JP2002013735A

JP2002013735A - グロープラグ

Info

Publication number: JP2002013735A
Application number: JP2000191701A
Authority: JP
Inventors: Hiroji Hatanaka; 広二畑中
Original assignee: Bosch Automotive Systems Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 2000-06-26
Filing date: 2000-06-26
Publication date: 2002-01-18

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のグロープラグのヒータをそのまま使用し
てイオンセンサを一体化する。【解決手段】円筒状ハウジング６の内部孔８に、耐熱性
絶縁部材２０を介してシース型ヒータ４を固定する。ヒ
ータ４の発熱コイル１４の一端がシース１２に電気的に
接続され、他端が電極取り出し金具１６に接続されてい
る。ハウジング内部孔８のシース型ヒータ固定側と逆側
に、外側絶縁部材３２を介して円筒部材３０が配置さ
れ、さらに、円筒部材３０の内部に、内側絶縁部材２８
を介して軸状の外部接続端子２６が固定されている。シ
ース１２が円筒部材３０に電気的に接続され、電極取り
出し金具２６が外部接続端子２６に電気的に接続されて
いる。円筒部材３０と外部接続端子２６がそれぞれリレ
ー４２Ａ，４２Ｂを介してバッテリ４０のプラス極とマ
イナス極に接続される。また、バッテリ４０のプラス極
は電流検出手段５０およびリレー５２を介して円筒部材
３０に接続され、マイナス極はエンジンのシリンダヘッ
ド１０にアース固定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、冷寒時におけるデ
ィーゼルエンジンの始動補助装置として用いられるグロ
ープラグに係り、特に、エンジンの燃焼時期を検出して
エンジンをフィードバック制御するためのイオンセンサ
を一体にしたグロープラグに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンのエンジン制御で
は、燃料の噴射量と噴射タイミングとについて制御して
いるが、エンジンの燃焼に最適な制御を行うためには、
シリンダ毎の燃焼状態を正確に検出してフィードバック
する必要がある。そこで、エンジンの燃焼時にエンジン
燃焼室内に発生するイオン（フリー電子）を、イオンセ
ンサによって検出することにより、シリンダ毎の燃焼時
期をリアルタイムで検出してエンジンをフィードバック
制御するという技術がすでに提案されている。

【０００３】前記イオンを検出するイオンセンサは、エ
ンジンの燃焼室内にイオン検出用電極を設けて外部電源
に接続し、この電極とシリンダヘッドとの間に電圧を印
加することにより、燃焼状態を検出するようになってい
る。つまり、エンジン内で燃料が燃焼したときに、化学
反応により一時的にイオンが発生し、このイオンによっ
て前記電極とシリンダヘッドとの間に電流が流れるが、
燃焼時以外はイオンが発生しないため電流が流れないの
で、この電流を検出することにより、エンジンの燃焼を
リアルタイムで検出することができ、この燃焼状態をフ
ィードバックして最も適切なエンジン制御を行うことが
できる。

【０００４】前述のように、ディーゼルエンジンの実際
の燃焼時期をリアルタイムで検出してエンジンをフィー
ドバック制御するために、イオンセンサを取り付けよう
とすると、エンジンのシリンダヘッドには、すでに給気
バルブ、排気バルブ、噴射ノズル、グロープラグ等が配
置されており、スペース上非常に厳しいレイアウトに成
らざるを得ない。その結果、シリンダヘッドの肉厚が十
分確保できず、強度確保が難しくなってしまう。また、
イオンセンサのイオン検出用電極は、エンジンの燃焼室
内にさらされているため、表面にカーボン等が付着して
イオン検出の精度が悪くなってしまうおそれがあった。

【０００５】そこで、前記イオンセンサをグロープラグ
と一体化して、シリンダヘッドへの取付けレイアウトの
自由度を増すとともに、グロープラグの発熱によってイ
オン検出用電極に付着したカーボン等を燃焼させること
により、イオン検出精度の低下を防止するようにした技
術がすでに提案されている（特開平１０−７７９４５号
公報、特開平１０−８９２２２号公報、特開平１０−８
９２２３号公報等）。

【０００６】前記公報に記載された従来のイオンセンサ
一体型グロープラグは、セラミック型ヒータの発熱体の
一部にイオン検出用電極を形成し（特開平１０−７７９
４５号）、または、発熱体と別にイオン検出用電極を設
け、そのイオン検出用電極をセラミックス絶縁体の外部
に露出させる構成（特開平１０−８９２２２号、特開平
１０−８９２２３号）になっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記のように従来のセ
ラッミク型ヒータに、別にイオン検出用電極を設ける構
成では、部品点数が増加し、また、複雑な加工が必要で
あり、コスト高であるという問題があった。

【０００８】本発明は前記課題を解決するためになされ
たもので、従来のグロープラグが備えているシース型ヒ
ータをそのまま用いてイオンセンサの機能を持たせるこ
とを可能にした、構造が簡単で低コストなグロープラグ
を提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
係るグロープラグは、円筒状のハウジングと、この円筒
状ハウジングの内部孔の一端に耐熱性絶縁部材を介して
保持された円筒状のイオン検出用電極と、このイオン検
出用電極内に配置されて、一端が前記イオン検出用電極
に電気的に接続された発熱部材と、前記円筒状ハウジン
グの他端側に、それぞれ絶縁部材を介して配置された第
１および第２の外部接続端子とを備えており、さらに、
前記第１の外部接続端子と前記イオン検出用電極とが電
気的に接続されるとともに、前記第２の外部接続端子と
前記発熱部材の他端とが電気的に接続されていることを
特徴とするものである。

【００１０】また、請求項２に記載のグロープラグは、
前記発熱部材を有する発熱体が、シース型ヒータであ
り、前記イオン検出用電極が前記シース型ヒータのシー
スであることを特徴とするものである。

【００１１】請求項３に記載のグロープラグは、前記第
１の外部接続端子が、第１の絶縁部材を介して前記ハウ
ジングの内部孔内に保持され、前記イオン検出用電極に
電気的に接続されるとともに、一端が前記ハウジングの
内部孔の他端側から突出する円筒部材であり、前記第２
の外部接続端子が、前記第１の外部接続端子の内部孔に
第２の絶縁部材を介して配置され、一端が前記発熱部材
の他端と電気的に接続されるとともに、他端が前記第１
の外部接続端子の内部孔から突出する軸状部材であるこ
とを特徴とするものである。

【００１２】請求項４に記載のグロープラグは、前記ハ
ウジングの内部孔が、前記他端側に大径部を有する段付
き孔であり、かつ、前記第１の絶縁部材は、前記第１の
外部接続端子の外周に一体的に設けられており、この第
１の絶縁部材を前記ハウジング内部孔の大径部内に挿入
して前記ハウジングの端部をかしめることにより、前記
第１の絶縁部材と前記第１の外部接続端子とを前記ハウ
ジングの内部孔内に固定したものである。

【００１３】請求項５に記載のグロープラグは、前記耐
熱絶縁部材の一端が、前記ハウジングの内部孔の一端か
ら突出するとともに、前記イオン検出用電極の一端が、
前記耐熱絶縁部材の突出している端部からさらに突出し
ていることを特徴とするものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施の形態によ
り本発明を説明する。図１は本発明の一実施の形態に係
るディーゼルエンジン用グロープラグ（全体として符号
２で示す）の縦断面図であり、発熱体としてシース型ヒ
ータ４を用いている。このグロープラグ２のハウジング
６は円筒状をしており、その内部を貫通する孔８の、シ
ース型ヒータ固定側の開口部８ａ（図１の右側）が、そ
の内部側の中間部分８ｂよりも小径になっており、ま
た、図の左側の外部接続端子固定側には、前記中間部分
８ｂよりも内径の大きい大径部８ｃが設けられている。
この円筒状ハウジング６は、通電性の素材から成り、エ
ンジンのシリンダヘッド１０（後に説明する図２参照）
にアース固定されている。なお、６ｂはハウジング６の
外面に形成されたねじ部であり、このねじ部６ｂが前記
シリンダヘッド１０に螺合される。また、６ｃはねじ締
めを行う六角部である。

【００１５】前記ハウジング６の内部孔８内の小径開口
部８ａ側に、発熱体（シース型ヒータ）４が固定されて
いる。このシース型ヒータ４は、金属製（例えば、ステ
ンレス鋼等）の有底円筒状をしたシース１２内に、コイ
ル状の発熱部材（例えば、ニッケルクロム合金、鉄クロ
ム合金、タングステン線等から成る抵抗発熱線）１４お
よびこの発熱コイル１４の一端に接続された電極取り出
し金具１６の一部が埋め込まれ、高密度化した耐熱絶縁
粉末（例えば、マグネシア（ＭｇＯ）等）１８により固
定されている。このシース型ヒータ４は、従来のグロー
プラグに一般に用いられている構成と同様である。

【００１６】前記シース１２は、図の右側に位置する底
部側の小径部１２ａと、開口部側の大径部１２ｃと、こ
れら小径部１２ａと大径部１２ｃとをつなぐテーパ部１
２ｂとを有する段付き形状をしている。このシース型ヒ
ータ４は、前記ハウジング内部孔８の小径開口部８ａ側
の端部内に、円筒状の耐熱絶縁部材２０を介して配置さ
れている。

【００１７】耐熱絶縁部材２０は、例えば、絶縁性セラ
ミックスで形成され、外周面は、先端側２０ａ（図の右
側）が小径で後方側２０ｂが大径になっており、内周面
２２は、前記シース１２の外周面とほぼ一致する形状、
すなわち先端側から小径孔、テーパ部、大径孔を有して
いる。この耐熱絶縁部材２０の大径部２０ｂと先端小径
部２０ａとの間の段部２０ｃを、前記ハウジング内部孔
８の小径開口部８ａとその内部側の中間部分８ｂとの間
の段部８ｄに当接させ、耐熱絶縁部材２０の内部側端部
が位置する部分の周囲を、ハウジング６の外周からかし
める（図１の符号２４参照）ことにより、この耐熱絶縁
部材２０をハウジング６に固定している。耐熱絶縁部材
２０がハウジング６に固定された状態で、その先端小径
部２０ａがハウジング６の開口部８ａから突出し、さら
に、シース１２の小径部１２ａの先端がこの耐熱絶縁部
材２０から突出している。

【００１８】シース型ヒータ４の電極取り出し金具１６
の端部（図の左側の端部）に、軸状の外部接続端子２６
がバット溶接等により固定されている。この外部接続端
子２６の外周に、チューブ状の絶縁部材２８を介して、
電極取り出し用の通電性円筒部材（円筒状の外部接続端
子）３０が配置されている。この円筒部材３０は、外周
に絶縁部材３２を装着した状態で、前記ハウジング６の
内部孔８内に、その大径部８ｃ側から挿入されている。
円筒部材３０は、ハウジング内部孔８の大径部８ｃ内に
位置する部分の外周に拡大径部３０ａが形成されてお
り、この円筒部材３０の内部側先端面３０ｂを前記シー
ス１２の大径部１２ｂ側の端面１２ｄに当接させ押圧し
た状態で、ハウジング６の大径部側端部６ａをかしめる
ことによりハウジング６内に固定されている。

【００１９】前記ハウジング６のかしめられた端部６ａ
と円筒部材３０の拡大径部３０ａとの間には、リング状
の絶縁部材３２が介装されている。このように円筒部材
３０の先端面３０ｂをシース１２に押し付けた状態でハ
ウジング６内に固定することにより、シース型ヒータ４
は、シース１２の外周のテーパ状段部１２ｂが耐熱絶縁
部材２０を介してハウジング６の小径開口部８ａの内部
側段部８ｄに押し付けられるので、ハウジング６の内部
孔８内に固定保持される。また、イオン検出用電極とし
てのシース１２と円筒部材（円筒状の外部接続端子）３
０とが電気的に接続される。シース１２と前記円筒部材
３０とは、少なくとも電気的に接続されていればよいの
で、この例のように常時接触させておくことができれ
ば、必ずしも両者１２，３０を固定する必要はない。な
お、前記耐熱絶縁部材２０は、円筒部材３０およびシー
ス型ヒータ４によって押圧されて、シース１２のテーパ
部１２ｂとハウジング内部孔８の小径開口部８ａの段部
８ｄとの間に挟持されているので、前記ハウジング６の
外周面からのかしめ２４は省略することができる。

【００２０】軸状の外部接続端子２６と円筒部材（円筒
状の外部接続端子）３０との間の絶縁部材（内側絶縁部
材）２８は、耐熱樹脂製チューブや耐熱絶縁被膜、耐熱
樹脂等により構成し、軸状の外部接続端子２６の外周ま
たは円筒部材３０の内周に一体に設けても良い。なお、
円筒部材３０とハウジング６との間の絶縁部材（外側絶
縁部材）３２は、円筒部材３０の外周に一体的に設けら
れている。

【００２１】円筒部材３０は、図１の左側の端部３０ｃ
が前記ハウジング内部孔８の大径部８ｃ側から外方に突
出しており、この円筒部材３０の外周の、ハウジング６
のかしめ部６ａの外側に、絶縁性のワッシャ３４を挟ん
で通電性のワッシャ３６が圧入または溶接、ロー付け等
によって固定されている。また、軸状の外部接続端子２
６の端部２６ａは、前記円筒部材３０の端部３０ｃから
さらに外方へ突出している。前記円筒部材（円筒状の外
部接続端子）３０の端部３０ｃと軸状の外部接続端子２
６の端部２６ａに、それぞれ、後に説明する電源（バッ
テリ）のプラス極接続端子とマイナス極接続端子が、間
にインシュレータ４６を介在させて接続される。

【００２２】次に、図２により、前記構成のイオンセン
サと一体化されたシース型グロープラグ２の作動電気回
路について説明する。電源（バッテリ）４０のプラス極
に第１リレー４２Ａを介して接続されるプラス極接続端
子４４を、前記円筒部材（円筒状の外部接続端子）３０
の端部３０ｃ外周に固定された通電性ワッシャ３６の外
側に装着する。さらに、このプラス極接続端子４４の外
側に、絶縁ワッシャ（インシュレータ）４６を挿入し、
バッテリ４０のマイナス極に第２リレー４２Ｂを介して
接続されるマイナス極接続端子４７を、軸状の外部接続
端子２６の端部２６ａ外周に装着する。その後、軸状の
外部接続端子２６の端部２６ａにナット４８を締め付け
て固定する。前記第１リレー４２Ａおよび第２リレー４
２Ｂによってグロープラグ用リレー４２が構成される。

【００２３】前記バッテリ４０のプラス極、第１リレー
４２Ａ、プラス極接続端子４４、通電性ワッシャ３６お
よび円筒部材３０、シース１２、発熱コイル１４、電極
取り出し金具１６、外部接続端子２６、マイナス極接続
端子４７、第２リレー４２Ｂおよびバッテリ４０のマイ
ナス極でグロープラグ２の電気回路が形成される。

【００２４】前記イオンセンサ一体型のグロープラグ２
を、グロープラグとして機能させる場合には、前記グロ
ープラグ用リレー４２（第１リレー４２Ａおよび第２リ
レー４２Ｂ）をＯＮにする。すると、前記電気回路に電
流が流れ、発熱コイル１４が発熱してエンジンの予熱が
行われる。

【００２５】さらに、バッテリ４０のプラス極とプラス
極接続端子４４との間に、電流または電圧検出手段５０
およびイオンセンサ用リレー５２が設けられている。ま
た、バッテリ４０のマイナス極は、エンジンのシリンダ
ヘッド１０にアース接続されている。従って、バッテリ
４０のプラス極、電流または電圧検出手段５０、イオン
センサ用リレー５２、プラス極接続端子４４、ワッシャ
３６および円筒部材３０、イオン検出用電極としてのシ
ース１２およびシリンダヘッド１０へのアースによって
イオンセンサの電気回路が形成される。

【００２６】前記構成のグロープラグ２をイオンセンサ
として機能させる場合には、グロープラグ用リレー４２
をＯＦＦにして、イオンセンサ用リレー５２のみをＯＮ
にする。すると、イオン検出用電極としてのシース１２
とシリンダヘッド１０との間に電圧がかかり、エンジン
の燃焼時に発生するエンジン燃焼室５４内のイオン（フ
リー電子）により前記電気回路に電流が流れる。その電
流または電圧を前記電流または電圧検出手段５０によっ
て検出して、エンジンのフィードバック制御を行う。こ
のフィードバック制御は、例えば、燃焼時期を検出して
燃料噴射時期とのずれを検出して、そのずれが最適とな
るように制御する。または、検出電流の大きさにより燃
焼状態を検出して、燃料噴射時期と燃焼噴射量を制御し
て、最適な燃焼が行われるように制御する。

【００２７】以上のように、本実施の形態に係るグロー
プラグ２は、イオンセンサを一体化しているので、シス
テムの簡素化を図ることができ、シリンダヘッド１０へ
のレイアウトの自由度が増すという効果を得ることがで
きる。また、コストダウンを図ることもできる。特に、
本実施の形態に係るグロープラグ２では、発熱体（シー
ス型ヒータ）４については、従来のグロープラグのシー
ス型ヒータをそのまま流用することができるので、経済
性が優れている。さらに、シース（イオン検出用電極）
１２に付着したカーボン等を、グロープラグ２の通電に
よって燃焼、除去することができるので、イオンセンサ
としての検出精度の低下を防止することができる。さら
に、このグロープラグ２は、一方向（図１の左方向）か
ら組み立てるようになっているので、自動組立が適用し
易く、経済性が優れている。しかも、前記構成では、カ
シメ、圧入等のみで組み立て可能であり、溶接、ロー付
け等の工程が不要なので、組立コストを低減することが
できる。

【００２８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係るグロー
プラグは、円筒状ハウジングの内部孔の一端に、耐熱性
絶縁部材を介して保持された円筒状のイオン検出用電極
と、このイオン検出用電極内に配置されて、一端が前記
イオン検出用電極に電気的に接続された発熱部材と、前
記円筒状ハウジングの他端側に、それぞれ絶縁部材を介
して配置された第１および第２の外部接続端子とを備
え、前記第１の外部接続端子と前記イオン検出用電極と
が電気的に接続されるとともに、前記第２の外部接続端
子と前記発熱部材とが電気的に接続されることにより、
グロープラグとイオンセンサとが一体化されているの
で、システムの簡素化が図れ、シリンダヘッドへのレイ
アウトの自由度が増すとともに、コストダウンを図るこ
とができる。また、エンジン燃焼時にイオン検出用電極
に付着したカーボン等を、グロープラグ使用時の発熱に
より燃焼、除去することができ、燃焼検出の精度を向上
させることができる。さらに、従来のグロープラグのヒ
ータをそのまま使用してイオンセンサ一体型のグロープ
ラグを得ることができ、経済性が優れている。また、一
方向からの組立が可能なので、自動組立が適用しやすく
経済性に優れている。

【００２９】また、請求項２に記載の発明では、前記発
熱部材を有する発熱体が、シース型ヒータであり、前記
イオン検出用電極が前記シース型ヒータのシースである
ので、従来のグロープラグのヒータをそのまま流用する
ことができる。

【００３０】請求項４に記載の発明は、ハウジングの内
部孔が、前記他端側に大径部を有する段付き孔であり、
かつ、前記第１の絶縁部材は、前記第１の外部接続端子
の外周に一体的に設けられており、この第１の絶縁部材
を前記ハウジング内部孔の大径部内に挿入して前記ハウ
ジングの端部をかしめることにより、前記第１の絶縁部
材と前記第１の外部接続端子とを前記ハウジングの内部
孔内に固定しているので、組立が簡単で、組立コストを
低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るグロープラグの縦
断面図である。

【図２】前記グロープラグの作動電気回路を示す回路図
である。

【符号の説明】

２グロープラグ４発熱体（シース型ヒータ）６ハウジング８ハウジングの内部孔１２イオン検出用電極（シース）１４発熱部材（発熱コイル）２０耐熱性絶縁部材２６第２の外部接続端子（軸状の外部接続端子）２８第２の絶縁部材（内側絶縁部材）３０第１の外部接続端子（円筒部材）３２絶縁部材（外側絶縁部材）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒状のハウジングと、この円筒状ハウ
ジングの内部孔の一端に耐熱性絶縁部材を介して保持さ
れた円筒状のイオン検出用電極と、このイオン検出用電
極内に配置されて、一端が前記イオン検出用電極に電気
的に接続された発熱部材と、前記円筒状ハウジングの他
端側に、それぞれ絶縁部材を介して配置された第１およ
び第２の外部接続端子とを備え、前記第１の外部接続端子と前記イオン検出用電極とが電
気的に接続されるとともに、前記第２の外部接続端子と
前記発熱部材の他端とが電気的に接続されていることを
特徴とするグロープラグ。
【請求項２】前記発熱部材を有する発熱体が、シース
型ヒータであり、前記イオン検出用電極が前記シース型
ヒータのシースであることを特徴とする請求項１に記載
のグロープラグ。
【請求項３】前記第１の外部接続端子は、第１の絶縁
部材を介して前記ハウジングの内部孔内に保持され、前
記イオン検出用電極に電気的に接続されるとともに、一
端が前記ハウジングの内部孔の他端側から突出する円筒
部材であり、前記第２の外部接続端子は、前記第１の外
部接続端子の内部孔に第２の絶縁部材を介して配置さ
れ、一端が前記発熱部材の他端と電気的に接続されると
ともに、他端が前記第１の外部接続端子の内部孔から突
出する軸状部材であることを特徴とする請求項１または
請求項２に記載のグロープラグ。
【請求項４】前記ハウジングの内部孔は、前記他端側
に大径部を有する段付き孔であり、かつ、前記第１の絶
縁部材は、前記第１の外部接続端子の外周に一体的に設
けられており、この第１の絶縁部材を前記ハウジング内
部孔の大径部内に挿入して前記ハウジングの端部をかし
めることにより、前記第１の絶縁部材と前記第１の外部
接続端子とを前記ハウジングの内部孔内に固定すること
を特徴とする請求項３に記載のグロープラグ。
【請求項５】前記耐熱絶縁部材の一端が、前記ハウジ
ングの内部孔の一端から突出するとともに、前記イオン
検出用電極の一端が、前記耐熱絶縁部材の突出している
端部からさらに突出していることを特徴とする請求項１
ないし請求項４のいずれかに記載のグロープラグ。