JPH0432616A - 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、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設置し２通
電発熱により７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０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１上記セラミツクヒータ型のグロープラグ
は２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顧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２発熱線を絶縁性セラ
ミック材と路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９例えば特開昭６
０−９０８５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
、！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９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１同６０−２９９３３９号、同
６１−２５６３５４号、同６１−２５６３５５号同６２
−１３３６８２号、同６２−１３４０４０号、実願昭６
２８１６５１号等）。

第１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。第１図において全体を符号１
０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ｌＯは、先端側が発熱体として機能する棒状のセラ
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の後端部には外部接続端子（図示せず
）を設けると共に、これらの端子と前記セラミックヒー
タ１１を構成するリード部２１．２２とは２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
ルキャップ：２Ｂ、２９を介して接続する。なお、この
場合リード部２１．２２の後端にはターミナルキャップ
２８．２９を固着するため、この後端部の外径寸法をリ
ード部２１．２２の他の部分の外径寸法より小に形成す
ると、ターミナルキャップ２８．２９がホルダ１２の内
面と接触することによる電気的短絡事故を回避するため
に好ましい。

セラミックヒータ１１は２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研削加
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５発熱部２０からリード部２１．２２間にかけ
て長手方向にスリット２５を形成する。なおセラミック
ヒータ１１はスリット２５内に絶縁シート２４を介装し
、リード部２１．２２の外周に絶縁層２３を被着させ更
にその外方に接合層（図示せず）を設けた状態でホルダ
１２内に嵌着する。リード部２１．２２と絶縁シート２
４との間に接合層（図示せず）を介在させて２両者を一
体に接合する。なお絶縁層２３およびその外方に設ける
接合層は２セラミツクヒータ１１とホルダ１２との間の
電気的絶縁を確保すると共に、エンジン内の燃焼圧の外
部漏洩を防止するための気密性を確保する必要があるた
め、！！！縁層２３を形成する材料としては２例えば軟
化点が７００°Ｃ以上の非晶質ガラスを、接合層を形成
する材料としては例えば銀パラジウムろうを使用する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の発明および考案により、従来技術に存在する問題
点を解決することができたが、その後の実験５研究によ
り若干の問題点があることが解明された。すなわちリー
ド部２１．２２の後端部に金属導線１６．１７を接続し
たターミナルキャップ２８．２９を固着する場合には９
例えばＡｇＣｕ−Ｔｉ合金からなるろう材を使用し、約
８２０°ＣＸ３分の真空中加熱を行なうのであるが、こ
の場合に絶縁層２３内に多数のボアが発生し、絶縁耐圧
が低下し、漏電するという事故が経験された。

第２図（ａ）　（ｂ）は各々第１図における絶縁層２３
の近傍を拡大して模式的に示す横断面図であり２同一部
分は第１図と同一の参照符号で示す。両図において２３
ａ、２３ｂは各々第１層および第２層であり１両者が一
体となって前記第１図における絶縁層２３を構成する。

これらの層は各々ガラスペーストを例えばスクリーン印
刷によって塗布した後、大気巾約８３０℃×１０分の加
熱によって被着する。３０はボアであり、ガラスペース
ト中の揮発分によって生成されるものである。

上記のようにして被着した直後の状態を示す第２図（ａ
）においては、ボア３０の数は比較的小であるが１次の
工程において、第１図に示すターミナルキャップ２８．
２９を固着した後においては。

第２図い）に示すようにボア３０の数が大となる。

すなわち絶縁層２３を形成するガラスペーストからなる
第１層２３ａおよび第２層２３ｂ中に。

８００℃以上で蒸発し易い成分が含まれているためター
ミナルキャップ２８．２９を固着するための約８２０°
ＣＸ３分の真空中加熱により、前記の易蒸発成分が蒸発
し、更に新たなボア３０を生成するものと認められる。

なお上記の傾向はセラミックヒータ１１をホルダ１２に
ろう付けする際に更に増大し、ポア３０相互間が連結し
、絶縁層２３を貫通する孔も出現するに至り、絶縁耐圧
を大幅に低下させ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、前記
発明および考案の完全化を図り、信頼性が高く、かつ長
寿命であるディーゼ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。

る、という技術的手段を採用した。

〔作　用］ 上記の構成により、給電部材をろう付けする際のボアの
増加を抑制し、絶縁層の絶縁機能を確保することができ
るのである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため１本発明においてはＵ字状に形
成した発熱部と、この発熱部の両端部から後方に延設し
た１対のリード部とを、導電性セラミック材によって一
体に構成してなるセラミックヒータを、少なくとも発熱
部を外部に突出させた状態で、中空状に形成したホルダ
の先端部に保持し、前記セラミックヒータの少なくとも
ホルダ先端部に対応する部分の１対のリード部間に絶縁
ソートを介装固着し、これらのリード部の後端部に給電
部材を固着して構成したディーゼルエンジン用グロープ
ラグにおいて、給電部材を７００〜７８０°Ｃの融点を
有する合金ろう材によって固着ず［実施例］ 第３図（ａｌないしくｄ）は夫々本発明の実施例におけ
る絶縁層を被着して真空中加熱後の状態を模式的に示す
横断面口であり５符号は前記第２図（ａ）（ｂ）と対応
する。第３図（ａ）ないしくｄｌは夫々加熱温度を約７
００°ｃ、　　７２５°Ｃ，７５０°Ｃおよび７７５°
Ｃとしたものである。これらの図から明らかなように、
ボア３０の数は前記第２図（ａ）に示す絶縁Ｉ！２３被
着後の状態よりは増加しているが、第２図（ｂ）に示す
ターミナルキャップ固着後（加熱温度約８２０’Ｃ）の
ものより減少しでいる。

第４図は真空中加熱温度と絶縁耐圧との関係を示す図で
ある。第４図から明らかなように、従来のものにおける
約８２０”Ｃ加熱においては、絶縁耐圧が１００ｖ以下
に低下している。これに対して真空中加熱温度が７７５
°Ｃ以下のものにおいては加熱前のものと比較して絶縁
耐圧が同等若しくはそれ以上であることが認められる。

これは真空中加熱温度を低くすることにより、前記第３
図（ａ）ないしくｄ）に示すようにボア３０の増加が抑
制されることに起因すると認められる。

以上の結果に基づき、第１図に示すリード部２１．２２
の後端部に、約１．５％Ｔｉ−２３％Ｃｕ−１５％Ｉｎ
−Ａｇ合金からなるろう材を使用し、真空中において約
７７５°ＣＸ３分の加熱によりターミナルキャップ２８
．２９を固着した。このようにしてセラミックヒータ１
１全体を約５■φ×５０閣程度２発熱部２０を約３ｍφ
×１０Ｗ程度に形成してグロープラグ１０として組立て
て実験したところ、約８００°Ｃ到達時間３．５秒、飽
和温度をその許容範囲１２００°Ｃ以下とした上で約１
１００°Ｃとし得る性能を確認した。

本実施例においてはセラミックヒータの横断面形状が円
形の場合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と共に、各
構成部分の形状、構造等を適宜変更することは自由であ
り１作用は同一である。またターミナルキャンプ等の給
電部材を固着する合金ろう材としてそれぞれ約１．５％
Ｔｉ−２３％Ｃｕ−１５％Ｉｎ−Ａｇ合金を使用した例
を示したが、導電性を有すると共に、セラミック材と金
属部材との接合が可能であれば、他の合金ろう材を使用
してもよい。

〔発明の効果〕

本発明は以上記述のような構成および作用であるから、
絶縁耐圧を向上させることができると共に、前記改良発
明および考案の完全化を図り、信顧性が高く、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すること
ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の対象である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、第２図（ａ）　（ｂ
）は各々第１図における絶縁層の近傍を拡大して模式的
に示す横断面図、第３Ｖ（ａ＞ないしくｄ）は夫り本発
明の実施例における絶縁層を被着して真空中加熱後の状
態を模式的に示す横断面図、第４図は真空中加熱温度と
絶縁耐圧との関係を示す図である。 １１：セラミックヒータ　２１，２２：リード部、２３
：絶縁層、２８．２９：ターミナルキャップ。 も 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｕ字状に形成した発熱部と，この発熱部の両端部から後
   方に延設した１対のリード部とを，導電性セラミック材
   によって一体に構成してなるセラミックヒータを，少な
   くとも発熱部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保持し，前記セラミックヒータの
   少なくともホルダ先端部に対応する部分の１対のリード
   部間に絶縁シートを介装固着し，これらのリード部の後
   端部に給電部材を固着して構成したディーゼルエンジン
   用グロープラグにおいて，給電部材を７００〜７８０℃
   の融点を有する合金ろう材によって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。