JPH06265144A - セラミックグロープラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関のプラグ装着孔とセラミックグロー
プラグの隙間にカーボンが固着したとしても、セラミッ
クグロープラグを折損させることなく、セラミックグロ
ープラグを内燃機関より容易に取り外すことのできるセ
ラミックグロープラグを提供する。 【構成】 セラミックヒータ２を保持する金属パイプ３
の外表面に、セラミックグロープラグ１とプラグ装着孔
１２との固着を防止する固着防止であるシリコン樹脂層
８を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は発熱部にセラミックヒー
ターを用いたディーゼルエンジン用のセラミックグロー
プラグに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりセラミックヒータとして、発熱
体として高融点金属をセラミックに埋設したもの、また
は導電性セラミックを絶縁セラミックに埋設したもの等
数々のセラミックヒータが提案されている。

【０００３】そして、このようなセラミックヒータを用
いたセラミックグロープラグとしては、例えば、セラミ
ックヒーターの外周に金属パイプをロウ付け等により取
付けた後、この金属パイプを筒状の金属ハウジングの一
端に、さらにロウ付け等で接合した構造のものが広く採
用されている。

【０００４】しかし、このようなセラミックグロープラ
グはディーゼルエンジンに用いられるため、内燃機関の
グロープラグ装着孔とセラミックグロープラグの僅かな
隙間に運転中発生するカーボンが順次詰まってしまい、
その結果、セラミックグロープラグを内燃機関から取り
外す時、内燃機関のプラグ装着孔とセラミックグロープ
ラグとの隙間に詰まったカーボンの固着によりセラミッ
クグロープラグが折損する問題が生じることが知られて
いる。

【０００５】その対策として、従来では、例えば特開平
４−１６１７２４号公報に示されるように、セラミック
ヒーターのプラグ本体から突出した端部のうちプラグ本
体近傍部分の発熱時における温度をカーボンの発火温度
より高く設定して、エンジンのグロープラグ装着孔とセ
ラミックグロープラグの隙間に詰まるカーボンを焼失さ
せる方法が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記対策をと
っても、いまだにセラミックグロープラグを取り外す時
のカーボンの固着によるセラミックグロープラグの折損
を完全になくすることは困難であった。

【０００７】そこで、本発明は、以上の問題に鑑み、内
燃機関のプラグ装着孔とセラミックグロープラグの隙間
にカーボンが固着したとしても、セラミックグロープラ
グを折損させることなく、セラミックグロープラグを内
燃機関より容易に取り外すことのできるセラミックグロ
ープラグを提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、我々は、従来の
方法ではなぜセラミックグロープラグの折損を完全に防
止することができないのか、内燃機関のグロープラグ装
着孔とセラミックグロープラグとの隙間に介在するカー
ボン発生状態をまず調べることから原因を究明した。

【０００９】その結果、内燃機関のグロープラグ装着孔
とセラミックグロープラグとの隙間に固着するカーボン
は、軽油の燃焼により発生するカーボンと軽油・エンジ
ンオイルが完全に燃焼することなく燃焼時の熱により炭
化したものより形成されていることを見いだした。

【００１０】即ち、先ず、燃焼により発生した柔らかい
カーボンが内燃機関のグロープラグ装着孔とセラミック
グロープラグとの間に詰まる。一旦、カーボンが詰まる
と燃料である軽油およびエンジンオイルがそのカーボン
の中に染み込み燃焼することなく、グロープラグの発熱
および燃焼時の熱により熱分解カーボンとなる。そし
て、この繰り返しにより、内燃機関のグロープラグ装着
孔とセラミックグロープラグとの微小な隙間に、燃焼に
より発生したカーボンと熱分解カーボンが入り込んで埋
めてしまい、結局、この微小な隙間全体がカーボン層に
よって強固に固着してしまう。

【００１１】このように、内燃機関のグロープラグ装着
孔とセラミックグロープラグとの隙間に介在するカーボ
ンは、燃焼後のカーボンのみではなく、燃焼後のカーボ
ンと熱分解カーボンのため、従来考えられるよりさらに
強固なカーボンであり、そのため、従来の如く、セラミ
ックヒーターのプラグ本体から突出した端部のうちプラ
グ本体近傍部分の発熱時における温度をカーボンの発火
温度より高く設定した構造では、セラミックヒーターの
プラグ本体から突出した端部のうちプラグ本体近傍部分
のみの温度をカーボンの発火温度より高くし、その部分
のカーボンのみを焼失させるだけのため完全にセラミッ
クグロープラグの折損を防ぐことはできないのである。

【００１２】そこで、本発明では、ハウジングと、該ハ
ウジングに保持され、前記ハウジングの一端側より突出
するセラミックヒータとを有するセラミックグロープラ
グにおいて、該セラミックグロープラグを内燃機関のグ
ロープラグ装着孔に装着した場合、前記セラミックグロ
ープラグの前記グロープラグ装着孔内周面に対向する面
には、前記セラミックグロープラグと前記グロープラグ
装着孔内周面との固着を防ぐ固着防止層が設けられてい
るセラミックグロープラグとするものである。

【００１３】

【作用】上記構成を採用することによって、内燃機関の
グロープラグ装着孔とセラミックグロープラグとの隙間
に強固にカーボンが固着した場合でも、内燃機関のプラ
グ装着孔内周面に対向するセラミックグロープラグの表
面には、セラミックグロープラグとグロープラグ装着孔
内周面との固着を防ぐ固着防止層が設けられているた
め、カーボンは、直接セラミックグロープラグと接触す
るのではなく固着防止層を介して固着することとなる。

【００１４】そのため、セラミックグロープラグを取り
外す場合には、この固着防止層がグロープラク装着孔内
周面とセラミックグロープラグとの固着を防止し、例え
強固なカーボンであっても、セラミックグロープラグが
折損することはない。

【００１５】

【発明の効果】本発明を採用することによって、内燃機
関のグロープラグ装着孔とセラミックグロープラグの隙
間に強固にカーボンが固着したとしてもセラミックグロ
ープラグを折損させることなくセラミックグロープラグ
を内燃機関より容易に取り外すことのできるセラミック
グロープラグを提供することができた。

【００１６】

【実施例】以下本発明を具体的実施例により説明する。
図１は本発明のセラミックグロープラグ１の一構成例を
示す断面図である。

【００１７】図１において、２はセラミックヒータであ
り、図示しない高融点金属等のタングステン線または導
電性セラミックよりなる発熱線が埋設された絶縁性セラ
ミックにより構成されている。そして、この図示しない
発熱線の一端は、セラミックヒータ２の端部２ａに導出
されるとともに、発熱線の他端は、セラミック２の側面
２ｂに導出されている。

【００１８】このセラミックヒーター２の側面２ｂに
は、ニッケルメッキが施されており、このセラミックヒ
ータ２を保持するために、金属パイプ３が、セラミック
ヒータ２を包含するようにろう付け固定されている。そ
して、この金属パイプ３の外周には、図示しないエンジ
ンへの取り付けネジ４ａを有する筒状の金属ハウジング
４の一端がろう付けによって接合されている。

【００１９】このような構成により、セラミックヒータ
２の端部２ａに導出された金属線の一端は、セラミック
ヒータ２の端部２ａに嵌着した金属キャップ５と電気的
に導通されている。そして、この金属キャップ５は、ニ
ッケル線６および中軸７を介して、図示しない電源と電
気的に導通接続されている。また、セラミックヒータ２
の側面２ｂに導出された金属線の他端は、金属パイプ３
と電気的に導通されている。そして、この金属パイプ３
は、金属ハウジング４を介して、図示しない内燃機関の
ブロックへ電気的にアースされている。

【００２０】セラミックヒータ２を包含する金属パイプ
３のハウジング４より突出している外表面３ａには、セ
ラミックヒータ２と図示しない内燃機関のグロープラグ
装着孔内周面との固着を防ぐ固着防止層であるシリコン
樹脂よりなる樹脂層８が設けられている。尚、樹脂層８
は、厚さが０．２ｍｍであり、金属パイプ３の表面の長
さ方向全体に形成されている。

【００２１】図２は、図１に示した第１実施例のセラミ
ックグロープラグ１を内燃機関であるエンジン１０に装
着したときの要部を示す図である。エンジン１０は、２
２００ｃｃ４気筒ディゼルエンジンである。

【００２２】セラミックグロープラグ１をエンジン１０
に装着することにより、図２に示す如く、セラミックヒ
ータ２の先端の発熱部２ｃが燃焼室１１内に露出すると
ともに、セラミックヒータ２を包含する金属パイプ３が
グロープラグ装着孔であるプラグ装着孔１２内に存在す
ることとなる。この時、プラグ装着孔１２の内周面に対
向する金属パイプ３の外表面には、樹脂層８が形成され
ているため、セラミックグロープラグ１のセラミックヒ
ータ２とプラグ装着孔１２との間には、樹脂層８が設け
られた構成となっている。

【００２３】尚、図２において、金属パイプ３とエンジ
ンのプラグ装着孔１２の隙間Ａを０．５ｍｍ、保護層３
とエンジンのプラグ装着孔１２の隙間Ｂを０．３ｍｍと
した。

【００２４】次に、図２の装着状態にてエンジンの運転
を行った。エンジンの運転条件は、樹脂層の耐久性を考
慮して、グロープラグの通電と燃焼温度が最高となる全
負荷４０００ｒｐｍの運転、およびカーボンの発生およ
び固着し易い条件である全負荷１０００ｒｐｍの運転を
組み合わせた評価パターンで行った。具体的には、評価
パターンをグロープラグの通電を行い全負荷４０００
ｒｐｍを２分、グロープラグの通電無しで全負荷１０
００ｒｐｍを１分、グロープラグの通電無しで全負荷
４０００ｒｐｍを１分、グロープラグの通電無しで全
負荷１０００ｒｐｍを２分としたからを１サイクル
として、５０００サイクルの運転を行った。

【００２５】上記、試験後のエンジン１０のプラグ装着
孔１２とセラミックグロープラグ１との隙間１３のカー
ボンの詰まり具合を図３および従来のセラミックグロー
プラグの場合の詰まり具合を図４に示す。

【００２６】図３および図４のように、上記条件によっ
てエンジン１０を運転した後においては、第１実施例の
セラミックグロープラグ１および従来のセラミックグロ
ープラグの場合のどちらも隙間１３全体にカーボン１４
が詰まった。特に、第１実施例のセラミックグロープラ
グ１の場合においては、エンジン１０の始動前には、金
属パイプ３の外表面全体に樹脂層８が形成されていた
が、燃焼室１１からの熱によって、金属パイプ３の発熱
部１ｃ側の一部が焼失した。

【００２７】これら、セラミックグロープラグをプラグ
装着孔１２より取り外した場合、従来のセラミックグロ
ープラグである樹脂層を用いないものは、金属パイプ３
とプラグ装着孔１２との間の隙間１３に詰まったカーボ
ンにより、エンジン１０のプラグ装着孔１２とセラミッ
クグロープラグ１が固着し、セラミックグロープラグ１
を取り外す時に、セラミックヒータ２等の折損が発生し
た。

【００２８】しかしながら、第１実施例のセラミックグ
ロープラグ１である樹脂層８を設けたものでは、４本中
２本が樹脂層８とともに折損が発生することなくセラミ
ックグロープラグ１を取り外すことができ、さらに、残
り２本が樹脂層８がエンジン１０のプラグ装着孔１２内
残ったが、セラミックグロープラグ１の折損することな
く取り外すことができた。

【００２９】つまり、プラグ装着孔１２に固着したセラ
ミックグロープラグ１の金属パイプ３の発熱部側の樹脂
層８が焼失または炭化した部分のみが、カーボン１４を
介して、金属パイプ３とプラグ装着孔１２が固着してい
るのみであり、固着している長さが十分短く、長さ方向
の殆どの部分においては、カーボン１４を介して、樹脂
層８とプラグ装着孔１２とが固着している。そのため、
樹脂層８とカーボン１４とは、固着力が弱いので、樹脂
層８とプラグ装着孔１２との固着力は小さくなる。その
ため、セラミックグロープラグを取り外す時、固着力に
うちかって、セラミックグロープラグ１を容易に外すこ
とができるのである。

【００３０】また、樹脂層８の表面とカーボンの固着力
が、なんらかの要因のため強くなったとしても、金属パ
イプ３が樹脂層８から外れ、樹脂をエンジン１０のプラ
グ装着孔１２内に残してセラミックグロープラグ１をは
ずすことができるのである。そして、このエンジン１０
のプラグ装着孔１２内に残った樹脂層８は、次にセラミ
ックグロープラグを装着する時には、燃焼室１１内に押
し込まれ、エンジン運転時に焼失させることができる。

【００３１】従って、第１実施例を採用することによ
り、エンジン１０のプラグ装着孔１２とセラミックグロ
ープラグ１との隙間に強固にカーボン１４が固着した場
合でもセラミックグロープラグ１を取り外す時に、セラ
ミックグロープラグ１の折損を発生させることがない。

【００３２】これより、第１実施例のセラミックグロー
プラグ１がカーボンによるエンジン１０のプラグ装着孔
１２とセラミックグロープラグ１の固着に対して大きな
効果を有することが確認できた。

【００３３】上記実施例においては、固着防止層とし
て、シリコン樹脂を採用したが、本発明はこれに限るも
のではなく、例えば、シリコン樹脂の他にテフロン・ポ
リオレフィン等どのような樹脂であってもよい。また好
ましくは、燃焼室内の燃焼によって、樹脂層が消失して
しまうことを考慮して、耐熱温度が１２０℃以上の樹脂
よりなる層であれば、セラミックグロープラグの折損を
防ぐことができるが、さらに好ましくは、シリコン樹脂
またはテフロン樹脂等の耐熱温度が２００℃以上のもの
がよい。

【００３４】さらに、本発明の固着防止層の厚さは、５
０μｍ以上のものがよい。５０μｍ以下になってしまう
と、燃焼室からの熱および振動により、固着防止層が容
易に消失してしまうからである。

【００３５】またその形成方法も、上記実施例において
は、単なる塗布によって、シリコン樹脂を金属パイプに
樹脂層を設けたが、熱収縮チュ−ブ状等を金属パイプに
巻きつけても、また帯状の固着防止層を付着ささせても
よい。即ち、セラミックグロープラグとプラグ装着孔と
の間に、樹脂層が設けられればどのような形成方法でも
よいのである。

【００３６】また、固着防止層の形成は、第１実施例に
おいては、金属パイプ８の外表面全体としたが、本発明
はこれに限るものではなく、例えば、図５に示す如く、
固着防止層１５により金属パイプ３とエンジン１０のプ
ラグ装着孔１２の隙間を無くすことによって、燃焼によ
り発生するカーボンが、グロープラグとプラグ装着孔と
の隙間への進入を防いでもよい。このような構成とする
ことにより、カーボンの進入を完全になくすことがで
き、より確実にセラミックグロープラグの折損を防止す
ることができる。

【００３７】また、図６の如く、金属パイプ３のハウジ
ング４側のみに固着防止層１６を形成することにより、
はじめから、燃焼室の燃焼による固着防止層１６の消失
箇所に、固着防止層１６を設けないようにしてもよい。
このような構成とすることによって、はじめから固着防
止層１６の消失部分をなくすので、より少ない固着防止
層１６の形成により、同様の効果を得ることができる。

【００３８】さらに、図７の如く、金属パイプ３の発熱
部２ａ側のみに固着防止層１７を形成してもよいし、図
８の如く、テーパー状に形成した金属パイプ１８を形成
し、このテーパ状の金属パイプ１８の外周表面に固着防
止層１９を設けてもよい。

【００３９】さらにまた、本発明の固着防止層は、金属
パイプの外周面に設ける必要はなく、セラミックヒータ
の外表面に直接設けてもよい。即ち、セラミックグロー
プラグの通電による発熱およびエンジン運転により、セ
ラミックグロープラグとプラグ装着孔との間に介在する
固着防止層が焼失しなければよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すセラミックグロープ
ラグを示す断面図である。

【図２】本発明の第１実施例のセラミックグロープラグ
をエンジンに装着した時の構成図である。

【図３】本発明の第１実施例のセラミックグロープラグ
のをエンジン試験結果後の状態を示す状態図である。

【図４】従来のセラミックグロープラグのをエンジン試
験結果後の状態を示す状態図である。

【図５】本発明の他の実施例を示すセラミックグロープ
ラグを示す断面図である。

【図６】本発明の他の実施例を示すセラミックグロープ
ラグを示す断面図である。

【図７】本発明の他の実施例を示すセラミックグロープ
ラグを示す断面図である。

【図８】本発明の他の実施例を示すセラミックグロープ
ラグを示す断面図である。

【符号の説明】

１ セラミックグロープラグ ８ 樹脂層 １２ プラグ装着孔 １３ 隙間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングと、該ハウジングに保持さ
   れ、前記ハウジングの一端側より突出するセラミックヒ
   ータとを有するセラミックグロープラグにおいて、 該セラミックグロープラグを内燃機関のグロープラグ装
   着孔に装着した場合、前記セラミックグロープラグの前
   記グロープラグ装着孔内周面に対向する面には、前記セ
   ラミックグロープラグと前記グロープラグ装着孔内周面
   との固着を防ぐ固着防止層が設けられていることを特徴
   とするセラミックグロープラグ。