JPS6170321A - 自己温度制御型グロ−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】 〔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グロープラグに関する６ 〔従来の技術〕 一般に、ディーゼルニ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。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ａｆｔ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。

たとえば、従来この種のグロープラグとして一般には、
耐熱金属製のシース内に耐熱絶縁粉末を充填してたとえ
ば鉄クロムまたはニッケルなどからなるコイル状の発熱
線を埋設した、いわゆるシース型と呼ばれる構造のもの
が知られており、上述した副燃焼室または燃焼室内で高
温ガス中にさらされる等といった悪条件下における耐久
性を保証し得るような構成とされている。しかしながら
、このようなシース型グロープラグによれば、その内部
には単に一種類の発熱線が埋設されているだけであるた
め、通電電力の制御などに若干の問題を生じる。すなわ
ち、この種のグロープラグにおいて、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
大電流を波して発熱線を急速に発熱させることが考えら
れるが、発熱線の溶断を生じたり、あるいは高熱によっ
てシース等に悪影響を及ぼす虞れがあり、さらにパンテ
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新たに設けることが必
要で、このグロープラグを含めた予熱装置全体のコスト
高を招くという欠点があった。

このような発熱線への通電電力を自己制御してその発熱
特性を改善しヒータ部分での過加熱を防止し得る構成を
もつものとして、この種のグロープラグにおいて、その
発熱線（発熱体）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抵抗体を用いた自己温度制御
型のものが、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から既に
提案されているが、これら従来のグロープラグにあって
は、その制御機能等の信頼性や各部の耐久性の面で問題
を生じ、さらに前述したと同様に速熱性等の点でも問題
を生じるばかりでなく、エンジン始動後における通電い
わゆるアフターグロ一時間の長時間化を図ることができ
ないという問題もあった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

すなわち、上述した従来構造のグロープラグにおいて、
前者の場合には、そのホルダ内に配設される電力制御用
の抵抗体を絶縁状態で安定して保持するために、ホルダ
内壁に水ガラス等の絶縁材を充填するような構成が採用
されているが、その構造等が面倒かつ煩雑であるばかり
でなく、絶縁材を高密度に充填することは事実上不可能
で、その結果抵抗体からの熱放散のばらつきが大きく、
その部分での熱容量を安定させることができず、これに
より発熱線側への通電電力制御性能を安定させることが
できないものであった。

一方、後者の場合には、シース内で発熱線と抵抗体を直
列接続するような構成であるため、抵抗体部分での絶縁
材の充填効率を高密度とし１発熱特性を改善するうえで
効果的である反面、発熱線と抵抗体との接続が面倒かつ
煩雑で、組立性の面で問題であるばかりでなく、発熱線
側での発熱による熱影響が抵抗体に及ぶことを確実に防
止することは事実上困難なものであった。そして、この
ような構成では、抵抗体部分での絶縁材の充填効率を高
密度とし、ある程度の速熱化は図れるものの、その温度
上昇時間をたとえば１０秒以内というように速めること
はできず、また飽和温度を一定値以下（たとえば１００
０℃以下）とすること等ができないため、その結果エン
ジン始動後における通電いわゆるアフターグロ一時間の
長時間化を図ることができないという問題があった。

特に、近年この種のグロープラグにあっては。

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あ燃焼
を円滑かつ適切に行なえるようにするという、いわゆる
アフターグロ一方式の要求が大きく、しかもそのアフタ
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あ
る。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、騒音等の問題もあった。

ところで、上述したディーゼルエンジンには、直接噴射
式と副燃焼室式とがあり、前者の場合ではアフターグロ
一時間が約３０秒以内で充分であることから、上述した
従来のグロープラグ構造でもその性能や耐久性等に対す
る悪影響はなく、その使用にあたっての問題は小さいも
のである。しかしながら、後者の場合には、アフターグ
ロ一時間は約３０秒程度では不充分で、その要求が３分
以上にも及ぶことがあり、このような場合ではグロープ
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秒程度）での印加電圧はｔｔＶ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１４
Ｖ程度となるもので、これがグロープラグに印加される
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、特にその内部の発熱体や抵抗体部分での劣化や
溶断等といった耐久性に影響を及ぼす虞れが生じている
。

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
反面エンジンの排気、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、−実長時間の
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
成にて、それぞれの必要枠内で両立させることが可能と
なる何らかの対策を講じた簡易型のグロープラグの出現
が要望されている。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、第
２の抵抗体のもつ電力制御機能を効率よへ く発揮させてシース先端での迅速かつ適切な赤熱化を図
り、速熱型としての機能を高めエンジンの始動性を大幅
に向上させるとともに、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
制御型グロープラグを得ることを目的とするものである
。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明に係る自己温度制御型グロープラグは。

発熱体となる第１の抵抗体およびその一端にロッドを介
して直列に接続されかつ第１の抵抗体よりも正の抵抗温
度係数の大きな材料により形成された第２の抵抗体を耐
熱絶縁粉末中に埋設した状態で中空状ホルダの先端部に
保持されるシースを備え、このシース後端側で第２の抵
抗体を埋設した部分を、前記ホルダ内に位置するように
配設するとともに、そのシース後端例外岡部をホルダ内
周部との間に環状空隙部を形成するように遊嵌状態で保
持させるように構成したものである。

〔作用〕

本発明によれば、第２の抵抗体を、第１の抵抗体から熱
的に隔絶した状態で、シース内に高密度に充填された耐
熱絶縁粉末にて密封して埋設するとともに、そのシース
に対する埋設部分の周囲に環状の空隙部を形成している
ため、従来のような放熱性のばらつき等といった問題を
改善するとともに、この第２の抵抗体から外部への熱放
散を必要最小限に抑えてその発熱特性を安定化させ、第
１の抵抗体側での温度を適切に制御することを可”　詣
とするものである。

〔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、同図において、全体を符号１０で示すグ
ロープラグは１発熱体となる第１の抵抗体１１およびこ
れに直列接続されかつその正の抵抗温度係数が大きい導
電材料にて形成されて後述する電力制御機能をもつ第２
の抵抗体１２をその内部に充填された耐熱絶縁粉末１３
中に埋設してなるステンレススチール等のｒ＃熱全金属
製シース１４と、このシース１４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１５とを備え、このホ
ルダ１５の後端部には合成樹脂材などからなる絶縁ブツ
シュ１６を介して外部接続端子１７が同心上に嵌め込ま
れて保持され、またこの外部接続端子１７の先端は前記
シース１４内に挿入されることにより前記第２の抵抗体
１２、さらに第１の抵抗体１１と直列に接続されている
。

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等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、かつ上述した
ようにシース１４内に充填されたマグネシア等の耐熱絶
縁粉末１３にてその先端側に埋設され、前記外部接続端
子１７、および第２の抵抗体１２を介して流れる通電電
流にて発熱されシース１４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１４先端に接続され、このシース１４．さら
にホルダ１５を介して図示せぬエンジンのシリンダヘッ
ド側にアース接続される。

また、前記第２の抵抗体１２は、上述した第１の抵抗体
１１よりも正の抵抗温度係数の大きな導電材料、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
低炭素鋼などにより螺線状に形成され、かつ後述するロ
ッド１８を介して前記第１の抵抗体１１、外部接続端子
１７に直列接続され、これにより前記第１の抵抗体１１
に対する通電電力を制御する制御手段として機能するも
のである。

なお、図中１９ａ、１９ｂは前記外部接続端子１７の後
端側に形成されたねじ部に螺合された絶縁ブツシュ１６
固定用のナツトおよびこのナツト１９ａとの間でバッテ
リからのリード線などを挟持する外部リード締付は用の
ナツトで、これにより外部接続端子１７はバッテリ端子
に電気的に接続される。そして、前記ホルダ１５外周部
に形成されたねじ部１５ａを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せることによって、このホ
ルダ１５を介して前記発熱側の：５１の抵抗体１１の他
端は電気的にアース接続されると同時に、そのシース１
４の先端は副燃焼室または燃焼室内に突出して配置され
るものである。

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、発熱体となる第１の抵抗体１１とその
電力制御用の第２の抵抗体１２とを、前記シース１４内
で導電材からなるロッド１８を介して直列に接続し、こ
れにより第２の抵抗体１２を発熱側の第１の抵抗体１１
から熱的に隔絶した状態で耐熱絶縁粉末１３中に密封し
て埋設させるとともに、この第２の抵抗体１２を埋設し
たシース１４の後端側部分を、前記ホルダ１５内部に位
置するように配設させ、かつそのシース１４後端側外周
部をホルダ１５内周部との間に環状空隙部２０を形成す
るように遊嵌状態で保持させるようにしたところに特徴
を有している。

そして、上述した構成によれば、第２の抵抗体１２を、
第１の抵抗体１１から熱的に隔絶した状態で、シース１
４内に高密度に充填された耐熱絶縁粉末１３にて密封し
て埋設するとともに、そのシース１４に対する埋設部分
の周囲に環状の空隙部２０を形成しているため、従来の
ような放熱性のばらつき等といった問題を改善するとと
もに、この第２の抵抗体１２から外部への熱放散を必要
最小限に抑えてその発熱特性を安定化させ、その結果と
してグロープラグ１０に必要とされる速熱型と低い飽和
温度とを実現し得るものである。

これを詳述すると、前記グロープラグ１０のヒータ部は
、シース１４内に前記第１および第２の抵抗体１１．１
２を配設した状態で、たとえばマグネシア（ＭｇＯ）な
どといった耐熱絶縁粉末１３を充填し、さらにこの耐熱
絶縁粉末１３を高密度な状態となるようにシース１４を
減径処理、いわゆるスェージング加工などを施すことに
より形成されるもので、その結果電力制御用の第２の抵
抗体１２埋設部分の耐熱絶縁粉末１３の充填密度は、従
来のようにホルダ１５内に単に耐熱絶縁粉末を充填する
ようにした場合に比べ飛躍的に向上するものである。

すなわち、上述した電力制御用の第２の抵抗体１２にお
いて必要とされることは、発熱用節１の抵抗体１１を埋
設したシース１４先端部での適切な温度上昇を得るため
に第２の抵抗体２０部分での温度上昇をある程度押える
ことができるようにその熱容量を、発熱側の第１の抵抗
体１１部分よりも大きくすることが望まれる一方、この
発熱側の第１の抵抗体１１でのピーク温度と飽和温度と
を適正に制御する電力制御機能を発揮させるためにはあ
る程度の温度上昇は必要となるもので、このような相反
する要求を共に満足し得る構成とすることで、本発明は
このような要請に応えるためになされたものであると言
うことができる。

そして、上述した高密度に充填された耐熱絶縁粉末１３
内に埋設された＄２の抵抗体１２によれば、このグロー
プラグ１０に対する通電初期においては前記シース１４
先端側の第１の抵抗体１１との抵抗値の比率により、第
１の抵抗体１１側に高電圧を印加させ、その迅速な赤熱
化を図るとともに、一定時間経過後においては第２の抵
抗体１２自身の発熱により上昇する抵抗値により第１の
抵抗体１１側への印加電圧を低下させる制御機能を備え
ているものである。

特に１本発明によれば、この第２の抵抗体１２を埋設し
たシース１４後端側部分をホルダ１５に対し、空隙部２
０を介して遊嵌状態で保持させるように構成しており、
この空隙部２０は、第２の抵抗体１２からの放熱を必要
最小限に抑え、これによりこの第２の抵抗体１２の温度
上昇を速くし、その結果上昇する抵抗値によって第１の
抵抗体ｌｌ側への通電電力を適切に制御して、第２図中
ａで示すようなピーク温度まで迅速に発熱するとともに
、その温度から若干下降した温度にて飽和する特性を得
ることができるもので、これにより長時間にわたるアフ
ターグローが可能となるものである。なお、同図中すは
上述したような第１および第２の抵抗体を単に直列接続
してなる従来型のグロープラグにおける温度特性を示し
ており、その相違は明らかであろう。

ここで、上述した構成によるグロープラグ１０において
、第１および第２の抵抗体１１．１２の抵抗比としては
、その初期状態において、たとえば５：１程度となるよ
うに設定すればよいことが実験により確認されている。

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、ホルダ１５内に位置するようにしてシース１４
内に組込まれた第２の抵抗体１２による印加電圧の制御
機能により従来のような複雑な制御回路を別個に設ける
ことなく、それ自身で速熱型としての機能とアフターグ
ローの長時間化とを達成し得るもので、その利点は大き
い、特に、上述した構成によれば、その発熱温度の８０
０°Ｃへの到達時間を約４秒にすることが可能となると
ともにその飽和温度を約８００℃とし、さらにそのピー
ク温度をｔｏｏｏ℃程度に抑え、３分以上にも及ぶアフ
ターグローを可能とすることができるものである。

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、
また各部の材料等も適宜選択し得るものである。

〔発明の効果〕 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、中空状ホルダの先端部に保持される
シースに対し、発熱体となる第１の抵抗体およびこれよ
りも正の抵抗温度係数の大きな材料により形成された第
２の抵抗体を、ロッドを介して直列に接続した状態で、
その内部に充填した耐熱絶縁粉末中に埋設し、かつこの
シース後端側で第２の抵抗体を埋設した部分を、前記ホ
ルダ内に位置するように配設するとともに、そのシース
後端部外周部をホルダ内周部との間に環状空隙部を形成
するように遊嵌状態で保持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の抵抗体を、第１
の抵抗体から熱的に隔絶した状態で、高密度な耐熱絶縁
粉末内に密封状態にて埋設し、しかもその周囲に形成さ
れる空隙部にて熱放散を適切に抑えることができるため
、その電力制御機能を効率よく発揮させて第１の抵抗体
が埋設されているシース先端での迅速かつ適切な赤熱化
を図り、速熱型としての機能を高めエンジンの始動性を
大幅に向上させるとともに、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
ラグとしての性能を発揮させ得るとともに、しかも全体
の構造が簡単でその組立性等に優れてなる等といった種
々優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自己温度制御型グロープラグの一
実施例を示す縦断側面図、第２図はその温度特性を示す
特性図である。 １０１１・・・自己温度制御型グロープラグ、１１＠ｓ
ｅａ第１の抵抗体　１２１１１１　＠　ＩＩ第２の抵抗
体、１３・・・・耐熱絶縁粉末、１４・・拳・シース、
１５−・拳・中空状ホルダ、１７φ・・中外部接続端子
、１８−・・・ロッド、２０・・・・環状空隙部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 発熱体となる第１の抵抗体と、その一端にロッドを介し
   て直列に接続されかつ第１の抵抗体よりも正の抵抗温度
   係数の大きな材料により形成された第２の抵抗体と、こ
   れら両抵抗体を耐熱絶縁粉末中に埋設するシースと、こ
   のシースをその先端部において保持する中空状ホルダと
   を備え、前記シース後端側で第２の抵抗体を埋設した部
   分は、前記ホルダ内に位置するように配設されるととも
   に、そのシース後端側外周部はホルダ内周部との間に環
   状空隙部を形成するように遊嵌状態で保持されているこ
   とを特徴とする自己温度制御型グロープラグ。