JPS6212394B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関のグロープラグ、特にデイー
ゼル機関に好適なグロープラグに関するものであ
る。

デイーゼル機関には低温時の始動用部品として
グロープラグが用いられており、デイーゼル機関
の始動性向上のために速熱性に優れ、かつ精度良
く予熱温度の制御が可能なグロープラグが望まれ
ている。

本発明はこのような要求に沿つて速熱性に優
れ、しかも予熱温度を精度良く制御できるグロー
プラグを提供することを目的とするものである。

ところで、発明者らは先に電気絶縁性のヒータ
支持部材の外周に導電性セラミツクよりなるヒー
タ部材を接合することによりきわめて即熱性に優
れたグロープラグを提案した（特願昭58−026754
号）。

そして、上記グロープラグはヒータ支持部材内
に３本のリード線を埋設してその１本のリード線
の一端をヒータ部材の中間点に、他の２本のリー
ド線の一端をヒータ部材の両端部に接続してリー
ド線間に２つのヒータを形成したものである。

本発明は上記構造のグロープラグを使用して、
これに以下の構成を有する通電手段を組み合わせ
ることにより簡単な構成で精度の良い予熱温度制
御を実現したものである。

すなわち通電手段はグロープラグの温度を検出
する温度検出手段と、グロープラグ温度と予熱設
定温度を比較する温度比較手段と、エンジンの始
動を検知する始動検知手段と、上記温度比較手段
の比較信号および始動検知手段の始動信号により
作動して、上記グロープラグの所定のリード線を
電源に接続する通電切替手段とを具備している。

そして、上記通電切替手段により、グロープラ
グ温度が予熱設定温度以下ではグロープラグの２
つのヒータが並列に電源に接続されて燃焼室内は
急速に加熱され、グロープラグ温度が予熱設定温
度に達するとグロープラグの２つのヒータのうち
１つが電源に接続されて燃焼室内は予熱設定温度
に保たれ、エンジン始動後はグロープラグの２つ
のヒータが直列に電源に接続されて燃焼室内は上
記予熱設定温度より低いアフタグロー温度に保た
れる。

以下、本発明を図示の実施例により説明する。

第１図にはグロープラグＧの先端発熱部の構造
を示す。

金属製円筒ケース１内にはその先端開口より突
出せしめて絶縁性セラミツクよりなる棒状のヒー
タ支持部材２が配設され、該部材２の先端部表面
には導電性セラミツクよりなるヒータ部材３が接
合してある。支持部材２には外周に金属製スリー
ブ４が嵌着してあり、このスリーブ４を上記ケー
ス１の開口にろう付けにより固定してある。支持
部材２の基端にはまた金属製キヤツプ５ａ，５ｂ
が接合してある。そして、支持部材２内には通電
用リード線６ａ，６ｂ，６ｃが埋設してあり、リ
ード線６ａはその一端がヒータ部材３に接続さ
れ、他端はスリーブ４に接続されて本体アースし
てある。リード線６ｂ，６ｃはその一端がヒータ
部材３に、他端がそれぞれキヤツプ５ａ，５ｂに
接続してある。

リード線６ｃの一端は他のリード線６ａ，６ｂ
の接続点のほぼ中間位置に接続してあり、これに
より、リード線６ａ，６ｃ間にはヒータ３１が形
成され、リード線６ｂ，６ｃ間にはヒータ３２が
形成されて、これらヒータ３１，３２の抵抗値は
ほぼ等しい。

キヤツプ５ａ，５ｂにはリード線７ａ，７ｂの
一端が接続され、各リード線７ａ，７ｂの他端は
グロープラグＧの図示しない外部引出端子に至つ
ている。なお、ケース１の外周にはネジ部１ａが
形成してあり、これによつてグロープラグＧ本体
を燃焼室壁に固定する。

なお、上記支持部材２を形成する絶縁性セラミ
ツクとしてはアルミナ（Al₂O₃）と窒化珪素
（Si₃N₄）の混合物の燃結体を使用し、またヒータ
部材３を形成する導電性セラミツクとしては二珪
化モリブデン（MOSi₂）と上記Si₃N₄の混合物の燃
結体を使用した。MOSi₂は極めて耐酸化性、耐熱
性にすぐれており、またSi₃N₄はサーマルシヨツ
クに対して耐性を持たせるとともに抵抗値を調節
するために添加する。リード線６ａ〜６ｃとして
はタングステン線を使用した。

第２図は通電回路の回路例を示すもので、図中
８は車載バツテリ、９は10ｍΩ程度の電流検出用
抵抗、１０は温度検出手段たるアンプ、１１はコ
ンパレータ、１２はフリツプフロツプ、１３，１
４，１５はトランジスタ、１６，１７，１８はリ
レー、１９はチヤージランプ、２０はエンジン始
動によつてオルタネータが発電を開始すると開成
する接点である。また１６ａ，１７ａ，１８ａは
それぞれ上記リレー１６，１７，１８の接点であ
り、グロープラグＧの２つのヒータ３１，３２に
は上記接点１６ａ，１７ａを介して電源８より電
流が供給される。なお、グロープラグＧは通常エ
ンジンの気筒数だけ設けられ、これらは互いに並
列に接続される。

アンプ１０の入力端子I₁，I₂はバツテリ８をグ
ロープラグＧ間に接続された電流検出用抵抗９の
両端に接続してある。そして、アンプ１０は抵抗
９の両端に現われる電圧Va，Vbの比に応じた出
力電圧Vrを発する。すなわち、グロープラグＧ
のヒータ３１，３２は正の温度特性を有し、温度
が上昇するにしたがつてその抵抗値が大きくな
り、検出用抵抗９を流れる電流は小さくなる。こ
の結果、上記電圧Va，Vbの比Va／Vbは小さくな
り、アンプ１０の出力電圧Vrはこれに伴なつて
低下する。

上記の如き構成になる予熱装置の作動を以下に
説明する。

電源投入時、フリツプフロツプにはそのＲ端子
に「１」レベル信号が入力してリセツトされ、
端子出力が「１」レベルとなる。一方、エンジン
始動前には接点２０は閉成しており、チヤージラ
ンプ１９が点灯するとともにNOTゲート２２の
出力は「１」レベルとなる。これにより、AND
ゲート２１ｂの出力は「１」レベルとなつてトラ
ンジスタ１５が導通する。そして、リレー１７，
１８が励磁されてその接点１７ａ，１８ａが閉成
し、グロープラグＧのヒータ３１，３２はバツテ
リ８に並列に接続されて大きな電力がグロープラ
グＧに供給される結果、グロープラグＧの温度は
第３図中区間ｘで示す如く急速に上昇する。

グロープラグＧの温度が上昇するとこれに伴な
つて前述の如く電流検出用抵抗９を流れる電流は
次第に小さくなり、アンプ１０の出力電圧Vrが
低下する。グロープラグＧの温度が予熱設定温度
T₁（第３図参照）に達するとアンプ１０の出力
電圧Vrは定電圧Vcよりも低くなり、コンパレー
タ１１の出力は「１」レベルに反転する。この結
果、フリツプフロツプ１２がセツトされて、その
Ｑ端子出力が「１」レベルとなり、ANDゲート
２１ａを介してトランジスタ１４が導通する。こ
の時フリツプフロツプ１２の端子出力は「０」
レベルとなるから、トランジスタ１５は非導通と
なり、したがつてリレー１７のみが励磁状態とな
る。この状態ではリレー接点１７ａを介してグロ
ープラグＧのヒータ３２のみに電力が供給され、
グロープラグ温度は予熱設定温度T₁に維持され
る（第３図中区間ｙ）。

次にエンジンを始動すると接点２０は開成し、
チヤージランプ１９が消灯するとともに、トラン
ジスタ１３が導通してリレー１６が励磁される。
この時、NOTゲート２２の出力は「０」レベル
になり、トランジスタ１４，１５はいずれも非導
通となつて、リレー１７，１８は無励磁状態とな
る。これにより、グロープラグＧのヒータ３１，
３２はリレー接点１６ａを介してバツテリ８に直
列に接続され、これによりグロープラグＧへの供
給電力はさらに小さくなつて、グロープラグＧの
温度は上記予熱設定温度T₁より低いアフタグロ
ー温度T₂まで低下してこの温度T₂に維持される
（第３図中区間ｚ）。

かくの如く、本発明のグロープラグは絶縁性ヒ
ータ支持部材の表面に導電性セラミツクよりなる
２つのヒータを形成してなり、これと簡単な構成
の通電回路を組合わせることによりグロープラグ
温度が予熱設定温度以下では上記２つのヒータを
電源に並列に接続して急速加熱を行ない、グロー
プラグ温度が予熱設定温度に達すると上記２つの
ヒータのうち１つを電源に接続してグロープラグ
温度を予熱設定温度に維持し、エンジン始動後は
上記２つのヒータを電源に直列に接続してグロー
プラグ温度を上記予熱設定温度よりも低いアフタ
グロー温度に保持するようにして、きわめて簡単
な構成で精度良く内燃機関の燃焼室の予熱温度制
御をなすものである。

そして、本発明のグロープラグは従来のグロー
プラグと異なり、グロープラグ発熱調整用のグロ
ープラグレジスタを設ける必要はなく、したがつ
て、グロープラグレジスタで電力が無駄に消費さ
れることがない上に、その為の設置スペースも必
要としない。

第４図は本発明の他の実施例を示す回路図であ
る。本実施例ではリレー１６，１７を２つとし、
グロープラグＧのヒータ３１，３２は上記リレー
１６，１７のリレー接点１６ａ，１７ａを介して
バツテリ８に接続してある。リレー接点１７ａは
リレー１７の無励磁時に端子C₁，C₃間が導通
し、励磁時に端子C₁，C₂間が導通する。他の構
成は上記実施例と同様である。

電源投入時には接点２０が閉成しており、した
がつてNOTゲート２３の出力が「１」レベルと
なつてトランジスタ１３が導通し、リレー１６が
励磁される。これにより、リレー接点１６ａが閉
成してグロープラグＧのヒータ３１，３２はバツ
テリ８に並列に接続され、グロープラグ温度は急
速に上昇する。

グロープラグ温度が予熱設定温度に達するとフ
リツプフロツプ１２がセツトされ、そのＱ端子出
力が「１」レベルとなる結果、ORゲート２４を
介してトランジスタ１４が導通し、リレー１７が
励磁される。これにより、リレー接点１７ａは端
子C₁，C₂間が導通してヒータ３１の両端は同電
位となり、ヒータ３２にのみ電力が供給されて、
グロープラグ温度は予熱設定温度に維持される。

エンジンが始動すると接点２０が開成し、
NOTゲート２３の出力が「０」レベルとなつて
トランジスタ１３が非導通となり、リレー１６が
無励磁となる。NOTゲート２２の出力は「１」
レベルとなるから、トランジスタ１４は導通状態
を保ち、したがつてリレー接点１７ａは端子
C₁，C₂間が導通している。これにより、ヒータ
３１，３２は直列にバツテリ８に接続され、グロ
ープラグ温度は上記予熱設定温度より低いアフタ
グロー温度まで低下する。

このような構成としても実記実施例と同様な効
果がある上に、リレーは２つで良い。

以上の如く、本発明のグロープラグはこれに設
けた２つのヒータの電源への接続を切り換えて、
簡単な構成で精度良く内燃機関の予熱時の温度制
御を行なうものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はグロープラグの断面図、第２図は本発
明の一実施例を示す回路図、第３図はグロープラ
グ温度の経時変化を示す図、第４図は本発明の他
の実施例を示す回路図である。 ２……ヒータ支持部材、３……ヒータ部材、３
１，３２……ヒータ、６ａ，６ｂ，６ｃ……リー
ド線、８……電源、１０……温度検出手段、１１
……温度比較手段、１６，１７，１８……通電切
換手段、２０……始動検知手段、Ｇ……グロープ
ラグ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内燃機関の燃焼室に電気絶縁性材料よりなる
   ヒータ支持部材を突出せしめて、その外周に耐熱
   性および耐酸化性に優れた導電性セラミツクより
   なるヒータ部材を接合し、上記支持部材内には３
   本のリード線を埋設してその１本のリード線の一
   端を上記ヒータ部材の中間点に、他の２本のリー
   ド線の一端を上記ヒータ部材の両端部に接続して
   リード線間に２つのヒータを形成したグロープラ
   グと、グロープラグの温度を検出する温度検出手
   段と、グロープラグ温度と予熱設定温度を比較す
   る温度比較手段と、エンジンの始動を検知する始
   動検知手段と、上記温度比較手段の比較信号およ
   び始動検知手段の始動信号により作動して、上記
   グロープラグの所定のリード線を電源に接続する
   通電切替手段とを具備し、上記通電切換手段はグ
   ロープラグ温度が予熱設定温度以下で上記グロー
   プラグの２つのヒータを並列に電源に接続し、グ
   ロープラグ温度が予熱設定温度に達するとグロー
   プラグの２つのヒータのうち１つを電源に接続
   し、エンジン始動後はグロープラグの２つのヒー
   タを直列に電源に接続するように設定したことを
   特徴とする内燃機関のグロープラグ。