JP2793004B2 - Glow plug - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
- F23Q7/00—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
- F23Q7/001—Glowing plugs for internal-combustion engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は請求項１の上位概念に基づく前室又はスワー
ル室又は直接噴射装置を備えたデイーゼル内燃機関の燃
焼室内に配置されるグロープラグに関する。The present invention relates to a glow plug arranged in a combustion chamber of a diesel or internal combustion engine with a direct or direct injection device, according to the preamble of claim 1. .
［従来の技術］ デイーゼル内燃機環の設計に応じてグロープラグは稼
働電圧12ボルト用又は24ボルト用に形成される。その場
合、供給導線に流れる電流が多いため、ほぼ１ボルトの
電圧損失が生じる。この稼働電圧が実際に供給されるた
め、12ボルト用は11ボルト用、24ボルト用は23ボルト用
プラグと言うことができる。この両種のグロープラグは
ほぼ加熱体とプラグケーシングとから成り、その場合、
加熱体は互いに前後して配置された２つの抵抗コイルを
備えており、この抵抗コイルは耐高温性かつ耐食性のグ
ロー管内に配置されており、かつ絶縁粉末内に埋め込ま
れている。このセラミック製の絶縁粉末は抵抗コイルを
電気的に絶縁し、この抵抗コイルから発生した熱をグロ
ー管へ伝達する。この抵抗コイルは、グロー管の、燃焼
室側の前部領域に配置されたほぼコンスタントな抵抗を
有する加熱コイルと、この加熱コイルに電気的に直列に
接続され、高いポジテイブな抵抗・温度係数（PTC）を
有する接続側の制御コイルとから成り、このPTCが加熱
コイルの温度制御若しくは温度制限に役立てられる。熱
負荷増大に伴い制御コイルの抵抗値が上昇し、これによ
り、加熱コイルへの電流供給を制限し、グロープラグの
加熱を阻止する。このような特性を有する制御コイルは
例えば純ニッケル又は純鉄から形成される。加熱コイル
は有利にはFeCrAlから成る。2. Description of the Related Art Depending on the design of a diesel engine ring, a glow plug is formed for an operating voltage of 12 volts or 24 volts. In that case, a large amount of current flows through the supply conductor, and a voltage loss of approximately 1 volt occurs. Since this operating voltage is actually supplied, the plug for 12 volts can be called a plug for 11 volts, and the plug for 24 volts can be called a plug for 23 volts. Both types of glow plugs consist essentially of a heating element and a plug casing, in which case
The heating element has two resistance coils arranged one behind the other, which are arranged in a high-temperature and corrosion-resistant glow tube and embedded in an insulating powder. The ceramic insulating powder electrically insulates the resistance coil and transfers heat generated from the resistance coil to the glow tube. The resistance coil has a substantially constant resistance heating coil disposed in the front region of the glow tube on the combustion chamber side, and is electrically connected to the heating coil in series, and has a high positive resistance / temperature coefficient ( And a control coil on the connection side having a PTC, and this PTC is used for controlling or limiting the temperature of the heating coil. As the thermal load increases, the resistance of the control coil increases, thereby limiting the current supply to the heating coil and preventing the glow plug from heating. The control coil having such characteristics is formed of, for example, pure nickel or pure iron. The heating coil is preferably made of FeCrAl.
このような２材料コイル（加熱コイルと制御コイル）
を備えた一般の12ボルト用グロープラグは、コイルの抵
抗値を規定する所定の線材直径を有している。仕上がり
グロープラグ内に存在する加熱コイルの抵抗値は例えば
20℃の周囲温度で250ミリオームである。制御コイルの
抵抗値は例えば130ミリオームである。まだグロープラ
グ内に組み込まれない加熱コイルの線材直径はその場
合、ほぼ0.5mmまでであり、制御コイルの線材直径は0.4
mmまでである。この線材径は２材料抵抗コイルをその組
み付け時にグロー管の外部及び内部で良好に処理するの
に十分な強度を有する。それゆえ、このような線材はグ
ロープラグの組み付け時、要するに接続ピンへのコイル
の固定時に、さらにはグロー管内へのコイルの挿入時
に、オートメーション化された製造ライン内でも良好に
処理される。Such a two-material coil (heating coil and control coil)
A general 12-volt glow plug having a predetermined wire diameter that defines the resistance value of the coil. The resistance of the heating coil in the finished glow plug is, for example,
250 mOhm at an ambient temperature of 20 ° C. The resistance value of the control coil is, for example, 130 mOhm. The wire diameter of the heating coil, which is not yet incorporated in the glow plug, is then up to approximately 0.5 mm and the wire diameter of the control coil is 0.4 mm.
mm. This wire diameter has sufficient strength to allow good handling of the two-material resistance coil outside and inside the glow tube during assembly. Therefore, such wires are well treated in an automated production line when assembling the glow plug, in other words when fixing the coil to the connecting pin, and also when inserting the coil into the glow tube.
グロープラグはすでに述べたように、24ボルトの電源
を備えた自動車のデイーゼル内燃機関でも使用可能であ
る。この24ボルト用のグロープラグでの加熱出力は材料
の損傷を起こさないためには12ボルト用のグロープラグ
の場合に比して大きくてはならない。稼働電圧が２倍に
なれば、電流ひいては加熱出力を制限するためにコイル
の抵抗を増大させなければならない。それゆえ、公知23
ボルト用のグロープラグは２材料抵抗コイル、換言すれ
ば、加熱コイル及び制御コイルを備えており、この制御
コイルは抵抗を増大させるために12ボルト用グロープラ
グのコイルに比して著しく小さな線材横断面を有してい
る。制御コイルの線材直径はほぼ0.18mmであり、加熱コ
イルの線材直径はほぼ0.25mmである。この細い線材直径
の欠点とするところは、この種の２材料抵抗コイルが極
めて不安定であり、固有強度が小さいことにある。この
２材料抵抗コイルが折れ曲がりやすいため、組み付けが
著しく困難であり、不良品が多くでやすい。それゆえ、
この種の24ボルト用グロープラグの組み立ては手で行わ
れる。特に制御コイルでは固有強度がわずかである。そ
れというのは、制御コイルに使用される材料はこのよう
に細い線材直系では著しくフレキシブルでありかつ不安
定であるからである。Glow plugs can also be used in automotive diesel internal combustion engines with a 24 volt power supply, as already mentioned. The heating output of this 24 volt glow plug must not be greater than that of a 12 volt glow plug to avoid material damage. As the operating voltage doubles, the resistance of the coil must be increased in order to limit the current and thus the heating power. Therefore, the known23
The glow plug for bolts has a two-material resistance coil, in other words a heating coil and a control coil, which control coil has a significantly smaller wire traverse than the coil of a 12 volt glow plug to increase the resistance. Surface. The wire diameter of the control coil is approximately 0.18 mm, and the wire diameter of the heating coil is approximately 0.25 mm. The disadvantage of this small wire diameter is that such two-material resistance coils are extremely unstable and have low intrinsic strength. Since the two-material resistance coil is easily bent, it is extremely difficult to assemble, and the number of defective products tends to be large. therefore,
Assembly of this type of 24 volt glow plug is done by hand. In particular, the control coil has a small intrinsic strength. This is because the material used for the control coil is extremely flexible and unstable in such a thin line.
［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決した本発明の要旨は請求項１に記載の
通りである。[Means for Solving the Problems] The gist of the present invention that solves the above problems is as described in claim 1.
［本発明の作用・効果］ 本発明に基づく24ボルト用グロープラグの利点とする
ところは、付加的な抵抗コイルを設けたことによって、
24ボルト用のグロープラグ２材料抵抗コイルと同じ全抵
抗を有するがしかし個々の抵抗の配分を異にすることに
よって著しく安定な取り扱いやすいグローコイルが形成
される。[Operation and Effect of the Present Invention] An advantage of the 24 volt glow plug according to the present invention is that an additional resistance coil is provided,
Glow plugs for 24 volts have the same overall resistance as a two-material resistance coil, but differing in the distribution of the individual resistors form a significantly more stable and easy-to-handle glow coil.
要するに、付加的な抵抗コイルを設けたことにより、
制御コイルの抵抗は小さくて済み、換言すれば制御コイ
ルのために太い線材を使用できる。これにより、24ボル
ト用のグロープラグの組み付けが自動化でき、かつ従来
の生産ラインで製作可能となる。特に不良品が著しく減
少する。なぜならば、安定ないわゆる「３材料グローコ
イル」の取り扱いは組み付け並びに運転中の折れ曲が
り、ひいては短絡を生じないからである。それいえ、本
発明によれば、著しく製作が容易となり、24ボルト用高
出力グロープラグの製作の自動化の可能性が開かれる。In short, by providing an additional resistance coil,
The resistance of the control coil can be small, in other words, a thick wire can be used for the control coil. As a result, assembling of the glow plug for 24 volts can be automated and can be performed on a conventional production line. In particular, rejects are significantly reduced. This is because stable handling of the so-called "three-material glow coil" does not result in bending during assembly and operation, and thus no short circuit. Nevertheless, according to the present invention, the manufacture is remarkably easy, and the possibility of automating the manufacture of a 24 volt high power glow plug is opened.
第３の抵抗コイルは制御コイルと接続ピンとの間に配
置される。これにより、特に制御コイルの線材横断面の
増大が得られ、又は場合によっては、加熱コイルの線材
横断面の増大が得られ、これにより、３材料抵抗コイル
が全体として安定となり、取り扱いのための所要の強度
を備える。The third resistance coil is arranged between the control coil and the connection pin. This leads in particular to an increase in the wire cross-section of the control coil or, in some cases, to an increase in the wire cross-section of the heating coil, which makes the three-material resistance coil as a whole stable and easy to handle. Provide the required strength.
DE3309133によれば、電気的に互いに前後して配置さ
れた３つの抵抗コイルを備えたフレーム予熱プラグが公
知である。このフレーム予熱プラグは12ボルト若しくは
24ボルトの電源のために設けられるが、しかし、このフ
レーム予熱プラグではコイルが別の目的を有している。
接続側の第３のコイルは加熱のために役立つと共に、フ
レーム予熱プラグに供給された燃料を予め蒸発させるの
に役立つ。この蒸発した燃料はフレーム予熱プラグの前
部領域内で燃焼室側の加熱コイルに供給され、空気と混
合されて点火される。フレーム予熱プラグのこの実施形
では、個々の抵抗コイルの線材直径の影響についての言
及はなされていない。種々の、特に極めて細い線材直径
で製作されたコイルの種々の取り扱いについては、何ら
開示がない。According to DE 3309133, a frame preheating plug with three resistance coils arranged one behind the other electrically is known. This frame preheating plug can be 12 volts or
Provided for a 24 volt power supply, however, the coil has a different purpose in this frame preheat plug.
The third coil on the connection side serves for heating and also serves for pre-evaporating the fuel supplied to the flame preheating plug. The evaporated fuel is supplied to the heating coil on the combustion chamber side in the front region of the flame preheating plug, mixed with air and ignited. In this embodiment of the flame preheating plug, no mention is made of the effect of the wire diameter of the individual resistance coils. There is no disclosure of various treatments for coils made of various, especially very small wire diameters.
さらに、ヨーロッパ特許第0189086号によれば、３つ
の互いに前後して配置された抵抗コイルを備えたグロー
プラグが公知である。しかし、このグロープラグでは、
グロープラグの加熱の回避のための温度制御のために、
接続側の制御コイルと燃焼室側の加熱コイルとの間に、
外部から導入された付加的な制御回路が必要である。外
部から付加的に導入されたこの制御回路は個々の抵抗コ
イルと係合する。その場合、３つの抵抗コイルは、少な
くともその１つがPTC（Positive Temperature Coeffici
ent）を備え、これにより、制御又は調整の目的が達成
されるように構成される。Furthermore, according to EP-A-0189086, a glow plug with three resistance coils arranged one behind the other is known. But with this glow plug,
For temperature control to avoid glow plug heating,
Between the control coil on the connection side and the heating coil on the combustion chamber side,
An additional externally introduced control circuit is required. This control circuit, additionally introduced from the outside, engages the individual resistance coils. In that case, at least one of the three resistance coils is a PTC (Positive Temperature Coeffici
ent), whereby the control or regulation objective is achieved.
しかし、このグロープラグでも、抵抗コイルの線材直
径の増大、とくに制御コイルの線材直径の増大について
は何も開示がない。むしろ抵抗の変化及び適合のための
外的な制御回路が必要とされている。それゆえ、課題の
設定も、その解決手段も、本発明のものと全く異なって
いる。However, even with this glow plug, there is no disclosure about increasing the diameter of the wire of the resistance coil, particularly increasing the diameter of the wire of the control coil. Rather, an external control circuit for changing and adapting the resistance is needed. Therefore, both the task setting and the solution are completely different from those of the present invention.
［実施例］ グロープラグの基本的な構成はDE−PS2802625に開示
されているので、この文献を参照せられたい。Embodiments The basic configuration of a glow plug is disclosed in DE-PS2802625, so please refer to this document.
本発明に基づくグロープラグ１では、加熱体２が耐高
熱性、耐食性のグロー管３と、このグロー管内に収容さ
れた、いわゆる３材料抵抗コイル４とから成り、この３
材料抵抗コイル４はセラミック絶縁粉末５内に埋め込ま
れている。In the glow plug 1 according to the present invention, the heating element 2 comprises a glow tube 3 having high heat resistance and corrosion resistance, and a so-called three-material resistance coil 4 housed in the glow tube.
The material resistance coil 4 is embedded in the ceramic insulating powder 5.
３材料抵抗コイル４の接続側端部12は接続ピン６に設
けた差し込み心棒７に固定されている。３材料抵抗コイ
ル４の燃焼室側の端部13は溶接結合部８によってグロー
管３の先端部に結合されている。The connection-side end 12 of the three-material resistance coil 4 is fixed to an insertion mandrel 7 provided on the connection pin 6. The end 13 on the combustion chamber side of the three-material resistance coil 4 is connected to the tip of the glow tube 3 by a welded connection 8.
本発明に基づくグロープラグは24ボルトの電源を備え
た車両のデーゼル内燃機関のために形成されている。こ
のことのために、燃焼室側には、コンスタントな抵抗を
備えた加熱コイル９が、接続側には可変抵抗を備えた制
御コイルが加熱コイルに続けて設けられている。制御コ
イル10は高いポジテイブな抵抗・温度係数（PTC）を有
している。The glow plug according to the invention is designed for a diesel internal combustion engine of a vehicle with a 24 volt power supply. To this end, a heating coil 9 with a constant resistance is provided on the combustion chamber side and a control coil with a variable resistance is provided on the connection side following the heating coil. The control coil 10 has a high positive resistance-temperature coefficient (PTC).
加熱抵抗９の材料として、鉄クロムアルミニウム合金
（FeCrAl）又はニッケルクロム合金（NiCr8020）又はNi
CrAl合金が使用され、制御コイルの材料としては純ニッ
ケル（99.9％Ni）又は純鉄（99.9％Fe）又はニッケル鉄
合金（NiFe）が使用される。本発明によれば、接続ピン
６と制御コイル10との間に別の抵抗コイル11が配置され
ており、この抵抗コイルの構成は加熱コイル９に相応し
ており、かつ同様な材料から形成されている。この付加
的な抵抗コイルによって、特に24ボルト電源の場合に
は、極めて不安定な制御コイルの抵抗を小さくすること
ができ、従ってその線材直径を大きくすることができ、
それと同時にその安定性を増大することができる。The material of the heating resistor 9 is iron chromium aluminum alloy (FeCrAl), nickel chromium alloy (NiCr8020) or Ni
A CrAl alloy is used, and pure nickel (99.9% Ni) or pure iron (99.9% Fe) or a nickel iron alloy (NiFe) is used as a material for the control coil. According to the invention, another resistance coil 11 is arranged between the connecting pin 6 and the control coil 10, the configuration of this resistance coil corresponding to the heating coil 9 and being formed from a similar material. ing. With this additional resistance coil, especially in the case of a 24 volt power supply, the resistance of the very unstable control coil can be reduced, thus increasing its wire diameter,
At the same time, its stability can be increased.
本発明の１実施例では、加熱コイル９の線材直径d1は
0.3〜0.35mm、制御コイル10の線材直径d2は0.25〜0.3m
m、付加的な抵抗コイルの線材直径d3はd3＞0.3mm、特に
0.3〜0.35mmである。In one embodiment of the present invention, the wire diameter d 1 of the heating coil 9 is
0.3～0.35Mm, wire diameter d 2 of the control coil 10 0.25~0.3m
m, the wire diameter d 3 of the additional resistance coil is d 3> 0.3mm, especially
0.3 to 0.35 mm.
３材料抵抗コイルの線材直径d4が4.5mmまでの実施例
では、加熱コイル９の軸方向長さl1は6mmまで、制御コ
イル10の軸方向の長さl2は20mmまで、付加的な抵抗コイ
ル11の軸方向の長さl3は3mmまでである。各コイル部分
は使用例に応じて以下の長さを有する。3 In the embodiment of the wire diameter d 4 of the material resistance coils to 4.5 mm, the axial length l 1 of the heating coil 9 until 6 mm, the axial length l 2 of the control coil 10 to 20 mm, additional The axial length l3 of the resistance coil 11 is up to 3 mm. Each coil portion has the following length depending on the application.
l1＝５〜8mm、l2＝18〜23mm、l3＝２〜5mm。l 1 = 5-8 mm, l 2 = 18-23 mm, l 3 = 2-5 mm.
寸法は図面では正確に表されていない。本発明によ
る、いわゆる「３材料抵抗線材」の使用は24ボルト電源
を備えた車両に限定されず、その他の電圧を有する電源
でも有利である。The dimensions are not exactly represented in the drawings. The use of a so-called "three-material resistance wire" according to the invention is not limited to vehicles with a 24 volt power supply, but is also advantageous with power supplies having other voltages.
図面は本発明の１実施例を示す部分破断図である。 １……グロープラグ、２……加熱体、３……グロー管、
４……３材料抵抗コイル、５……セラミック絶縁粉末、
６……接続ピン、７……差し込み心棒、８……溶接結合
部、９……加熱コイル、10……制御コイル、11……抵抗
コイル、12,13……端部The drawings are partially cutaway views showing one embodiment of the present invention. 1 ... glow plug, 2 ... heating body, 3 ... glow tube,
4 ... 3 material resistance coil, 5 ... ceramic insulating powder,
6 ... connecting pin, 7 ... insertion mandrel, 8 ... welding joint, 9 ... heating coil, 10 ... control coil, 11 ... resistance coil, 12, 13 ... end
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 昭63−60289（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F23Q 7/00 F02P 19/00────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-B-63-60289 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) F23Q 7/00 F02P 19/00
Claims (4)
えたデイーゼル内燃機関の燃焼室内に配置されるグロー
プラグであって、グロープラグケーシングと、これに続
いて設けられて燃焼室内へ突入したグロープラグ体とを
備えており、グロープラグ体が抵抗コイルを備えてお
り、この抵抗コイルが燃焼室側の前部領域に配置されグ
ロー区域を形成するためにほぼコンスタントな抵抗を備
えた加熱コイルと、この加熱コイルの温度制限のための
高いポジテイブな温度・抵抗係数（PTC）を備え前記加
熱コイルに直列に配置された制御コイルとから成り、前
記抵抗コイルが12ボルト用グロープラグに比して高い抵
抗を電流制限ひいては加熱出力制限のために有している
形式のものにおいて、制御コイル（10）の前に、接続部
側に付加的な抵抗コイル（11）が設けられており、これ
によって生じる抵抗増大の補償のために少なくとも制御
コイル（10）の線材直径（d2）が、それ相応の抵抗値減
少を生じるように増大されていることを特徴とするグロ
ープラグ。1. A glow plug disposed in a combustion chamber of a diesel internal combustion engine provided with a front chamber, a swirl chamber, or a direct injection device, wherein the glow plug is provided with a glow plug casing and subsequently enters the combustion chamber. A glow plug body comprising a resistance coil, wherein the resistance coil is arranged in the front region on the combustion chamber side and has a heating coil with a substantially constant resistance to form a glow area. And a control coil having a high positive temperature coefficient of resistance (PTC) for limiting the temperature of the heating coil and arranged in series with the heating coil, wherein the resistance coil is smaller than a 12 volt glow plug. High resistance, for limiting the current and thus the heating power, an additional resistance coil on the connection side before the control coil (10) (11) is provided so that at least the wire diameter (d 2 ) of the control coil (10) is increased so as to cause a corresponding reduction in the resistance value in order to compensate for the resistance increase caused thereby. Features a glow plug.
比して抵抗が減少するように増大している請求項１記載
のグロープラグ。2. The glow plug according to claim 1, wherein the wire diameter of the heating coil is increased so that the resistance is reduced as compared with the two-material plug.
mであり、加熱コイル（９）の線材直径が0.3〜0.35mmで
ある請求項１記載のグロープラグ。3. The wire diameter (d 2 ) of the control coil is 0.25 to 0.3 m.
2. The glow plug according to claim 1, wherein the wire diameter of the heating coil is 0.3 to 0.35 mm. 3.
ら成り、加熱コイル（９）が付加的な抵抗コイル（11）
と同様にFeCrAl合金、又はNiCr合金又はNiCrAl合金から
成る請求項１記載のグロープラグ。4. The control coil (10) is made of pure nickel or pure iron and the heating coil (9) is an additional resistance coil (11).
2. The glow plug according to claim 1, wherein the glow plug is made of an FeCrAl alloy, a NiCr alloy, or a NiCrAl alloy.
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