JPH02217717A - デイーゼルエンジン用グロープラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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［Ａ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１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５７−１８２
０２８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ｉｆ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。

〔発すＪ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ｔＯ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
−Ｆへの素子の追加なくグロープラグ単独で図るために
は２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８０−１１７０３０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
抗温度係数の大さ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
よりも詩間的に遅延して温度上昇させるように構成する
ことで、Ｌ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１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ｒＰＪ２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８１−１１３１９５７号公報には、発熱体
となるｉｆ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：５２の抵抗
体を介在させて設けてなる構造を右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、心安とする発熱特性を
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附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、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の抵抗体が埋設されるシース先端
側よりも大径に形成１．たちのである。

また５本発明によれば、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の抵抗体から離れて
いる第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１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で示十グ
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ツシュ４を
介して電極棒５が同心状に増付けられ、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どなる第１の
螺旋状抵抗体１０（以下ｇｔ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偏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、丘述した第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ｌＯ
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ｍ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ｌｊＩ％！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′
ｉ４２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１．０−２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ｌｌの後端側に直夕１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がら大′這力を第２の抵抗体１１、
第１の抵抗体１０側に供給するとともに１通電時間の経
過と共に徐々に温度り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
ｌＯ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デ溶接等で接続すること
で構成されている。

さて、本発明によれば、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ｊＯ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２ｏとされたシー
ス２を、ハウジング３先端部に組付は固定するにあたっ
て、大径部２０がハウジング３内の先端側段部に係ｉｈ
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Ａ〈シている。しかし、これに
限定されず、シース２をハウジング３に対しろう付は等
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１本実施例では、Ｌ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伜の大きなものを用いた
場合を示している。

ここで、ｈ述した第３の抵抗体１２の温度制御を、第２
の抵抗体１１による制御よりもどらせるためには、■発
熱体となる第１の抵抗体１ｏ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１
１部分よりも大きくする、ｅ）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■、■のいずれが一方または両
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２ｏ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１０．１
１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１
２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ＩＩ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１
１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
以と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
スト低減化が回走となる。

ここで、本実施例を適用したグロープラグｌにおける通
電時間と発熱温度との関係を、第３図において特性面Ｍ
Ａａで示しており、従来型の特性曲線すとの比較におい
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２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，
１１，１．２において、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αｌα２．
α３としたとき、α１くα３く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ｉ、　ｏ　、　ｔ
　ｔ　。

１２において正の抵抗温度係数のみ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ｌ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ブジグ構造
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〕

以ヒ説明したように、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、ｖＪ
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
シースの後端部分を、第１および第２の抵抗体が埋設さ
れるシース先端側よりも大径に形成したので、箇弔かつ
安価な構成にもかかわらず、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よとも
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
ーを行なえるという種々優れた効果がある。

また、本発明によれば、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、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え
るという優れた効果を奏することがで、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。 ｌ・・・・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。 特許出願人　　自動車機器株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （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。
2. （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。