JPS58156122A - デイ−ゼルエンジンの予熱栓 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はディーゼルエンジンの予熱栓、即ちグロープラ
グに関するものである。

従来、ディーゼルエンジン等の圧縮着火機関においては
、燃料を高圧にてシリンダ内燃焼室に噴霧状に供給して
、高圧、′１４ｖ７Ａの空気に接触させて自然発火させ
るものである。しかるに外気温度の低い場合には、圧縮
しても空気の温度が十分に上らず着火困難となり、エン
ジンの始動を困難にする。このため燃焼室内には燃料の
着火を容易にするために通電により加熱される予熱栓す
なわちグロープラグと称する補助点火栓を使用している
。

このグロープラグは一種の電熱プラグで、この発熱体と
してニッケルあるいはニッケル合金等の金属を使用する
ものと、セラミック等の非金属抵抗体を使用するものと
がある。

しかし前者においては、金属からなる発熱体の外面に絶
縁物質を介して金属保護管を覆着されるものであるため
に熱伝導が悪く、速熱性に欠け、さらに金属である由に
耐熱、耐食性の観点からも問題となる。他方後者は、前
者の欠点を補うために炭化ケイ素の如き非金属抵抗体を
発熱体として用い、これを直接露出させた構造を有して
いる。

しかしながらこの種の予熱栓においても着火性能のみな
らず発熱体を加熱する際の電力消費最ならびに発熱部の
破損など幾つかの未解決の問題がある。

その−例を第１図に示すが、この予熱栓の構成は取付部
１および発熱部２に大別される。その取付部１はディー
ゼルエンジンのヘッドに装着されるハウジング３と、そ
の内部に絶縁体４を介して設置された中心電極５とから
成る。他方、発熱部２は金属性電気抵抗体７を熱源とし
ている。この金属性電気抵抗体７は中心電極５から延長
された電気絶縁性のセラミック中心棒６０回りにコイル
状に巻かれ、耐熱、耐食性合金から成るシース体９の中
心部に内臓され、高温、高圧の燃焼ガスから隔絶されて
いる。さらに、この電気抵抗体７は−１： 電気的絶縁体８の充填により、シース体９と電気的に絶
縁されている。ここにおいて電気抵抗体７はその一端を
中心電極５に、また他端をハウジング３に連結されてい
る。従って中心電極５とハウジング３との圀に電圧が印
加されて電流が流れると電気抵抗体７は発熱し、その他
の多くが電気的絶縁体８を介してシース体９に移り、シ
ース体９を赤熱するに至る。このように、電気抵抗体７
で発生した熱が絶縁体８を介してシース体９へ伝播する
ために伝熱効率が低くなり、シース体９が所定の温度に
達するまでに比較的長い時間を要し、消費電力が大きく
なる。また、シース体９が所定の発熱量を得るには抵抗
体の発熱温度を高く保たねばならず、これに起因して抵
抗体にｌ１ＩＩの危険が生じると共にシース体９を腐蝕
劣化させるなどの欠点がある。さらにシース体９の形状
は今日最も普及しているタイプと同様な円筒状であるた
め、鳴霧燃料に接するシース体９０表面積が小さくなり
、着火効率も充分と言えない。

本発明は、上記、の＠照点を鑑みてなされたもので、断
線等の心Ｅ’（Ｆ）ない耐久性のある予熱栓を提供する
ことを第１の目的とする。第２の目的は発熱効率が高く
、着火効率の高い予熱栓を提供することである。

これらの目的を達成するため、本発明では発熱部が電気
絶縁体から成るセラミック中心棒と、該セラミック中心
棒の表面に突出して一体的に固着したセラミック発熱体
とでディーゼルエンジンの予熱栓を構成したものである
。発熱体をセラミック製とすることにより、金属製電気
抵抗体にみられる腐蝕、断線の欠点を除いている。また
セラミック発熱体を電気絶縁体から成るセラミック中心
棒６の表面に突出して形成することにより、発熱体を直
接表面に出し、加熱をただちに着火に結びつけて加熱効
率を高め、また発熱体を突出させて発熱体の表面積を増
大し、着火効率を高めたものである。

本発明のディーゼルエンジンの予熱栓のセラミック発熱
体とセラミック中心棒とを、これら両者の組成の一部に
同一物質を使用し、同一焼成により境界を密に接合させ
ることにより、熱的および機械的強度に優れ、かつ生産
性のみならず耐久性をも高いものとする。

以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明する。

本発明の第１実施例の予熱栓を第２図、第３図および第
４図により説明する。この予熱栓は筒状の金属製のハウ
ジング１０３と、このハウジング１０３より、絶縁体で
あるベークライトブツシュ１０６および耐熱ゴムパツキ
ン１０５により絶縁された中心電極１０４とを保持する
取付部１０１、およびこの取付部１０１の一端に固着さ
れた発熱部１０２とよりなる。発熱部１０２はハウジン
グ１０３の下端から同軸状に下方へ突出するセラミック
中心棒１０８とその周囲表面に適当なピッチを持ち、２
条巻きの螺旋萩に一体的に結合したセラミック発熱体１
１２とよりなる。電気的絶縁体であるセラミック中心棒
１０８は、高温・高圧の燃焼ガス雰囲気においても酸化
したり、変質することのない化学的に安定なアルミナで
作られている。一方、通電により発熱するセラミック発
熱体１１２は、主成分として炭化チタンを用い、これに
アルミナを添加して焼結された耐熱性のみならず耐酸化
性にも優れる物質である。なお、該発熱体１１２の電気
比抵抗は１０−３Ω・ｃｍのオーダであり、電圧を印加
して安定に発熱させることができる。発熱体１１２の上
端に設けた電極１１３は、発熱体１１２と同一物質で構
成され、その一部に電気良導体のモリブデンからなるメ
タライズ１１１１７を形成し、次にその上面にニッケル
メッキ１１８を施し、さらに銀ロウ付け１１９によりハ
ウジング１０３の内壁面に強固に結合されている。

また、発熱体１１２の他の一端に在る電ｅｉ１１４にも
上記と同様の方法でそれぞれの処理を行ない、ロウ付け
により中心電極１０４の一端に接続されている。ロウ付
けの施さないハウジング１０３の先端内壁面とセラミッ
ク製発熱部１０２との隙間、および発熱部１０２上端の
電極部１１４とハウジング１０３の隙間等には、発熱部
１０２をハウジング１０３に固着させるためと、電気絶
縁性を確保濠せるために両者の中間の熱膨張係数を有す
るセラミック接着剤１１５が充填されている。この処理
によってハウジング１０３と発熱部１０２が強固に接合
されるばかりでなく、ハウジング１０３筒内へ侵入しよ
うとする燃焼生成物等の劣化促進に関与する諸物質を未
然に阻止するための遮蔽効果も有している。

次に、セラミック発熱体１１２の形状を第４図の側面展
開図を用いて説明する。二点鎖線１２０は、セラミック
中心棒１０８の側面展開線であり、上下の線１２０ａと
１２０ｂは一致するものである。ここで発熱部１０２の
上端にそれぞれ位置する電極１１３と１１４とは、発熱
体と同一物質で構成され、かつ発熱体１１２に較べ断面
積を大きくとり、回部での抵抗発熱を抑えることができ
る。

従って、ハウジング１０３筒内での温度に起因するトラ
ブルを解消させる一方、燃料に接する発熱体１１２のみ
を効率よく加熱させることができるため、電力消費口を
少なくし速熱性にも有利な効果を奏する。ここで発熱体
１１２の配設順序は、発熱部上端に位置した電極１１３
から発熱体１１２の１３１ａ−１３１ｂ−１３１ｃｍ１
３１ｄ　−下端部の１１６−１４１ｄ−１４１ｌ１６−
１４１ｄ−１４１下端部の電極１１４となる。

なお、本発明による発熱部１０２は適当な方法で作成さ
れ得るが、発熱部１０２の好適な作成方法について説明
すると次のようである。

まず、セラミック中心棒１０８については、アルミナを
主成分とする電気絶縁性のセラミック粉末に結合剤とし
ての適最のポリ゛ビニルアルコールと、水を加えた練土
をつくり、これを押出し成形法で棒状の成形体とした後
、所定の長さに切断加工する。引続きこの棒状の成形体
を電気炉に移し、摂氏１３００度に１時澗保持し仮炊品
を得る。一方セラミック発熱体１１２については、導電
性セラミックである炭化チタン；３０１量％と電気絶縁
性セラミックのアルミナ；７０重量％とから成るセラミ
ック粉末に結合剤としてポリビニルブチラールと可塑剤
としてジブチルフタレートおよびエチルアルコールを溶
剤として加えた粘調なスラリーをつくり、シート成形法
にて薄状のグリーン成形体を得る。このグリーン成形体
を所定の発熱体形状に切断加工する。その後、グリーン
成形体を前記の仮焼したセラミック中心棒の周囲に、第
４図に示した形状に巻き付ける。巻き付は処理を施した
棒体は、窒素雰囲気にて摂氏１７００！ｆで本焼成し、
発熱部１０２に仕上げられる。ここでセラミック発熱体
１１２にあらかじめ配合されたアルミナと、セラミック
中心棒１０８のアルミナとが熱処理によって互いに融合
して強固な接合部を形成する。なお、セラミック発熱体
１１２となるグリーン成形体は、０．１１１１１１１以
上のものが安定に成形できる。従って上記要領で作成し
たセラミック発熱部１０２は、中心棒１０８の表面に突
出した形状１５０で発熱体を配設したため円筒状に比べ
て表面積を大きくできる。

以上の構成からなる本発明の予熱栓は、その取付部１０
１が図示しないディーゼルエンジンのヘッドに装着され
、中心電極１０４とハウジング１０３をバッテリーに接
続すると、次のような電流回路が形成される。すなわち
中心電極１０４−メタライズ層１１８−セラミック発熱
部の電極１１４−発熱体下端部１１６−発熱部の電極１
１３−メタライズ層１１７−ハウジング１０３の順序と
なる。その結果、セラミック発熱体１１２は発熱し、そ
の熱の拡散により発熱部１１２を所定の温度に加熱する
。上記のように本発明のセラミック発熱体１１２は、直
接露出しているため通電開始後、発熱部を所定の温度に
導く時間が短く、また、発熱部の表面積が大きいため燃
料に効率良く熱を与えて確実かく容易に着火させること
ができる。

本第１実施例においてはセラミック中心棒１０８の周囲
に２重螺線形状のセラミック発熱体１１２を配設したが
、任意な熱分布を得るにはさまざまな形状からなるセラ
ミック発熱体が考えられる。

次に、その−例をセラミック発熱部の側面展開図を用い
て示す。なお以下の例においては前記第１実施例と同一
部分は同一符号をもって示し説明を省略し相違点を中心
に説明する。第５図はセラミック中心棒１２０の表面に
ジグザグ状の発熱体１１２を配設したもの、第６図は同
様にストレート状の発熱体１１２を配設したもの、さら
に第７図はテーパ一部１２１．１２２を有するストレー
ト状発熱体を配設したもので、下端部１１６の方に向っ
て発熱体１１２の断面積が小さい。従って通電により発
熱部の下端部を特に高温に加熱するタイプである。

この他、本発明による発熱体の形状は前記各実施例の適
宜選択組合せによる変形の態様を採り得るものである。

また、本実施例においてはセラミック発熱体として炭化
チタン−アルミナ系からなる複合材料を用いたが、電気
抵抗性を有すると共に、耐熱性、耐酸化性に優れる他の
セラミック系の発熱材料、例えば窒化チタン−アルミナ
系複合材料あるいは周知の炭化ケイ素、ニケイ化モリブ
デンおよびランタンクロマイトなどの発熱材料でもよい
。

以上、詳述した如く本発明の予熱栓は、通電により発熱
する帯状、ラセン状あるいは互いに連なるモザイク状の
セラミック発熱体を電気絶縁性セラミック中心棒の表面
に突出した形状に接合して１ 発熱部の表面積を大きくすることにより、燃料との接触
部を増大し着火効率を改善するものである。

また、本発明の予熱栓はセラミック中心棒の基材である
アルミノをセラミック発熱体に配合し、両者を同一焼成
して境界を融合し強固な接合部を形成した機械的強度に
優れる実用上有意義な効果をもたらす。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のディーゼルエンジン用の予熱栓の縦断面
図であり、第２図は本発明の一実施例であるディーゼル
エンジンの予熱栓の縦断面図、第３図は第２図における
セラミック発熱体とハウジングとの接合部の詳細を示す
拡大断面図、第４図は第３図のセラミック発熱体の側面
展開図、第５図、第６図および第７図は本発明によるデ
ィーゼルエンジン用予熱栓のセラミック発熱体の他の例
を示す側面展開図である。 １０２・・・セラミック発熱部、 １０３・・・ハウジング、　　１０４・・・中心電極、
１０８・・・セラミック中心棒、 １１２・・・セラミック発熱体、 特許出願人　　日本電装　株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）発熱部と取付部を有してなるディーゼルエンジン
   用予熱栓において、発熱部が電気絶縁体から成るセラミ
   ック中心棒と、該セラミック中心棒の表面に突出して一
   体的に固着したセラミック発熱体とで構成されているこ
   とを特徴とするディーゼルエンジンの予熱栓。
2. （２）前記発熱部は、グリーンシートに成形されたセラ
   ミック導電性物質を含むセラミック発熱体素材をセラミ
   ック中心棒に付着した後、所定温度で燃成することによ
   り上記発熱体を中心棒表面に一体的に固着させてなる特
   許請求の範囲第１項記載の予熱栓。
3. （３）前記セラミック発熱体は、セラミック中心棒の構
   成成分と同一の構成成分が含まれている特許請求の範囲
   第２項記載の予熱栓。