JPH059698B2

JPH059698B2 -

Info

Publication number: JPH059698B2
Application number: JP59068979A
Authority: JP
Inventors: Teiraa Uoruton Furanku
Original assignee: UERUMAN SAAMARU SHISUTEMUSU CORP
Current assignee: UERUMAN SAAMARU SHISUTEMUSU CORP
Priority date: 1983-04-08
Filing date: 1984-04-06
Publication date: 1993-02-05
Also published as: US4477717A; EP0122075A3; JPS59197735A; EP0229677A3; ATE43895T1; EP0122075A2; CA1260783A; EP0122075B1; EP0229677A2; DE3478636D1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、シース内に置かれ、内燃室内で燃料
に接する内部抵抗素子を用いて内燃機関の燃料を
点火するために使用される予熱プラグおよびその
製造方法に関する。

本発明は、燃料を速やかに、例えば10秒以下で
点火するため、自動車エンジンを附勢するデイー
ゼルエンジンに使用され、既存の予熱プラグと、
商業的に競争できるに十分な低価格で製造される
予熱プラグに関する。この予熱プラグは、エンジ
ン振動があり、プラグ温度が少なくとも1100℃に
なり、高温の燃焼ガスが高圧下にあつて、しかも
腐蝕性であるようなシリンダ内という相当な悪条
件下に置かれる。

加熱素子シースは、通常一端がねじ切りされて
いて、シリンダブロツクに螺入される包囲ハウジ
ング即ちケーシングから内燃室内へ突出してい
る。この管状シースの突出部は、シースを囲むハ
ウジングの端部における充てん材ろう付によつ
て、ハウジングにろう付することにより気密に取
り付けられる。このろう付により、シースとケー
シングの内側の穴との間は気密シールされ、その
結果、点火時、例えば28Kg/cm²（400psi）の高圧
ガスは、シースとケーシング穴壁の間の境界面に
沿つて動かず、シースの開口端でシース内に入
る。このようなろう付は、米国特許第3749980号
に付されている。

ハウジング内に置かれた管状加熱素子は、その
内側端部から突出する中央電極を持つており、こ
れは、ケーシングとは電気的に絶縁されているこ
とが必要であり、また加熱素子内に、酸素を帯び
た空気が侵入するのを防ぐために、シース壁に対
して気密にシールされることが必要である。米国
特許第4252091号は、空気が加熱素子内に入つて、
酸化マグネシウムや加熱素子コイルと接触するの
に抗するシールされた曲りくねつた通路を形成す
るように、管状シース端に形成された電極及び溝
に嵌合する整合溝を有する溝付き套管を開示して
いる。更に、この特許は、アルミニユーム又はマ
グネシウムのような、酸素との親和力が大きい充
てん材が、加熱素子の頂部及び套管を覆い、“０”
リングの下方に捕えられ、その結果、空気が管状
ヒーター素子内に侵入するのを防いで気密シール
を形成することも開示している。本発明は、米国
特許第3749980号に開示されているようなろう付
作業の必要性をなくし、予熱プラグハウジングと
シース間の相互接続を簡単にかつ安価にするもの
である。本発明は、加熱素子内への酸素の侵入を
防ぐために、ハウジングと管状シース間だけでな
く、突出電極と管状シース間をも効果的に気密に
するために、組立中圧縮される圧縮性絶縁套管を
使用する。

本発明の他の特徴によれば、初期電圧が速い始
動を行なわせるニツケル素子と加熱をするカンタ
ルコイル部を使用する新規で、改良された速動加
熱合成コイルが与えられる。ニツケルの抵抗増加
は、最大温度を制限する。自己平衡特性によるこ
のようなプラグの速い加熱は動作温度の上昇を避
け、これは究極的には、ニツケルワイヤゴイルの
平衡性なしにつくられしかも遅い始動が特別に問
題となる寒冷地でのエンジンのより速い始動を行
なわせる。

本発明は、シースを点火温度まで上昇させ、そ
れから動作90秒後に所定温度例えば、約1150℃
（2100〓）を超えないように一定にする直列抵抗
網のつくり方の問題を解決した。本発明は、寒冷
地での自動車エンジンの始動に必要で、商業的に
望まれる評価基準を満たす実用的で、効果的な速
動予熱プラグを提供する。

本発明の目的は、前述した従来の予熱プラグと
対照的な新規で、改良された予熱プラグを提供す
ることである。本発明の他の目的は、加熱素子内
への酸素の侵入を防ぐ予熱プラグにおける新規で
改良された機械的シールそして新規で改良された
速動予熱プラグを提供することである。

本発明のこれらの目的及び長所は、添付図面と
共に、以下の記載から明らかとなる。

図に示されているように、本発明は、エンジン
ブロツクに螺入するねじ切り部１４を有するハウ
ジング又はケーシング１２から突出した一端１１
ａを備えた内部加熱素子１１内に形成される予熱
プラグにおいて具体化される。ハウジング１２
は、加熱素子の中空円筒状スリーブ又はシース１
６がはめ込まれる中央軸穴１３を持つている。典
型的には、シースはステンレススチール又は他の
適当な材料で作り、閉端１６ａを有している。ス
リーブ内には、中央套管又はワツシヤ１９及びナ
ツト２０を通つて外部コネクタ端子２２まで延び
る中央導電体１８がある。この導電体の内側端部
は、シース内に配置された加熱コイル又は加熱素
子３０に接続される。加熱素子コイルの内側端部
３０ａは、シース１６の端部１６ａに電気的に接
続される。この導電体は、スリーブ１６から離間
され、同様に、加熱素子コイル３０はスリーブ１
６から離間されこれらはそれぞれ酸化マグネシウ
ム或いは同様にシース１６内に、そして導電体と
加熱コイル３０の周わりに詰め込んだ粒状の絶縁
材２３によつて支持され、固定される。

シース閉端部１６ａは、燃料の点火のために燃
焼室に入れられ、温度変化に対し抵抗値が大きく
変化する第２のコイル部４０に比較して、温度に
対し、比較的一定の抵抗値を有する材料からなる
第１のコイル部３８（FIG2）によつて、急速に
温度上昇させられることが必要である。燃焼室内
では、圧力は32Kg/cm²（480psi）に達し、この圧
力では、ケーシング１２の軸方向の穴１３を形成
する壁４２と金属シース１６の隣接外面４７との
間の境界面に沿つてガスが流れようとする。これ
までは気密にするために、套管の端部１２ａと隣
接シースに真ちゆう即ち溶接部が形成されてい
た。

本発明は、シース表面４７とケーシングの穴１
３の壁４２の間の直接接触量を制限するために、
ケーシングの端部１２ａに拡大空間即ち端ぐり４
６からするギヤツプを有している。

ガス圧により、端ぐり及びシース壁４７とケー
シング即ちハウジング１２の穴１３の軸方向壁４
２の境界面にガスは流れることが判る。加圧空気
がシース外端に達すると、シースは密閉されてい
なければならず、そうでない場合空気は割れ目ま
たは亀裂を通してシース内に侵入してニツケル、
カンタルコイル４０，３８が侵食されることにな
る。

本発明によれば、外側金属ケーシング１２と管
状加熱素子のシース１６間の従来の真ちゆうシー
ルを用いずにその間の気密は、機械的に達成され
る。これは、管状加熱素子１１とハウジング１２
の組立中十分な圧力で加圧される圧縮可能なガス
ケツト又はワツシヤ５０を使用することによつて
達成され、その結果ハウジングとシース１６の間
だけでなく導体１８とシース１６の間の気密も行
なわれて、加熱素子内にガスは入らない。

本発明の推奨実施例では、シリコンワツシヤ５
０が周知の方法でシースの型付けをする前に、シ
ース上のクリンプ端部６５によつてシース１６内
に取り付けられる。来の型付け作業中、シースの
直径は相当小さくなり、長さが増す。型付け作業
中、シリコンワツシヤの端部５０ａは、第３図に
示されるようにシースの端部１６ｂの外側へ突出
して伸び、シースの外壁４７の直径よりも大きな
直径を保持する。このような型付け作業中、ワツ
シヤ５０の内側部分５０ｂとシースの隣接内側側
壁５６（第２図）の間の第１の内面気密シールが
設けられる。同様に、型付け作業中、圧縮された
ワツシヤは、ワツシヤの内側穴の壁５０Ｃと導体
１８の間の非常に緊密な第２のシール５７を形成
されている。こうして、アセンブリが型付けされ
て、第３図の構造が得られると、第１のシール５
５と第２のシール５７が形成されている。

本発明の重要な側面によれば、ケーシング１２
とシース１６間の機械的シールは、端ぐり４６の
内側端部に隣接した套管１２の傾斜壁部６０内で
シリコンワツシヤ５０を圧縮することによつて達
成される。ここで、傾斜壁は約10゜の傾きを有し
ており、第４図に示すように上方へ向つてしだい
に直径が小さくなつており、その結果シリコンワ
ツシヤ５０の突出部５０ａは傾斜壁部６０に沿つ
て圧縮されるので連続的に直径が小さくなる。シ
ース端１６ｂは、同様に傾斜壁６０によつて圧縮
される。気体が端ぐり４６を通つて、シース内に
入つて加熱素子まで到達し、加熱コイル３８又は
４０を酸素が侵すのを防ぐ効果的な第３のシール
を与えるのは、大きな荷重の下でのシリコンワツ
シヤのこの圧縮作用である。

本発明の推奨実施例をより詳細に参照すると、
シリコンワツシヤ５０は第２図に示すように、環
状でありシース１６の内部穴の中に置かれ、押し
出しより前に導体と内部コイルを囲む酸化マグネ
シウムに対向して配置される。この望ましい材料
は、高温に耐え圧縮ひずみの小さいシリコンゴム
である。

シリコンワツシヤ５０はシースの開放端１６ｂ
に設置される。この場合、シースの直径を縮小さ
せるすえ込み工程中にシースからワツシヤ５０が
押し出されないようにするため、シース端１６ｂ
を第２図に明らかな如く先ず小径に圧縮してシー
ス５２の金属部分を永久変形させてワツシヤ５０
を把持するのである。ワツシヤ５０の端部と捲縮
したシース１６ｂの端部間には、６５で示すよう
に非常に小さなくぼみが設けられる。従来の型付
け作業中、ワツシヤ５０は、締めつけられて外側
へ突出し、空間５６を満たすが、シース端１６ｂ
を越えて突出部５０ａが外側へ向つて突出してい
る第３図に示されるように、一般に傾斜又は円錐
台形表面６６を呈する。シリコンワツシヤ５０の
押し出し成形された部分５０ａは、第２図に示さ
れたものから、押し出し成形後径が小さくなり、
第３図に示すような外観になるような径を有する
押し出されたシースの外径よりもずつと大きい外
径を有する。圧縮されたワツシヤシールに加え
て、本発明の推奨実施例は、ハウジング１２の穴
の壁４２との係合を固めるために、ワツシヤ５０
の下方のシース１６の外壁４７にリングとして付
けられる接合剤又は接着剤を使用する。

望ましい接合剤リングは、ロツクタイト社によ
つて、商標“Lock Tite”RC620として売られて
いる。

アセンブリにおいて、第３図に示すような、ワ
ツシヤ５０と接合リング７０を有するシース１６
は、望ましい圧縮があり、接合リングが、所定位
置でハウジングの内部穴の壁４２と係合するよう
に、ハウジング１２の外側端部１２ａから所定長
さにまで、ハウジング内に圧力嵌合する。

本発明の他の重要な面によれば、コイル３８と
４０は、本発明の推奨実施例で、第５図に示すよ
うに構成され、それらの各端部４０ａと３８ａ
は、端部を共に機械的に結合し、電気的に接続す
るように溶接部７５で端部同志で接合される。こ
の好ましい溶接部は、レーザー溶接や他の衝撃溶
接又は突合せ溶接によつてつくられる。これは、
英国特許公報第2013277Aで示されるような互い
に接したコイル端タイプのものとは対照的であ
る。本発明では、コイル３８，４０の両方共に同
方向に巻かれ、一方前記英国公報では、コイルは
反対方向に巻かれて端部は互いに溶接すべく並置
される。英国公報の並置端部は、シースに接触
し、コイルをシヨートするのを防ぐのが困難であ
る。第５図に示されるような好ましい加熱素子
は、ニツケルコイル４０よりも大径のカンタルＡ
−１コイル３８を有し、これは巻回数の少ない例
えば７ターンのコイルを有し、その直径は最大外
径から最小径のコイル部分３８Ｃ（第５図）まで
変化する。できるだけ早く半球状シース端部１６
Ａを加熱するために、コイル３８は、シース端壁
１６Ａに近接した半球状のコイルで形成される。
一方、ニツケルコイル４０は、全体に亘つて直径
が一定である。本発明の推奨実施例では、軸方向
の位置の小孔７２がシース閉端１６ａに形成さ
れ、コイルの直線状端部３０ａがそこから突出
し、不活性ガスアーク溶接によつて、シースをガ
ス漏れに対して密封し、コイルをシース端１６ａ
に接地する。

11ボルトを加えると、合成コイルは、６〜10秒
以内で先端１６ａからシース長さ３mmの位置で、
シースを850℃（1562〓）に加熱することが、テ
ストにより見出されている。約90秒後、この温度
は、一定となり1110゜〜1170℃（2040〜2140〓）
の範囲となる。また、これらのプラグは、12.5ボ
ルトで120秒間耐えられる。常温での起動から動
作温度まで、加熱コイル３８に較べて、ニツケル
抵抗コイル４０の温度係数が高いために、ニツケ
ルコイル４０の抵抗は500〜600パーセント増加
し、一方加熱コイルの抵抗増加は10％以下であ
る。この安定したコイル３８の抵抗は大きな始動
サージ電流を抑える。

前述したことから、本発明は様々の構造の予熱
プラグに使用する改良された機械的シールを提供
することが明らかである。この改良されたシール
は、ここで述べた速動作予熱プラグに特に有効で
ある。

本発明の推奨実施例を示して説明してきたが、
それは本発明の限定するものではなく、特許請求
の範囲で規定される本発明の思想と範囲内のあら
るゆる変形や選択枝の構造をカバーするためのも
のであることが理解される筈である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の推奨実施例により構成され
た予熱プラグの断面図、第２図は、押し出し成形
前の加熱素子の拡大部分断面図、第３図は、押し
出し成形後の加熱素子の図、第４図は套管の部分
縦断面図、第５図は、本発明の推奨実施例により
構成された合成コイルを有する加熱素子の拡大図
である。１０…予熱プラグ、１１…管状ヒーター、１２
…ハウジング、１３…穴、１４…ねじ切り部、１
６…シース、１８…導体、２３…絶縁材、３０…
加熱コイル、３８…第１コイル部、４０…第２コ
イル部、５０…シリコンワツシヤ、１６ａ…シー
スの外端、１６ｂ…シースの他端、４６…ハウジ
ングの壁、４２…上方円筒部、６０…上向き傾斜
部。

Claims

【特許請求の範囲】１内側軸方向に延びる穴を形成する壁を有する
外側金属ハウジング；ハウジングの外側へ延びるシースの加熱端を、
またハウジングの穴内に他端を備えた管状シース
であつて、ハウジングに構造的に固着されるとと
もに電気的に接続され閉鎖外端を備えた金属製の
外部管状シースを有する管状ヒーター；管状ヒーターのシース内に配置されるとともに
管状シースに電気的に接続され、該シースの他端
から外方へ延びる導体を有する電気加熱素子；加熱素子とシース間の空間を充てんする電気絶
縁材；気体がシースと導体間及び管状ヒーター内へ流
入しないように第１のしまりばめシールを形作る
ためにシースと導体間に圧縮される絶縁性圧縮性
ワツシヤ部材：を具備し、ハウジングの穴の中へ管状ヒーターを押し込ん
だ時、絶縁性圧縮性ワツシヤ部材をさらに圧縮す
るために、上記軸方向に延びる穴を形成している
ハウジングの壁が上方へ向かつて縮径する上向き
傾斜部および、絶縁性圧縮性ワツシヤ部材に係合
し圧縮している上向き傾斜部の流入側よりもさら
に小径であつてハウジングと管状シース間のさら
に上向きの気流に対する堅固な第２のしまりばめ
シールを形成する上方円筒状部を有してなり、こ
れにより、上記ハウジングの壁の上向き傾斜部お
よび上方円筒状部によつて金属−金属接点をなす
シースの上端部および絶縁性圧縮性ワツシヤ部材
が圧縮せしめられること、を特徴とする予熱プラ
グ。２管状ヒーター内への気体侵入を防止するよう
に、前記ハウジング穴の壁と前記金属シース間
に、リング状接合剤を備えてなる特許請求の範囲
第１項記載の予熱プラグ。３絶縁性圧縮性部材は、金属シース内で、絶縁
材に接する内側部分と、金属シースの外方へ突出
し、ハウジング壁と係合することによつて圧縮さ
れて、それらと共にシールを行なう外側部分とを
有するシリコンワツシヤよりなる特許請求の範囲
第１項記載の予熱プラグ。