JP3551032B2

JP3551032B2 - Glow plug

Info

Publication number: JP3551032B2
Application number: JP23336298A
Authority: JP
Inventors: 恵一竹島
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-09-11
Filing date: 1998-08-20
Publication date: 2004-08-04
Anticipated expiration: 2018-08-20
Also published as: EP0902236A3; JPH11148647A; EP0902236A2; DE69829715D1; ES2242256T3; EP0902236B1; DE69829715T2

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は，内燃機関，特にディーゼルエンジンの燃焼室内を予熱するために使用されるグロープラグに関する。
【０００２】
【従来技術】
グロープラグは，通電により発熱体を発熱させて，ディーゼルエンジンの燃焼室内を予熱するものである。
【０００３】
上記グロープラグには，２種類の材料からなるコイルを用いた自己温度制御型と言われるものがある。該自己温度制御型グロープラグは，抵抗体である発熱コイルと制御コイルとを有すると共に，制御コイルから発熱コイルへ直列に通電する構造を有する。上記制御コイルは，発熱コイルより正の抵抗温度係数の大きな材料で形成されている。
この自己温度制御型グロープラグは，制御コイルによって発熱コイルの過昇温（過熱）を防止し，上記発熱コイルの耐久性を確保する。
【０００４】
図９に示すごとく，従来，グロープラグ９は，エンジンのエンジンヘッド８におけるグロープラグ取付ネジ８１１に螺着して使用するものであり，図８，図９に示すごとく，発熱体９０を内蔵したヒータケース９１と，該ヒータケース９１を取り付けるハウジング９２とを有する。
上記ヒータケース９１は，図８に示すごとく，上記ハウジング９２の先端側に位置すると共に，上記ハウジング９２の内径よりも小さい外径ｄを有する小径部９１１と，後端側に位置し上記小径部９１１の外径ｄよりも大きい外径Ｄを有する大径部９１２とよりなる。
【０００５】
上記発熱体９０は，上記小径部９１１内の先端側に配置された発熱コイル９０１と，上記小径部９１１内の後端側，および大径部９１２内に配置された制御コイル９０２とよりなる。
【０００６】
また，図９に示すごとく，エンジンヘッド８と上記ヒータケース９１との間には，間隙Ｑのクリアランス９８５がある。また，ハウジング９２と上記ヒータケース９１との間に，間隙Ｐのポケット９８７がある。なお，上記ポケットは，組付性向上のため，上記先端部９２１の内径を広げて生じたものである。
【０００７】
なお，上記発熱体９０には，中軸９３１を介して外部接続端子９３２が接続されており，該外部接続端子９３２を介して通電する。
また，上記ハウジング９２の後端部９２２は，六角形状であり，絶縁ブッシュ９５１，金属ナット９５２を介して上記中軸９３１，外部接続端子９３２を固定している。
なお，図８，図９中における符号９３８は，電気絶縁用のマグネシア粉末を示す。
【０００８】
上記グロープラグ９の各寸法は，図８，図９に示すごとく，上記小径部９１１の外径ｄはφ４．３ｍｍであり，上記大径部９１２の外径Ｄはφ５．０ｍｍである。
また，上記グロープラグ取付孔８１の孔径はφ５．５ｍｍであり，上記クリアランス９８５の間隙Ｑは０．２５ｍｍである。
また，上記ポケット９８７の内径はφ５．３ｍｍであり，上記ポケット９８７の間隙Ｐは０．１５ｍｍである。
【０００９】
【解決しようとする課題】
しかしながら，上記従来のグロープラグ９においては，次の問題がある。
すなわち，上記グロープラグ９においては，制御コイル９０２の温度が，一定時間経過した後には，迅速に設定値まで上昇しなければならない。
【００１０】
しかし，従来のグロープラグ９は，図８，図９に示すごとく，ハウジング９２の先端部９２１よりも突出した状態で，上記ヒータケース９１の大径部９１２が配置されている。そのため，上記ハウジング９２の先端部９２１よりも先端側では，上記エンジンヘッド８におけるグロープラグ取付孔８１の孔径と上記ヒータケース９１の外径とのクリアランスが狭い。
【００１１】
そのため，上記大径部９１２の内部に配置されている制御コイル９０２の熱が，上記クリアランス９８５を介して，上記エンジンヘッド８へ伝熱されやすい。そのため，上記制御コイル９０２の温度が，一定時間経過した後においても，設定値まで上昇し難い。それ故，上記制御コイル９０２における上記抵抗値の上昇，および上記電流値の減少が妨げられ，上記発熱コイル９０１の過昇温を招き，上記グロープラグ９の寿命を縮めることがある。
【００１２】
また，上記大径部９１２内に制御コイル９０２を有するため，上記ハウジング９２内に位置している部分の制御コイル９０２の熱が，上記大径部９１２，上記ハウジング９２を介して，上記エンジンヘッド８へ伝熱されやすい。それ故，同様に，上記発熱コイル９０１の過昇温を招き，上記グロープラグ９の寿命を縮めることがある。
【００１３】
また，気体における熱伝熱率は，固体に比べて小さいため，上記クリアランスに空気が入っている状態ならば，熱は伝熱されにくい。しかし，実際には，エンジンの運転に伴って，燃料及びオイルの燃焼によって発生するカーボンが，上記クリアランスやポケットに詰まった状態になる。そして，上記カーボンの熱伝熱率は，空気の熱伝熱率より大きいため，上記のごとき，発熱コイルの過昇温は一層顕著に生じる。
【００１４】
そこで，グロープラグ取付孔８１の孔径を大きくして，該グロープラグ取付孔８１とヒータケース９１との間のクリアランス９８５を大きくして，上記伝熱を抑制することも考えられる。
しかし，この場合には，エンジンヘッド８の強度を低下させるおそれがある。特に，近年は，エンジンの出力の向上を図るため，吸気弁，排気弁の弁孔を大きくしたいという要望がある。そのため，エンジンの強度確保，耐久性向上の点から，上記グロープラグ取付孔８１の孔径はできるだけ小さいことが要求されている。
【００１５】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，上記制御コイルの熱がエンジンヘッドに伝熱することを抑制又はエンジンヘッドの強度向上，耐久性を向上させることができるグロープラグを提供しようとするものである。
【００１６】
【課題の解決手段】
請求項１の発明は，発熱コイルと，該発熱コイルの抵抗温度係数よりも大なる正の抵抗温度係数を有すると共に上記発熱コイルの一端側に接続された制御コイルと，一端側が閉塞され，閉塞された一端側より上記発熱コイル及び上記制御コイルを内蔵するヒータケースと，該ヒータケースの他端側を把持するハウジングによって，上記ヒータケースの一端側が上記ハウジングの一端面より突出するように固定されているグロープラグにおいて，
上記ヒータケースの一端側は上記ヒータケースの他端側の径よりも小なる径を有する小径部を有し，上記ヒータケースの他端側は上記小径部の径よりも大なる径を有する大径部を有し，かつ該大径部は上記ハウジング内のみに配設され，上記ハウジングの一端面より突出していないことを特徴とするグロープラグである。
【００１７】
本発明において，最も注目すべきことは，上記ヒータケースの一端側は小径部を有し，他端側は大径部を有し，かつ該大径部は上記ハウジング内のみに配設され上記ハウジングの一端面より突出していないことにある。
【００１８】
次に，本発明の作用につき説明する。
本発明のグロープラグにおいては，上記大径部が上記ハウジング内のみに設けられ，上記ハウジングの一端面より突出していない。そのため，上記グロープラグをグロープラグ取付孔に取り付けた場合には，次の作用効果を得ることができる。
【００１９】
まず，上記グロープラグ取付孔の孔径を従来と同じとした場合には，上記ヒータケースと上記グロープラグ取付孔との間のクリアランスを大きくすることができる。そのため，上記制御コイルの熱が上記クリアランスを介して上記エンジンヘッドに伝熱されることを抑制することができる。
【００２０】
また，上記ヒータケースと上記グロープラグ取付孔との間のクリアランスを従来と同じ大きさとした場合には，上記グロープラグ取付孔の孔径を小さくすることができる。そのため，上記エンジンヘッドの強度向上，エンジンの耐久性向上を図ることができる。
また，そのため，吸気弁，排気弁の弁孔を大きくすることができ，エンジンの出力を向上させることができる。
【００２１】
上記のごとく，本発明によれば，上記制御コイルの熱がエンジンヘッドに伝熱することを抑制又はエンジンヘッドの強度向上，耐久性を向上させることができるグロープラグを提供することができる。
【００２２】
次に，請求項２の発明のように，上記発熱コイル及び上記制御コイルは，上記ヒータケースの上記小径部内のみに設けられていることが好ましい。
この場合には，例えば，小径部がハウジング内に入っても，制御コイルは小径部内にあるため，ハウジング内側とヒータケース側とのクリアランスが大である。そのため，熱ひきが小さくなる。
さらに，上記制御コイルの熱が上記ハウジングを介して上記エンジンヘッドに伝熱されにくい。
【００２３】
次に，請求項３の発明のように，上記大径部と上記小径部との間には，テーパ形状をなすテーパ部が形成されていることが好ましい。
この場合には，上記小径部と大径部とを有するヒータケースの作製が容易になると共に，応力集中を回避でき，また，ヒータケースの強度を確保できる。
【００２４】
次に，請求項４の発明のように，上記大径部と上記小径部との間には，テーパ形状をなすテーパ部が形成されており，
また，上記発熱コイル及び上記制御コイルは，上記ヒータケースの上記大径部と上記テーパ部との境界線Ｂよりも上記一端側のみに設けられていることが好ましい。
【００２５】
この場合には，上記制御コイルは上記大径部には配設されていない。そのため，たとえ上記ハウジングと上記ヒータケースの大径部との間にカーボンが詰まったとしても，上記制御コイルの熱が上記ハウジングを介して上記エンジンヘッドに伝熱されることを抑制することができる。
【００２６】
これにより，上記グロープラグ取付孔の孔径を従来と同じくして，上記グロープラグをグロープラグ取付孔に取り付けた場合には，上記クリアランスから外部に伝熱される上記制御コイルの熱のみならず，上記ハウジングから外部に伝熱される上記制御コイルの熱をも低減することができる。
【００２７】
次に，請求項５の発明は，上記請求項１〜請求項４のいずれか１項に示したグロープラグをエンジンにおけるグロープラグ取付孔に装着してなり，かつ上記グロープラグの小径部の外壁面と上記グロープラグ取付孔の内壁面との間には，片側０．２５ｍｍ以上のクリアランスが設けてあることを特徴とするグロープラグの取付構造である。
【００２８】
上記クリアランスが片側０．２５ｍｍ未満の場合には，制御コイルからエンジンヘッドへの伝熱量が大きくなる。
本発明の取付構造によれば，上記発熱コイルの温度上昇を，例えば１００℃未満という小範囲に抑えることができる（図３参照）。
【００２９】
【発明の実施の形態】
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いて，図１〜図３を用いて説明する。
本例のグロープラグ１は，図１に示すごとく，発熱コイル２１と制御コイル２２と，両コイルを内蔵するヒータケース３と，該ヒータケース３の他端側３９を把持するハウジング５とを有する。
【００３０】
上記ヒータケース３は，図１に示すごとく，その一端側３６に小さい外径ｄを有する小径部３１を，他端側３９には上記外径ｄよりも大きい外径Ｄを有する大径部３２を有する。また，上記大径部３２と小径部３１との間には，テーパ形状をなすテーパ部３３が形成されている。
また，上記ヒータケース３の一端側３６は閉塞されており，上記ハウジング５の一端面５１より突出するように圧入固定されている。上記大径部３２は，上記ハウジング５内のみに配設され，上記ハウジング５の一端面５１より突出していない。
【００３１】
なお，上記ヒータケース３とハウジング５との固定は，上記圧入の他，ろう付けによるものでもよい。また，上記テーパ部３３は，スェージング等の絞り加工により，小径部を形成するときに，スェージングの絞り治具によって形成される。
【００３２】
上記制御コイル２２は，上記発熱コイル２１の抵抗温度係数よりも大なる正の抵抗温度係数を有すると共に，上記発熱コイル２１の一端側２９に接続されている（図１）。
上記発熱コイル２１及び上記制御コイル２２は，図１に示すごとく，ヒータケース３の小径部３１内のみに設けられている。また，上記小径部３１はハウジング５の一端面５１よりも外側に突出している。
上記発熱コイル２１は小径部３１内における一端側（先端側）３６に内蔵し，上記制御コイル２２は上記小径部３１内において，上記他端側３９に内蔵されている。なお，上記発熱コイル２１の抵抗温度係数は，正又は負のいずれであってもよい。
【００３３】
また，上記グロープラグ１は，図２に示すごとく，上記ヒータケース３の小径部３１の外壁面とグロープラグ取付孔８１の内壁面との間に，片側０．６ｍｍのクリアランス８５を設けて上記グロープラグ取付孔８１に装着してある。
【００３４】
また，上記ヒータケース３の内部には，上記発熱コイル２１，制御コイル２２，及び中軸６１の周辺に，電気絶縁用のマグネシア粉末３８が充填されている。
なお，上記制御コイル２２には，中軸６１を介して外部接続端子６２が接続されており，該外部接続端子６２を介して通電する。
また，上記ハウジング５の後端部５２は，六角形状であり，絶縁ブッシュ７１，金属ナット７２を介して上記中軸６１，外部接続端子６２を固定している。
【００３５】
上記グロープラグ１の各寸法は，図１，図２に示すごとく，上記小径部３１の外径ｄはφ４．３ｍｍであり，上記大径部３２の外径Ｄはφ５．０ｍｍである。
また，上記グロープラグ取付孔８１の孔径はφ５．５ｍｍであり，上記クリアランス８５の間隙Ｑは０．６ｍｍである。
また，上記ハウジング５の内径はφ５．０ｍｍである。
【００３６】
次に，本例の作用につき説明する。
本例のグロープラグ１においては，図１に示すごとく，上記大径部３２が上記ハウジング５内のみに設けられ，上記ハウジング５の一端面５１より突出していない。
【００３７】
そのため，上記グロープラグ取付孔８１の孔径を従来と同じφ５．５ｍｍとした場合には，図２に示すごとく，上記ヒータケース３と上記グロープラグ取付孔８１との間のクリアランス８５の間隙Ｑを０．６ｍｍと大きくすることができる。それ故，上記制御コイル２２の熱が上記クリアランス８５を介して上記エンジンヘッド８に伝熱されることを抑制することができる。
【００３８】
また，上記グロープラグ１は，図１に示すごとく，上記発熱コイル２１及び上記制御コイル２２を，上記大径部３２と上記テーパ部３３との境界線Ｂよりもさらに上記一端側３６に位置する，ヒータケース３の小径部３１内のみに設けている。また，上記小径部３１はハウジング５の一端面５１よりも外側に突出している。
【００３９】
そのため，図２に示すごとく，たとえ上記ハウジング５と上記ヒータケース３のテーパ部３３との間にカーボン８９が詰まったとしても，上記制御コイル２２の熱が上記大径部３２，上記ハウジング５を介して上記エンジンヘッド８に伝熱されることを抑制することができる。
これにより，上記クリアランス８５から外部に伝熱される上記制御コイル２２の熱のみならず，上記ハウジング５から外部に伝熱される上記制御コイル２２の熱をも低減することができる。
【００４０】
また，外部への伝熱が抑制されることにより，上記制御コイル２２の温度は，一定時間経過した後において，確実に設定値まで上昇する。そのため，上記制御コイル２２における上記抵抗値の上昇，および上記電流値の減少を正確に行うことができる。それ故，上記制御コイル２２は本来の制御機能を妨げられることなく，上記発熱コイル２１の過昇温を防止することができる。
【００４１】
また，上記クリアランス８５の間隙Ｑを従来と同じ大きさの０．２５ｍｍとした場合には，上記グロープラグ取付孔８１の孔径をφ４．８ｍｍと小さくすることができる。そのため，上記エンジンヘッド８の強度を向上でき，ひいては，エンジンの耐久性を向上させることができる。
また，そのため，吸気弁，排気弁の弁孔を大きくすることができるので，エンジンの出力向上を図ることもできる。
【００４２】
また，上記グロープラグ１は，上記発熱コイル２１及び上記制御コイル２２を，上記ヒータケース３の小径部３１内のみに設けている。
これにより，例えば，小径部３１がハウジング５内に入っても，上記制御コイル２２はこの小径部３１内にあり，上記ヒータケース３の小径部３１と上記ハウジング５との間のクリアランスが０．３５ｍｍと大である。そのため，熱ひきは小さくなる。
さらに，上記制御コイル２２の熱が上記大径部３２，上記ハウジング５を介して上記エンジンヘッド８に，より一層伝熱されにくい。
【００４３】
また，上記ヒータケース３は上記テーパ部３３を有するため，上記ヒータケース３が作製容易となり，また，その応力集中を回避できると共に，ヒータケース３の強度向上を図ることができる。
【００４４】
次に，上記グロープラグ１を用いて，上記エンジンヘッド８のグロープラグ取付孔８１の内壁面と上記ヒータケース３の小径部３１との間のクリアランス８５にカーボンが詰まった時の，発熱コイル２１の温度上昇を測定した。その結果を，横軸にクリアランス８５の間隙Ｑ（ｍｍ）をとり，縦軸に発熱コイル温度上昇（℃）をとって，図３のグラフに示す。
【００４５】
なお，この実験は，全負荷２０００ｒｐｍで，１００時間，エンジンを運転した状態において，上記クリアランス８５には，カーボンが詰まった状態であり，発熱コイル温度はエンジンにグロープラグを装着した状態で，定格電圧１１ボルトを印加し，４０秒後の温度を測定した。また，上記ハウジング５への上記制御コイル２２の入り込み長さは，０ｍｍである。
【００４６】
図３より，上記発熱コイル２１のエンジン運転後温度は，上記クリアランス８５が狭くなるにつれて急上昇することが分かる。特に，上記クリアランス８５の間隙Ｑが，０．２５ｍｍ未満においては，上記発熱コイル２１の温度上昇が１００℃を超えてしまう。この場合には，上記グロープラグ１を使用できる寿命期間が，極めて短くなる。
このことから知られるように，上記クリアランスは，０．２５ｍｍ以上にすることが好ましい。
【００４７】
また，上記ヒータケース３の小径部３１の外径ｄは，φ２．５〜φ４．８ｍｍが好ましい。
この場合には，上記ヒータケース３の小径部３１の外径ｄを小さくするほど，上記クリアランス８５の間隙Ｑをより一層大きくすることができる。又は，上記グロープラグ取付孔８１の孔径をより一層小さくすることができる。
【００４８】
一方，上記ヒータケース３の小径部３１が，φ２．５ｍｍ未満の場合には，小径部３１の製造が困難になる。また，φ４．８ｍｍを越える場合には，本例の効果が十分発揮されないおそれがあるという問題がある。
【００４９】
実施形態例２
本例のグロープラグについて，図４〜図６を用いて説明する。
本例のグロープラグ４は，図４に示すごとく，制御コイル２２が，ハウジング９２の先端部９２１よりも内側に位置している。そのため，中軸６１は，制御コイル２２のハウジング９２への入り込み長さＬ分だけ短い。
また，上記ハウジング９２とヒータケース３の小径部３１の間には，ポケット８７が生じる。
【００５０】
なお，上記ポケット８７の内径はφ５．３ｍｍであり，上記ポケット８７の間隙Ｐは０．５ｍｍである。これは，従来のポケット９８７の間隙Ｐ０．１５ｍｍより広い。
その他は，実施形態例１と同様の構造である。
上記グロープラグ４を上記グロープラグ取付孔８１に装着した取付構造を図５に示す。
【００５１】
本例によれば，制御コイル２２が上記小径部３１内にあるため，制御コイル２２がハウジング９２の内部に位置しても，上記ポケット８７の間隙Ｐは０．５ｍｍとなり，従来のポケット９８７の間隙Ｐ０．１５ｍｍより広い状態となる。
そのため，熱ひきが小さくなる。それ故，上記制御コイル２２の熱が，上記ポケット８７に詰まったカーボン（図示略）を介して，上記ハウジング９２，上記エンジンヘッド８へ伝熱することを低減できる。
その他，実施形態例１と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
本例のグロープラグ４を用いて，制御コイル２２のハウジング９２への入り込み長さＬと，上記発熱コイル２１の温度との関係について測定した。その結果を，横軸に入り込み長さＬ（ｍｍ）をとり，縦軸に発熱コイル温度上昇（℃）をとって，図６のグラフに示す。
【００５３】
なお，この実験は，全負荷２０００ｒｐｍで，１００時間，エンジンを運転した状態において，上記ポケット８７には，カーボンが詰まった状態であり，発熱コイル温度はグロープラグをエンジンから取り外した状態で，定格電圧１１ボルトを印加し，４０秒後の温度を測定した。よって，クリアランス８５に詰まったカーボンの影響はない状態で測定したことになる。
なお，比較例として，上記ポケットが０．１５ｍｍである従来のグロープラグ９についても測定した。
【００５４】
図６より，上記発熱コイル２１の温度上昇は，上記入り込み長さＬを長くするに伴って大きくなることが分かる。また，入り込み長さＬが，同じ場合には，実線で示した上記ポケットの広い本例の方が，一点鎖線で示した上記ポケットの狭い比較例より，発熱コイル２１の温度上昇を抑えることができることが分かる。
【００５５】
実施形態例３
本例は，図７に示すごとく，上記発熱コイル２１及び上記制御コイル２２は，上記ヒータケース３の上記大径部３２と上記テーパ部３３との境界線Ｂよりも上記一端側３６のみに設けられている例である。即ち，上記制御コイル２２の後端２２８を，上記ヒータケース３のテーパ部３３内まで設けたものである。
その他は，実施形態例１と同様の構造である。
【００５６】
本例においても，上記発熱コイル２１及び上記制御コイル２２を，上記境界線Ｂよりも上記一端側３６に設けている。
そのため，たとえ上記ハウジング５と上記ヒータケース３の大径部３２との間にカーボン（図示略）が詰まったとしても，上記制御コイル２２の熱が上記大径部３２，上記ハウジング５を介して上記エンジンヘッド８に伝熱されることを抑制することができる。
その他，実施形態例１と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
なお，上記制御コイル２２における上記中軸６１との接続部分２２９は，上記制御コイル２２における他の部分に比べて制御機能を有していない。そのため，上記接続部分２２９だけならば，上記境界線Ｂよりも大径部３２側に配設することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１にかかる，グロープラグの断面図。
【図２】実施形態例１にかかる，グロープラグをエンジンヘッドに取り付けた状態の断面図。
【図３】実施形態例１にかかる，グロープラグにおける，クリアランスの間隙Ｑと発熱コイルの温度上昇との関係を説明するグラフ。
【図４】実施形態例２にかかる，グロープラグの断面図。
【図５】実施形態例２にかかる，グロープラグをエンジンヘッドに取り付けた状態の断面図。
【図６】実施形態例２にかかる，グロープラグにおける，入り込み長さＬと発熱コイルの温度上昇との関係を説明するグラフ。
【図７】実施形態例３にかかる，グロープラグをエンジンヘッドに取り付けた状態の断面図。
【図８】従来例にかかる，グロープラグの断面図。
【図９】従来例にかかる，グロープラグをエンジンヘッドに取り付けた状態の断面図。
【符号の説明】
１．．．グロープラグ，
２１．．．発熱コイル，
２２．．．制御コイル，
３．．．ヒータケース，
３１．．．小径部，
３２．．．大径部，
３３．．．テーパ部，
５．．．ハウジング，
５１．．．一端面，
８．．．エンジンヘッド，
８１．．．グロープラグ取付孔，
８５．．．クリアランス，[0001]
【Technical field】
The present invention relates to a glow plug used for preheating an internal combustion engine, particularly a combustion chamber of a diesel engine.
[0002]
[Prior art]
The glow plug preheats the combustion chamber of a diesel engine by causing a heating element to generate heat when energized.
[0003]
Some of the glow plugs are of a self-temperature control type using coils made of two types of materials. The self-temperature control type glow plug has a structure in which a heating coil as a resistor and a control coil are provided, and a current is supplied from the control coil to the heating coil in series. The control coil is made of a material having a larger positive temperature coefficient of resistance than the heat generating coil.
In this self-temperature control type glow plug, the control coil prevents overheating (overheating) of the heating coil, and ensures durability of the heating coil.
[0004]
Conventionally, as shown in FIG. 9, the glow plug 9 is used by being screwed to a glow plug mounting screw 811 of the engine head 8 of the engine. As shown in FIGS. It has a heater case 91 and a housing 92 to which the heater case 91 is attached.
As shown in FIG. 8, the heater case 91 is located at the front end of the housing 92 and has a small-diameter portion 911 having an outer diameter d smaller than the inner diameter of the housing 92; 911 has a large diameter portion 912 having an outer diameter D larger than the outer diameter d.
[0005]
The heating element 90 includes a heating coil 901 disposed on the front end side in the small diameter portion 911, and a control coil 902 disposed on the rear end side in the small diameter portion 911 and the large diameter portion 912.
[0006]
As shown in FIG. 9, a clearance 985 of the gap Q is provided between the engine head 8 and the heater case 91. A pocket 987 having a gap P is provided between the housing 92 and the heater case 91. The pocket is formed by expanding the inner diameter of the tip portion 921 to improve the assemblability.
[0007]
Note that an external connection terminal 932 is connected to the heating element 90 via a central shaft 931, and power is supplied through the external connection terminal 932.
The rear end 922 of the housing 92 has a hexagonal shape and fixes the center shaft 931 and the external connection terminal 932 via an insulating bush 951 and a metal nut 952.
Reference numeral 938 in FIGS. 8 and 9 denotes magnesia powder for electrical insulation.
[0008]
As shown in FIGS. 8 and 9, the dimensions of the glow plug 9 are such that the outer diameter d of the small diameter portion 911 is φ4.3 mm and the outer diameter D of the large diameter portion 912 is φ5.0 mm.
The hole diameter of the glow plug mounting hole 81 is 5.5 mm, and the gap Q of the clearance 985 is 0.25 mm.
The inside diameter of the pocket 987 is φ5.3 mm, and the gap P between the pockets 987 is 0.15 mm.
[0009]
[Problem to be solved]
However, the conventional glow plug 9 has the following problem.
That is, in the glow plug 9, the temperature of the control coil 902 must quickly rise to the set value after a certain time has elapsed.
[0010]
However, in the conventional glow plug 9, as shown in FIGS. 8 and 9, the large-diameter portion 912 of the heater case 91 is arranged so as to protrude from the front end portion 921 of the housing 92. Therefore, the clearance between the hole diameter of the glow plug mounting hole 81 in the engine head 8 and the outer diameter of the heater case 91 is narrower on the distal end side than the distal end portion 921 of the housing 92.
[0011]
Therefore, the heat of the control coil 902 disposed inside the large diameter portion 912 is easily transmitted to the engine head 8 via the clearance 985. Therefore, it is difficult for the temperature of the control coil 902 to reach the set value even after a certain time has elapsed. Therefore, an increase in the resistance value and a decrease in the current value of the control coil 902 are prevented, which may cause an excessive temperature rise of the heating coil 901 and shorten the life of the glow plug 9.
[0012]
In addition, since the control coil 902 is provided in the large-diameter portion 912, the heat of the control coil 902 located in the housing 92 is transferred to the engine head via the large-diameter portion 912 and the housing 92. 8 easily. Therefore, similarly, the temperature of the heating coil 901 may be excessively increased, and the life of the glow plug 9 may be shortened.
[0013]
Further, since the heat transfer coefficient of gas is smaller than that of solid, heat is not easily transferred if air is contained in the clearance. However, in practice, carbon generated by the combustion of fuel and oil with the operation of the engine is clogged in the clearances and pockets. Since the heat transfer coefficient of the carbon is higher than the heat transfer coefficient of the air, the overheating of the heating coil occurs more remarkably as described above.
[0014]
Therefore, it is conceivable to increase the diameter of the glow plug mounting hole 81 and increase the clearance 985 between the glow plug mounting hole 81 and the heater case 91 to suppress the heat transfer.
However, in this case, the strength of the engine head 8 may be reduced. In particular, in recent years, there has been a demand to increase the valve holes of the intake valve and the exhaust valve in order to improve the output of the engine. Therefore, from the viewpoint of securing the strength of the engine and improving the durability, the diameter of the glow plug mounting hole 81 is required to be as small as possible.
[0015]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and provides a glow plug capable of suppressing the transfer of heat of the control coil to the engine head or improving the strength and durability of the engine head. It is what we are going to offer.
[0016]
[Means for solving the problem]
According to a first aspect of the present invention, a heating coil, a control coil having a positive temperature coefficient of resistance greater than the resistance temperature coefficient of the heating coil and connected to one end of the heating coil, one end of which is closed and closed One end of the heater case is fixed so that one end of the heater case protrudes from one end surface of the housing by a heater case that houses the heating coil and the control coil from one end of the housing and a housing that grips the other end of the heater case. Glow plug,
One end of the heater case has a small diameter portion having a diameter smaller than the diameter of the other end of the heater case, and the other end of the heater case has a large diameter having a diameter larger than the diameter of the small diameter portion. A glow plug having a diameter portion, wherein the large diameter portion is provided only in the housing and does not protrude from one end surface of the housing.
[0017]
In the present invention, it is most remarkable that one end of the heater case has a small diameter portion, the other end has a large diameter portion, and the large diameter portion is provided only in the housing. It does not protrude from one end surface of the housing.
[0018]
Next, the operation of the present invention will be described.
In the glow plug according to the present invention, the large-diameter portion is provided only in the housing, and does not protrude from one end surface of the housing. Therefore, when the glow plug is attached to the glow plug attachment hole, the following operation and effect can be obtained.
[0019]
First, when the diameter of the glow plug mounting hole is the same as the conventional one, the clearance between the heater case and the glow plug mounting hole can be increased. Therefore, it is possible to suppress the heat of the control coil from being transmitted to the engine head via the clearance.
[0020]
Further, when the clearance between the heater case and the glow plug mounting hole is the same size as the conventional one, the hole diameter of the glow plug mounting hole can be reduced. Therefore, the strength of the engine head and the durability of the engine can be improved.
Therefore, the valve holes of the intake valve and the exhaust valve can be enlarged, and the output of the engine can be improved.
[0021]
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a glow plug capable of suppressing the transfer of heat of the control coil to the engine head or improving the strength and durability of the engine head.
[0022]
Next, as in the second aspect of the present invention, it is preferable that the heating coil and the control coil are provided only in the small diameter portion of the heater case.
In this case, for example, even if the small diameter portion enters the housing, the clearance between the inside of the housing and the heater case side is large because the control coil is inside the small diameter portion. Therefore, heat sink becomes small.
Further, the heat of the control coil is not easily transferred to the engine head via the housing.
[0023]
Next, it is preferable that a tapered portion having a tapered shape is formed between the large diameter portion and the small diameter portion.
In this case, the heater case having the small diameter portion and the large diameter portion can be easily manufactured, stress concentration can be avoided, and the strength of the heater case can be secured.
[0024]
Next, a tapered portion having a tapered shape is formed between the large diameter portion and the small diameter portion.
Further, it is preferable that the heating coil and the control coil are provided only on one end side of a boundary line B between the large diameter portion and the tapered portion of the heater case.
[0025]
In this case, the control coil is not provided in the large diameter portion. Therefore, even if carbon is clogged between the housing and the large-diameter portion of the heater case, it is possible to prevent the heat of the control coil from being transferred to the engine head via the housing.
[0026]
Accordingly, when the glow plug mounting hole has the same hole diameter as the conventional one and the glow plug is mounted in the glow plug mounting hole, not only the heat of the control coil transmitted to the outside from the clearance but also the above-mentioned The heat of the control coil transmitted from the housing to the outside can also be reduced.
[0027]
Next, according to a fifth aspect of the present invention, the glow plug according to any one of the first to fourth aspects is mounted in a glow plug mounting hole in an engine, and the glow plug is provided outside a small diameter portion of the glow plug. A glow plug mounting structure characterized in that a clearance of 0.25 mm or more on one side is provided between a wall surface and an inner wall surface of the glow plug mounting hole.
[0028]
If the clearance is less than 0.25 mm on one side, the amount of heat transfer from the control coil to the engine head increases.
According to the mounting structure of the present invention, the temperature rise of the heating coil can be suppressed to a small range of, for example, less than 100 ° C. (see FIG. 3).
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiment 1
A glow plug according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the glow plug 1 of the present embodiment includes a heating coil 21, a control coil 22, a heater case 3 containing both coils, and a housing 5 holding the other end 39 of the heater case 3. .
[0030]
As shown in FIG. 1, the heater case 3 has a small-diameter portion 31 having a small outer diameter d at one end 36 and a large-diameter portion 32 having an outer diameter D larger than the outer diameter d at the other end 39. Having. A tapered portion 33 having a tapered shape is formed between the large diameter portion 32 and the small diameter portion 31.
The one end 36 of the heater case 3 is closed, and is press-fitted and fixed so as to protrude from the one end surface 51 of the housing 5. The large-diameter portion 32 is disposed only inside the housing 5 and does not protrude from one end surface 51 of the housing 5.
[0031]
The fixing of the heater case 3 and the housing 5 may be performed by brazing in addition to the press-fitting. The tapered portion 33 is formed by a swaging drawing jig when forming a small-diameter portion by drawing such as swaging.
[0032]
The control coil 22 has a positive temperature coefficient of resistance greater than that of the heating coil 21 and is connected to one end 29 of the heating coil 21 (FIG. 1).
The heating coil 21 and the control coil 22 are provided only in the small diameter portion 31 of the heater case 3 as shown in FIG. Further, the small diameter portion 31 protrudes outside the one end surface 51 of the housing 5.
The heat generating coil 21 is built in one end (front end) 36 in the small diameter portion 31, and the control coil 22 is built in the other end 39 in the small diameter portion 31. The temperature coefficient of resistance of the heating coil 21 may be either positive or negative.
[0033]
Further, as shown in FIG. 2, the glow plug 1 is provided with a clearance 85 of 0.6 mm on one side between the outer wall surface of the small diameter portion 31 of the heater case 3 and the inner wall surface of the glow plug mounting hole 81. It is installed in the glow plug mounting hole 81.
[0034]
The inside of the heater case 3 is filled with magnesia powder 38 for electrical insulation around the heating coil 21, the control coil 22, and the center shaft 61.
An external connection terminal 62 is connected to the control coil 22 via a center shaft 61, and power is supplied through the external connection terminal 62.
The rear end 52 of the housing 5 has a hexagonal shape, and fixes the center shaft 61 and the external connection terminal 62 via an insulating bush 71 and a metal nut 72.
[0035]
As shown in FIGS. 1 and 2, the glow plug 1 has an outer diameter d of the small diameter portion 31 of φ4.3 mm and an outer diameter D of the large diameter portion 32 of 5.0 mm.
The diameter of the glow plug mounting hole 81 is 5.5 mm, and the gap Q of the clearance 85 is 0.6 mm.
The inner diameter of the housing 5 is 5.0 mm.
[0036]
Next, the operation of the present embodiment will be described.
In the glow plug 1 of this embodiment, as shown in FIG. 1, the large-diameter portion 32 is provided only in the housing 5 and does not protrude from one end surface 51 of the housing 5.
[0037]
Therefore, when the diameter of the glow plug mounting hole 81 is set to φ5.5 mm, which is the same as the conventional one, the gap Q of the clearance 85 between the heater case 3 and the glow plug mounting hole 81 is increased as shown in FIG. It can be as large as 0.6 mm. Therefore, the heat of the control coil 22 can be suppressed from being transmitted to the engine head 8 via the clearance 85.
[0038]
In the glow plug 1, as shown in FIG. 1, the heating coil 21 and the control coil 22 are located further on the one end side 36 than a boundary line B between the large diameter portion 32 and the tapered portion 33. , Provided only in the small diameter portion 31 of the heater case 3. Further, the small diameter portion 31 protrudes outside the one end surface 51 of the housing 5.
[0039]
Therefore, as shown in FIG. 2, even if the carbon 89 is clogged between the housing 5 and the tapered portion 33 of the heater case 3, the heat of the control coil 22 causes the large-diameter portion 32 and the housing 5 to move. The heat transfer to the engine head 8 through the above can be suppressed.
Thereby, not only the heat of the control coil 22 transmitted to the outside from the clearance 85 but also the heat of the control coil 22 transmitted to the outside from the housing 5 can be reduced.
[0040]
Further, since the heat transfer to the outside is suppressed, the temperature of the control coil 22 surely rises to the set value after a certain time has elapsed. Therefore, the resistance value of the control coil 22 can be increased and the current value can be accurately reduced. Therefore, the control coil 22 can prevent the heating coil 21 from being excessively heated without hindering the original control function.
[0041]
Further, when the gap Q of the clearance 85 is 0.25 mm, which is the same size as the conventional one, the diameter of the glow plug mounting hole 81 can be reduced to φ4.8 mm. Therefore, the strength of the engine head 8 can be improved, and the durability of the engine can be improved.
In addition, since the valve holes of the intake valve and the exhaust valve can be enlarged, the output of the engine can be improved.
[0042]
In the glow plug 1, the heating coil 21 and the control coil 22 are provided only in the small diameter portion 31 of the heater case 3.
Thus, for example, even if the small diameter portion 31 enters the housing 5, the control coil 22 is located within the small diameter portion 31, and the clearance between the small diameter portion 31 of the heater case 3 and the housing 5 is set to 0.1 mm. It is as large as 35 mm. Therefore, heat sink becomes small.
Further, the heat of the control coil 22 is less likely to be transferred to the engine head 8 via the large diameter portion 32 and the housing 5.
[0043]
Further, since the heater case 3 has the tapered portion 33, the heater case 3 can be easily manufactured, the stress concentration can be avoided, and the strength of the heater case 3 can be improved.
[0044]
Next, by using the glow plug 1, when the clearance 85 between the inner wall surface of the glow plug mounting hole 81 of the engine head 8 and the small diameter portion 31 of the heater case 3 is filled with carbon, the heating coil 21 Was measured for temperature rise. The results are shown in the graph of FIG. 3 with the horizontal axis representing the gap Q (mm) of the clearance 85 and the vertical axis representing the heating coil temperature rise (° C.).
[0045]
In this experiment, when the engine was operated for 100 hours at a full load of 2000 rpm, the clearance 85 was filled with carbon, and the temperature of the heat generating coil was rated at a rated value with the glow plug attached to the engine. A voltage of 11 volts was applied and the temperature was measured after 40 seconds. The length of the control coil 22 entering the housing 5 is 0 mm.
[0046]
From FIG. 3, it can be seen that the temperature of the heating coil 21 after the engine operation increases rapidly as the clearance 85 becomes narrower. In particular, when the gap Q of the clearance 85 is less than 0.25 mm, the temperature rise of the heating coil 21 exceeds 100 ° C. In this case, the life period in which the glow plug 1 can be used becomes extremely short.
As is known from this, it is preferable that the clearance be 0.25 mm or more.
[0047]
Further, the outer diameter d of the small diameter portion 31 of the heater case 3 is preferably φ2.5 to φ4.8 mm.
In this case, the gap Q of the clearance 85 can be further increased as the outer diameter d of the small diameter portion 31 of the heater case 3 decreases. Alternatively, the diameter of the glow plug mounting hole 81 can be further reduced.
[0048]
On the other hand, if the small diameter portion 31 of the heater case 3 is smaller than φ2.5 mm, it becomes difficult to manufacture the small diameter portion 31. When the diameter exceeds 4.8 mm, there is a problem that the effect of the present example may not be sufficiently exhibited.
[0049]
Embodiment 2
The glow plug of this example will be described with reference to FIGS.
In the glow plug 4 of the present embodiment, as shown in FIG. 4, the control coil 22 is located inside the front end portion 921 of the housing 92. Therefore, the center shaft 61 is shorter by the length L in which the control coil 22 enters the housing 92.
Further, a pocket 87 is formed between the housing 92 and the small diameter portion 31 of the heater case 3.
[0050]
The inside diameter of the pocket 87 is φ5.3 mm, and the gap P between the pocket 87 is 0.5 mm. This is wider than the gap P0.15 mm of the conventional pocket 987.
The other structure is the same as that of the first embodiment.
FIG. 5 shows a mounting structure in which the glow plug 4 is mounted in the glow plug mounting hole 81.
[0051]
According to this example, since the control coil 22 is located within the small-diameter portion 31, even if the control coil 22 is located inside the housing 92, the gap P between the pocket 87 is 0.5 mm. The gap P is wider than 0.15 mm.
Therefore, heat sink becomes small. Therefore, the heat transfer of the control coil 22 to the housing 92 and the engine head 8 through the carbon (not shown) clogged in the pocket 87 can be reduced.
In addition, the same effects as in the first embodiment can be obtained.
[0052]
Using the glow plug 4 of this example, the relationship between the length L of the control coil 22 entering the housing 92 and the temperature of the heating coil 21 was measured. The results are shown in the graph of FIG. 6 in which the length L (mm) is plotted on the horizontal axis, and the heating coil temperature rise (° C.) is plotted on the vertical axis.
[0053]
In this experiment, when the engine was operated for 100 hours at a full load of 2,000 rpm, the pocket 87 was filled with carbon, and the temperature of the heat generating coil was rated at a rated value with the glow plug removed from the engine. A voltage of 11 volts was applied and the temperature was measured after 40 seconds. Therefore, the measurement was performed in a state where there was no influence of the carbon clogged in the clearance 85.
As a comparative example, a measurement was also performed on a conventional glow plug 9 in which the above-mentioned pocket was 0.15 mm.
[0054]
From FIG. 6, it can be seen that the temperature rise of the heating coil 21 increases as the penetration length L increases. Further, when the penetration lengths L are the same, in the present example having the wide pocket shown by the solid line, the temperature rise of the heating coil 21 can be suppressed more than in the comparative example having the small pocket shown by the dashed line. You can see what you can do.
[0055]
Embodiment 3
In this example, as shown in FIG. 7, the heating coil 21 and the control coil 22 are provided only on the one end side 36 with respect to a boundary line B between the large diameter portion 32 and the tapered portion 33 of the heater case 3. This is an example. That is, the rear end 228 of the control coil 22 is provided up to the inside of the tapered portion 33 of the heater case 3.
The other structure is the same as that of the first embodiment.
[0056]
Also in this example, the heating coil 21 and the control coil 22 are provided on the one end side 36 with respect to the boundary line B.
Therefore, even if carbon (not shown) is clogged between the housing 5 and the large diameter portion 32 of the heater case 3, the heat of the control coil 22 is transmitted through the large diameter portion 32 and the housing 5. Heat transfer to the engine head 8 can be suppressed.
In addition, the same effects as in the first embodiment can be obtained.
[0057]
The connection portion 229 of the control coil 22 with the center shaft 61 does not have a control function as compared with other portions of the control coil 22. Therefore, if only the connection portion 229 is provided, the connection portion 229 can be disposed closer to the large-diameter portion 32 than the boundary line B.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a glow plug according to a first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view according to the first embodiment with a glow plug attached to an engine head.
FIG. 3 is a graph illustrating a relationship between a clearance gap Q and a temperature rise of a heating coil in the glow plug according to the first embodiment.
FIG. 4 is a sectional view of a glow plug according to a second embodiment.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state where a glow plug is attached to an engine head according to a second embodiment.
FIG. 6 is a graph illustrating a relationship between a penetration length L and a temperature rise of a heating coil in a glow plug according to a second embodiment.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state where a glow plug is attached to an engine head according to a third embodiment.
FIG. 8 is a sectional view of a glow plug according to a conventional example.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a conventional example in which a glow plug is attached to an engine head.
[Explanation of symbols]
1. . . Glow plug,
21. . . Heating coil,
22. . . Control coil,
3. . . Heater case,
31. . . Small diameter part,
32. . . Large diameter part,
33. . . Tapered part,
5. . . housing,
51. . . One end,
8. . . Engine head,
81. . . Glow plug mounting hole,
85. . . clearance,

Claims

A heating coil; a control coil having a positive temperature coefficient of resistance greater than the resistance temperature coefficient of the heating coil and connected to one end of the heating coil; one end closed; A glow plug, in which a heater case having a coil and the control coil therein, and a housing holding the other end of the heater case, is fixed such that one end of the heater case protrudes from one end surface of the housing.
One end of the heater case has a small diameter portion having a diameter smaller than the diameter of the other end of the heater case, and the other end of the heater case has a large diameter having a diameter larger than the diameter of the small diameter portion. A glow plug having a diameter portion, wherein the large diameter portion is provided only in the housing and does not protrude from one end surface of the housing.

2. The glow plug according to claim 1, wherein the heating coil and the control coil are provided only in the small diameter portion of the heater case.

3. The glow plug according to claim 1, wherein a tapered portion having a tapered shape is formed between the large diameter portion and the small diameter portion.

In claim 1, a tapered portion having a tapered shape is formed between the large diameter portion and the small diameter portion.
Further, the glow plug is characterized in that the heating coil and the control coil are provided only on one end side of a boundary line B between the large diameter portion and the tapered portion of the heater case.

The glow plug according to any one of claims 1 to 4 is mounted in a glow plug mounting hole of an engine, and an outer wall surface of a small diameter portion of the glow plug and an inner wall surface of the glow plug mounting hole are provided. A glow plug mounting structure, characterized in that a clearance of 0.25 mm or more on one side is provided between them.