JPH08210638A - ディーゼルエンジン用グロープラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ディーゼルエンジンを排ガス規制に対応させ
る際に低下している特性を改善するために、高温域での
使用が可能な高耐熱性グロープラグを得る。 【構成】 ディーゼルエンジン用グロープラグ１０にお
けるシーズヒータ２２は、発熱用抵抗体２０を備える。
発熱用抵抗体を、白金系合金材料によって形成するとと
もに、この発熱用抵抗体を、シース１１の先端側にシー
ス内壁部と非接触状態になるように配設する。発熱用抵
抗体の両端を接続する一対のリード部１５ａ，１６ａ
を、シースの後端から略平行になるように引出す。一方
のリード部を、陽極側としてハウジング後端部に絶縁状
態で保持した外部接続用電極棒１４の先端側に接続す
る。他方のリード部を、アース側としてハウジングの内
壁部の一部に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はディ−ゼルエンジンの始
動性を向上させるために用いられるシース型ヒータ（以
下、シーズヒータという）を備えたグロ−プラグに関
し、特に従来使用が困難であった高温域での使用を可能
とし、排ガス規制への対応を図っているディーゼルエン
ジンに使用して好適な高耐熱性のグロープラグに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンの始動性を向上させ
るグロープラグとして、従来から種々の構造のものが知
られている。すなわち、最も一般的には、耐熱金属製シ
ース内に耐熱絶縁粉末を充填し、ニッケル等の一種材料
によるコイル状発熱線を埋設した、いわゆる一種材料に
よるシーズヒータを用いたものがある。また、特開昭５
７−１８２０２６号公報等に示されるように、上述した
シース内に充填した耐熱絶縁粉末内に抵抗温度係数の異
なる二種類の金属材料からなる抵抗線を組合わせた状態
で埋設してなる、いわゆる二種材料によるシーズヒータ
を用いたものも知られている。

【０００３】特に、後者の二種材料によるシーズヒータ
によれば、発熱コイルに対し通電直後に大電力を供給し
迅速に発熱させて速熱型としての機能を発揮できるとと
もに、所定時間経過後に制御コイル側での温度上昇によ
る抵抗値の増大により発熱コイルへの供給電力を一定に
保ち、発熱コイルでの過加熱による溶断等を防止すると
いう温度制御機能を有する。これにより、安定した発熱
特性が得られるばかりでなく自己温度制御型としての効
果を得ることができる。さらに、このような構造では、
グロープラグへの通電回路上に供給電力を制御するため
の温度制御手段を設けることが不要で、予熱装置全体の
コスト低減化が可能となる。

【０００４】ここで、上述したような一種材料または二
種材料によるシーズヒータでは、発熱用抵抗体（いわゆ
る発熱コイル）として、一般に、鉄クロム線（Ｆｅ−Ｃ
ｒ−Ａｌ合金線）またはニッケルクロム合金線（Ｎｉ−
Ｃｒ合金線）を用い、ステンレス鋼材等による耐熱金属
製シース内にマグネシア等の耐熱絶縁粉末をもって埋設
している。また、二種材料によるシーズヒータでは、上
述した発熱コイルに直列に接続されかつこの発熱コイル
よりも正の抵抗温度係数の大きな材料、たとえば鉄（Ｆ
ｅ線）、ニッケル線（Ｎｉ線）等によって形成された制
御用抵抗体（いわゆる制御コイル）を用いている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した一種材料また
は二種材料によるシーズヒータにおける発熱用抵抗体
（いわゆる発熱コイル）の材料としての鉄クロムやニッ
ケルクロム合金は、その最高使用温度が線材で１３００
〜１３５０℃が限界であり、これによりシース表面温度
としては１１００〜１１５０℃が、性能の限界であっ
た。したがって、このような従来のシーズヒータを用い
たグロープラグでは、近年対策を講じることが要求され
ている排ガス規制への対応が図られているディーゼルエ
ンジンに採用するにあたって、発熱特性や耐久性の面か
ら問題であった。

【０００６】すなわち、ディーゼルエンジンでは、排ガ
ス規制に対応させるにあたって、エンジンの始動性の悪
化、エンジン始動直後の暖まっていない時にエンジン回
転が上がらないという、いわゆる吹上がり性の悪化、さ
らにはエンジンが暖まらない時に排ガス中に炭化水素
（ＨＣ）が含まれることによる白煙の発生がある。そし
て、これらの排ガス規制に対応させる場合の問題を解消
するには、グロープラグでの発熱特性、特にシース表面
での飽和温度をたとえば１２００〜１２５０℃程度に維
持し、かつエンジン始動後も一定時間の間、その飽和温
度を保って発熱させておくことが必要である。

【０００７】しかしながら、従来一般的なシーズヒータ
では、前述したように発熱コイルの限界温度が低過ぎ
て、上述したような１２００〜１２５０℃程度の高温域
で使用するには、耐熱性、耐酸化性、ひいては耐久性の
面で問題があり、排ガス規制への対応を図っているディ
ーゼルエンジンに対して満足のゆくものを得ることがで
きなかった。

【０００８】すなわち、排ガス規制への対応が図られて
いるディーゼルエンジンでの特性改善を図るためには、
従来のシーズヒータにおいて耐熱性から制約となってい
た飽和温度を所定温度以上の高温として、かつその高温
状態をエンジン始動後においても一定時間の間確保する
ことを可能とし、しかもその過加熱を防ぎ、発熱コイル
等の耐久性や耐熱強度を確保し、可能な限りの長寿命化
を図ることが必要であり、このような点に配慮しなけれ
ばならない。

【０００９】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、従来使用が困難であった高温域での使用を可能
とし、排ガス規制への対応を図っているディーゼルエン
ジンにおける特性改善を図るために用いて好適な高耐熱
性のグロープラグを得ることを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような要請に応える
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、コイル状の発熱用抵抗体を金属製シース内で耐熱絶
縁粉末により埋設することにより形成されているシーズ
ヒータと、このシーズヒータの後端部を保持する筒状ハ
ウジングと、この筒状ハウジングの後端部に絶縁性組立
体を貫通して保持される外部接続用電極棒を備え、発熱
用抵抗体を高融点、耐酸化性の良好な白金系合金材料に
よって形成し、シース先端側にシース内壁部と非接触状
態になるように配設するとともに、この発熱用抵抗体の
両端が接続される一対のリード部をシース後端から後方
に略平行に引出し、かつこれらのリード部の一方をハウ
ジング内で外部接続用電極棒の先端側に接続し、他方の
リード部をハウジング内壁部に接続している。

【００１１】

【作用】本発明によれば、高融点、耐酸化性の良好な白
金系合金材料からなるコイル状発熱用抵抗体がシース先
端側に非接触状態で組込まれ、一方のリード部が陽極側
の外部接続用電極棒に接続され、他方のリード部がハウ
ジング内壁部の一部に接続されてボディアースされるこ
とにより、コイル状発熱用抵抗体がシース先端側の高温
部に接合部を持たず、鉄、クロム等が白金系合金材料に
拡散して脆化させることはない。

【００１２】

【実施例】図１ないし図３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し、これらの図に
おいて、全体を符号１０で示すディーゼルエンジン用グ
ロープラグの構成を図１を用いて説明する。図中符号１
１はたとえばステンレス鋼材、インコネル等の耐熱金属
材によって先端が閉塞された管状を呈するように形成さ
れているシース、１２はこのシース１１を先端部に保持
する筒状ハウジングで、このハウジング１２の後端部に
は絶縁性組立体となる絶縁ブッシュ１３を介して外部接
続用電極棒１４が同心状に取付けられて保持されてい
る。

【００１３】前記シース１１の先端側内部空間には、後
述するように高融点、耐酸化性の良好な導電材料である
白金系合金材料によって形成された発熱用の螺旋状抵抗
体である発熱コイル２０が軸線方向に沿って配設され、
シース１１の内壁部とは非接触状態となるようにして、
シース１１内に充填されたマグネシア（ＭｇＯ）等の耐
熱絶縁粉末２１中に埋設されている。また、このシース
１１の後端側には、一対のリード部１５ａ，１６ａが略
平行になるように外部に引出されるような状態で、耐熱
絶縁粉末２１中に埋設されている。

【００１４】そして、この発熱コイル２０における巻線
部後端側の一端部２０ａが前記一方のリード部１５ａに
溶接等で接続されている。さらに、発熱コイル２０にお
ける巻線部先端側は折り返されて巻線部内を軸線方向に
沿って後方に延設され、その延設端である他端部２０ｂ
が、前記他方のリード部１６ａに溶接等で接続されてい
る。これにより、発熱コイル２０を、シース１１の先端
側にシース内壁部と非接触状態になるように配設すると
ともに、その両端部２０ａ，２０ｂをシース１１の後端
側から略平行に引出されたリード部１５ａ，１６ａに接
続した状態で、これらを耐熱絶縁粉末２１中に埋設して
いるグロープラグ１０用のシーズヒータ２２が構成され
ている。

【００１５】ここで、図１中１５，１６は前記ハウジン
グ１２内に配設され前記発熱コイル２０の各端部２０
ａ，２０ｂとリード部１５ａ，１６ａを介してそれぞれ
接続された金属導体で、一方の金属導体１５は陽極側、
他方の金属導体１６はアース側の接続を行なう接続手段
である。なお、１５ｂ，１６ｂは金属導体１５，１６に
嵌装された絶縁スリーブである。陽極側の金属導体１５
は、一端が前記リード部１５ａに接続されるとともに、
ハウジング１２内で軸線方向に沿って延設されて他端が
前記電極棒１４の先端に接続される。

【００１６】また、アース側の金属導体１６は、一端が
リード部１６ａに接続されるとともに、他端が長手方向
に直交する面内でリング状に巻回され、このリング状部
１６ｃが前記ハウジング１２の後端部で外部接続用電極
棒１４を組込んだ組立体の絶縁ブッシュ１３の嵌め込み
空間を形成する大径孔１２ｂによる段差部に組み込ま
れ、この段差部と絶縁ブッシュ１３との間に挾み込まれ
てハウジング１２と電気的に接続されている。なお、絶
縁ブッシュ１３は、周知の通り、ハウジング１２の後端
開口周縁のかしめ部１２ａによってハウジング１２内に
組込み固定されている。

【００１７】さらに、図中１７はハウジング１２の後端
から延設されている電極棒１４に絶縁リング１７ａを介
して嵌装して固定された導電性リング、１８は外部リー
ド線を挾み込むための締付けナットである。また、上述
した図１に示したディーゼルエンジン用グロープラグ１
０において、上述した以外の構成等は従来から知られて
いる通りであり、具体的な説明等は省略する。

【００１８】本発明によれば、以上の構成によるディー
ゼルエンジン用グロープラグ１０において、シーズヒー
タ２２を構成する発熱コイル２０を、たとえば白金−ロ
ジウム（Ｐｔ−Ｒｈ）合金、白金−イリジウム（Ｐｔ−
Ｉｒ）合金、白金−タングステン（Ｐｔ−Ｗ）合金、ま
たはジルコニア分散型の白金−ロジウム（Ｐｔ−Ｒｈ）
合金等といった高融点、耐酸化性の良好な白金系合金材
料によって形成している。

【００１９】ここで、このような発熱用抵抗体としての
発熱コイル２０に要求される特性としては、融点が高い
こと、高温での耐酸化性が良好であること、固有抵抗が
大であること（１５μΩ・ｃｍ以上）、抵抗温度係数が
小であること、高温揮発性が小であること等があり、こ
れらを満足できるような材料を選択すればよい。なお、
上述した固有抵抗が大であること、という特性は、これ
が大きいと線材径が太くでき、コイル２０の製造時の取
扱いが容易になるためである。

【００２０】これらの条件に鑑み、種々の白金系合金材
料の基礎物性を、発熱コイル２０に用いるうえで検討す
ると、以下に示した表１や図２から明らかなように、白
金系合金材料のうち、白金−ロジウム（Ｐｔ−Ｒｈ）合
金、特にロジウム（Ｒｈ）を１０重量％または２０重量
％としたもの、あるいは白金−イリジウム（Ｐｔ−Ｉ
ｒ）合金等が好ましいことが確認されている。なお、図
２は１３００℃の大気中での白金、白金合金の揮発損失
を時間の経過と共に示した特性図である。

【００２１】

【表１】

【００２２】このような発熱コイル２０の白金系合金材
料の選択によって、発熱コイル２０での最高使用温度が
１４５０〜１５００℃程度となり、これにより図３中ａ
で示す発熱特性からも明らかなように、シース１１表面
でも１２００〜１２５０℃程度の発熱飽和温度を確保で
きるものである。なお、図３中ｂは従来のグロープラグ
での発熱特性である。

【００２３】特に、本発明によれば、上述した発熱コイ
ル２０での融点を高め、高温時の耐酸化性を充分なもの
とし、高温域での使用が可能で、しかも長寿命化を図る
ことができる耐久性に優れたシーズヒータ２２を有する
高耐熱性のグロープラグ１０を得ることができる。この
ような高耐熱性グロープラグ１０によれば、ディーゼル
エンジンの排ガス規制への対応を図る際に、エンジン始
動や吹上がり性を良好にし、白煙を少なくする等、エン
ジン特性として満足のゆく改善を行なえる。

【００２４】さらに、本発明では、上述したように白金
系合金材料によって発熱コイル２０を形成した場合に、
この白金系への鉄の拡散を防ぐために、発熱コイル２０
をシース１１先端側での高温部で接合しない構造を採用
している。

【００２５】すなわち、発熱コイル２０の一端をシース
１１の先端に接続している従来構造では、シース１１の
材料として、たとえばステンレス鋼材等を用いた際に、
その含有成分である鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）等がコ
イル２０側に拡散し、発熱コイル２０を脆化させ、早期
断線を招くという耐久性の面での問題を生じるが、本発
明のようにシース１１と非接触状態となるようにすれ
ば、このような問題は一掃することができる。

【００２６】ここで、本発明によれば、発熱コイル２０
のボディアース側の他端部２０ｂをシース１１の先端側
内壁部ではなく、リード部１６ａを介してシーズヒータ
２２の後端側に引出し、グロープラグ１０におけるシー
ズヒータ２２先端の高温部から離れた低温部において、
シース１１に接合させてボディアースする構造としてい
る。

【００２７】なお、上述した実施例では、シーズヒータ
２２として、シース１１内部に一種材料の抵抗体（発熱
コイル２０）を埋設したものを例示したが、本発明はこ
れに限定されず、二種材料の抵抗体（発熱コイル２０と
制御コイル）を埋設したシーズヒータであっても、同等
の効果を発揮することはできる。要は、発熱コイル２０
の先端部がシース１１と高温部において非接触状態であ
ればよい。

【００２８】また、上述した実施例では、具体的な説明
は省略したが、シーズヒータ２２を構成するシース１１
としては、たとえば図４の（ａ），（ｂ）に示すよう
に、シース１１の先端部に開口１１ａを有し、これをＴ
ＩＧ溶接などによって溶着し、閉塞部３１を形成する構
造を採用するとよい。このようにすれば、発熱コイル２
０等の組立てが容易に行なえる。しかし、これに限定さ
れず、図５に示すように、シース１１の先端部３２が予
め閉塞されている形状のものを用いてもよい。

【００２９】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１０各部の形状、構造等を、適宜
変形、変更することは自由である。たとえば上述した実
施例では、発熱コイル２０のボディアースを、リード部
１６ａ、金属導体１６の後端部におけるリング状部１６
ｃで行っているが、本発明はこれに限らず、たとえば図
６に示すように、シース１１の後端部において、リード
部１６ａの端部１６ｄを湾曲させて、シース１１の端部
に直接（または間接的）に接続し、溶接などで固着させ
ることによりボディアースする構造を採用しても、前述
した実施例と同様の作用効果を得られる。この場合、ハ
ウジング１２の内壁部にリード部１６ａの端部１６ｄを
接続してボディアースするようにしてもよい。

【００３０】また、たとえばシーズヒータ２２を構成す
るシース１１の先端を小径にしたものや、シーズヒータ
２２を保持するハウジング１２の後端部における電極棒
１４の引出し部構造を変更する等、適宜の変形例が考え
られる。

【００３１】

【発明の効果】以上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、シーズヒータを
構成するシース内で耐熱絶縁粉末中に埋設される発熱用
抵抗体を、白金系合金材料によって形成するとともに、
発熱用抵抗体の先端部がシース先端側の高温部において
接合部を持たない構成を採用したので、簡単な構成であ
るにもかかわらず、以下に述べる優れた効果を奏する。

【００３２】すなわち、本発明によれば、発熱用抵抗体
での最高使用温度が１４５０〜１５００℃程度となり、
これによりシース表面でも１２００〜１２５０℃程度の
発熱飽和温度を確保できるもので、特に発熱用抵抗体で
の融点を高め、高温時の耐酸化性を充分なものとし、高
温域での使用が可能で、しかも長寿命化を図ることがで
きる耐久性に優れたシーズヒータを有する高耐熱性グロ
ープラグを得ることができる。そして、このような高耐
熱性グロープラグを用いることにより、排ガス規制への
対応を図ったディーゼルエンジンでの始動性悪化、吹上
がり性悪化、白煙等の問題を解決し、エンジン特性の満
足のゆく改善を行なえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 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要部構成の側断面図である。

【図２】 発熱用抵抗体に用いる白金系合金材料の高温
揮発損失を表す特性図である。

【図３】 本発明に係るディーゼルエンジン用グロープ
ラグの発熱特性を従来例との比較で示す特性図である。

【図４】 （ａ）はシーズヒータにおけるシース先端形
状を、（ｂ）はこのシース先端を溶着した状態をそれぞ
れ示す要部拡大図である。

【図５】 シースとして溶接を用いない例を示す概略図
である。

【図６】 本発明を適用して好適なディーゼルエンジン
用グロープラグの別の実施例を示す側断面図である。

【符号の説明】

１０…ディーゼルエンジン用グロープラグ、１１…シー
ス、１２…ハウジング、１２ａ…かしめ部、１４…電極
棒、１５，１６…陽極側、アース側の金属導体、１５
ａ，１６ａ…リード部、１６ｃ…リング状部、２０…発
熱コイル（発熱用抵抗体）、２０ａ…一端部、２０ｂ…
他端部、２１…耐熱絶縁粉末、２２…シーズヒータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端が閉塞された管状を呈する金属製シ
   ースとこのシース内に充填される耐熱絶縁粉末により埋
   設されるコイル状の発熱用抵抗体とからなるシーズヒー
   タと、 このシーズヒータの後端部を保持する筒状ハウジング
   と、 この筒状ハウジングの後端部に絶縁性組立体を介して貫
   通して保持される外部接続用電極棒とを備え、 前記発熱用抵抗体を白金系合金材料によって形成し、前
   記シースの先端側にシース内壁部と非接触状態になるよ
   うに配設するとともに、 この発熱用抵抗体の両端が接続される一対のリード部
   を、前記シースの後端から後方に略平行に引出し、 かつこれらのリード部の一方を前記ハウジング内で前記
   外部接続用電極棒の先端側に接続し、 他方のリード部を前記ハウジングの内壁部の一部に接続
   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。