JPS63297921A - 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・２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１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
る発熱等を、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、熱伝達効率を向上させ得ると共に１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が
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２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）ユ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。

上記問題点を解消するものとして２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１例えば特開昭
６０−９０８５号公報や、同６〇−１４７８４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
、電極の取り出し構造が複雑、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１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。

同６２−３２６４３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、ホ
ルダとセラミックヒータとの接合保持部分において１部
材相互間の熱膨張係数の相違による熱応力に起因する割
れの発生があり、また接合材との濡れ性不充分に起因す
る接合不良等があり。

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１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。

Ｃ９少なくとも前記一方のリード部外周面に絶縁層およ
びメタライズ層を順次形成する。

Ｄ、金属材料からなる接合材を介し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　−Ｒ
綿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〕

図は本発明の実施例を示す要部縦断面図である。

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ｌｌ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し穴（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３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導線１６．１７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
に存する第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ｔＳａを有すると共に２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
っ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ｅ　　ｔ８ｃ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の外部接続端
子１３側に嵌装する。また１８ｄ、１８ｅ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、および絶縁部材１８Ｃとスプリングワッシャ
１８ｄとの間に各々バッ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。ｉ６ａ、１７ａ
は各々前記金属導線１６．１７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２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１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を存する端子組立体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５１１Ｉ
ｌφＸ５（１ｍ１ｍ、発熱部２０を３ｍｓ＋φＸ１０ｍ
５＋に形成してグロープラグ１０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ｔ−１２００℃以下とした上で約１１００℃と
し得る性能を確認した。

次に上記セラミックヒータ１１とホルダ１２との接合に
ついて記述する。両者の接合に際しては。

例えば恨ろうのような溶融金属材料を使用するのが最も
一般的であるが、セラミックヒータ１１のリード部２１
．２２の外周面には１例えばガラスのような絶縁材料か
らなる絶縁層２３．２４を設けであるため１ｍろうとの
濡れ性不充分による接合不良等が発生することがあり、
気密性を阻害する不都合がある。本発明においては、上
記濡れ性改善のために絶縁層２３．２４の外周面にメタ
ライズ層を形成する。メタライズ層を形成する材料とし
てＡｇ−ＰｄペーストＮｉペースト、Ｎｉメンキ、Ａｇ
ペースト、Ｎ１メッキおよびＡｇペーストの５種を選び
、　　７５０”〜８５０℃にて焼付け。

５〜２０μｍのメタライズ層を形成した後３図に示すよ
うなグロープラグ１０として組み立てた。

この場合ホルダ１２は例えばステンレス鋼を使用し、セ
ラミックヒータ１１との間には銀ろうを使用して接合固
着した。

表は上記グロープラグ１０の気密性テストの結果を示す
ものであり、ＩＯ気圧を印加した水中浸漬により、夫々
１０個の試料について行ったものである。

以下余白 表から明らかなように、メタライズ層を形成しないもの
においては、ホルダ１２は格別としてセラミックヒータ
１１のリード部２１．２２に設けた絶縁層２３．２４と
接合材である恨ろうとの濡れ性が不充分であるため、接
合が完全に行われず。

従って気密性を確保することができない。これに対して
本発明によるメタライズ層を設けたものにおいては、恨
ろうとの濡れ性が確保されるため。

接合状態が良好であり、就中Ａｇ−Ｐｄペーストおよび
Ｎｉペーストによってメタライズ層を形成したものにお
いては、気密性が完全であることが認められる。

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層２３．２４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。

更に少なくとも一方のリード部とホルダとの間に介在さ
せる接合材としては、銀ろうのような溶融接合材の他に
１例えば拡散接合材のような固体接合材の使用も可能で
あり、ホルダを形成する金属材料との対応により、適宜
選定可能である。

〔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。

（１）簡単な構造であるにも拘らず２発熱部がヒータ外
周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１　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、
耐熱強度等の信転性を確保し得る。

（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・る。

（４）全体の構造が簡単であるため、成形加工、ｍ立が
容易であり、生産性が橿めて高い。

（５）　　セラミックヒータと接合材との間の濡れ性を
充分確保することができるため、気密性を完全にするこ
とができ、信鎖性を飛躍的に向上させ得る。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示す要部縦断面図である。 ｌｌ：セラミックヒータ、１２：ホルダ。 ２０：発熱部、２１．２２：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、少なくとも前記一方のリード部外
   周面に絶縁層およびメタライズ層を順次形成し、金属材
   料からなる接合材を介し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）　メタライズ層をＡｇ−Ｐｄペースト焼付によっ
   て形成した特許請求の範囲第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）　メタライズ層をＮｉペースト焼付によって形成
   した特許請求の範囲第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。