JPS6360291B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は主としてデイーゼルエンジンに装着さ
れ始動時に副燃焼室内等を予熱する急速加熱型グ
ロープラグに関するものである。

一般にデイーゼルエンジンは低温時における始
動性が悪い為に、副燃焼室等にグロープラグを装
着して、これに通電して赤熱し、室内に噴射され
る燃料の一部を燃焼させて予熱する方法がとられ
ており、始動時に急速な昇温特性を持つことが要
求されると共に、近時は始動時に於ても燃焼安定
化のためのアフターグローとして長時間使用され
る傾向となつており、その耐久性の向上が益々必
要とされてきている。

この目的に応ずる急速加熱型グロープラグとし
て、高融点金属の発熱線をセラミツク焼結体中に
埋設してなるセラミツクヒーターを発熱体として
用い、更に急速昇温時における発熱線の溶断ある
いは熱衝撃によるセラミツク割れ等を防止する
為、該発熱体に、発熱線の線材より大きい正の抵
抗温度係数を有する線材を用いた抵抗体を直列に
接続した構造をもち、通電々流を制御するように
した自己制御型グロープラグが知られており、こ
の種グロープラグの従来例は第１図の縦断面図に
示すような構造をもつもので、発熱体となるセラ
ミツクヒーター１は発熱線２をセラミツク焼結体
中に埋設してなり金属外筒３の内腔にろう接され
るとともに発熱線２の一端２ａが電気的に接続さ
れ、金属外筒３が取付金具４の先端部内腔にろう
接されて側電極となり、一方発熱線２の他端２
ｂはセラミツクヒーター１の接続部に嵌装した金
属キヤツプ５にろう接され、このキヤツプ５に溶
接されたリード線６を経て抵抗体コイル７に電気
的に接続され、さらに抵抗体コイル７の他端は中
軸８にろう接されている。

而して取付金具４の内腔内には前記構成部分が
埋設されるよう耐熱絶縁材９が充填され、中軸８
は絶縁体１０を取付金具４との間に介在させて丸
ナツト１１で締付け固定され電極となるように
構成されてなるものである。

このような構造をもつ従来のこの種自己制御型
セラミツクグロープラグは、通電昇温時において
抵抗体線材と発熱線の線材との抵抗温度係数の差
により、抵抗体の温度が発熱線より速かに増加し
これに伴なう抵抗値の増大により発熱線の加熱電
流を減少させ発熱体の過熱を防止できる優れた特
長をもつものであるが、抵抗体の抵抗値を増加さ
せる昇温特性が一定となるようにしなければ安定
した通電制御機能が得られないという問題点点が
あつた。

本発明は、上記せる如き問題点を解決した自己
制御型グロープラグの提供を目的とし、発熱体に
直列に接続する抵抗体の通電昇温時における温度
（抵抗値）を安定化させる為、抵抗体の取付金具
内腔における収納条件、及びグロープラグとして
エンジンヘツドに装着されるときの抵抗体コイル
のエンジンヘツド端面からの関係位置が、数値的
に限定された寸法範囲内となるような構造をもた
せることによつて、抵抗体の発熱時における放熱
状態を一定化し、安定した通電電流の制御機能を
もたせるようにしたものである。

以下本発明につき図面を用いて詳細に説明す
る。

第２図は本発明自己制御型セラミツクグロープ
ラグをエンジンヘツドに取付けた状態を示す実施
例の半縦断面図で、第１図と同一部分は同一符号
で示したものである。

図に於て、７は抵抗体コイルで、その外側に嵌
装した金属チユーブ１２の内腔内に充填した例え
ばMgOあるいはガラス等の耐熱絶縁材９中に埋
設されており、金属チユーブ１２は、その外周と
取付金具４の内腔内壁との間隙ｔが0.1mm以下と
なるような外径をもつもので、取付金具４の内腔
に前記同様の耐熱絶縁材９を充填し封着されてい
る。而して取付金具４内腔内における抵抗体コイ
ル７は、グロープラグとしてエンジンヘツド１３
に螺着されたとき、ヘツド端面１３′からの埋没
寸法ｌが０から上記抵抗体コイル７の長さＬに対
し3/4Ｌの寸法範囲となるような位置に埋設され
てなる構造を有するものとし、又セラミツクヒー
ター１の発熱線２には温度−抵抗係数（常温にお
ける抵抗値と1000℃の高温時における抵抗値との
比）が３倍以下となるような正の抵抗温度係数を
もつ例えばタングステン（Ｗ）にレニウム
（Re）、コバルト（Co）、トリウム（Th）、モリブ
デン（Mo）、ジルコニウム（Zr）等のうちの少
なくとも１種以上を添加したタングステン（Ｗ）
合金を用い、又抵抗体コイル７の線材には温度−
抵抗係数が５倍以上となるような正の抵抗温度係
数をもつ例えば純ニツケル（Ni）、純鉄（Fe）等
を用い組合せ直列に接続してなるものである。

なお、取付金具４の内腔内壁と金属チユーブ１
２の外周面との間隙ｔを0.1mm以下とし、又取付
金具４の内腔内における抵抗体コイル７を、グロ
ープラグとしてエンジンヘツド１３に螺着したと
きヘツド端面１３′からの埋没寸法ｌが０から抵
抗体コイル７の長さＬに対し3/4Ｌの範囲となる
ように配設する理由は、以下に示す実験結果によ
るものである。

即ち、第３図は第２図に示す如くエンジンヘツ
ド１３に螺着された本発明自己制御型セラミツク
グロープラグにつき、抵抗体コイル７の埋没寸法
ｌをコイル長Ｌに対し1/4Ｌとなるように一定と
し、上記抵抗体コイル７を内蔵する金属チユーブ
１２に、取付金具４の内腔内壁との間隙ｔが０mm
（密着）0.1mm及び0.2mmとなるような外径を有す
るものを用いた場合の通電による発熱体（セラミ
ツクヒーター１）の昇温特性を比較したテスト結
果を示したグラフであり、図に見られる如く抵抗
体コイル７に発熱線２の線材より大きい温度−抵
抗係数をもつ線材を用い直列に接続しているた
め、通電により抵抗体コイル７の温度（抵抗値）
が発熱線より速かに増加し通電々流を減少させる
ことにより発熱体の温度はいずれも最高温度に達
したのち漸減する傾向を示し、前記間隙ｔが０〜
0.1mmとなるような外径の金属チユーブ１２内に
埋設された抵抗体コイル７に接続された発熱体の
温度は、最高1200℃〜1250℃に達したのち漸減し
ても900℃以上を維持し極めて良好な特性を示し
ていることに対し、間隙ｔが0.2mmとなる金属チ
ユーブを用いたものはエンジンヘツド側への放熱
量が少なくなる為内蔵している抵抗体コイル７の
温度（抵抗値）が高くなり過ぎて通電々流が減少
し過ぎ、図中点線の曲線で示す如く発熱体の温度
が従来必要とされている900℃を維持できず、グ
ロープラグとしての性能を発揮できないものとな
り、この結果より金属チユーブ１２の外周面と取
付金具４の内腔内壁との間隙ｔは0.1mm以下とす
ることが最適となるものである。

又第４図は前記した金属チユーブ１２の外周面
と取付金具４の内腔内壁との間隙ｔを0.05mmとな
るように一定に設けてなる第２図に示した如き本
発明グロープラグについて、抵抗体コイル７のエ
ンジンヘツド端面１３′からの埋没寸法ｌを０と
したもの、及び抵抗体コイル７の長さＬに対し、
−1/4Ｌ、1/2Ｌ、3/4Ｌ並びにｌ＝Ｌとなるよう
に変えて螺着した場合の５種類の埋没寸法をもつ
ものにつき行なつた発熱体の通電昇温テストの結
果を示したグラフであり、図に見られる如く、エ
ンジンヘツド端面１３′からの埋没寸法ｌが０の
もの、及び抵抗体コイル７の長さＬに対し、1/2
Ｌおよび3/4Ｌとなるものは発熱体の最高温度が
いずれも1200℃以上に昇温し、抵抗体コイル７の
温度上昇に伴なう電流制御作用により漸次温度が
下降しても900℃以上を保つているが、抵抗体コ
イル７のヘツド端面１３′からの埋没寸法ｌ＝Ｌ
となるように螺着した（図中点線の曲線で示す）
ものは抵抗体コイル７がエンジンヘツド１３に完
全に埋没している為放熱量が大きくなり、抵抗体
の温度（抵抗値）が高くならず通電々流が減少し
ないため、発熱体が必要以上に過熱されることを
示しており、又逆に抵抗体コイル７がヘツド端面
１３′から露出した寸法ｌ＝−1/4Ｌとなるように
螺着した（図中一点鎖線で示す）ものは、抵抗体
コイル７がエンジンヘツド１３より完全に露出し
ている為抵抗体の放熱量が少なく、温度（抵抗
値）が高くなり過ぎて通電電流が過少となり発熱
体の最高温度が極端に低下し、必要な所定の昇温
特性が得られないことを示している。従つて抵抗
体コイル７の埋没寸法ｌは０〜3/4Ｌの範囲内と
することが最良であることが理解されよう。

以上の説明から明らかなように、本発明自己制
御型グロープラグは、発熱体に直列に接続される
抵抗体コイルが、取付金具内腔内壁との間隙ｔが
0.1mm以下となるような外径を有する耐熱絶縁材
を充填した金属チユーブ内に埋設され、さらにグ
ロープラグとしてエンジンヘツドに螺着されたと
き、該抵抗体コイルのヘツド端面からの埋没寸法
ｌが０からコイル長Ｌに対し3/4Ｌの範囲となる
ように配設される一定の構造をもつため、抵抗体
の昇温発熱時における放熱が一定したものとなり
抵抗体の抵抗値を増加させる昇温特性が変動せず
発熱体に対する安定した過熱制御機能を得られる
ものであつて、従来の問題点を解決した極めて安
定した自己制御機能をもつセラミツクグロープラ
グとして提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は自己制御型セラミツクグロープラグの
従来例を示す縦断面図、第２図は本発明自己制御
型セラミツクグロープラグをエンジンヘツドに螺
着した実施例を示す半縦断面図、第３図は取付金
具の内腔内壁と金属チユーブ外周面との間隙ｔを
変えた場合の発熱体の昇温特性比較グラフ、第４
図は本発明のグロープラグをエンジンヘツドに装
着し抵抗体コイルのヘツド端面からの埋没寸法ｌ
を変えたときの、発熱体の昇温特性比較グラフで
ある。 １：セラミツクヒーター、２：発熱線、３：金
属外筒、４：取付金具、７：抵抗体コイル、８：
中軸、９：耐熱絶縁材、１２：金属チユーブ、１
３：エンジンヘツド、１３′：ヘツド端面、ｔ：
間隙、ｌ：埋没寸法。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 取付金具の先端部に設ける発熱体として、セ
   ラミツク焼結体中に発熱線を埋設したセラミツク
   ヒーターを用いると共に、前記取付金具内腔内
   で、前記発熱体に抵抗体が直列に接続されて成る
   自己制御型セラミツクグロープラグにおいて、前
   記抵抗体が金属チユーブ内に耐熱絶縁粉末を介し
   て埋設されると共に、該金属チユーブは、その外
   周面と前記取付金具内腔内壁との間隙ｔが0.1mm
   以下とるようにその内腔内に封入され、さらに前
   記抵抗体は、該グロープラグをエンジンヘツドに
   螺着したとき、前記抵抗体のエンジンヘツド端面
   からの埋没寸法ｌが、０から抵抗体コイルの長さ
   Ｌに対し3/4Ｌの寸法範囲内に位置するように配
   設されて成ることを特徴とする自己制御型グロー
   プラグ。