JPS63297918A - ディ−ゼルエンジン用グロ−プラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はディーゼルエンジンの副燃焼室または燃焼室内
の予熱に使用するグロープラグに関し。

特に速熱型の機能を有し、かつ長時間のアフターグロー
化を達成し得る自己飽和性を有するセラミックヒータを
備えたディーゼルエンジン用グロープラグの改良に関す
るものである。

〔従来の技術〕

一般にディ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置し９通
電発熱により、吸気温度の上昇または着火源用として、
エンジンの始動性を向上させる方法を採用している。こ
の種のグロープラグとしては、従来金属製シース内に耐
熱絶縁粉末を充填し、鉄クロム、ニッケル等からなるコ
イル状発熱線を埋設した。いわゆるシース型と称するも
のが一般的である。またそれ以外にも特開昭５７−４１
５２３号公報等に示されるように、タングステン等によ
る発熱線を、絶縁性を有する窒化ケイ素等のセラミック
材中に埋設した棒状ヒータを使用したセラミックヒータ
型も知られている。このようなセラミックヒータ型は、
耐熱絶縁粉末およびシースを介して間接加熱するシース
型に比べ５熱伝達効率を向上させ得ると共に５発熱特性
の面でも優れ、加熱時に短時間で赤熱して温度立ち上り
特性を大幅に向上させ、速熱型の性能を有するため、近
年盛んに採用されるようになっている。

（発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、上記セラミックヒータ型のグロープラグ
は１例えば窒化ケイ素のような絶縁性セラミック材の内
部に、タングステン等の金属製発熱線を埋設した構造で
あり、しかもこれら両部材間の熱膨張率が異なるため、
特に発熱時における急激な温度上昇とその繰り返し使用
とが、セラミックヒータの耐久性を減するおそれがある
。従って耐熱強度等の信頼性の面で問題があり、さらに
コスト高を招くという欠点があった。

上記問題点を解決するものとして１発熱線を絶縁性セラ
ミック材と略々間等の熱膨張率を有する導電性セラミッ
ク材で形成したセラミックヒータ構造が９例えば特開昭
６０−９０８５号公報や。

同６０−１４７８４号公報等により提案されている。し
かしいずれもグロープラグとして使用するには、構造上
および機能面からも未だ問題があり。

実用化するには至っていない。

すなわち速熱型としての機能が不充分、成形加工が煩雑
、電極の取出し構造が複雑、アフターグロ一時間の長時
間化が困難等の問題点がある。

上記の問題点を解決するために９本出願人はＵ字状に形
成した導電性セラミック材からなるセラミックヒータを
中空状ホルダ内に接合保持したディーゼルエンジン用グ
ロープラグについての発明をすでに出願している（特願
昭６０−２９９３３８号、同６０−２９９３３９号、同
６１−２５６３５４号、同６１−２５６３５５号１同６
２−３２６４３号等）、これらの発明により上記従来技
術に存在する問題点を解決することができたが、セラミ
ックヒータを構成する材料として、ＴｉＮを含有する導
電性サイアロンを使用する場合には。

酸化性雰囲気によってＴｉＮがＴｉ０ｚに変化して酸化
膜を形成し、経過時間と共にこの酸化膜が膜厚を増大す
る。その結果酸化膜と素地との間にクランクを発生し、
セラミックヒータ全体の寿命を類クシ、若しくはセラミ
ックヒータの電気抵抗値が変化するおそれがある等、未
だ若干の改良を要する問題点がある。

本発明は上記の問題点を解決し、上記発明の完全化を図
り、信頼性の高いディーゼルエンジン用グロープラグを
提案することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕 上記問題点解決のために２本発明においては。

Ａ、一端を外部に突出させた状態で中空状ホルダの先端
部にセラミックヒータを保持する。

Ｂ、このセラミックヒータをＵ字状発熱部とこのＵ字状
発熱部の両端部から後方に延設した一対のリード部とを
導電性セラミック材によって一体に構成する。

Ｃ３前記Ｕ字状発熱部の表面に酸化物からなる被膜を設
ける。

Ｄ、少なくとも前記一方のリード部外周面に絶縁層を設
けて前記ホルダ内に接合保持する。

Ｅ、少なくとも前記一方のリード部後端部を金属導線を
介して前記ホルダ後端部に絶縁状態で保持した外部接続
端子と接続する。

という技術的手段を採用したのである。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例を示す要部縦断面図であり。同
図において全体を符号１０で示すグロープラグの概略構
成を説明する。グロープラグ１０は、先端側が発熱体と
して機能する棒状のセラミックヒータ１１と、このセラ
ミックヒータ１１を先端において保持する略管状を呈す
る例えばステンレス鋼等の金属製のホルダ１２を有する
。ホルダ１２の外周にはねじ部１２ａを形成し、エンジ
ンのシリンダヘッド側のねじ穴（図示せず）と螺合し、
セラミックヒータ１１の先端を燃焼室若しくは副燃焼室
内に突出させた状態で保持する。ホルダ１２の後端部に
は第１および第２の外部接続端子１３．１４を１合成樹
脂その他の絶縁材料内に貫通埋設してなる端子組立体１
５を嵌込み支持すると共に、各接続端子１３．１４と前
記セラミックヒータ１１を構成するリード部２１．２２
とは１例えばフレキシブルワイヤ等の金属感４１１６゜
１７およびターミナルキャンプ２８．２９を介して接続
する。

次に前記端子組立体１５は、その軸線上に配設し前記金
属導線１６と接続すべきロンド部１３ａをその内方端側
に有する第１の外部接続端子１３と、その周囲に所定間
隔を置いて配設しかつその内方端側の一部に延設したリ
ード片１４ａを前記金属導線１７と接続する筒状の第２
の外部接続端子１４と、上記接続両端子１３．１４問お
よび外周部を絶縁するように一体化する樹脂モールドに
よる組立体本体１５ａを存すると共に８組立体本体１５
ａの外周には連結補強用の金属管１５ｂを嵌装する。そ
してこの金属管１５ｂをホルダ１２の後端部開口周縁部
分において高加圧力を介してかしめ付け、軸線方向に沿
うて座屈変形させることにより、その内側が樹脂製の組
立体本体１５ａ側に、外側がホルダ１２の内壁に強固に
圧接された状態となり、外力若しくは熱収縮による問題
を解消し得るように構成する。

更に１８ａ、１８ｂは各々絶縁リングおよびワッシャで
あり、ホルダ１２の後方に突出する第２の外部接続端子
１４に嵌装する。１８Ｃは絶縁部材であり、前記ワッシ
ャ１８ｂの外方端側において前記第１の外部接ｙＡ＃Ａ
子１３側に嵌装する。また１８ｄ、１８ｓは各々スプリ
ングワッシャおよび締付用ナツトであり、前記第１の外
部接続端子１３の外方端側に形成したねじ部に嵌装およ
び螺合する。そして前記ワッシャ１８ｂと絶縁部材１８
ｃとの間、およびｗＡ縁部材Ｌ８Ｃとスプリングワッシ
ャ１８ｄとの間に各々バフテリからのリード線（図示せ
ず）を介装挟持することにより。

前記各外部接続端子１３．１４をバッテリと電気的に接
続する。１６ａ、１７ａは各々前記金属導線、１６．１
７に被覆したチューブ等の絶縁部材である。

セラミックヒータ１１は５例えば導電性サイアロン粉末
を熱可塑性樹脂等と混練し、所定のキャビティを有する
金型中に射出成形し、この成形体を焼成して形成するか
、若しくは予め棒状に成形した素材を放電加工や切削加
工によって所定の形状に成形することができる。そして
発熱部２０はリード部２１．２２よりも肉厚が薄くなる
よう小径に形成すると共に、セラミックヒータ１１の中
央部には８発熱部２０からリード部２１．２２間にかけ
て長手方向にスリット２５を形成する。なおリード部２
１．２２の外周面には絶縁層２３゜２４を設ける。

なお３０は密閉用シートであり、ゴム、アスベスト等か
らなり、ホルダ１２の後端部開口部分で第１および第２
の外部接続端子１３．１４を有する端子組立体１５の外
方端側に介装させて、この部分を機械的にシールする構
成とする。なお前記スリット２５を形成するリード２１
．２２間に。

例えば絶縁性セラミック材によって形成した絶縁シート
を、少なくともホルダ１２先端部に対応する部分におい
てそれらと一体に接合させるとよい。

このように構成することにより、スリット２５をホルダ
１２の先端部で閉塞密閉し、エンジンの燃焼圧の外部漏
洩を防止できるのである。また上記の構成により、セラ
ミックヒータ１１のホルダ１２に保持される後端部分の
機械的強度を向上させ得る。

以上のようにしてセラミックヒータ１１全体を５鶴φ×
５０龍９発熱部２０を３ＭφＸＩＯ龍に形成してグロー
プラグｌＯとして組立てて実験したところ、８００℃到
達時間３．５秒、飽和温度をその許容範囲４１２００℃
以下とした上で約１１００℃とし得る性能を確認した。

第２図はセラミックヒータ発熱部における酸化温度と酸
化増量との関係を示す図である。この場合セラミックヒ
ータは、ＴＩＮｔ４０ν０１１％含有する導電性サイア
ロンによって形成し、酸化時間４０Ｈｒで行なったもの
である。第２図において曲線ａは、第１図に示すセラミ
ックヒータ１１の発熱部２０の内外周表面に珪酸ジルコ
ニウム（日板研究所部　商品名グラス力１５００）の被
膜を設けたく刷毛塗り後、焼付熱処理により２０〜４０
μｍに形成）ものであり２曲線すは被膜を設けないもの
である。第２図から明らかなように。

酸化温度が上昇するに従って当然に酸化増量が増加する
が、ディーゼルエンジンにおける常用温度１０００℃以
下においては１曲線ａは曲線すにおけるものより酸化増
量がＡ以下であり、（ｆれた耐酸化性を有することを示
している。なお上記被膜の厚さは、セラミックヒータを
構成する導電性サイアロンに含有されるＴｉＮの酸化を
防止するために少なくとも２μｍ以上とする必要がある
が１一方１００μｍを越えると熱容量が大となり、グロ
ープラグとしての機能を劣化させるため不都合である。

本実施例においては、セラミックヒータ１１をホルダ１
２の先端部に保持させた状態で接合固定するために、リ
ード部２１．２２の外周面に各々絶縁７１２３．２４を
形成する例を示したが、一方のリード部例えば２１にメ
タライズ層のような導電層を設けてホルダ１２と電気的
に接続し、金属導線を他方のリード部例えば２２にのみ
接続する構成としてもよい、また本発明は前記実施例の
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り１例えばセラミックヒータ１
１は横断面円形以外に、矩形、正方形、多角形、楕円等
の形状としても作用は同一である。

更にセラミックヒータ１１の発熱部２０に設ける被膜を
形成する酸化物としては、珪酸ジルコニウムの他に、酸
化クロム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化
ジルコニウム、珪酸アルミニウム等を使用することがで
き、それらの２種以上を混合して若しくは複数層にして
使用してもよい。

なお被膜の形成手段としては、刷毛塗り以外のディッピ
ング、スプレー等の公知の手段を使用することができる
。

〔発明の効果〕

本発明のディーゼルエンジン用グロープラグは。

以上記述のような構成であるから、下記の効果を奏する
ことができる。

（１１簡単な構造であるにも拘らず１発熱部がヒータ外
表面に露出しているから、従来型に比べて迅速かつ確実
な先端赤熱化を達成し、速熱型としての機能を発揮でき
る。

（２）発熱部およびリード部を形成する導電性セラミッ
クスを同一材料で形成するため、ヒータ発熱時における
急激な温度上昇によってもワレ等の事故を発生せず、耐
熱強度等の信鎖性を確保し得る。

（３）先端発熱部の熱容量が小さいため自己温度飽和性
を有し、その結果エンジンの排気、騒音対策としての長
時間のアフターグローが容易とな（４）全体の構造が簡
単であるため、成形加工３組立が容易であり、生産性が
極めて高い。

（５）先端発熱部の内外表面を酸化物からなる被膜を設
けたため酸化増量を低減し、寿命を大幅に延長させ得る
と共に、信鎖性を飛躍的に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の実施例を示す要部縦断面図。 第２図はセラミックヒータ発熱部における酸化温度と酸
化増量との関係を示す図である。 ｌｌ：セラミックヒータ、１２：ホルダ。 ２０；発熱部、２１．ｚｚ：リード部、２３゜２４：絶
縁層。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）　一端を外部に突出させた状態で中空状ホルダの
   先端部にセラミックヒータを保持し、このセラミックヒ
   ータをＵ字状発熱部とこのＵ字状発熱部の両端部から後
   方に延設した一対のリード部とを導電性セラミック材に
   よって一体に構成し、前記Ｕ字状発熱部の表面に酸化物
   からなる被膜を設け、少なくとも前記一方のリード部外
   周面に絶縁層を設けて前記ホルダ内に接合保持すると共
   に、少なくとも前記一方のリード部後端部を金属導線を
   介して前記ホルダ後端部に絶縁状態で保持した外部接続
   端子と接続したことを特徴とするディーゼルエンジン用
   グロープラグ。
2. （２）　セラミックヒータを構成するＵ字状発熱部の肉
   厚寸法をリード部の肉厚寸法より小さく形成した特許請
   求の範囲第１項記載のディーゼルエンジン用グロープラ
   グ。
3. （３）　セラミックヒータの少なくともホルダ先端部に
   対応する部分の一対のリード部間に、燃焼圧をシールす
   る絶縁シートを一体的に介装した特許請求の範囲第１項
   若しくは第２項記載のディーゼルエンジン用グロープラ
   グ。
4. （４）　一方のリード部を導電層を介してホルダと電気
   的に接続すると共に、他方のリード部とホルダ後端部に
   保持した外部接続端子とを金属導線を介して接続した特
   許請求の範囲第１項ないし第３項何れかに記載のディー
   ゼルエンジン用グロープラグ。
5. （５）　酸化物からなる被膜の厚さが２μｍ〜１００μ
   ｍである特許請求の範囲第１項ないし第４項何れかに記
   載のディーゼルエンジン用グロープラグ。
6. （６）　酸化物が珪酸ジルコニウム、酸化クロム、酸化
   アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、
   珪酸アルミニウムから選ばれた１種若しくは２種以上の
   混合物である特許請求の範囲第１項ないし第５項何れか
   に記載のディーゼルエンジン用グロープラグ。