング５から露出している部分のヒータケース４の長さＡ１は、２８〜３６ｍｍであり、小径部４１の軸方向長さＡ２は、１６〜２４ｍｍである。
また、図２に示すごとく、制御コイル３は、その全体が小径部４１の内側に配されている。即ち、制御コイル３の後端部３１は、上記第１テーパ部４４１よりも先端側に位置している。 The length A1 of the heater case 4 exposed from the housing 5 is 28 to 36 mm, and the axial length A2 of the small diameter portion 41 is 16 to 24 mm.
As shown in FIG. 2, the entire control coil 3 is disposed inside the small diameter portion 41. That is, the rear end portion 31 of the control coil 3 is located on the front end side with respect to the first tapered portion 441.

グロープラグ１は、図２に示すごとく、先端部に配設したヒータケース４の内側の先端部に発熱コイル２を配設して、その先端側の端子２１をヒータケース４に接続して接地している。そして、発熱コイル２の後端に制御コイル３が接続されており、制御コイル３の後端に、ハウジング５の内側に挿通されたピンホールディング１１１が接続され、ピンホールディング１１１の後端にスクリューピン１１２が接続されている。また、スクリューピン１１２の後端部はハウジング５の後端から突出しており、外部のリードに接続される。 As shown in FIG. 2, the glow plug 1 is provided with a heating coil 2 at the inner tip of a heater case 4 provided at the tip, and a terminal 21 on the tip side is connected to the heater case 4 and grounded. is doing. A control coil 3 is connected to the rear end of the heating coil 2, a pin holding 111 inserted into the housing 5 is connected to the rear end of the control coil 3, and a screw pin is connected to the rear end of the pin holding 111. 112 is connected. The rear end of the screw pin 112 protrudes from the rear end of the housing 5 and is connected to an external lead.

ヒータケース４の内側には、発熱コイル２及び制御コイル３とヒータケース４との電気的絶縁を図るための耐熱絶縁粉末１２が充填されている。耐熱絶縁粉末１２としては、例えばＭｇＯパウダーを用いることができる。
また、耐熱絶縁粉末１２は、ヒータケース４の後端まで充填されていると共に、その後端においてゴムシール１３によって封止されている。 Inside the heater case 4 is filled with heat-resistant insulating powder 12 for electrical insulation between the heating coil 2 and the control coil 3 and the heater case 4. As the heat-resistant insulating powder 12, for example, MgO powder can be used.
The heat-resistant insulating powder 12 is filled up to the rear end of the heater case 4 and is sealed with a rubber seal 13 at the rear end.

また、ハウジング５の後端部には、リングラバー１４１及び樹脂ブッシュ１４２を配置することにより、ハウジング５とスクリューピン１１２との間の隙間を密閉すると共に両者の電気的絶縁を図っている。そして、ナット１４３によって、リングラバー１４１及び樹脂ブッシュ１４２を加締め固定している。 In addition, a ring rubber 141 and a resin bush 142 are disposed at the rear end of the housing 5 to seal a gap between the housing 5 and the screw pin 112 and to electrically insulate them. The ring rubber 141 and the resin bush 142 are caulked and fixed by the nut 143.

更に、スクリューピン１１２の後端部には、端子ナット１４４が螺合され、該端子ナット１４４によって外部のリードを接続することができるよう構成されている。そして、リードは、ＰＷＭドライバに接続され、ＰＷＭドライバからの制御電圧を、スクリューピン１１２、ピンホールディング１１１を介して、制御コイル３、発熱コイル２に供給する。
また、図１に示すごとく、ハウジング５の先端５１は、ヒータケース４の第２テーパ部４４２に重なる位置に配されており、大径部４３はハウジング５の内側に保持されている。 Further, a terminal nut 144 is screwed into the rear end portion of the screw pin 112, and an external lead can be connected by the terminal nut 144. The lead is connected to the PWM driver and supplies the control voltage from the PWM driver to the control coil 3 and the heating coil 2 via the screw pin 112 and the pin holding 111.
As shown in FIG. 1, the front end 51 of the housing 5 is disposed at a position overlapping the second tapered portion 442 of the heater case 4, and the large diameter portion 43 is held inside the housing 5.

次に、本例の作用効果につき説明する。
上記グロープラグ１は、ＰＷＭ通電制御によって制御されるため、バッテリー電圧に依存することなく、容易な温度制御を行うことができる。即ち、バッテリー電圧は、例えばスタータやオルタネータの可動状態や環境温度により大幅に変動するが、ＰＷＭ通電制御を利用することにより、バッテリー電圧の変動の影響を受けることなく、グロープラグ１への通電制御を行うことができる。その結果、グロープラグ１の高速加熱、到達最高温度の上昇を図ることができる。
そして、これにより、例えば、クランキング時の加熱遅延抑制、アフターグロー時の温度、時間の適正化が可能となり、内燃機関の始動性向上、冷間時の白煙低減を達成することができる。 Next, the function and effect of this example will be described.
Since the glow plug 1 is controlled by PWM energization control, easy temperature control can be performed without depending on the battery voltage. That is, the battery voltage varies greatly depending on, for example, the moving state of the starter and alternator and the environmental temperature, but by using the PWM energization control, the energization control to the glow plug 1 is not affected by the variation of the battery voltage. It can be performed. As a result, the glow plug 1 can be heated at high speed and the maximum temperature reached can be increased.
Thereby, for example, it is possible to suppress the heating delay during cranking, to optimize the temperature and time during afterglow, and to improve the startability of the internal combustion engine and reduce white smoke during cold.

また、発熱コイル２は、ＦｅＣｒＡｌ合金からなるため高温耐久性を高くすることができる。それ故、ＰＷＭ通電制御によって発熱コイル２の温度をより高くすることが可能となる一方で、高温にも充分に耐えることのできる発熱コイル２を用いることで、ＰＷＭ通電制御に対応したグロープラグ１の耐熱性を確保することができる。 Moreover, since the heating coil 2 is made of an FeCrAl alloy, the high temperature durability can be increased. Therefore, the temperature of the heating coil 2 can be further increased by the PWM energization control, while the glow plug 1 corresponding to the PWM energization control is used by using the heating coil 2 that can sufficiently withstand high temperatures. Heat resistance can be ensured.

また、制御コイル３は、Ｎｉからなるため安価で耐久性に優れている。Ｎｉは、従来より用いられていたＣｏＦｅ合金に比べて正の温度抵抗係数が小さいが、本発明のグロープラグ１は、主にＰＷＭ通電制御によって温度制御されるため、制御コイル３による自己温度制御機能は小さくてもよい。そのため、ＣｏＦｅ合金よりも安価で、耐久性に優れたＮｉを用いることにより、安価で耐久性に優れたグロープラグ１を得ることができる。 Further, since the control coil 3 is made of Ni, it is inexpensive and excellent in durability. Ni has a smaller positive temperature resistance coefficient than the conventionally used CoFe alloy. However, since the glow plug 1 of the present invention is mainly temperature-controlled by PWM energization control, self-temperature control by the control coil 3 is performed. The function may be small. Therefore, by using Ni which is cheaper than the CoFe alloy and excellent in durability, the glow plug 1 which is inexpensive and excellent in durability can be obtained.

また、ヒータケース４は、インコネル材からなるため、耐熱性に優れている。それ故、ＰＷＭ通電制御によりグロープラグ１が高温となっても、充分に耐えることのできるヒータケース４とすることができる。
このように、発熱コイル２、制御コイル３、ヒータケース４を、それぞれ上記の材質によって構成することにより、ＰＷＭ通電制御に対応した耐熱性を有するグロープラグ１を得ることができる。 Moreover, since the heater case 4 is made of Inconel material, it has excellent heat resistance. Therefore, the heater case 4 that can sufficiently withstand the glow plug 1 even when the glow plug 1 is at a high temperature by the PWM energization control can be obtained.
In this way, by forming the heating coil 2, the control coil 3, and the heater case 4 from the above materials, the glow plug 1 having heat resistance corresponding to PWM energization control can be obtained.

また、制御コイル３の軸方向長さＬ２が５〜１２ｍｍであるため、グロープラグ１の周囲へのカーボン詰まりが生じても、制御コイル３の正常な電流制御を確保することができる。
即ち、グロープラグ１の使用を続けると、図１１に示すごとく、グロープラグ１と該グロープラグ１を取り付ける内燃機関に設けたプラグホール６との間に、カーボンＣが堆積して詰まることがある。このカーボンＣがヒータケース４における制御コイル３の周囲の部分に堆積すると、カーボンＣを通じて制御コイル３の熱が奪われるために、本来の温度−抵抗値の関係が成立しなくなる。即ち、温度が上昇しても制御コイル３の抵抗値が充分に上がらず、正常な電流制御ができなくなり、場合によっては発熱コイル２が断線するおそれもある。そして、カーボンＣは、グロープラグ１とプラグホール６との間の隙間の奥、即ち、グロープラグ１のヒータケース４におけるハウジング５との取付部（ハウジング５の先端５１）付近から順に先端側へ向かって徐々に堆積する。 Moreover, since the axial length L2 of the control coil 3 is 5 to 12 mm, normal current control of the control coil 3 can be ensured even if carbon clogging around the glow plug 1 occurs.
That is, if the use of the glow plug 1 is continued, as shown in FIG. 11, carbon C may be deposited and clogged between the glow plug 1 and the plug hole 6 provided in the internal combustion engine to which the glow plug 1 is attached. . If this carbon C is deposited on the portion around the control coil 3 in the heater case 4, the heat of the control coil 3 is taken away through the carbon C, so that the original temperature-resistance value relationship is not established. That is, even if the temperature rises, the resistance value of the control coil 3 does not sufficiently increase, and normal current control cannot be performed, and the heating coil 2 may be disconnected in some cases. Then, the carbon C gradually advances from the back of the gap between the glow plug 1 and the plug hole 6, that is, from the vicinity of the attachment portion (the distal end 51 of the housing 5) of the heater case 4 of the glow plug 1 to the distal end side. It gradually accumulates toward.

しかし、上記のごとく、制御コイル３は、軸方向長さＬ２が５〜１２ｍｍと短いため、制御コイル３は、ヒータケース４におけるハウジング５との取付部（ハウジング５の先端５１）付近から遠い部分に配することが可能となる。それ故、制御コイル３の周囲におけるヒータケース４には、カーボンＣが堆積しにくい。その結果、制御コイル３の異常加熱を防ぐことができる。また、上記のごとく、制御コイル３の長さＬ２を短くしても、ＰＷＭ通電制御を利用するため、グロープラグ１の温度制御は充分に可能である。 However, as described above, since the control coil 3 has a short axial length L2 of 5 to 12 mm, the control coil 3 is a part of the heater case 4 that is far from the vicinity of the attachment portion with the housing 5 (the tip 51 of the housing 5). Can be arranged. Therefore, carbon C is difficult to deposit on the heater case 4 around the control coil 3. As a result, abnormal heating of the control coil 3 can be prevented. As described above, even when the length L2 of the control coil 3 is shortened, the temperature control of the glow plug 1 is sufficiently possible because the PWM energization control is used.

また、図１、図３に示すごとく、ヒータケース４は、小径部４１と大径部４３との間に形成された中径部４２を有するため、小径部４１と中径部４２との間の径の変化を小さくすることができる。これにより、例えば、制御コイル３が小径部４１と中径部４２との間に存在しても、制御コイル３の抵抗値のバラツキを抑制することができる。 Further, as shown in FIGS. 1 and 3, the heater case 4 has a medium diameter portion 42 formed between the small diameter portion 41 and the large diameter portion 43, and therefore, between the small diameter portion 41 and the medium diameter portion 42. The change in diameter can be reduced. Thereby, even if the control coil 3 exists between the small diameter part 41 and the medium diameter part 42, for example, variation in the resistance value of the control coil 3 can be suppressed.

仮に、図４、図５に示すごとく、中径部がなく、大径部９４３と小径部９４１との２段階によってヒータケース９４が構成されている場合、後述する比較例に示すごとく、制御コイル９３の抵抗値にバラツキが生じるおそれがある。
そこで、小径部４１と大径部４３との間に中径部４２を設けることにより、小径部４１と中径部４２との間の径変化を小さくして、スウェージングのバラツキによる影響を抑制して、制御コイル３の抵抗値のバラツキを抑制することができる。 As shown in FIGS. 4 and 5, when the heater case 94 is configured by two stages of the large diameter portion 943 and the small diameter portion 941 without the medium diameter portion, as shown in a comparative example described later, the control coil There is a possibility that the resistance value of 93 will vary.
Therefore, by providing the medium diameter part 42 between the small diameter part 41 and the large diameter part 43, the diameter change between the small diameter part 41 and the medium diameter part 42 is reduced, and the influence due to variation in swaging is suppressed. Thus, variation in the resistance value of the control coil 3 can be suppressed.

また、図１に示すごとく、制御コイル３の全体が小径部４１の内側に配されていることにより、制御コイル３の抵抗値のバラツキを一層抑制することができる。即ち、制御コイル３の全体が小径部４１の内側に配されていれば、ヒータケース４の径変部である第１テーパ部４４１に制御コイル３が存在することがないため、制御コイル３にスウェージングのバラツキの影響を与えるおそれがない。 Further, as shown in FIG. 1, since the entire control coil 3 is disposed inside the small diameter portion 41, variation in the resistance value of the control coil 3 can be further suppressed. That is, if the entire control coil 3 is arranged inside the small diameter portion 41, the control coil 3 does not exist in the first taper portion 441 that is the diameter changing portion of the heater case 4. There is no risk of swaging variation.

また、発熱コイル２及び制御コイル３を構成する巻線の直径が０．３１〜０．３５ｍｍであるため、発熱コイル２及び制御コイル３に流れる電力密度を緩和することができ、耐久性を向上させることができる。 Moreover, since the diameters of the windings constituting the heating coil 2 and the control coil 3 are 0.31 to 0.35 mm, the power density flowing through the heating coil 2 and the control coil 3 can be relaxed, and the durability is improved. Can be made.

以上のごとく、本例によれば、温度制御が容易であって、耐熱性に優れたグロープラグを提供することができる。 As described above, according to this example, it is possible to provide a glow plug that is easy to control temperature and excellent in heat resistance.

（比較例）
本例は、図４、図５に示すごとく、従来のグロープラグ９の例である。
グロープラグ９は、ＮｉＣｒ合金からなる発熱コイル９２と、ＣｏＦｅ合金からなる制御コイル９３と、ステンレス鋼からなるヒータケース９４とを有する。
また、制御コイル９３の軸方向長さＬ１２は、２４ｍｍである。また、発熱コイル９２の軸方向長さＬ１１は１０ｍｍである。
また、発熱コイル９２及び制御コイル９３は、これらを構成する巻線の直径が０．２６ｍｍである。 (Comparative example)
This example is an example of a conventional glow plug 9 as shown in FIGS.
The glow plug 9 includes a heating coil 92 made of a NiCr alloy, a control coil 93 made of a CoFe alloy, and a heater case 94 made of stainless steel.
The axial length L12 of the control coil 93 is 24 mm. The axial length L11 of the heating coil 92 is 10 mm.
Further, the heating coil 92 and the control coil 93 have a winding diameter of 0.26 mm.

また、ヒータケース９４は、先端側における小径部９４１と、後端側における大径部９４３とを有する。そして、小径部９４１と中径部９４２との間にはテーパ部９４４が形成されている。
小径部９４１、大径部９４３は、いずれも円筒形状を有しており、それぞれの直径Ｄ１１、Ｄ１３が、Ｄ１１＝３．５ｍｍ、Ｄ１３＝５ｍｍである。 The heater case 94 has a small diameter portion 941 on the front end side and a large diameter portion 943 on the rear end side. A tapered portion 944 is formed between the small diameter portion 941 and the medium diameter portion 942.
Both the small diameter portion 941 and the large diameter portion 943 have a cylindrical shape, and the diameters D11 and D13 thereof are D11 = 3.5 mm and D13 = 5 mm.

また、ハウジング５から露出している部分のヒータケース４の長さＡ１１は、３０〜３６ｍｍであり、小径部４１の軸方向長さＡ１２は、２６ｍｍである。
また、図４に示すごとく、制御コイル９３は、その一部がテーパ部９４４の内側に配されている。即ち、制御コイル９３の後端部９３１は、上記テーパ部９４４よりも後端側に位置している。
その他は、実施例１と同様である。 The length A11 of the heater case 4 exposed from the housing 5 is 30 to 36 mm, and the axial length A12 of the small diameter portion 41 is 26 mm.
Further, as shown in FIG. 4, a part of the control coil 93 is disposed inside the tapered portion 944. That is, the rear end portion 931 of the control coil 93 is located on the rear end side with respect to the tapered portion 944.
Others are the same as in the first embodiment.

本例の場合には、発熱コイル９２をＮｉＣｒ合金によって形成し、制御コイル９３をＣｏＦｅ合金によって形成し、ヒータケース９４をステンレス鋼によって形成している。それ故、発熱コイル９３やヒータケース９４が、ＰＷＭ通電制御によって可能となる高温環境下にいおいて、充分な耐久性を得ることが困難となるおそれがある。 In the case of this example, the heating coil 92 is made of NiCr alloy, the control coil 93 is made of CoFe alloy, and the heater case 94 is made of stainless steel. Therefore, there is a possibility that it is difficult to obtain sufficient durability when the heating coil 93 and the heater case 94 are in a high-temperature environment that is enabled by PWM energization control.

また、制御コイル９３の軸方向長さＬ１２が２４ｍｍと長いため、グロープラグ９の周囲へのカーボン詰まりが生じたとき、制御コイル９３の正常な電流制御を確保することが困難となるおそれがある。
即ち、グロープラグ９と該グロープラグ９を取り付ける内燃機関に設けたプラグホールとの間に、カーボンが堆積すると、カーボンを通じて制御コイル９３の熱が奪われるために、本来の温度−抵抗値の関係が成立しなくなり、正常な電流制御ができなくなり、場合によっては発熱コイル９２が断線するおそれもある。 Further, since the axial length L12 of the control coil 93 is as long as 24 mm, it is difficult to ensure normal current control of the control coil 93 when carbon clogging around the glow plug 9 occurs. .
That is, when carbon is deposited between the glow plug 9 and the plug hole provided in the internal combustion engine to which the glow plug 9 is attached, the heat of the control coil 93 is taken away through the carbon, so that the original temperature-resistance value relationship Is not established, normal current control cannot be performed, and in some cases, the heating coil 92 may be disconnected.

また、本例のグロープラグ９は、大径部９４３と小径部９４１との２段階によってヒータケース９４が構成されている。そのため、径の変化が例えば１．５ｍｍと大きい大径部９４３と小径部９４１との境界部であるテーパ部９４４に制御コイル９３が存在すると、制御コイル９３の抵抗値にバラツキが生じるおそれがある。
即ち、ヒータケース９４の成形時におけるスウェージングのバラツキにより、制御コイル９３の抵抗値にバラツキが生じるおそれがある。 Further, in the glow plug 9 of this example, the heater case 94 is configured by two stages of a large diameter portion 943 and a small diameter portion 941. Therefore, if the control coil 93 exists in the taper portion 944 that is a boundary portion between the large diameter portion 943 and the small diameter portion 941 whose diameter change is as large as 1.5 mm, for example, the resistance value of the control coil 93 may vary. .
That is, the resistance value of the control coil 93 may vary due to variations in swaging when the heater case 94 is molded.

また、発熱コイル９２及び制御コイル９３を構成する巻線の直径が０．２６ｍｍと細いため、発熱コイル９２及び制御コイル９３に流れる電力密度が大きくなり、大きな電流を流すと耐久性が低下するおそれがある。 Further, since the diameter of the windings constituting the heat generating coil 92 and the control coil 93 is as thin as 0.26 mm, the power density flowing through the heat generating coil 92 and the control coil 93 increases, and there is a risk that durability will be reduced when a large current is applied. There is.

（実施例２）
本例は、図６に示すごとく、発熱コイル２の材質変更による耐熱性の向上を確認した例である。
即ち、実施例１に示した構成のグロープラグ１において、発熱コイル２の材質をＦｅＣｒＡｌ合金とした試料と、ＮｉＣｒ合金とした試料とを作製した。また、各試料において、発熱コイル２の巻線の直径は０．３１ｍｍとした。また、ヒータケース４としては、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１０）を用いた。その他の構成は、実施例１に示したグロープラグと同様である。 (Example 2)
In this example, as shown in FIG. 6, an improvement in heat resistance by changing the material of the heating coil 2 is confirmed.
That is, in the glow plug 1 having the configuration shown in Example 1, a sample in which the material of the heating coil 2 was made of FeCrAl alloy and a sample made of NiCr alloy were produced. In each sample, the diameter of the winding of the heating coil 2 was 0.31 mm. As the heater case 4, stainless steel (SUS310) was used. Other configurations are the same as those of the glow plug shown in the first embodiment.

そして、上記各試料に対して、各１分ずつの通電オン、オフを１サイクルとして、発熱コイルが断線するまでこれを繰り返した。また、印加電圧は、グロープラグの飽和温度が９５０℃、１０００℃、１０５０℃の３種類となるように設定して、それぞれの設定飽和温度ごとに、耐久試験を行った。飽和温度１０００℃の条件については、Ｎ数を２とした。
試験結果を図６に示す。同図において、○が、ＮｉＣｒ合金によって発熱コイルを構成した試料についての結果を示し、△が、ＦｅＣｒＡｌ合金によって発熱コイルを構成した試料についての結果を示す。 Then, with respect to each of the above samples, the energization on / off for each one minute was set as one cycle, and this was repeated until the heating coil was disconnected. The applied voltage was set so that the saturation temperature of the glow plug was 950 ° C., 1000 ° C., and 1050 ° C., and an endurance test was conducted for each set saturation temperature. For the condition of the saturation temperature of 1000 ° C., the N number was 2.
The test results are shown in FIG. In the figure, ◯ indicates the result for the sample in which the heating coil is configured by the NiCr alloy, and Δ indicates the result for the sample in which the heating coil is configured by the FeCrAl alloy.

同図から分かるように、飽和温度が高いほど耐久サイクル数は低下する。そして、飽和温度１０００℃において、ＮｉＣｒ合金の発熱コイルは１００００サイクル到達前に断線してしまったのに対し、ＦｅＣｒＡｌ合金の発熱コイルは１００００サイクル以上の耐久性を有する。
この結果から、発熱コイルをＦｅＣｒＡｌ合金によって構成することにより、従来のＮｉＣｒ合金の発熱コイルに比べて大きく耐熱性が向上し、充分な耐久性を得ることができることが分かる。 As can be seen from the figure, the durability cycle number decreases as the saturation temperature increases. At a saturation temperature of 1000 ° C., the NiCr alloy heating coil was disconnected before reaching 10,000 cycles, whereas the FeCrAl alloy heating coil had a durability of 10,000 cycles or more.
From this result, it can be seen that by configuring the heat generating coil with an FeCrAl alloy, the heat resistance is greatly improved as compared with the conventional NiCr alloy heat generating coil, and sufficient durability can be obtained.

（実施例３）
本例は、図７に示すごとく、ヒータケースの材質変更による耐熱性の向上を確認した例である。
即ち、実施例１に示した構成のグロープラグ１において、ヒータケース４の材質をインコネル材とした試料と、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１０）とした試料とを作製した。また、各試料において、発熱コイル２の材質はＦｅＣｒＡｌ合金、制御コイル３の材質はＮｉとし、発熱コイル２及び制御コイル３の巻線の直径は０．３１ｍｍとした。その他の構成は、実施例１のグロープラグと同様である。 (Example 3)
In this example, as shown in FIG. 7, an improvement in heat resistance is confirmed by changing the material of the heater case.
That is, in the glow plug 1 having the configuration shown in Example 1, a sample in which the heater case 4 was made of Inconel material and a sample made of stainless steel (SUS310) were produced. In each sample, the material of the heating coil 2 was FeCrAl alloy, the material of the control coil 3 was Ni, and the diameters of the windings of the heating coil 2 and the control coil 3 were 0.31 mm. Other configurations are the same as those of the glow plug of the first embodiment.

そして、上記各試料に対して、上記実施例２と同様の耐久試験を行った。
試験結果を図７に示す。同図において、□がインコネル材によってヒータケース４を構成した試料についての結果を示し、△がステンレス鋼によって発熱コイルを構成した試料についての結果を示す。 And the durability test similar to the said Example 2 was done with respect to each said sample.
The test results are shown in FIG. In the figure, □ shows the results for the sample in which the heater case 4 is made of Inconel material, and Δ shows the results for the sample in which the heating coil is made of stainless steel.

同図から分かるように、飽和温度が高いほど耐久サイクル数は低下する。そして、例えば、飽和温度１０５０℃において、ステンレス鋼からなるヒータケースを有する試料は１００００サイクル到達前に断線してしまったのに対し、インコネル材からなるヒータケースを有する試料は１００００サイクル以上の耐久性を有する。
この結果から、ヒータケース４をインコネル材によって構成することにより、従来のステンレス鋼のヒータケースを有するグロープラグに比べて大きく耐熱性が向上し、充分な耐久性を得ることができることが分かる。 As can be seen from the figure, the durability cycle number decreases as the saturation temperature increases. For example, at a saturation temperature of 1050 ° C., a sample having a heater case made of stainless steel was disconnected before reaching 10,000 cycles, whereas a sample having a heater case made of Inconel material had a durability of 10,000 cycles or more. Have
From this result, it can be seen that by configuring the heater case 4 with an Inconel material, the heat resistance is greatly improved and sufficient durability can be obtained as compared with a glow plug having a conventional stainless steel heater case.

（実施例４）
本例は、図８に示すごとく、定格電圧を４．７Ｖ、デューティ比１００％としてＰＷＭ通電を行ったときにグロープラグの温度１０００℃を確保するために必要な制御コイルの長さＬ２を調べた例である。
なお、上記の定格電圧４．７Ｖはクランキング時の電圧降下を考慮した値であり、デューティ比１００％は、予熱，クランキング時の急速グローを想定して設定された値である。 Example 4
In this example, as shown in FIG. 8, the length L2 of the control coil necessary to ensure a glow plug temperature of 1000 ° C. when PWM energization is performed with a rated voltage of 4.7 V and a duty ratio of 100% is examined. This is an example.
The rated voltage 4.7V is a value that takes into account the voltage drop during cranking, and the duty ratio 100% is a value that is set assuming preheating and rapid glow during cranking.

まず、発熱コイル２及び制御コイル３の巻線の直径を０．３１ｍｍとし、発熱コイル２の軸方向長さＬ１を１０ｍｍとして、実施例１に示したグロープラグ１を作製した。
このグロープラグ１に上記のＰＷＭ通電を行い、制御コイル３の長さＬ２とグロープラグ１の温度との関係を測定した。
測定結果を図８に示す。同図において、○が印加電圧４．７Ｖとしたときのグロープラグの温度である。また、印加電圧のバラツキα（±０．３Ｖ）を考慮して、印加電圧４．７Ｖ−α（＝４．４Ｖ）としたときのグロープラグの温度を△、印加電圧４．７Ｖ＋α（＝５Ｖ）としたときのグロープラグの温度を□として表した。 First, the glow plug 1 shown in Example 1 was manufactured by setting the diameter of the windings of the heating coil 2 and the control coil 3 to 0.31 mm and the axial length L1 of the heating coil 2 to 10 mm.
The glow plug 1 was energized with the PWM described above, and the relationship between the length L2 of the control coil 3 and the temperature of the glow plug 1 was measured.
The measurement results are shown in FIG. In the figure, ◯ is the temperature of the glow plug when the applied voltage is 4.7V. Further, considering the applied voltage variation α (± 0.3 V), the temperature of the glow plug when the applied voltage is 4.7 V−α (= 4.4 V) is Δ, and the applied voltage is 4.7 V + α (= 5 V). ) Represents the temperature of the glow plug.

同図から分かるように、印加電圧のバラツキを考慮すると、制御コイルの軸方向長さＬ２を、５〜１２ｍｍとすることにより、上記のＰＷＭ通電制御の条件の下で、グロープラグの温度を１０００℃に設定することができることが分かる。
そして、上記のＰＷＭ通電制御の条件の下では、制御コイルの長さＬ２が５ｍｍ未満となると、発熱コイルに流れる電流が大きくなり、発熱コイルの温度が上昇しすぎ、耐久性が低下するおそれがある。一方、制御コイルの長さＬ２が１２ｍｍを超えると、発熱コイルに流れる電流が小さくなり、グロープラグの温度を充分に上昇させることができないおそれがある。 As can be seen from the figure, when the variation in applied voltage is taken into account, the temperature L of the glow plug is set to 1000 under the above PWM energization control conditions by setting the axial length L2 of the control coil to 5 to 12 mm. It can be seen that it can be set to ° C.
Under the above PWM energization control conditions, if the length L2 of the control coil is less than 5 mm, the current flowing through the heating coil increases, the temperature of the heating coil increases excessively, and the durability may decrease. is there. On the other hand, if the length L2 of the control coil exceeds 12 mm, the current flowing through the heating coil becomes small, and the temperature of the glow plug may not be sufficiently increased.

（実施例５）
本例は、図９〜図１２に示すごとく、制御コイル３の長さＬ２の違いによる、ヒータケースへのカーボン詰まりによるグロープラグの温度上昇の仕方の違いを調べた例である。
即ち、発明品として、図１、図２に示すような、制御コイル３の長さＬ２を１２ｍｍとしたグロープラグ１を作製した。一方、比較品として、図４、図５に示すような、制御コイル９３の長さＬ１２を２４ｍｍとしたグロープラグ９を作製した。 (Example 5)
In this example, as shown in FIGS. 9 to 12, the difference in the way in which the temperature of the glow plug rises due to carbon clogging in the heater case due to the difference in the length L2 of the control coil 3 is examined.
That is, as an invention, a glow plug 1 having a length L2 of the control coil 3 of 12 mm as shown in FIGS. 1 and 2 was produced. On the other hand, a glow plug 9 having a control coil 93 length L12 of 24 mm as shown in FIGS. 4 and 5 was produced as a comparative product.

そして、それぞれのグロープラグを、図１１、図１２に示すごとく、プラグホール６（図１０）に装着し、プラグホール６とヒータケース４との間にカーボンＣを堆積させた。なお、図１１、図１２は、本発明品についての図であるが、比較品についても略同様の状態でプラグホールに装着した。そして、ハウジング５の先端５１からのカーボンＣの詰まり量を、図１１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、図１２（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）に示すごとく、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍ、３３ｍｍとしたものをそれぞれ用意した。
なお、これらの試料において、発熱コイル２、９２の長さＬ１、Ｌ１１は１０ｍｍ、ヒータカバー４、９４のハウジング５、９５からの露出長さＡ１、Ａ１１は３６ｍｍとした。また、発熱コイル２、９２及び制御コイル３、９３を構成する巻線の直径は、０．３１ｍｍとした。 Then, as shown in FIGS. 11 and 12, each glow plug was attached to the plug hole 6 (FIG. 10), and carbon C was deposited between the plug hole 6 and the heater case 4. 11 and 12 show the product of the present invention, but the comparative product was also mounted in the plug hole in a substantially similar state. And the amount of carbon C clogging from the tip 51 of the housing 5 is 10 mm, 15 mm as shown in FIGS. 11 (A), (B), (C), FIGS. 12 (D), (E), (F). , 20 mm, 25 mm, 30 mm, and 33 mm were prepared.
In these samples, the lengths L1 and L11 of the heating coils 2 and 92 were 10 mm, and the exposed lengths A1 and A11 of the heater covers 4 and 94 from the housings 5 and 95 were 36 mm. Moreover, the diameter of the coil | winding which comprises the heating coils 2 and 92 and the control coils 3 and 93 was 0.31 mm.

そして、これらの試料について、４．７Ｖという電圧を１分間印加したときの、発熱コイル２、９２の温度を測定した。
測定結果を、図９に示す。同図において、◇、◆が、発明品についての測定値であり、○、●が、比較品についての測定値である。また、◇、○がカーボン詰まりが全くない新品のグロープラグ1、９についての測定結果である。 And about these samples, the temperature of the heating coils 2 and 92 when the voltage of 4.7V was applied for 1 minute was measured.
The measurement results are shown in FIG. In the figure, ◇ and ◆ are measured values for the invention, and ○ and ● are measured values for the comparative product. Also, ◇ and ○ are measurement results for new glow plugs 1 and 9 with no carbon clogging.

図９から分かるように、カーボン詰まり量が１５〜２５ｍｍとなると、比較品の温度は大きく上昇する。これに対し、発明品については、カーボン詰まり量が１５ｍｍの時点では殆ど温度上昇せず、また、カーボン詰まり量が２０ｍｍ以上となっても、温度上昇は、比較品に比べて充分に小さい。ここで、カーボン詰まり量とは、ハウジング５の先端５１から測定した、プラグホール６とヒータカバー４との間に詰まったカーボンＣの長さをいうものとする。 As can be seen from FIG. 9, when the carbon clogging amount is 15 to 25 mm, the temperature of the comparative product is greatly increased. On the other hand, the temperature of the invention product hardly rises when the carbon clogging amount is 15 mm, and even if the carbon clogging amount is 20 mm or more, the temperature rise is sufficiently smaller than that of the comparative product. Here, the carbon clogging amount means the length of carbon C clogged between the plug hole 6 and the heater cover 4 measured from the front end 51 of the housing 5.

なお、カーボン詰まり量が３０ｍｍ以上となると、発明品についても、比較品についても、グロープラグ１、９の温度は低下する。これは、カーボン詰まり量が３０ｍｍ以上の場合には、発熱コイル２の周囲におけるヒータケース４、９４にもカーボンＣが付着することとなり、発熱コイル２、９２の熱がカーボンＣを通じて逃げてしまうためと考えられる。ただし、通常の使用で３０ｍｍ以上カーボンＣが詰まることはない。
上記の結果から、発明品は、カーボン詰まりに対しても、異常加熱を抑制することができることが分かる。 When the amount of carbon clogging is 30 mm or more, the temperature of the glow plugs 1 and 9 is lowered for both the inventive product and the comparative product. This is because when the amount of carbon clogging is 30 mm or more, carbon C adheres to the heater cases 4 and 94 around the heating coil 2, and the heat of the heating coils 2 and 92 escapes through the carbon C. it is conceivable that. However, carbon C is not clogged by 30 mm or more in normal use.
From the above results, it can be seen that the invention can suppress abnormal heating even against carbon clogging.

（実施例６）
本例は、図１３に示すごとく、ヒータケースの形状及び制御コイルの長さの違いによる制御コイルの抵抗値の違いを調べた例である。
即ち、発明品１として、実施例１に示したような構成のグロープラグ１であって、Ｌ２＝１２ｍｍ、Ａ２＝２４ｍｍとしたものを作製した。この発明品１は、ヒータケース４の小径部４１の内側に制御コイル３の全体が内蔵されている。 (Example 6)
In this example, as shown in FIG. 13, the difference in the resistance value of the control coil due to the difference in the shape of the heater case and the length of the control coil is examined.
That is, as the product 1 of the invention, a glow plug 1 configured as shown in Example 1 and having L2 = 12 mm and A2 = 24 mm was produced. In the product 1 of the present invention, the entire control coil 3 is built inside the small diameter portion 41 of the heater case 4.

また、発明品２として、制御コイル３の長さＬ２＝１２ｍｍ、小径部４１の長さＡ２＝１６ｍｍとしたものを作製した。この発明品２は、ヒータケース４の第１テーパ部４４１の内側にも制御コイル３が存在している。
また、比較品として、図４、図５に示すグロープラグ９を作製した。そして、Ｌ１２＝２４ｍｍ、Ａ１２＝２６ｍｍとした。この比較品は、ヒータケース９４の小径部９４１と大径部９４３との間のテーパ部９４４に制御コイル９３が存在する。
以下の表１に、比較品、発明品１、発明品２の各部寸法をまとめた。符号は、図１、図３、図４、図５に準ずる。 Further, as the product 2 of the invention, a control coil 3 having a length L2 = 12 mm and a small diameter portion 41 having a length A2 = 16 mm was produced. In the product 2 of the present invention, the control coil 3 is also present inside the first tapered portion 441 of the heater case 4.
As a comparative product, a glow plug 9 shown in FIGS. 4 and 5 was produced. L12 = 24 mm and A12 = 26 mm. In this comparative product, the control coil 93 exists in the tapered portion 944 between the small diameter portion 941 and the large diameter portion 943 of the heater case 94.
Table 1 below summarizes the dimensions of the comparative product, invention product 1 and invention product 2. The reference numerals are the same as those in FIGS. 1, 3, 4 and 5.

上記発明品１、２、及び比較品を、それぞれ１０個ずつ作製した。そして、これらのグロープラグにおける制御コイルの電気抵抗値を測定した。
測定結果から導かれる抵抗値のバラツキを、図１３に示す。
同図から分かるように、比較品における制御コイルの抵抗値のバラツキが±約５％であるのに対し、発明品１、２は、何れも、制御コイルの抵抗値のバラツキが±約４％と小さい。 Ten invention products 1 and 2 and 10 comparative products were produced. And the electrical resistance value of the control coil in these glow plugs was measured.
The variation in resistance value derived from the measurement result is shown in FIG.
As can be seen from the figure, the variation of the resistance value of the control coil in the comparative product is ± 5%, whereas the invention products 1 and 2 both have a variation of the resistance value of the control coil of ± 4%. And small.

即ち、本発明によれば、小径部４１の内側に制御コイルの全体が配置されている場合にも、第１テーパ部４４１の内側に制御コイルが存在する場合にも、抵抗値のバラツキを低減することができることが分かる。これは、中径部４２を設けたことにより、小径部４１と中径部４２との間の径変化が小さく、スウェージング時に制御コイル３に無理な外力がかからないためであると考えられる。 That is, according to the present invention, even when the entire control coil is arranged inside the small diameter portion 41 and when the control coil exists inside the first taper portion 441, variation in resistance value is reduced. You can see that you can. This is presumably because the change in the diameter between the small diameter part 41 and the medium diameter part 42 is small due to the provision of the medium diameter part 42 and no excessive external force is applied to the control coil 3 during swaging.

（実施例７）
本例は、図１４に示すごとく、発熱コイルを構成する巻線の直径の違いによる発熱コイルの耐熱性の相違を確認した例である。
まず、発熱コイルの巻線の直径を、それぞれ、０．２６ｍｍ、０．３１ｍｍ、０．３５ｍｍとしたグロープラグを用意した。
また、発熱コイルの材質は、ＦｅＣｒＡｌ合金とした。また、ヒータケースは、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１０）からなる。
また、制御コイルは、Ｎｉからなり、制御コイルの巻線の直径は、０．３１ｍｍとした。 (Example 7)
In this example, as shown in FIG. 14, the difference in heat resistance of the heating coil due to the difference in the diameters of the windings constituting the heating coil is confirmed.
First, glow plugs were prepared in which the diameters of the heating coil windings were 0.26 mm, 0.31 mm, and 0.35 mm, respectively.
The material of the heating coil was an FeCrAl alloy. The heater case is made of stainless steel (SUS310).
The control coil was made of Ni, and the diameter of the winding of the control coil was 0.31 mm.

そして、作製した各グロープラグにつき、上記実施例２において示した耐久試験を行った。ただし、発熱コイルの巻線の直径が０．２６ｍｍ、０．３５ｍｍのものについては、飽和温度を９５０℃と１０００℃とした耐久試験のみを行った。
試験結果を、図１４に示す。同図において、□、●、▽は、それぞれ、発熱コイルの巻線の直径が、０．２６ｍｍ、０．３１ｍｍ、０．３５ｍｍのグロープラグについての結果を示す。 Then, the durability test shown in Example 2 was performed on each produced glow plug. However, only the endurance test which made saturation temperature 950 degreeC and 1000 degreeC was done about the diameter of the coil | winding of a heat generating coil 0.26mm, 0.35mm.
The test results are shown in FIG. In the figure, □, ●, and ▽ indicate the results for glow plugs with the heating coil winding diameters of 0.26 mm, 0.31 mm, and 0.35 mm, respectively.

図１４から分かるように、発熱コイルの巻線の直径が大きくなるほど耐熱性が向上している。そして、発熱コイルの巻線の直径が０．３１ｍｍ以上であれば、グロープラグの温度１０００℃において１００００サイクルを充分に超える耐久性を確保することができる。 As can be seen from FIG. 14, the heat resistance increases as the diameter of the winding of the heating coil increases. And if the diameter of the coil | winding of a heat generating coil is 0.31 mm or more, the durability which fully exceeds 10,000 cycles can be ensured in the temperature of a glow plug of 1000 degreeC.

（実施例８）
本例は、図１５に示すごとく、制御コイルを構成する巻線の直径の違いによる制御コイルの耐熱性の相違を確認した例である。
即ち、制御コイルの巻線の直径を、それぞれ、０．２６ｍｍ、０．３１ｍｍ、０．３５ｍｍとしたグロープラグを用意した。
また、制御コイルの材質は、Ｎｉとした。また、ヒータケースは、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１０）からなる。
また、発熱コイルは、ＦｅＣｒＡｌ合金からなり、発熱コイルの巻線の直径は、０．３１ｍｍとした。 (Example 8)
In this example, as shown in FIG. 15, the difference in the heat resistance of the control coil due to the difference in the diameters of the windings constituting the control coil is confirmed.
That is, glow plugs with control coil winding diameters of 0.26 mm, 0.31 mm, and 0.35 mm were prepared.
The material of the control coil was Ni. The heater case is made of stainless steel (SUS310).
The heating coil was made of an FeCrAl alloy, and the diameter of the winding of the heating coil was 0.31 mm.

そして、作製した各グロープラグにつき、上記実施例２において示した耐久試験を行った。ただし、制御コイルの巻線の直径が０．２６ｍｍ、０．３５ｍｍのものについては、飽和温度を９５０℃と１０００℃とした耐久試験のみを行った。
試験結果を、図１５に示す。同図において、□、△、●は、それぞれ、制御コイルの巻線の直径が、０．２６ｍｍ、０．３１ｍｍ、０．３５ｍｍのグロープラグについての結果を示す。 Then, the durability test shown in Example 2 was performed on each produced glow plug. However, only the durability test which made saturation temperature 950 degreeC and 1000 degreeC was done about the diameter of the winding of a control coil 0.26mm, 0.35mm.
The test results are shown in FIG. In the figure, □, Δ, and ● represent the results for glow plugs having control coil winding diameters of 0.26 mm, 0.31 mm, and 0.35 mm, respectively.

図１５から分かるように、制御コイルの巻線の直径が大きくなるほど耐熱性が向上している。そして、制御コイルの巻線の直径が０．３１ｍｍ以上であれば、グロープラグの温度１０００℃において１００００サイクルを充分に超える耐久性を確保することができる。 As can be seen from FIG. 15, the heat resistance is improved as the diameter of the winding of the control coil is increased. And if the diameter of the coil | winding of a control coil is 0.31 mm or more, the durability which fully exceeds 10,000 cycles can be ensured in the temperature of a glow plug 1000 degreeC.

実施例１における、グロープラグの先端部の断面正面図。FIG. 3 is a cross-sectional front view of the tip end portion of the glow plug in the first embodiment. 実施例１における、グロープラグの一部断面正面図。1 is a partial cross-sectional front view of a glow plug in Embodiment 1. FIG. 実施例１における、グロープラグの先端部の正面図。The front view of the front-end | tip part of the glow plug in Example 1. FIG. 比較例における、グロープラグの先端部の断面正面図。The cross-sectional front view of the front-end | tip part of the glow plug in a comparative example. 比較例における、グロープラグの先端部の正面図。The front view of the front-end | tip part of the glow plug in a comparative example. 実施例２における、耐久試験の結果を示す線図。The diagram which shows the result of the durability test in Example 2. FIG. 実施例３における、耐久試験の結果を示す線図。The diagram which shows the result of the durability test in Example 3. FIG. 実施例４における、制御コイルの長さとグロープラグの温度との関係を示す線図。FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the length of the control coil and the temperature of the glow plug in Example 4. 実施例５における、カーボン詰まり量と発熱コイルの温度との関係を示す線図。FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the amount of carbon clogging and the temperature of the heating coil in Example 5. 実施例５における、プラグホールの断面図。Sectional drawing of the plug hole in Example 5. FIG. 実施例５における、カーボン詰まりの説明図。Explanatory drawing of carbon clogging in Example 5. FIG. 実施例５における、図１１よりも進んだカーボン詰まりの説明図。Explanatory drawing of the carbon clogging advanced from FIG. 11 in Example 5. FIG. 実施例６における、制御コイルの抵抗値バラツキを示す線図。FIG. 10 is a diagram illustrating variation in resistance value of a control coil in Example 6. 実施例７における、耐久試験の結果を示す線図。The diagram which shows the result of the endurance test in Example 7. 実施例８における、耐久試験の結果を示す線図。The diagram which shows the result of the durability test in Example 8. FIG.

Explanation of symbols

１グロープラグ
２発熱コイル
３制御コイル
４ヒータケース
５ハウジング 1 Glow Plug 2 Heating Coil 3 Control Coil 4 Heater Case 5 Housing

Claims

A glow plug controlled by PWM energization control,
A heating coil made of FeCrAl alloy;
A control coil made of Ni connected to the rear end of the heating coil;
A heater case made of an Inconel material having a built-in heating coil and the control coil and closed at the tip;
A glow plug having a housing for holding the heater case on a rear end side.

The glow plug according to claim 1, wherein the control coil has an axial length of 5 to 12 mm.

3. The heater case according to claim 1, wherein the heater case has a small diameter portion on the front end side, a large diameter portion on the rear end side, and an intermediate diameter portion formed between the small diameter portion and the large diameter portion. Glow plug characterized by

4. The glow plug according to claim 3, wherein the entire control coil is disposed inside the small diameter portion.

The glow plug according to any one of claims 1 to 4, wherein the heating coil and the control coil have a winding diameter of 0.31 to 0.35 mm.