JP2003527553A - シース形グロープラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、特に自己着火式の内燃機関を始動させるためのシース形グロープラグであって、点火可能な燃料・空気混合物を有した燃焼室に係合するグローピンが設けられており、該グローピンは導電的なセラミックを有しており、電源との接続により点火温度に加熱可能である形式のものに関する。シース形グロープラグ（１０）が、組み込まれた温度センサ（３０）を有していることが提案されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の、特に自己着火式の内燃機関を
始動させるためのシース形グロープラグに関する。

【０００２】 背景技術 冒頭で述べた形式のシース形グロープラグは公知である。自己着火式の内燃機
関を始動させるために、燃料・空気混合物の初期点火が必用である。このために
、内燃機関の壁に配置されたシース形グロープラグが使用される。シース形グロ
ープラグはグローピンを有しており、このグローピンは、点火させたい燃料・空
気混合物と接触させることができる。

【０００３】 グローピンを導電的なセラミックから製造することは公知である。グローピン
は、この場合、所定の電気抵抗を有しているので、グローピンを電源に接続する
と熱電流が流れ、この熱電流によりグローピンが所定の温度にまで加熱される。
この温度は、燃料・空気混合物を点火するのに十分である。

【０００４】 自己着火式の内燃機関の運転を監視し、制御するために、グローピンの温度を
検知することが有利である。このために、グローピンを介して流れる熱電流を測
定し、これによりグローピンの温度を導き出すことが公知である。公知のように
、グローピンを製造する導電的なセラミックは、ポジティブな熱係数を備えた材
料から成っている。即ち温度が上昇すると抵抗も上昇する。これにより熱電流は
一定の供給電圧で減少する。これにより熱電流の時間的な経過により、グローピ
ンの目下の温度が推測される。しかしながらこのような公知の装置では、一定の
熱電流で、グローピンの長さにわたって温度分布が著しく変化する恐れがあると
いう欠点がある。温度分布は例えば、内燃機関の回転数、負荷状態及び／又は冷
却に依存している。経験的な調査によれば、この場合、約２００°Ｃまでの温度
変化が生じる恐れがある。

【０００５】 発明の効果 請求項１の特徴を備えた本発明によるシース形グロープラグは、グローピンの
先端で直接的に温度測定を行えるという利点を有しており、この場合、シース形
グロープラグの実際のグロー機能が損なわれることはない。シース形グロープラ
グが組み込まれた温度センサを有していることにより、グローピンの実際の温度
が、シース形グロープラグの運転中およびシース形グロープラグの受動的な配置
状態において検出できる。特にこの場合、温度算出の精度は、自己着火式内燃機
関の運転状態とは無関係である。

【０００６】 本発明の有利な構成では、温度センサがグローピンに直接的に組み込まれてお
り、特にグローピンは、温度センサを収容するために、ほぼ軸方向に延びる孔を
有している。これにより、温度センサをシース形グロープラグに特に簡単に組み
込むことができる。温度センサのための付加的な構成室は不要である。何故なら
ば温度センサのための構成室は、殆どグローピンの内部に位置し、組み込まれて
いるからである。

【０００７】 さらに、本発明の有利な構成では、温度センサを収容する孔が、グローピンの
絶縁コアの内側に配置されている。これにより、グローピンの実際のグロー機能
を何ら損なうことなしに温度センサを配置することができる。

【０００８】 さらに本発明の有利な構成では、温度センサを収容する、グローピンに設けら
れた孔は、少なくとも所定の領域で、グローピンの、縁部で開かれた溝である。
これにより有利には、温度センサを、グローピンの外側の周壁にまでガイドする
ことができるので、特に正確な温度測定を行うことができる。何故ならば、縁部
で開かれた切欠に配置することにより、グローピンのセラミック材料の熱的な接
触抵抗を考慮する必要がないからである。

【０００９】 本発明のさらなる有利な構成は、その他の従属請求項に記載されている。

【００１０】 実施例の説明 図１には、自己着火式の内燃機関の始動のために使用することができるシース
形グロープラグ１０が示されている。このシース形グロープラグ１０は、ほぼ中
空円筒状に形成されたプラグケーシング１２を有している。このプラグケーシン
グ１２はグローピン１４を収容している。プラグケーシング１２は、シリンダケ
ーシング（図示せず）の壁に密に配置可能であるので、グローピン１４は燃焼室
内に突入している。グローピン１４はコンタクトばね１６を介してコンタクトピ
ン１８と導電的に接続されている。コンタクトピン１８は図示されてはいないが
電源に、自動車では自動車バッテリに接続可能である。これによりコンタクトピ
ン１８と、コンタクトエレメント、例えばコンタクトばね１６とを介してグロー
ピン１４には電圧を負荷することができる。グローピン１４自体は、導電的なセ
ラミック材料から成っている。シース形グロープラグ１０は別の構成部分を有し
ていて、そのうちここではさらにシール部材２０もしくは２２と、セラミックス
リーブ２４と、金属リング２６と、緊定部材２８とが記載されている。シース形
グロープラグ１０は、さらに組み込まれた温度センサ３０を有しており、この温
度センサ３０はシース形グロープラグ１０の実質的に全長にわたって長手方向軸
線３２に沿って延びている。

【００１１】 このような形式のシース形グロープラグ１０の構成と機能とは一般に公知であ
るので、これに関してはこの明細書の範囲では詳細を説明しない。

【００１２】 シース形グロープラグ１０を所定の形式で使用する場合にはグローピン１４に
電圧Ｕがかけられ、これにより熱電流Ｉが流れる。熱電流Ｉの高さは、グローピ
ン１４の電気抵抗Ｒに応じたものである。グローピン１４は、加熱エレメント（
グローエレメント）として作用するように設計されている。この場合、電気的な
抵抗Ｒの分布は、グローピン１４の長さにわたって種々様々であることが想定さ
れる。特にグローピン先端３４の領域では、比較的高い電気抵抗Ｒが集中してい
るので、ここでは比較的高い電圧Ｕが下がり、グローピン先端３４内の加熱は、
グローピン１４のその他の領域におけるよりも大きい。

【００１３】 シース形グロープラグ１０に組み込まれた温度センサ３０によって、目下の温
度を、グローピン先端３４の領域で直接に算出することができる。

【００１４】 温度センサ３０は図２に個別に概略的に示されている。温度センサ３０は、例
えば、２つの導電的な材料の組み合わせから成っている。これは作用する温度に
比例した電圧を生ぜしめる。温度センサ３０としては例えば公知の、プラチナ・
プラチナロジウム・サーモエレメントが使用される。この導電体３６は、温度セ
ンサ３０の内側で導体ループとしてガイドされていて、外側の接続部３８を介し
て評価回路に接続可能である。温度センサ３０は、導電的でない耐熱性のあるセ
ラミックから成っていて、導体ループを収容するために二重毛管（詳しくは図示
せず）を有している。温度センサ３０はコンタクトピン１８によって絶縁されて
ガイドされている。このためにコンタクトピン１８は、シース形グロープラグの
長手方向で延びる孔４０を有している。温度センサ３０は外周にわたって、電気
的に絶縁性のセラミックから成っているので、接続ピン２４との短絡は回避され
る。

【００１５】 グローピン１４の内側では、温度センサ３０が、グローピン先端３４にまで直
接にガイドされている。グローピン１４自体は、通常通り、導電的なセラミック
から成っており、このセラミックが絶縁コア４２を取り囲んでいる。これにより
、グローピン１４の導電的なセラミック材料から成るＵ字形の導体ループが形成
される。温度センサ３０は絶縁コアの内側に配置されているかまたは、外側の電
気絶縁性の特性に基づき絶縁コア４２を形成している。グローピン１４の導電的
な領域に対する温度センサ３０の間隔は例えば０．２ｍｍである。

【００１６】 図３には、グローピン１４が個別に示されている。この場合、グローピン１４
は、長手方向軸線３０に沿って延びる収容部４４を有していて、この収容部には
温度センサ３０が取り付け可能である。収容部４４は直接的にグローピン先端３
４にまで延びている。収容部４４は例えば袋孔４５により形成されている。

【００１７】 収容部４４は有利には、未加工状態のセラミックで加工成形される。これによ
り、収容部４４の加工成形中に材料の剥離などは生じない。

【００１８】 図４には、別の実施例のシース形グロープラグ１０が示されている。この場合
、図１と同じ部分には同じ符号が付与されており、再度説明はしない。相違点の
みを説明する。その他の構成及び機能は同一である。

【００１９】 図４から明らかであるように、温度センサ３０はここでは、グローピン１４の
内側で、長手方向軸線３２から逸れて方向付けられて配置されている。温度セン
サ３０の配置はこの場合、グローピン先端３４に近づくにつれ、温度センサが、
グローピン１４の周面４６に交わるまで、長手方向軸線３２との半径方向の間隔
が増大するように選択されている。図５〜図８にはこのためにそれぞれグローピ
ン１４が異なる２つの構成で示されている。

【００２０】 図５には、図４を右から見たグローピン１４の平面図が示されており、図６は
図５を９０°回転させて示した断面図である。まず第一に、温度センサ３０を収
容するための収容部４４が孔４７から成っていることが明らかである。この孔４
７は、長手方向軸線３２の領域で始まり、長手方向軸線３２に対して所定の角度
αを成して延びている。所定の角度αは、グローピン１４の全長ｌに関して、孔
４７がほぼ１／２で周面４６に開口し、縁部で開かれた切欠４８に移行するよう
に選択されている。縁部で開かれた切欠４８の深さは、この場合、温度センサ３
０の直径に適合している。これにより温度センサは、グローピン１４の周面を半
径方向で超えることはない。

【００２１】 図７及び図８には、別の構成が示されている。この場合、収容部４４が半径方
向のスリット５０によって形成されている。このスリット５０は、グローピン１
４の長さｌにわたって、まず最初に１／２の長さまではその深さは減少し、次い
で図６に既に示したような縁部が開かれた切欠４８に移行している。このような
スリット５０の形成により、温度センサ３０を半径方向でグローピン１４内に挿
入することができる。図５及び図６に示した実施例では、温度センサ３０を縁部
が開かれた切欠４８内に挿入するためには、まず最初に孔４７に通して装填しな
ければならない。

【００２２】 図５及び図６に示した孔４７、ならびに図７及び図８の実施例の溝５０、なら
びに両実施例に共通の、縁部で開かれた切欠４８は、グローピン１４の、絶縁材
料から成る領域に配置されている。グローピン１４は、公知のように層状に形成
されている。この場合、絶縁セラミックが、導電的なセラミックから成るＵ字形
の導体ループに埋め込まれている。従って導電セラミックを、例えば導電層を横
断するなどして妨害することはない。孔４７もしくは溝５０および縁部で開放さ
れた切欠４８への温度センサ３０の固定は、ガラスセラミックによるガラス化に
より行うことができる。この場合、このガラスセラミック、温度センサ３０のセ
ラミック材料、グローピン１４の絶縁セラミック材料の熱膨張特性は互いに調整
されているので、層複合体全体の加熱時に、ほぼ均一な熱膨張特性が生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施例によるシース形グロープラグの断面図である。

【図２】 温度センサを概略的に示した図である。

【図３】 グローピンの概略的な断面図である。

【図４】 第２実施例によるシース形グロープラグの断面図である。

【図５】 第２実施例のグローピンを概略的に示した図である。

【図６】 図５を９０°回転させて示した断面図である。

【図７】 さらに別の実施例のグローピンを概略的に示した図である。

【図８】 図７を別の方向から示した断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴェラ ヴァイン ドイツ連邦共和国 シユツツトガルト ジ ルバーブルクシュトラーセ 84 (72)発明者 ライナー バッハ ドイツ連邦共和国 ヴィールンスハイム イム シェーンブリック 22 (72)発明者 クラウス フラストニク ドイツ連邦共和国 シユツツトガルト リ ストシュトラーセ 64 (72)発明者 クリストフ ケルン ドイツ連邦共和国 アスパッハ ヴィルヘ ルムシュトラーセ ５

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 特に自己着火式の内燃機関を始動させるためのシース形グロ
   ープラグであって、点火可能な燃料・空気混合物を有した燃焼室に係合するグロ
   ーピンが設けられており、該グローピンは導電的なセラミックを有しており、電
   源との接続により点火温度に加熱可能である形式のものにおいて、 シース形グロープラグ（１０）が、組み込まれた温度センサ（３０）を有して
   いることを特徴とするシース形グロープラグ。
2. 【請求項２】 温度センサ（３０）がグローピン（１４）に組み込まれてい
   る、請求項１記載のシース形グロープラグ。
3. 【請求項３】 グローピン（１４）が、温度センサ（３０）を収容するため
   の収容部（４４）を有している、請求項１または２記載のシース形グロープラグ
   。
4. 【請求項４】 収容部（４４）が袋孔（４５）であって、該袋孔（４５）が
   、グローピン（１４）の長手方向軸線（３２）に沿って延びている、請求項１か
   ら３までのいずれか１項記載のシース形グロープラグ。
5. 【請求項５】 収容部（４４）が、長手方向軸線（３２）に対して所定の角
   度（α）を成して延びている、請求項１から３までのいずれか１項記載のシース
   形グロープラグ。
6. 【請求項６】 収容部（４４）がまず最初に孔（４７）を有しており、この
   孔（４７）が、グローピン（１４）の周面（４６）に開口し、縁部が開かれた切
   欠（４８）へと移行している、請求項５記載のシース形グロープラグ。
7. 【請求項７】 孔（４７）が、周面（４６）にほぼｌ／２で開口しており、
   この場合、（ｌ）は、グローピンの全長である、請求項１から６までのいずれか
   １項記載のシース形グロープラグ。
8. 【請求項８】 縁部で開かれた切欠（４８）は、温度センサ（３０）の直径
   に相応する深さを有している、請求項１から７までのいずれか１項記載のシース
   形グロープラグ。
9. 【請求項９】 収容部（４４）がまず最初に半径方向スリット（５０）を有
   しており、このスリットが縁部で開かれた切欠（４８）へと移行している、請求
   項５記載のシース形グロープラグ。