JPH1089686A - グロープラグ - Google Patents
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- JPH1089686A JPH1089686A JP8265543A JP26554396A JPH1089686A JP H1089686 A JPH1089686 A JP H1089686A JP 8265543 A JP8265543 A JP 8265543A JP 26554396 A JP26554396 A JP 26554396A JP H1089686 A JPH1089686 A JP H1089686A
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- current
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- 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
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- 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
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- 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
-
- 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
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- 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
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- 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
- F23Q2007/002—Glowing plugs for internal-combustion engines with sensing means
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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解消でき，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】 絶縁体１１の内部に設けられた断面Ｕ字
状の通電発熱体２と，上記通電発熱体２の途中に電気的
に接続されて上記絶縁体１１の内部に配設されたイオン
検出用電極３とよりなり，その先端は上記火炎に曝され
るように露出している。上記通電発熱体２のプラス側と
なるプラス端２１８から上記イオン検出用電極３との最
初の接続部分３９までの第１発熱部の電気抵抗をＲ１，
上記最初の接続部分からマイナス端２２８までの第２発
熱部の電気抵抗をＲ２，上記イオン検出用電極における
上記最初の接続部分から先端までの電気抵抗をｒとした
とき，Ｒ２＜ｒの関係が満足されること。
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】 絶縁体１１の内部に設けられた断面Ｕ字
状の通電発熱体２と，上記通電発熱体２の途中に電気的
に接続されて上記絶縁体１１の内部に配設されたイオン
検出用電極３とよりなり，その先端は上記火炎に曝され
るように露出している。上記通電発熱体２のプラス側と
なるプラス端２１８から上記イオン検出用電極３との最
初の接続部分３９までの第１発熱部の電気抵抗をＲ１，
上記最初の接続部分からマイナス端２２８までの第２発
熱部の電気抵抗をＲ２，上記イオン検出用電極における
上記最初の接続部分から先端までの電気抵抗をｒとした
とき，Ｒ２＜ｒの関係が満足されること。
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を解消でき，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を解消でき，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，絶縁体と，該絶縁体の内部に設
けられた断面Ｕ字状の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絶縁体の外部に導出された一
対のリード線と，上記通電発熱体の途中に電気的に接続
されて上記絶縁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，１つ又は複数のイオン検出
用電極とよりなると共に該イオン検出用電極の先端は上
記火炎に曝されるように上記絶縁体から露出しており，
かつ，上記通電発熱体に加熱用の直流電流を流すときに
プラス側となる通電発熱体のプラス端から最初の上記イ
オン検出用電極が接続されている最初の接続部分の中心
部までの，通電発熱体における第１発熱部の電気抵抗を
Ｒ１，上記通電発熱体とイオン検出用電極との上記最初
の接続部分の中心部から通電発熱体のマイナス端まで
の，通電発熱体における第２発熱部の電気抵抗をＲ２，
上記イオン検出用電極における上記最初の接続部分から
先端までの電気抵抗をｒとしたとき，Ｒ２＜ｒの関係が
満足され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，絶縁体と，該絶縁体の内部に設
けられた断面Ｕ字状の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絶縁体の外部に導出された一
対のリード線と，上記通電発熱体の途中に電気的に接続
されて上記絶縁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，１つ又は複数のイオン検出
用電極とよりなると共に該イオン検出用電極の先端は上
記火炎に曝されるように上記絶縁体から露出しており，
かつ，上記通電発熱体に加熱用の直流電流を流すときに
プラス側となる通電発熱体のプラス端から最初の上記イ
オン検出用電極が接続されている最初の接続部分の中心
部までの，通電発熱体における第１発熱部の電気抵抗を
Ｒ１，上記通電発熱体とイオン検出用電極との上記最初
の接続部分の中心部から通電発熱体のマイナス端まで
の，通電発熱体における第２発熱部の電気抵抗をＲ２，
上記イオン検出用電極における上記最初の接続部分から
先端までの電気抵抗をｒとしたとき，Ｒ２＜ｒの関係が
満足され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
記絶縁体の内部に通電発熱体とイオン検出用電極が配設
されており，上記通電発熱体の上記第２発熱部の電気抵
抗Ｒ２が，上記最初の接続部分の電気抵抗ｒよりも小さ
く構成してあることである。
記絶縁体の内部に通電発熱体とイオン検出用電極が配設
されており，上記通電発熱体の上記第２発熱部の電気抵
抗Ｒ２が，上記最初の接続部分の電気抵抗ｒよりも小さ
く構成してあることである。
【００１１】本発明において，上記通電発熱体は，上記
プラス端から上記最初のイオン検出用電極との最初の接
続部分の中心部までを第１発熱部，該最初の接続部分の
中心部からマイナス端までを第２発熱部により構成して
ある。そして，上記第１発熱部の電気抵抗はＲ１，第２
発熱部の電気抵抗はＲ２である（図４）。
プラス端から上記最初のイオン検出用電極との最初の接
続部分の中心部までを第１発熱部，該最初の接続部分の
中心部からマイナス端までを第２発熱部により構成して
ある。そして，上記第１発熱部の電気抵抗はＲ１，第２
発熱部の電気抵抗はＲ２である（図４）。
【００１２】また，上記最初の接続部分とは，上記通電
発熱体においてプラス端からマイナス端までの経路にお
いて，最初にイオン検出用電極が接続されている部分を
いう。このように定義するのは，イオン検出用電極は通
電発熱体に対して，１個（図４）又は複数個（図１０）
を設ける場合があるからである。それ故，複数個のイオ
ン検出用電極を設けた場合には，プラス端とそれに最も
近い位置にある近隣イオン検出用電極との間が第１発熱
部となり，該近隣イオン検出用電極とマイナス端との間
が第２発熱部となる（図１０）。そのため，第２発熱部
には１又は複数個のイオン検出用電極が接続されること
がある。
発熱体においてプラス端からマイナス端までの経路にお
いて，最初にイオン検出用電極が接続されている部分を
いう。このように定義するのは，イオン検出用電極は通
電発熱体に対して，１個（図４）又は複数個（図１０）
を設ける場合があるからである。それ故，複数個のイオ
ン検出用電極を設けた場合には，プラス端とそれに最も
近い位置にある近隣イオン検出用電極との間が第１発熱
部となり，該近隣イオン検出用電極とマイナス端との間
が第２発熱部となる（図１０）。そのため，第２発熱部
には１又は複数個のイオン検出用電極が接続されること
がある。
【００１３】次に，上記通電発熱体の第２発熱部の電気
抵抗Ｒ２とイオン検出用電極の電気抵抗とを，上記のご
とく，Ｒ２＜ｒに構成するに当たっては，両者の材料，
或いは通電経路の太さ，厚み，長さ等を変えることによ
り達成する。例えば，材料変化による手段としては，導
電性セラミック粉末と絶縁性セラミック材料との混合割
合が，第２発熱部とイオン検出用電極とで異なるように
作製する。
抵抗Ｒ２とイオン検出用電極の電気抵抗とを，上記のご
とく，Ｒ２＜ｒに構成するに当たっては，両者の材料，
或いは通電経路の太さ，厚み，長さ等を変えることによ
り達成する。例えば，材料変化による手段としては，導
電性セラミック粉末と絶縁性セラミック材料との混合割
合が，第２発熱部とイオン検出用電極とで異なるように
作製する。
【００１４】通電発熱体とイオン検出用電極の原料とし
ては，例えば，ＭｏＳｉ2 ，Ｍｏ5Ｓｉ3 ，ＭｏｘＳｉ
3 Ｃｙ（ｘ＝４〜５，ｙ＝０〜１），ＭｏＢ，ＷＣ，Ｔ
ｉＮなどの金属の珪化物，炭化物，窒化物，硼化物など
の導電性セラミックを，少なくとも一種用いる。また，
絶縁性セラミックとしては，Ｓｉ3 Ｎ4 ，Ａｌ2 Ｏ3，
ＢＮなどを用いる。また，焼結助材として，希土類元素
の酸化物を少なくとも一種以上添加する。
ては，例えば，ＭｏＳｉ2 ，Ｍｏ5Ｓｉ3 ，ＭｏｘＳｉ
3 Ｃｙ（ｘ＝４〜５，ｙ＝０〜１），ＭｏＢ，ＷＣ，Ｔ
ｉＮなどの金属の珪化物，炭化物，窒化物，硼化物など
の導電性セラミックを，少なくとも一種用いる。また，
絶縁性セラミックとしては，Ｓｉ3 Ｎ4 ，Ａｌ2 Ｏ3，
ＢＮなどを用いる。また，焼結助材として，希土類元素
の酸化物を少なくとも一種以上添加する。
【００１５】以下に導電性セラミックとして，ＭｏＳｉ
2 ，絶縁性セラミックとしてＳｉ3Ｎ4 を，また焼結助
材として，Ｙ2 Ｏ3 とＡｌ2 Ｏ3 を用いた場合について
例示説明する。即ち，ここで，Ｓｉ3 Ｎ4 の粒径をＭｏ
Ｓｉ2 粒径よりも大きくすることにより，絶縁性のＳｉ
3 Ｎ4 粒径が，互いに連続する導電性のＭｏＳｉ2 粒子
で包まれた組織となり，導電性を発現する。
2 ，絶縁性セラミックとしてＳｉ3Ｎ4 を，また焼結助
材として，Ｙ2 Ｏ3 とＡｌ2 Ｏ3 を用いた場合について
例示説明する。即ち，ここで，Ｓｉ3 Ｎ4 の粒径をＭｏ
Ｓｉ2 粒径よりも大きくすることにより，絶縁性のＳｉ
3 Ｎ4 粒径が，互いに連続する導電性のＭｏＳｉ2 粒子
で包まれた組織となり，導電性を発現する。
【００１６】具体的には，平均粒径１μｍのＭｏＳｉ2
と平均粒径１５μｍのＳｉ3 Ｎ4 を用いた。焼結部材は
同様に平均粒径１μｍとした。ＭｏＳｉ2 とＳｉ3 Ｎ4
の配合割合は１０〜６０：９０〜４０（重量％）の範囲
で適宜選択される。通電発熱体の第２発熱部は，ＭｏＳ
ｉ2 ：Ｓｉ3 Ｎ4 ＝４０：６０とし，イオン検出用電極
は，ＭｏＳｉ2 ：Ｓｉ3 Ｎ4 ＝２０：８０とすれば，Ｒ
２＜ｒとなる。また，焼成助材は，Ｙ2 Ｏ3 とＡｌ2 Ｏ
3 の合計１０ｗｔ％を外部添加した。焼成助材として
は，Ｙ2 Ｏ3 以外の希土類元素の酸化物，Ｙｂ2 Ｏ3 ，
Ｌａ2 Ｏ3 ，Ｎｄ2 Ｏ3 などでも良く，これらから選ば
れる一種以上を使用する。
と平均粒径１５μｍのＳｉ3 Ｎ4 を用いた。焼結部材は
同様に平均粒径１μｍとした。ＭｏＳｉ2 とＳｉ3 Ｎ4
の配合割合は１０〜６０：９０〜４０（重量％）の範囲
で適宜選択される。通電発熱体の第２発熱部は，ＭｏＳ
ｉ2 ：Ｓｉ3 Ｎ4 ＝４０：６０とし，イオン検出用電極
は，ＭｏＳｉ2 ：Ｓｉ3 Ｎ4 ＝２０：８０とすれば，Ｒ
２＜ｒとなる。また，焼成助材は，Ｙ2 Ｏ3 とＡｌ2 Ｏ
3 の合計１０ｗｔ％を外部添加した。焼成助材として
は，Ｙ2 Ｏ3 以外の希土類元素の酸化物，Ｙｂ2 Ｏ3 ，
Ｌａ2 Ｏ3 ，Ｎｄ2 Ｏ3 などでも良く，これらから選ば
れる一種以上を使用する。
【００１７】なお，ここでは，導電体としては，導電性
セラミックと絶縁性セラミックとの混合体としたが，導
電性セラミックのみでも良い。また，混合体中の導電性
セラミックの変わりに，金属の粉末を用いて，金属粉末
と絶縁性セラミックとの混合体でも良い。あるいは，金
属の粉末のみ，または，金属線でも良い。
セラミックと絶縁性セラミックとの混合体としたが，導
電性セラミックのみでも良い。また，混合体中の導電性
セラミックの変わりに，金属の粉末を用いて，金属粉末
と絶縁性セラミックとの混合体でも良い。あるいは，金
属の粉末のみ，または，金属線でも良い。
【００１８】次に，絶縁体は，例えば導電性セラミック
であるＭｏＳｉ2 と絶縁性セラミックであるＳｉ3 Ｎ4
を基本成分とし，焼結助材としてＹ2 Ｏ3 , Ａｌ2 Ｏ3
を添加したセラミック焼結体よりなる。そして，Ｓｉ3
Ｎ4 の粒径を，ＭｏＳｉ2 と同じかやや小さくすること
により，導電性のＭｏＳｉ2 粒子が絶縁性のＳｉ3 Ｎ4
粒子で囲まれて分断された組織となり，絶縁性を発現す
る。具体的には，例えば, 平均粒径０．９μｍのＭｏＳ
ｉ2 と，平均粒径０．６μｍのＳｉ3 Ｎ4 を用いること
ができる。
であるＭｏＳｉ2 と絶縁性セラミックであるＳｉ3 Ｎ4
を基本成分とし，焼結助材としてＹ2 Ｏ3 , Ａｌ2 Ｏ3
を添加したセラミック焼結体よりなる。そして，Ｓｉ3
Ｎ4 の粒径を，ＭｏＳｉ2 と同じかやや小さくすること
により，導電性のＭｏＳｉ2 粒子が絶縁性のＳｉ3 Ｎ4
粒子で囲まれて分断された組織となり，絶縁性を発現す
る。具体的には，例えば, 平均粒径０．９μｍのＭｏＳ
ｉ2 と，平均粒径０．６μｍのＳｉ3 Ｎ4 を用いること
ができる。
【００１９】通電発熱体，イオン検出用電極及び絶縁体
は，同一又はそれに近い配合割合とすれば熱膨張係数等
の差が小さくなるのでより好ましい。また，焼結助材と
しては，Ｙ2 Ｏ3 とＡｌ2 Ｏ3 の混合物の外，希土類元
素の酸化物，例えばイットリア，イッテルビウム，ラン
タン，ネオジム等の酸化物を用いてもよく，これらから
選ばれる一種以上を使用する。
は，同一又はそれに近い配合割合とすれば熱膨張係数等
の差が小さくなるのでより好ましい。また，焼結助材と
しては，Ｙ2 Ｏ3 とＡｌ2 Ｏ3 の混合物の外，希土類元
素の酸化物，例えばイットリア，イッテルビウム，ラン
タン，ネオジム等の酸化物を用いてもよく，これらから
選ばれる一種以上を使用する。
【００２０】なお，上記第２発熱部の電気抵抗Ｒ２は
０．１ 〜２Ω，イオン検出用電極の電気抵抗ｒは０．
２〜３Ωとすることが，セラミックグロープラグのヒー
タ特性の点より好ましい。
０．１ 〜２Ω，イオン検出用電極の電気抵抗ｒは０．
２〜３Ωとすることが，セラミックグロープラグのヒー
タ特性の点より好ましい。
【００２１】また，上記通電発熱体及びイオン検出用電
極を絶縁体中に配設するに当たっては，例えば図３に示
すごとく，予め両者の一体成形品を作製しておき，これ
を絶縁体の中に埋め込んで一体成形する。なお，成形と
同時にリード線を接続する。リード線は，タングステ
ン，モリブデン等の高融点金属又はその合金などを用い
る。或いは，予め別途作製しておいた２つ割の絶縁体成
形体の間に上記通電発熱体とイオン検出用電極からなる
一体成形品を挟持配設する。これらの絶縁体成形品，或
いは通電発熱体とイオン検出用電極との一体成形品は，
例えば，これらの材料であるセラミック粉末を射出成形
することにより作製する。
極を絶縁体中に配設するに当たっては，例えば図３に示
すごとく，予め両者の一体成形品を作製しておき，これ
を絶縁体の中に埋め込んで一体成形する。なお，成形と
同時にリード線を接続する。リード線は，タングステ
ン，モリブデン等の高融点金属又はその合金などを用い
る。或いは，予め別途作製しておいた２つ割の絶縁体成
形体の間に上記通電発熱体とイオン検出用電極からなる
一体成形品を挟持配設する。これらの絶縁体成形品，或
いは通電発熱体とイオン検出用電極との一体成形品は，
例えば，これらの材料であるセラミック粉末を射出成形
することにより作製する。
【００２２】また，上記通電発熱体，イオン検出用電極
は，上記絶縁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，例えば絶縁
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）又は，金型プレスによる成形体の表面に，ス
クリーン印刷，パッド印刷，ホットスタンプ等により，
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。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絶縁体
が得られる。
は，上記絶縁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，例えば絶縁
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）又は，金型プレスによる成形体の表面に，ス
クリーン印刷，パッド印刷，ホットスタンプ等により，
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。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絶縁体
が得られる。
【００２３】上記射出成形品または，印刷品の焼成は，
ホットプレス法により焼成する。その条件は例えばアル
ゴンガス雰囲気下１気圧，加圧力４００ｋｇ／ｃｍ2 ，
焼成温度１８００℃，保持時間６０分で行う。
ホットプレス法により焼成する。その条件は例えばアル
ゴンガス雰囲気下１気圧，加圧力４００ｋｇ／ｃｍ2 ，
焼成温度１８００℃，保持時間６０分で行う。
【００２４】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，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，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。
【００２５】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。
【００２６】また，本発明においては，上記第２発熱部
の電気抵抗Ｒ２が，イオン検出用電極の電気抵抗のｒよ
りも小さく形成してある。そのため，グロープラグにお
ける上記絶縁体の表面にカーボンが付着し，上記のごと
く該カーボンがイオン検出用電極とシリンダヘッドとの
間を電気的に短絡した際（図４参照）に，上記通電発熱
体に直流電流を，印加することにより，グロープラグ全
体が発熱し，上記イオン検出用電極とシリンダヘッドと
の間のカーボンを確実に焼き切ることができる。
の電気抵抗Ｒ２が，イオン検出用電極の電気抵抗のｒよ
りも小さく形成してある。そのため，グロープラグにお
ける上記絶縁体の表面にカーボンが付着し，上記のごと
く該カーボンがイオン検出用電極とシリンダヘッドとの
間を電気的に短絡した際（図４参照）に，上記通電発熱
体に直流電流を，印加することにより，グロープラグ全
体が発熱し，上記イオン検出用電極とシリンダヘッドと
の間のカーボンを確実に焼き切ることができる。
【００２７】即ち，本発明においては，上記カーボンの
焼き切り時に，上記直流電流を印加すると，通電発熱体
の上記第２発熱部の電気抵抗Ｒ２とイオン検出用電極の
電気抵抗ｒとはＲ２＜ｒの関係があるため，直流電流は
プラス端から第１発熱部，第２発熱部を経てマイナス端
へ，より多く流れる。一方，イオン検出用電極，上記付
着カーボンへは，上記直流電流は流れ難い。
焼き切り時に，上記直流電流を印加すると，通電発熱体
の上記第２発熱部の電気抵抗Ｒ２とイオン検出用電極の
電気抵抗ｒとはＲ２＜ｒの関係があるため，直流電流は
プラス端から第１発熱部，第２発熱部を経てマイナス端
へ，より多く流れる。一方，イオン検出用電極，上記付
着カーボンへは，上記直流電流は流れ難い。
【００２８】そのため，第１発熱部及び第２発熱部が発
熱し，絶縁体が加熱されて，その表面のカーボンは，そ
の熱と燃焼室内の空気とによって，燃焼し，焼き切られ
る。そのため，カーボンの付着による短絡を容易に解消
することができる。したがって，長時間にわたって正確
にイオン電流を検出することができる。
熱し，絶縁体が加熱されて，その表面のカーボンは，そ
の熱と燃焼室内の空気とによって，燃焼し，焼き切られ
る。そのため，カーボンの付着による短絡を容易に解消
することができる。したがって，長時間にわたって正確
にイオン電流を検出することができる。
【００２９】また，通電発熱体は，絶縁体の内部に埋設
されているため，燃焼火炎による腐触がなく，抵抗値の
低下，発熱特性の変化を招くことがなく，長期にわたっ
て高い発熱性能を発揮することができる。即ち，通電発
熱体が酸化により消耗することがないため，その断面積
が一定に保持されると共に，その抵抗値の変化を生ずる
こともない。さらに，燃焼室内での熱的衝撃等に起因し
て通電発熱体が破損する等の不具合も回避できる。
されているため，燃焼火炎による腐触がなく，抵抗値の
低下，発熱特性の変化を招くことがなく，長期にわたっ
て高い発熱性能を発揮することができる。即ち，通電発
熱体が酸化により消耗することがないため，その断面積
が一定に保持されると共に，その抵抗値の変化を生ずる
こともない。さらに，燃焼室内での熱的衝撃等に起因し
て通電発熱体が破損する等の不具合も回避できる。
【００３０】また，本発明のグロープラグは，上記通電
発熱体，リード線及びイオン検出用電極を上記絶縁体の
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を解消でき，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，リード線及びイオン検出用電極を上記絶縁体の
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を解消でき，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。
【００３１】次に，請求項２の発明のように，上記イオ
ン検出用電極は主成分が金属の珪化物，炭化物，窒化
物，硼化物の１種又は２種以上の導電性セラミック材
料，または該導電性セラミック材料と絶縁性セラミック
材料との混合材料により作製することができる。この場
合には，耐熱性が向上し，かつ絶縁体との膨張係数を容
易に調整，合わせ込みができるため耐熱衝撃性向上の効
果が得られる。
ン検出用電極は主成分が金属の珪化物，炭化物，窒化
物，硼化物の１種又は２種以上の導電性セラミック材
料，または該導電性セラミック材料と絶縁性セラミック
材料との混合材料により作製することができる。この場
合には，耐熱性が向上し，かつ絶縁体との膨張係数を容
易に調整，合わせ込みができるため耐熱衝撃性向上の効
果が得られる。
【００３２】次に，請求項３の発明のように，上記イオ
ン検出用電極は，主成分が融点１２００℃以上の金属の
１種又は２種以上の高融点金属材料，または主成分が該
高融点金属材料と絶縁性セラミック材料との混合材料に
より作製することができる。そして，上記前者の場合に
は，素材が線状で使用できるため，材料，加工，組付に
関するコストの低減の効果が得られる。
ン検出用電極は，主成分が融点１２００℃以上の金属の
１種又は２種以上の高融点金属材料，または主成分が該
高融点金属材料と絶縁性セラミック材料との混合材料に
より作製することができる。そして，上記前者の場合に
は，素材が線状で使用できるため，材料，加工，組付に
関するコストの低減の効果が得られる。
【００３３】また，後者の場合には，高温強度，耐酸化
性が向上し，しかも発熱体と絶縁体との線膨張係数を容
易に調整，合わせ込みができるため，耐久性に優れた効
果が得られる。また，上記融点を１２００℃とした理由
は，グロープラグの通電発熱体を１０００〜１１００℃
に発熱させるため，イオン検出用電極の耐熱性を考慮し
たためである。
性が向上し，しかも発熱体と絶縁体との線膨張係数を容
易に調整，合わせ込みができるため，耐久性に優れた効
果が得られる。また，上記融点を１２００℃とした理由
は，グロープラグの通電発熱体を１０００〜１１００℃
に発熱させるため，イオン検出用電極の耐熱性を考慮し
たためである。
【００３４】次に，請求項４の発明のように，上記絶縁
体より露出しているイオン検出用電極の露出部には，Ｐ
ｔ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｐｄの１種又は２種以上の貴金
属が設けてあることが好ましい。この場合には，検出用
電極の耐消耗性，耐酸化性向上の効果が得られる。
体より露出しているイオン検出用電極の露出部には，Ｐ
ｔ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｐｄの１種又は２種以上の貴金
属が設けてあることが好ましい。この場合には，検出用
電極の耐消耗性，耐酸化性向上の効果が得られる。
【００３５】
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８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。
〜図８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。
【００３６】上記本体１０は，絶縁体１１と，該絶縁体
１１の内部に設けられた断面Ｕ字状の通電発熱体２及び
該通電発熱体２の両端部に電気的に接続されて絶縁体の
外部に導出された一対のリード線２１，２２を有する。
また，上記通電発熱体２の途中に電気的に接続されて上
記絶縁体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，１つのイオン検出用電極３とを
有する。上記イオン検出用電極３の先端は上記火炎に曝
されるように上記絶縁体１１から露出している。
１１の内部に設けられた断面Ｕ字状の通電発熱体２及び
該通電発熱体２の両端部に電気的に接続されて絶縁体の
外部に導出された一対のリード線２１，２２を有する。
また，上記通電発熱体２の途中に電気的に接続されて上
記絶縁体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，１つのイオン検出用電極３とを
有する。上記イオン検出用電極３の先端は上記火炎に曝
されるように上記絶縁体１１から露出している。
【００３７】そして，図４に示すごとく，上記通電発熱
体２に加熱用の直流電流を流すときにプラス側となるプ
ラス端２１８から最初の上記イオン検出用電極３が接続
されている最初の接続部分３９の中心部２０９までの，
通電発熱体２における第１発熱部２０１の電気抵抗をＲ
１，上記最初の接続部分３９の中心部２０９からマイナ
ス端２２８までの，通電発熱体２における第２発熱部２
０２の電気抵抗をＲ２，上記イオン検出用電極３におけ
る上記最初の接続部分３９から先端３０までの電気抵抗
をｒとしたとき，Ｒ２＜ｒの関係が満足されている。
体２に加熱用の直流電流を流すときにプラス側となるプ
ラス端２１８から最初の上記イオン検出用電極３が接続
されている最初の接続部分３９の中心部２０９までの，
通電発熱体２における第１発熱部２０１の電気抵抗をＲ
１，上記最初の接続部分３９の中心部２０９からマイナ
ス端２２８までの，通電発熱体２における第２発熱部２
０２の電気抵抗をＲ２，上記イオン検出用電極３におけ
る上記最初の接続部分３９から先端３０までの電気抵抗
をｒとしたとき，Ｒ２＜ｒの関係が満足されている。
【００３８】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，絶縁体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，上記絶縁体１１の内部を上
昇して上端に設けた端子部３１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，絶縁体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，上記絶縁体１１の内部を上
昇して上端に設けた端子部３１に電気的に接続されてい
る。
【００３９】また，上記イオン検出用電極３は，Ｕ字状
の通電発熱体２の下端に通電発熱体２と一体的に設けら
れ，その先端３０は絶縁体１１から露出している。先端
３０には白金（Ｐｔ）がコーディングしてある。
の通電発熱体２の下端に通電発熱体２と一体的に設けら
れ，その先端３０は絶縁体１１から露出している。先端
３０には白金（Ｐｔ）がコーディングしてある。
【００４０】一方，ハウジング４は，上記環状支持体４
１を有し，図１，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（図５）へ装着するための，雄ねじ
部４３を有する。図２に示すごとく，上記保護筒４２の
上方開口部には，ゴムブッシュ４２１が嵌合されてい
る。また，該ゴムブッシュ４２１に貫挿した外部リード
線２３３，３３３は接続端子２３２，３３２を介して，
上記内部リード線２３１，３３にそれぞれ接続されてい
る。
１を有し，図１，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（図５）へ装着するための，雄ねじ
部４３を有する。図２に示すごとく，上記保護筒４２の
上方開口部には，ゴムブッシュ４２１が嵌合されてい
る。また，該ゴムブッシュ４２１に貫挿した外部リード
線２３３，３３３は接続端子２３２，３３２を介して，
上記内部リード線２３１，３３にそれぞれ接続されてい
る。
【００４１】したがって，外部リード線２３３，３３３
は，通電発熱体２及びイオン検出用電極３にそれぞれ電
気的に導通されている。また，本体１０の先端部（下端
部）は，図１，図２，図４に示すごとく，半球面形状に
形成されている。
は，通電発熱体２及びイオン検出用電極３にそれぞれ電
気的に導通されている。また，本体１０の先端部（下端
部）は，図１，図２，図４に示すごとく，半球面形状に
形成されている。
【００４２】次に，上記グロープラグ本体１０の製造に
当たっては，まず図３に示すごとき，通電発熱体２とイ
オン検出用電極３との一体成形品２９を準備する。該一
体成形品２９は，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主成分のパラフィンワックスと樹
脂との混合バインダと混合し，その混合物を射出成形す
る。或いは，セラミック粉末をそのままプレス成形す
る。
当たっては，まず図３に示すごとき，通電発熱体２とイ
オン検出用電極３との一体成形品２９を準備する。該一
体成形品２９は，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主成分のパラフィンワックスと樹
脂との混合バインダと混合し，その混合物を射出成形す
る。或いは，セラミック粉末をそのままプレス成形す
る。
【００４３】そして，この一体成形品２９は，絶縁体１
１の中に埋設し，これらをホットプレスにて一体的に加
圧焼成する。上記の加圧焼成は，アルゴンガス雰囲気下
１気圧で，加圧力４００ｋｇｆ／ｃｍ2 ，焼成温度１８
００℃，保持時間６０分で行う。なお，上記埋設に先立
って，上記リード線２１，２２を接続しておく。これに
より，上記グロープラグ本体１０が得られる。
１の中に埋設し，これらをホットプレスにて一体的に加
圧焼成する。上記の加圧焼成は，アルゴンガス雰囲気下
１気圧で，加圧力４００ｋｇｆ／ｃｍ2 ，焼成温度１８
００℃，保持時間６０分で行う。なお，上記埋設に先立
って，上記リード線２１，２２を接続しておく。これに
より，上記グロープラグ本体１０が得られる。
【００４４】次に，上記セラミック粉末等の具体例は，
前述した様に，通電発熱体，イオン検出用電極，絶縁体
の導電性セラミックとしてＭｏＳｉ2 を絶縁性セラミッ
クは，Ｓｉ3 Ｎ4 を用いる。また焼結助材はＹ2 Ｏ3 と
Ａｌ2 Ｏ3 とを用いる。通電発熱体におけるセラミック
の配合割合は，ＭｏＳｉ2 ：Ｓｉ3 Ｎ4 ＝４０：６０と
した。また，イオン検出用電極の配合割合は，ＭｏＳｉ
2 ：Ｓｉ3 Ｎ4＝２０：８０とした。そして，上記Ｍｏ
Ｓｉ2 の平均粒径は１μｍ，Ｓｉ3 Ｎ4の平均粒径は１
５μｍを用いた。
前述した様に，通電発熱体，イオン検出用電極，絶縁体
の導電性セラミックとしてＭｏＳｉ2 を絶縁性セラミッ
クは，Ｓｉ3 Ｎ4 を用いる。また焼結助材はＹ2 Ｏ3 と
Ａｌ2 Ｏ3 とを用いる。通電発熱体におけるセラミック
の配合割合は，ＭｏＳｉ2 ：Ｓｉ3 Ｎ4 ＝４０：６０と
した。また，イオン検出用電極の配合割合は，ＭｏＳｉ
2 ：Ｓｉ3 Ｎ4＝２０：８０とした。そして，上記Ｍｏ
Ｓｉ2 の平均粒径は１μｍ，Ｓｉ3 Ｎ4の平均粒径は１
５μｍを用いた。
【００４５】また，絶縁体におけるセラミックの配合割
合は，ＭｏＳｉ2 ：Ｓｉ3 Ｎ4 ＝３０：７０とし，Ｍｏ
Ｓｉ2 の平均粒径は１μｍ，Ｓｉ3 Ｎ4 の平均粒径は１
μｍを用いた。また，焼結助材は，上記いずれの場合
も，Ｙ2 Ｏ3 ５ｗｔ％，Ａｌ2Ｏ3 ５ｗｔ％を外部添加
した。各材料の平均粒径は１μｍを用いた。
合は，ＭｏＳｉ2 ：Ｓｉ3 Ｎ4 ＝３０：７０とし，Ｍｏ
Ｓｉ2 の平均粒径は１μｍ，Ｓｉ3 Ｎ4 の平均粒径は１
μｍを用いた。また，焼結助材は，上記いずれの場合
も，Ｙ2 Ｏ3 ５ｗｔ％，Ａｌ2Ｏ3 ５ｗｔ％を外部添加
した。各材料の平均粒径は１μｍを用いた。
【００４６】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５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５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。
【００４７】また，上記グロープラグ１は，図５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，一方の外部リード線３３３に接続され
ている。更に，該外部リード線３３３は，内部リード線
３３，及び本体１０内のリード線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，一方の外部リード線３３３に接続され
ている。更に，該外部リード線３３３は，内部リード線
３３，及び本体１０内のリード線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。
【００４８】また，イオン検出用電極３は，上記外部リ
ード線２３３，イオンリレー５３０，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５
２１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，ＥＣＵ５２には，上記グローリレー
５３，５３１，イオンリレー５３０，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５２６が接
続されている。
ード線２３３，イオンリレー５３０，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５
２１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，ＥＣＵ５２には，上記グローリレー
５３，５３１，イオンリレー５３０，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５２６が接
続されている。
【００４９】上記図５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
の第１発熱部２０１，第２発熱部２０２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内が加熱され，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
の第１発熱部２０１，第２発熱部２０２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内が加熱され，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。
【００５０】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，グローリレー５３，５
３１はオフとし，イオンリレー５３０をオンとして，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１０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１２ボルトの直流電源５１によっ
て電圧が印加されている。
ごとく，イオンが発生するので，グローリレー５３，５
３１はオフとし，イオンリレー５３０をオンとして，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１０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１２ボルトの直流電源５１によっ
て電圧が印加されている。
【００５１】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。
【００５２】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。
【００５３】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。
【００５４】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直後において，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直後において，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。
【００５５】以下，図６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。このフローは，所定の時間の割り込み処理
により実行される。まず，図６の処理がスタートする
と，ＥＣＵ５２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１１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。このフローは，所定の時間の割り込み処理
により実行される。まず，図６の処理がスタートする
と，ＥＣＵ５２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１１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。
【００５６】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。
【００５７】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。
【００５８】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。そして，イオンリレー５３０をオンとして，イオン
電流を検出する。
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。そして，イオンリレー５３０をオンとして，イオン
電流を検出する。
【００５９】次に，図７（Ａ）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Ｔ
ＤＣ）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。
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Ｔ
ＤＣ）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。
【００６０】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。
【００６１】次に，グロープラグのイオン検出用電極３
に，燃料燃焼により発生したカーボン（スス）が付着し
た状態，即ち燻りが発生したときには，図７（Ｂ）に示
すごとく，イオン電流が燃料噴射時期の前には低く，そ
の後には上昇していくという現象が発生する（図７の
（Ａ）と（Ｂ）を比較）。なお，図７（Ａ）のＩｔｈは
燻り状態を判別しグローリレー５３，５３１をオンにす
るか否かを判断するための波高値の判定レベル（しきい
値）を表している。そこで，このような燻り現象が発生
したときには，上記グローリレー５３，５３１をオンと
し，通電発熱体２を加熱し，上記の付着カーボンを焼き
切る操作を行なう。
に，燃料燃焼により発生したカーボン（スス）が付着し
た状態，即ち燻りが発生したときには，図７（Ｂ）に示
すごとく，イオン電流が燃料噴射時期の前には低く，そ
の後には上昇していくという現象が発生する（図７の
（Ａ）と（Ｂ）を比較）。なお，図７（Ａ）のＩｔｈは
燻り状態を判別しグローリレー５３，５３１をオンにす
るか否かを判断するための波高値の判定レベル（しきい
値）を表している。そこで，このような燻り現象が発生
したときには，上記グローリレー５３，５３１をオンと
し，通電発熱体２を加熱し，上記の付着カーボンを焼き
切る操作を行なう。
【００６２】図８は，このカーボン焼き切り操作を，上
記図５の回路におけるＥＣＵ５２により行なうフローチ
ャートである。即ち，同図のステップ２１において，グ
ローリレー５３，５３１がオフの状態にあるとき，ステ
ップ２２において，燃料噴射時期に上記のごとき異常イ
オン電流（図７Ｂ）が検出されたか否か判定する。否で
あれば，ステップ２５に進み，グローリレー５３，５３
１はオフのままとする。
記図５の回路におけるＥＣＵ５２により行なうフローチ
ャートである。即ち，同図のステップ２１において，グ
ローリレー５３，５３１がオフの状態にあるとき，ステ
ップ２２において，燃料噴射時期に上記のごとき異常イ
オン電流（図７Ｂ）が検出されたか否か判定する。否で
あれば，ステップ２５に進み，グローリレー５３，５３
１はオフのままとする。
【００６３】一方，異常イオン電流が検出されたときに
は，ステップ２３に進み，イオンリレー５３０をオフ，
次にステップ２４においてグローリレー５３，５３１を
オンとし，グロープラグの通電発熱体２に通電する。
は，ステップ２３に進み，イオンリレー５３０をオフ，
次にステップ２４においてグローリレー５３，５３１を
オンとし，グロープラグの通電発熱体２に通電する。
【００６４】そして，ここに重要なことは，図４に示す
ごとく，通電発熱体２の第２発熱部２０２の電気抵抗Ｒ
２は，イオン検出用電極３の電気抵抗ｒよりも小さいこ
とである。そのため，通電発熱体２のプラス端から入っ
た加熱用の直流電流は，第１発熱部２０１から第２発熱
部２０２を経てマイナス端２２８へ多く流れる。そのた
め，第１発熱部，第２発熱部が発熱し，絶縁体１１の表
面が加熱される。
ごとく，通電発熱体２の第２発熱部２０２の電気抵抗Ｒ
２は，イオン検出用電極３の電気抵抗ｒよりも小さいこ
とである。そのため，通電発熱体２のプラス端から入っ
た加熱用の直流電流は，第１発熱部２０１から第２発熱
部２０２を経てマイナス端２２８へ多く流れる。そのた
め，第１発熱部，第２発熱部が発熱し，絶縁体１１の表
面が加熱される。
【００６５】そのため，上記の付着カーボン４９は，上
記絶縁体１１の表面の加熱，渦流室内の空気によって酸
化焼失し，焼き切られる。それ故，グロープラグは再び
正常状態となる。そこで，再びグローリレー５３，５３
１をオフ，イオンリレー５３０をオンとしてイオン電流
を検出する。
記絶縁体１１の表面の加熱，渦流室内の空気によって酸
化焼失し，焼き切られる。それ故，グロープラグは再び
正常状態となる。そこで，再びグローリレー５３，５３
１をオフ，イオンリレー５３０をオンとしてイオン電流
を検出する。
【００６６】上記のごとく，本例のグロープラグにおい
ては，絶縁体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とが設けてあり，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。
ては，絶縁体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とが設けてあり，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。
【００６７】また，イオン検出用電極３，グロープラグ
表面にカーボンが付着した場合にも，上記のごとく確実
に第１発熱部，第２発熱部に直流電流を流して，これを
加熱できる。そのため，上記カーボンを焼き切り，イオ
ン検出用電極３を正常状態にすることができる。そのた
め，イオン電流を精度良く検出することができる。
表面にカーボンが付着した場合にも，上記のごとく確実
に第１発熱部，第２発熱部に直流電流を流して，これを
加熱できる。そのため，上記カーボンを焼き切り，イオ
ン検出用電極３を正常状態にすることができる。そのた
め，イオン電流を精度良く検出することができる。
【００６８】また，通電発熱体２，リード線２１，２
２，イオン検出用電極３は，絶縁体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，耐久性
に優れている。また，絶縁体１１の先端部は，半球形状
としてあるので，燃焼室内における燃焼火炎流の乱れが
抑制され，検出性能が安定し，また熱応力の集中が抑制
されて熱衝撃を吸収することができる。
２，イオン検出用電極３は，絶縁体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，耐久性
に優れている。また，絶縁体１１の先端部は，半球形状
としてあるので，燃焼室内における燃焼火炎流の乱れが
抑制され，検出性能が安定し，また熱応力の集中が抑制
されて熱衝撃を吸収することができる。
【００６９】また，イオン検出用電極３の先端部３０
は，燃焼ガスに接触するよう露出しており（図１），そ
の露出部分にはＰｔ等の貴金属がコーティングしてあ
る。そのため，酸化等によるイオン検出用電極表面の絶
縁物生成が抑制され電極の導電性あるいは初期抵抗値が
確保され，検出精度の劣化を防止する効果がある。ま
た，イオン検出用電極３は，絶縁体１１の直径方向の中
心に配設してある。そのため，燃焼室内におけるあらゆ
る方向におけるイオン電流を高精度で検出することがで
きる。
は，燃焼ガスに接触するよう露出しており（図１），そ
の露出部分にはＰｔ等の貴金属がコーティングしてあ
る。そのため，酸化等によるイオン検出用電極表面の絶
縁物生成が抑制され電極の導電性あるいは初期抵抗値が
確保され，検出精度の劣化を防止する効果がある。ま
た，イオン検出用電極３は，絶縁体１１の直径方向の中
心に配設してある。そのため，燃焼室内におけるあらゆ
る方向におけるイオン電流を高精度で検出することがで
きる。
【００７０】実施形態例２ 本例は，表１に示すごとく，実施形態例１に示したグロ
ープラグ本体１０につき，上記電気抵抗Ｒ２とｒの割合
を変えた具体例を示す。グロープラグ本体１０の製造に
当たっては，まず上記通電発熱体２及びイオン検出用電
極３は，予め，射出成形により上記一体成形品２９（図
３）を作製しておく。
ープラグ本体１０につき，上記電気抵抗Ｒ２とｒの割合
を変えた具体例を示す。グロープラグ本体１０の製造に
当たっては，まず上記通電発熱体２及びイオン検出用電
極３は，予め，射出成形により上記一体成形品２９（図
３）を作製しておく。
【００７１】一方，絶縁体１１は，半円柱体の２つ割品
を準備する。この半円柱体には，絶縁体１１とする際に
内側となる部分（直径部分）に，上記一体成形品２９を
埋設するためのＵ字状の溝が設けてある（図１参照）。
そこで，上記一体成形品２９を，上記絶縁体１１の半円
柱体のＵ字状溝に入れ，更に一方の半円柱を覆い，これ
らを加圧，焼結する。これにより，図１に示すごとく，
上記一体成形品よりなる通電発熱体２及びイオン検出用
電極３を内蔵した絶縁体１１が得られる。
を準備する。この半円柱体には，絶縁体１１とする際に
内側となる部分（直径部分）に，上記一体成形品２９を
埋設するためのＵ字状の溝が設けてある（図１参照）。
そこで，上記一体成形品２９を，上記絶縁体１１の半円
柱体のＵ字状溝に入れ，更に一方の半円柱を覆い，これ
らを加圧，焼結する。これにより，図１に示すごとく，
上記一体成形品よりなる通電発熱体２及びイオン検出用
電極３を内蔵した絶縁体１１が得られる。
【００７２】次に，上記通電発熱体２は，上記第２発熱
部の電気抵抗が０．４Ωとなるように，導電性セラミッ
ク粉末であるＭｏＳ2 粉末４０％（重量比，以下同じ）
と，絶縁性セラミック材料としてのＳｉ3 Ｎ4 粉末６０
％とを混合したものを用いた。各材料の平均粒径は，Ｍ
ｏＳｉ2 粉末は１μｍ，Ｓｉ3 Ｎ4 粉末は８μｍのもの
を用いた。また，焼結助材として，Ｙ2 Ｏ3 ，Ａｌ2 Ｏ
3 の合計１０％を外部添加した。
部の電気抵抗が０．４Ωとなるように，導電性セラミッ
ク粉末であるＭｏＳ2 粉末４０％（重量比，以下同じ）
と，絶縁性セラミック材料としてのＳｉ3 Ｎ4 粉末６０
％とを混合したものを用いた。各材料の平均粒径は，Ｍ
ｏＳｉ2 粉末は１μｍ，Ｓｉ3 Ｎ4 粉末は８μｍのもの
を用いた。また，焼結助材として，Ｙ2 Ｏ3 ，Ａｌ2 Ｏ
3 の合計１０％を外部添加した。
【００７３】また，上記イオン検出用電極３は，下記表
１の種々の電気抵抗ｒとなるように，ＭｏＳ2 粉末とＳ
ｉ3 Ｎ4 粉末との割合を変えて用いた。また，絶縁体１
１は，Ｓｉ3 Ｎ4 粉末とＭｏＳｉ2 粉末の混合物を用
い，Ｓｉ3 Ｎ4 粉末の粒径のみ１μｍの粉末に変更して
用いた。そして，上記加圧焼結は，５００ｋｇ／ｃ
ｍ2 ，１８００℃，６０分で行なった。
１の種々の電気抵抗ｒとなるように，ＭｏＳ2 粉末とＳ
ｉ3 Ｎ4 粉末との割合を変えて用いた。また，絶縁体１
１は，Ｓｉ3 Ｎ4 粉末とＭｏＳｉ2 粉末の混合物を用
い，Ｓｉ3 Ｎ4 粉末の粒径のみ１μｍの粉末に変更して
用いた。そして，上記加圧焼結は，５００ｋｇ／ｃ
ｍ2 ，１８００℃，６０分で行なった。
【００７４】次に，上記のごとく，構成した種々のグロ
ープラグを実施形態例１のごとく，シリンダヘッド４５
に装着した。そして，絶縁体１１の表面に，図４に示す
ごとく，カーボン４９が付着した状態にして，付着カー
ボンの焼き切り（焼失）良否を実験した。その結果を表
１に示した。
ープラグを実施形態例１のごとく，シリンダヘッド４５
に装着した。そして，絶縁体１１の表面に，図４に示す
ごとく，カーボン４９が付着した状態にして，付着カー
ボンの焼き切り（焼失）良否を実験した。その結果を表
１に示した。
【００７５】
【表１】
【００７６】表１より知られるごとく，Ｒ２＜ｒの場合
（Ｎｏ．１〜４）にはカーボンが焼き切られることが分
かる。なお，Ｒ２≧ｒの場合（実験Ｎｏ．５，６）に
は，上記直流電流の一部がイオン検出用電極３，カーボ
ン４９の方へ多く漏出する。そのため，第２発熱部の発
熱が充分でなく，カーボンが焼き切れない。
（Ｎｏ．１〜４）にはカーボンが焼き切られることが分
かる。なお，Ｒ２≧ｒの場合（実験Ｎｏ．５，６）に
は，上記直流電流の一部がイオン検出用電極３，カーボ
ン４９の方へ多く漏出する。そのため，第２発熱部の発
熱が充分でなく，カーボンが焼き切れない。
【００７７】実施形態例３ 上記実施形態例２では通電発熱体及びイオン検出用電極
の導電性セラミックとしてＭｏＳｉ2 を用いた場合につ
いて述べたが，導電性セラミックを他の金属の炭化物，
窒化物，硼化物を用いても同様の結果が得られる。
の導電性セラミックとしてＭｏＳｉ2 を用いた場合につ
いて述べたが，導電性セラミックを他の金属の炭化物，
窒化物，硼化物を用いても同様の結果が得られる。
【００７８】本例においては，これを確認するため，表
２，表３に示すように導電性セラミックをＷＣ，Ｍｏ2
Ｃ，ＴｉＮ，Ｍｏ4.8 Ｓｉ3 Ｃ0.6 ，ＷＳｉ2 ，Ｍｏ
Ｂ，ＴｉＢ3 ，ＺｒＢ2 に変更し，それぞれについて，
抵抗値を実施形態例２のＮｏ．３，Ｎｏ．６の水準と同
様の試料となし，これらについてカーボン焼失実験を行
なった。各材料の平均粒径は１〜３μｍのものを用い
た。その他については実施形態例２と同様である。
２，表３に示すように導電性セラミックをＷＣ，Ｍｏ2
Ｃ，ＴｉＮ，Ｍｏ4.8 Ｓｉ3 Ｃ0.6 ，ＷＳｉ2 ，Ｍｏ
Ｂ，ＴｉＢ3 ，ＺｒＢ2 に変更し，それぞれについて，
抵抗値を実施形態例２のＮｏ．３，Ｎｏ．６の水準と同
様の試料となし，これらについてカーボン焼失実験を行
なった。各材料の平均粒径は１〜３μｍのものを用い
た。その他については実施形態例２と同様である。
【００７９】また，通電発熱体とイオン検出用電極に用
いた導電性セラミックについて，別々の材料でも実施し
た。また，絶縁性セラミックをＳｉ3 Ｎ4 からその他の
Ａｌ2 Ｏ3 ，ＢＮに代えた場合についても同様に実施し
た。Ａｌ2 Ｏ3 の平均粒径は２５μｍ，ＢＮの平均粒径
は１０μｍのものを用いた。その他は実施形態例２と同
様である。実験の結果を表２及び表３に示す。
いた導電性セラミックについて，別々の材料でも実施し
た。また，絶縁性セラミックをＳｉ3 Ｎ4 からその他の
Ａｌ2 Ｏ3 ，ＢＮに代えた場合についても同様に実施し
た。Ａｌ2 Ｏ3 の平均粒径は２５μｍ，ＢＮの平均粒径
は１０μｍのものを用いた。その他は実施形態例２と同
様である。実験の結果を表２及び表３に示す。
【００８０】また，表４には，通電発熱体，イオン検出
用電極とも導電性セラミックのみの場合について同様に
示した。表２〜４より明らかなように，本発明の範囲で
は，全てカーボンが焼失することが分かる。
用電極とも導電性セラミックのみの場合について同様に
示した。表２〜４より明らかなように，本発明の範囲で
は，全てカーボンが焼失することが分かる。
【００８１】
【表２】
【００８２】
【表３】
【００８３】
【表４】
【００８４】実施形態例４ 次に，イオン検出用電極に高融点金属の線材を用いた場
合と，イオン検出用電極に高融点金属材料と絶縁性セラ
ミックの混合体を用いた場合について述べる。まず，イ
オン検出用電極に高融点金属の線材を用いた場合につき
示す。ここに高融点金属とは，前述した様に融点１２０
０℃以上のものをいう。かかる高融点金属としては，Ｃ
ｒ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｍｏ，Ｎｉ，Ｒｅ，Ｔｉ，Ｗ，Ｚｒ等
がある。また，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ，Ｎｉ−Ｃｏ，Ｆｅ−
Ｃｏ，Ｗ−Ｒｅ等の合金材もある。
合と，イオン検出用電極に高融点金属材料と絶縁性セラ
ミックの混合体を用いた場合について述べる。まず，イ
オン検出用電極に高融点金属の線材を用いた場合につき
示す。ここに高融点金属とは，前述した様に融点１２０
０℃以上のものをいう。かかる高融点金属としては，Ｃ
ｒ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｍｏ，Ｎｉ，Ｒｅ，Ｔｉ，Ｗ，Ｚｒ等
がある。また，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ，Ｎｉ−Ｃｏ，Ｆｅ−
Ｃｏ，Ｗ−Ｒｅ等の合金材もある。
【００８５】通電発熱体は，実施形態例２の組成を用い
た。また，イオン検出用電極は，実施形態例１に示した
イオン検出用電極３の構造に代えて，上記高融点金属の
線材を用いた。その他は，実施形態例２と同様である。
各場合とも，実施形態例２のＮｏ．３，Ｎｏ．６の水準
と同様の抵抗値に作成して，カーボンの焼失実験を行な
った。その結果を，表５に示す。同表より本発明の範囲
ではカーボンが焼失することが分かる。
た。また，イオン検出用電極は，実施形態例１に示した
イオン検出用電極３の構造に代えて，上記高融点金属の
線材を用いた。その他は，実施形態例２と同様である。
各場合とも，実施形態例２のＮｏ．３，Ｎｏ．６の水準
と同様の抵抗値に作成して，カーボンの焼失実験を行な
った。その結果を，表５に示す。同表より本発明の範囲
ではカーボンが焼失することが分かる。
【００８６】次に，イオン検出用電極に高融点金属材料
と絶縁性セラミックとの混合物を用いた。グロープラグ
の作製に当たっては，実施形態例２のイオン検出用電極
の導電体であるＭｏＳｉ2 の代わりに，上記金属の粉末
を用いた。各材料の平均粒径は１〜１０μｍのものを用
いた。その他は，実施形態例２と同様である。その結果
を表６に示す。同表より，本発明の範囲ではカーボンが
焼失することが分かる。
と絶縁性セラミックとの混合物を用いた。グロープラグ
の作製に当たっては，実施形態例２のイオン検出用電極
の導電体であるＭｏＳｉ2 の代わりに，上記金属の粉末
を用いた。各材料の平均粒径は１〜１０μｍのものを用
いた。その他は，実施形態例２と同様である。その結果
を表６に示す。同表より，本発明の範囲ではカーボンが
焼失することが分かる。
【００８７】
【表５】
【００８８】
【表６】
【００８９】実施形態例５ 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５）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。そして，バッテリ５５のプラ
ス側と上記外部リード線２３３との間にはグローリレー
５３を，また外部リード線３３３とバッテリ５５のマイ
ナス側との間には，上記グローリレー５３と同様に作動
する他のグローリレー５３１を介設する。
グ作動回路（図５）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。そして，バッテリ５５のプラ
ス側と上記外部リード線２３３との間にはグローリレー
５３を，また外部リード線３３３とバッテリ５５のマイ
ナス側との間には，上記グローリレー５３と同様に作動
する他のグローリレー５３１を介設する。
【００９０】また，上記外部リード線２３３と，イオン
電流検出用抵抗５２１との間には実施形態例１と同様に
イオンリレー５３０を介在する。そして，通電発熱体を
発熱させるときにはグローリレー５３，５３１をオンと
し，イオンリレー５３０はオフとする。イオン電流を検
出する場合には，上記と逆にする。
電流検出用抵抗５２１との間には実施形態例１と同様に
イオンリレー５３０を介在する。そして，通電発熱体を
発熱させるときにはグローリレー５３，５３１をオンと
し，イオンリレー５３０はオフとする。イオン電流を検
出する場合には，上記と逆にする。
【００９１】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。
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。
【００９２】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。
【００９３】実施形態例６ 本例は，図１０に示すごとく，Ｕ字状の通電発熱体２の
左右両側に，イオン検出用電極３０１，３０２を２個設
けた例である。本例では，イオン検出用電極３０１が通
電発熱体２のプラス端に近い位置にあるので，この部分
が通電発熱体２とイオン検出用電極３との最初の接続部
分３９となる。そのため，イオン検出用電極３０１との
最初の接続部分３９からマイナス端までの部分が第２発
熱部２０２となる。
左右両側に，イオン検出用電極３０１，３０２を２個設
けた例である。本例では，イオン検出用電極３０１が通
電発熱体２のプラス端に近い位置にあるので，この部分
が通電発熱体２とイオン検出用電極３との最初の接続部
分３９となる。そのため，イオン検出用電極３０１との
最初の接続部分３９からマイナス端までの部分が第２発
熱部２０２となる。
【００９４】カーボン焼き切り時には，前記のように，
通電発熱体の第１発熱部２０１と第２発熱部２０２にカ
ーボン焼き切り用の直流電流が流れる。そのため，通電
発熱体２が発熱し，カーボンが焼き切られる。また，本
例ではイオン検出用電極を２個設けてあるので，より精
度良くイオン電流を検出することができる。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。
通電発熱体の第１発熱部２０１と第２発熱部２０２にカ
ーボン焼き切り用の直流電流が流れる。そのため，通電
発熱体２が発熱し，カーボンが焼き切られる。また，本
例ではイオン検出用電極を２個設けてあるので，より精
度良くイオン電流を検出することができる。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。
【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，通電発熱体及びイオン
検出用電極の一体成形品の斜視図。
検出用電極の一体成形品の斜視図。
【図４】実施形態例１における，作用効果の説明図。
【図５】実施形態例１における，グロープラグ作動回路
図。
図。
【図６】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７】実施形態例１における，（Ａ）正常時のイオン
電流，（Ｂ）燻り時のイオン電流を示す図。
電流，（Ｂ）燻り時のイオン電流を示す図。
【図８】実施形態例１における，燻り判定フローチャー
ト。
ト。
【図９】実施形態例５における，グロープラグ作動回路
図。
図。
【図１０】実施形態例６における，グロープラグ本体の
断面図。
断面図。
１．．．グロープラグ， １０．．．本体， １１．．．絶縁体， ２．．．通電発熱体， ２０１．．．第１発熱部， ２０２．．．第２発熱部， ２１，２２．．．リード線， ３．．．イオン検出用電極， ３９．．．最初の接続部分， ４．．．ハウジング， ４５．．．シリンダヘッド， ４５１．．．渦流室， ４９．．．カーボン，
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，
絶縁体と，該絶縁体の内部に設けられた断面Ｕ字状の通
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
て絶縁体の外部に導出された一対のリード線と，上記通
電発熱体の途中に電気的に接続されて上記絶縁体の内部
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，１つ又は複数のイオン検出用電極とよりなると共に
該イオン検出用電極の先端は上記火炎に曝されるように
上記絶縁体から露出しており，かつ，上記通電発熱体に
加熱用の直流電流を流すときにプラス側となる通電発熱
体のプラス端から最初の上記イオン検出用電極が接続さ
れている最初の接続部分の中心部までの，通電発熱体に
おける第１発熱部の電気抵抗をＲ１，上記通電発熱体と
イオン検出用電極との上記最初の接続部分の中心部から
通電発熱体のマイナス端までの，通電発熱体における第
２発熱部の電気抵抗をＲ２，上記イオン検出用電極にお
ける上記最初の接続部分から先端までの電気抵抗をｒと
したとき，Ｒ２＜ｒの関係が満足されることを特徴とす
るグロープラグ。 - 【請求項２】 請求項１において，上記イオン検出用電
極は，主成分が金属の珪化物，炭化物，窒化物，硼化物
の１種又は２種以上の導電性セラミック材料，または該
導電性セラミック材料と絶縁性セラミック材料との混合
材料により作製されてい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，上記イオン検
出用電極は，主成分が融点１２００℃以上の金属の１種
又は２種以上の高融点金属材料，または主成分が該高融
点金属材料と絶縁性セラミック材料との混合材料により
作製されて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のいずれか一項において，
上記絶縁体より露出しているイオン検出用電極の露出部
には，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｐｄの１種又は２種以
上の貴金属が設けてあることを特徴とするグロープラ
グ。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26554396A JP3796846B2 (ja) | 1996-09-12 | 1996-09-12 | グロープラグ |
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| DE19738915A DE19738915A1 (de) | 1996-09-12 | 1997-09-05 | Glühkerze |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26554396A JP3796846B2 (ja) | 1996-09-12 | 1996-09-12 | グロープラグ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1089686A true JPH1089686A (ja) | 1998-04-10 |
| JP3796846B2 JP3796846B2 (ja) | 2006-07-12 |
Family
ID=17418588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26554396A Expired - Fee Related JP3796846B2 (ja) | 1996-09-12 | 1996-09-12 | グロープラグ |
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|---|---|
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Cited By (2)
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| US6646231B2 (en) | 2001-04-02 | 2003-11-11 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Ceramic heater and its manufacturing method, glow plug and ion current detecting device |
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| DE19852485C2 (de) * | 1998-11-13 | 2002-09-19 | Beru Ag | Glühkerze und Steckanschluss für eine Glühkerze |
| DE19930334C2 (de) * | 1999-07-02 | 2003-07-31 | Beru Ag | Keramischer Heizstab und diesen enthaltende Glühkerze und Verfahren zu dessen Herstellung |
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| US6285007B1 (en) * | 1999-08-18 | 2001-09-04 | Delphi Technologies, Inc. | Ion sensor glow plug assembly |
| US6248980B1 (en) * | 1999-08-19 | 2001-06-19 | Delphi Technologies, Inc. | Ion sensor glow plug assembly |
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| DE19963225B4 (de) * | 1999-12-27 | 2011-06-30 | Volkswagen AG, 38440 | Verfahren zum Überwachen des Verbrennungsablaufs in einem Dieselmotor sowie entsprechendes Messsystem |
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| DE102011115265A1 (de) | 2011-09-29 | 2013-04-04 | Wolfgang Schmailzl | Arbeitsgerät zur Wiederherstellung von Straßenbanketten |
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| DE102024003256A1 (de) * | 2024-10-05 | 2025-10-30 | Mercedes-Benz Group AG | Brenner für einen von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren Abgastrakt, Verbrennungskraftmaschine sowie Verfahren |
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-
1996
- 1996-09-12 JP JP26554396A patent/JP3796846B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-08-28 US US08/919,369 patent/US5893993A/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-09-05 DE DE19738915A patent/DE19738915A1/de not_active Ceased
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Also Published As
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