JPH1089227A - グロープラグ - Google Patents
グロープラグInfo
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- JPH1089227A JPH1089227A JP8265542A JP26554296A JPH1089227A JP H1089227 A JPH1089227 A JP H1089227A JP 8265542 A JP8265542 A JP 8265542A JP 26554296 A JP26554296 A JP 26554296A JP H1089227 A JPH1089227 A JP H1089227A
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- Japan
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- glow plug
- ion
- heating element
- current
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
- F23Q7/00—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
- F23Q7/001—Glowing plugs for internal-combustion engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
- F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
- F02D35/021—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions using an ionic current sensor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P17/00—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
- F02P17/12—Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P19/00—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition
- F02P19/02—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition electric, e.g. layout of circuits of apparatus having glowing plugs
- F02P19/028—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition electric, e.g. layout of circuits of apparatus having glowing plugs the glow plug being combined with or used as a sensor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P17/00—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
- F02P17/12—Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current
- F02P2017/125—Measuring ionisation of combustion gas, e.g. by using ignition circuits
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 カーボン付着の問題がなく，精度良くイオン
電流を検出することができ，耐久性に優れたグロープラ
グを提供すること。 【解決手段】 ハウジング４と該ハウジング４内に支持
された本体１０とよりなるグロープラグ１である。本体
１０は，支持体１１と，該支持体１１の内部に設けられ
た通電発熱体２及び通電発熱体２の両端部に電気的に接
続されて支持体１１の外部に導出された一対のリード線
２１，２２と，支持体１１の内部に配設された，火炎中
のイオン化の状態を検出するための，イオン検出用電極
３とよりなる。かつイオン検出用電極３は上記火炎に曝
されないように支持体１１の内部に埋設されている。
電流を検出することができ，耐久性に優れたグロープラ
グを提供すること。 【解決手段】 ハウジング４と該ハウジング４内に支持
された本体１０とよりなるグロープラグ１である。本体
１０は，支持体１１と，該支持体１１の内部に設けられ
た通電発熱体２及び通電発熱体２の両端部に電気的に接
続されて支持体１１の外部に導出された一対のリード線
２１，２２と，支持体１１の内部に配設された，火炎中
のイオン化の状態を検出するための，イオン検出用電極
３とよりなる。かつイオン検出用電極３は上記火炎に曝
されないように支持体１１の内部に埋設されている。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は，燃料の着火・燃焼を促進するた
めのグロープラグに関する。
めのグロープラグに関する。
【０００２】
【従来技術】近年，ガソリンエンジン，ディーゼルエン
ジンにおいては，環境保護の面から，排気ガスや排気煙
をより一層低減させることが要望されている。そして，
こうした要望に応えるべく，各種のエンジン改良や後処
理（触媒浄化等）により排出ガス低減，燃料・潤滑油性
状の改善，各種のエンジン燃焼制御システムの改善など
が検討されている。
ジンにおいては，環境保護の面から，排気ガスや排気煙
をより一層低減させることが要望されている。そして，
こうした要望に応えるべく，各種のエンジン改良や後処
理（触媒浄化等）により排出ガス低減，燃料・潤滑油性
状の改善，各種のエンジン燃焼制御システムの改善など
が検討されている。
【０００３】また，最近のエンジン燃焼制御システムに
おいては，エンジンの燃焼状態を検出することが要請さ
れており，筒内圧，燃焼光，イオン電流等を検出するこ
とによってエンジン燃焼状態を検出することが検討され
ている。特に，イオン電流によりエンジン燃焼状態を検
出することは，燃焼に伴う化学反応を直接的に観察でき
ることから極めて有用と考えられており，種々のイオン
電流検出方法が提案されている。
おいては，エンジンの燃焼状態を検出することが要請さ
れており，筒内圧，燃焼光，イオン電流等を検出するこ
とによってエンジン燃焼状態を検出することが検討され
ている。特に，イオン電流によりエンジン燃焼状態を検
出することは，燃焼に伴う化学反応を直接的に観察でき
ることから極めて有用と考えられており，種々のイオン
電流検出方法が提案されている。
【０００４】例えば，特開平７−２５９５９７号公報に
は，燃料噴射ノズルの取り付け座部において，当該噴射
ノズル及びエンジンのシリンダヘッドから絶縁されたス
リーブ状のイオン検出用電極を装着し，これを外部の検
出回路に接続することにより燃料の燃焼に伴うイオン電
流を検出する方法が開示されている。また，米国特許第
４，７３９，７３１号では，セラミックグロープラグを
用いたイオン電流検出用センサが開示されている。
は，燃料噴射ノズルの取り付け座部において，当該噴射
ノズル及びエンジンのシリンダヘッドから絶縁されたス
リーブ状のイオン検出用電極を装着し，これを外部の検
出回路に接続することにより燃料の燃焼に伴うイオン電
流を検出する方法が開示されている。また，米国特許第
４，７３９，７３１号では，セラミックグロープラグを
用いたイオン電流検出用センサが開示されている。
【０００５】これらの技術では，グロープラグのヒータ
（通電発熱体）表面に白金製の導電層を取着すると共
に，この導電層を燃焼室及びグロープラグ取付金具から
絶縁している。そして，導電層に外部からイオン電流測
定用電源（直流２５０Ｖ）を印加して燃料燃焼に伴うイ
オン電流を検出するようにしている。
（通電発熱体）表面に白金製の導電層を取着すると共
に，この導電層を燃焼室及びグロープラグ取付金具から
絶縁している。そして，導電層に外部からイオン電流測
定用電源（直流２５０Ｖ）を印加して燃料燃焼に伴うイ
オン電流を検出するようにしている。
【０００６】
【解決しようとする課題】ところが，上記従来技術にお
いては，いずれも以下に示す問題がある。即ち，前者の
技術（特開平７−２５９５９７号公報）では，イオン電
流検出のために，他の部位より絶縁されたスリーブ状の
イオン検出用電極を設置しなくてはならず，その材料の
選択及びその加工において煩雑な作業が強いられる。そ
のため，イオン検出用電極が非常に，高価な構成となる
という問題がある。さらに，燃料噴射ノズルとイオン検
出用電極との間，及びイオン検出用電極とシリンダヘッ
ドとの間が燃焼室内にて発生するカーボンにより短絡
し，早期に使用不能となるという欠点があった。
いては，いずれも以下に示す問題がある。即ち，前者の
技術（特開平７−２５９５９７号公報）では，イオン電
流検出のために，他の部位より絶縁されたスリーブ状の
イオン検出用電極を設置しなくてはならず，その材料の
選択及びその加工において煩雑な作業が強いられる。そ
のため，イオン検出用電極が非常に，高価な構成となる
という問題がある。さらに，燃料噴射ノズルとイオン検
出用電極との間，及びイオン検出用電極とシリンダヘッ
ドとの間が燃焼室内にて発生するカーボンにより短絡
し，早期に使用不能となるという欠点があった。
【０００７】また，後者の技術（米国特許第４，７３
９，７３１号）では，イオン検出用電極を通電発熱体と
は別に設けると共に，両者を別々の電源に接続している
ために構造が複雑になるという欠点があった。また，イ
オン検出用電極の耐熱性及び耐消耗性を確保するため
に，白金など高価な貴金属を多量に必要とすることか
ら，グロープラグ自体が非常に高価なものとなる欠点が
あった。
９，７３１号）では，イオン検出用電極を通電発熱体と
は別に設けると共に，両者を別々の電源に接続している
ために構造が複雑になるという欠点があった。また，イ
オン検出用電極の耐熱性及び耐消耗性を確保するため
に，白金など高価な貴金属を多量に必要とすることか
ら，グロープラグ自体が非常に高価なものとなる欠点が
あった。
【０００８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので，カーボン付着の問題がなく，精度良くイオン電流
を検出することができ，耐久性に優れたグロープラグを
提供しようとするものである。
ので，カーボン付着の問題がなく，精度良くイオン電流
を検出することができ，耐久性に優れたグロープラグを
提供しようとするものである。
【０００９】
【課題の解決手段】請求項１の発明は，ハウジングと該
ハウジング内に支持された本体とよりなるグロープラグ
において，上記本体は，支持体と，該支持体の内部に設
けられた通電発熱体及び該通電発熱体の両端部に電気的
に接続されて支持体の外部に導出された一対のリード線
と，上記支持体の内部に配設された，火炎中のイオン化
の状態を検出するための，イオン検出用電極とよりな
り，かつ上記イオン検出用電極は上記火炎に曝されない
ように上記支持体の内部に埋設されていることを特徴と
するグロープラグにある。
ハウジング内に支持された本体とよりなるグロープラグ
において，上記本体は，支持体と，該支持体の内部に設
けられた通電発熱体及び該通電発熱体の両端部に電気的
に接続されて支持体の外部に導出された一対のリード線
と，上記支持体の内部に配設された，火炎中のイオン化
の状態を検出するための，イオン検出用電極とよりな
り，かつ上記イオン検出用電極は上記火炎に曝されない
ように上記支持体の内部に埋設されていることを特徴と
するグロープラグにある。
【００１０】本発明において最も注目すべきことは，上
記イオン検出用電極は上記火炎に曝されないように上記
支持体の内部に埋設されていることである。
記イオン検出用電極は上記火炎に曝されないように上記
支持体の内部に埋設されていることである。
【００１１】上記支持体は，後述するイオン検出機能を
確保するため，イオン電流検出時において導電性を有す
るものを用いる。具体的には，例えば，後述する導電性
を有するセラミック等を用いる。また，上記通電発熱体
は電流を流すことによって発熱するものである。また，
上記イオン検出用電極は，イオン電流を検出するための
電極である。そして，これら通電発熱体とイオン検出用
電極とは，別個にそれぞれ設けることもできるし，後述
するごとくこれらを同一体として，上記の両方の機能を
具備させることもできる。
確保するため，イオン電流検出時において導電性を有す
るものを用いる。具体的には，例えば，後述する導電性
を有するセラミック等を用いる。また，上記通電発熱体
は電流を流すことによって発熱するものである。また，
上記イオン検出用電極は，イオン電流を検出するための
電極である。そして，これら通電発熱体とイオン検出用
電極とは，別個にそれぞれ設けることもできるし，後述
するごとくこれらを同一体として，上記の両方の機能を
具備させることもできる。
【００１２】また，上記通電発熱体及びイオン検出用電
極を支持体中に配設するに当たっては，例えば図３，図
４に示すごとく，予め両者の成形品を作製しておき，こ
れを支持体の原料である粉末中に埋め込んで一体成形す
る。或いは，予め別途作製しておいた２つ割りの支持体
の間に上記通電発熱体とイオン検出用電極を挟持配設す
る。これらの通電発熱体，イオン検出用電極，支持体の
一体成形品は，例えば，これらの材料粉末を射出成形す
ることにより作製する。
極を支持体中に配設するに当たっては，例えば図３，図
４に示すごとく，予め両者の成形品を作製しておき，こ
れを支持体の原料である粉末中に埋め込んで一体成形す
る。或いは，予め別途作製しておいた２つ割りの支持体
の間に上記通電発熱体とイオン検出用電極を挟持配設す
る。これらの通電発熱体，イオン検出用電極，支持体の
一体成形品は，例えば，これらの材料粉末を射出成形す
ることにより作製する。
【００１３】，また，上記通電発熱体，イオン検出用電
極は，上記支持体の内部に印刷形成により設けることも
できる。かかる印刷形成につき一例を示せば，例えば支
持体を形成するためのセラミック材料の生成形体（グリ
ーンシート）の表面に，スクリーン印刷，パッド印刷，
ホットスタンプ等により，所望形状に導電性材料よりな
る通電発熱体，そのリード線，及びイオン検出用電極を
印刷することにより行なう。次いで，生成形体を巻回
し，その後焼成する。これにより，印刷形成された通電
発熱体，リード線，イオン検出用電極を内蔵した支持体
が得られる。
極は，上記支持体の内部に印刷形成により設けることも
できる。かかる印刷形成につき一例を示せば，例えば支
持体を形成するためのセラミック材料の生成形体（グリ
ーンシート）の表面に，スクリーン印刷，パッド印刷，
ホットスタンプ等により，所望形状に導電性材料よりな
る通電発熱体，そのリード線，及びイオン検出用電極を
印刷することにより行なう。次いで，生成形体を巻回
し，その後焼成する。これにより，印刷形成された通電
発熱体，リード線，イオン検出用電極を内蔵した支持体
が得られる。
【００１４】次に，本発明の作用効果につき説明する。
まず，本発明のグロープラグは，上記通電発熱体に電流
を通すことにより発熱し，その加熱により燃焼室におけ
る着火及び燃焼を促進させる。また，イオン検出用電極
は，燃焼火炎中のイオン化の状態を検出する。即ち，イ
オン電流の検出時において，導電性の支持体内に埋設さ
れたイオン検出用電極とそれに近接する燃焼室の内壁
（シリンダヘッド）とは，両者間に存在する燃料燃焼時
のプラスイオン及びマイナスイオンを捕獲するための２
電極を形成する。
まず，本発明のグロープラグは，上記通電発熱体に電流
を通すことにより発熱し，その加熱により燃焼室におけ
る着火及び燃焼を促進させる。また，イオン検出用電極
は，燃焼火炎中のイオン化の状態を検出する。即ち，イ
オン電流の検出時において，導電性の支持体内に埋設さ
れたイオン検出用電極とそれに近接する燃焼室の内壁
（シリンダヘッド）とは，両者間に存在する燃料燃焼時
のプラスイオン及びマイナスイオンを捕獲するための２
電極を形成する。
【００１５】これにより，精度良くイオン電流を検出す
ることができ，その情報を燃焼制御に有用に活用するこ
とが可能となる。また，グロープラグに，本来の燃焼室
の加熱機能（グロー機能）とイオン電流検出機能とを付
与しているので，構造がコンパクトで，かつ安価に製造
できる。
ることができ，その情報を燃焼制御に有用に活用するこ
とが可能となる。また，グロープラグに，本来の燃焼室
の加熱機能（グロー機能）とイオン電流検出機能とを付
与しているので，構造がコンパクトで，かつ安価に製造
できる。
【００１６】また，本発明においては，イオン検出用電
極は，燃焼室内における火炎に曝されないように上記支
持体の内部に埋設さている。そのため，イオン検出用電
極は，燃焼火炎による腐触がなく，抵抗値の変化等を招
くことがなく，長期にわたって精度よくイオン電流の検
出を行うことができる。さらに，燃焼室内での熱的衝撃
等に起因してイオン検出用電極が破損する等の不具合も
回避できる。
極は，燃焼室内における火炎に曝されないように上記支
持体の内部に埋設さている。そのため，イオン検出用電
極は，燃焼火炎による腐触がなく，抵抗値の変化等を招
くことがなく，長期にわたって精度よくイオン電流の検
出を行うことができる。さらに，燃焼室内での熱的衝撃
等に起因してイオン検出用電極が破損する等の不具合も
回避できる。
【００１７】このように，本発明においては，イオン検
出用電極の腐食，破壊等を確実に防止できるため，従来
のように耐食性に優れた白金等の高価な貴金属を用いる
ということが必要がない。それ故，グロープラグのコス
トダウンにも大きく貢献することができる。
出用電極の腐食，破壊等を確実に防止できるため，従来
のように耐食性に優れた白金等の高価な貴金属を用いる
ということが必要がない。それ故，グロープラグのコス
トダウンにも大きく貢献することができる。
【００１８】また，支持体は，燃料燃焼に伴ってその表
面にカーボンが付着する場合があるが，その付着カーボ
ンは通電発熱体の加熱動作（例えば，エンジンの低温始
動時におけるグロー動作）によって焼き切ることができ
る。そのため，長期間に渡って正確にイオン電流を検出
することができる。
面にカーボンが付着する場合があるが，その付着カーボ
ンは通電発熱体の加熱動作（例えば，エンジンの低温始
動時におけるグロー動作）によって焼き切ることができ
る。そのため，長期間に渡って正確にイオン電流を検出
することができる。
【００１９】また，本発明のグロープラグは，上記通電
発熱体及びリード線，イオン検出用電極を上記支持体の
内部に設けているので，構造簡単である。したがって，
本発明によれば，カーボン付着の問題がなく，精度良く
イオン電流を検出することができ，耐久性に優れたグロ
ープラグを提供することができる。
発熱体及びリード線，イオン検出用電極を上記支持体の
内部に設けているので，構造簡単である。したがって，
本発明によれば，カーボン付着の問題がなく，精度良く
イオン電流を検出することができ，耐久性に優れたグロ
ープラグを提供することができる。
【００２０】次に，請求項２の発明のように，上記支持
体の外表面から上記イオン検出用電極までの絶縁抵抗値
は，３００℃において５０ＭΩ以下であることが好まし
い。上記絶縁抵抗値が３００℃において５０ＭΩを越え
る場合には，イオン電流検出時における電流値が小さく
なりすぎて，支持体にイオン検出用電極を埋設した状態
で十分なイオン電流検出が困難であるという問題があ
る。一方，絶縁抵抗値の下限は，通電発熱体への通電時
における絶縁確保のため１０ｋΩであることが好まし
い。なお，３００℃においてとするのは，グロープラグ
使用時における受熱による支持体の温度上昇を考慮する
ためである。
体の外表面から上記イオン検出用電極までの絶縁抵抗値
は，３００℃において５０ＭΩ以下であることが好まし
い。上記絶縁抵抗値が３００℃において５０ＭΩを越え
る場合には，イオン電流検出時における電流値が小さく
なりすぎて，支持体にイオン検出用電極を埋設した状態
で十分なイオン電流検出が困難であるという問題があ
る。一方，絶縁抵抗値の下限は，通電発熱体への通電時
における絶縁確保のため１０ｋΩであることが好まし
い。なお，３００℃においてとするのは，グロープラグ
使用時における受熱による支持体の温度上昇を考慮する
ためである。
【００２１】また，請求項３の発明のように，上記支持
体の材料は絶縁性セラミックと導電性セラミックと焼結
助剤との混合物であり，上記絶縁性セラミックとしては
窒化珪素を用い，上記導電性セラミックとしては金属の
窒化物，ホウ化物，炭化物又は珪化物の１種又は２種以
上を用い，上記焼結助剤としては酸化アルミニウム及び
１種又は２種以上の希土類元素の酸化物を用いることが
好ましい。即ち，絶縁抵抗の高い窒化珪素（Ｓｉ
3 Ｎ4 ）に対して絶縁抵抗の低い上記導電性セラミック
を混合することによって，一定の導電性を確保する。こ
れにより，上記の支持体の絶縁抵抗値を十分に満足する
ことができる。
体の材料は絶縁性セラミックと導電性セラミックと焼結
助剤との混合物であり，上記絶縁性セラミックとしては
窒化珪素を用い，上記導電性セラミックとしては金属の
窒化物，ホウ化物，炭化物又は珪化物の１種又は２種以
上を用い，上記焼結助剤としては酸化アルミニウム及び
１種又は２種以上の希土類元素の酸化物を用いることが
好ましい。即ち，絶縁抵抗の高い窒化珪素（Ｓｉ
3 Ｎ4 ）に対して絶縁抵抗の低い上記導電性セラミック
を混合することによって，一定の導電性を確保する。こ
れにより，上記の支持体の絶縁抵抗値を十分に満足する
ことができる。
【００２２】上記窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）と混合する金
属の窒化物，ホウ化物，炭化物又は珪化物としては，例
えば次のものがある。まず窒化物としては，例えばＴｉ
Ｎ，ＺｒＮ，ＶＮ，ＮｂＮ，ＴａＮ，Ｃｒ2Ｎ等があ
る。ホウ化物としては，例えばＴｉＢ2 ，ＺｒＢ2 ，Ｈ
ｆＢ2 ，ＶＢ2 ，ＮｂＢ2，ＴａＢ2 ，ＣｒＢ，ＣｒＢ
2 ，Ｍｏ2 Ｂ，Ｍｏ2 Ｂ5 ，ＷＢ，Ｗ2 Ｂ5 ，ＬａＢ6
等がある。
属の窒化物，ホウ化物，炭化物又は珪化物としては，例
えば次のものがある。まず窒化物としては，例えばＴｉ
Ｎ，ＺｒＮ，ＶＮ，ＮｂＮ，ＴａＮ，Ｃｒ2Ｎ等があ
る。ホウ化物としては，例えばＴｉＢ2 ，ＺｒＢ2 ，Ｈ
ｆＢ2 ，ＶＢ2 ，ＮｂＢ2，ＴａＢ2 ，ＣｒＢ，ＣｒＢ
2 ，Ｍｏ2 Ｂ，Ｍｏ2 Ｂ5 ，ＷＢ，Ｗ2 Ｂ5 ，ＬａＢ6
等がある。
【００２３】炭化物としては，ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＶＣ，
ＮｂＣ，ＴａＣ，Ｃｒ3 Ｃ2 ，Ｍｏ2 Ｃ，Ｗ2 Ｃ，ＷＣ
等がある。珪化物としては，例えばＴｉＳｉ2 ，ＺｒＳ
ｉ2 ，ＮｂＳｉ2 ，ＴａＳｉ2 ，ＣｒＳｉ2 ，Ｍｏ5 Ｓ
ｉ3 ，ＭｏＳｉ2 ，ＷＳｉ2 等がある。
ＮｂＣ，ＴａＣ，Ｃｒ3 Ｃ2 ，Ｍｏ2 Ｃ，Ｗ2 Ｃ，ＷＣ
等がある。珪化物としては，例えばＴｉＳｉ2 ，ＺｒＳ
ｉ2 ，ＮｂＳｉ2 ，ＴａＳｉ2 ，ＣｒＳｉ2 ，Ｍｏ5 Ｓ
ｉ3 ，ＭｏＳｉ2 ，ＷＳｉ2 等がある。
【００２４】また，上記窒化珪素と混合する上記１種又
は２種以上の化合物の割合は，全体に対して５〜５０％
（重量比）であることが好ましい。５％未満の場合には
絶縁抵抗値を十分に低下させることができないという問
題があり，一方，５０％を超える場合には，絶縁抵抗値
はもっと低下するが，高温での強度が低下し，熱衝撃性
が悪化するという問題がある。また，上記焼結助剤にお
ける希土類元素の酸化物としては，例えば，Ｙ2 Ｏ3，
Ｙｂ2 Ｏ3 ，Ｎｄ2 Ｏ3 ，Ｓｃ2 Ｏ3 等がある。
は２種以上の化合物の割合は，全体に対して５〜５０％
（重量比）であることが好ましい。５％未満の場合には
絶縁抵抗値を十分に低下させることができないという問
題があり，一方，５０％を超える場合には，絶縁抵抗値
はもっと低下するが，高温での強度が低下し，熱衝撃性
が悪化するという問題がある。また，上記焼結助剤にお
ける希土類元素の酸化物としては，例えば，Ｙ2 Ｏ3，
Ｙｂ2 Ｏ3 ，Ｎｄ2 Ｏ3 ，Ｓｃ2 Ｏ3 等がある。
【００２５】また，請求項４の発明のように，上記通電
発熱体と上記イオン検出用電極とは同一体により構成さ
れている構造にすることもできる。即ち，この同一体に
通電発熱体とイオン検出用電極の両機能を兼ね備えさせ
ることもできる。この場合には，さらに構造を簡単にす
ることができる。またイオン電極検出状態における電極
面積を拡大することができ，より広範囲に渡ったイオン
検出が可能となり検出精度向上が図られる。
発熱体と上記イオン検出用電極とは同一体により構成さ
れている構造にすることもできる。即ち，この同一体に
通電発熱体とイオン検出用電極の両機能を兼ね備えさせ
ることもできる。この場合には，さらに構造を簡単にす
ることができる。またイオン電極検出状態における電極
面積を拡大することができ，より広範囲に渡ったイオン
検出が可能となり検出精度向上が図られる。
実施形態例１ 本発明の実施形態例にかかるグロープラグにつき，図１
〜図９を用いて説明する。本例のグロープラグは，ディ
ーゼルエンジンの始動補助装置として用いられる，セラ
ミックグロープラグである。本例のグロープラグ１は，
図１に示すごとく，ハウジング４と該ハウジング４内に
支持された本体１０とよりなる。本体１０は，支持体１
１と，該支持体１１の内部に設けられた通電発熱体２及
び該通電発熱体２の両端部に電気的に接続されて支持体
１１の外部に導出された一対のリード線２１，２２とを
有する。
〜図９を用いて説明する。本例のグロープラグは，ディ
ーゼルエンジンの始動補助装置として用いられる，セラ
ミックグロープラグである。本例のグロープラグ１は，
図１に示すごとく，ハウジング４と該ハウジング４内に
支持された本体１０とよりなる。本体１０は，支持体１
１と，該支持体１１の内部に設けられた通電発熱体２及
び該通電発熱体２の両端部に電気的に接続されて支持体
１１の外部に導出された一対のリード線２１，２２とを
有する。
【００２６】また，上記支持体１０の内部に配設され
た，火炎中のイオン化の状態を検出するための，イオン
検出用電極３を有する。かつ該イオン検出用電極３は上
記火炎に曝されないように上記支持体１１の内部に埋設
されている。また，本例においては，後述するように，
支持体１１として，Ｓｉ3 Ｎ4 （窒化珪素）とＴｉＢ2
（ホウ化チタン）との混合物からなるセラミックを用い
た。
た，火炎中のイオン化の状態を検出するための，イオン
検出用電極３を有する。かつ該イオン検出用電極３は上
記火炎に曝されないように上記支持体１１の内部に埋設
されている。また，本例においては，後述するように，
支持体１１として，Ｓｉ3 Ｎ4 （窒化珪素）とＴｉＢ2
（ホウ化チタン）との混合物からなるセラミックを用い
た。
【００２７】上記本体１０は，図１，図２に示すごと
く，金属製のハウジング４内に，金属製の環状支持体４
１を介して，固定されている。そして，上記通電発熱体
２の一方のリード線２１は，支持体１１の内部を上昇し
て，本体１０の側面に設けた導電性の端子部２３を介し
て内部リード線２３１に電気的に接続されている。ま
た，他方のリード線２２は，上記環状支持体４１を介し
てハウジング４に電気的に接続されている。また，上記
イオン検出用電極３の上部は，支持体１１の上端部に設
けた導電性の端子部３１を介して内部リード線３３に電
気的に接続されている。
く，金属製のハウジング４内に，金属製の環状支持体４
１を介して，固定されている。そして，上記通電発熱体
２の一方のリード線２１は，支持体１１の内部を上昇し
て，本体１０の側面に設けた導電性の端子部２３を介し
て内部リード線２３１に電気的に接続されている。ま
た，他方のリード線２２は，上記環状支持体４１を介し
てハウジング４に電気的に接続されている。また，上記
イオン検出用電極３の上部は，支持体１１の上端部に設
けた導電性の端子部３１を介して内部リード線３３に電
気的に接続されている。
【００２８】一方，ハウジング４は，上記環状支持体４
１を有し，図２に示すごとく，その上部に保護筒４２を
有している。また，ハウジング４は，エンジンのシリン
ダヘッド４５へ装着するための，雄ねじ部４３を有す
る。上記保護筒４２の上方開口部には，ゴムブッシュ４
２１が嵌合されている。また，該ゴムブッシュ４２１に
は，外部リード線２３３，３３３が貫挿され，これらは
それぞれ接続端子２３２，３３２を介して，上記内部リ
ード線２３１，３３に接続されている。したがって，外
部リード線２３３は通電発熱体２の一端に，外部リード
線３３３はイオン検出用電極３にそれぞれ電気的に導通
されている。
１を有し，図２に示すごとく，その上部に保護筒４２を
有している。また，ハウジング４は，エンジンのシリン
ダヘッド４５へ装着するための，雄ねじ部４３を有す
る。上記保護筒４２の上方開口部には，ゴムブッシュ４
２１が嵌合されている。また，該ゴムブッシュ４２１に
は，外部リード線２３３，３３３が貫挿され，これらは
それぞれ接続端子２３２，３３２を介して，上記内部リ
ード線２３１，３３に接続されている。したがって，外
部リード線２３３は通電発熱体２の一端に，外部リード
線３３３はイオン検出用電極３にそれぞれ電気的に導通
されている。
【００２９】なお，通電発熱体２の他端は，上記のごと
く，環状支持体４１を介してハウジング４に電気的に導
通している（図１）。また，本体１０の先端部（下端
部）は，図１に示すごとく，半球面形状に形成されてい
る。そして，本例においては，通電発熱体２及びイオン
検出用電極３は，いずれも支持体１１内に埋設されてい
る。
く，環状支持体４１を介してハウジング４に電気的に導
通している（図１）。また，本体１０の先端部（下端
部）は，図１に示すごとく，半球面形状に形成されてい
る。そして，本例においては，通電発熱体２及びイオン
検出用電極３は，いずれも支持体１１内に埋設されてい
る。
【００３０】次に，上記グロープラグ本体１０を製造す
るに当たっては，まず図３，図４に示すごとく，Ｕ字状
の通電発熱体２の成形品２９と棒状のイオン検出用電極
３の成形品３９を準備する。これらの成形品２９，３９
は，それぞれ通電発熱体２及びイオン検出用電極３用の
セラミック粉末を用いて射出成形，或いはプレス成形に
より作製する。
るに当たっては，まず図３，図４に示すごとく，Ｕ字状
の通電発熱体２の成形品２９と棒状のイオン検出用電極
３の成形品３９を準備する。これらの成形品２９，３９
は，それぞれ通電発熱体２及びイオン検出用電極３用の
セラミック粉末を用いて射出成形，或いはプレス成形に
より作製する。
【００３１】そして，成形品２９，３９は，支持体１１
用のセラミック粉末の中に埋設し，これらをホットプレ
スにて一体的に焼成する。その後，研削にて支持体１１
の形状を円筒・球面加工する。なお，上記埋設に先立っ
てリード線２１，２２を成形品２９に接続しておく。こ
れにより，通電発熱体２及びイオン検出用電極３を内蔵
したグロープラグ本体１０が得られる。
用のセラミック粉末の中に埋設し，これらをホットプレ
スにて一体的に焼成する。その後，研削にて支持体１１
の形状を円筒・球面加工する。なお，上記埋設に先立っ
てリード線２１，２２を成形品２９に接続しておく。こ
れにより，通電発熱体２及びイオン検出用電極３を内蔵
したグロープラグ本体１０が得られる。
【００３２】上記支持体１１用のセラミック粉末として
は，Ｓｉ3 Ｎ4 を９５％（重量比）と，ＴｉＢ2 を５％
と，焼結助剤としてＹ2 Ｏ3 とＡｌ2 Ｏ3 を１０％外部
添加し，さらに，パラフィンＷＡＸを主成分とする複合
バインダー１５％を外部添加し，これらを混合して用い
た。
は，Ｓｉ3 Ｎ4 を９５％（重量比）と，ＴｉＢ2 を５％
と，焼結助剤としてＹ2 Ｏ3 とＡｌ2 Ｏ3 を１０％外部
添加し，さらに，パラフィンＷＡＸを主成分とする複合
バインダー１５％を外部添加し，これらを混合して用い
た。
【００３３】焼結助剤は，その他の希土類元素の酸化物
の１種又は２種以上を添加し，Ｓｉ3 Ｎ4 粒界を結晶化
しても良い。そして，これらの材料を成形し，加圧焼結
を行った。加圧焼結の条件は，加圧力５００ｋｇ／ｃｍ
2 ，焼結温度１８００℃，時間６０分で実施した。得ら
れた焼結体の絶縁抵抗を図５に符号Ｅ１で示す。
の１種又は２種以上を添加し，Ｓｉ3 Ｎ4 粒界を結晶化
しても良い。そして，これらの材料を成形し，加圧焼結
を行った。加圧焼結の条件は，加圧力５００ｋｇ／ｃｍ
2 ，焼結温度１８００℃，時間６０分で実施した。得ら
れた焼結体の絶縁抵抗を図５に符号Ｅ１で示す。
【００３４】図５は，横軸に温度，縦軸に絶縁抵抗（Ｍ
Ω）をとった。図５のＥ１より知られるごとく，Ｓｉ3
Ｎ4 にＴｉＢ2 を混合した本例の支持体１１は，３００
℃において絶縁抵抗値が２０ＭΩ以下と非常に小さい値
となり，十分な導電性を有している。
Ω）をとった。図５のＥ１より知られるごとく，Ｓｉ3
Ｎ4 にＴｉＢ2 を混合した本例の支持体１１は，３００
℃において絶縁抵抗値が２０ＭΩ以下と非常に小さい値
となり，十分な導電性を有している。
【００３５】次に，上記のごとく本体１０とハウジング
４などとによって構成したグロープラグ１は，図６に示
すごとく，エンジンのシリンダヘッド４５に対して，ハ
ウジンク４の雄ねじ部を螺合することにより装着する。
これにより，グロープラグ本体１０の先端部が，シリン
ダヘッド４５の燃焼室の一部である渦流室４５１に突出
した状態で装着される。なお，符号４５７は主燃焼室，
４５８はピストン，４５９は燃料噴射ノズルである。
４などとによって構成したグロープラグ１は，図６に示
すごとく，エンジンのシリンダヘッド４５に対して，ハ
ウジンク４の雄ねじ部を螺合することにより装着する。
これにより，グロープラグ本体１０の先端部が，シリン
ダヘッド４５の燃焼室の一部である渦流室４５１に突出
した状態で装着される。なお，符号４５７は主燃焼室，
４５８はピストン，４５９は燃料噴射ノズルである。
【００３６】また，上記グロープラグ１は，図６に示す
ごとく，グロープラグ作動回路に接続される。即ち，通
電発熱体２の一端のリード線２１は，外部リード線２３
３，グローリレー５３，５３１，及び１２ボルトのバッ
テリ５４を介して，金属製のシリンダヘッド４５に接続
されている。更に，シリンダヘッド４５，ハウジング
４，環状支持体４１，本体１０のリード線２２（図１）
を介して，通電発熱体２の他端に接続されている。これ
により，通電発熱体２の加熱用回路が形成される。
ごとく，グロープラグ作動回路に接続される。即ち，通
電発熱体２の一端のリード線２１は，外部リード線２３
３，グローリレー５３，５３１，及び１２ボルトのバッ
テリ５４を介して，金属製のシリンダヘッド４５に接続
されている。更に，シリンダヘッド４５，ハウジング
４，環状支持体４１，本体１０のリード線２２（図１）
を介して，通電発熱体２の他端に接続されている。これ
により，通電発熱体２の加熱用回路が形成される。
【００３７】また，イオン検出用電極３の外部リード線
３３３は，イオン電流検出用抵抗５２１，直流電源５１
を介してシリンダヘッド４５に接続されている。また，
上記イオン電流検出用抵抗５２１には，イオン電流を検
出するための電位差計５２２が設けられ，これはＥＣＵ
（電子制御装置）５２に接続されている。また，ＥＣＵ
５２には，上記グローリレー５３，５３１，エンジン冷
却水の水温センサ５２５，エンジンの回転数センサ５２
６が接続されている。
３３３は，イオン電流検出用抵抗５２１，直流電源５１
を介してシリンダヘッド４５に接続されている。また，
上記イオン電流検出用抵抗５２１には，イオン電流を検
出するための電位差計５２２が設けられ，これはＥＣＵ
（電子制御装置）５２に接続されている。また，ＥＣＵ
５２には，上記グローリレー５３，５３１，エンジン冷
却水の水温センサ５２５，エンジンの回転数センサ５２
６が接続されている。
【００３８】上記図６に示した，グロープラグ１の使用
に当たっては，まずエンジンの始動時においては，ＥＣ
Ｕ５２により，グローリレー５３，５３１がオンとされ
る。そのため，バッテリ５４とグロープラグの通電発熱
体２との間が閉路となり，グロープラグ本体１０の通電
発熱体２が通電され発熱する。そのためグロープラグ１
は加熱状態となり，渦流室４５１が加熱され，着火温度
に上昇する。そこで，燃料噴射ノズル４５９から，燃料
が噴射されると，その都度該燃料が着火され，ピストン
４５８が作動し，エンジンが駆動される。
に当たっては，まずエンジンの始動時においては，ＥＣ
Ｕ５２により，グローリレー５３，５３１がオンとされ
る。そのため，バッテリ５４とグロープラグの通電発熱
体２との間が閉路となり，グロープラグ本体１０の通電
発熱体２が通電され発熱する。そのためグロープラグ１
は加熱状態となり，渦流室４５１が加熱され，着火温度
に上昇する。そこで，燃料噴射ノズル４５９から，燃料
が噴射されると，その都度該燃料が着火され，ピストン
４５８が作動し，エンジンが駆動される。
【００３９】一方，燃料が燃焼している際には，前記の
ごとく，イオンが発生するので，そのイオン電流をイオ
ン検出用電極３，イオン電流検出用抵抗５２１及び電位
差計５２２により検出する。即ち，グロープラグ本体１
０の上記イオン検出用電極３とシリンダヘッド４５との
間には５００ボルトの直流電源５１によって電圧が印加
されている。また，イオン検出用電極３を覆っている支
持体１１は，上記のごとく導電性を有する。
ごとく，イオンが発生するので，そのイオン電流をイオ
ン検出用電極３，イオン電流検出用抵抗５２１及び電位
差計５２２により検出する。即ち，グロープラグ本体１
０の上記イオン検出用電極３とシリンダヘッド４５との
間には５００ボルトの直流電源５１によって電圧が印加
されている。また，イオン検出用電極３を覆っている支
持体１１は，上記のごとく導電性を有する。
【００４０】そこで，渦流室４５１内における，燃焼火
炎帯の活性イオンの発生に伴い，イオン電流検出用抵抗
５２１を含む電流経路にイオン電流が流れる。なお，イ
オン電流検出用抵抗５２１は，約５００ｋΩで，これを
流れるイオン電流は，その両端の電位差として電位差計
５２２により検出される。
炎帯の活性イオンの発生に伴い，イオン電流検出用抵抗
５２１を含む電流経路にイオン電流が流れる。なお，イ
オン電流検出用抵抗５２１は，約５００ｋΩで，これを
流れるイオン電流は，その両端の電位差として電位差計
５２２により検出される。
【００４１】ここで，イオン電流の検出原理を略述す
る。燃料噴射ノズル４５９からの噴射燃料が渦流室４５
１で燃焼されると，その燃焼火炎帯ではイオン化された
プラスイオンとマイナスイオンが大量に発生する。この
とき，上記イオン検出用電極３とそれに対面するシリン
ダヘッド４５との間にバッテリ電圧が印加されているの
で，イオン検出用電極３にはマイナスイオンが捕獲され
ると共に，シリンダヘッド４５にはプラスイオンが捕獲
される。その結果，上記の電流経路が形成され，この電
流経路を流れるイオン電流がイオン電流検出用抵抗５２
１の両端の電位差として検出される。
る。燃料噴射ノズル４５９からの噴射燃料が渦流室４５
１で燃焼されると，その燃焼火炎帯ではイオン化された
プラスイオンとマイナスイオンが大量に発生する。この
とき，上記イオン検出用電極３とそれに対面するシリン
ダヘッド４５との間にバッテリ電圧が印加されているの
で，イオン検出用電極３にはマイナスイオンが捕獲され
ると共に，シリンダヘッド４５にはプラスイオンが捕獲
される。その結果，上記の電流経路が形成され，この電
流経路を流れるイオン電流がイオン電流検出用抵抗５２
１の両端の電位差として検出される。
【００４２】一方，ＥＣＵ５２は，ＣＰＵ，ＲＯＭ，Ｒ
ＡＭ，入出力回路等からなる周知のマイクロコンピュー
タやＡ／Ｄ変換器（共に図示略）を中心に構成され，前
記電位差計５２２により検出された検出信号を入力す
る。また，ＥＣＵ５２には，エンジン冷却水の温度を検
出するための水温センサ５２５の検出信号や，エンジン
クランク角に応じてエンジン回転数を検出するための回
転数センサ５２６の検出信号が入力され，ＥＣＵ５２は
各検出信号に基づいて水温Ｔｗ，エンジン回転数Ｎｅを
検知する。
ＡＭ，入出力回路等からなる周知のマイクロコンピュー
タやＡ／Ｄ変換器（共に図示略）を中心に構成され，前
記電位差計５２２により検出された検出信号を入力す
る。また，ＥＣＵ５２には，エンジン冷却水の温度を検
出するための水温センサ５２５の検出信号や，エンジン
クランク角に応じてエンジン回転数を検出するための回
転数センサ５２６の検出信号が入力され，ＥＣＵ５２は
各検出信号に基づいて水温Ｔｗ，エンジン回転数Ｎｅを
検知する。
【００４３】上記ＥＣＵ５２は，ディーゼルエンジンの
低温始動時において，グロープラグ１の通電発熱体２を
加熱させて燃料の着火及び燃焼を促進させる。また，デ
ィーゼルエンジンの始動中，始動直後および一般走行中
において，イオン電流を検出する。なお，エンジン始動
当初においては，グローリレー５３，５３１がオンの状
態にあり，通電発熱体２は加熱状態に保持されるように
なっている。
低温始動時において，グロープラグ１の通電発熱体２を
加熱させて燃料の着火及び燃焼を促進させる。また，デ
ィーゼルエンジンの始動中，始動直後および一般走行中
において，イオン電流を検出する。なお，エンジン始動
当初においては，グローリレー５３，５３１がオンの状
態にあり，通電発熱体２は加熱状態に保持されるように
なっている。
【００４４】以下，図７のフローチャートを用いて，上
記グローリレー５３，５３１のオン，オフ切り替え処理
を説明する。図７は，所定の時間の割り込み処理により
実行される。まず，図７の処理がスタートすると，ＥＣ
Ｕ５２は，先ずステップ１１でエンジン暖機完了後であ
り，且つグローリレー５３，５３１がオフであるか否か
を判別する。エンジン始動当初においては，ステップ１
１が否定判別され，ＥＣＵ５２は続くステップ１２で水
温Ｔｗ及びエンジン回転数Ｎｅを読み込む。
記グローリレー５３，５３１のオン，オフ切り替え処理
を説明する。図７は，所定の時間の割り込み処理により
実行される。まず，図７の処理がスタートすると，ＥＣ
Ｕ５２は，先ずステップ１１でエンジン暖機完了後であ
り，且つグローリレー５３，５３１がオフであるか否か
を判別する。エンジン始動当初においては，ステップ１
１が否定判別され，ＥＣＵ５２は続くステップ１２で水
温Ｔｗ及びエンジン回転数Ｎｅを読み込む。
【００４５】その後，ステップ１３で水温Ｔｗが所定の
暖機完了温度（本実施形態例では，６０℃）以上である
か否かを判別すると共に，ステップ１４でエンジン回転
数Ｎｅが所定回転数（本実施形態例では，２０００ｒｐ
ｍ）以上に達しているか否かを判別する。このときステ
ップ１３，１４が共に否定判別されれば，エンジンの暖
機が完了しておらず，グロープラグの通電発熱体２によ
る加熱が必要であるとみなし，ステップ１５に進む。
暖機完了温度（本実施形態例では，６０℃）以上である
か否かを判別すると共に，ステップ１４でエンジン回転
数Ｎｅが所定回転数（本実施形態例では，２０００ｒｐ
ｍ）以上に達しているか否かを判別する。このときステ
ップ１３，１４が共に否定判別されれば，エンジンの暖
機が完了しておらず，グロープラグの通電発熱体２によ
る加熱が必要であるとみなし，ステップ１５に進む。
【００４６】また，ステップ１３，１４のいずれかが肯
定判別されれば，エンジンの暖機が完了，或いはグロー
プラグ１による加熱が不要であるとみなし，ステップ１
６に進む。
定判別されれば，エンジンの暖機が完了，或いはグロー
プラグ１による加熱が不要であるとみなし，ステップ１
６に進む。
【００４７】ステップ１５に進んだ場合は，グローリレ
ー５３，５３１はオンのまま維持される。この状態で
は，グロープラグ１の発熱作用によって燃料の着火及び
燃焼が継続される。また，ステップ１６に進んだ場合，
ＥＣＵ５２は，グローリレー５３，５３１をオフとす
る。
ー５３，５３１はオンのまま維持される。この状態で
は，グロープラグ１の発熱作用によって燃料の着火及び
燃焼が継続される。また，ステップ１６に進んだ場合，
ＥＣＵ５２は，グローリレー５３，５３１をオフとす
る。
【００４８】次に，図８は，オシロスコープを用いて燃
料燃焼時に発生するイオン電流を観察した際の電流波形
図である。同図において，燃料噴射時期（圧縮ＴＤＣ）
直後に電圧が急上昇している波形が燃料の燃焼によるイ
オン電流波形であり，Ａ点が燃焼の開始位置，即ち着火
時期に相当する。また，このイオン電流波形には，２つ
の山が観測される。つまり，燃焼初期には，拡散火炎帯
の活性イオンにより第１の山Ｂ１が観測され，燃焼中後
期には筒内圧上昇による再イオン化により第２の山Ｂ２
が観測される。
料燃焼時に発生するイオン電流を観察した際の電流波形
図である。同図において，燃料噴射時期（圧縮ＴＤＣ）
直後に電圧が急上昇している波形が燃料の燃焼によるイ
オン電流波形であり，Ａ点が燃焼の開始位置，即ち着火
時期に相当する。また，このイオン電流波形には，２つ
の山が観測される。つまり，燃焼初期には，拡散火炎帯
の活性イオンにより第１の山Ｂ１が観測され，燃焼中後
期には筒内圧上昇による再イオン化により第２の山Ｂ２
が観測される。
【００４９】この場合，ＥＣＵ５２は，イオン電流波形
の第１の山Ｂ１から実際の着火時期を検出すると共に，
検出された実際の着火時期と目標着火時期との差をなく
すべく着火時期のフィードバック制御を実施する。ま
た，ＥＣＵ５２は，イオン電流波形の第２の山Ｂ２から
異常燃焼，失火等の燃焼状態を検出し，その検出結果を
燃料噴射制御に反映させる。こうしてイオン電流をエン
ジンの燃料噴射制御に反映させることにより，きめ細か
くエンジンの運転状態を制御することが可能となる。
の第１の山Ｂ１から実際の着火時期を検出すると共に，
検出された実際の着火時期と目標着火時期との差をなく
すべく着火時期のフィードバック制御を実施する。ま
た，ＥＣＵ５２は，イオン電流波形の第２の山Ｂ２から
異常燃焼，失火等の燃焼状態を検出し，その検出結果を
燃料噴射制御に反映させる。こうしてイオン電流をエン
ジンの燃料噴射制御に反映させることにより，きめ細か
くエンジンの運転状態を制御することが可能となる。
【００５０】上記のごとく，本例のグロープラグにおい
ては，支持体１１の内部に通電発熱体２とリード線２
１，２２とイオン検出用電極３とを設けてあり，これら
は一体的に構成されている。そのため，通電発熱体２に
よるグロー動作（加熱動作）と，イオン検出用電極３に
よるイオン電流検出とを１つのグロープラグにより達成
できる。また，そのためグロープラグがコンパクトにな
る。また，支持体１１の先端部は，半球形状としてある
ので，燃焼室内における熱衝撃を吸収することができ
る。
ては，支持体１１の内部に通電発熱体２とリード線２
１，２２とイオン検出用電極３とを設けてあり，これら
は一体的に構成されている。そのため，通電発熱体２に
よるグロー動作（加熱動作）と，イオン検出用電極３に
よるイオン電流検出とを１つのグロープラグにより達成
できる。また，そのためグロープラグがコンパクトにな
る。また，支持体１１の先端部は，半球形状としてある
ので，燃焼室内における熱衝撃を吸収することができ
る。
【００５１】さらに，本例においては，支持体１１とし
て上記のごとく３００℃において絶縁抵抗が２０ＭΩ以
下の十分な導電性を有するセラミックを用いている。そ
のため，支持体１１の内部へイオン検出用電極３を埋設
することができる。即ち，支持体１１に導電性を持たせ
ることにより，イオン検出用電極３を燃焼火炎に曝すこ
となくイオン電流の検出を可能にすることができる。
て上記のごとく３００℃において絶縁抵抗が２０ＭΩ以
下の十分な導電性を有するセラミックを用いている。そ
のため，支持体１１の内部へイオン検出用電極３を埋設
することができる。即ち，支持体１１に導電性を持たせ
ることにより，イオン検出用電極３を燃焼火炎に曝すこ
となくイオン電流の検出を可能にすることができる。
【００５２】そのため，イオン検出用電極３の腐食，破
壊等の不具合を確実に防止することができる。それ故，
従来のようにイオン検出用電極の露出部に高価な白金等
を用いるということも必要ない。したがって，グロープ
ラグのコストダウンを図ることもできる。
壊等の不具合を確実に防止することができる。それ故，
従来のようにイオン検出用電極の露出部に高価な白金等
を用いるということも必要ない。したがって，グロープ
ラグのコストダウンを図ることもできる。
【００５３】また，通電発熱体２及びリード線２１，２
２も支持体１１の内部に設けてあるので，燃焼ガスによ
る酸化等の腐食もなく，さらに耐久性に優れている。ま
た，本例においては，測定電圧を５００Ｖとしたが，１
０Ｖ等の低電圧にしても，イオン波形を増幅すれば解析
が可能である。
２も支持体１１の内部に設けてあるので，燃焼ガスによ
る酸化等の腐食もなく，さらに耐久性に優れている。ま
た，本例においては，測定電圧を５００Ｖとしたが，１
０Ｖ等の低電圧にしても，イオン波形を増幅すれば解析
が可能である。
【００５４】実施形態例２ 本例は，実施形態例１における支持体１１として，上記
実施形態例１のＥ１の他に，表１に示すごとき原料によ
り作製した支持体試料Ｅ２〜Ｅ４を準備し，上記Ｅ１と
共にイオン電流検出可否を評価した。試料Ｅ１〜Ｅ４
は，いずれもＳｉ3 Ｎ4 ９５％（重量比）と，それぞれ
別の導電性のセラミック粉末を５％加え，さらに焼結助
剤としてＹ2 Ｏ3 とＡｌ2 Ｏ3 を合計１０％外部添加し
たものである。
実施形態例１のＥ１の他に，表１に示すごとき原料によ
り作製した支持体試料Ｅ２〜Ｅ４を準備し，上記Ｅ１と
共にイオン電流検出可否を評価した。試料Ｅ１〜Ｅ４
は，いずれもＳｉ3 Ｎ4 ９５％（重量比）と，それぞれ
別の導電性のセラミック粉末を５％加え，さらに焼結助
剤としてＹ2 Ｏ3 とＡｌ2 Ｏ3 を合計１０％外部添加し
たものである。
【００５５】なお，比較のために，セラミック粉末とし
てＳｉ3 Ｎ4 を用い，焼結助剤としてＹ2 Ｏ3 とＡｌ2
Ｏ3 を合計１０％外部添加し，他の導電性セラミックを
混合しなかったものも準備した（Ｃ１）。そして，焼結
体を作製するに当たっては，上記粉末とパラフィンＷＡ
Ｘを主成分とするバインダー１５％を混合し，射出成形
を行う。その後，加圧焼結を行なう。その条件の加圧は
５００ｋｇ／ｃｍ2 ，焼結温度１８００℃，時間６０分
で実施した。その他は，実施形態例１と同様である。
てＳｉ3 Ｎ4 を用い，焼結助剤としてＹ2 Ｏ3 とＡｌ2
Ｏ3 を合計１０％外部添加し，他の導電性セラミックを
混合しなかったものも準備した（Ｃ１）。そして，焼結
体を作製するに当たっては，上記粉末とパラフィンＷＡ
Ｘを主成分とするバインダー１５％を混合し，射出成形
を行う。その後，加圧焼結を行なう。その条件の加圧は
５００ｋｇ／ｃｍ2 ，焼結温度１８００℃，時間６０分
で実施した。その他は，実施形態例１と同様である。
【００５６】まず，各試料Ｅ１〜Ｅ４，Ｃ１からなる支
持体の絶縁抵抗値を図５に示す。図５より知られるごと
く，Ｅ１〜Ｅ４はいずれも３００℃において絶縁抵抗値
が５０ＭΩ以下となった。一方，Ｃ１は，３００℃にお
いても５００ＭΩであり，最も大きな値を示した。
持体の絶縁抵抗値を図５に示す。図５より知られるごと
く，Ｅ１〜Ｅ４はいずれも３００℃において絶縁抵抗値
が５０ＭΩ以下となった。一方，Ｃ１は，３００℃にお
いても５００ＭΩであり，最も大きな値を示した。
【００５７】次に，これらの試料Ｅ１〜Ｅ４，Ｃ１を用
いた支持体１１を有するグロープラグを用いて，イオン
電流検出の可否を調査した。その結果を表１に示す。表
１より知られるごとく，試料Ｅ１〜Ｅ４を用いた場合に
は前述した図８に示すようなイオン電流が検出された。
一方，試料Ｃ１を用いた場合には，イオン電流の検出が
できなかった。また，本例のＥ１〜Ｅ４においては，導
電性セラミックを各々５％添加したがこの添加量を５％
以上にした場合には，絶縁抵抗値がもっと大きく低下す
る。
いた支持体１１を有するグロープラグを用いて，イオン
電流検出の可否を調査した。その結果を表１に示す。表
１より知られるごとく，試料Ｅ１〜Ｅ４を用いた場合に
は前述した図８に示すようなイオン電流が検出された。
一方，試料Ｃ１を用いた場合には，イオン電流の検出が
できなかった。また，本例のＥ１〜Ｅ４においては，導
電性セラミックを各々５％添加したがこの添加量を５％
以上にした場合には，絶縁抵抗値がもっと大きく低下す
る。
【００５８】
【表１】
【００５９】実施形態例３ 本例は，図９に示すごとく，実施形態例１のグロープラ
グ作動回路（図６）を変更したもので，実施形態例１の
バッテリ５４と直流電源５１とを，１個のバッテリ５５
のみに代えたものである。この場合，イオン検出回路５
２２には，増幅回路を設けておく。なお，イオン電流検
出用抵抗５２１とバッテリ５５との間には，定電流，定
電圧回路５２４を介在することもできる。この場合に
は，回路構成の簡素化とコスト低減の効果がある。
グ作動回路（図６）を変更したもので，実施形態例１の
バッテリ５４と直流電源５１とを，１個のバッテリ５５
のみに代えたものである。この場合，イオン検出回路５
２２には，増幅回路を設けておく。なお，イオン電流検
出用抵抗５２１とバッテリ５５との間には，定電流，定
電圧回路５２４を介在することもできる。この場合に
は，回路構成の簡素化とコスト低減の効果がある。
【００６０】その他は，実施形態例１と同様である。本
例においても，実施形態例１と同様の効果を得ることが
できる。また，特に，本例においては，定電流・定電圧
回路５２４を介在する事で１つのバッテリーでも，グロ
ープラグ発熱時に生じるイオン検出用電極への印加電圧
の変動を防止し，安定した検出性能が維持できるという
効果を得ることができる。
例においても，実施形態例１と同様の効果を得ることが
できる。また，特に，本例においては，定電流・定電圧
回路５２４を介在する事で１つのバッテリーでも，グロ
ープラグ発熱時に生じるイオン検出用電極への印加電圧
の変動を防止し，安定した検出性能が維持できるという
効果を得ることができる。
【００６１】実施形態例４ 本例は，図１０に示すごとく，グロープラグ本体１０に
おける，通電発熱体２とイオン検出用電極３とを１つの
Ｕ字状成形体として一体化した例である。また，通電発
熱体２用の一方のリード線２２０を，支持体１１の上端
に設けた端子部３１に接続し，リード線２２０とイオン
検出用電極３との端子部を共用した。
おける，通電発熱体２とイオン検出用電極３とを１つの
Ｕ字状成形体として一体化した例である。また，通電発
熱体２用の一方のリード線２２０を，支持体１１の上端
に設けた端子部３１に接続し，リード線２２０とイオン
検出用電極３との端子部を共用した。
【００６２】尚，この場合，通電発熱体２の加熱用回路
とイオン電流検出回路とはＥＣＵ５２からの指令信号に
より，スイッチ切替されるもので作動状態としては常に
通電発熱体加熱状態か，イオン電流検出状態のどちらか
一方に接続されている回路構成となっている。その他
は，実施形態例１と同様であり，実施形態例１と同様の
効果を得ることができる。
とイオン電流検出回路とはＥＣＵ５２からの指令信号に
より，スイッチ切替されるもので作動状態としては常に
通電発熱体加熱状態か，イオン電流検出状態のどちらか
一方に接続されている回路構成となっている。その他
は，実施形態例１と同様であり，実施形態例１と同様の
効果を得ることができる。
【００６３】なお，本例では，通電発熱体２とイオン検
出用電極３とを一体化し，また上記端子部３１を共用し
ているので，構造が簡単である。また，本例において
は，イオン電流検出状態では通電発熱体自体もイオン検
出用電極へと作用するため，実質，イオン検出用電極の
面積が拡大でき，より広範囲に渡ったイオン検出が可能
となり検出精度向上の効果が得られる。
出用電極３とを一体化し，また上記端子部３１を共用し
ているので，構造が簡単である。また，本例において
は，イオン電流検出状態では通電発熱体自体もイオン検
出用電極へと作用するため，実質，イオン検出用電極の
面積が拡大でき，より広範囲に渡ったイオン検出が可能
となり検出精度向上の効果が得られる。
【図１】実施形態例１における，（Ａ）グロープラグ本
体の断面図，（Ｂ）上記（Ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図。
体の断面図，（Ｂ）上記（Ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図。
【図２】実施形態例１における，グロープラグの全体説
明図。
明図。
【図３】実施形態例１における，通電発熱体の成形体の
斜視図。
斜視図。
【図４】実施形態例１における，イオン検出用電極の成
形体の斜視図。
形体の斜視図。
【図５】実施形態例１における，支持体の温度と絶縁抵
抗との関係を示す説明図。
抗との関係を示す説明図。
【図６】実施形態例１における，グロープラグ作動回路
図。
図。
【図７】実施形態例１における，グロープラグ作動シス
テムの，グロープラグ始動時のフローチャート。
テムの，グロープラグ始動時のフローチャート。
【図８】実施形態例１における，正常時のイオン電流を
示す図。
示す図。
【図９】実施形態例２における，グロープラグ作動回路
図。
図。
【図１０】実施形態例３における，（Ａ）グロープラグ
本体の断面図，（Ｂ）上記（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面
図。
本体の断面図，（Ｂ）上記（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面
図。
１．．．グロープラグ， １０．．．本体， １１．．．支持体， ２．．．通電発熱体， ２１，２２，２２０．．．リード線， ３．．．イオン検出用電極， ４．．．ハウジング， ４５．．．シリンダヘッド， ４５１．．．渦流室，
Claims (4)
- 【請求項１】 ハウジングと該ハウジング内に支持され
た本体とよりなるグロープラグにおいて，上記本体は，
支持体と，該支持体の内部に設けられた通電発熱体及び
該通電発熱体の両端部に電気的に接続されて支持体の外
部に導出された一対のリード線と，上記支持体の内部に
配設された，火炎中のイオン化の状態を検出するため
の，イオン検出用電極とよりなり，かつ上記イオン検出
用電極は上記火炎に曝されないように上記支持体の内部
に埋設されていることを特徴とするグロープラグ。 - 【請求項２】 請求項１において，上記支持体の外表面
から上記イオン検出用電極までの絶縁抵抗値は，３００
℃において５０ＭΩ以下であることを特徴とするグロー
プラグ。 - 【請求項３】 請求項１又は２において，上記支持体の
材料は絶縁性セラミックと導電性セラミックと焼結助剤
との混合物であり，上記絶縁性セラミックとしては窒化
珪素を用い，上記導電性セラミックとしては金属の窒化
物，ホウ化物，炭化物又は珪化物の１種又は２種以上を
用い，上記焼結助剤としては酸化アルミニウム及び１種
又は２種以上の希土類元素の酸化物を用いることを特徴
とするグロープラグ。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項において，
上記通電発熱体と上記イオン検出用電極とは同一体によ
り構成されていることを特徴とするグロープラグ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26554296A JP3605965B2 (ja) | 1996-09-12 | 1996-09-12 | グロープラグ |
| DE19737396A DE19737396A1 (de) | 1996-09-12 | 1997-08-27 | Glühkerze |
| US08/917,848 US5922229A (en) | 1996-09-12 | 1997-08-27 | Glow plug with ion sensing electrode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26554296A JP3605965B2 (ja) | 1996-09-12 | 1996-09-12 | グロープラグ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1089227A true JPH1089227A (ja) | 1998-04-07 |
| JP3605965B2 JP3605965B2 (ja) | 2004-12-22 |
Family
ID=17418577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26554296A Expired - Fee Related JP3605965B2 (ja) | 1996-09-12 | 1996-09-12 | グロープラグ |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5922229A (ja) |
| JP (1) | JP3605965B2 (ja) |
| DE (1) | DE19737396A1 (ja) |
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| US6414273B1 (en) | 2000-03-22 | 2002-07-02 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Glow plug control apparatus, glow plug, and method of detecting ions in engine combustion chamber |
| KR20150015401A (ko) * | 2013-07-31 | 2015-02-10 | 보그와르너 베루 시스템스 게엠바흐 | 연료/공기 혼합물 점화방법과 점화 시스템 및 점화 시스템의 예열 플러그 |
| JP2016134212A (ja) * | 2015-01-16 | 2016-07-25 | 日本特殊陶業株式会社 | 加熱装置、温度推定装置、ヒータ制御装置 |
| JP2016133005A (ja) * | 2015-01-16 | 2016-07-25 | 日本特殊陶業株式会社 | グロープラグ |
| JP2017058032A (ja) * | 2015-09-14 | 2017-03-23 | 日本特殊陶業株式会社 | グロープラグ |
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| US6144015A (en) * | 1998-09-25 | 2000-11-07 | General Motors Corporation | Glow sensor--ceramic flat plate |
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- 1996-09-12 JP JP26554296A patent/JP3605965B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1997
- 1997-08-27 US US08/917,848 patent/US5922229A/en not_active Expired - Fee Related
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