JPH0771756A - Glow plug - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To provide a glow plug in which any inconvenience is unlikely to be produced even if carbon is stored and hence a balance between heat production and heat transfer is altered by specifying a position relation between the end surface of an electrode on the side of a heater between electrodes electrically connected with the heater and the end surface of holding means on the side of the heater. CONSTITUTION:A ceramic heater 2 of a ceramic glow plug comprises a ceramic heater device 2, a cylindrical hollow pipe 7, and coupling means. The ceramic heater device 3 is a sintered structure in which there are buried a heater 4 composed of from a conductive member such as conductive ceramic or high melting point metal to that with 2.5 or more of the rate of a change in resistance and electrodes 6-1, 6-2 electrically connected to supply power to the heater 4. Electrode end surfaces 6-1b, 6-2b of the electrodes 6-1, 6-2 located on the side thereof connected with the heater are located inwardly by 2 mm and outwardly by 5mm from the end surface of the hollow pipe 7 being a housing or holding means. Hereby, firing is assisted in the same manner at all times under initially set control conditions.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、グロープラグに関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a glow plug.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来よりディーゼルエンジン用のグロー
プラグは種々提案されているが、発熱体に流れる電流値
の制御方式で区分すると２種類のものがある。１つは、
特開昭６０−８６３２４号公報に示される自己制御型セ
ラミックグロープラグである。そのヒータ素子は、２０
℃から１０００℃への温度変化による抵抗変化率が、２
以下である導電部材Ａと、前記抵抗変化率が、３以上で
ある導電部材Ｂとが直列に接続配置されたものである。
ここで、前記導電部材Ａは、発熱体として、又、前記導
電部材Ｂは、前記発熱体に流れる電流値を制御するため
の抵抗体として役割を成している。2. Description of the Related Art Conventionally, various glow plugs for diesel engines have been proposed, but there are two types when classified according to the control method of the current value flowing through the heating element. One is
It is a self-regulating ceramic glow plug disclosed in JP-A-60-86324. The heater element is 20
The rate of change in resistance due to temperature change from ℃ to 1000 ℃ is 2
The following conductive member A and the conductive member B having the resistance change rate of 3 or more are connected and arranged in series.
Here, the conductive member A serves as a heating element, and the conductive member B serves as a resistor for controlling a current value flowing through the heating element.

【０００３】他は、特開昭６０−４８４２１号公報に記
される如き技術であり、即ち、上述のような電流値を制
御するための抵抗体を付設していないものである。かく
の如きグロープラグにおいては、外部の制御手段によ
り、オンオフデューティ比制御で発熱体の加熱制御を行
なうものと、高い抵抗変化率を有した導電部材にて発熱
体を構成し、発熱体に流れる電流値を制御するものとが
ある。また、上記の導電部材としては、タングステンな
どの金属線を用いたもの、或いは珪化モリブデンなどの
導電性セラミックを用いたものなどがある。The other is the technique described in JP-A-60-48421, that is, the resistor for controlling the current value as described above is not provided. In such a glow plug, the heating control of the heating element is performed by the ON / OFF duty ratio control by the external control means, and the heating element is constituted by the conductive member having a high resistance change rate, and flows to the heating element. Some control the current value. Further, as the above-mentioned conductive member, there is a member using a metal wire such as tungsten or a member using a conductive ceramic such as molybdenum silicide.

【０００４】そして、前記ヒータ素子は、金属製の円筒
状パイプに貫通して保持されると同時に電気的結合がな
されて構成されている。ところで、グロープラグとして
ディーゼルエンジンに装着して使用する場合に、以下に
記すような問題点があることが伴ってきている。即ち、
セラミックグロープラグは、耐久信頼性が高く寿命も長
いために、いわゆるメンテナンスフリー性が、強い製品
である。そのために、例えばエンジンに装着されている
時間が、金属製のグロープラグよりも長くなる。ところ
が、エンジンの運転時間に比例して、前記円筒状パイプ
とエンジンヘッドのプラグホールとの間にある間隙に、
燃焼時に発生したカーボン粒子が蓄積される。このカー
ボン粒子の蓄積によって、上記の間隙は、除々に小さく
なり、ついには、無くなってしまう。つまり、グロープ
ラグの発熱時、及び冷却時の熱伝達バランスが変化し、
初期に設定してあった制御条件で、いつも同じように着
火補助できなくなる。そして、最悪の場合には、前記セ
ラミックヒータは発熱体外部温度の初期設定値を得るた
めに、必要以上の電流が流れて過昇温し、ついには、断
線に至ることもある。The heater element is formed by being penetrated and held by a metal cylindrical pipe and at the same time being electrically coupled. By the way, when a glow plug is mounted on a diesel engine and used, there are problems as described below. That is,
The ceramic glow plug is a product that has a strong so-called maintenance-free property because it has high durability and reliability and a long life. Therefore, for example, the time when the engine is mounted is longer than that of the glow plug made of metal. However, in proportion to the operating time of the engine, in the gap between the cylindrical pipe and the plug hole of the engine head,
The carbon particles generated during combustion are accumulated. Due to the accumulation of the carbon particles, the above-mentioned gap gradually becomes smaller and finally disappears. In other words, the heat transfer balance during heat generation and cooling of the glow plug changes,
With the initially set control conditions, ignition assistance cannot always be performed in the same way. Then, in the worst case, in order to obtain the initial set value of the temperature outside the heating element, the ceramic heater may be overheated due to the flow of more current than necessary, and eventually the wire may be broken.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を鑑み、エンジンに長期に亘って装着されて上記の如く
カーボンが蓄積し、発熱・熱伝達のバランスが変化して
も不具合を発生しにくいグロープラグを提供するもので
ある。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention causes a problem even if it is mounted on an engine for a long period of time and carbon accumulates as described above, and the balance of heat generation and heat transfer changes. It is to provide a glow plug that is difficult to do.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】そのために、保持手段
と、該保持手段に保持されたヒータ素子と、前記保持手
段に保持されたヒータ素子を具備した中空ハウジングと
から成り、前記ヒータ素子が、絶縁性セラミック及び発
熱体及び外部から該発熱体に電力を供給できる電力供給
手段と、前記ヒータ素子の一部が前記保持手段より突出
したグロープラグに於いて、前記発熱体に電気的に結合
された電極の、前記発熱体側の前記電極の端面が、前記
発熱体側の前記保持手段端面より、該保持手段の内側へ
２ｍｍ、該保持手段の外側へ５ｍｍの位置範囲にあるこ
とを特徴としたグロープラグとする。To this end, there is provided a holding means, a heater element held by the holding means, and a hollow housing having the heater element held by the holding means, the heater element comprising: An insulating ceramic and a heating element, and a power supply means capable of supplying electric power to the heating element from the outside, and a glow plug having a part of the heater element protruding from the holding means are electrically coupled to the heating element. The end face of the electrode on the heating element side of the electrode is located within a range of 2 mm inside the holding means and 5 mm outside the holding means from the end face of the holding means on the heating element side. Plug it.

【０００７】[0007]

【作用】上記の如く構成することにより、ディーゼルエ
ンジンに装着されて前記グロープラグとエンジンヘッド
プラグホールとの間の間隙に、燃焼時に発生したカーボ
ン粒子が蓄積されても、発熱時に熱伝達バランスが変化
しない。従って、前記セラミックヒータの発熱体外部温
度の初期設定値を得るために、必要以上の電流が流れる
ことはない。With the above construction, even if carbon particles generated during combustion are mounted in the diesel engine and accumulated in the gap between the glow plug and the engine head plug hole, the heat transfer balance is maintained during heat generation. It does not change. Therefore, in order to obtain the initial set value of the temperature outside the heating element of the ceramic heater, no more current than necessary flows.

【０００８】[0008]

【発明の効果】そのため、初期に設定してあった制御条
件でいつも同じように着火補助できる。即ち、上記の如
くカーボン粒子が蓄積されても不具合を発生しにくいよ
りメンテナンスフリー性の高いグロープラグを提供でき
る。As a result, it is possible to always assist ignition in the same manner under the initially set control conditions. That is, as described above, it is possible to provide a glow plug having a high maintenance-free property, which is unlikely to cause a problem even when carbon particles are accumulated.

【０００９】[0009]

【実施例】以下、本発明の構成について、図１，図２，
図３と共に説明する。図１は、本発明のセラミックグロ
ープラグ１の実施例を表す断面図である。又、図２及び
図３は、図１に示した前記セラミックグロープラグ１の
セラミックヒータ２の一部分を拡大したものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The structure of the present invention will be described below with reference to FIGS.
It will be described together with FIG. FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a ceramic glow plug 1 of the present invention. 2 and 3 are enlarged views of a part of the ceramic heater 2 of the ceramic glow plug 1 shown in FIG.

【００１０】図１において、セラミックヒータ２は、セ
ラミックヒータ素子３と円筒状の中空パイプ７と結合手
段８によって構成されている。前記セラミックヒータ素
子３は、導電性セラミック又は高融点金属などの導電部
材からなる抵抗変化率２．５以上の発熱体４と、該発熱
体４に電力を供給するために電気的に接続された電極６
−１，６−２とが埋設された燃焼体である。そして、
又、前記電極６−１，６−２の各々一端は、前記絶縁体
セラミック５の表面に露出して、露出部６−１ａ，６−
２ａを形成している。更には、前記電極の露出部６−１
ａ，６−２ａが短絡することなきようニッケルメッキを
施してある。そして、前記の露出部６−１ａが、耐熱耐
食材などの金属性中空パイプ７の貫通穴中におさまるよ
うに、セラミックヒータ素子３は、前記中空パイプ７に
ロウ付固定されると共に電気的に結合されている。In FIG. 1, the ceramic heater 2 comprises a ceramic heater element 3, a hollow cylindrical pipe 7 and a connecting means 8. The ceramic heater element 3 is electrically connected to a heating element 4 made of a conductive material such as a conductive ceramic or a high melting point metal and having a resistance change rate of 2.5 or more, and for supplying electric power to the heating element 4. Electrode 6
-1 and 6-2 are embedded combustion bodies. And
In addition, one end of each of the electrodes 6-1 and 6-2 is exposed on the surface of the insulator ceramic 5 to expose exposed portions 6-1a and 6-.
2a is formed. Further, the exposed portion 6-1 of the electrode
Nickel plating is applied so that a and 6-2a are not short-circuited. Then, the ceramic heater element 3 is brazed and fixed to the hollow pipe 7 and electrically so that the exposed portion 6-1a is accommodated in the through hole of the metallic hollow pipe 7 made of a heat resistant material or the like. Are combined.

【００１１】また、前記セラミックヒータ素子３の端部
３ａに設けた電極６−２の露出部６−２ａは、前記セラ
ミックヒータ素子３の端部３ａに嵌着したコイル状の金
属線９と電気的に導通されている。そして、該金属線９
の一端は、金属製の中軸１０に溶接されており、該中軸
１０の端子ネジ部１０ａ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。なお、前記中軸１０と金属製
ハウジング１１の間はガラスシール１２および絶縁ブッ
シュ１３により絶縁され、又前記中軸１０は、ナット１
４を締付けて固定されている。このような構成にするこ
とにより、電源から、前記中軸１０、前記金属線９、前
記電極６−２、前記発熱体４、電極６−１、中空パイプ
７、ハウジング１１を介して図示しないエンジンブロッ
クへ電気的にアースされる。The exposed portion 6-2a of the electrode 6-2 provided on the end 3a of the ceramic heater element 3 is electrically connected to the coiled metal wire 9 fitted on the end 3a of the ceramic heater element 3. Are electrically connected. And the metal wire 9
One end of is welded to the metal center shaft 10 and electrically connected to a power source (not shown) through the terminal screw portion 10a of the center shaft 10. A glass seal 12 and an insulating bush 13 insulate the space between the center shaft 10 and the metal housing 11, and the center shaft 10 includes the nut 1
It is fixed by tightening 4. With such a configuration, an engine block (not shown) from the power source through the center shaft 10, the metal wire 9, the electrode 6-2, the heating element 4, the electrode 6-1, the hollow pipe 7, and the housing 11 Electrically grounded to.

【００１２】尚、何れの試作物においても前記発熱体４
の抵抗値は約０．３Ωとした。次に、図２，図３にて構
成を説明する。両図は共に、前記中空パイプ７と前記発
熱体４の位置関係を示している。そして、前記中空パイ
プ７の前記発熱体７側の端面を０位置として、前記電極
６−１及び６−２の前記発熱体４に接続された側の電極
端面６−１ｂ、及び６−２ｂまでの距離Ｌが、−１０〜
＋１０ｍｍの前記セラミックヒータ２を作製して、前記
セラミックヒータ１を試作した。ここで、従来に於ける
比較例は、Ｌ＝−７ｍｍである。It should be noted that in any of the prototypes, the heating element 4 is used.
Has a resistance value of about 0.3Ω. Next, the configuration will be described with reference to FIGS. Both figures show the positional relationship between the hollow pipe 7 and the heating element 4. Then, with the end surface of the hollow pipe 7 on the heating element 7 side as the 0 position, up to the electrode end surfaces 6-1b and 6-2b of the electrodes 6-1 and 6-2 on the side connected to the heating element 4. The distance L is -10
The ceramic heater 2 of +10 mm was produced, and the ceramic heater 1 was prototyped. Here, in the conventional comparative example, L = −7 mm.

【００１３】そして、ディーゼルエンジンに、前記中空
パイプ７とエンジンヘッドのプラグホールとの間の間隙
を０．５ｍｍとして前記試作物を装着し、昇温特性を調
査した。尚、カーボン粒子が前記間隙に充満して蓄積し
た場合を想定して、肉厚約０．５ｍｍのグラファイト製
のパイプを、前記中空パイプ７に嵌合・被着して行なっ
た。取付状態を図４に示す。Then, the prototype was mounted on a diesel engine with the gap between the hollow pipe 7 and the plug hole of the engine head being 0.5 mm, and the temperature rise characteristics were investigated. Assuming that carbon particles filled and accumulated in the gap, a graphite pipe having a wall thickness of about 0.5 mm was fitted and adhered to the hollow pipe 7. The attached state is shown in FIG.

【００１４】又、図５は、前記Ｌの値が−７ｍｍの従来
に於ける比較例の場合であり、１１Ｖを印加した時の通
電時間と前記セラミックヒータ素子３の温度の関係をし
たものである。図中Ａは、前記セラミックグロープラグ
１が新品の場合、図中Ｂは、上述の如くエンジンヘッド
のプラグホールの前記間隙にカーボン粒子が充満して蓄
積した場合を示したものである。図より明らかなように
前記セラミックヒータ素子３の温度は、前記間隙にカー
ボン粒子が充満した場合に新品装着時よりも１５０℃だ
け発熱温度が高くなり、これより前述の不具合が発生す
ると考えられる。FIG. 5 shows the case of the conventional comparative example in which the value of L is -7 mm, and shows the relationship between the energizing time when 11 V is applied and the temperature of the ceramic heater element 3. is there. A in the figure shows the case where the ceramic glow plug 1 is new, and B in the figure shows the case where carbon particles are filled and accumulated in the gap of the plug hole of the engine head as described above. As is clear from the figure, the temperature of the ceramic heater element 3 becomes higher by 150 ° C. when the gap is filled with carbon particles than when a new product is mounted, and it is considered that the above-mentioned problem occurs.

【００１５】図６は、図５に記した（Ｂの飽和温度）−
（Ａの飽和温度）を前記Ｌに対して記したものである。
又、図７は、燃料噴霧による冷却、加減速による冷熱に
対する前記セラミックグロープラグの耐サーマルショッ
ク性を調べた調査結果を表したものである。試験は、２
０００ｃｃディーゼルエンジンにて、アイドル２分運転
後、フルスロットル４０００ｒｐｍにて２分運転する評
価を１サイクルとして、３０００サイクル後の様子を表
している。即ち、前記Ｌに対して亀裂が発生したり、折
損が発生したりする不具合率を示している。FIG. 6 is a graph of FIG. 5 (saturation temperature of B)-
(Saturation temperature of A) is described for L above.
In addition, FIG. 7 shows the results of an investigation of the thermal shock resistance of the ceramic glow plug against cooling by fuel spray and cold heat by acceleration and deceleration. The test is 2
With a 000 cc diesel engine operating for 2 minutes at idle and then operating at full throttle at 4000 rpm for 2 minutes, the evaluation is taken as 1 cycle, and the state after 3000 cycles is shown. That is, it shows a defect rate in which a crack or a breakage occurs in the L.

【００１６】飽和温度差は、３０℃以下が設計上望まし
く図６よりＬは、−２ｍｍ以上である。又、図７に記し
た耐サーマルショック性よりＬは、５ｍｍ以下が望まし
い。従って、−２ｍｍ≦Ｌ≦５ｍｍに設定することで、
セラミックグロープラグとしての特性を十分満足するこ
とができる。尚、前記の中空パイプ７は、前記のハウジ
ング１１に直接備えられていてもよい。又、ヒータ素子
３はマグネシア等の絶縁性セラミックに埋設されて金属
パイプ内に封入されたようなものでもよい。The saturation temperature difference is preferably 30 ° C. or less in design, and L is −2 mm or more from FIG. Further, L is preferably 5 mm or less from the thermal shock resistance shown in FIG. Therefore, by setting −2 mm ≦ L ≦ 5 mm,
The characteristics as a ceramic glow plug can be sufficiently satisfied. The hollow pipe 7 may be directly provided in the housing 11. Further, the heater element 3 may be embedded in an insulating ceramic such as magnesia and enclosed in a metal pipe.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明のグロープラグの実施例を示す断面図で
ある。FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a glow plug of the present invention.

【図２】本発明のグロープラグの実施例の要部の拡大図
である。FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the embodiment of the glow plug of the present invention.

【図３】本発明のグロープラグの実施例の要部の拡大図
である。FIG. 3 is an enlarged view of a main part of the embodiment of the glow plug of the present invention.

【図４】従来のグロープラグをエンジンヘッドを想定し
た治具に取り付けた状態を示す図である。FIG. 4 is a view showing a state in which a conventional glow plug is attached to a jig which is supposed to be an engine head.

【図５】従来のグロープラグの昇温特性を示す図であ
る。FIG. 5 is a diagram showing temperature rising characteristics of a conventional glow plug.

【図６】本実施例のグロープラグの電極端面と中空パイ
プ端面の端面間の寸法に対する温度上昇の関係を表す図
である。FIG. 6 is a diagram showing a relationship of temperature rise with respect to a dimension between an end surface of an end surface of an electrode of a glow plug and an end surface of an end surface of a hollow pipe of the present embodiment.

【図７】本実施例のグロープラグの電極端面と中空パイ
プ端面の端面間の寸法とエンジン試験の結果を表す図で
ある。FIG. 7 is a diagram showing a dimension between an electrode end surface of the glow plug of the present embodiment and an end surface of the hollow pipe end surface, and a result of an engine test.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ グロープラグ ３ ヒータ素子 ３′ ヒータ素子突出部 ４ 発熱体 ５ 絶縁性セラミック ６ 電極 ６−１ｂ，６−２ｂ 電極端面 ７ 保持手段をなす中空パイプ ８ 結合手段 ９ 金属線 １０ 中軸 １１ ハウジング ６，７，８，９，１０，１１ 電力供給手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 glow plug 3 heater element 3'heater element protrusion 4 heating element 5 insulating ceramic 6 electrodes 6-1b, 6-2b electrode end face 7 hollow pipe 8 holding means 9 holding wire 9 metal wire 10 center shaft 11 housing 6,7 , 8, 9, 10, 11 Power supply means

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 保持手段と、該保持手段に保持されたヒ
ータ素子と、前記保持手段に保持されたヒータ素子を具
備した中空ハウジングとから成り、前記ヒータ素子が、
絶縁性セラミック及び発熱体及び外部から該発熱体に電
力を供給できる電力供給手段と、前記ヒータ素子の一部
が前記保持手段より突出したグロープラグに於いて、 前記発熱体に電気的に結合された電極の、前記発熱体側
の前記電極の端面が、前記発熱体側の前記保持手段端面
より、該保持手段の内側へ２ｍｍ、該保持手段の外側へ
５ｍｍの位置範囲にあることを特徴としたグロープラ
グ。1. A holding means, a heater element held by the holding means, and a hollow housing provided with the heater element held by the holding means, wherein the heater element comprises:
An insulating ceramic, a heating element, and a power supply means capable of supplying electric power to the heating element from the outside, and a glow plug in which a part of the heater element protrudes from the holding means are electrically coupled to the heating element. The end face of the electrode on the heating element side of the electrode is located within a range of 2 mm inside the holding means and 5 mm outside the holding means from the end face of the holding means on the heating element side. plug.