JP3651008B2 - Ceramic glow plug - Google Patents
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Description
【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。
【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。
【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。
【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、特に、特開昭60−48421号公報に記載されるようなグロープララグにおいては、以下に記すような問題点があることが分かってきている。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。
【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。
【0006】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明では、ハウジングと、該ハウジングの一端側に、中空パイプを介して保持され、絶縁性セラミックよりなる絶縁体と、該絶縁体の一端に埋設され、抵抗変化率が2.5以上の発熱体と、前記絶縁体に埋設され前記発熱体と電気的に接合されるる電極とを有するセラミックヒータ素子と、前記ハウジングの他端側に、保持されるとともに、前記セラミックヒータ素子と電気的に導通される中軸と、からなるセラミックグロープラグにおいて、前記中空パイプの前記発熱体側端面より、前記ハウジングの外側をプラス(+)及び内側をマイナス(−)とした場合に、前記発熱体側の前記電極の端面が、−2〜+5mmの位置範囲にあるセラミックグロープラグを提供するものである。
【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。
【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。
【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。
【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とが埋設された焼結体である。そして、又、前記電極6−1,6−2の各々一端は、絶縁体セラミックよりなる絶縁体セラミック体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6−1a,6−2aには、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。そして、このセラミックヒータ素子3は、中空パイプ7を介して、金属性ハウジング11の一端側に保持されている。
【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に溶接されている。そして、この中軸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の他端側と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、ナット14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。
【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、中空パイプ7の発熱体4側端面より、ハウジング11外側をプラス(+)及び内側をマイナス(−)とした場合に、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。
【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。
【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。
【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、2000cc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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【図5】従来のグロープラグの昇温特性を示す図である。
【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。
【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。
【符号の説明】
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[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a glow plug.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various types of glow plugs for diesel engines have been proposed, but there are two types of glow plugs that are classified according to the control method of the current value flowing through the heating element.
One is a self-controlling ceramic glow plug disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-86324. In the heater element, a conductive member A having a resistance change rate of 2 or less due to a temperature change from 20 ° C. to 1000 ° C. and a conductive member B having a resistance change rate of 3 or more are connected in series. Is. 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]
The other is a technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-48421, that is, a resistor for controlling the current value as described above is not provided. In such a glow plug, a heating element is constituted by a heating member that controls heating by on / off duty ratio control by an external control means, and a conductive member having a high resistance change rate, and flows to the heating element. Some control the current value. The conductive member includes a member using a metal wire such as tungsten or a member using a conductive ceramic such as molybdenum silicide.
[0004]
The heater element is configured to penetrate and be held by a metal cylindrical pipe and to be electrically coupled. Incidentally, it has been found that when a glow plug is used as a glow plug mounted on a diesel engine, there is a problem described below particularly in a glow plug lag as described in JP-A-60-48421. . That is, the ceramic glow plug is a product that has a high durability and reliability and a long so-called maintenance-free property. For this reason, for example, the time that is mounted on the engine is longer than that of a metal glow plug. However, in proportion to the operating time of the engine, carbon particles generated during combustion are accumulated in a gap between the cylindrical pipe and the plug hole of the engine head. Due to the accumulation of the carbon particles, the gap becomes gradually smaller and eventually disappears. That is, the heat transfer balance at the time of heat generation and cooling of the glow plug changes, and it becomes impossible to always assist the ignition under the control conditions set at the initial stage. In the worst case, in order to obtain the initial set value of the external temperature of the heating element, the ceramic heater may flow excessively due to excessive current flow, and may eventually break.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention provides a glow plug that is attached to an engine for a long period of time and accumulates carbon as described above, and is less likely to cause problems even when the balance between heat generation and heat transfer changes. is there.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in the present invention, the housing is held on one end side of the housing via a hollow pipe and is made of an insulating ceramic, embedded in one end of the insulator , and the resistance change rate is 2.5. and above the heating element, wherein the ceramic heater element is embedded in the insulator having said heating element and electrically bonded Ruru electrode, the other end of the housing, is held, the ceramic heater element electrically When the outer side of the housing is defined as plus (+) and the inner side is minus (−) from the end face of the hollow pipe on the side of the heating element, the ceramic glow plug is configured to be electrically conductive. A ceramic glow plug having an end face of the electrode in a position range of −2 to +5 mm is provided.
[0007]
[Action]
With the configuration described above, even if carbon particles generated during combustion are accumulated in the gap between the glow plug and the engine head plug hole mounted on the diesel engine, the heat transfer balance does not change during heat generation. Therefore, no more current than necessary flows to obtain the initial set value of the external temperature of the heating element of the ceramic heater.
[0008]
【The invention's effect】
Therefore, ignition assistance can always be performed in the same way under the control conditions set in the initial stage. That is, it is possible to provide a glow plug having a higher maintenance-free property that is less likely to cause a problem even if carbon particles are accumulated as described above.
[0009]
【Example】
Hereinafter, the configuration of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a
[0010]
In FIG. 1, the
[0011]
The exposed portion 6-2a of the electrode 6-2 provided at the end portion 3a of the
[0012]
In any prototype, the
[0013]
Then, the prototype was mounted on a diesel engine with the gap between the
[0014]
FIG. 5 shows a conventional comparative example in which the value of L is −7 mm, and shows the relationship between the energization time when 11 V is applied and the temperature of the
[0015]
FIG. 6 shows (Laturation temperature of B) − (Saturation temperature of A) shown in FIG. FIG. 7 shows the results of investigation on the thermal shock resistance of the ceramic glow plug against cooling by fuel spray and cooling by acceleration / deceleration. The test shows a state after 3000 cycles with an evaluation of a 2-minute operation at a full throttle of 4000 rpm after a 2-minute idle operation on a 2000 cc diesel engine as 1 cycle. That is, it shows the defect rate at which cracks or breakage occurs with respect to L.
[0016]
The saturation temperature difference is preferably 30 ° C. or less, and L is −2 mm or more from FIG. Further, L is desirably 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
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a glow plug of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of a main part of an embodiment of the glow plug of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged view of a main part of an embodiment of the glow plug of the present invention.
FIG. 4 is a view showing a state in which a conventional glow plug is attached to a jig assuming an engine head.
FIG. 5 is a diagram showing a temperature rise characteristic of a conventional glow plug.
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship of temperature rise with respect to a dimension between an end face of the glow plug of the present embodiment and an end face of the hollow pipe.
FIG. 7 is a diagram showing dimensions between an electrode end face of a glow plug of this example and an end face of a hollow pipe end face, and results of an engine test.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21845493A JP3651008B2 (en) | 1993-09-02 | 1993-09-02 | Ceramic glow plug |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21845493A JP3651008B2 (en) | 1993-09-02 | 1993-09-02 | Ceramic glow plug |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0771756A JPH0771756A (en) | 1995-03-17 |
| JP3651008B2 true JP3651008B2 (en) | 2005-05-25 |
Family
ID=16720165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21845493A Expired - Lifetime JP3651008B2 (en) | 1993-09-02 | 1993-09-02 | Ceramic glow plug |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3651008B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3908864B2 (en) | 1998-09-11 | 2007-04-25 | 日本特殊陶業株式会社 | Ceramic heater |
-
1993
- 1993-09-02 JP JP21845493A patent/JP3651008B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0771756A (en) | 1995-03-17 |
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