JPS6146818A - デイ−ゼルエンジン用グロ−プラグ - 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】 〔発明の技術分野〕 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関し、特に
速熱型としての機能を発揮させ得るとともにその発熱特
性を改良してアフターグローの長時間化を図ることが可
能となる自己温度制御型のディーゼルエンジン用グロー
プラグに関する。

〔従来技術〕

−ｍ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エンジンの始動性を向
上させる方法が採用されている。そして、この種のグロ
ープラグとして従来から種々の構造のものが知られてい
るが、いずれも速熱型として機能するうえで問題を生じ
るものであり、また発熱線の過加熱を防ぐためにはその
供給電力を制御する温度制御手段等を回路上に設けるこ
とが必要で、装置全体のコスト高を招くといった欠点も
あった。

このため、本出願人は、上述した問題点を解消すべく、
二種類の材料からなる抵抗体を巧みに組合せて用いるこ
とにより、速熱型としての効果を発揮し得るとともに安
定した発熱特性を得ることができる自己温度制御型のグ
ロープラグを、特開昭５７−１８２０２８号公報などに
より先に提案している。

これを簡単に説明すると、上述した従来の自己温度制御
型のグロープラグは、たとえば鉄クロム系合金やニッケ
ルクロム系合金などのように正の抵抗温度係数（ＰＴＧ
）の小さな導電材料にて螺線状に形成された発熱体とし
ての第１の抵抗体と、たとえばニッケルあるいはカーボ
ン含有量が０．２５％以下の低炭素鋼などのように正の
抵抗温度係数が大きな導電材料にて螺線状に形成された
発熱体および温度制御手段として機能する第２の抵抗体
とを有し、かつこれらをそれぞれの螺線部が所定の間隔
をおいて対向するようにして直列接続した状態で、マグ
ネシア等といった耐熱絶縁粉末にてシース内に埋設する
ような構成とされている。そして、このような構成によ
れば、通電初期におい抗体側に大電力が供給されること
となり、これによりヒータ部先端を急速に赤熱させてグ
ロープラグの温度特性を大幅に向上させ得るものであっ
た。また、所定時間経過後においては、それ自身の発熱
により徐々に抵抗値が増加する第２の抵抗体により第１
の抵抗体側への供給電力を減少させてその過加熱を防止
し、これによりグロープラグとしての発熱特性を向上さ
せ得るものであった。

しかしながら、上述した構成によるグロープラグにおい
ては、ある程度の速熱化や回路側への温度制御手段が不
要となる等といった利点を有する一方、このような従来
構造では、ある程度の速熱性を得るためにはその飽和温
度がやや高めにならざろう得ず、エンジン始動後におけ
る通電時、いわゆるアフターグロ一時においてシースや
抵抗体等の劣化を招き、耐久性の点で若干の問題を生じ
゛るもので、長時間にわたるアフターグローは事実上困
難であった。

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ある。また、
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
するといった排気、騒音等の問題が生じるものである。

これを防止するために、近年では上述したアフターグロ
一方式が採用されるようになっており、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を暖めてその内部での燃焼
を円滑かつ適切に行なえるようにしている。

さらに、たとえば特公昭４５−１１８４８号公報等に示
されるように、この制御側の第２の抵抗体がホルダ側に
、たとえばその内壁に水ガラス等の耐熱絶縁材を充填し
た状態で埋設されている構成のものにおいては、第２の
抵抗体部分での充填効率を高密度にすることが本実上不
可能であるため、抵抗体からの熱放散のばらつきが大き
く、これによりその通電電圧制御性能を安定させること
ができないといった欠点を招くものであった。

ところで、上述したディーゼルエンジンには。

直接噴射式のものと副燃焼室式のものとがあり、前者の
場合には上述したアフターグロ一時間が約３０秒以内で
充分であることから、従来構成のグロープラグにおいて
も性能や耐久性等に対する悪影響は小さく、その使用に
際しての問題は少ないものである。

しかしながら、後者の場合にはアフターグロ一時間は３
０秒程度では不充分で、３分以上も要求されることがあ
り、このような場合にはグロープラグ各部の耐久性に悪
影響を及ぼす虞れがある。すなわち、この種のグロープ
ラグにおいて通常の予熱時（約５程度度）での印加電圧
は１１■程度であるが、エンジンが始動されるとレギュ
レータの設定電圧が一般に１４Ｖ程度となるもので、こ
れがグロープラグに供給されることから、アフターグロ
一時間を長くすると高電圧のため温度が上りすぎ、特に
その内部に配設された抵抗体部分での酸化や溶断等とい
った耐久性に対する悪影響が太きいものであった。

特に、近年ではディーゼルエンジンが一般の乗用車にも
多く採用されるようになっており、ガソリンエンジンに
対抗するうえで始動性がよいことが望まれ、速熱型のグ
ロープラグに対しての要求が大きいものであるが、その
一方において上述したようなエンジンの排気、騒音対策
として長時間のアフターグローをも達成することが望ま
れているものであり、これらは互いに相反する要求であ
る。すなわち、上述した速熱化を図るためには、通電初
期において発熱線側に大電力を迅速に供給しなければな
らないが、反面長時間のアフターグローを可能とするに
は上述した大電力の供給は逆にその妨げとなるものであ
る。したがって、このような相反する発熱特性に対する
要求を、より簡単な構成によってそれぞれの必要枠内で
両立させることができるような何らかの対策を講じてな
る簡易型グロープラグの出現が要望されている。

〔発明の概要〕

本発明はこのような事情に鑑みてなされたちのであり、
中空状ホルダの先端側に配置され発熱体となる第１の抵
抗体に対し直列に接続されてその通電電圧を制御する第
２の抵抗体を、低融点であってしかも前記第１の、抵抗
体よりも正の抵抗温度係数（ＩＩＩＴｃ：）の大きな金
属材料にて形成するとともに、前記ホルダ内で耐熱絶縁
材にて形成された筒状部内に配設保持し、かつこの筒状
部両端に前記第１の抵抗体側から延設された電極棒の後
端部および前記ホルダ後端部に保持されている外部接続
端子の先端部をそれぞれ嵌入させるという簡単な構成に
よって、第２の抵抗体による通電電力制御機能を効率よ
く発揮させて発熱特性を改善し、速熱型としての機能を
発揮させてその先端での迅速かつ適切な赤熱化を図り、
エンジンの始動性を大幅に向上させ、るとともに、上述
した第２の抵抗体の制御機能にて第１の抵抗体側への供
給電力を適正かつ迅速に制御し得るためその発熱部にお
ける飽和温度を適正に保ち、これにより各部の耐久　　
　　　　　　１性や性能面で悪影響を及ぼすことなくエ
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、しかも全体の構造が簡単でその組立性等
に優れてなる安価な自己温度制御型のディーゼルエンジ
ン用グロープラグを提供するものである。

〔実施例〕

以下１本発明を図面に示した実施例を用いて詳細に説明
する。

第１図および第２図は本発明に係るディーゼルエンジン
用グロープラグの一実施例を示すものであり、これらの
図において、全体を符号ｌＯで示すグロープラグは、発
熱体となる第１の抵抗体ｌｌを埋設してなるステンレス
スチール等の耐熱金属製のシース１２と、このシース１
２を先端部において保持する略管状を呈する金属製ホル
ダ１３とを備え、このホルダ１３の後端部には合成樹脂
材などからなる絶縁ブツシュ１４を介して外部接続端子
１５が同心状に嵌め込まれて保持され、またこの外部接
続端子１５は、後述する第２の抵抗体２０を介して接続
された電極棒１６がシース１２内に挿入されることによ
り前記第１の抵抗体１１と接続されている。

前記第１の抵抗体１１は、たとえば鉄クロム系合金ある
いはニッケルクロム系合金などのように正の抵抗温度係
数の小さな導電材料にて螺線状に形成され、かつ前記シ
ース１２内に充填されたマグネシア等の耐熱絶縁粉末１
７にてその先端側に埋設され、前記外部接続端子１５等
からの通電電流にて発熱されシース１２先端を赤熱化さ
せる発熱体となるものである。勿論、この第１の抵抗体
１１の他端は前記シース１２先端に接続され、このシー
ス１２、さらにホルダ１３を介してアース接続されるも
のである。なお、図中１８ａ、１８ｂは前記外部接続端
子１５に形成されたねじ部に螺合された絶縁リングおよ
びその固定用す一／　）である。そして、この外部接続
端子１５は図示せぬ締付はナツトなどによりバッテリ端
子に電気的に接続され、またホルダ１３の外周部に形成
されたねじ部１３ａ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アース側に接続
されるものである。

さて１本発明によれば、上述した構成によるグロープラ
グｌＯにおいて、ホルダ１３の先端側に配置され発熱体
となる第１の抵抗体１１に対し直列に接続されてその通
電電力を制御する第２の抵抗体２０を、低融点であって
しかも前記第１の抵抗体ｌｌよりも正の抵抗温度係数（
ＰＴＣ）の大きな金属材料、たとえば鉛ｐｂ、錫Ｓｎ、
または錫鉛合金（はんだ材）　５ｎ−Ｐｂなどにて形成
するとともに、前記ホルダ１３内でたとえばセラミック
材、樹脂材などといった耐熱絶縁材にて形成された筒状
部２１内に配設保持し、かつこの筒状部２１両端に前記
第１の抵抗体１１側から延設された電極棒１６の後端部
１６ａおよび前記ホルダ１３後端部に保持されている外
部接続端子１５の先端部１５ａをそれぞれ嵌入させるよ
うにしたところに特徴を有している。

これを詳述すると、本実施例によれば、第２図からも明
らかなように、ホルダ１３の後端側に所定長さをもつ小
径孔２２を形成し、その内壁およびその両端側の側壁等
に上述したセラミック材。

し、このコーティング層にて上述した筒状部２１を形成
した場合を示している。なお、第１図では上述したコー
ティング層をホルダ１３の後端側にまで形成し、上述し
た筒状部２１からの第２の抵抗体２０の流出を確実に防
止し得るように構成した場合を示している。

そして、このようにして形成された筒状部２１によれば
、その周囲の熱伝導率を一定とすることができ、これに
よりその内部に封入した第２の抵抗体２０による制御性
能を適宜コントロールすることも容易に行なえるもので
ある。

また、上述した筒状部２１内に封入される第２の抵抗体
２０として用いる鉛ｐｂ、錫Ｓｎ、または錫鉛合金（は
んだ材）　５ｎ−Ｐｂなとは、周知のように、その融点
が約５００℃以下でしかも融点付近において急激に抵抗
値が増加する温度−抵抗特性をもち、これにより第１の
抵抗体ｌｌ側への通電電力制御効果を劇的なものとする
ことができ、その飽和温度を適正なものとし、長時間に
わたるアフターグローを可能とするものである。さらに
、このような材料による第２の抵抗体２０によれば、そ
の温度を融点付近程度に小さくすることができ、これに
よりこの部分での温度はそれほど高温とはならないもの
で、各部に対する熱影響は問題とならない程度である。

したがって、上述した構成によるグロープラグｌＯによ
れば、第２の抵抗体２０による通電電力制御機能を効率
よく発揮させて発熱特性を改善し、第１の抵抗体１１に
よる速熱型としての機能を発揮させてシース１２先端÷
の迅速かつ適切な赤熱化を図り、エンジンの始動性を大
幅に向上させるとともに、上述した第２の抵抗体２０の
制御機能にて第１の抵抗体ｌｌ側への供給電力を適正か
つ迅速に制御し得るためその発熱部における飽和温度を
適正に保ち、これにより各部の耐久性や性能面で悪影響
を及ぼすことなくエンジンの排気、騒音対策としての長
時間のアフターグローが可能となるものである。

ここで、上述した第２の抵抗体２０を封入した筒状部２
１の先端側の端部には、前記第１の抵抗体１１側から延
設された電極棒１６の後端部１６ａが圧入されており、
この部分からの液洩れを防止し得るように構成されてい
る。これは、上述したように第２の抵抗体２０は、その
融点が低く、高温状態となると液状化するものであるた
めである。また、筒状部２１の後端側には、前記外部接
続端子１５の先端部１５ａが遊嵌状態で挿入されている
。これは、この先端部１５ａの周囲に形成される空隙部
にて液状化された＄２の抵抗体２０の膨張時の緩衝用の
クリアランスとなるものである。なお、図中１６ｂは前
記電極棒１６後端側に突出された小径部で、上述した外
部接続端子側の先端部１５ａと同様にその周囲にクリア
ランスをとり、第２の抵抗体２０が液体となったときの
電気的接続が確実に得られるような構成とするものであ
る。

そして、上述した第２の抵抗体２０を用いてなるグロー
プラグｌＯによる発熱特性を第３図中ａで示しており、
従来の場合の特性すに比べ、その飽和温度が低く、長時
間にわたるアフターグローを行なううえで効果的である
ことは容易に理解されよう。

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。たとえば第２の抵抗体２０を封入する筒状ｓ２１を
、第４図（ａ）、（ｂ）に示すように、ホルダ１３内に
嵌合保持されたセラミック材や樹脂材などの耐熱絶縁材
からなる筒状部材３０の軸孔３０ａを利用して形成して
もよいことは明らかであろう。

また、上述した実施例では、グロープラグｌＯとしてシ
ース型のものを例示したが、本発明はこれに限定されず
、たとえばセラミック材中に抵抗体を埋設してなる、い
わゆるセラミックヒータを、発熱部に利用してもよいこ
とも容易に理解されよう。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係るディーゼルエンジン
用グロープラグによれば、中空状ホルダの先端側に配置
され発熱体となる第１の抵抗体に対し直列に接続されて
その通電電圧を制御する第２の抵抗体を、低融点であっ
てしかも前記第１の抵抗体よりも正の抵抗温度係数（Ｐ
ＴＣ）の大きな金属材料にて形成するとともに、前記ホ
ルダ内で耐熱絶縁材にて形成された筒状部内に配設保持
し、かつこの筒状部両端に前記第１の抵抗体側から延設
された電極棒の後端部および前記ホルダ後端部に保持さ
れている外部接続端子の先端部をそれぞれ嵌入させるよ
うにしたので、簡単かつ安価な構成にもかかわらず、第
２の抵抗体による通電電力制御機能を効率よく発揮させ
て発熱特性を改善し、速熱型としての機能を発揮させて
その先端での迅速かつ適切な赤熱化を図り、エンジンの
始動性を大幅に向上させるとともに、上述した第２の抵
抗体の制御機能にて第１の抵抗体側への供給電力を適正
かつ迅速に制御し得るためその発熱部における飽和温度
を適正に保ち、これにより各部の　　　　　　　　１耐
久性や性能面で悪影響を及ぼすことなくエンジンの排気
、騒音対策としての長時間のアフターグローを可能とし
、しかも全体の構造が簡単で、組立性等に優れてなる等
の種々優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るディーゼルエンジン用グロープラ
グの一実施例を示す縦断側面図、第２図はその要部を拡
大して示す要部拡大断面図、第３図はその抵抗一温度特
性を示す特性曲線図、第４図（ａ）、（ｂ）はその別の
実施例を示す縦断側面図およびその要部拡大断面図であ
る。 工０・争・−ディーゼルエンジン用グロープラグ、　　
１１・・Ｏ・第１の抵抗体、１２・・＃Ｏシース、１３
−・・・中空状ホルダ、１５−・・・外部接続端子、１
５ａ・・・・先端部、１６・・拳・電極棒、１６ａ＊・
・・後端部、１６ｂ・・・・小径部、１７・−・・耐熱
絶縁粉末、２０・・・・第２の抵抗体、　　２１・・・
・筒−状部、２２・・・・小径孔、　３０拳・・・筒状
部材、３０ａ＊・・・軸孔。 特許出願人　自動車機器株式会社 代　　理　　人　　山　用政樹（ほか２名）第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 中空状ホルダの先端側に配置され発熱体となる第１の抵
   抗体と、この第１の抵抗体の一端に直列に接続されて第
   １の抵抗体側への通電電圧を制御する第２の抵抗体とを
   備え、この第２の抵抗体は、低融点であってしかも前記
   第１の抵抗体よりも正の抵抗温度係数の大きな金属材料
   にて形成されるとともに、前記ホルダ内で耐熱絶縁材に
   て形成された筒状部内に配設保持され、かつこの筒状部
   両端には前記第１の抵抗体側から延設された電極棒の後
   端部および前記ホルダ後端側に保持されている外部接続
   端子の先端部がそれぞれ嵌入されていることを特徴とす
   るディーゼルエンジン用グロープラグ。