JPH1089224A - Glow plug - Google Patents

Glow plug

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JPH1089224A
JPH1089224A JP26367496A JP26367496A JPH1089224A JP H1089224 A JPH1089224 A JP H1089224A JP 26367496 A JP26367496 A JP 26367496A JP 26367496 A JP26367496 A JP 26367496A JP H1089224 A JPH1089224 A JP H1089224A
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JP
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ion
heating element
current
glow plug
electrode
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Yasuyuki Sato
保幸 佐藤
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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 prevent the occurrence of a problem on adhesion of carbon, detect an ion current with high precision, and have excellent durability. SOLUTION: A body 10 comprises an insulation body 11; an energization heat generating body 2 and a pair of lead wires 21 and 22, which are arranged at the internal part thereof; and an electrode 3 for detecting ion. The electrode 3 for detecting ion is electrically connected to the middle of the energization heat generating body 2 and its tip end is exposed from the insulation body 11 in a manner to be exposed to flame. The tip 30 of the electrode 3 for detecting ion is arranged in a position spaced away by 2mm or more from the tip part 411 of a housing 4. Further, provided electric resistance of the whole of the energization heat generating body 2 is R(Ω), electric resistance from the plus end of the energization heat generation body 2 to the tip 30 of the electrode 3 for detecting ion is B(Ω), a relation of B(Ω)>=R(Ω)/3 is pereferably established.

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がなく,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 has as its object to provide a glow plug which has no problem of carbon adhesion, can accurately detect an ion current, and has excellent durability. .

【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
に接続されて上記絶縁体の外部に導出された一対のリー
ド線と,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,イオン検出用電極とより
なり,上記イオン検出用電極は,上記通電発熱体の途中
に電気的に接続されていると共に,その先端は上記火炎
に曝されるように上記絶縁体から露出しており,かつ,
上記イオン検出用電極の先端は,上記ハウジングの先端
部から2mm以上離れた位置に配置されていることを特
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 including a housing and a main body supported in the housing, wherein the main body includes an insulator, and an electric heating element provided inside the insulator. A pair of lead wires electrically connected to both ends of the energized heating element and led out of the insulator; and a state of ionization in the flame, disposed inside the insulator. The electrode is electrically connected to the middle of the heating element, and the tip of the electrode is exposed from the insulator so as to be exposed to the flame. And
The glow plug is characterized in that a tip of the ion detection electrode is arranged at a position separated from the tip of the housing by 2 mm or more.

【0010】本発明において最も注目すべきことは,上
記絶縁体の内部に上記通電発熱体とイオン検出用電極と
が配設されており,また該イオン検出用電極の先端は,
上記ハウジングの先端部から2mm以上離れた位置に配
置されていることである。
What is most notable in the present invention is that the electric heating element and the ion detection electrode are disposed inside the insulator, and the tip of the ion detection electrode is
That is, it is arranged at a position separated from the tip of the housing by 2 mm or more.

【0011】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4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
を絶縁体の原料であるセラミック粉末中に埋め込んで一
体成形する。或いは,予め別途作製しておいた2つ割の
絶縁体の間に上記通電発熱体とイオン検出用電極を挟持
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
材料を射出成形することにより作製する。
In order to dispose the heating element and the electrode for ion detection in the insulator, for example, as shown in FIG. Embedded in a ceramic powder, and integrally molded. Alternatively, the current-carrying heating element and the electrode for ion detection are interposed between two separate insulators separately manufactured in advance. These insulator molded products or the integrally molded product of the electric heating element and the ion detection electrode are produced by, for example, injection molding these materials.

【0012】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)を2個準備し,その1つの生成形体の表面
に,スクリーン印刷,パッド印刷,ホットスタンプ等に
より,所望形状に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ことにより
行なう。
Further, the current-carrying heating element and the electrode for ion detection may be provided by printing inside the insulator. As an example of such a print formation, for example, two formed bodies (green sheets) of a ceramic material for forming an insulator are prepared, and screen printing, pad printing, hot stamping, etc. are formed on the surface of one of the formed bodies. The printing is performed by printing a current-carrying heating element made of a conductive material, a lead wire thereof, and an electrode for ion detection in a desired shape.

【0013】次いで,印刷部を覆うように他の生成形体
を積層し,その後焼成する。ここで,通電発熱体,リー
ド線及びイオン検出用電極は,2個以上の生成形体に印
刷して積層してもよい。また,通電発熱体とイオン検出
用電極を別々の生成形体に印刷して,積層時又は焼成後
に導通させてもよい。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。
Next, another formed body is laminated so as to cover the printing section, and then fired. Here, the current-carrying heating element, the lead wire, and the ion detection electrode may be printed and laminated on two or more generators. Alternatively, the heating element and the electrode for ion detection may be printed on separate formed bodies, and may be electrically connected during lamination or after firing. As a result, an insulator containing the printed heating element, lead wire, and ion detection electrode is obtained.

【0014】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.

【0015】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.

【0016】また,本発明においては,イオン検出用電
極の先端位置を,ハウジングの先端部から2mm以上離
している。そのため,グロープラグ本体の表面にカーボ
ンが堆積しても確実にイオン電流の検出を行うことがで
きる。即ち,後述する図10に示すごとく,イオン検出
用電極の先端位置とハウジングの先端部との距離(L,
図2)が2mm未満の場合には,その距離が近い程イオ
ン出力の検出率が低くなる。これに対して,上記距離が
2mm以上である本発明は,確実にイオン出力を検出す
ることができる。
In the present invention, the tip of the ion detecting electrode is separated from the tip of the housing by 2 mm or more. Therefore, even if carbon is deposited on the surface of the glow plug main body, the ion current can be reliably detected. That is, as shown in FIG. 10, which will be described later, the distance (L,
If FIG. 2) is less than 2 mm, the shorter the distance, the lower the ion output detection rate. On the other hand, in the present invention in which the distance is 2 mm or more, the ion output can be reliably detected.

【0017】この理由は次のように考えられる。上記イ
オン検出用電極の先端からハウジングの先端部までの距
離(L)が2mm未満の場合には,グロープラグ本体に
カーボンが堆積した場合にはイオン検出用電極とハウジ
ングとの絶縁抵抗の低下が大きく,短絡に近い状態とな
るため,イオン電流の検出が困難となる。これに対し,
本発明においては上記距離(L)が2mm以上であるた
め,グロープラグ本体にカーボンが堆積していても,絶
縁抵抗の低下が小さく,短絡状態になることはない。ま
た,長時間の使用により,仮に絶縁抵抗の低下が進行し
ても,後述する通電発熱体への通電による発熱によりカ
ーボンを焼失することができる。そのため,本発明のグ
ロープラグは,イオン電流を確実に検出することができ
る。
The reason is considered as follows. When the distance (L) from the tip of the ion detection electrode to the tip of the housing is less than 2 mm, if carbon deposits on the glow plug body, the insulation resistance between the ion detection electrode and the housing decreases. Since it is large and close to a short circuit, it is difficult to detect the ion current. In contrast,
In the present invention, since the distance (L) is 2 mm or more, even if carbon is deposited on the main body of the glow plug, a decrease in insulation resistance is small and a short circuit does not occur. In addition, even if the insulation resistance is reduced by use for a long time, the carbon can be burned off by heat generated by energizing the energizing heating element described later. Therefore, the glow plug of the present invention can reliably detect the ion current.

【0018】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9極を上記絶縁体の
内部に,一体的に設けているので,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がな
く,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 wires and nine poles for ion detection are integrally provided inside the insulator. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a glow plug which has no problem of carbon adhesion, can accurately detect an ion current, and has excellent durability.

【0019】次に,請求項2の発明のように,上記通電
発熱体全体の電気抵抗をR(Ω),上記通電発熱体のプ
ラス端から上記イオン検出用電極の上記先端までの電気
抵抗をB(Ω)としたとき,B(Ω)≧R(Ω)/3の
関係にあることが好ましい。この場合には,グロープラ
グ本体にカーボンが堆積して上記の短絡に近い状態にな
っても,通電発熱体,イオン検出用電極,付着カーボン
の回路に適正な電流を流すことができる。そのため,こ
の回路の通電発熱により,カーボンを焼失させることが
できる。また,上記の短絡状態解消後には,通電発熱体
にに電流が流れ,カーボン焼失が促進される。
Next, as in the second aspect of the present invention, the electric resistance of the whole energized heating element is R (Ω), and the electric resistance from the plus end of the energized heating element to the tip of the ion detecting electrode is defined as R (Ω). When B (Ω) is satisfied, it is preferable that B (Ω) ≧ R (Ω) / 3. In this case, even if carbon accumulates on the glow plug main body and the state is close to the above-mentioned short circuit, an appropriate current can be supplied to the circuit of the heating element, the ion detection electrode, and the attached carbon. Therefore, carbon can be burned off by the heat generated by the current flowing in this circuit. Further, after the short-circuit state is eliminated, a current flows through the current-carrying heating element, and carbon loss is promoted.

【0020】なお,上記電気抵抗B(Ω)が非常に大き
い場合には,上記の通電発熱体,イオン検出用電極,付
着カーボンの回路の抵抗値が大きくなる。この場合に
は,付着カーボンが存在していても,通電発熱体全体に
ほぼ正常な電流が流れ,通電発熱体の発熱により付着カ
ーボンを焼失させることができる。それ故,グロープラ
グ本来の発熱機能を常時発揮させることができると共に
グロープラグ本体に堆積したカーボンを容易に焼失させ
ることができる。
When the electric resistance B (Ω) is very large, the resistance of the circuit of the heating element, the ion detecting electrode, and the attached carbon becomes large. In this case, even if the attached carbon is present, a substantially normal current flows through the entire heating element, and the attached carbon can be burned off by the heat generated by the heating element. Therefore, the heat generating function inherent in the glow plug can be always exerted, and the carbon deposited on the glow plug body can be easily burned off.

【0021】また,上記電気抵抗R(Ω),B(Ω)
を,B(Ω)≧R(Ω)/3に構成するに当たっては,
通電発熱体とイオン検出用電極の材料,或いは通電経路
の太さ,厚み,長さ等を変えることにより行うことがで
きる。例えば,材料変化による手段としては,原料とな
る導電性セラミック粉末と絶縁性セラミック粉末との混
合割合を調整することにより行うことができる。また,
通電経路の長さを変える手段としては,通電発熱体への
イオン検出用電極の接続位置を変えることにより行うこ
とができる。
Further, the electric resistances R (Ω) and B (Ω)
In order to make B (Ω) ≧ R (Ω) / 3,
This can be performed by changing the materials of the current-carrying heating element and the electrode for ion detection, or the thickness, thickness, length, and the like of the current-carrying path. For example, the means for changing the material can be achieved by adjusting the mixing ratio of the conductive ceramic powder and the insulating ceramic powder as the raw materials. Also,
The means for changing the length of the current-carrying path can be achieved by changing the connection position of the ion detection electrode to the current-carrying heating element.

【0022】[0022]

【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,本体10と該本体10を装着するハ
ウジング4とからなる。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通電発熱体2と,
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
他端側に導出された一対のリード線21,22とを有す
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, it comprises a main body 10 and a housing 4 on which the main body 10 is mounted. The main body 10 includes an insulator 11
And a current-carrying heating element 2 provided inside the insulator 11;
It has a pair of lead wires 21 and 22 that are electrically connected to both ends of the current-carrying heating element 2 and led out to the other end of the insulator.

【0023】また,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イオン検
出用電極3を有する。該イオン検出用電極3は,通電発
熱体2の途中に電気的に接続されていると共に,その先
端30は上記火炎に曝されるように絶縁体11から露出
している。
Further, there is provided an ion detection electrode 3 disposed inside the insulator 11 for detecting the state of ionization in the flame. The ion detecting electrode 3 is electrically connected to the middle of the current-carrying heating element 2 and its tip 30 is exposed from the insulator 11 so as to be exposed to the flame.

【0024】かつ,図1,図2に示すごとく,イオン検
出用電極3の先端30は,ハウジングの先端部411か
ら2mm以上離れた位置に配設されている。また,本例
においては,通電発熱体2全体の電気抵抗値をR
(Ω),通電発熱体2のプラス端210からイオン検出
用電極3の先端までの電気抵抗をB(Ω)としたとき,
B(Ω)≧R(Ω)/3の関係になるように構成してあ
る。
As shown in FIGS. 1 and 2, the tip 30 of the ion detecting electrode 3 is disposed at a position at least 2 mm away from the tip 411 of the housing. Further, in this example, the electric resistance value of the entire heating element 2 is represented by R
(Ω), when the electrical resistance from the positive end 210 of the current-carrying heating element 2 to the tip of the ion detecting electrode 3 is B (Ω),
The configuration is such that B (Ω) ≧ R (Ω) / 3.

【0025】また,上記本体10は,図1,図3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41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の上端部に設
けた導電性の端子部31を介して内部リード線33に電
気的に接続されている。なお,外部リード線231は,
通電発熱体2とイオン検出用電極3用のリード線として
共用されている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the main body 10 is fixed in a metal housing 4 via a metal annular support 41. 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.
Further, the other lead wire 22 is electrically connected to the internal lead wire 33 via a conductive terminal 31 provided at the upper end of the insulator 11. Note that the external lead wire 231 is
It is commonly used as a lead wire for the electric heating element 2 and the ion detection electrode 3.

【0026】一方,ハウジング4は,上記環状支持体4
1を有し,図3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。上記保護筒42の上方開口部には,ゴムブッシュ4
21が嵌合されている。また,該ゴムブッシュ421に
は,外部リード線233,333が貫挿され,これらは
それぞれ接続端子232,332を介して,上記内部リ
ード線231,33に接続されている。
On the other hand, the housing 4 is
1, and has a protective cylinder 42 at the upper part as shown in FIG. Further, the housing 4 has a male screw portion 43 for mounting to the cylinder head 45 of the engine. A rubber bush 4 is provided at the upper opening of the protection cylinder 42.
21 are fitted. External lead wires 233 and 333 are inserted through the rubber bush 421, and these are connected to the internal lead wires 231 and 33 via connection terminals 232 and 332, respectively.

【0027】したがって,外部リード線233は通電発
熱体2の一端に,外部リード線333は通電発熱体2の
他端にそれぞれ電気的に導通されている。また,本体1
0の先端部(下端部)は,図1に示すごとく,半球面形
状に形成されており,イオン検出用電極3の先端30が
露出している。
Accordingly, the external lead wire 233 is electrically connected to one end of the current-carrying heating element 2, and the external lead wire 333 is electrically connected to the other end of the current-carrying heating element 2. Also, the main body 1
As shown in FIG. 1, the leading end (lower end) of 0 is formed in a hemispherical shape, and the leading end 30 of the ion detection electrode 3 is exposed.

【0028】次に,上記グロープラグ本体10を製造す
るに当たっては,まず図4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。
この一体成形品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用いて射出成形,或いはプ
レス成形により作製する。そして,この一体成形品29
は,絶縁体11の中に埋設し,これらをホットプレスに
て一体的に成形する。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。
Next, in manufacturing the glow plug body 10, first, as shown in FIG.
And an electrode 3 for ion detection are prepared.
This integrally molded article 29 is manufactured by injection molding or press molding using ceramic powder for the electric heating element 2 and the ion detection electrode 3. And this one-piece molding 29
Are buried in the insulator 11 and are integrally formed by hot pressing. Prior to the embedding, the lead wires 21 and 22 are connected. Thereby, the glow plug main body 10 is obtained.

【0029】また,通電発熱体2,イオン検出用電極
3,絶縁体11は,いずれも絶縁性セラミックと導電性
セラミックとを主成分として作製した。そして,絶縁性
セラミック粒子及び導電性セラミック粒子の混合割合,
粒径の調整等により,これら通電発熱体2,イオン検出
用電極3,絶縁体11における,それぞれの線膨張係
数,電気抵抗等の物理的特性を調整した。
The heating element 2, the ion detecting electrode 3, and the insulator 11 were made of an insulating ceramic and a conductive ceramic. And the mixing ratio of the insulating ceramic particles and the conductive ceramic particles,
The physical characteristics such as the coefficient of linear expansion and the electrical resistance of the heating element 2, the ion detection electrode 3, and the insulator 11 were adjusted by adjusting the particle size.

【0030】また,本例においては絶縁性セラミックと
して窒化珪素(Si3 4 )を,導電性セラミックとし
て珪化モリブデン(MoSi2 )を用いた。その他,絶
縁性セラミックとしては,AlO3 ,BN,AlN等を
用いることができる。また,導電性セラミックとして
は,Mo5 Si3 ,WC,TiN等を用いることもでき
る。
In this example, silicon nitride (Si 3 N 4 ) was used as the insulating ceramic, and molybdenum silicide (MoSi 2 ) was used as the conductive ceramic. In addition, AlO 3 , BN, AlN, or the like can be used as the insulating ceramic. Further, as the conductive ceramic, Mo 5 Si 3 , WC, TiN or the like can be used.

【0031】また,本例における上記の電気抵抗R
(Ω),B(Ω)の調整は,上記距離Lの値を2mm以
上に保持しつつ,イオン検出用電極3の接続位置を変え
ることにより調整した。即ち,通電長さの調整によっ
て,B(Ω)≧R(Ω)/3の関係を実現させた。
The above-described electric resistance R in this embodiment is
(Ω) and B (Ω) were adjusted by changing the connection position of the ion detection electrode 3 while maintaining the value of the distance L at 2 mm or more. That is, the relationship of B (Ω) ≧ R (Ω) / 3 was realized by adjusting the length of current.

【0032】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 constituted by the main body 10 and the housing 4 is formed by screwing the male thread of the housing 4 into the cylinder head 45 of the engine as shown in FIG. 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.

【0033】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,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3
3,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 an external lead wire 333. Further, the external lead wire 333 is
3, and through the lead wire 22 (FIG. 1) in the main body 10,
It is connected to the other end of the electric heating element 2. Thus, a circuit for heating the energizing heating element 2 is formed.

【0034】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 glow relays 53 and 531, the ion relay 530, the engine coolant temperature sensor 525, and the engine speed sensor 526 are connected to the ECU 52.

【0035】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,イオンリレー530はオフとし,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.
By U52, the ion relay 530 is turned off, and the glow relays 53 and 531 are turned on. Therefore, the path between the battery 54 and the heating element 2 of the glow plug is closed, and the heating element 2 of the glow plug body 10 is 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,
Each time fuel is injected from the fuel injection nozzle 459, the fuel is ignited, the piston 458 is operated, and the engine is driven.

【0036】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.

【0037】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。
Then, 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.

【0038】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.

【0039】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.

【0040】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 current-carrying heating element 2 of the glow plug 1 to promote the 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.

【0041】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。図6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,EC
U52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1
1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. FIG. 6 is executed by interruption processing for a predetermined time. First, when the processing in FIG.
U52 first determines whether or not the glow relays 53 and 531 are off after the engine warm-up is completed in step S11. Step 1 at the beginning of engine start
1 is negatively determined, and the ECU 52 reads the water temperature Tw and the engine speed Ne in the following step 12.

【0042】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.

【0043】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 any of steps 13 and 14 is affirmatively determined, it is considered that the warm-up of the engine has been completed or that the heating by the glow plug 1 is not necessary.
Proceed to 6.

【0044】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.

【0045】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 the ionic current generated during fuel combustion is observed 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.

【0046】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.

【0047】また,本例においては,上記のごとく,イ
オン検出用電極3の先端30とハウジング4の先端部4
11との距離Lが2mm以上である。そのため,グロー
プラグ本体に燃料燃焼により発生したカーボン(スス)
が堆積しても,イオン電流を確実に検出することができ
る。
In the present embodiment, as described above, the tip 30 of the ion detecting electrode 3 and the tip 4
11 is 2 mm or more. Therefore, carbon (soot) generated by fuel combustion in the glow plug body
Even if is deposited, the ion current can be reliably detected.

【0048】しかしながら,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53,531
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。
However, carbon (soot) generated by fuel combustion is applied to the ion detecting electrode 3 of the glow plug.
In the state in which is adhered, that is, when smoldering occurs, FIG.
As shown in FIG. 7B, a phenomenon occurs in which the ion current is low before the fuel injection timing and increases thereafter (compare FIGS. 7A and 7B). 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 smoking phenomenon occurs, the glow relays 53 and 531 are used.
Is turned on, the heating element 2 is heated, and the above attached carbon is burned off.

【0049】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53,53
1はオフのままとする。
FIG. 8 is a flow chart in which the 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 no, the process proceeds to step 25 and the glow relays 53, 53
1 remains off.

【0050】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を加熱してカー
ボンを焼失させる。
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 heat the energizing heating element 2 of the glow plug to burn off carbon.

【0051】そして,ここに重要なことは,図2に示す
ごとく,通電発熱体2全体の電気抵抗R(Ω)と,通電
発熱体2のプラス端210からイオン検出用電極3の先
端30までの電気抵抗B(Ω)とは,B(Ω)≧R
(Ω)/3の関係にある。そのため,グロープラグ本体
10にカーボンが堆積してイオン検出用電極3とハウジ
ング4との間が短絡に近い状態になっても,適正な電流
が流れる。
What is important here is, as shown in FIG. 2, the electric resistance R (Ω) of the entire heating element 2 and the distance from the plus end 210 of the heating element 2 to the tip 30 of the ion detecting electrode 3. Is the electrical resistance B (Ω) of B (Ω) ≧ R
(Ω) / 3. Therefore, even if carbon is deposited on the glow plug main body 10 and the state between the ion detection electrode 3 and the housing 4 is almost short-circuited, an appropriate current flows.

【0052】即ち,グロープラグ本体10にカーボンが
堆積して短絡に近い状態になった場合には,通電発熱体
から,イオン検出用電極,付着カーボンという経路の回
路に適正な電流を流すごとができる。そのため,上記回
路の通電発熱によりカーボンを焼失させることができ
る。また,上記短絡状態が解消した後には,通電発熱体
に電流が流れ,さらにカーボンの焼失が促進される。
That is, when carbon is deposited on the glow plug main body 10 and the state becomes close to a short circuit, an appropriate current flows from the current-carrying heating element to the circuit of the path of the ion detection electrode and the attached carbon. it can. Therefore, carbon can be burned off by the heat generated by the current flowing through the circuit. Further, after the short-circuit state is eliminated, a current flows through the current-carrying heating element, and the burning of carbon is further promoted.

【0053】なお,上記電気抵抗B(Ω)が非常に大き
い場合には,上記の通電発熱体,イオン検出用電極,付
着カーボンの回路の抵抗値が大きくなる。この場合に
は,付着カーボンが存在していても,通電発熱体全体に
ほぼ正常な電流が流れ,通電発熱体の発熱により付着カ
ーボンを焼失させることができる。
When the electric resistance B (Ω) is very large, the resistance of the circuit of the heating element, the electrode for ion detection, and the attached carbon becomes large. In this case, even if the attached carbon is present, a substantially normal current flows through the entire heating element, and the attached carbon can be burned off by the heat generated by the heating element.

【0054】また,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21,22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, the lead wires 21 and 22, and the ion detection electrode 3 are provided inside the insulator 11, and these are integrally formed. It is configured. 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.

【0055】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,上記のごとく通電
発熱体2を通電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をさらに正常状態にするこ
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, the carbon is burned off by heating the current-carrying heating element 2 as described above, and the ion detecting electrode 3 is further restored to normal. State. Therefore, the ion current can be detected with high accuracy.

【0056】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,燃焼室内における熱衝撃を吸収するこ
とができる。
The heating element 2, the lead wires 21,
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, it is possible to absorb a thermal shock in the combustion chamber.

【0057】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いる(図1)。な
お,イオン検出用電極3を図9に示すごとく,絶縁体1
1の先端部(下流)に配置することもできる。この場合
には,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。
Further, the tip portion 30 of the ion detecting electrode 3
Are exposed to come into contact with the combustion gas (Fig. 1). In addition, as shown in FIG.
1 may be disposed at the tip (downstream). In this case, ion currents in all directions in the combustion chamber can be detected with high accuracy.

【0058】実施形態例2 本例は,図10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,イオン検出用電極3の先端
30とハウジング4の先端部411との距離Lと,イオ
ン出力の検出率との相関についての試験を行った具体例
を示す。グロープラグ本体10の製造に当たっては,上
記距離Lに対応する位置にイオン検出用電極3を配設し
た種々の一体成形品29を予め射出成形により作製して
おく(図4)。次いで,一体成形品29をセラミック粉
末中に埋設してホットプレスすることにより,絶縁体1
1中に通電発熱体2及びイオン検出用電極3を内蔵した
絶縁体11を作製する。このようにして,上記距離Lの
異なるグロープラグを種々作製し,準備する。
Embodiment 2 In this embodiment, as shown in FIG. 10, the distance L between the tip 30 of the ion detecting electrode 3 and the tip 411 of the housing 4 for the glow plug body 10 shown in Embodiment 1 is shown. The following shows a specific example of a test for a correlation between the ion output and the detection rate. In manufacturing the glow plug main body 10, various integrally molded articles 29 in which the ion detection electrodes 3 are arranged at positions corresponding to the distance L are previously produced by injection molding (FIG. 4). Next, the integrally molded article 29 is embedded in the ceramic powder and hot-pressed, so that the insulator 1 is formed.
An insulator 11 having an electric heating element 2 and an ion detection electrode 3 built therein is manufactured. In this way, various glow plugs having different distances L are manufactured and prepared.

【0059】また,イオン出力の検出率は,次にように
定義した。即ち,エンジン運転中にイオン電流を連続サ
ンプリングすると,図7に示すイオン波形の波高値Hは
一定でなく,燃焼毎のバラツキ,カーボン付着による出
力低下等により,バラツキがある。そこで,一定時間か
つ一定条件での運転中の波高値Hの平均値hを求め,平
均値hの0.3倍以上の波高値を有する場合を検出精度
良好として,全燃焼回数中のhの0.3倍以上の発生率
をイオン出力の検出率とした。また,試験は,4気筒2
000ccのディーゼルエンジンを用い,まずグロープ
ラグ本体にカーボンを堆積させる運転を行い,次いで,
イオン検出状況を調べた。
The detection rate of the ion output was defined as follows. That is, if the ion current is continuously sampled during the operation of the engine, the peak value H of the ion waveform shown in FIG. 7 is not constant, but varies due to combustion, a decrease in output due to carbon adhesion, and the like. Therefore, the average value h of the peak value H during operation for a fixed time and under a constant condition is obtained, and a case where the peak value is 0.3 times or more of the average value h is regarded as good detection accuracy. The occurrence rate of 0.3 times or more was defined as the ion output detection rate. The test was conducted on a 4-cylinder 2
Using a 2,000 cc diesel engine, the operation of depositing carbon on the glow plug body was first performed, and then
The state of ion detection was investigated.

【0060】カーボンの堆積運転は,上記エンジンを無
負荷800rpmにおいて2分間運転し,次いで無負荷
4000rpmにおいて2分間運転することを1サイク
ルとして,これを30サイクル行うことにより実施し
た。また,イオン検出状況の測定は,上記サイクルをさ
らに10サイクル行い,その間のイオン電流検出により
行った。
The carbon deposition operation was carried out by operating the above engine at 800 rpm with no load for 2 minutes and then operating at 4000 rpm with no load for 2 minutes as one cycle, and performing 30 cycles of this. Further, the measurement of the ion detection state was performed by performing the above-described cycle for another 10 cycles and detecting the ion current during that cycle.

【0061】測定結果を図10に示す。同図は,横軸に
距離L(mm)を,縦軸にイオン出力の検出率(%)を
取った。同図より知られるごとく,距離Lが2mm以上
の場合には,イオン出力の検出率が100%となり,一
方,距離Lが2mm未満の場合には,Lが小さいほど検
出率が小さくなることがわかる。
FIG. 10 shows the measurement results. In the figure, the horizontal axis represents the distance L (mm), and the vertical axis represents the ion output detection rate (%). As is known from the figure, when the distance L is 2 mm or more, the detection rate of the ion output becomes 100%. On the other hand, when the distance L is less than 2 mm, the detection rate becomes smaller as the L becomes smaller. Recognize.

【0062】実施形態例3 本例においては,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,上記通電発熱体2の
全電気抵抗R(Ω)(図2)と,通電発熱体2のプラス
端210からイオン検出用電極3の先端30までの電気
抵抗B(Ω)(図2)との関係を種々変更し,試験し
た。電気抵抗B(Ω)の変更は,実施形態例2と同様
に,通電発熱体2とイオン検出用電極3の一体成形品に
おけるイオン検出用電極3の配設位置を変更することに
より行った。
Embodiment 3 In this embodiment, as shown in Table 1, with respect to the glow plug body 10 shown in Embodiment 1, the total electric resistance R (Ω) (FIG. 2) The relationship between the electrical resistance B (Ω) from the plus end 210 of the current-carrying heating element 2 to the tip 30 of the ion detection electrode 3 (FIG. 2) was changed and tested. The electric resistance B (Ω) was changed by changing the arrangement position of the ion detection electrode 3 in the integrally molded product of the current-carrying heating element 2 and the ion detection electrode 3 as in the second embodiment.

【0063】そして,試験する試料としては,表1に示
すごとく,通電発熱体2の全電気抵抗R(Ω)を全て一
定とし,B(Ω)の値を変化させた8種類のグロープラ
グ(試料No.C1〜C3,E1〜E5)を準備した。
なお,グロープラグの製造方法,構造,その他について
は,実施形態例1と同様である。
As shown in Table 1, eight kinds of glow plugs (all of which have a constant total electrical resistance R (Ω) and varied values of B (Ω) as shown in Table 1 were tested. Sample Nos. C1 to C3, E1 to E5) were prepared.
The manufacturing method, structure, and others of the glow plug are the same as those of the first embodiment.

【0064】また,耐久試験は,4気筒のディーゼルエ
ンジンを用いた。そして,エンジン停止状態において通
電発熱体2に通電を開始し,2分後に通電を停止する。
一方エンジンは,上記通電開始後5秒後に始動し,始動
直後に無負荷800rpmにおいて1分間運転し,次い
で無負荷4000rpmにおいて2分間運転し,次いで
無負荷800rpmにおいて1分間運転した後停止す
る。そして,上記の通電発熱体2への通電開始からエン
ジン停止までを1サイクルとし,これを500サイクル
実施した。
In the durability test, a four-cylinder diesel engine was used. Then, when the engine is stopped, energization of the energizing heating element 2 is started, and after 2 minutes, the energization is stopped.
On the other hand, the engine is started 5 seconds after the start of the energization, immediately after starting, is operated at no load 800 rpm for 1 minute, then is operated at no load 4000 rpm for 2 minutes, then is operated at no load 800 rpm for 1 minute, and is stopped. The cycle from the start of energization to the energizing heating element 2 to the stop of the engine was defined as one cycle, and this cycle was performed for 500 cycles.

【0065】試験結果を表1に示す。表1より知られる
ごとく,B(Ω)<R(Ω)/3の場合(C1〜C3)
には,いずれも早期にヒューズが溶断してしまった。こ
れは,イオン検出用電極3の先端30とハウジング4の
先端部411との間が短絡状態になり,プラス側リード
線との間において短絡回路が形成され,この状態で,通
電発熱体への通電がされたため,ヒューズが溶断するほ
どの大電流が流れたことを示している。一方,B(Ω)
≧R(Ω)/3の場合(E1〜E5)には,上記試験の
500サイクルの間においては,何ら異常は発生しなか
った。
Table 1 shows the test results. As is known from Table 1, when B (Ω) <R (Ω) / 3 (C1 to C3)
In each case, the fuse was blown out early. In this case, a short circuit occurs between the tip 30 of the ion detection electrode 3 and the tip 411 of the housing 4, and a short circuit is formed between the tip and the positive lead wire. This indicates that a current large enough to blow the fuse has flowed since the power was supplied. On the other hand, B (Ω)
When ≧ R (Ω) / 3 (E1 to E5), no abnormality occurred during the 500 cycles of the test.

【0066】[0066]

【表1】 [Table 1]

【0067】実施形態例4 本例は,図11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5
5のみに代えたものである。また,グロープラグの外部
リード線333とバッテリ55との間の回路には,新た
にもう一つのグローリレー53,5311を設けた。2
つのグローリレー53,531,531は,いずれも同
時に作動し,常に両者がオンか,或いは両者がオフの状
態になるよう構成されている。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。
Fourth Embodiment As shown in FIG. 11, this embodiment is a modification of the glow plug operation circuit (FIG. 5) of the first embodiment.
Battery 54 and DC power supply 51 are connected to one battery 5
Only 5 is replaced. Further, another glow relay 53, 5311 is newly provided in a circuit between the external lead wire 333 of the glow plug and the battery 55. 2
The three glow relays 53, 531 and 531 are simultaneously operated, and are configured to be always on or both off. Note that a constant current and constant voltage circuit 524 can be interposed between the ion current detection resistor 521 and the battery 55. In this case, there are effects of simplifying the circuit configuration and reducing costs.

【0068】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.

【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。
FIG. 1A is a cross-sectional view of a glow plug main body according to a first embodiment, and 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,電気抵抗R(Ω),B
(Ω)を示す説明図。
FIG. 2 shows electric resistances R (Ω) and B in the first embodiment.
FIG.

【図3】実施形態例1における,グロープラグの全体説
明図。
FIG. 3 is an overall explanatory diagram of a glow plug according to the first embodiment.

【図4】実施形態例1における,グロープラグ本体の製
造方法の説明図。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a method for manufacturing a glow plug body according to 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1における,イオン検出用電極の位
置を変更した例を示す説明図。
FIG. 9 is an explanatory view showing an example in which the position of an ion detection electrode is changed in the first embodiment.

【図10】実施形態例2における,距離Lとイオン出力
の検出率との関係を示す説明図。
FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a relationship between a distance L and a detection rate of an ion output in the second embodiment.

【図11】実施形態例4における,グロープラグ作動回
路図。
FIG. 11 is a glow plug operation circuit diagram according to a fourth 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, 21,22...リード線, 210...プラス端, 220...マイナス端, 3...イオン検出用電極, 4...ハウジング, 45...シリンダヘッド, 451...渦流室, 1. . . Glow plug, 10. . . Body, 11. . . Insulator, 2. . . Current-carrying heating element, 21, 22,. . . Lead wire, 210. . . Plus end, 220. . . Minus end, 3. . . 3. electrode for ion detection, . . Housing, 45. . . Cylinder head, 451. . . Swirl chamber,

Claims (2)

【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上記絶縁体
の外部に導出された一対のリード線と,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,イオン検出用電極とよりなり,上記イオン検出用
電極は,上記通電発熱体の途中に電気的に接続されてい
ると共に,そ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,上記イオン検出用電極の
先端は,上記ハウジングの先端部から2mm以上離れた
位置に配置されてい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 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; An ion detection electrode for detecting the state of ionization in the flame is provided inside, and the ion detection electrode is electrically connected to the middle of the current-carrying heating element. The tip is exposed from the insulator so as to be exposed to the flame, and the tip of the ion detection electrode is arranged at a position at least 2 mm away from the tip of the housing. And glow plug.
【請求項2】 請求項1において,上記通電発熱体全体
の電気抵抗をR(Ω),上記通電発熱体のプラス端から
上記イオン検出用電極の上記先端までの電気抵抗をB
(Ω)としたとき, B(Ω)≧R(Ω)/3 の関係にあることを特徴とするグロープラグ。
2. The method according to claim 1, wherein the electric resistance of the entire energizing heating element is R (Ω), and the electric resistance from a positive end of the energizing heating element to the tip of the ion detection electrode is B.
A glow plug characterized in that, when (Ω), B (Ω) ≧ R (Ω) / 3.
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