JPH1089222A - Glow plug - Google Patents

Glow plug

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JPH1089222A
JPH1089222A JP26367296A JP26367296A JPH1089222A JP H1089222 A JPH1089222 A JP H1089222A JP 26367296 A JP26367296 A JP 26367296A JP 26367296 A JP26367296 A JP 26367296A JP H1089222 A JPH1089222 A JP H1089222A
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ion
current
heating element
glow plug
electrode
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Atsushi Kurano
敦 倉野
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Denso Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23QIGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
    • F23Q7/00Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
    • F23Q7/001Glowing plugs for internal-combustion engines
    • F23Q2007/002Glowing plugs for internal-combustion engines with sensing means

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a glow plug to dissolve a problem on adhesion of carbon, detect an ion current with high precision, and be excellent in durability. SOLUTION: A glow plug comprises an energization heat generating body 2 in a U-shape in cross section arranged at the internal part of an insulating body 11; and an electrode 3 for detecting ion electrically connected to the middle of the energizing heat generating body 2 and disposed at the internal part of the insulation body. The tip thereof is exposed in a manner to be exposed to flame. Provided electrical resistance of a first heat generating part ranging from a plus end 218 being on the plus side of the energization heat generating body 2 to a first connection part 39 of the electrode 3 for detecting ion is R1, electrical resistance of a second heat generating part ranging from the first connection part 39 to a minus end 228 is R2, and electrical resistance ranging from the first connection part 39 of the electrode 3 for detecting ion to a tip is (r), a relation of R2>r is satisfied.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【技術分野】本発明は,燃料の着火・燃焼を促進するた
めのグロープラグに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a glow plug for promoting ignition and combustion of fuel.

【0002】[0002]

【従来技術】近年,ガソリンエンジン,ディーゼルエン
ジンにおいては,環境保護の面から,排気ガスや排気煙
をより一層低減させることが要望されている。そして,
こうした要望に応えるべく,各種のエンジン改良や後処
理(触媒浄化等)により排出ガス低減,燃料・潤滑油性
状の改善,各種のエンジン燃焼制御システムの改善など
が検討されている。
2. Description of the Related Art In recent years, in gasoline engines and diesel engines, it has been demanded to further reduce exhaust gas and smoke from the viewpoint of environmental protection. And
To meet these demands, various types of engine improvement and post-treatment (catalyst purification, etc.) have been studied to reduce exhaust gas, improve fuel and lubricating oil properties, and improve various engine combustion control systems.

【0003】また,最近のエンジン燃焼制御システムに
おいては,エンジンの燃焼状態を検出することが要請さ
れており,筒内圧,燃焼光,イオン電流等を検出するこ
とによってエンジン燃焼状態を検出することが検討され
ている。特に,イオン電流によりエンジン燃焼状態を検
出することは,燃焼に伴う化学反応を直接的に観察でき
ることから極めて有用と考えられており,種々のイオン
電流検出方法が提案されている。
Further, in recent engine combustion control systems, it is required to detect the combustion state of the engine, and it is necessary to detect the combustion state of the engine by detecting the in-cylinder pressure, combustion light, ion current, and the like. Are being considered. In particular, detecting the combustion state of an engine using an ion current is considered to be extremely useful because the chemical reaction accompanying the combustion can be directly observed, and various ion current detection methods have been proposed.

【0004】例えば,特開平7−259597号公報に
は,燃料噴射ノズルの取り付け座部において,当該噴射
ノズル及びエンジンのシリンダヘッドから絶縁されたス
リーブ状のイオン検出用電極を装着し,これを外部の検
出回路に接続することにより燃料の燃焼に伴うイオン電
流を検出する方法が開示されている。また,米国特許第
4,739,731号では,セラミックグロープラグを
用いたイオン電流検出用センサが開示されている。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-259597 discloses a sleeve-shaped ion detection electrode insulated from a fuel injection nozzle and a cylinder head of an engine at a mounting seat of the fuel injection nozzle. Discloses a method for detecting an ionic current associated with fuel combustion by connecting to a detection circuit. U.S. Pat. No. 4,739,731 discloses an ion current detection sensor using a ceramic glow plug.

【0005】これらの技術では,グロープラグのヒータ
(通電発熱体)表面に白金製の導電層を取着すると共
に,この導電層を燃焼室及びグロープラグ取付金具から
絶縁している。そして,導電層に外部からイオン電流測
定用電源(直流250V)を印加して燃料燃焼に伴うイ
オン電流を検出するようにしている。
In these techniques, a conductive layer made of platinum is attached to the surface of a heater (electric heating element) of a glow plug, and this conductive layer is insulated from a combustion chamber and a glow plug mounting bracket. Then, an ion current measuring power supply (250 V DC) is applied to the conductive layer from the outside to detect an ion current accompanying fuel combustion.

【0006】[0006]

【解決しようとする課題】ところが,上記従来技術にお
いては,いずれも以下に示す問題がある。即ち,前者の
技術(特開平7−259597号公報)では,イオン電
流検出のために,他の部位より絶縁されたスリーブ状の
イオン検出用電極を設置しなくてはならず,その材料の
選択及びその加工において煩雑な作業が強いられる。そ
のため,イオン検出用電極が非常に,高価な構成となる
という問題がある。さらに,燃料噴射ノズルとイオン検
出用電極との間,及びイオン検出用電極とシリンダヘッ
ドとの間が燃焼室内にて発生するカーボンにより短絡
し,早期に使用不能となるという欠点があった。
However, all of the above-mentioned prior arts have the following problems. That is, in the former technique (Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-259597), in order to detect an ion current, a sleeve-like ion detection electrode that is insulated from other parts must be provided. In addition, complicated work is required in the processing. Therefore, there is a problem that the ion detection electrode has a very expensive configuration. Further, there is a shortcoming that the carbon between the fuel injection nozzle and the ion detection electrode and between the ion detection electrode and the cylinder head are short-circuited by carbon generated in the combustion chamber, so that the fuel cell cannot be used at an early stage.

【0007】また,後者の技術(米国特許第4,73
9,731号)では,イオン検出用電極を通電発熱体と
は別に設けると共に,両者を別々の電源に接続している
ために構造が複雑になるという欠点があった。また,イ
オン検出用電極の耐熱性及び耐消耗性を確保するため
に,白金など高価な貴金属を多量に必要とすることか
ら,グロープラグ自体が非常に高価なものとなる欠点が
あった。
The latter technique (US Pat. No. 4,734,734)
No. 9,731), there is a disadvantage that the structure is complicated because the ion detecting electrode is provided separately from the current-carrying heating element and both are connected to different power sources. In addition, since a large amount of expensive noble metal such as platinum is required in order to secure the heat resistance and wear resistance of the ion detection electrode, there is a disadvantage that the glow plug itself becomes very expensive.

【0008】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので,カーボン付着の問題を解消でき,精度良くイオン
電流を検出することができ,耐久性に優れたグロープラ
グを提供しようとするものである。
The present invention has been made in view of the above problems, and aims to provide a glow plug which can solve the problem of carbon adhesion, can accurately detect ion current, and has excellent durability. is there.

【0009】[0009]

【課題の解決手段】請求項1の発明は,ハウジングと該
ハウジング内に支持された本体とよりなるグロープラグ
において,上記本体は,絶縁体と,該絶縁体の内部に設
けられた断面U字状の通電発熱体及び該通電発熱体の両
端部に電気的に接続されて絶縁体の外部に導出された一
対のリード線と,上記通電発熱体の途中に電気的に接続
されて上記絶縁体の内部に配設された,火炎中のイオン
化の状態を検出するための,1つ又は複数のイオン検出
用電極とよりなると共に該イオン検出用電極の先端は上
記火炎に曝されるように上記絶縁体から露出しており,
かつ,上記通電発熱体に加熱用の直流電流を流すときに
プラス側となる通電発熱体のプラス端から最初の上記イ
オン検出用電極が接続されている最初の接続部分の中心
部までの,通電発熱体における第1発熱部の電気抵抗を
R1,上記通電発熱体とイオン検出用電極との上記最初
の接続部分の中心部から通電発熱体のマイナス端まで
の,通電発熱体における第2発熱部の電気抵抗をR2,
上記イオン検出用電極における上記最初の接続部分から
先端までの電気抵抗をrとしたとき,R2>rの関係が
満足されることを特徴とするグロープラグにある。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a glow plug comprising a housing and a main body supported in the housing, wherein the main body includes an insulator and a U-shaped cross section provided inside the insulator. And a pair of lead wires electrically connected to both ends of the energizing heating element and led out of the insulator, and the insulating member electrically connected in the middle of the energizing heating element. And one or a plurality of ion detection electrodes for detecting the state of ionization in the flame, which is disposed inside the flame, and the tip of the ion detection electrode is exposed to the flame. Exposed from the insulator,
In addition, when a direct current for heating is supplied to the current-carrying heating element, a current is supplied from the positive end of the current-carrying heating element, which is on the plus side, to the center of the first connection portion to which the first ion detection electrode is connected. The electric resistance of the first heat generating part of the heat generating element is R1, and the second heat generating part of the current generating heat element from the center of the first connection portion between the current generating element and the ion detection electrode to the minus end of the current generating element. The electric resistance of R2
The glow plug is characterized in that the relationship of R2> r is satisfied, where r is the electric resistance from the first connection portion to the tip of the ion detection electrode.

【0010】本発明において最も注目すべきことは,上
記絶縁体の内部に通電発熱体とイオン検出用電極が配設
されており,上記通電発熱体の上記第2発熱部の電気抵
抗R2が,上記最初の接続部分の電気抵抗rよりも大き
いことである。
What is most notable in the present invention is that an energizing heating element and an ion detection electrode are disposed inside the insulator, and the electric resistance R2 of the second heating section of the energizing heating element is: That is, it is larger than the electric resistance r of the first connection portion.

【0011】本発明において,上記通電発熱体は,上記
プラス端から上記最初のイオン検出用電極との最初の接
続部分の中心部までを第1発熱部,該最初の接続部分の
中心部からマイナス端までを第2発熱部により構成して
ある。そして,上記第1発熱部の電気抵抗はR1,第2
発熱部の電気抵抗はR2である(図4)。
In the present invention, the current-carrying heating element has a first heating portion extending from the plus end to the center of a first connection portion with the first ion detection electrode, and a minus portion from the center of the first connection portion. The end is constituted by the second heat generating portion. The electric resistance of the first heat generating portion is R1,
The electric resistance of the heating section is R2 (FIG. 4).

【0012】また,上記最初の接続部分とは,上記通電
発熱体においてプラス端からマイナス端までの経路にお
いて,最初にイオン検出用電極が接続されている部分を
いう。このように定義するのは,イオン検出用電極は通
電発熱体に対して,1個(図4)又は複数個(図10)
を設ける場合があるからである。それ故,複数個のイオ
ン検出用電極を設けた場合には,プラス端とそれに最も
近い位置にある近隣イオン検出用電極との間が第1発熱
部となり,該近隣イオン検出用電極とマイナス端との間
が第2発熱部となる(図10)。そのため,第2発熱部
には1又は複数個のイオン検出用電極が接続されること
がある。
The first connection portion is a portion of the current-carrying heating element to which an ion detection electrode is first connected in a path from a plus end to a minus end. This is because the ion detection electrode is one (FIG. 4) or plural (FIG. 10)
This is because there is a case where is provided. Therefore, when a plurality of ion detection electrodes are provided, a portion between the plus end and the nearest ion detection electrode located closest to the plus end becomes the first heat generating portion, and the vicinity ion detection electrode and the minus end are connected to each other. The second heat generating portion is between the two (FIG. 10). Therefore, one or a plurality of ion detection electrodes may be connected to the second heat generating portion.

【0013】次に,上記通電発熱体の第2発熱部の電気
抵抗R2とイオン検出用電極の電気抵抗とを,上記のご
とく,R2>rに構成するに当たっては,両者の材料,
或いは通電経路の太さ,厚み,長さ等を変えることによ
り達成する。例えば,材料変化による手段としては,導
電性セラミック粉末と絶縁性セラミック材料との混合割
合が,第2発熱部とイオン検出用電極とで異なるように
作製する。
Next, when the electric resistance R2 of the second heat generating portion of the energizing heating element and the electric resistance of the ion detecting electrode are set to satisfy R2> r as described above, both materials and
Alternatively, it is achieved by changing the thickness, thickness, length, etc. of the current supply path. For example, as a means for changing the material, the mixing ratio between the conductive ceramic powder and the insulating ceramic material is different between the second heat generating portion and the ion detection electrode.

【0014】上記通電発熱体とイオン検出用電極の原料
としては,例えばMoSi2 ,Mo5 Si3 ,MoX
3 Y X =4〜5,Y =0〜1),MoB,WC,
TiNなどの金属の珪化物,炭化物,窒化物,硼化物な
どの導電性セラミックを少なくとも一種用いる。また絶
縁性セラミックとしては,Si3 4 ,Al2 3 ,B
Nなどを用いる。また,焼結助材として希土類元素の酸
化物を少なくとも一種以上添加する。
As the raw materials for the energizing heating element and the ion detecting electrode, for example, MoSi 2 , Mo 5 Si 3 , Mo X S
i 3 C Y ( X = 4 to 5, Y = 0 to 1), MoB, WC,
At least one kind of conductive ceramic such as a metal silicide, carbide, nitride, boride such as TiN is used. As insulating ceramics, Si 3 N 4 , Al 2 O 3 , B
N or the like is used. At least one oxide of a rare earth element is added as a sintering aid.

【0015】以下に,導電性セラミックとしてMoSi
2 を,絶縁性セラミックとしてSi3 4 を,また焼結
助材として,Y2 3 とAl2 3 を用いた場合につい
て例示説明する。即ち,ここで,Si3 4 の粒径をM
oSi2 の粒径よりも大きくすることにより,絶縁性の
Si3 4 粒子が,互いに連続する導電性のMoSi2
粒子で包まれた組織となり,導電性を発現する。
Hereinafter, MoSi is used as a conductive ceramic.
2 is described using Si 3 N 4 as an insulating ceramic and Y 2 O 3 and Al 2 O 3 as sintering aids. That is, the particle size of Si 3 N 4 is M
By making the particle size larger than the particle size of oSi 2 , the insulating Si 3 N 4 particles become conductive MoSi 2 particles which are continuous with each other.
It becomes a tissue wrapped in particles and expresses conductivity.

【0016】具体的には,平均粒径1μmのMoSi2
と平均粒径15μmのSi3 4 を用いた。焼結助材も
同様に平均粒径1μmとした。MoSi2 とSi3 4
の配合割合は10〜60:90〜40(重量%)の範囲
で適宜選択される。通電発熱体の第2発熱部は,MoS
2 ,Si3 4 =20:80とし,イオン検出用電極
は,MoSi2 :Si3 4 =40:60とすれば,R
2>rとなる。また,焼結助材は,Y2 3 とAl2
3 の合計10wt%を外部添加した。焼結助材として
は,Y2 3 以外の希土類元素の酸化物,Yb2 3
La2 3 ,Nd2 3 などでも良く,これらから選ば
れる1種以上を使用する。
Specifically, MoSi 2 having an average particle size of 1 μm
And Si 3 N 4 having an average particle size of 15 μm. Similarly, the sintering aid also had an average particle size of 1 μm. MoSi 2 and Si 3 N 4
Is appropriately selected in the range of 10 to 60: 90 to 40 (% by weight). The second heating part of the current-carrying heating element is MoS
If i 2 , Si 3 N 4 = 20: 80 and the electrode for ion detection is MoSi 2 : Si 3 N 4 = 40: 60, R
2> r. The sintering aids are Y 2 O 3 and Al 2 O
A total of 10 wt% of 3 was externally added. As sintering aids, oxides of rare earth elements other than Y 2 O 3 , Yb 2 O 3 ,
La 2 O 3, Nd 2 O 3 may be like, using one or more selected from these.

【0017】なお,ここでは,導電体としては,導電性
セラミックと絶縁性セラミックとの混合体としたが,導
電性セラミックのみでも良い。また,混合体中の導電性
セラミックの変わりに金属の粉末を用いて金属粉末と絶
縁性セラミックの混合体でも良い。あるいは,金属の粉
末のみ,または,金属線でも良い。
Here, the conductor is a mixture of a conductive ceramic and an insulating ceramic, but may be a conductive ceramic alone. Further, a mixture of metal powder and insulating ceramic may be used by using metal powder instead of the conductive ceramic in the mixture. Alternatively, only metal powder or metal wire may be used.

【0018】次に,絶縁体は,例えば導電性セラミック
であるMoSi2 と,絶縁性セラミックであるSi3
4 を基本成分とし,焼結助材としてY2 3 ,Al2
3 を添加したセラミック焼結体よりなる。そして,Si
3 4 の粒径を,MoSi2と同じかやや小さくするこ
とにより,導電性のMoSi2 粒子が絶縁性のSi3
4 粒子で囲まれて分断された組織となり,絶縁性を発現
する。具体的には,例えば,平均粒径0.9μmのMo
Si2 と,平均粒径0.6μmのSi3 4 を用いるこ
とができる。
Next, the insulators are, for example, MoSi 2 which is a conductive ceramic and Si 3 N which is an insulating ceramic.
4 as a basic component, and Y 2 O 3 , Al 2 O
It consists of a ceramic sintered body to which 3 is added. And Si
3 The particle size of N 4, by the same or slightly smaller and MoSi 2, conductive MoSi 2 particles of the insulating Si 3 N
It becomes a divided tissue surrounded by four particles, and expresses insulation. Specifically, for example, Mo having an average particle size of 0.9 μm
Si 2 and Si 3 N 4 having an average particle diameter of 0.6 μm can be used.

【0019】通電発熱体,イオン検出用電極及び絶縁体
は,同一またはそれに近い配合割合とすれば熱膨張係数
等の差が小さくなるのでより好ましい。焼結助材として
は,Y2 3 以外の希土類元素の酸化物,例えばイッテ
ルビウム,ランタン,ネオジム等の酸化物を用いてもよ
く,これから選ばれる一種以上を使用する。
It is more preferable that the energizing heating element, the ion detection electrode, and the insulator have the same or nearly the same compounding ratio because the difference in the coefficient of thermal expansion and the like becomes small. As the sintering aid, an oxide of a rare earth element other than Y 2 O 3 , for example, an oxide of ytterbium, lanthanum, neodymium, or the like may be used, and one or more selected from these are used.

【0020】なお,上記第2発熱部の電気抵抗R2は
0.1〜5Ω,イオン検出用電極の電気抵抗rは0.0
5〜2.5Ωとすることが,グロープラグのヒータ特性
の点より好ましい。
The electric resistance R2 of the second heat generating portion is 0.1 to 5Ω, and the electric resistance r of the electrode for ion detection is 0.0.
It is preferable to set the resistance to 5 to 2.5 Ω from the viewpoint of the glow plug heater characteristics.

【0021】また,上記通電発熱体及びイオン検出用電
極を絶縁体中に配設するに当たっては,例えば図3に示
すごとく,予め両者の一体成形品を作製しておき,これ
を絶縁体の中に埋め込んで一体成形する。なお,成形と
同時にリード線を接続する。リード線は,タングステ
ン,モリブデン等の高融点金属又はその合金などを用い
る。
In arranging the electric heating element and the electrode for ion detection in the insulator, for example, as shown in FIG. And molded into one piece. Connect the lead wires at the same time as molding. For the lead wire, a high melting point metal such as tungsten or molybdenum or an alloy thereof is used.

【0022】或いは,予め別途作製しておいた2つ割の
絶縁体成形体の間に上記通電発熱体とイオン検出用電極
からなる一体成形品を挟持配設する。これらの絶縁体成
形品,或いは通電発熱体とイオン検出用電極との一体成
形品は,例えば,これらの材料であるセラミック粉末と
バインダーとしての樹脂材料を予混合し,その混合材料
を射出成形することにより作製する。また,その後焼成
する。
Alternatively, an integrally formed product comprising the above-mentioned electric heating element and the electrode for ion detection is sandwiched between two separately formed insulator molded bodies. Such an insulator molded product or an integrally molded product of an electric heating element and an electrode for ion detection is prepared by, for example, premixing a ceramic powder and a resin material as a binder, and injecting the mixed material. It is produced by the following. Then, it is fired.

【0023】また,上記通電発熱体,イオン検出用電極
は,上記絶縁体の内部に印刷形成により設けることもで
きる。かかる印刷形成につき一例を示せば,例えば絶縁
体を形成するためのセラミック材料の生成形体(グリー
ンシート)の表面に,スクリーン印刷,パッド印刷,ホ
ットスタンプ等により,導電性材料よりなる通電発熱
体,そのリード線,及びイオン検出用電極を印刷する。
次いで,生成形体を巻回し,その後焼成する。これによ
り,印刷形成された通電発熱体,リード線,イオン検出
用電極を内蔵した絶縁体が得られる。
Further, the electric heating element and the ion detecting electrode may be provided by printing inside the insulator. An example of such printing is as follows. For example, an electric heating element made of a conductive material is formed on the surface of a green body formed of a ceramic material for forming an insulator by screen printing, pad printing, hot stamping, or the like. The lead wire and the electrode for ion detection are printed.
Next, the formed form is wound and then fired. As a result, an insulator containing the printed heating element, lead wire, and ion detection electrode is obtained.

【0024】上記,射出成形品または印刷品の焼成は,
ホットプレス法により焼結する。その条件は,例えば,
アルゴンガス雰囲気下1気圧,加圧400kg/c
2 ,焼成温度1800℃,保持時間60分で行なう。
The firing of the injection molded product or the printed product is performed by
Sinter by hot pressing. The conditions are, for example,
1 atm, pressurized 400 kg / c under argon gas atmosphere
m 2 , a sintering temperature of 1800 ° C. and a holding time of 60 minutes.

【0025】次に,本発明の作用効果につき説明する。
まず,本発明のグロープラグは,上記通電発熱体に電流
を通すことにより発熱し,その加熱により燃焼室におけ
る着火及び燃焼を促進させる。また,イオン検出用電極
は,燃焼火炎中のイオン化の状態を検出する。即ち,イ
オン電流の検出時において,イオン検出用電極とそれに
近接する燃焼室の内壁(シリンダヘッド)とは,両者間
に存在する燃料燃焼時のプラスイオン及びマイナスイオ
ンを捕獲するための2電極を形成する。
Next, the operation and effect of the present invention will be described.
First, the glow plug of the present invention generates heat by passing an electric current through the above-mentioned current-carrying heating element, and the heating promotes ignition and combustion in the combustion chamber. Further, the ion detection electrode detects the state of ionization in the combustion flame. That is, at the time of detecting the ion current, the ion detection electrode and the inner wall (cylinder head) of the combustion chamber adjacent to the ion detection electrode form two electrodes between the two for capturing the positive ions and the negative ions during fuel combustion. Form.

【0026】これにより,精度良くイオン電流を検出す
ることができ,その情報を燃焼制御に有用に活用するこ
とが可能となる。また,グロープラグに,本来の燃焼室
の加熱機能(グロー機能)とイオン電流検出機能とを付
与しているので,構造がコンパクトで,かつ安価に製造
できる。
As a result, the ion current can be accurately detected, and the information can be effectively used for combustion control. In addition, since the glow plug is provided with the original function of heating the combustion chamber (glow function) and the function of detecting the ion current, the structure can be made compact and inexpensive.

【0027】また,本発明においては,上記第2発熱部
の電気抵抗R2がイオン検出用電極の電気抵抗のrより
も大きく形成してある。そのため,グロープラグにおけ
る上記絶縁体の表面にカーボンが付着し,上記のごとく
該カーボンがイオン検出用電極とシリンダヘッドとの間
を電気的に短絡した際(図4参照)に,上記通電発熱体
に直流電流を,印加することにより,上記イオン検出用
電極とシリンダヘッドとの間のカーボンを確実に焼き切
ることができる。
In the present invention, the electric resistance R2 of the second heat generating portion is formed to be larger than the electric resistance r of the ion detecting electrode. Therefore, when carbon adheres to the surface of the insulator in the glow plug and the carbon electrically short-circuits between the electrode for ion detection and the cylinder head as described above (see FIG. 4), By applying a direct current to the carbon, the carbon between the ion detection electrode and the cylinder head can be reliably burned off.

【0028】即ち,本発明においては,上記カーボンの
焼き切り時に,上記直流電流を印加すると,通電発熱体
の上記第2発熱部の電気抵抗R2とイオン検出用電極の
電気抵抗rとはR2>rの関係があるため,直流電流は
プラス端から第1発熱部,イオン検出用電極,上記付着
カーボンを経てシリンダヘッドへ流れる。そのため,絶
縁体表面のカーボンが発熱し,その熱と燃焼室内の空気
とによって,カーボンが燃焼し,焼き切られる。そのた
め,カーボンの付着による短絡を容易に解消することが
できる。したがって,長時間にわたって正確にイオン電
流を検出することができる。
That is, in the present invention, when the above-mentioned direct current is applied at the time of burning off the above-mentioned carbon, the electric resistance R2 of the above-mentioned second heat generating portion of the electric heating element and the electric resistance r of the electrode for ion detection become R2> r. Therefore, the direct current flows from the plus end to the cylinder head via the first heat generating portion, the ion detection electrode, and the attached carbon. Therefore, the carbon on the surface of the insulator generates heat, and the heat and the air in the combustion chamber burn and burn off the carbon. Therefore, a short circuit due to the adhesion of carbon can be easily eliminated. Therefore, the ion current can be accurately detected over a long time.

【0029】また,通電発熱体は,絶縁体の内部に埋設
されているため,燃焼火炎による腐触がなく,抵抗値の
低下,発熱特性の変化を招くことがなく,長期にわたっ
て高い発熱性能を発揮することができる。即ち,通電発
熱体が酸化により消耗することがないため,その断面積
が一定に保持されると共に,その抵抗値の変化を生ずる
こともない。さらに,燃焼室内での熱的衝撃等に起因し
て通電発熱体が破損する等の不具合も回避できる。
Further, since the current-carrying heating element is buried inside the insulator, it does not corrode due to a combustion flame, does not cause a decrease in resistance value, and does not cause a change in heat-generating characteristics. Can be demonstrated. That is, since the current-carrying heating element is not consumed by oxidation, its cross-sectional area is kept constant and its resistance value does not change. In addition, it is possible to avoid problems such as breakage of the current-carrying heating element due to thermal shock or the like in the combustion chamber.

【0030】また,本発明のグロープラグは,上記通電
発熱体,リード線及びイオン検出用電極を上記絶縁体の
内部に設けているので,構造簡単である。したがって,
本発明によれば,カーボン付着の問題を解消でき,精度
良くイオン電流を検出することができ,耐久性に優れた
グロープラグを提供することができる。
Further, the glow plug of the present invention has a simple structure because the above-mentioned heating element, lead wire and ion detecting electrode are provided inside the insulator. Therefore,
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the problem of carbon adhesion can be solved, the ion current can be detected accurately, and the glow plug excellent in durability can be provided.

【0031】次に,請求項2の発明のように,第2発熱
部の電気抵抗R2は,イオン検出用電極の電気抵抗rの
2倍以上の大きさを有することが好ましい。この場合に
は,より確実に,上記カーボンを焼き切ることができ
る。
Next, as in the second aspect of the present invention, it is preferable that the electric resistance R2 of the second heat generating portion be at least twice as large as the electric resistance r of the ion detecting electrode. In this case, the carbon can be more reliably burned off.

【0032】次に,請求項3の発明のように,上記イオ
ン検出用電極は,主成分が金属の珪化物,炭化物,窒化
物,硼化物の1種又は2種以上の導電性セラミック材
料,または該導電性セラミック材料と絶縁性セラミック
材料との混合材料により作製することができる。この場
合には,耐熱性が向上し,かつ絶縁体との膨張係数を容
易に調整,合わせ込みができるため耐熱衝撃性向上の効
果が得られる。
Next, according to a third aspect of the present invention, the ion detecting electrode is made of a conductive ceramic material containing at least one of a metal silicide, carbide, nitride, and boride. Alternatively, it can be made of a mixed material of the conductive ceramic material and the insulating ceramic material. In this case, the heat resistance is improved, and the coefficient of expansion with the insulator can be easily adjusted and combined, so that the effect of improving the thermal shock resistance can be obtained.

【0033】次に,請求項4の発明のように,上記イオ
ン検出用電極は,主成分が融点1200℃以上の金属の
1種又は2種以上の高融点金属材料,または該高融点金
属材料と絶縁性セラミック材料との混合材料により作製
することができる。上記前者の金属の場合には,素材が
線状で使用できるため,材料,加工,組付に関するコス
トの低減の効果が得られる。
Next, according to a fourth aspect of the present invention, the ion detecting electrode is made of one or two or more refractory metal materials whose main components are metals having a melting point of 1200 ° C. or more, or the refractory metal material. And an insulating ceramic material. In the case of the former metal, since the raw material can be used in a linear form, the effect of reducing the cost of the material, processing and assembly can be obtained.

【0034】また,後者の場合には,高温強度,耐酸化
性が向上し,しかも発熱体と絶縁体との線膨張係数を容
易に調整,合わせ込みができるため,耐久性に優れた効
果が得られる。また,上記融点を1200℃とした理由
は,グロープラグの通電発熱体を1000〜1100℃
に発熱させるため,イオン検出用電極の耐熱性を考慮し
たためである。
In the latter case, the high temperature strength and the oxidation resistance are improved, and the coefficient of linear expansion between the heating element and the insulator can be easily adjusted and combined. can get. The reason for setting the melting point to 1200 ° C. is that the current-carrying heating element of the glow plug is 1000 to 1100 ° C.
This is because the heat resistance of the ion detection electrode was considered in order to generate heat.

【0035】次に,請求項5の発明のように,上記絶縁
体より露出しているイオン検出用電極の露出部には,P
t,Ir,Rh,Ru,Pdの1種又は2種以上の貴金
属が設けてあることが好ましい。この場合には,検出用
電極の耐消耗性,耐酸化性向上の効果が得られる。
Next, as in the fifth aspect of the present invention, the exposed portion of the ion detecting electrode
Preferably, one or more noble metals of t, Ir, Rh, Ru, and Pd are provided. In this case, the effect of improving the wear resistance and oxidation resistance of the detection electrode can be obtained.

【0036】[0036]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

実施形態例1 本発明の実施形態例にかかるグロープラグにつき,図1
〜図8を用いて説明する。本例のグロープラグは,ディ
ーゼルエンジンの始動補助装置として用いられる,セラ
ミックグロープラグである。本例のグロープラグ1は,
図1に示すごとく,ハウジング4と該ハウジング4内に
支持された本体10とよりなる。
Embodiment 1 A glow plug according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. The glow plug of this embodiment is a ceramic glow plug used as a start-up assist device for a diesel engine. The glow plug 1 of this example is
As shown in FIG. 1, the housing 4 includes a housing 4 and a main body 10 supported in the housing 4.

【0037】上記本体10は,絶縁体11と,該絶縁体
11の内部に設けられた断面U字状の通電発熱体2及び
該通電発熱体2の両端部に電気的に接続されて絶縁体の
外部に導出された一対のリード線21,22を有する。
また,上記通電発熱体2の途中に電気的に接続されて上
記絶縁体11の内部に配設された,火炎中のイオン化の
状態を検出するための,1つのイオン検出用電極3とを
有する。上記イオン検出用電極3の先端は上記火炎に曝
されるように上記絶縁体11から露出している。
The main body 10 includes an insulator 11, an electric heating element 2 having a U-shaped cross section provided inside the insulator 11, and electrically connected to both ends of the electric heating element 2. Has a pair of lead wires 21 and 22 led out.
In addition, it has one ion detection electrode 3 that is electrically connected in the middle of the current-carrying heating element 2 and disposed inside the insulator 11 for detecting the state of ionization in the flame. . The tip of the ion detection electrode 3 is exposed from the insulator 11 so as to be exposed to the flame.

【0038】そして,図4に示すごとく,上記通電発熱
体2に加熱用の直流電流を流すときにプラス側となるプ
ラス端218から最初の上記イオン検出用電極3が接続
されている最初の接続部分39の中心部209までの,
通電発熱体2における第1発熱部201の電気抵抗をR
1,上記最初の接続部分39の中心部209からマイナ
ス端228までの,通電発熱体2における第2発熱部2
02の電気抵抗をR2,上記イオン検出用電極3におけ
る上記最初の接続部分39から先端30までの電気抵抗
をrとしたとき,R2>rの関係が満足されている。
Then, as shown in FIG. 4, the first connection in which the first ion detecting electrode 3 is connected from the plus end 218 on the plus side when a direct current for heating is supplied to the energizing heating element 2. Up to the center 209 of the part 39,
The electric resistance of the first heating portion 201 in the energizing heating element 2 is represented by R
1, the second heating portion 2 of the current-carrying heating element 2 from the center 209 of the first connection portion 39 to the minus end 228
The relationship of R2> r is satisfied, where R2 is the electrical resistance of 02, and r is the electrical resistance from the first connection portion 39 to the tip 30 of the ion detection electrode 3.

【0039】上記本体10は,図1,図2に示すごと
く,金属製のハウジング4内に,金属製の環状支持体4
1を介して,固定されている。そして,上記通電発熱体
2の一方のリード線21は,絶縁体11の内部を上昇し
て,本体10の側面に設けた導電性の端子部23を介し
て内部リード線231に電気的に接続されている。ま
た,他方のリード線22は,絶縁体11の内部を上昇し
て,上端に設けた端子部31に電気的に接続されてい
る。
As shown in FIGS. 1 and 2, the main body 10 is provided inside a metal housing 4 in a metal annular support 4.
1 and is fixed. Then, one lead wire 21 of the current-carrying heating element 2 rises inside the insulator 11 and is electrically connected to the internal lead wire 231 via a conductive terminal portion 23 provided on a side surface of the main body 10. Have been. The other lead wire 22 rises inside the insulator 11 and is electrically connected to a terminal portion 31 provided at the upper end.

【0040】また,上記イオン検出用電極3は,U字状
の通電発熱体2の下端に通電発熱体2と一体的に設けら
れ,その先端30は絶縁体11から露出している。先端
30には白金(Pt)がコーディングしてある。
The ion detecting electrode 3 is provided integrally with the energizing heating element 2 at the lower end of the U-shaped energizing heating element 2, and the tip 30 is exposed from the insulator 11. The tip 30 is coded with platinum (Pt).

【0041】一方,ハウジング4は,上記環状支持体4
1を有し,図1,図2に示すごとく,その上部に保護筒
42を有している。また,ハウジング4は,エンジンの
シリンダヘッド45へ装着するための,雄ねじ部43を
有する。図2に示すごとく,上記保護筒42の上方開口
部には,ゴムブッシュ421が嵌合されている。また,
該ゴムブッシュ421に貫挿した外部リード線233,
333は,接続端子232,332を介して,上記内部
リード線231,33にそれぞれ接続されている。
On the other hand, the housing 4 is
1 and, as shown in FIG. 1 and FIG. Further, the housing 4 has a male screw portion 43 for mounting to the cylinder head 45 of the engine. As shown in FIG. 2, a rubber bush 421 is fitted into the upper opening of the protective cylinder 42. Also,
The external lead wire 233 inserted through the rubber bush 421,
333 is connected to the internal lead wires 231 and 33 via connection terminals 232 and 332, respectively.

【0042】したがって,外部リード線233,333
は,通電発熱体2及びイオン検出用電極3にそれぞれ電
気的に導通されている。また,本体10の先端部(下端
部)は,図1,図2,図4に示すごとく,半球面形状に
形成されている。
Therefore, the external lead wires 233, 333
Are electrically connected to the electric heating element 2 and the ion detection electrode 3 respectively. The tip (lower end) of the main body 10 is formed in a hemispherical shape as shown in FIGS.

【0043】次に,上記グロープラグ本体10の製造に
当たっては,まず図3に示すごとき,通電発熱体2とイ
オン検出用電極3との一体成形品29を準備する。該一
体成形品29は,通電発熱体2及びイオン検出用電極3
用のセラミック粉末を,主成分のパラフィンワックスと
樹脂との混合バインダと混合し,その混合物を射出成形
する。或いはセラミック粉末をそのままプレス成形す
る。
Next, in manufacturing the glow plug main body 10, first, as shown in FIG. 3, an integrally molded product 29 of the heating element 2 and the electrode 3 for ion detection is prepared. The integrally molded article 29 includes an electric heating element 2 and an ion detecting electrode 3.
Is mixed with a mixed binder of paraffin wax and a resin as main components, and the mixture is injection-molded. Alternatively, the ceramic powder is press-formed as it is.

【0044】そして,この一体成形品29は,絶縁体1
1の中に埋設し,これらをホットプレスにて一体的に加
圧焼成する。上記の加圧焼成は,アルゴンガス雰囲気
下,1気圧で,加圧力400kgf/cm2 とし,焼成
温度は1800℃,保持時間60分で行なう。なお,上
記埋設に先立って,上記リード線21,22を接続して
おく。これにより,上記グロープラグ本体10が得られ
る。
The integrally molded article 29 is made of the insulator 1
1 and are baked under pressure by a hot press. The above pressure firing is performed in an argon gas atmosphere at 1 atm, a pressure of 400 kgf / cm 2 , a firing temperature of 1800 ° C., and a holding time of 60 minutes. Prior to the embedding, the lead wires 21 and 22 are connected. Thereby, the glow plug main body 10 is obtained.

【0045】次に,上記セラミック粉末等の具体例は,
前述した様に,通電発熱体,イオン検出用電極,絶縁体
の導電性セラミックとしてMoSi2 を,絶縁性セラミ
ックとしてSi3 4 を用いる。また,焼結助材として
2 3 とAl2 3 とを用いる。
Next, specific examples of the ceramic powder and the like are as follows.
As described above, MoSi 2 is used as the conductive ceramic of the heating element, the ion detection electrode, and the insulator, and Si 3 N 4 is used as the insulating ceramic. Further, Y 2 O 3 and Al 2 O 3 are used as sintering aids.

【0046】通電発熱体におけるセラミックの配合割合
は,MoSi2 :Si3 4 =20:80とした。ま
た,イオン検出用電極の配合割合は,MoSi2 :Si
3 4=40:60とした。そして,上記MoSi2
平均粒径は1μm,Si3 4の平均粒径は15μmを
用いた。また,絶縁体におけるセラミックの配合割合は
MoSi2 :Si3 4 =30:70とし,MoSi2
の平均粒径は1μm,Si3 4 の平均粒径は1μmを
用いた。また,焼結助材は,上記いずれの場合もY2
3 5wt%,Al2 3 5wt%を外部添加した。各材
料の平均粒径は1μmを用いた。
The mixing ratio of ceramic in the electric heating element was set to MoSi 2 : Si 3 N 4 = 20: 80. The mixing ratio of the electrode for ion detection is MoSi 2 : Si
3 N 4 = 40: 60. The average particle size of MoSi 2 was 1 μm, and the average particle size of Si 3 N 4 was 15 μm. The mixing ratio of the ceramic in the insulation MoSi 2: Si 3 N 4 = 30: 70 and, MoSi 2
And the average particle size of Si 3 N 4 was 1 μm. The sintering aid is Y 2 O in any of the above cases.
3 wt% and Al 2 O 3 5 wt% were externally added. The average particle size of each material was 1 μm.

【0047】次に,上記のごとく本体10とハウジング
4などとによって構成したグロープラグ1は,図5に示
すごとく,エンジンのシリンダヘッド45に対して,ハ
ウジンク4の雄ねじ部を螺合することにより装着する。
これにより,グロープラグ本体10の先端部が,シリン
ダヘッド45の燃焼室の一部である渦流室451に突出
した状態で装着される。なお,符号457は主燃焼室,
458はピストン,459は燃料噴射ノズルである。
Next, as shown in FIG. 5, the glow plug 1 composed of the main body 10 and the housing 4 as described above is formed by screwing the male thread of the housing 4 into the cylinder head 45 of the engine. Mounting.
As a result, the glow plug body 10 is mounted in a state where the tip of the glow plug body 10 projects into the swirl chamber 451 which is a part of the combustion chamber of the cylinder head 45. Reference numeral 457 indicates a main combustion chamber,
458 is a piston, and 459 is a fuel injection nozzle.

【0048】また,上記グロープラグ1は,図5に示す
ごとく,グロープラグ作動回路に接続される。即ち,通
電発熱体2の一端のリード線21は,外部リード線23
3,グローリレー53,531及び12ボルトのバッテ
リ54を介して,一方の外部リード線333に接続され
ている。更に,該外部リード線333は,内部リード線
33,及び本体10内のリード線22(図1)を介し
て,通電発熱体2の他端に接続されている。これによ
り,通電発熱体2の加熱用回路が形成される。
The glow plug 1 is connected to a glow plug operation circuit as shown in FIG. That is, the lead wire 21 at one end of the electric heating element 2 is connected to the external lead wire 23.
3, a glow relay 53, 531 and a 12 volt battery 54 are connected to one external lead wire 333. Further, the external lead wire 333 is connected to the other end of the electric heating element 2 via the internal lead wire 33 and the lead wire 22 (FIG. 1) in the main body 10. Thus, a circuit for heating the energizing heating element 2 is formed.

【0049】また,イオン検出用電極3は,上記外部リ
ード線233,イオンリレー530,イオン電流検出用
抵抗521,直流電源51を介してシリンダヘッド45
に接続されている。また,上記イオン電流検出用抵抗5
21には,イオン電流を検出するための電位差計522
が設けられ,これはECU(電子制御装置)52に接続
されている。また,ECU52には,上記グローリレー
53,531イオンリレー530,エンジン冷却水の水
温センサ525,エンジンの回転数センサ526が接続
されている。
The ion detecting electrode 3 is connected to the cylinder head 45 via the external lead wire 233, the ion relay 530, the ion current detecting resistor 521, and the DC power supply 51.
It is connected to the. Further, the ion current detecting resistor 5
Reference numeral 21 denotes a potentiometer 522 for detecting an ion current.
Which is connected to an ECU (electronic control unit) 52. The ECU 52 is connected to the glow relays 53 and 531 ion relay 530, a water temperature sensor 525 for the engine cooling water, and an engine speed sensor 526 for the engine.

【0050】上記図5に示した,グロープラグ1の使用
に当たっては,まずエンジンの始動時においては,EC
U52により,グローリレー53,531がオンとされ
る。そのため,バッテリ54とグロープラグの通電発熱
体2との間が閉路となり,グロープラグ本体10の通電
発熱体2の第1発熱部201,第2発熱部202が通電
され発熱する。そのためグロープラグ1は加熱状態とな
り,渦流室451が加熱され,着火温度に上昇する。そ
こで,燃料噴射ノズル459から,燃料が噴射される
と,その都度該燃料が着火され,ピストン458が作動
し,エンジンが駆動される。
When using the glow plug 1 shown in FIG.
The glow relays 53 and 531 are turned on by U52. Therefore, the path between the battery 54 and the energized heating element 2 of the glow plug is closed, and the first heating section 201 and the second heating section 202 of the energized heating element 2 of the glow plug body 10 are energized to generate heat. Therefore, the glow plug 1 is in a heating state, the vortex chamber 451 is heated, and the ignition temperature rises. Therefore, every time fuel is injected from the fuel injection nozzle 459, the fuel is ignited, the piston 458 is operated, and the engine is driven.

【0051】一方,燃料が燃焼している際には,前記の
ごとく,イオンが発生するので,グローリレー53,5
31はオフとし,イオンリレー530をオンとして,イ
オン電流をイオン検出用電極3,イオン電流検出用抵抗
521及び電位差計522により検出する。即ち,グロ
ープラグ本体10の上記イオン検出用電極3とシリンダ
ヘッド45との間には12ボルトの直流電源51によっ
て電圧が印加されている。
On the other hand, when the fuel is burning, ions are generated as described above, so that the glow relays 53, 5
31 is turned off, the ion relay 530 is turned on, and the ion current is detected by the ion detection electrode 3, the ion current detection resistor 521, and the potentiometer 522. That is, a voltage is applied between the ion detection electrode 3 of the glow plug main body 10 and the cylinder head 45 by the DC power supply 51 of 12 volts.

【0052】そこで,渦流室451内における,燃焼火
炎帯の活性イオンの発生に伴い,イオン電流検出用抵抗
521を含む電流経路にイオン電流が流れる。なお,イ
オン電流検出用抵抗521は,約500kΩで,これを
流れるイオン電流は,その両端の電位差として電位差計
522により検出される。
Therefore, with the generation of active ions in the combustion flame zone in the swirl chamber 451, an ion current flows through a current path including the ion current detecting resistor 521. The ion current detecting resistor 521 has a resistance of about 500 kΩ, and the ion current flowing therethrough is detected by the potentiometer 522 as a potential difference between both ends.

【0053】ここで,イオン電流の検出原理を略述す
る。燃料噴射ノズル459からの噴射燃料が渦流室45
1で燃焼されると,その燃焼火炎帯ではイオン化された
プラスイオンとマイナスイオンが大量に発生する。この
とき,上記イオン検出用電極3とそれに対面するシリン
ダヘッド45との間にバッテリ電圧が印加されているの
で,イオン検出用電極3にはマイナスイオンが捕獲され
ると共に,シリンダヘッド45にはプラスイオンが捕獲
される。その結果,上記の電流経路が形成され,この電
流経路を流れるイオン電流がイオン電流検出用抵抗52
1の両端の電位差として検出される。
Here, the principle of detecting the ion current will be briefly described. The fuel injected from the fuel injection nozzle 459 is supplied to the swirl chamber 45.
When the fuel is burned in step 1, a large amount of ionized positive ions and negative ions are generated in the combustion flame zone. At this time, since a battery voltage is applied between the ion detecting electrode 3 and the cylinder head 45 facing the ion detecting electrode 3, negative ions are captured by the ion detecting electrode 3 and positive ions are captured by the cylinder head 45. Ions are captured. As a result, the above-described current path is formed, and the ion current flowing through this current path is
1 is detected as a potential difference between both ends.

【0054】一方,ECU52は,CPU,ROM,R
AM,入出力回路等からなる周知のマイクロコンピュー
タやA/D変換器(共に図示略)を中心に構成され,前
記電位差計522により検出された検出信号を入力す
る。また,ECU52には,エンジン冷却水の温度を検
出するための水温センサ525の検出信号や,エンジン
クランク角に応じてエンジン回転数を検出するための回
転数センサ526の検出信号が入力され,ECU52は
各検出信号に基づいて水温Tw,エンジン回転数Neを
検知する。
On the other hand, the ECU 52 has a CPU, ROM, R
A well-known microcomputer including an AM and an input / output circuit and an A / D converter (both are not shown) are mainly configured to input a detection signal detected by the potentiometer 522. A detection signal of a water temperature sensor 525 for detecting the temperature of the engine cooling water and a detection signal of a rotation speed sensor 526 for detecting the engine speed according to the engine crank angle are input to the ECU 52. Detects the water temperature Tw and the engine speed Ne based on each detection signal.

【0055】上記ECU52は,ディーゼルエンジンの
低温始動時において,グロープラグ1の通電発熱体2を
加熱させて燃料の着火及び燃焼を促進させる。また,デ
ィーゼルエンジンの始動直後において,イオン電流を検
出する。なお,エンジン始動当初においては,グローリ
レー53,531がオンの状態にあり,通電発熱体2は
加熱状態に保持されるようになっている。
When the diesel engine is started at a low temperature, the ECU 52 heats the energizing heating element 2 of the glow plug 1 to promote ignition and combustion of the fuel. Immediately after the start of the diesel engine, the ion current is detected. Note that, at the beginning of the engine start, the glow relays 53 and 531 are in an on state, and the energizing heating element 2 is maintained in a heated state.

【0056】以下,図6のフローチャートを用いて,上
記グローリレー53,531のオン,オフ切り替え処理
を説明する。このフローは,所定の時間の割り込み処理
により実行される。まず,図6の処理がスタートする
と,ECU52は,先ずステップ11でエンジン暖機完
了後であり,且つグローリレー53,531がオフであ
るか否かを判別する。エンジン始動当初においては,ス
テップ11が否定判別され,ECU52は続くステップ
12で水温Tw及びエンジン回転数Neを読み込む。
The on / off switching process of the glow relays 53, 531 will be described below with reference to the flowchart of FIG. This flow is executed by interruption processing for a predetermined time. First, when the process of FIG. 6 starts, the ECU 52 first determines in step 11 whether or not the engine has been warmed up and the glow relays 53 and 531 are off. At the beginning of the engine start, a negative determination is made in step 11, and the ECU 52 reads the water temperature Tw and the engine speed Ne in the subsequent step 12.

【0057】その後,ステップ13で水温Twが所定の
暖機完了温度(本実施形態例では,60℃)以上である
か否かを判別すると共に,ステップ14でエンジン回転
数Neが所定回転数(本実施形態例では,2000rp
m)以上に達しているか否かを判別する。このときステ
ップ13,14が共に否定判別されれば,エンジンの暖
機が完了しておらず,グロープラグの通電発熱体2によ
る加熱が必要であるとみなし,ステップ15に進む。
Thereafter, in step 13, it is determined whether or not the water temperature Tw is equal to or higher than a predetermined warm-up completion temperature (60 ° C. in the present embodiment), and in step 14, the engine speed Ne is increased to a predetermined speed ( In the present embodiment, 2000 rpm
m) It is determined whether or not it has reached or exceeded. If a negative determination is made in both steps 13 and 14 at this time, it is considered that the warm-up of the engine has not been completed, and it is determined that heating by the current-carrying heating element 2 of the glow plug is necessary, and the process proceeds to step 15.

【0058】また,ステップ13,14のいずれかが肯
定判別されれば,エンジンの暖機が完了,或いはグロー
プラグ1による加熱が不要であるとみなし,ステップ1
6に進む。
If an affirmative determination is made in any of steps 13 and 14, it is considered that the warm-up of the engine has been completed or that heating by the glow plug 1 is not necessary.
Proceed to 6.

【0059】ステップ15に進んだ場合は,グローリレ
ー53,531はオンのまま維持される。この状態で
は,グロープラグ1の発熱作用によって燃料の着火及び
燃焼が継続される。また,ステップ16に進んだ場合,
ECU52は,グローリレー53,531をオフとす
る。そして,イオンリレー530をオンとして,イオン
電流を検出する。
When the operation proceeds to step 15, the glow relays 53 and 531 are kept on. In this state, the ignition and combustion of the fuel are continued by the heating action of the glow plug 1. Also, if you proceed to step 16,
The ECU 52 turns off the glow relays 53 and 531. Then, the ion relay 530 is turned on to detect the ion current.

【0060】次に,図7(A)は,オシロスコープを用
いて燃料燃焼時に発生するイオン電流を観察した際の電
流波形図である。同図において,燃料噴射時期(圧縮T
DC)直後に電圧が急上昇している波形が燃料の燃焼に
よるイオン電流波形であり,A点が燃焼の開始位置,即
ち着火時期に相当する。また,このイオン電流波形に
は,2つの山が観測される。つまり,燃焼初期には,拡
散火炎帯の活性イオンにより第1の山B1が観測され,
燃焼中後期には筒内圧上昇による再イオン化により第2
の山B2が観測される。
Next, FIG. 7A is a current waveform diagram when observing an ion current generated during fuel combustion using an oscilloscope. In the figure, the fuel injection timing (compression T
Immediately after DC), a waveform in which the voltage sharply rises is an ion current waveform due to fuel combustion, and point A corresponds to a combustion start position, that is, an ignition timing. Also, two peaks are observed in the ion current waveform. That is, in the early stage of combustion, the first peak B1 is observed by the active ions in the diffusion flame zone,
In the latter half of the combustion, the secondary
Mountain B2 is observed.

【0061】この場合,ECU52は,イオン電流波形
の第1の山B1から実際の着火時期を検出すると共に,
検出された実際の着火時期と目標着火時期との差をなく
すべく着火時期のフィードバック制御を実施する。ま
た,ECU52は,イオン電流波形の第2の山B2から
異常燃焼,失火等の燃焼状態を検出し,その検出結果を
燃料噴射制御に反映させる。こうしてイオン電流をエン
ジンの燃料噴射制御に反映させることにより,きめ細か
くエンジンの運転状態を制御することが可能となる。
In this case, the ECU 52 detects the actual ignition timing from the first peak B1 of the ion current waveform,
Feedback control of the ignition timing is performed so as to eliminate the difference between the detected actual ignition timing and the target ignition timing. Further, the ECU 52 detects a combustion state such as abnormal combustion or misfire from the second peak B2 of the ion current waveform, and reflects the detection result in the fuel injection control. By reflecting the ion current in the fuel injection control of the engine in this way, it is possible to control the operating state of the engine finely.

【0062】次に,グロープラグのイオン検出用電極3
に,燃料燃焼により発生したカーボン(スス)が付着し
た状態,即ち燻りが発生したときには,図7(B)に示
すごとく,イオン電流が燃料噴射時期の前には低く,そ
の後には上昇していくという現象が発生する(図7の
(A)と(B)を比較)。なお,図7(B)のIthは
燻り状態を判別しグローリレー53,531をオンにす
るか否かを判断するための波高値の判定レベル(しきい
値)を表している。そこで,このような燻り現象が発生
したときには,上記グローリレー53をオンとし,通電
発熱体2を加熱し,上記の付着カーボンを焼き切る操作
を行なう。
Next, the ion detecting electrode 3 of the glow plug
7B, when carbon (soot) generated by fuel combustion adheres, that is, when smoke is generated, as shown in FIG. 7 (B), the ion current is low before the fuel injection timing and rises thereafter. The phenomenon of going out occurs (compare (A) and (B) of FIG. 7). It should be noted that Ith in FIG. 7B represents a peak value determination level (threshold value) for determining whether the glow relays 53 and 531 are on by determining the smoldering state. Therefore, when such a smoldering phenomenon occurs, the glow relay 53 is turned on, the heating element 2 is heated, and the operation of burning off the attached carbon is performed.

【0063】図8は,このカーボン焼き切り操作を,上
記図5の回路におけるECU52により行なうフローチ
ャートである。即ち,同図のステップ21において,グ
ローリレー53,531がオフの状態にあるとき,ステ
ップ22において,燃料噴射時期に上記のごとき異常イ
オン電流(図7B)が検出されたか否か判定する。否で
あれば,ステップ25に進み,グローリレー53はオフ
のままとする。
FIG. 8 is a flow chart in which this carbon burn-off operation is performed by the ECU 52 in the circuit of FIG. That is, when the glow relays 53 and 531 are in the off state in step 21 of FIG. 7, it is determined in step 22 whether the abnormal ion current (FIG. 7B) as described above is detected at the fuel injection timing. If not, the process proceeds to step 25, and the glow relay 53 remains off.

【0064】一方,異常イオン電流が検出されたときに
は,ステップ23に進み,イオンリレー530をオフ,
次にステップ24においてグローリレー53,531を
オンとし,グロープラグの通電発熱体2に通電する。
On the other hand, when an abnormal ion current is detected, the routine proceeds to step 23, where the ion relay 530 is turned off.
Next, in step 24, the glow relays 53 and 531 are turned on to energize the energizing heating element 2 of the glow plug.

【0065】そして,ここに重要なことは,図4に示す
ごとく,通電発熱体2の第2発熱部202の電気抵抗R
2は,イオン検出用電極3の電気抵抗rよりも大きい。
そのため,通電発熱体2のプラス端から入った加熱用の
直流電流は,第1発熱部201からイオン検出用電極3
に入り,次いで,絶縁体11の表面に付着したカーボン
49を経てシリンダヘッド45に流れる。
What is important here is that, as shown in FIG. 4, the electric resistance R
2 is larger than the electrical resistance r of the ion detection electrode 3.
Therefore, the direct current for heating entered from the positive end of the current-carrying heating element 2 is supplied from the first heating section 201 to the ion detection electrode 3.
And then flows to the cylinder head 45 via the carbon 49 attached to the surface of the insulator 11.

【0066】このとき,カーボン49はこの直流電流に
よって発熱し,渦流室内の空気によって酸化焼失し,焼
き切られる。それ故,グロープラグは再び正常状態とな
る。そこで,再びグローリレー53,531をオフ,イ
オンリレー530をオンとしてイオン電流を検出する。
At this time, the carbon 49 generates heat by the direct current, and is oxidized and burned off by the air in the swirl chamber and burned off. Therefore, the glow plug returns to the normal state again. Therefore, the glow relays 53 and 531 are turned off and the ion relay 530 is turned on again to detect the ion current.

【0067】上記のごとく,本例のグロープラグにおい
ては,絶縁体11の内部に通電発熱体2とリード線2
1,22とイオン検出用電極3とが設けてあり,これら
は一体的に構成されている。そのため,通電発熱体2に
よるグロー動作(加熱動作)と,イオン検出用電極3に
よるイオン電流検出とを1つのグロープラグにより達成
できる。また,そのためグロープラグがコンパクトにな
る。
As described above, in the glow plug of this embodiment, the heating element 2 and the lead wire 2 are placed inside the insulator 11.
1, 2 and an ion detection electrode 3 are provided, and these are integrally formed. Therefore, the glow operation (heating operation) by the electric heating element 2 and the ion current detection by the ion detection electrode 3 can be achieved by one glow plug. Also, the glow plug becomes compact.

【0068】また,イオン検出用電極3,グロープラグ
表面にカーボンが付着した場合にも,上記のごとくカー
ボン49に直流電流を流して,加熱することにより,上
記カーボンを焼き切り,イオン検出用電極3を正常状態
にすることができる。そのため,イオン電流を精度良く
検出することができる。
Further, even when carbon adheres to the surface of the ion detecting electrode 3 and the glow plug, a direct current is applied to the carbon 49 as described above to heat the carbon 49, thereby burning off the carbon, and heating the carbon 49. Can be brought into a normal state. Therefore, the ion current can be detected with high accuracy.

【0069】また,通電発熱体2,リード線21,2
2,イオン検出用電極3は,絶縁体11の内部に設けて
あるので,燃焼ガスによる酸化等の腐食もなく,耐久性
に優れている。また,絶縁体11の先端部は,半球形状
としてあるので,燃焼室内における燃焼火炎流の乱れが
抑制され,検出性能が安定し,また熱応力の集中が抑制
されて熱衝撃を吸収することができる。
Further, the electric heating element 2, the lead wires 21 and
2. Since the ion detection electrode 3 is provided inside the insulator 11, there is no corrosion such as oxidation due to combustion gas, and the durability is excellent. Further, since the tip of the insulator 11 has a hemispherical shape, the turbulence of the combustion flame flow in the combustion chamber is suppressed, the detection performance is stabilized, and the concentration of thermal stress is suppressed to absorb the thermal shock. it can.

【0070】また,イオン検出用電極3の先端部30
は,燃焼ガスに接触するよう露出しており(図1),そ
の露出部分にはPt等の貴金属がコーティングしてあ
る。そのため,酸化等によるイオン検出用電極表面の絶
縁物生成が抑制され電極の導電性あるいは初期抵抗値が
確保され,検出精度の劣化を防止する効果がある。ま
た,イオン検出用電極3は,絶縁体11の直径方向の中
心に配設してある。そのため,燃焼室内におけるあらゆ
る方向におけるイオン電流を高精度で検出することがで
きる。
The tip portion 30 of the ion detecting electrode 3
Is exposed so as to come into contact with the combustion gas (FIG. 1), and the exposed portion is coated with a noble metal such as Pt. Therefore, the generation of an insulator on the surface of the electrode for ion detection due to oxidation or the like is suppressed, the conductivity of the electrode or the initial resistance value is secured, and there is an effect of preventing deterioration of detection accuracy. The ion detection electrode 3 is disposed at the center of the insulator 11 in the diameter direction. Therefore, ion currents in all directions in the combustion chamber can be detected with high accuracy.

【0071】実施形態例2 本例は,表1に示すごとく,実施形態例1に示したグロ
ープラグ本体10につき,上記電気抵抗R2とrの割合
を変えた具体例を示す。グロープラグ本体10の製造に
当たっては,まず上記通電発熱体2及びイオン検出用電
極3は,予め,射出成形により上記一体成形品29(図
3)を作製しておく。
Embodiment 2 As shown in Table 1, this embodiment shows a specific example of the glow plug body 10 shown in Embodiment 1 in which the ratio between the electric resistances R2 and r is changed. In manufacturing the glow plug main body 10, first, the above-mentioned integrally formed article 29 (FIG. 3) is prepared in advance by injection molding of the heating element 2 and the electrode 3 for ion detection.

【0072】一方,絶縁体11は,半円柱体の2つ割品
を準備する。この半円柱体には,絶縁体11とする際に
内側となる部分(直径部分)に,上記一体成形品29を
埋設するためのU字状の溝が設けてある(図1参照)。
そこで,上記一体成形品29を,上記絶縁体11の半円
柱体のU字状溝に入れ,更に一方の半円柱を覆い,これ
らを加圧焼結する。これにより,図1に示すごとく,上
記一体成形品よりなる通電発熱体2及びイオン検出用電
極3を内蔵した絶縁体11が得られる。
On the other hand, the insulator 11 is prepared as a semi-cylindrical two-piece product. The semi-cylindrical body is provided with a U-shaped groove for embedding the integrally molded article 29 in a portion (diameter portion) that is on the inside when the insulator 11 is formed (see FIG. 1).
Then, the integrally molded article 29 is put into the U-shaped groove of the semi-cylindrical body of the insulator 11, further covers one of the semi-cylindrical bodies, and is sintered under pressure. As a result, as shown in FIG. 1, an insulator 11 having the electric heating element 2 and the ion detection electrode 3 built therein, which is an integrally molded product, is obtained.

【0073】次に,上記通電発熱体2は,上記第2発熱
部の電気抵抗R2が0.8Ωとなるように,導電性セラ
ミック粉末であるMoSi2 粉末35%(重量比,以下
同じ)と,絶縁性セラミック材料としてのSi3 4
末65%とを混合したものを用いた。また,上記イオン
検出用電極3は,下記表1の電気抵抗rとなるように,
MoSi2 粉末とSi3 4 粉末との割合を変えて用い
た。
Next, the current-carrying heating element 2 is combined with 35% (weight ratio, hereinafter the same) of MoSi 2 powder, which is a conductive ceramic powder, so that the electric resistance R2 of the second heating section is 0.8Ω. And a mixture of 65% of Si 3 N 4 powder as an insulating ceramic material. Further, the ion detecting electrode 3 is set so as to have an electric resistance r shown in Table 1 below.
The ratio between the MoSi 2 powder and the Si 3 N 4 powder was changed.

【0074】また,絶縁体11は,Si3 4 粉末とM
oSi2 粉末とを混合したものを用いた。その割合は,
Si3 4 粉末80%,MoSi2 粉末20%とした。
また,焼結助材は,通電発熱体,イオン検出用電極,絶
縁体ともに,Y2 3 5wt%,Al2 3 5wt%
を,外部添加した。各材料の平均粒径は実施形態例1と
同じにした。そして,上記加圧焼結は,400kg/c
2 ,1800℃,60分で行なった。
The insulator 11 is made of Si 3 N 4 powder and M
Using a mixture of the OSI 2 powder. The ratio is
The Si 3 N 4 powder was 80% and the MoSi 2 powder was 20%.
In addition, the sintering aid is 5% by weight of Y 2 O 3 and 5% by weight of Al 2 O 3 for the heating element, the electrode for ion detection and the insulator.
Was added externally. The average particle size of each material was the same as that of the first embodiment. And the above pressure sintering is 400 kg / c
m 2 , 1800 ° C., 60 minutes.

【0075】次に,上記のごとく,構成した種々のグロ
ープラグを実施形態例1のごとく,シリンダヘッド45
に装着した。そして,絶縁体11の表面に,図4に示す
ごとく,カーボンが付着した状態にして,付着カーボン
の焼き切り(焼失)良否を実験した。その結果を表1に
示した。
Next, the various glow plugs constructed as described above are connected to the cylinder head 45 as in the first embodiment.
Attached to. Then, as shown in FIG. 4, the surface of the insulator 11 was made to have carbon adhered thereto, and the quality of burnt-out (burned out) of the adhered carbon was tested. The results are shown in Table 1.

【0076】[0076]

【表1】 [Table 1]

【0077】表1より知られるごとく,R2>rの場合
(No.1〜4)にはカーボンが焼き切られることが,
特にR2≧2rの場合(実験No.1〜3)には優れた
焼き切りができることが分かる。なお,R2≦rの場合
(実験No.5,6)には,カーボンに直流電流が殆ど
流れないため,カーボンが焼き切れない。
As can be seen from Table 1, when R2> r (Nos. 1 to 4), carbon is burned off.
In particular, in the case of R2 ≧ 2r (Experiment Nos. 1 to 3), it can be seen that excellent burn-off can be performed. In the case of R2 ≦ r (Experiment Nos. 5 and 6), almost no DC current flows through the carbon, so that the carbon does not burn out.

【0078】実施形態例3 なお,上記実施形態例2では,通電発熱体及びイオン検
出用電極の導電性セラミックとしてMoSi2 を用いた
場合について述べたが,導電性セラミックとして他の金
属の炭化物,窒化物,硼化物を用いても同様の結果が得
られる。本例においては,これを確認するため,表2,
表3に示すように導電性セラミックをWC,Mo2 C,
TiN,Mo4.8 Si3 0.6,WSi2 ,MoB,T
iB3 ,ZrB2 に変更し,それぞれについて,抵抗値
を実施形態例2のNo.3,No.6の水準と同様の試
料となし,これらについてカーボン焼失実験を行なっ
た。各材料の平均粒径は,1〜3μmである。その他に
ついては,実施形態例2と同様である。
Third Embodiment In the second embodiment, the case where MoSi 2 is used as the conductive ceramic of the current-carrying heating element and the ion detecting electrode has been described. However, as the conductive ceramic, carbide of another metal, Similar results can be obtained by using nitrides and borides. In this example, to confirm this, Table 2,
As shown in Table 3, the conductive ceramics were WC, Mo 2 C,
TiN, Mo 4.8 Si 3 C 0.6 , WSi 2, MoB, T
iB 3 and ZrB 2 , and the resistance value of each was changed to No. 2 of the second embodiment. 3, No. Samples similar to level 6 were prepared, and carbon burnout experiments were performed on these samples. The average particle size of each material is 1-3 μm. Others are the same as the second embodiment.

【0079】また,通電発熱体とイオン検出用電極の導
電性セラミックについて別々の材料でも実施した。ま
た,上記絶縁性セラミックをSi3 4 から,その他の
Al2 3 ,BNに代えた場合についても同様に実施し
た。Al2 3 の平均粒径は,25μm,BNの平均粒
径は10μmのものを用いた。その他は実施形態例2と
同様である。実験の結果を表2及び表3に示す。
Further, different materials were used for the conductive heating element and the conductive ceramic of the ion detecting electrode. Further, the same operation was performed in the case where the insulating ceramic was changed from Si 3 N 4 to Al 2 O 3 or BN. The average particle diameter of Al 2 O 3 was 25 μm, and the average particle diameter of BN was 10 μm. Others are the same as the second embodiment. The results of the experiment are shown in Tables 2 and 3.

【0080】また,表4には,通電発熱体,イオン検出
用電極とも導電性セラミックのみの場合について同様に
示した。表2〜4より明らかなように,本発明の範囲で
は全てカーボンが焼失することが分かる。
Table 4 also shows the case where only the conductive ceramic is used for both the current-carrying heating element and the ion detecting electrode. As is clear from Tables 2 to 4, it can be seen that carbon is completely burned off within the scope of the present invention.

【0081】[0081]

【表2】 [Table 2]

【0082】[0082]

【表3】 [Table 3]

【0083】[0083]

【表4】 [Table 4]

【0084】実施形態例4 次に,イオン検出用電極に高融点金属の線材を用いた場
合と,イオン検出用電極に高融点金属材料と絶縁性セラ
ミックとの混合体を用いた場合について述べる。まず,
イオン検出用電極に高融点金属の線材を用いた場合につ
き示す。ここに,高融点金属とは前述した様に融点12
00℃以上のものをいう。かかる高融点金属としては,
Cr,Co,Fe,Mo,Ni,Re,Ti,W,Zr
等がある。また,Fe−Ni−Cr,Ni−Co,Fe
−Co,W−Re等の合金材料もある。
Embodiment 4 Next, a case where a high melting point metal wire is used for an ion detection electrode and a case where a mixture of a high melting point metal material and an insulating ceramic is used for an ion detection electrode will be described. First,
The case where a refractory metal wire is used as the ion detection electrode will be described. Here, the high melting point metal has a melting point of 12 as described above.
It refers to one with a temperature of 00 ° C or higher. As such a high melting point metal,
Cr, Co, Fe, Mo, Ni, Re, Ti, W, Zr
Etc. In addition, Fe-Ni-Cr, Ni-Co, Fe
There are also alloy materials such as -Co and W-Re.

【0085】通電発熱体は,実施形態例2の組成を用い
た。またイオン検出用電極の構造は,実施形態例1の図
1に示したイオン検出用電極3の構造に代えて,上記高
融点金属の線材を用いた。各場合とも,実施形態例2の
No.3,No.6の水準と同様の抵抗値に作成して,
カーボンの焼失実験を行なった。その他は,実施形態例
2と同様である。その結果を表5に示す。同表より本発
明の範囲では,カーボンが焼失することが分かる。
The composition of the second embodiment was used for the current-carrying heating element. Further, the structure of the ion detecting electrode was the same as the structure of the ion detecting electrode 3 shown in FIG. In each case, no. 3, No. Create the same resistance value as the level of 6,
A carbon burnout experiment was performed. Others are the same as the second embodiment. Table 5 shows the results. It can be seen from the table that carbon is burned off within the scope of the present invention.

【0086】次に,イオン検出用電極に高融点金属材料
と絶縁性セラミックとの混合体を用いた。グロープラグ
の作製に当たっては,実施形態例2のイオン検出用電極
の導電体であるMoSi2 の代わりに,上記金属の粉末
を用いた。各材料の平均粒径は,1〜10μmのものを
用いた。その他は,実施形態例2と同様である。その結
果を表6に示す。同表より,本発明の範囲では,カーボ
ンが焼失することが分かる。
Next, a mixture of a high melting point metal material and an insulating ceramic was used for the ion detection electrode. In manufacturing the glow plug, the above metal powder was used instead of MoSi 2 which was the conductor of the ion detection electrode of the second embodiment. The average particle size of each material was 1 to 10 μm. Others are the same as the second embodiment. Table 6 shows the results. It can be seen from the table that carbon is burned off within the scope of the present invention.

【0087】[0087]

【表5】 [Table 5]

【0088】[0088]

【表6】 [Table 6]

【0089】実施形態例5 本例は,図9に示すごとく,実施形態例1のグロープラ
グ作動回路(図5)を変更したもので,実施形態例1の
バッテリ54と直流電源51とを,1個のバッテリー5
5のみに代えたものである。そして,バッテリ55のプ
ラス側と上記外部リード線233との間にはグローリレ
ー53を,また外部リード線333とバッテリ55のマ
イナス側との間には,上記グローリレー53と同様に作
動する他のグローリレー531を介設する。
Fifth Embodiment As shown in FIG. 9, this embodiment is a modification of the glow plug operating circuit (FIG. 5) of the first embodiment. The battery 54 and the DC power supply 51 of the first embodiment are different from each other. One battery 5
Only 5 is replaced. The glow relay 53 is provided between the positive side of the battery 55 and the external lead 233, and the glow relay 53 operates between the external lead 333 and the negative side of the battery 55 in the same manner as the glow relay 53. Glow relay 531 is provided.

【0090】また,上記外部リード線233とイオン電
流検出用抵抗521との間には実施形態例1と同様にイ
オンリレー530を介設する。そして,通電発熱体を発
熱させるときにはグローリレー53,531をオンと
し,イオンリレー530はオフとする。イオン電流を検
出する場合には,上記と逆にする。
Further, an ion relay 530 is provided between the external lead wire 233 and the ion current detecting resistor 521 as in the first embodiment. When the energized heating element is heated, the glow relays 53 and 531 are turned on, and the ion relay 530 is turned off. When detecting the ion current, reverse the above.

【0091】なお,イオン電流検出用抵抗521とバッ
テリ55との間には,定電流,定電圧回路524を介在
することもできる。この場合には,回路構成の簡素化と
コスト低減の効果がある。
A constant current / constant voltage circuit 524 can be interposed between the ion current detecting resistor 521 and the battery 55. In this case, there are effects of simplifying the circuit configuration and reducing costs.

【0092】その他は,実施形態例1と同様である。本
例においても,実施形態例1と同様の効果を得ることが
できる。また,特に,本例においては,定電流・定電圧
回路524を介在する事で1つのバッテリーでも,グロ
ープラグ発熱時に生じるイオン検出用電極への印加電圧
の変動を防止し,安定した検出性能が維持できるという
効果を得ることができる。
The other points are the same as in the first embodiment. Also in this example, the same effect as in the first embodiment can be obtained. In particular, in this example, the interposition of the constant current / constant voltage circuit 524 prevents fluctuations in the voltage applied to the ion detection electrode caused when the glow plug generates heat even with a single battery, thereby achieving stable detection performance. The effect that it can be maintained can be obtained.

【0093】実施形態例6 本例は,図10に示すごとく,U字状の通電発熱体2の
左右両側に,イオン検出用電極301,302を2個設
けた例である。本例では,イオン検出用電極301が通
電発熱体2のプラス端に近い位置にあるので,この部分
が通電発熱体2とイオン検出用電極3との最初の接続部
分39となる。そのため,イオン検出用電極301との
最初の接続部分39からマイナス端までの部分が第2発
熱部202となる。
Embodiment 6 As shown in FIG. 10, this embodiment is an example in which two ion detection electrodes 301 and 302 are provided on both left and right sides of a U-shaped current-carrying heating element 2. In this example, since the ion detection electrode 301 is located at a position near the positive end of the current-carrying heating element 2, this portion becomes the first connection portion 39 between the current-carrying heating element 2 and the ion detection electrode 3. Therefore, a portion from the first connection portion 39 to the ion detection electrode 301 to the minus end becomes the second heat generating portion 202.

【0094】カーボン焼き切り時には,イオン検出用電
極301から絶縁体11表面のカーボンへ焼き切り用の
直流電流が流れることになる。また,本例ではイオン検
出用電極を2個設けてあるので,より精度良くイオン電
流を検出することができる。その他は実施形態例1と同
様であり,実施形態例1と同様の効果を得ることができ
る。
At the time of carbon burning, a direct current for burning flows from the ion detecting electrode 301 to the carbon on the surface of the insulator 11. Further, in this example, since two ion detection electrodes are provided, the ion current can be detected with higher accuracy. Other configurations are the same as those of the first embodiment, and the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施形態例1における,(A)グロープラグ本
体の断面図(B)上記(A)のA−A線矢視断面図。
1A is a cross-sectional view of a glow plug main body according to a first embodiment; FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.

【図2】実施形態例1における,グロープラグの全体説
明図。
FIG. 2 is an overall explanatory diagram of a glow plug according to the first embodiment.

【図3】実施形態例1における,通電発熱体及びイオン
検出用電極の一体成形品の斜視図。
FIG. 3 is a perspective view of an integrally formed product of an electric heating element and an electrode for ion detection according to the first embodiment.

【図4】実施形態例1における,作用効果の説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of an operation and effect in the first embodiment.

【図5】実施形態例1における,グロープラグ作動回路
図。
FIG. 5 is a glow plug operation circuit diagram according to the first embodiment.

【図6】実施形態例1における,グロープラグ作動シス
テムの,グロープラグ始動時のフローチャート。
FIG. 6 is a flowchart of the glow plug operation system according to the first embodiment when the glow plug is started.

【図7】実施形態例1における,(A)正常時のイオン
電流,(B)燻り時のイオン電流を示す図。
FIGS. 7A and 7B are diagrams showing (A) an ion current at the time of normal operation and (B) an ion current at the time of smoking in the first embodiment.

【図8】実施形態例1における,燻り判定フローチャー
ト。
FIG. 8 is a flowchart of smoldering determination in the first embodiment.

【図9】実施形態例5における,グロープラグ作動回路
図。
FIG. 9 is a glow plug operation circuit diagram according to a fifth embodiment.

【図10】実施形態例6における,グロープラグの全体
説明図。
FIG. 10 is an overall explanatory diagram of a glow plug according to a sixth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1...グロープラグ, 10...本体, 11...絶縁体, 2...通電発熱体, 201...第1発熱部, 202...第2発熱部, 21,22...リード線, 3...イオン検出用電極, 39...最初の接続部分, 4...ハウジング, 45...シリンダヘッド, 451...渦流室, 49...カーボン, 1. . . Glow plug, 10. . . Body, 11. . . Insulator, 2. . . Energizing heating element, 201. . . First heat generating section, 202. . . Second heat generating part, 21, 22,. . . Lead wire, 3. . . Electrode for ion detection, 39. . . 3. first connection, . . Housing, 45. . . Cylinder head, 451. . . Vortex chamber, 49. . . carbon,

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ハウジングと該ハウジング内に支持され
た本体とよりなるグロープラグにおいて,上記本体は,
絶縁体と,該絶縁体の内部に設けられた断面U字状の通
電発熱体及び該通電発熱体の両端部に電気的に接続され
て絶縁体の外部に導出された一対のリード線と,上記通
電発熱体の途中に電気的に接続されて上記絶縁体の内部
に配設された,火炎中のイオン化の状態を検出するため
の,1つ又は複数のイオン検出用電極とよりなると共に
該イオン検出用電極の先端は上記火炎に曝されるように
上記絶縁体から露出しており,かつ,上記通電発熱体に
加熱用の直流電流を流すときにプラス側となる通電発熱
体のプラス端から最初の上記イオン検出用電極が接続さ
れている最初の接続部分の中心部までの,通電発熱体に
おける第1発熱部の電気抵抗をR1,上記通電発熱体と
イオン検出用電極との上記最初の接続部分の中心部から
通電発熱体のマイナス端までの,通電発熱体における第
2発熱部の電気抵抗をR2,上記イオン検出用電極にお
ける上記最初の接続部分から先端までの電気抵抗をrと
したとき,R2>rの関係が満足されることを特徴とす
るグロープラグ。
1. A glow plug comprising a housing and a main body supported in the housing, wherein the main body comprises:
An insulator, a current-carrying heating element having a U-shaped cross section provided inside the insulator, and a pair of lead wires electrically connected to both ends of the current-carrying heating element and led out of the insulator; One or a plurality of ion detection electrodes for detecting a state of ionization in a flame, which is electrically connected to the middle of the current-carrying heating element and disposed inside the insulator; The tip of the electrode for ion detection is exposed from the insulator so as to be exposed to the flame, and the plus end of the current-generating heating element which is on the positive side when a direct current for heating is supplied to the current-generating element. , The electric resistance of the first heat generating portion in the current-carrying heating element from the center to the center of the first connection portion to which the first ion-detecting electrode is connected is R1, the first resistance of the current-carrying heating element and the ion detection electrode is From the center of the connection Assuming that the electric resistance of the second heat generating portion of the current-carrying heating element up to the terminal end is R2 and the electric resistance from the first connection portion to the tip of the ion detection electrode is r, the relationship of R2> r is satisfied. A glow plug characterized by the fact that:
【請求項2】 請求項1において,上記電気抵抗の大き
さはR2≧2rであることを特徴とするグロープラグ。
2. The glow plug according to claim 1, wherein the magnitude of the electric resistance is R2 ≧ 2r.
【請求項3】 請求項1又は2において,上記イオン検
出用電極は,主成分が金属の珪化物,炭化物,窒化物,
硼化物の1種又は2種以上の導電性セラミック材料,ま
たは該導電性セラミック材料と絶縁性セラミック材料と
の混合材料により作製されていることを特徴とするグロ
ープラグ。
3. The ion detecting electrode according to claim 1, wherein the main component of the ion detecting electrode is a metal silicide, carbide, nitride, or the like.
A glow plug made of one or more boride conductive ceramic materials, or a mixed material of the conductive ceramic material and an insulating ceramic material.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれか一項において,
上記イオン検出用電極は,主成分が融点1200℃以上
の金属の1種又は2種以上の高融点金属材料,または主
成分が該高融点金属材料と絶縁性セラミック材料との混
合材料により作製されていることを特徴とするグロープ
ラグ。
4. The method according to claim 1, wherein:
The electrode for ion detection is made of one or two or more high-melting metal materials whose main components are metals having a melting point of 1200 ° C. or more, or a main material composed of a mixture of the high-melting metal material and an insulating ceramic material. A glow plug characterized by the following.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれか一項において,
上記絶縁体より露出しているイオン検出用電極の露出部
には,Pt,Ir,Rh,Ru,Pdの1種又は2種以
上の貴金属が設けてあることを特徴とするグロープラ
グ。
5. The method according to claim 1, wherein:
A glow plug, wherein one or more noble metals of Pt, Ir, Rh, Ru, and Pd are provided on an exposed portion of the ion detection electrode exposed from the insulator.
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WO2023051276A1 (en) * 2021-09-29 2023-04-06 重庆利迈科技有限公司 Ceramic glow plug

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