JPS6360289B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はデイ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、特に供給電力の制御機能を備えてなる
自己温度制御型のグロープラグに関する。

〔従来技術〕

一般に、デイ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
ラグを設け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
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
くといつた欠点もあつた。

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
合わ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57−182026号公報などにより先に提案してい
る。

これを、第１図を用いて簡単に説明すると、全
体を符号１で示すグロープラグは、ステンレスス
チール等の耐熱金属製のシース２と、このシース
２を先端部において保持する管状ハウジング３を
備え、このハウジング３の後端部には絶縁ブツシ
ユ４を介して電極棒５が同心状に取付けられ、こ
の電極棒５の先端は前記シース２内に挿入されて
いる。

そして、前記シース１の先端側内部空間には、
たとえば鉄クロム系合金あるいはニツケルクロム
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（５×10^-5／℃）により螺旋状に形成され
発熱体となる第１の抵抗体６が軸線方向に沿つて
配設され、その一端は前記シース２と電気的に接
続されている。また、前記シース１の後端側内部
空間には、たとえばニツ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
抗温度係数の大きな導電材料（５×10^-3／℃）に
より螺旋状に形成され発熱体および後述するよう
な温度制御手段として機能する第２の抵抗体７が
前記第１の抵抗体６と電極棒５との間で軸線方向
に沿つて配設され、それぞれに直列に接続されて
いる。なお、図中８は上述した両抵抗体６，７を
埋設するようにシース２内に充填されたマグネシ
ア等の耐熱絶縁粉末である。

そして、上述した構成において、第１および第
２の抵抗体６，７は、図示されるように、それぞ
れの螺旋部端が所定の間隙（GAP）をおいて対
向するようにして接続されている。この間隙を設
けた理由は、第２の抵抗体７のもつ第１の抵抗体
６への供給電力の制御機能を効果的に作用させ得
るように、この第２の抵抗体７に対する第１の抵
抗体６からの熱影響に時間的間隔を保つためであ
る。

そして、このような構成とすることによつて、
第２の抵抗体７での温度上昇に時間遅れを生じさ
せ、通電初期においては第１の抵抗体６に大電力
を供給し、これを急速に赤熱させてグロープラグ
の温度立上り特性を大幅に向上させ、また所定時
間経過後において徐々に抵抗値が増加する第２の
抵抗体７により供給電力を減らして第１の抵抗体
６での過加熱を防止することが可能となる。勿論
この第２の抵抗体７はそれ自身も発熱体として働
き、グロープラグ全体としての発熱特性を大幅に
向上させ得るものである。

したがつて、上述した構成によるグロープラグ
１によれば、二種類の材料による抵抗体６，７を
巧みに組合わせることにより、速熱化を図るとと
もに、回路側での温度制御手段を不用とし、装置
全体としてコスト低減化を図れる等の利点がある
が、エンジン始動後における予熱時、いわゆるア
フターグロー時において若干の問題を生じてい
る。

すなわち、エンジン始動後においても、たとえ
ば寒冷地等にあつてはエンジンが冷えすぎてお
り、暖機状態になるまでには時間がかかるもので
ある。そして、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つた問題が
生じる。これを防止するため、近年では上述した
アフターグロー方式が採用され、グロープラグを
エンジン始動後において一定時間の間通電状態を
維持し、エンジン内を暖めて燃焼を円滑に行なえ
るようにしている。

ところで、デイ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、前者の直接
噴射式の場合には、上述したアフターグロー時間
が約30秒以内で十分であることから、上述したグ
ロープラグ１においてその性能や耐久性等に悪影
響が生じることはなく、その使用にあたつて何ら
支障ないものである。

しかしながら、後者の副燃焼室式デイーゼルエ
ンジンでは、アフターグロー時間は30秒程度では
不十分で、約３分程度にも及ぶことがあり、この
ような場合においてグロープラグ１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）での供給電圧は11V程度であるが、エンジ
ンが始動されるとレギユレータの設定電圧が一般
に14Vであり、これがグロープラグ１に供給され
ることから、アフターグロー時間を長くすると高
電圧のため温度が上がりすぎ、特に抵抗体６，７
部分での酸化や溶断等といつた耐久性に影響を及
ぼす虞れが生じている。

〔発明の概要〕

本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので
発熱体となる第１の抵抗体に対し、これよりも正
の抵抗温度係数の大なる第２、第３の抵抗体を直
列に接続し、かつ第３の抵抗体を、第２の抵抗体
に比べて時間遅れをもつて温度上昇し得るよう
に、電流密度を小さくあるいは放熱量が大きくな
るように形成するという簡単な構成によつて、ア
フターグロー時間が長時間にわたつたとしても第
３の抵抗体により全体としての供給電力を適正に
制御し、耐久性や性能面での悪影響を一掃し、安
定かつ速熱性に優れた発熱特性を得ることができ
る安価なデイ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、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２図は本発明に係るデイーゼルエンジン用グ
ロープラグの一実施例を示し、同図において第１
図と同一または相当する部分には同一番号を付し
てその説明は省略する。

さて、本発明によれば、発熱体としてシース１
内に配設された第１および第２の抵抗体６，７に
対し、第２の抵抗体７と同様にたとえばニツケル
や低炭素鋼などといつた正の抵抗温度係数の大き
な導電材料により形成された螺旋状を呈する第３
の抵抗体１０を直列に接続し、かつこの第３の抵
抗体１０を第２の抵抗体７よりも時間的に遅延し
て温度上昇し得るように形成したところに特徴を
有している。

ここで、上述した第３の抵抗体１０での温度上
昇を、第２の抵抗体７よりも緩やかにするために
は、第３の抵抗体１０の外径（コイル径）寸法を
第２の抵抗体７よりも大きくしたり、その線径を
太くしたり、あるいはその螺旋ピツチを大きくし
たりすることにより達成し得るもので、これは上
述したようにすれば第３の抵抗体１０部分での電
流密度が第２の抵抗体７側よりも小さくなり、あ
るいは放熱性が向上して温度上昇が緩やかとなる
などから明らかであろう。勿論、上述した第３の
抵抗体１０部分での放熱性をよくするために、そ
の周囲にマグネシアを始めとする熱伝導率の大き
な耐熱絶縁材料１１を充填するようにしてもよい
ものであり、さらにこの第３の抵抗体１０部分で
の充填密度を増大させるためにたとえば液状セラ
ミツク材等に予め埋設して形成し、これを組込む
ようにしてもよいものである。これは、上述した
耐熱絶縁材１１の充填密度が大きい程、抵抗体１
０を確実に絶縁して固定し、その酸化等を防止す
るとともに、熱伝導率が向上することから明らか
であろう。

また、本実施例では、上述した第３の抵抗体１
０を、シース２から外れたハウジング３内で電極
棒５の途中に介在させるように構成しているた
め、その配設スペースが広く、太径の線材を、コ
イル径およびピツチを大きくして巻回して形成し
得るもので、前述したように電流密度を小さくす
るとともに放熱性を向上させ、このグロープラグ
１の発熱特性を大幅に向上させ得るものである。
さらに、上述した構成では、発熱部としてのシー
ス２の先端から先端側電極棒５ａを介して十分に
離間して設けられているため、その熱影響が第３
の抵抗体１０側に伝達されることもなく、この部
分での温度上昇を緩やかにするうえで効果的であ
る。

そして、上述したように発熱体となる第１の抵
抗体６に対し、正の抵抗温度係数が大なる第２、
第３の抵抗体７，１０を直列に接続した構成によ
れば、エンジン始動時における予熱時にあつては
第２の抵抗体７の制御作用により第１の抵抗体６
側に大電力が供給され急速に赤熱化されるととも
に一定の温度にて飽和し、その過加熱を防止し、
グロープラグ１として適正な発熱特性が得られる
ものである。このとき、第３の抵抗体１０は、前
述した理由からその温度上昇が不充分で、供給電
力を制御するには至らないものである。

一方、エンジンが始動されたアフターグロー時
においては、第３の抵抗体１０での温度も上昇
し、これによる抵抗値の増大によつて第１、第２
の抵抗体６，７側への供給電力が制御され、第３
図ａまたはｂに示すように、シース２の先端温度
を低下させるように作用し、たとえ印加電圧が大
きくなつたとしても、発熱部での過加熱を防止
し、この部分の耐久性を向上させ得るもので、そ
の結果アフターグロー時間が30秒以上の長時間に
わたつたとしても何ら支障ないものである。

ここで、第３図ａは供給電圧が一定（たとえば
11V）である場合を示し、同図中ａは従来型のも
のを、ｂは本発明によるもののシース表面温度の
特性曲線である。また、同図ｂは了熱時には
11V、アフターグロー時には14Vの供給電圧が印
加される場合を示し、図中ｃは従来型、ｄは本発
明型の場合の特性曲線で、さらにｅ，ｆは第２お
よび第３の抵抗体７，１０での温度上昇特性を示
している。

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
とは自由である。

たとえば上述した実施例構造では、第３の抵抗
体１０をシース２の外側に配設した場合を示して
いるが、第４図または第５図に示すように、シー
ス２内で第２の抵抗体７に対し断熱導電体１２ま
たは直線状部１３による間隙を介して直列に接続
するようにしてもよいことは勿論である。そして
このようにすれば、その製造、組立てが容易で、
しかもシース２に対するスエージ加工により内部
での耐熱絶縁粉末８の充填密度を高めて各部の耐
久性や信頼性を向上させ得るもので、その利点は
大きい。特に、後者の場合には、各抵抗体６，
７，１０が連続しているため、そのコイルリング
が容易であるといつた利点もある。

また、上述した第２、第３の抵抗体７，１０は
正の抵抗温度係数の大きな導電材料として同一材
料を用いても、あるいは異なる材料を用いて形成
してもよいもので、要は第３の抵抗体１０側の温
度上昇が第２の抵抗体７よりも遅延するように形
成すればよいものである。したがつて、第３の抵
抗体１０として、たとえば融点が約330℃程度で、
しかも溶解すると抵抗値が著しく増大する鉛等を
用いてもよいもので、この場合、第６図に示すよ
うに、セラミツク等による耐熱絶縁材からなる筒
体１４を電極棒５，５ａ間に介装し、その貫通孔
内に上述した鉛による第３の抵抗体１０を封入す
るようにしてもよいものである。

さらに、上述した実施例では、グロープラグと
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、各抵抗体６，７，１０をセラミツ
ク材内に埋設したヒータ棒を用いるセラミツクヒ
ータ型に適用してもよいもので、また各抵抗体の
形状も螺旋状に限定されないことは言うまでもな
い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係るデイーゼル
エンジン用グロープラグによれば、発熱体となる
第１の抵抗体に対し、正の抵抗温度係数の大なる
第２、第３の抵抗体を直列に接続し、かつ第３の
抵抗体を第２の抵抗体に比べてある程度の遅れ時
間をもつて温度上昇し得るように形成したので、
簡単かつ安価な構成にもかかわらず、グロープラ
グとして安定しかつ速熱性に優れた発熱特性を得
ることができるとともに、アフターグロー時にお
いてその時間が30秒以上の長時間にわたつたとし
ても第３の抵抗体の存在により全体としての供給
電力を適正に制御し、耐久性や性能面での悪影響
を一掃し得る等といつた種々優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のデイーゼルエンジン用グロープ
ラグを例示する全体の概略縦断面図、第２図は本
発明に係るデイーゼルエンジン用グロープラグの
一実施例を示す縦断面図、第３図ａ，ｂはその特
性図、第４図ないし第６図は本発明の他の実施例
を示す図である。 １……グロープラグ、２……シース、３……ハ
ウジング、５……電極棒、６……第１の抵抗体、
７……第２の抵抗体、８，１１……耐熱絶縁粉
末、１０……第３の抵抗体。

Claims (1)

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て形成された第２、第３の
   抵抗体を備え、この第３の抵抗体は、第２の抵抗
   体に比べ時間的に遅延して温度上昇し得るように
   形成されていることを特徴とするデイーゼルエン
   ジン用グロープラグ。 ２ 第３の抵抗体は、第２の抵抗体よりも外径寸
   法が大きく形成されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のデイーゼルエンジン用グ
   ロープラグ。 ３ 第３の抵抗体は、第２の抵抗体よりも線径が
   大きく形成されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のデイーゼルエンジン用グロー
   プラグ。 ４ 第３の抵抗体は、第２の抵抗体よりも螺旋ピ
   ツチが大きく形成されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のデイーゼルエンジン用
   グロープラグ。