JPS61217624A - Self-temperature control type glow plug - Google Patents

Self-temperature control type glow plug

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JPS61217624A
JPS61217624A JP5598985A JP5598985A JPS61217624A JP S61217624 A JPS61217624 A JP S61217624A JP 5598985 A JP5598985 A JP 5598985A JP 5598985 A JP5598985 A JP 5598985A JP S61217624 A JPS61217624 A JP S61217624A
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heat generating
generating section
heater
temperature
control
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Kosuke Masaka
間坂 光佑
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Jidosha Kiki Co Ltd
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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

Abstract

PURPOSE:To attempt rapid red-heating of the tip of a heater and control its peak temperature and saturation temperature appropriately by constituting as one body a rod-shaped heat generating section made of conductive ceramic material and a control section made of conduc tive material with a positive resistance temperature coefficient larger than that of the former and exposing the heat generating section to the surface of the heater. CONSTITUTION:A rod-shaped heater 11 is constituted with a heat generating section 20 made of conductive ceramic material with a small positive resistance temperature coefficient and a control section 21 made of conductive material with a positive resistance temperature coefficient that is larger than that of the heat generating section 20. When a voltage is applied to the heat generating section 20 and the control section 21, a larger voltage is applied to the heat generating section with a larger resistance than to the control section, and the heat generating section 20 has a larger electric power density relative to the control section, making the heat generating section 20 at the tip of the heater 11 generate heat rapidly. As the resistance value of the heat generating section increase with heat generation, the voltage applied between the heat generating section 20 and the control section 21 changes, and the applied voltage to the heat generating section 20 is controlled and its temperature is saturated at about 850 deg.C after it has reached a peak temperature of about 1,200 deg.C, and its overheating can be avoided.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はディーゼルエンジンの副燃焼室または燃焼室内
を予熱するために用いられるグロープラグに1sfl 
L、特に速熱型としての機能を発揮させるとともに、そ
の発熱特性を改善し長時間のアフターグロー化を達成し
得る棒状ヒータを備えてなる自己温度制御型グロープラ
グの改良に関する。
Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention provides a 1sfl glow plug used for preheating the auxiliary combustion chamber or combustion chamber of a diesel engine.
In particular, the present invention relates to an improvement of a self-temperature-controlled glow plug equipped with a rod-shaped heater that exhibits a fast-heating function, improves its heat-generating characteristics, and achieves long-term afterglow.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般に、ディーゼルエンジンは低温時の始動性が悪いた
め、副燃焼室または燃焼室内にグロープラグを設置し、
これに電流を流して発熱させることにより、吸気温度を
上昇させあるいは着火源として用い、エンジンの始動性
を向上させる方法が採用されている。この種従来のグロ
ープラグとしては、金属製シース内に耐熱絶縁粉末を充
填し鉄クロム、ニッケル等からなるコイル状発熱線を埋
設した、いわゆるシース型と呼ばれるものが一般的であ
るが、それ以外にも特開昭57−41523号公報等に
示されるように、タングステン等による発熱線をセラミ
ック材中に埋設した棒状ヒータを用いてなるセラミック
ヒータ型も知られている。そして、このセラミックヒー
タ型では、耐熱絶縁粉末およびシースを介しての間接加
熱であるシース型に比べ、熱伝達効率を向上させ得ると
ともに発熱特性の面でも優れ、加熱時に短時間で赤熱し
て温度立上り特性を大幅に向上させ、速熱型としである
程度の性能を発揮させ得るもので、近年盛んに採用され
るようになっている。
Generally, diesel engines have poor startability at low temperatures, so glow plugs are installed in the auxiliary combustion chamber or combustion chamber.
A method has been adopted in which a current is passed through this to generate heat, thereby raising the intake air temperature or using it as an ignition source to improve engine startability. Conventional glow plugs of this type are generally of the so-called sheath type, in which a metal sheath is filled with heat-resistant insulating powder and a coiled heating wire made of iron chromium, nickel, etc. is embedded, but other glow plugs are commonly used. As shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-41523, a ceramic heater type is also known which uses a rod-shaped heater in which a heating wire made of tungsten or the like is embedded in a ceramic material. Compared to the sheath type, which heats indirectly through heat-resistant insulating powder and a sheath, this ceramic heater type improves heat transfer efficiency and has superior heat generation characteristics, and when heated, it quickly becomes red-hot and reaches a temperature of It has been widely adopted in recent years because it can significantly improve the startup characteristics and exhibit a certain level of performance as a fast-heating type.

また、上述した発熱線への通電電力を自己制御して発熱
特性を大幅に改善しヒータ部分での過加熱を防止し得る
構成として、発熱線よりも正の抵抗温度係数(PTC)
の大きな材料にて形成した抵抗体を、通電電力制御要素
としてグロープラグ内で発熱線と直列接続するようにし
た、いわゆる二種材料による自己温度制御型グロープラ
グも、たとえば特公昭45−11848号公報や特開昭
54−109538号公報等により従来既に提案されて
いる。
In addition, as a configuration that can self-control the power applied to the heating wire described above to significantly improve the heat generation characteristics and prevent overheating in the heater part, the temperature coefficient of resistance (PTC) is more positive than that of the heating wire.
A self-temperature control type glow plug made of so-called dual materials, in which a resistor made of a material with a large diameter is connected in series with a heating wire as an energizing power control element, is also disclosed in Japanese Patent Publication No. 45-11848, for example. This method has already been proposed in publications such as Japanese Patent Laid-Open Publication No. 54-109538.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、前者のセラミックヒータ型グロープラグ
では、その内部には従来のシース型と同様に、単に一種
類の発熱線が埋設されているだけであるため、通電電力
の制御を行なううえで若干の問題を生じている。すなわ
ち、このようなセラミックヒータにおいて加熱時におけ
る温度立上り特性を大幅に向上させるためには1通電初
期に大電流を流して発熱線を急速に発熱させる必要があ
るが、この場合に発熱線の溶断を生じたり、高熱によっ
てセラミックヒータに悪影響を及ぼす等の虞れがあり、
さらにバッテリ、電気回路側に対しても悪影響を及ぼし
、ヒユーズの切断等の問題を生じることもあり、これを
防ぐための温度制御手段を発熱線への回路上に別個に設
けることが必要で、その結果グロープラグを含めた予熱
装置全体のコスト高を招くものであった。特に、このよ
うなセラミックヒータ型では、たとえば窒化ケイ素など
で形成したセラミックヒータ内にタングステン等による
発熱線を埋設するようにしているが、このヒータ内での
温度分布が不均一となり易く、耐熱強度等の信頼性の面
で問題で、またコスト高を招くといった欠点もあり、何
らかの対策を必要とするものであった。
However, the former ceramic heater type glow plug simply has one type of heating wire buried inside it, just like the conventional sheathed type, so there are some problems when controlling the energized power. is occurring. In other words, in order to significantly improve the temperature rise characteristics during heating in such a ceramic heater, it is necessary to flow a large current at the beginning of one energization to rapidly generate heat in the heating wire. There is a risk that the ceramic heater may be adversely affected by the high heat.
Furthermore, it may have an adverse effect on the battery and electric circuits, causing problems such as fuse breakage, and to prevent this, it is necessary to separately provide temperature control means on the circuit to the heating wire. As a result, the cost of the entire preheating device including the glow plug increases. In particular, in such a ceramic heater type, a heating wire made of tungsten or the like is buried within the ceramic heater made of silicon nitride, etc., but the temperature distribution within this heater tends to be uneven, and the heat resistance strength There were problems in terms of reliability, and there were also drawbacks such as high costs, so some kind of countermeasure was required.

また、後者の自己温度制御型グロープラグは。Also, the latter self-temperature-controlled glow plug.

上述したセラミックヒータ型における問題点を解決し得
るものであるが、その制御機能等の信頼性の面で若干の
問題を生じるばかりでなく、前述したシース型と同様に
セラミック材を介しての間接加熱であることから速熱性
等の点でも問題で、まだまだ改善の余地が残されている
。すなわち、この種二種材料による自己温度制御型にお
いて、従来は、電力制御用抵抗体を、ホルダ内に水ガラ
ス等の絶縁材を充填した状態で内設したり、シース内で
発熱線と直列接続したりする構造が一般的であるが、そ
の構造が複雑で1組立作業が面倒かつ煩雑であるばかり
でなく、抵抗体を用いることによる制御効果を適切に働
かせることが困難である等の問題があった。さらに、こ
のような構成では、その温度上昇時間をたとえば7秒以
内に速めることはできず、また最近の市場要求でもある
エンジン始動後における通電いわゆるアフターグローの
長時間化に伴ない、線材自体の劣化が問題となってきて
いる。
Although this method can solve the problems with the ceramic heater type described above, it not only causes some problems in terms of reliability of its control function, etc., but also has the problem of indirect interference via the ceramic material like the sheath type described above. Since it involves heating, there are also problems in terms of rapid heating, and there is still room for improvement. In other words, in this type of self-temperature control type using two types of materials, conventionally, the power control resistor was installed inside the holder with an insulating material such as water glass filled, or it was placed in series with the heat generating wire within the sheath. Generally, the structure is complicated and the assembly process is troublesome and complicated, and it is also difficult to properly utilize the control effect of using resistors. was there. Furthermore, with such a configuration, it is not possible to accelerate the temperature rise time to within, for example, 7 seconds, and with the recent market demand for a longer period of energization, so-called afterglow, after starting the engine, the temperature rise time of the wire itself becomes shorter. Deterioration is becoming a problem.

特に、近年この種のグロープラグにあっては、ディーゼ
ルエンジンの始動性の向上やそのターボ化の普及に伴な
う使用条件の高温化に対する耐久性、さらに予熱装置全
体のコスト低減化と共に、エンジン始動後において一定
時間の間グロープラグに対し通電状態を維持することに
よりエンジン内部での燃焼を円滑かつ適切に行なえるよ
うにして、排気、騒音対策を図るという、いわゆるアフ
ターグロ一方式を採用することに対しての要求が大きく
、しかもこのアフターグロ一時間を可能な限り長時間に
することが必要とされている。すなわち、エンジン始動
後においても、たとえば寒冷地等にあってはエンジンが
冷えすぎており、エンジンが暖機状態になるまでには時
間がかかるもので、さらにこの非暖機状態では、アイド
リング時の騒音が大きく、また不完全燃焼により白煙が
生じたり、エンストしたりするという排気、騒音等の問
題を生じるため、上述したアフターグロー等が必要とさ
れるものであった。
In particular, in recent years, glow plugs of this type have improved the startability of diesel engines, are more durable against high-temperature usage conditions associated with the spread of turbo engines, and have also been improved by lowering the cost of the entire preheating device. The so-called after-glow method is adopted, in which the glow plug is kept energized for a certain period of time after startup to ensure smooth and appropriate combustion within the engine, thereby reducing exhaust and noise. There are great demands for this, and moreover, it is necessary to make this afterglow hour as long as possible. In other words, even after the engine is started, the engine is too cold in cold regions, and it takes time for the engine to warm up. The above-mentioned afterglow etc. have been required because the noise is large and incomplete combustion causes problems such as exhaust and noise such as white smoke and engine stalling.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上述した要請に応えるために、本発明に係る自己温度制
御型グロープラグは、中空状ホルダの先端部に保持され
る棒状ヒータを、全体が棒状に形成された正の抵抗温度
係数の小さな導電性セラミック材からなる発熱部と、こ
の発熱部の後端側外周部に耐熱絶縁層を介して形成され
かつその一部が発熱部と電気的に接続されるとともにこ
の発熱部よりも正の抵抗温度係数の大きな導電性セラミ
ック材や金属材料等による導電性材料により形成された
制御部とによって構成するようにしだものである。
In order to meet the above-mentioned requirements, the self-temperature control type glow plug according to the present invention replaces the rod-shaped heater held at the tip of the hollow holder with a conductive material having a small positive temperature coefficient of resistance and having a rod-like shape as a whole. A heat generating part made of a ceramic material and a heat-resistant insulating layer formed on the outer periphery of the rear end of the heat generating part, a part of which is electrically connected to the heat generating part and has a resistance temperature higher than that of the heat generating part. The control section is made of a conductive material such as a conductive ceramic material or a metal material having a large coefficient.

〔作用〕[Effect]

本発明によれば、導電性セラミック材による棒状発熱部
とその後端部外周に形成された発熱部よりも正の抵抗温
度係数の大きな導電性材料による制御部とで一体的に構
成されかつ発熱部がヒータ表面に露呈しているため、ヒ
ータ先端の迅速な赤熱化が図れ、速熱型としての性能を
発揮させ得るとともに、それ自身の自己温度飽和性によ
りピーク温度および飽和温度を適切に制御し得るもので
ある。
According to the present invention, the heat generating part is integrally constituted by a rod-shaped heat generating part made of a conductive ceramic material and a control part made of a conductive material having a larger positive temperature coefficient of resistance than the heat generating part formed on the outer periphery of the rear end. is exposed on the surface of the heater, allowing the tip of the heater to quickly become red-hot and exhibiting the performance of a fast-heating type, while also appropriately controlling the peak temperature and saturation temperature due to its own temperature saturation property. It's something you get.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を図面に示した実施例を用いて詳細に説明
する。
Hereinafter, the present invention will be explained in detail using embodiments shown in the drawings.

第1図および第2図は本発明に係る自己温度制御型グロ
ープラグの一実施例を示し、まず、第2図において全体
を符号10で示す自己温度制御型グロープラグの概略構
成を簡単に説明すると、このグロープラグlOは、先端
側が発熱体として機能する棒状ヒータ11と、このヒー
タ11を先端において保持する略管状を呈する金属製ホ
ルダ12とを備え、このホルダlz後端部には合成樹脂
材などからなる絶縁ブツシュ13を介して外部接続端子
14が同心状に嵌合保持され、またこの外部接続端子1
4は、前記ヒータ11の発熱部20に接続される後述す
る電極棒15にフレキシブルワイヤ等の金属導線16を
介して接続されている。なお、図中13aは前記絶縁ブ
ッシュ13外周部に一体的に嵌装され組付時においてか
しめられるホルダ12後端部による高加圧力にてその軸
線方向に座屈変形し絶縁ブツシュ13をホルダ12側に
所要の機械的強度で一体化し温度影響を受けにくい構造
とするための金属製パイプで、これは従来一般的な樹脂
製絶縁ブツシュ13のみではその外部の温度変化によっ
て膨張、収縮してホルダ12に対して緩みを生じること
から容易に理解されよう、また、17a、17b、17
cは前記外部接続端子14後端側のねじ部に螺合された
絶縁リング、固定用ナツト、および外部リード締付は用
ナツトで、図示せぬバッテリからのリード線などをナツ
ト17b、17a間で挟持することによりこの外部接続
端子14をバッテリ端子に電気的に接続される。一方、
前記ホルダ12はその外周部のねじ部12aがエンジン
のシリンダヘッドに形成されたねじ孔に螺合されること
によって電気的にアース接続されると同時に、ヒータ1
1の先端を副燃焼室または燃焼室内に突出して配置させ
るものである。
FIGS. 1 and 2 show an embodiment of a self-temperature-controlled glow plug according to the present invention. First, the schematic structure of the self-temperature-controlled glow plug, which is generally designated by the reference numeral 10 in FIG. 2, will be briefly described. Then, this glow plug lO is equipped with a rod-shaped heater 11 whose tip side functions as a heating element, and a substantially tubular metal holder 12 that holds this heater 11 at its tip, and the rear end of this holder lz is made of synthetic resin. An external connection terminal 14 is fitted and held concentrically through an insulating bushing 13 made of material, etc.
4 is connected to an electrode rod 15, which will be described later, which is connected to the heat generating part 20 of the heater 11, via a metal conducting wire 16 such as a flexible wire. Note that 13a in the figure is integrally fitted to the outer circumference of the insulating bush 13 and buckled in the axial direction due to the high pressure applied by the rear end of the holder 12 which is swaged during assembly, thereby causing the insulating bush 13 to snap into the holder 12. It is a metal pipe that is integrated with the side with the required mechanical strength and has a structure that is not easily affected by temperature.This is a metal pipe that is made of a metal pipe that is integrated with the side with the required mechanical strength and is not susceptible to temperature effects. It can be easily understood from the fact that 17a, 17b, 17
c is an insulating ring, a fixing nut, and a nut for tightening the external lead, which are screwed onto the threaded portion on the rear end side of the external connection terminal 14, and a lead wire from a battery (not shown) is connected between the nuts 17b and 17a. By holding the external connection terminal 14 between the battery terminals, the external connection terminal 14 is electrically connected to the battery terminal. on the other hand,
The holder 12 is electrically connected to ground by having a threaded portion 12a on its outer circumference screwed into a threaded hole formed in the cylinder head of the engine, and at the same time, the holder 12 is electrically connected to the ground.
1 is disposed so that its tip protrudes into the auxiliary combustion chamber or the combustion chamber.

ここで、上述したヒータ11に対し外部接続端子14を
金属導線16にて接続したのは、外部接続端子14に加
わる種々の振動や締付はトルク等の機械的外力からヒー
タ11を強度的に保護するためで、この導線16の材料
としてはある程度の柔軟性をもつものを用いるとよいも
のである。しかし、必ずしもこのような構成に限定され
ず、上述した金属導線16を省略し、前記外部接続端子
14と電極棒15とを一体に形成する等の変形例も考え
られるものである。
Here, the reason why the external connection terminal 14 is connected to the above-mentioned heater 11 using the metal conductor wire 16 is that various vibrations and tightening applied to the external connection terminal 14 may cause the heater 11 to be damaged due to mechanical external forces such as torque. This is for protection, and it is preferable to use a material that has a certain degree of flexibility as the material for the conducting wire 16. However, the configuration is not necessarily limited to this, and modifications such as omitting the metal conductive wire 16 mentioned above and forming the external connection terminal 14 and the electrode rod 15 integrally are also possible.

さて、本発明によれば、上述した構成によるグロープラ
グ10において、ホルダ12先端に保持される棒状ヒー
タ11を、第1図から明らかなように、全体が棒状に形
成された正の抵抗温度係数の小さな導電性セラミック材
からなる発熱部20と、この発熱部20の後端側外周部
に耐熱絶縁層22を介して形成されかつその一部が発熱
部20と電気的に接続されるとともにこの発熱部20よ
りも正の抵抗温度係数の大きな導電性材料により形成さ
れた制御部21とで構成するようにしたところに特徴を
有している。
Now, according to the present invention, in the glow plug 10 having the above-described configuration, the rod-shaped heater 11 held at the tip of the holder 12 is formed into a rod-like shape as a whole and has a positive temperature coefficient of resistance. A heat generating part 20 made of a small conductive ceramic material is formed on the outer periphery of the rear end side of this heat generating part 20 with a heat-resistant insulating layer 22 interposed therebetween, and a part of the heat generating part 20 is electrically connected to the heat generating part 20. It is characterized in that it is constructed with a control section 21 formed of a conductive material having a larger positive temperature coefficient of resistance than the heat generating section 20.

すなわち、本発明によれば、従来のグロープラグでは発
熱線をシース、セラミック内に埋設してなる内部発熱型
であることがら速熱型としての機能に欠けるといった問
題を、発熱部20をヒータ11の外表面に露呈させるこ
とで解決するとともに、電力制御機能を有する制御部2
1を発熱部20の後端側外周部に一体化し自己温度制御
型としての機能を持たせ、さらに全体の耐熱強度等の信
頼性を向上させ得るようにしたものである。そして1本
発明による棒状ヒータ11によれば、発熱部20はヒー
タ11の表面に露呈すると同時にその内部にまで延在し
ているもので、従来の内部発熱型に比べ内外発熱型とい
うことができ、その利点は明らかであろう。
That is, according to the present invention, the problem that the conventional glow plug lacks the function of a fast heating type because it is an internal heating type in which the heating wire is buried in a sheath or ceramic, can be solved by replacing the heating part 20 with the heater 11. The problem is solved by exposing the control unit 2 to the outer surface of the control unit 2, which has a power control function.
1 is integrated into the outer periphery of the rear end of the heat generating section 20 to provide a function as a self-temperature control type, and further improve reliability such as overall heat resistance strength. According to the rod-shaped heater 11 according to the present invention, the heat generating part 20 is exposed on the surface of the heater 11 and at the same time extends into the inside thereof, so that it can be said to be an inside/outside heat generation type compared to the conventional internal heat generation type. , the advantages will be obvious.

ここで、上述した棒状ヒータ11を構成する発熱部20
を形成する導電性セラミック材としては、高温状態(た
とえば1400℃程度まで)でも性能的に安定しており
、耐熱衝撃性などに優れてなる、いわゆるファインセラ
ミックスと言われているシリコン系等の非酸化物などが
好ましく、たとえばMoSi2 、WSi2 、RuO
2、SiC,LaCr01等が考えられ、これらの材料
の中から適宜選択すればよいものである。
Here, the heat generating part 20 constituting the rod-shaped heater 11 described above
The conductive ceramic material used to form the silicon-based ceramic material is so-called fine ceramics, which are stable in performance even at high temperatures (for example, up to about 1400°C) and have excellent thermal shock resistance. Oxides etc. are preferred, such as MoSi2, WSi2, RuO
2, SiC, LaCr01, etc. can be considered, and it is sufficient to select an appropriate material from these materials.

また、上述した制御部21は、上述した発熱部20と同
様に導電性セラミック材により形成してもよいし、ある
いはW、No、Pt、It、Rh、Cr、Ta等といっ
た金属材料で形成してもよいことは容易に理解されよう
、要は1発熱部20側の正の抵抗温度係数が、制御部2
1側の正の抵抗温度係数よりも小さくなるような材料を
設定すればよいものである。ここで、上述した制御部2
1を金属材料で形成する場合には、#酸化性物質で形成
すればよいが、その表面に耐酸化性物質で保護膜を形成
してもよいことは勿論である。さらに、この制御部21
として金属材料を用いた場合には、発熱部20と正の抵
抗温度係数を導電性セラミック材を用いた場合よりも大
きく異ならしめることが可能で、これによりこの制御部
21により電力制御効果をより適切に作用させることが
可能である等といった利点を奏することが可能である。
Further, the control section 21 described above may be formed of a conductive ceramic material like the heat generating section 20 described above, or may be formed of a metal material such as W, No., Pt, It, Rh, Cr, Ta, etc. It will be easily understood that the positive temperature coefficient of resistance on the side of the heat generating part 1 is the same as that of the control part 2.
It is sufficient to select a material whose positive temperature coefficient of resistance is smaller than the positive temperature coefficient of resistance on the first side. Here, the control section 2 described above
When forming 1 from a metal material, it may be formed from an oxidizing substance, but it goes without saying that a protective film may be formed on its surface using an oxidation-resistant substance. Furthermore, this control section 21
When a metal material is used as the heat generating part 20, it is possible to make the positive temperature coefficient of resistance different from that of the heat generating part 20 to a greater extent than when a conductive ceramic material is used. It is possible to exhibit advantages such as being able to act appropriately.

なお、上述した発熱部20と制御部21を形成する材料
としては、同一の導電性セラミック材を用いることも可
能である。たとえばサイアロンに対しTiNを添加する
と、導電性を有すること(いわゆる導電性サイアロン)
が確認されており、またそれ以上加えることにより抵抗
値が連続的に変化することが知られており、上述したT
iNの含有率を変えたものを適宜利用するようにしても
よいことは明らかであろう、さらに、上述した棒状ヒー
タ11を構成する発熱部20と制御部21との容積等は
、必要とされる抵抗比に応じて適宜設定されるもので、
自由に選択し得るものである。
Note that it is also possible to use the same conductive ceramic material as the material for forming the heat generating section 20 and the control section 21 described above. For example, when TiN is added to sialon, it becomes conductive (so-called conductive sialon).
has been confirmed, and it is known that the resistance value changes continuously by adding more than T.
It is obvious that a device with a different iN content may be used as appropriate.Furthermore, the volumes of the heat generating section 20 and the control section 21 constituting the above-mentioned rod-shaped heater 11 may be adjusted depending on the required volume. It is set appropriately according to the resistance ratio.
It is something that can be freely chosen.

ここで、上述した本発明による棒状ヒータ11は、予め
所定の成形状態にて準備された発熱部20形成体の後端
部外周に対し、耐熱絶縁層22をコーティングし、さら
にその外側に制御部21をコーティングすることにより
一体化された状態で成形されるものである0次で、前記
制御部21の後端側外周部にホルダ12側と接合される
金属コーティング層23を形成し、しかる後、前記発熱
部20丙に形成した電極差込み孔20a内に電極棒15
を嵌合して差込み、その先端部を前記発熱部20の先端
側に電気的に接続するとよいものである。この場合、上
述した金属コーティング層23は、ホルダ12に対しこ
のヒータllを銀ろう付は等で接合保持させるためのも
ので、その熱膨張率を前記ヒータ11側の導電性セラミ
ック材と合せた材料を選定すればよく、また上述した耐
熱絶縁層22、制御部21および金属コーティング層2
3の成形方法としては、溶射、cvo、  pV口、さ
らには真空蒸着等といった方法を始めその他既知の手法
を採用すればよいものである。さらに、上述した電極棒
15も同様にその熱膨張率を導電性セラミック材と合せ
ることは勿論である。
Here, in the above-described rod-shaped heater 11 according to the present invention, a heat-resistant insulating layer 22 is coated on the outer periphery of the rear end of a heat generating part 20 formed in a predetermined molded state, and a control part is further coated on the outside thereof. A metal coating layer 23 is formed on the outer periphery of the rear end side of the control section 21 to be joined to the holder 12 side, and then , an electrode rod 15 is inserted into the electrode insertion hole 20a formed in the heat generating part 20H.
It is preferable to fit and insert the heat generating part 20, and to electrically connect the tip end thereof to the tip side of the heat generating part 20. In this case, the metal coating layer 23 described above is for bonding and holding the heater 11 to the holder 12 by silver brazing or the like, and has a coefficient of thermal expansion that matches that of the conductive ceramic material on the heater 11 side. It is only necessary to select the materials, and the heat-resistant insulating layer 22, the control section 21 and the metal coating layer 2 described above may be used.
As the molding method in step 3, thermal spraying, CVO, pV port, vacuum evaporation, and other known methods may be employed. Furthermore, it goes without saying that the above-described electrode rod 15 also has a coefficient of thermal expansion that matches that of the conductive ceramic material.

なお、図中15aは前記電極棒15の先端部を残した先
端側部分に嵌装され、この電極棒15と前記発熱部20
の後端側部分との間を絶縁する絶縁コーティング層で、
これにより前記発熱部20の先端側は本実施例によれば
外部接続端子14、金属導線16.および電極棒15を
介してプラス側に接続されることとなる。勿論、上述し
た制御部21は、その後端側の金属コーティング層23
を介してホルダ12偏に電気的に接続され、これにより
マイナス(アース)側に接続されることは容易に理解さ
れよう。
Note that 15a in the figure is fitted to the tip side portion of the electrode rod 15, leaving only the tip end, and the electrode rod 15 and the heat generating section 20 are connected to each other.
An insulating coating layer that insulates the rear end of the
According to this embodiment, the distal end side of the heat generating section 20 includes the external connection terminal 14, the metal conductor wire 16, and so on. And it will be connected to the positive side via the electrode rod 15. Of course, the above-mentioned control section 21 controls the metal coating layer 23 on the rear end side.
It will be easily understood that the holder 12 is electrically connected to the holder 12 through the holder 12, thereby being connected to the negative (ground) side.

また、本実施例では、棒状ヒータ11はその断面形状が
略円形(発熱部20先端は迅速な赤熱化を図るために小
径部として形成されている)となるように形成された丸
棒状に形成した場合を示しており、これによりその成形
加工やホルダ12側への組付けにあたって容易である等
といった利点を奏するものであるが、勿論これに限定さ
れず、楕円状、角形状等、種々の変形例が考えられるも
のである。
Further, in this embodiment, the rod-shaped heater 11 is formed in the shape of a round rod so that its cross-sectional shape is approximately circular (the tip of the heat generating part 20 is formed as a small diameter part in order to quickly become red hot). This shows the case where the shape is formed, and this has advantages such as ease of molding and assembly to the holder 12 side. However, the present invention is not limited to this, and various shapes such as an ellipse shape and a square shape can be formed. Modifications are possible.

そして、旧述したような棒状ヒータ11によれば、発熱
部20が直接ヒータ外表面に露呈しているため、従来の
シース型やセラミックヒータ型に比べ速熱型としてその
効果を発揮させ得るものである。特に、このようなヒー
タ11では、その先端部分の迅速な赤熱化が可能である
ことから、エンジンの始動性を大幅に向上させ、しかも
その出力を適切かつ良好なものとし得るものである。こ
こで、上述した実施例では、説明を省略したが、棒状ヒ
ータ11の外表面に耐酸化性を有する保護膜を蒸着等で
形成するようにすれば、より大きな耐久性等を期待し得
るものである。
According to the rod-shaped heater 11 as previously described, since the heat generating portion 20 is directly exposed on the outer surface of the heater, it can exhibit its effect as a faster heating type than the conventional sheath type or ceramic heater type. It is. In particular, since the tip of the heater 11 can quickly become red hot, the startability of the engine can be greatly improved, and the output can be made appropriate and good. Although the explanation was omitted in the above-mentioned embodiment, greater durability can be expected if a protective film having oxidation resistance is formed on the outer surface of the rod-shaped heater 11 by vapor deposition or the like. It is.

そして、上述したように発熱部20と制御部21とを一
体的に構成してなるヒータ11を用いると、第3図に示
すようなグロープラグ10として優れた特性を発揮し得
るものである。すなわち、本発明によるグロープラグ1
0によれば、800℃到達時間を3.0秒、ピーク温度
をその許容範囲を1400℃以下としたうえで約120
0℃、さらに飽和温度を850℃とすることができるこ
とが実験により確認されている。
When the heater 11 in which the heat generating part 20 and the control part 21 are integrally constructed as described above is used, excellent characteristics can be exhibited as the glow plug 10 shown in FIG. 3. That is, the glow plug 1 according to the present invention
According to 0, the time to reach 800℃ is 3.0 seconds, and the peak temperature is approximately 120℃ with the allowable range of 1400℃ or less.
It has been confirmed through experiments that the saturation temperature can be increased to 0°C and further to 850°C.

以上の構成による自己温度制御型グロープラグ10にお
いて、外部接続端子14から金属導線16、電極棒15
を介してヒータ11の発熱部20、さらにはこの発熱部
20を介して制御部zl側に電圧を印加すると、その通
電初期にあっては、印加電圧は、発熱部20.制御部2
1間での抵抗比において分圧され、その抵抗値の大なる
発熱部20側に制御部21側よりも大きな電圧が印加さ
れ、制御部21に対し相対的に大きな電力密度となり、
速熱性に優れているヒータ11先端の発熱部20が急速
に発熱されるものである。
In the self-temperature-controlled glow plug 10 having the above configuration, from the external connection terminal 14 to the metal conductor 16 and the electrode rod 15.
When a voltage is applied to the heat generating part 20 of the heater 11 through the heat generating part 20 . Control unit 2
1, and a larger voltage is applied to the heat generating part 20 side, which has a larger resistance value, than to the control part 21 side, resulting in a relatively large power density with respect to the control part 21,
The heat generating portion 20 at the tip of the heater 11, which has excellent quick heating properties, rapidly generates heat.

また、通電開始から所定時間経過する間に制御部21側
が徐々に発熱しこれに伴なってその抵抗値が増加すると
、これら発熱部20および制御部21間に加わる電圧が
徐々に変化し、発熱部20側への印加電圧が制御されて
この発熱部20側は1200℃程度でピーク温度に達し
た後850℃程度で飽和し、その過加熱が防止されるこ
ととなる。すなわち、この時点での制御部21側での抵
抗値は、発熱部20側よりもかなり大きくなるものであ
る。そして、この制御部21による制御機能により発熱
部20側に加わる電圧が所定値以下に制限されるため、
長時間に及ぶアフターグローを行なう際において、その
耐久性を充分保証し得るものである。
Furthermore, when the control section 21 side gradually generates heat and its resistance value increases accordingly after a predetermined period of time elapses from the start of energization, the voltage applied between the heat generating section 20 and the control section 21 gradually changes, causing heat generation. By controlling the voltage applied to the part 20 side, the heat generating part 20 side reaches a peak temperature at about 1200° C. and then saturates at about 850° C., thereby preventing overheating. That is, the resistance value on the control section 21 side at this point is considerably larger than that on the heat generating section 20 side. The control function of the control unit 21 limits the voltage applied to the heat generating unit 20 to a predetermined value or less.
This can fully guarantee its durability when performing afterglow over a long period of time.

したがって、このような構成によるグロープラグ10に
よれば、正の抵抗温度係数の異なる導電性セラミック材
などによって一体的に構成された発熱部20および制御
部21からなる棒状ヒータ11を用いることによって、
その自己温度制御機能により従来のようにヒータに対す
る回路上に制御回路等を付設するといった構成は不要と
なり、これにより予熱装置全体のコスト低減化を図るう
えでその効果を発揮し得るものである。
Therefore, according to the glow plug 10 having such a configuration, by using the rod-shaped heater 11 consisting of the heat generating part 20 and the control part 21 which are integrally made of conductive ceramic materials having different positive temperature coefficients of resistance,
Its self-temperature control function eliminates the need for a conventional configuration in which a control circuit or the like is attached to the circuit for the heater, which is effective in reducing the cost of the entire preheating device.

なお、本発明は上述した実施例構造に限定されず、各部
の形状、構造等を、適宜変形、変更することは自由であ
る。たとえば上述した実施例では、棒状ヒータ11を構
成する発熱部20および制御部21に対し電圧を印加す
るにあたって、発熱部20側にプラスを、制御部21側
にマイナスを接続した場合を説明したが1本発明はこれ
に限定されず、第4図に示すように、逆に接続してもよ
いものであり、また、このような棒状ヒータllの形状
、構造や電極の接続構造としても種々の変形例が考えら
れる。
Note that the present invention is not limited to the structure of the embodiment described above, and the shape, structure, etc. of each part may be modified or changed as appropriate. For example, in the embodiment described above, when applying voltage to the heat generating part 20 and the control part 21 that constitute the rod-shaped heater 11, a case was explained in which the positive terminal was connected to the heat generating part 20 side and the negative terminal was connected to the control part 21 side. 1 The present invention is not limited to this, and as shown in FIG. Variations are possible.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明に係る自己温度制御型グロ
ープラグによれば、ホルダ先端に保持される棒状ヒータ
を、全体が棒状に形成された正の抵抗温度係数の小さな
導電性セラミック材からなる発熱部と、この発熱部の後
端側外周部に耐熱絶縁層を介して形成されかつその一部
が発熱部と電気的に接続されるとともにこの発熱部より
も正の抵抗温度係数の大きな導電性セラミック材や金属
材料等による導電性材料により形成された制御部とで構
成するようにしたので、簡単かつ安価な構成にもかかわ
らず、発熱部がヒータ外表面に露呈し、しかもこれに一
体重に連設された電力制御用制御部の自己温度制御作用
により、従来型に比べ迅速かつ確実な先端赤熱化を達成
し、速熱型としての機能を高めることができ、また使用
条件の高温化に対する耐熱性をも有し、さらにエンジン
の始動性を大幅に向上させるとともに、オーバーシュー
ト特性等9発熱特性が大幅に改善され、エンジンの排気
、騒音対策としての長時間のアフターグローを可能とし
、グロープラグとしての性ス敵を発揮させることが可能
で、しかも全体の構造が簡単でその組立性、さらに過酷
な使用条件にも充分に耐え得る耐熱強度、耐久性等に優
れてなる等といった種々優れた効果がある。
As explained above, according to the self-temperature-controlled glow plug according to the present invention, the rod-shaped heater held at the tip of the holder is made entirely of a rod-shaped conductive ceramic material with a small positive temperature coefficient of resistance. A heat generating part and a conductive layer formed on the rear end side outer periphery of this heat generating part through a heat-resistant insulating layer, a part of which is electrically connected to the heat generating part, and having a larger positive temperature coefficient of resistance than the heat generating part. Although the configuration is simple and inexpensive, the heat-generating part is exposed on the outer surface of the heater. Due to the self-temperature control function of the power control control unit connected to the body weight, the tip becomes red hot more quickly and reliably than conventional types, and the function as a fast heating type can be enhanced. It also has heat resistance against corrosion, greatly improves engine startability, and greatly improves heat generation characteristics such as overshoot characteristics, making it possible to maintain long-term afterglow as a measure against engine exhaust and noise. , it is possible to demonstrate its characteristics as a glow plug, and the overall structure is simple and easy to assemble, and it has excellent heat resistance strength and durability that can withstand harsh usage conditions. It has various excellent effects.

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

第1図は本発明に係る自己温度制御型グロープラグの一
実施例を示す要部拡大側面図、第2図は本発明を適用し
た自己温度制御型グロープラグの縦側断面図、第3図は
その要部とする棒状ヒータの温度特性を示す特性図、第
4図は本発明の別の実施例を示す棒状ヒータの概略断面
図である。 10・・・拳自己温度制御型グロープラグ。 11・+111・棒状ヒータ、12111111・中空
状ホルダ、14・・・・外部接続端子、15・拳拳φ電
極棒、15a*・・・絶縁コーティング層。 16・・・・金属導線、20−・・・発熱部、21φ・
Φ舎(電力制御用)制御部、22・・豐拳耐熱絶縁層、
23・・拳・金属コーティング層。 特許出願人 自動車機器株式会社 代  理  人  山川政綱(ほか2名)第4図
FIG. 1 is an enlarged side view of essential parts showing an embodiment of a self-temperature-controlled glow plug according to the present invention, FIG. 2 is a vertical sectional view of a self-temperature-controlled glow plug to which the present invention is applied, and FIG. 3 4 is a characteristic diagram showing the temperature characteristics of the rod-shaped heater which is the main part thereof, and FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the rod-shaped heater showing another embodiment of the present invention. 10...Fist self-temperature control type glow plug. 11・+111・Rod heater, 12111111・Hollow holder, 14・・External connection terminal, 15・Fist φ electrode rod, 15a*・・Insulating coating layer. 16... Metal conductor wire, 20-... Heat generating part, 21φ.
Φsha (for power control) control section, 22... Fengken heat-resistant insulation layer,
23...Fist/metal coating layer. Patent applicant: Automotive Equipment Co., Ltd. Agent: Masatsuna Yamakawa (and 2 others) Figure 4

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)一端を外部に突出させた状態で中空状ホルダの先
端部に保持される棒状ヒータを備え、この棒状ヒータは
、全体が棒状に形成された正の抵抗温度係数の小さな導
電性セラミック材からなる発熱部と、この発熱部の後端
側外周部に耐熱絶縁層を介して形成されかつその一部が
発熱部と電気的に接続されるとともにこの発熱部よりも
正の抵抗温度係数の大きな導電性材料により形成された
制御部とによって構成されていることを特徴とする自己
温度制御型グロープラグ。
(1) Equipped with a rod-shaped heater held at the tip of a hollow holder with one end protruding outside. A heat generating part formed on the outer periphery of the rear end side of the heat generating part through a heat-resistant insulating layer, a part of which is electrically connected to the heat generating part, and having a temperature coefficient of resistance more positive than that of the heat generating part. A self-temperature-controlled glow plug characterized by comprising a control section made of a large conductive material.
(2)制御部は、発熱部よりも正の抵抗温度係数の大き
い導電性セラミック材により形成されていることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の自己温度制御型グロ
ープラグ。
(2) The self-temperature control type glow plug according to claim 1, wherein the control portion is formed of a conductive ceramic material having a larger positive temperature coefficient of resistance than the heat generating portion.
(3)制御部は、発熱部よりも正の抵抗温度係数の大き
い金属材料により形成されていることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の自己温度制御型グロープラグ。
(3) The self-temperature control type glow plug according to claim 1, wherein the control section is formed of a metal material having a larger positive temperature coefficient of resistance than the heat generating section.
(4)棒状ヒータを構成する発熱部と制御部とは電気的
に直列接続され、かつ前記発熱部に中空状ホルダの後端
部に保持された外部接続端子が接続されるとともに、前
記制御部がホルダ側に接続されていることを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の自己温度制御型グロープラ
グ。
(4) The heat generating part and the control part that constitute the rod-shaped heater are electrically connected in series, and the external connection terminal held at the rear end of the hollow holder is connected to the heat generating part, and the control part The self-temperature-controlled glow plug according to claim 1, wherein the glow plug is connected to the holder side.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996027104A1 (en) * 1995-02-28 1996-09-06 Robert Bosch Gmbh Pencil type glow plug for diesel engines
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JP2004524648A (en) * 2000-07-03 2004-08-12 ル−マーク パテント インターナショナル リミテッド Multilayer ceramic heater element and method of manufacturing the same

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