JPH0128467B2 - - Google Patents

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JPH0128467B2
JPH0128467B2 JP61060636A JP6063686A JPH0128467B2 JP H0128467 B2 JPH0128467 B2 JP H0128467B2 JP 61060636 A JP61060636 A JP 61060636A JP 6063686 A JP6063686 A JP 6063686A JP H0128467 B2 JPH0128467 B2 JP H0128467B2
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JP
Japan
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temperature
ceramic
heater
heat
heating
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Application number
JP61060636A
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English (en)
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JPS61235613A (ja
Inventor
Naryoshi Yamamoto
Nobukazu Sagawa
Noryoshi Nakanishi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP6063686A priority Critical patent/JPS61235613A/ja
Publication of JPS61235613A publication Critical patent/JPS61235613A/ja
Publication of JPH0128467B2 publication Critical patent/JPH0128467B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23QIGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
    • F23Q7/00Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
    • F23Q7/001Glowing plugs for internal-combustion engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は自動車デイーゼルエンジンの始動補
助、促進に用いられるグロープラグに関し、より
詳細には、その発熱部の改良に関する。 デイーゼルエンジンは低燃費であるため、昨今
は船舶だけでなく自動車にも広く搭載されつつあ
る。 しかしながら、ガソリンエンジンに比べ、エン
ジンの低温時の始動性に問題があるため、渦流室
式エンジンの渦流室内にグロープラグを設け、こ
れに電流を流すことにより始動操作前に室内の温
度を800〜900℃に予熱して燃料着火を助けること
が行なわれている。 なお、自動車デイーゼルエンジン用グロープラ
グの電源としては、通常、乗用車では12V仕様、
大型トラツクでは24V仕様のバツテリーが用いら
れる。 この種のグロープラグとして従来のものでは、
耐熱金属製のシース内に耐熱絶縁粉末を充填して
コイル状発熱線を埋設してなる、いわゆるシーズ
ヒータを用いており、これが間接加熱であること
からシリンダ内の昇温に時間がかかりすぎるとい
う問題があつた。すなわち、発熱線に電流を流し
て加熱することにより発生する熱は耐熱絶縁粉末
を経てシース側に伝達され、このシースから熱が
シリンダ内に放射されるもので、熱伝導効率の面
で問題がある。例えばシリンダ内の温度を800℃
とするには数10秒の時間を必要としている。 そこで、このような長い昇温時間を短縮するた
めに通電電流を増加すると、発熱線の溶断あるい
は高熱によるシースの破損などが生じ易くなる。 さらに、上述した構造では、発熱線の埋設時に
シースとの間の短絡などが生じないようにするこ
とが望まれ、このために発熱線を予め絶縁物で覆
つたり、シース内壁に絶縁層を形成するといつた
手段を講じる必要があり、その製造作業が面倒で
あるという問題もある。 また、例えば特許第110024号明細書において、
アルミナ等の酸化物磁器中にタングステン、モリ
ブデン等の発熱抵抗体を埋設、焼結したものをヒ
ータ部とする直接加熱式の内燃機関用点火栓も知
られているが、その製造はアルミナ泥漿を用い石
膏型内で鋳込成形するものであつて、製品は緻密
質なものとはなり得ないばかりでなく、製造時に
マイクロクラツクが生じる問題もある。 したがつて、本発明の目的は、短時間で急速高
昇温ができ、過酷なヒートサイクル負荷条件不で
長期間使用してもセラミツク焼結体にクラツクが
発生し難くかつ抵抗値が実質的に変化することが
なく、耐熱衝撃性と耐久性が優れた信頼性の高い
セラミツクヒータを発熱部材として具備する自動
車デイーゼルエンジン用グロープラグを提供する
ことにある。 本発明によれば、タングステン、モリブデン等
を主体とする高融点金属の板体又は線体からなる
発熱抵抗体を埋設した窒化珪素、サイアロン、窒
化アルミニウム、炭化珪素等非酸化物系セラミツ
ク材料のホツトプレス焼結体よりなり、かつ24V
以下の電圧で高温発熱するセラミツクヒータを発
熱部材として具備してなることを特徴とする自動
車デイーゼルエンジン用グロープラグが提供され
る。 以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明す
る。 なお、第1図は本発明実施例の自動車デイーゼ
ルエンジン用グロープラグの一部破断図、第2図
は本実施例において試験のために用いられた試験
体ヒータの斜視図を示す。 まず本発明のグロープラグに係るセラミツクヒ
ータ発熱部材に関する試験について述べる。 第2図は本発明に係る試験体のセラミツクヒー
タ例を示し、全体としてHcで示す平板状のセラ
ミツクヒータは炭化珪素質セラミツクホツトプレ
ス焼結体2中に発熱抵抗体としての線条体1が埋
設されている。 このヒータHcを製造する方法としては、例え
ば炭化珪素(SiC)に周知の焼結助剤(例えば
B4C、Al2O3等)を添加し原料粉末をホツトプレ
スモールド中に充填し、その上の所定位置にタン
グステン、モリブデン等を主体とする高融点金属
から成る線条発熱部1′を有する線条体1を配置
し、さらにその上に前記原料粉末を充填し線条体
1を埋設して後、約2000℃でホツトプレス法によ
り加圧焼成する。なお、セラミツクヒータとして
の使用においては、露出している線条体1の両端
部間に電圧を印加することにより発熱させる。 次に、常温時に約0.5Ωの抵抗値を有する0.2mm
φのタングステン線条体1が埋設された体積形状
が70mm×5mm×3mmの炭素珪素質セラミツクホツ
トプレス焼結体2から成るセラミツクヒータHc
を試料として次の特性試験を行つた。 まず、セラミツクヒータHcに直流電圧14〜
18Vを印加し800℃までの立上りに要する時間と
飽和温度を調べた。この結果は表1に示した。 更に、前記セラミツクヒータHcの試料を5個
準備し、これ等に直流電圧13Vを印加し飽和温度
1100℃で30秒保持した後、通電を断にし60秒経過
後に再び通電し飽和温度まで昇温するという繰り
返し試験を行い、所定サイクル毎に発熱抵抗体の
抵抗値を測定し、その変化量を調べた。 この結果は表2に示した。 なお、上記試験において測定された温度はヒー
タの最高温度領域における温度である。
【表】
【表】 上記表1から明らかなように、セラミツクヒー
タHcは直流電圧14〜18Vを印加した場合、800℃
までの立上り時間が4.5秒以下であり急速昇温型
として優れており、かつ飽和温度も最高1400℃と
高温度にまで発熱させることができる。 また、繰り返し昇温試験によつても、上記表2
から明らかなように、セラミツクヒータHcは抵
抗値変化がほとんど見られず、従つて安定した高
温加熱特性を備えた信頼性の高いヒータであるこ
とが判る。 次に、第1図により本発明の自動車デイーゼル
エンジン用グロープラグの実施例を説明する。 図において、発熱抵抗体3はタングステン、モ
リブデン等の高融点金属の薄板からなり、窒化珪
素質セラミツクホツトプレス焼結体6中に埋設さ
れており、これらでセラミツクヒータHnが構成
されている。 このヒータHnの製法としては、窒化珪素に周
知の焼結助剤(例えばAl2O3、Y2O3、MgO等の
酸化物)を添加した原料粉末を金型に充填し、所
定の位置に例えば1mmφのスルーホールを有する
ように成形した後、スルーホール中にタングステ
ンペーストを充填した成形体2個を作製し、次に
櫛歯状にエツチングしたタングステン薄板より成
る発熱抵抗体3を挟み、これをホツトプレス法に
より焼成することにより、窒化珪素質セラミツク
ホツトプレス焼結体6から成る棒状のセラミツク
ヒータHnが製作される。 この棒状のヒータHnは第1図に示すように、
中空の取付金具4に先端部を突出させた状態で嵌
着し、これにより発熱抵抗体3の一方の端子がス
ルーホール及び適当な接続導体(図示せず)を介
して取付金具4に接続される。また発熱抵抗体3
の他方の端子もまたスルーホール及び接続導体
(図示せず)を介して外部接続端子5に接続され
て、自動車デイーゼルエンジン用グロープラグが
製作される。かくして、前記取付金具4と外部接
続端子5間に電圧が印加されセラミツクホツトプ
レス焼結体6内のタングステン薄板より成る発熱
抵抗体3に電流が流れ発熱することにより、セラ
ミツクヒータHnがグロープラグの発熱部材とし
て機能することになる。 上記のように製作された自動車デイーゼルエン
ジン用グロープラグとしてのセラミツクヒータ
Hnについても前記の場合と同様の特性試験を行
つた。その結果は表3及び表4に示す通りであ
る。
【表】
【表】 上記表3から明らかなように、セラミツクヒー
タHnは800℃までの立上がり時間は長くて5秒で
あり、18Vの印加電圧の時には3.2秒ときわめて
短時間内に立上がり、かつ飽和温度も1400℃と高
温度まで発熱させることができる。 また、上記表4の結果によれば、繰り返し昇温
試験においてもタングステン薄板より成る発熱抵
抗体3の抵抗値はほとんど変化していないことか
ら、セラミツクヒータHnは長時間反復使用して
も常に安定な高温加熱特性を発揮し耐久性と信頼
性に優れたヒータであることが判る。 次に、タングステン薄板が埋設された窒化珪素
質セラミツクホツトプレス焼結体である、長さ30
mm×巾10mm×厚さ3mmの平板状セラミツクヒータ
10個を各々所定温度に加熱し、5秒以内にこれを
25℃の水中に投下して該セラミツク焼結体にクラ
ツクが発生する温度を調べたところ、従来のアル
ミナセラミツク焼結体が200℃〜240℃であつたの
に比べ2倍以上の500〜550℃の結果が得られ、急
冷による耐熱衝撃性が優れていることが判つた。 また、第1図で示した形状の窒化珪素質セラミ
ツクホツトプレス焼結体6中にタングステン線よ
り成る発熱抵抗体が埋設されてなるヒータの急速
昇温による耐熱衝撃性を試験した結果、室温20℃
から800℃まで昇温する時間が3秒以上の時はク
ラツクは発生せず、それ以上早く、例えば2秒で
昇温させた場合にクラツクが発生した。 他方、タングステンペーストの印刷によつて形
成された発熱抵抗体が埋設されているアルミナセ
ラミツク焼結体を用いた従来のヒータの場合、5
秒より早く800℃まで昇温されるとクラツクが発
生することが実験によつて確認された。 かくして、本発明の自動車デイーゼルエンジン
用グロープラグのセラミツクヒータの場合は3秒
で800℃に急速昇温させてもクラツクが発生しな
いものであり、よつて急速昇温による耐熱衝撃性
の点でも、前記従来のヒータに比べ、充分に優れ
たものであることが判る。 上述した実施例においては、炭化珪素、窒化珪
素の非酸化物系セラミツク焼結体を用いた代表例
を記載したが、これ以外にサイアロン(Si3N4
Al2O3系、Si3N4+AlN+SiO2系)や窒化アルミ
ニウムのセラミツク焼結体についても上記と同様
の結果が得られることを確認している。 以上のように、本発明は、窒化珪素、サイアロ
ン、炭化珪素等の非酸化物系セラミツクの原料粉
末中にタングステン、モリブデン等を主体とする
高融点金属から成る板体もしくは線体の発熱抵抗
体を埋設しホツトプレス焼結したセラミツクヒー
タを発熱部材として具備してなる自動車デイーゼ
ルエンジン用グロープラグであつて、従来技術の
グロープラグと異なり、緻密な非酸化物系セラミ
ツク焼結体中にタングステン等の薄板又は線条を
密封した構造となつていて、ポーラスな断熱層も
介在していないので熱伝達性が良く、酸化を受け
ることもない。 したがつて本発明によれば、短時間で急速高昇
温ができ、かつ荷酷なヒートサイクル負荷条件下
でもセラミツク焼結体にクラツクが発生し難く、
かつ発熱抵抗体の実質的に抵抗値変化のない優れ
た特性を有する自動車デイーゼルエンジン用グロ
ープラグが提供される。 よつて、このグロープラグにおいては、加熱中
のセラミツクヒータ発熱部材に液状燃料が滴下し
たような場合でも、セラミツク焼結体にクラツク
が入つて破損するようなことがない。 また、長時間の繰り返し使用によつてもセラミ
ツクヒータ発熱部材の抵抗値変化が極めて少ない
ため耐久性と信頼性が十分にに保証される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の自動車デイーゼルエンジン用
グロープラグの1例を一部破断して示す図であ
り、第2図は試験体セラミツクヒータの斜視図で
ある。 1:線条体、2:炭化珪素質セラミツクホツト
プレス焼結体、3:発熱抵抗体、6:窒化珪素質
セラミツクホツトプレス焼結体。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 タングステン、モリブデン等を主体とする高
    融点金属の板体又は線体からなる発熱抵抗体を埋
    設した窒化珪素、サイアロン、窒化アルミニウ
    ム、炭化珪素等非酸化物系セラミツク材料のホツ
    トプレス焼結体よりなり、かつ24V以下の電圧で
    高温発熱するセラミツクヒータを発熱体として具
    備してなることを特徴とする自動車デイーゼルエ
    ンジン用グロープラグ。
JP6063686A 1986-03-20 1986-03-20 グロープラグ Granted JPS61235613A (ja)

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