JPH02251013A - ディ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
の予熱に使用するグロープラグに関し特に速熱型の機能
を有し１かつ長時間のアフターグロー化を達成し得る自
己飽和性を有するセラミックヒータを備えたディーゼル
エンジン用グロープラグの改良に関するものである。

〔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配置し４通
電発熱により、吸気温度の上昇または着火源用として、
エンジンの始動性を向上させる方法を採用している。こ
の種のグロープラグとしては、従来金属製シース内に耐
熱絶縁粉末を充填し、鉄クロム、ニッケル等からなるコ
イル状発熱線を埋設した。いわゆるシース型と称するも
のが一般的である。またそれ以外にも特開昭５７４１５
２３号公報等に示されるように、タングステン等による
発熱線を、絶縁性を有する窒化ケイ素等のセラミック材
中に埋設した棒状ヒータを使用したセラミックヒータ型
も知られている。このようなセラミックヒータ型は、耐
熱絶縁粉末およびシースを介して間接加熱するシース型
に比べ、熱伝達効率を向上させ得ると共に１発熱特性の
面でも優れ、加熱時に短時間で赤熱して温度立ち上り特
性を大幅に向上させ、速熱型の性能を有するため。

近年盛んに採用されるようになっている。

しかしながら、上記セラミックヒータ型のグロープラグ
は１例えば窒化ケイ素のような絶縁性セラミック材の内
部に、タングステン等の金属製発熱線を埋設した構造で
あり、しかもこれら両部材間の熱膨張率が異なるため、
特に発熱時における急激な温度上昇とその繰り返し使用
とが、セラミックヒータの耐久性を減するおそれがある
。従って耐熱強度等の信軌性の面で問題があり、さらに
コスト高を招くという欠点があった。

上記問題点を解消するものとして１発熱線を絶縁性セラ
ミック材と略々間等の熱膨張率を有する導電性セラミッ
ク材で形成したセラミックヒータ構造が１例えば特開昭
６０−９０８５号公報や、同６０１４７８４号公報等に
より提案されている。しかしいずれもグロープラグとし
て使用するには、構造上および機能面からも未だ問題が
あり、実用化するには至っていない。

すなわち速熱型としての機能が不充分、成形加工が煩雑
、電極の取出し構造が複雑、アフターグロー時間の長時
間化が困難等の問題点がある。

上記の問題点を解決するために２本出願人はＵ字状に形
成した導電性セラミック材からなるセラミックヒータを
中空状ホルダ内に接合保持したディーゼルエンジン用グ
ロープラグについての発明をすでに出願している（特願
昭６０−２９９３３８号、同６０−２９９３３９号、同
６１−２５６３５４号１同６１−２５６３５５号。

同６２−１３３６８２号、同６２−１３４０４０号、実
願昭６２−８１６５１号等）。

第４図は上記ディーゼルエンジン用グロープラグの例を
示す要部縦断面図である。同図において全体を符号１０
で示すグロープラグの概略構成を説明する。グロープラ
グＩＯは、先端側が発熱体として機能する棒状あセラミ
ックヒータ１１と。

このセラミックヒータ１１を先端において保持する略管
状を呈する例えばステンレス鋼等の金属製のホルダ１２
を有する。ホルダ１２の外周にはねじ部１２ａを形成し
、エンジンのシリンダヘッド側のねし穴（図示せず）と
螺合し、セラミックヒータ１１の先端を燃焼室若しくは
副燃焼室内に突出させた状態で保持する。ホルダ１２の
後端部には第１および第２の接続端子（図示せず）を設
けこれらの端子とセラミックヒータ１１を構成するリー
ド部２１．２２とは１例えばフレキシブルワイヤ等の金
属導線１６．１７およびターミナルキャンプ２８．２９
を介して接続する。

セラミックヒータ１１は９例えば導電性サイアロン粉末
を熱可塑性樹脂等と混練し、所定のキャビティを有する
金型中に射出成形し、この成形体を焼成して形成するか
、若しくは予め棒状に成形した素材を放電加工や切削加
工によって所定の形状に成形することができる。そして
発熱部２０はリード部２１．２２よりも肉厚が薄くなる
よう小径に形成すると共に、セラミックヒータ１１の中
央部には３発熱部２０からリード部２１．２２間にかけ
て長平方向にスリット２５を形成する。次に２４は絶縁
シートであり、セラミックヒータ１１の少なくともホル
ダ１２の先端部に対応する部分のリード部２１．２２間
のスリット２５内に介装接合する。２３は絶縁層であり
、リード部２’ｌ、２２の外周とホルダとの間に介装固
着する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記構成のグロ−プラグにおいて１セラミツクヒータ１
１を形成する手段として例えば射出成形を応用して一体
的に形成することも考えられるが成形後の焼結工程にお
いて変形することがあり各部の寸法積度を確保すること
か極めて困難であり、グロープラグとして組立てた後に
おける特性に影響する場合が多いという問題点がある。

一方寸性精度を確保するために１例えば棒状のブロック
を成形して焼結後５機械加工によって削り出す手段によ
るときには、加工工数および加］二時間が極めて大とな
り、量産に不適であるのみならすコスト高となるという
問題点がある。

本発明は上記従来技術に存在する問題点を解決し１寸法
精度を充分に確保し得ると共に、製作が容易であり、生
産性を向上させ得るデイ−セルエンジン用グロープラグ
を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

」−記目的を達成するために、本発明においては絶縁材
料からなる棒状の本体内に空孔を２個併設し、この空孔
の先端部に導電性セラミック材料により０字状に形成し
た発熱部材を嵌着し、前記空孔の先端部から後方に導電
性セラミック材料により棒状に形成したリード部材を嵌
着すると共に発熱部材の後端部とリード部材の先端部と
を空孔内において本体と共に気密的に接合固着してなる
セラミックヒータを、少なくとも発熱部材を外部に突出
させた状態で中空状に形成したホルダの先端部に気密的
に接合固着する。という技術的手段を採用した。

本発明において２発熱部材とリード部材とを同一材料で
形成することができるし、また両者を異なる特性の材料
で形成することができる。この場合において１発熱部材
およびリート部利の固有電気抵抗率を各々ρ０，ρ１と
したときに、ρ。≧ρとすることが好ましい。すなわら
ρ。〈ρ、のように形成すると、リード部材における電
圧降下が大となるのみならず、リード部材に非所望な発
熱を生じるため好ましくない。

また発熱部材の発熱部における横断面積とリード部との
接合部における横断面積とを各々ＳＯ，Ｓ。

とじたときにＳ。＜Ｓ、であるように形成することが好
ましい。

〔作用〕

上記の構成により、充分な耐熱強度を有し、セラミック
ヒータ先端における迅速な赤熱化が図れ速熱型としての
性能を充分に発揮し得ると共に（ｉ　１’ｌ性の高い、
かつ長寿命であるディーゼルエンジン用グロープラグと
して機能することができる。

〔実施例〕 第１図および第２図は各々本発明の実施例を示す要部縦
断面図および右側面図であり、同一部分は前記第４図と
同一の参照符号で示す。第１図および第２図において、
３１は本体であり１例えばサイアロン若しくは高抵抗導
電サイアロン、ムライトまたはアルミナのようなセラミ
ック材料により、横断面外形輪郭を円形に形成すると共
に、本体３１内に空孔３２を２個併設する。次に３０は
発熱部材であり、導電サイアロンのような導電性セラミ
ック材料によって略Ｕ字状に形成し１本体３１の空孔３
２の先端部に嵌着する。３３はリード部材であり、前記
発熱部材３０と同様の導電性セラミック材料により棒状
に形成して、空孔３２の先端から後方に嵌着する。３４
は接合部材であり１例えばＴｔ−Ｃｕ、Ｔｉ−Ｎｉ、Ｔ
ｉ−ＡｇＣｕ合金のようなＴｉ系ろう材によって形成し
前記発熱部材３０とリード部材３３とを電気的に接合す
ると共に２発熱部材３０およびリード部材３３を本体３
１の空孔３２内に機械的かつ気密的に接合固着する。上
記のようにして形成した本体３１をホルダ１２の先端部
に固着するには１例えば本体３１の外周面にメタライズ
層３５を形成した後２例えば銀ろうのような接合材（図
示せず）を介して機械的かつ気密的に接合固着すればよ
い。

なおこの場合の接合材は、前記′■゛１系ろう材より低
融点の材料によって形成する必要がある。なおホルダ１
２およびリード部材３３の後端部の構成は、前記第４図
におけるものと同様である。

以上の構成により、グロープラグとして組立てて実験し
たところ、従来構造のものと同一の機能を発揮し得るこ
とを確認した。すなわち発熱部材３０を３Ｈφ×１０鶴
とし、リード部材３３を５寵φ×４０鶴とした場合にお
いて、　　８００℃到達時間３．５秒、飽和温度を１１
００℃とすることができた。

第３図は第１図および第２図における発熱部材３０の素
材の例を示す斜視図である。第３図において３０ａは捨
て棧であり９発熱部材３０の後端部３０ｂを接続するよ
うに一体に設ける。なお後端部３０ｂの横断面積は発熱
部３０ｃの横断面積より大に形成する。

上記の構成により発熱部材３０の素材を例えば射出成形
によって成形し、焼結後において捨て棧３０２を切除す
れば２発熱部材３０を高精度かつ変形なしに形成するこ
とができると共に９機械加工時間および加工工数を大幅
に低減することができる。なお第１図および第２図にお
ける本体３１およびリード部材３３は、横断面形状が同
一の棒状体であるから１例えば押出成形手段によって連
続的に成形できるから、長尺に成形後において所定寸法
に切断して得ることができる。

本実施例においては１本体の横断面外形輪郭を円形に形
成した例について記述したが１円形以外に矩形、正方形
、多角形、楕円等の形状とすることができる。また本体
内に設けるべき空孔の横断面形状を略半月形としたが、
上記同様に他の幾何学的形状とすることができる。

〔発明の効果〕

本発明のディーゼルエンジン用グロープラグは以上記述
のような構成であるから、下記の効果を奏することがで
きる。

（１１セラミックヒータを発熱部材とリード部材とに分
割して形成し２組立によって本体内に同時に接合固着す
るようにしたため、焼結時における非所望な変形を最小
限に留めることができ。

寸法精度を大幅に向上させ得る。

（２）セラミックヒータを構成する本体１発熱部材およ
びリード部材は何れも射出成形および／または押出成形
等の量産成形手段によって成形することができるため、
生産性を向上させ得る。

（３）　　発熱部材とリード部材とを異なる材料によっ
て形成することによって、各々最適の機能を付与するこ
とができ、セラミックヒータの品質を大幅に向上させ得
る。

（４）　　発熱部材の発熱部における横断面積とリード
部の接合部における横断面積とを各々Ｓｏ、Ｓ＋とした
ときにＳ０＜Ｓ１であるように形成することにより１発
熱部材とリード部材との接合部が高温になることを防止
し、信軌性を向上させることができる。

斜視図、第４図は従来のディーゼルエンジン用グロープ
ラグの例を示す要部縦断面図である。

１２：ホルダ、３０：発熱部材、３１：本体３２：空孔
、３３：リード部材。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　絶縁材料からなる棒状の本体内に空孔を２個併
   設し，この空孔の先端部に導電性セラミック材料により
   Ｕ字状に形成した発熱部材を嵌着し，前記空孔の先端部
   から後方に導電性セラミック材料により棒状に形成した
   リード部材を嵌着すると共に，発熱部材の後端部とリー
   ド部材の先端部とを空孔内において本体と共に気密的に
   接合固着してなるセラミックヒータを，少なくとも発熱
   部材を外部に突出させた状態で中空状に形成したホルダ
   の先端部に気密的に接合固着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）　発熱部材とリード部材とを同一材料によって形
   成した請求項（１）記載のディーゼルエンジン用グロー
   プラグ。
3. （３）　発熱部材およびリード部材の固有電気抵抗率を
   各々ρ＿０，ρ＿１としたときに，ρ＿０＞ρ＿１であ
   る請求項（１）若しくは（２）記載のディーゼルエンジ
   ン用グロープラグ。
4. （４）　発熱部材の発熱部における横断面積とリード部
   との接合部における横断面積とを各々Ｓ＿０，Ｓ＿１と
   したときにＳ＿０＜Ｓ＿１である請求項（１）ないし（
   ３）何れかに記載のディーゼルエンジン用グロープラグ
   。