JP2745225B2

JP2745225B2 - デイーゼルエンジン用グロープラグ

Info

Publication number: JP2745225B2
Application number: JP1035652A
Authority: JP
Inventors: 光佑間坂; 広二畑中
Original assignee: 自動車機器株式会社
Priority date: 1989-02-15
Filing date: 1989-02-15
Publication date: 1998-04-28
Anticipated expiration: 2013-04-28
Also published as: DE4001296A1; US5039839A; DE4001296C2; JPH02217717A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はディーゼルエンジンの副燃焼室または燃焼室
内を予熱するために用いられるグロープラグに関し、特
に速熱性および自己温度飽和性を有し長時間にわたるア
フターグローを達成し得る自己温度制御型のディーゼル
エンジン用グロープラグの改良に関する。

〔従来の技術〕

一般に、ディーゼルエンジンは低温時の始動性が悪い
ため、副燃焼室または燃焼室内にグロープラグを設けこ
れに電流を流して発熱させることで、吸気温度を上昇さ
せあるいは着火源としてエンジンの始動性を向上させる
方法が採用される。この種のグロープラグとしては従来
から種々の構造によるものが知られており、本出願人
も、たとえば二種類の材料からなる抵抗体を巧みに組合
わせて用いることで、速熱型としての機能と発熱線の過
加熱を防ぎ安定した発熱特性を得ることができる温度飽
和機能とを備えてなる自己温度制御型のグロープラグ
を、特開昭57−182026号公報などにより先に提案してい
る。

すなわち、この種のグロープラグは、発熱体となる第
１の抵抗体とこれに直列接続されかつ前記第１の抵抗体
よりも正の抵抗温度係数の大きな材料で形成された第２
の抵抗体とを、シース内で耐熱絶縁粉末中に埋設してな
る構造をもち、しかも第１の抵抗体からの熱伝達に時間
遅れを生じさせるための間隙を両抵抗体間に設けること
で、第１の抵抗体に対し通電直後に必要とされる大電力
を供給し迅速に発熱させて速熱性を確保するとともに、
所定時間経過後に第２の抵抗体側での温度上昇による抵
抗値の増大化により第１の抵抗体への供給電力を減少せ
しめ、この第１の抵抗体での過加熱による溶断等を防止
しようとする自己温度飽和機能を働かせるものであっ
た。そして、このような構造では、従来グロープラグへ
の通電回路上に供給電力を制御する温度制御手段等を設
ける必要性から、予熱装置全体のコスト高を招くといっ
た問題を解決し得るものであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、このような従来のグロープラグにおいて
は、速熱型としての機能と自己温度飽和機能とはある程
度確保し得るも、エンジン始動後におけるアフターグロ
ー時において発熱温度を低下させる発熱特性をもたせる
ことは困難で、数10秒程度のアフターグローは行なえる
も、近年要求が大きい長時間（10分以上）にわたるアフ
ターグローを満足させることができないという問題を生
じていた。そして、このような長時間にわたるアフター
グローを発熱温度を低下させながら行なうためには、グ
ロープラグへの通電回路上に電圧降下用抵抗やリレー等
を組込むことが必要で、装置全体がコスト高となってし
まうものであった。

そして、このようなアフターグローの長時間化を、回
路上への素子の追加なくグロープラグ単独で図るために
は、発熱体への通電電力を自己制御して発熱特性を大幅
に改善しヒータ部分での過加熱を防止するとともに発熱
線の耐久性確保のために飽和温度を適切な温度状態以下
に低下させてその温度を維持し得る自己温度制御機能を
有すること等が必要とされ、これらの点を考慮し速熱性
および自己温度飽和性等を有しかつ耐熱強度等の信頼性
の面でも優れてなるヒータ部を有するグロープラグの出
現が要望されている。

このため、本出願人は、特開昭60−117030号公報など
により、発熱体となる第１の抵抗体に対し正の抵抗温度
係数の大きな材料により形成される第２および第３の抵
抗体を直列接続し、第３の抵抗体を第２の抵抗体よりも
時間的に遅延して温度上昇させるように構成すること
で、上述したアフターグロー時における発熱体となる第
１の抵抗体側への供給電力を、エンジン始動時における
飽和温度よりも低減し得るような制御を行なえるグロー
プラグ構造をも先に提案している。しかしながら、この
ような構造では、上述した第１、第２および第３を直列
接続した状態で耐熱絶縁粉末中に埋設するシースが、長
手方向にわたって同一の径寸法を有するストレート形状
であるために、発熱体としての第１の抵抗体に対し、制
御側となる第２および第３の抵抗体部分での熱容量が略
等しく、またこれら第２および第３の抵抗体の正の抵抗
温度係数の大、小に関する配慮もなしていないために、
これらの温度上昇はあまり時間差を生じることなく通電
制御を行なうように機能してしまうもので、発熱温度を
低下させて抵抗体等の耐久性を確保しつつ長時間にわた
るアフターグローを行なうというグロープラグとしての
適切な発熱特性を得るためには不充分なものであった。

また、実開昭61−181957号公報には、発熱体となる第
１の抵抗体と制御側の第３の抵抗体との間に、第３の抵
抗体よりも耐熱耐蝕性に優れかつ前記両抵抗体の間に位
置する正の抵抗温度係数を有する第２の抵抗体を介在さ
せて設けてなる構造を有するグロープラグも提案されて
いるが、この第２の抵抗体は、第３の抵抗体が第１の抵
抗体の熱影響とそれ自身の発熱で必要以上に温度上昇
し、耐久性が損なわれるという問題を解決するだけのも
のであり、前述した長時間にわたるアフターグロー化に
対しては何ら機能せず、必要とする発熱特性を得ること
はできないもので、これらの点を考慮し前述した問題点
を解決し得る何らかの対策を講じることが求められてい
る。

〔課題を解決するための手段〕

このような問題を解決するために本発明に係るディー
ゼルエンジン用グロープラグは、発熱体となる第１の抵
抗体と、その一端に直列接続されかつ第１の抵抗体より
も正の抵抗温度係数の大きな材料により形成される第
２、第３の抵抗体と、これら第１、第２および第３の抵
抗体を耐熱絶縁粉末中に埋設した状態で被覆するシース
とを備えてなり、前記第１の抵抗体に対し、第２の抵抗
体よりも離れた部分に第３の抵抗体を配置するともに、
前記第３の抵抗体が埋設されるシースの後端部分を、第
１および第２の抵抗体が埋設したシース先端側よりも大
径に形成したものである。

また、本発明によれば、発熱体となる第１の抵抗体に
対し、これよりも正の抵抗温度係数の大きな材料により
形成した第２の抵抗体よりも離れた部分に前記第１の抵
抗体よりも正の抵抗温度係数の大きな材料により形成し
た第３の抵抗体を配置するとともに、上述した第２の抵
抗体を、第３の抵抗体よりも正の抵抗温度係数の大きな
材料で形成するようにしている。

〔作用〕

本発明によれば、発熱体となる第１の抵抗体への通電
制御を、まずこの第１の抵抗体に近接している第２の抵
抗体により行ない、迅速な発熱と適切な飽和温度での温
度制御を行なうとともに、その後第１の抵抗体に対し第
２の抵抗体よりも離れている部分に配置した第３の抵抗
体が徐々に温度上昇してその制御機能を働かせ、これに
より通電電力が低減されて発熱温度を低下させ、長時間
にわたるアフターグローを可能とするものである。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示した実施例を用いて詳細に説
明する。

第１図ないし第３図は本発明に係るディーゼルエンジ
ン用グロープラグの一実施例を示すものであり、これら
の図において、まず第２図等により全体を符号１で示す
グロープラグの概略構成を簡単に説明すると、図中符号
２はステンレススチール等の耐熱金属材料からなるシー
ス、３はこのシース２を先端部において保持するハウジ
ングで、このハウジング３の後端部には絶縁ブッシュ４
を介して電極棒５が同心状に取付けられ、この電極棒５
先端はシース１内に挿入されている。

そして、シース２先端側内部空間には、たとえば鉄ク
ロムあるいはニッケルクロム合金などのように正の抵抗
温度係数の小さな導電材料で形成され発熱体となる第１
の螺旋状抵抗体10（以下第１の抵抗体という）が軸線方
向に沿って配設され、その一端は前記シース２の先端側
に電気的に接続されている。また、前記シース２の後端
側内部空間には、この第１の抵抗体10と連続してシース
２後端側の電極棒５との間に、たとえば鉄系材料等の正
の抵抗温度係数の大きな導電材料で形成された第２の螺
旋状抵抗体11（以下第２の抵抗体という）と、たとえば
ニッケルまたはタングステンなどの正の抵抗温度係数の
大きな導電材料で形成された第３の螺旋状抵抗体12（以
下第３の抵抗体という）とが、第２の抵抗体11が第１の
抵抗体10側に、第３の抵抗体12が電極棒５側に配設され
た状態で直列して接続されている。なお、これら第１、
第２および第３の抵抗体10,11,12は、シース２内に充填
されたマグネシア（MgO）等の耐熱絶縁粉末６により埋
設されている。

ここで、上述した第２の抵抗体11は、それ自身が発熱
源として作用するばかりでなく、前記第１の抵抗体10に
対し通電開始直後において、その抵抗値が小さいことか
ら大電力を供給し得るとともに、通電時間の経過と共に
抵抗値が増大して供給電力を減少させ、グロープラグ自
身の飽和温度を一定温度以下におさえ、過加熱を防止す
る温度制御手段としても作用する。これは、この第２の
抵抗体11の抵抗値が通電による発熱と共に順次増大する
ことから明らかであろう。そして、この第２の抵抗体11
による電流制御を適切なものとするために、第１の抵抗
体10と第２の抵抗体11とは、それぞれの螺旋部が所定の
間隙（GAP）をおいて対向するようにして接続されてい
る。すなわち、これら両抵抗体10,11の螺旋部間に一定
の間隙を設けることで、従来問題とされていた第１の抵
抗体10からの第２の抵抗体11に対する熱影響に時間的間
隔を保ち、これにより第２の抵抗体11による電流制御を
時間的に遅らせて第１の抵抗体10への大電力の供給時間
を延ばし、この第１の抵抗体10を急速に赤熱させて温度
立上り特性を大幅に向上させ得るものである。

また、上述した第２の抵抗体11の後端側に直列に接続
される第３の抵抗体12は、第１の抵抗体10への通電制御
を、第２の抵抗体11による制御に時間遅れをもって行な
うためのもので、通電開始直後においてはその抵抗値が
小さいことから大電力を第２の抵抗体11、第１の抵抗体
10側に供給するとともに、通電時間の経過と共に徐々に
温度上昇し抵抗値が増大することで供給電力を減少させ
て、グロープラグ自身の発熱温度を一定の温度条件に制
御する温度制御手段として機能する。そして、この第３
の抵抗体12による通電制御が、第２の抵抗体11よりも時
間的に遅延し、しかも第１の抵抗体10側への通電電力を
より一層低減するように構成することで、グロープラグ
のエンジン始動後の発熱温度を、エンジン始動時におけ
る第２の抵抗体11による飽和温度よりも低くおさえるこ
とが可能となるものである。ここで、この第３の抵抗体
12による電流制御を適切なものとするために、この第３
の抵抗体12と第２の抵抗体11とは、第２の抵抗体11から
の熱影響が時間的に遅れをもって作用するような間隙と
するとよい。

なお、上述した抵抗体10,11および11,12間の前記間隙
内での接続部は、たとえば各抵抗体の最終螺旋部端から
それぞれ軸線方向に向って延長された直線状端部を平行
して重ね合わせてレーザ溶接等で接続することで構成さ
れている。

さて、本発明によれは、上述した構成によるディーゼ
ルエンジン用グロープラグ１において、発熱体となる第
１の抵抗体10と、その一端に直列接続されかつ第１の抵
抗体10よりも正の抵抗温度係数の大きな材料により形成
される第２、第３の抵抗体11,12を耐熱絶縁粉末６中に
埋設した状態で被覆するシース２における第３の抵抗体
12が埋設される後端部分を、第１図および第２図から明
らかなように、第１および第２の抵抗体10,11が埋設さ
れるシース２先端側よりも大径に形成したところに特徴
を有している。

なお、本実施例では、後端側が大径部20とされたシー
ス２を、ハウジング３先端部に組付け固定するにあたっ
て、大径部20がハウジング３内の先端側段部に係止され
る状態で小径部分をハウジング３の先端側孔部に圧入し
て保持させた場合を示している。しかし、これに限定さ
れず、シース２をハウジング３に対しろう付け等で固定
してもよいし、さらに大径部20をハウジング３の先端側
孔部に圧入等で保持させるようにしてもよい。また、本
実施例では、上述したように大径に形成されるシース２
の後端側部分に埋設される第３の抵抗体12を、製造面な
どの理由からコイル径の大きなものを用いた場合を示し
ている。

ここで、上述した第３の抵抗体12の温度制御を、第２
の抵抗体11による制御よりも遅らせるためには、発熱
体となる第１の抵抗体10に対し第２の抵抗体11よりも離
れた部分に配置する、熱容量を第２の抵抗体11部分よ
りも大きくする、正の抵抗温度係数を第２の抵抗体11
よりも小さくするという三つの条件において、前記を
基本として，のいずれか一方または両方を満足する
ように、第３の抵抗体12を設定するとよいものである。

なお、本実施例では、シース大径部20内に埋設される
第３の抵抗体12を、第１および第２の抵抗体10,11とは
離れたハウジング３内に配設し、シース２先端部での発
熱やこのシース先端が臨む燃焼室内からの熱影響が及び
難い構造とした場合を示している。

そして、このような構成によれば、アフターグロー時
における温度制御を目的として組込まれる第３の抵抗体
12のシース２への埋設部分である大径部20での熱容量
を、第２の抵抗体11側に比べて大きくすることができ、
これにより通電時に第３の抵抗体12による通電制御を、
第２の抵抗体11に比較して時間的に遅れをもって作用さ
せ得るものである。したがって、このような構成では、
この第３の抵抗体12によって、第２の抵抗体11により制
御された飽和温度よりも低い温度にグロープラグの発熱
温度を制御することができ、たとえば10分以上にも及ぶ
長時間にわたるアフターグローを、グロープラグ単独で
自己制御できるもので、予熱装置全体のコスト低減化が
可能となる。

ここで、本実施例を適用したグロープラグ１における
通電時間と発熱温度との関係を、第３図において特性曲
線ａで示しており、従来型の特性曲線ｂとの比較におい
て、速熱型としての機能と温度飽和機能、さらに長時間
にわたるアフターグロー化が可能となることは容易に理
解されよう。

また、本発明によれば、上述したシース２内に直列接
続されて埋設される第１、第２および第３の抵抗体10,1
1,12において、第１の抵抗体10に対し第２の抵抗体11よ
りも離れた部分に第３の抵抗体13を配置するとともに、
第２の抵抗体11を、第３の抵抗体12よりも正の抵抗温度
係数の大きな材料（軟鉄等の鉄系材料）で形成したとこ
ろにも特徴を有している。すなわち、第１、第２および
第３の抵抗体10,11,12における正の抵抗温度係数を、そ
れぞれα1,α2,α３としたとき、α１＜α３＜α２の関
係となるように各材料を選択するとよい。

ここで、本実施例では、このような各抵抗体10,11,12
間での正の抵抗温度係数の関係を、第１図に例示したよ
うにシース２の後端部に大径部20を設け、その内部で第
３の抵抗体12を大径に形成したものに適用した場合を例
示したが、本発明はこれに限定されず、ストレート形状
をもつシース２内に直列接続されて埋設されている第
１、第２および第３の抵抗体10,11,12において、第３を
抵抗体12を第１の抵抗体10に対する第２の抵抗体11より
も離れている部分に配置するとともに、正の抵抗温度係
数を上述した関係に設定しても、上述したと同等の作用
効果を得ることは可能である。

なお、本発明は上述した実施例構造に限定されず、グ
ロープラグ１各部の形状、構造等を、適宜変形、変更す
ることは自由であり、またその適用するグロープラグ構
造としても第１図および第２図に例示したものに限定さ
れるものではない。たとえば第４図および第５図に示す
ように、第２の抵抗体11と第３の抵抗体12との間の接続
部を、鉄系材料などにより断面積が大きく通電抵抗がほ
とんどないロッド体21などを介して接続するようにして
もよいことは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係るディーゼルエンジン
用グロープラグによれば、発熱体となる第１の抵抗体
と、その一端に直列接続されかつ第１の抵抗体よりも正
の抵抗温度係数の大きな材料により形成される第２、第
３の抵抗体を備え、第１の抵抗体に対し第２の抵抗体よ
りも離れた部分に第３の抵抗体を配置するともに、これ
らの抵抗体を耐熱絶縁粉末中に埋設した状態で被覆する
シースの後端部分を、第１および第２の抵抗体を埋設さ
れるシース先端側よりも大径に形成したので、簡単かつ
安価な構成にもかかわらず、以下に述べる優れた効果を
奏する。

すなわち、本発明によれば、第３の抵抗体埋設部分で
の熱容量を、第２の抵抗体側に比べて大きくし、これに
より第３の抵抗体の制御を第２の抵抗体に比較して時間
的に遅れをもって行なわせることができ、これにより迅
速な発熱と適切な飽和温度での温度制御を行なえるとと
もに、第３の抵抗体による制御機能によって、発熱温度
を飽和温度よりも低下させ、長時間にわたるアフターグ
ローを行なうことができる。

また、本発明によれば、第３の抵抗体を、第１の抵抗
体に対し第２の抵抗体よりも離れた部分に配置するとも
に、第２の抵抗体を、第３の抵抗体よりも正の抵抗温度
係数の大きな材料で形成するようにしたので、以下に述
べる優れた効果を奏する。

すなわち、本発明によれば、上述したと同様に、第３
の抵抗体の制御を第２の抵抗体に比較して時間的に遅れ
をもって行なわせ、迅速な発熱と適切な飽和温度での温
度制御を行なえるとともに、エンジン始動後における発
熱温度を飽和温度よりも低下させ、長時間にわたるアフ
ターグローを行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るディーゼルエンジン用グロープラ
グを示す要部拡大断面図、第２図はそのグロープラグ全
体の概略断面図、第３図は発熱特性を説明するための特
性図、第４図および第５図は本発明の別の実施例を示す
要部拡大断面図および全体の概略断面図である。１……ディーゼルエンジン用グロープラグ、２……シー
ス、３……ハウジング、５……電極棒、６……耐熱絶縁
粉末、10……第１の抵抗体、11……第２の抵抗体、12…
…第３の抵抗体、20……シース大径部、21……接続用ロ
ッド体。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】発熱体となる第１の抵抗体と、その一端に直列接続されかつ第１の抵抗体よりも正の抵
抗温度係数の大きな材料により形成される第２、第３の
抵抗体と、これら第１、第２および第３の抵抗体を耐熱絶縁粉末中
に埋設した状態で被覆するシースとを備えてなり、前記第１の抵抗体に対し、第２の抵抗体よりも離れた部
分に第３の抵抗体を配置するともに、前記第３の抵抗体が埋設されるシースの後端部分を、第
１および第２の抵抗体を埋設したシース先端側よりも大
径に形成したことを特徴とするディーゼルエンジン用グ
ロープラグ。
【請求項２】発熱体となる第１の抵抗体と、その一端に直列接続されかつ第１の抵抗体よりも正の抵
抗温度係数の大きな材料により形成される第２、第３の
抵抗体と、これら第１、第２および第３の抵抗体を耐熱絶縁粉末中
に埋設した状態で被覆するシースとを備えてなり、前記第１の抵抗体に対し、第２の抵抗体よりも離れた部
分に第３の抵抗体を配置するともに、前記第２の抵抗体を、第３の抵抗体よりも正の抵抗温度
係数の大きな材料で形成したことを特徴とするディーゼ
ルエンジン用グロープラグ。