JP2002206740A - Glow plug - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 異常燃焼時の衝撃に対する耐久性が高いグロ
ープラグを提供する。
【解決手段】 セラミックヒータ13と、セラミックヒ
ータ13が挿通される外筒12を備えるグロープラグ1
において、セラミックヒータ13の外径Dcが、外筒の
外径Dsに対してDc/Dsが0.8以下であり、更に
はDc/Dsが0.5以上であるグロープラグ1を得
る。このグロープラグ1は、外筒12から突出するセラ
ミックヒータ13の先端から2mmの位置に長さ方向に
対して垂直に、等速で荷重を加えた場合の折損荷重がD
c/Dsが0.8であるセラミックヒータの1倍以上で
ある。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To provide a glow plug having high durability against impact during abnormal combustion. The glow plug includes a ceramic heater and an outer cylinder through which the ceramic heater is inserted.
In the above, the glow plug 1 is obtained in which the outer diameter Dc of the ceramic heater 13 is 0.8 or less with respect to the outer diameter Ds of the outer cylinder, and further the Dc / Ds is 0.5 or more. The glow plug 1 has a breaking load D when a load is applied at a constant speed perpendicular to the length direction at a position 2 mm from the tip of the ceramic heater 13 protruding from the outer cylinder 12.
It is at least 1 times that of the ceramic heater having c / Ds of 0.8.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はグロープラグに関す
る。更に詳しくは、異常燃焼時にも折損する確率の低い
構造を有するグロープラグに関する。本発明のグロープ
ラグは、ディーゼルエンジンのグロープラグに好適に使
用できる。The present invention relates to a glow plug. More specifically, the present invention relates to a glow plug having a structure with a low probability of breaking even during abnormal combustion. The glow plug of the present invention can be suitably used for a glow plug of a diesel engine.
【0002】[0002]
【従来の技術】ディーゼルエンジンのグロープラグとし
て、炭化タングステン等を含む発熱抵抗体にリード線を
備えた導電体が、窒化形素質焼結体等の絶縁性セラミッ
クからなる基体中に埋設されたセラミックヒータが、更
に、金属製の外筒に挿通された構造を有するものが知ら
れている。2. Description of the Related Art As a glow plug of a diesel engine, a ceramic body in which a heating resistor containing tungsten carbide or the like and a lead wire is provided is embedded in a base made of an insulating ceramic such as a nitrided sintered body. A heater having a structure in which a heater is further inserted through a metal outer cylinder is known.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、これまで異常
燃焼時にセラミックヒータが折損することを十分には防
止できておらず、また、セラミックヒータの外径と、外
等の外径との相関については検討されていない。一方、
通常、エンジンのシリンダー及びピストンに囲まれた空
間では均等に圧力がかかっているとされている。しか
し、異常燃焼時に生じるセラミックヒータの折損は、む
しろ異常燃焼時には特定の方向から極めて大きな衝撃力
が加わっていることを示唆しているものと考えられる。
一方、特殊な条件が重なることにより稀に生じるこの折
損を実験的に再現することは極めて困難であった。本発
明は、上記の従来の問題点を解決するものであり、異常
燃焼時に生じるセラミックヒータの折損を効果的に抑制
できるグロープラグを提供することを目的とする。However, it has not been possible to sufficiently prevent the ceramic heater from being broken during abnormal combustion, and the correlation between the outer diameter of the ceramic heater and the outer diameter such as the outside has not been considered. Has not been considered. on the other hand,
Usually, it is said that pressure is evenly applied in the space surrounded by the cylinder and piston of the engine. However, it is considered that the breakage of the ceramic heater caused during abnormal combustion suggests that an extremely large impact force is applied from a specific direction during abnormal combustion.
On the other hand, it has been extremely difficult to experimentally reproduce this breakage, which is rarely caused by overlapping special conditions. An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a glow plug that can effectively suppress breakage of a ceramic heater that occurs during abnormal combustion.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】発明者らはこの異常燃焼
が生じる条件を種々検討した結果、実験的に再現させる
ことが可能になった。異常燃焼時に生じる折損の原因
を、セラミックヒータの基体先端部に衝撃(荷重が短時
間に加わる)を与える衝撃試験により、折損に至る衝撃
の大きさとグロープラグの構造との相関を得ることを試
みた。しかし、この衝撃試験からは相関があると断定で
きる関係は見出すことは困難であった。これに対して衝
撃試験に比べて荷重が長時間にわたり加わる抗圧試験に
より相関を得ることを試みた。その結果、一端部分が該
発熱抵抗体に接続されると共にこの接続された表面に反
応層が形成された嵌合部をするリード線を備えている場
合に、外筒の外径と、基体の外径との比に相関が得られ
るという知見を得、これにより本発明を完成するに至っ
た。As a result of various studies on the conditions under which the abnormal combustion occurs, the inventors have been able to reproduce the conditions experimentally. The cause of breakage during abnormal combustion was determined by obtaining a correlation between the magnitude of the shock leading to breakage and the structure of the glow plug by an impact test that applies an impact (load is applied in a short time) to the tip of the base of the ceramic heater. Was. However, it was difficult to find a relationship that could be determined to have a correlation from this impact test. On the other hand, we tried to obtain the correlation by the pressure test in which the load was applied for a longer time than the impact test. As a result, when one end is connected to the heating resistor and a lead wire is formed on the connected surface to form a fitting portion having a reaction layer formed thereon, the outer diameter of the outer cylinder and The inventors have found that a correlation can be obtained with the ratio to the outer diameter, thereby completing the present invention.
【0005】本発明のグロープラグは、絶縁体及び該絶
縁体内に埋設された導電体を備え、該導電体は発熱抵抗
体と、一端側が該発熱抵抗体に電気的に接続されるよう
に埋設され、他端が該絶縁体から表出された一対のリー
ド線とを備え、且つ該発熱抵抗体と該リード線との界面
に反応層が形成されたセラミックヒータと、該セラミッ
クヒータが嵌挿される外筒と、該外筒が嵌合される主体
金具と、を備えるグロープラグにおいて、該セラミック
ヒータの外径をDcとし、該外筒の外径をDsとした場
合に、Dc/Dsが0.8以下であることを特徴とす
る。A glow plug according to the present invention comprises an insulator and a conductor embedded in the insulator. The conductor is embedded with a heating resistor so that one end of the glow plug is electrically connected to the heating resistor. A ceramic heater having a pair of lead wires, the other end of which is exposed from the insulator, and a reaction layer formed at an interface between the heating resistor and the lead wire; In a glow plug including an outer cylinder to be fitted and a metal shell into which the outer cylinder is fitted, when the outer diameter of the ceramic heater is Dc and the outer diameter of the outer cylinder is Ds, Dc / Ds is 0.8 or less.
【0006】上記「セラミックヒータ」は絶縁体と導電
体とから構成される。上記「絶縁体」は絶縁成分を主成
分として構成される焼結体である。一方、上記「導電
体」は導電成分及び絶縁成分を主成分として構成される
焼結体である発熱抵抗体と、一対のリード線とを備え
る。この絶縁体及び発熱抵抗体を構成する絶縁成分とは
窒化珪素等である。一方、発熱抵抗体を構成する導電成
分とは、W、Ta、Nb、Ti、Mo、Zr、Hf、
V、及びCr等から選ばれる1種以上の元素の珪化物、
炭化物又は窒化物等の少なくとも1種である。The above "ceramic heater" is composed of an insulator and a conductor. The “insulator” is a sintered body composed mainly of an insulating component. On the other hand, the "conductor" includes a heating resistor which is a sintered body mainly composed of a conductive component and an insulating component, and a pair of lead wires. The insulating component constituting the insulator and the heating resistor is silicon nitride or the like. On the other hand, the conductive components constituting the heating resistor include W, Ta, Nb, Ti, Mo, Zr, Hf,
V, and a silicide of at least one element selected from Cr and the like,
It is at least one kind of a carbide or a nitride.
【0007】導電成分は、特に、その熱膨張係数が発熱
抵抗体を構成する絶縁成分、若しくは、発熱抵抗体が埋
設される絶縁体を構成する絶縁成分と大きな差がないも
のが好ましい。熱膨張率が小さいものであれば、ヒータ
使用時の絶縁体及び発熱抵抗体における亀裂の発生が抑
えられる。そのような導電成分としては、WC、MoS
i2、TiN又はWSi2等が挙げられる。更に、この導
電成分としては、その融点がセラミックヒータの使用温
度を越え、耐熱性の高いものが好ましい。導電成分の融
点が高ければ使用温度域におけるヒータの耐熱性も向上
する。It is preferable that the conductive component has a coefficient of thermal expansion that does not greatly differ from the insulating component forming the heating resistor or the insulating component forming the insulator in which the heating resistor is embedded. If the coefficient of thermal expansion is small, the occurrence of cracks in the insulator and the heating resistor when the heater is used can be suppressed. Such conductive components include WC, MoS
i 2 , TiN or WSi 2 . Further, it is preferable that the conductive component has a melting point exceeding the operating temperature of the ceramic heater and has high heat resistance. The higher the melting point of the conductive component, the higher the heat resistance of the heater in the operating temperature range.
【0008】発熱抵抗体中の含まれる絶縁成分と導電成
分との量比は特に限定されないが、発熱抵抗体を100
体積%とした場合に、導電成分を15〜40体積%とす
ることができ、特に20〜30体積%とすることができ
る。尚、絶縁体が窒化珪素焼結体から構成される場合
は、この焼結体に少量の窒化アルミニウム、アルミナ等
が含有されるものであってもよい。また、サイアロンで
あってもよい。また、導電成分との熱膨張係数の差を小
さくするため、少量の導電成分を含有させることもでき
る。[0008] The amount ratio between the insulating component and the conductive component contained in the heating resistor is not particularly limited.
In the case of volume%, the conductive component can be 15 to 40 volume%, particularly 20 to 30 volume%. When the insulator is made of a silicon nitride sintered body, the sintered body may contain a small amount of aluminum nitride, alumina or the like. Further, it may be a sialon. In addition, a small amount of a conductive component can be contained in order to reduce the difference in thermal expansion coefficient from the conductive component.
【0009】上記「発熱抵抗体」はリード線からの電圧
の印加により発熱でき、その形状は特に限定されない
が、例えば略U字形状とすることができる。上記「リー
ド線」は発熱抵抗体に電圧を印加するためのものであ
り、通常、発熱抵抗体の端部に1本ずつ合計2本嵌合さ
れる。このリード線を構成する成分は特に限定されない
が、W、Re、Ta、Mo及びNbから選ばれる元素の
うちの少なくとも一種を主成分とすることが好ましい。
中でもWを主成分(90質量%以上であることが好まし
く、95質量%以上であることがより好ましい)とする
ことがより好ましい。また、このリード線の線径は0.
05〜0.9mm(より好ましくは0.1〜0.7m
m、更に好ましくは0.2〜0.5mm)であることが
好ましい。リード線の線形が0.05mm未満であると
製造時に発熱抵抗体に安定して嵌合させ難い。一方、線
径が0.9mmを超えるとセラミックヒータの機械的強
度が低下し易い。The above-mentioned "heating resistor" can generate heat by applying a voltage from a lead wire, and its shape is not particularly limited, but it can be, for example, substantially U-shaped. The above-mentioned “lead wire” is for applying a voltage to the heating resistor, and usually two wires are fitted to the end of the heating resistor, one by one. The components constituting the lead wire are not particularly limited, but it is preferable that at least one of the elements selected from W, Re, Ta, Mo, and Nb is a main component.
Above all, it is more preferable that W is a main component (preferably 90% by mass or more, more preferably 95% by mass or more). The wire diameter of this lead wire is 0.3 mm.
05 to 0.9 mm (more preferably 0.1 to 0.7 m
m, more preferably 0.2 to 0.5 mm). If the linearity of the lead wire is less than 0.05 mm, it is difficult to stably fit the heating resistor during manufacturing. On the other hand, if the wire diameter exceeds 0.9 mm, the mechanical strength of the ceramic heater tends to decrease.
【0010】上記「反応層」は、セラミックヒータの製
造時に、リード線を構成する成分と発熱抵抗体となる未
焼成発熱抵抗体を構成する成分とが焼成時に反応し、リ
ード線と発熱抵抗体との界面に形成される発熱抵抗体と
リード線との両方の構成成分を含有する極薄い層であ
る。但し、この反応層はセラミックヒータの製造時に必
ずしも形成されるものではなく、発熱抵抗体となる未焼
成発熱抵抗体中の成分や焼成条件等、種々の要因により
形成されたり、形成されないことがある。The above-mentioned "reaction layer" is formed when a component constituting a lead wire and a component constituting an unsintered heating resistor serving as a heating resistor react during firing when a ceramic heater is manufactured, and the lead wire and the heating resistor are reacted. It is an extremely thin layer containing both components of the heating resistor and the lead wire formed at the interface with the lead wire. However, this reaction layer is not always formed at the time of manufacturing the ceramic heater, and may or may not be formed due to various factors such as components in the unfired heating resistor to be the heating resistor and firing conditions. .
【0011】上記「外筒」は、ロウ付け等の方法により
セラミックヒータに嵌挿され、更に、その一端側が主体
金具の一端側に嵌挿されて固定されることにより、セラ
ミックヒータを主体金具に保持する金属管である。この
外筒は、セラミックヒータを主体金具に固定する目的以
外にも、セラミックヒータを衝撃等から保護する役目
や、セラミックヒータの熱引きを促す役目を有する。こ
の外筒の構成材料は特に限定されないが、ニッケル合
金、ステンレス等を使用することが好ましい。これらの
金属は良好な熱引きを行うことができ、且つ耐熱性が高
く好ましい。The "outer cylinder" is inserted into the ceramic heater by a method such as brazing, and one end of the outer cylinder is inserted into and fixed to one end of the metal shell, thereby connecting the ceramic heater to the metal shell. A metal tube to hold. The outer cylinder has a function of protecting the ceramic heater from impact and the like and a function of promoting heat removal of the ceramic heater, in addition to the purpose of fixing the ceramic heater to the metal shell. The constituent material of the outer cylinder is not particularly limited, but it is preferable to use a nickel alloy, stainless steel, or the like. These metals are preferable because they can perform good heat drawing and have high heat resistance.
【0012】上記「Dc/Ds」は0.8以下であれば
よいが、0.75以下であることが好ましく、0.72
以下であることがより好ましい。Dc/Dsが0.8を
越えると、即ち、外筒の厚さが薄くなると、異常燃焼時
の衝撃による折損を生じ易くなる傾向にあると共に、セ
ラミックヒータと外筒との間のロウ材が使用時に溶出す
る可能性があり好ましくない。The above “Dc / Ds” may be 0.8 or less, preferably 0.75 or less, and 0.72 or less.
It is more preferred that: When Dc / Ds exceeds 0.8, that is, when the thickness of the outer cylinder is reduced, breakage due to the impact at the time of abnormal combustion tends to occur, and the brazing material between the ceramic heater and the outer cylinder is reduced. It may elute during use, which is not preferable.
【0013】また、本発明のグロープラグではDc/D
sは0.5以上であることが好ましい。Dc/Dsが
0.5未満であると、即ち、外筒の厚さが厚くなると、
セラミックヒータを外筒内にロウ付け(銀ロウ等によ
る)により固定する場合に、セラミックヒータに割れを
生じる可能性がある。従って、Dc/Dsは更に、0.
5〜0.8であることが好ましく、0.5〜0.75で
あることがより好ましく、0.6〜0.72であること
が更に好ましい。In the glow plug of the present invention, Dc / D
s is preferably 0.5 or more. When Dc / Ds is less than 0.5, that is, when the thickness of the outer cylinder increases,
When the ceramic heater is fixed in the outer cylinder by brazing (by silver brazing or the like), the ceramic heater may be cracked. Therefore, Dc / Ds is further increased to 0.
It is preferably from 5 to 0.8, more preferably from 0.5 to 0.75, even more preferably from 0.6 to 0.72.
【0014】更に、本発明のグロープラグでは、グロー
プラグを固定し、外筒から突出するセラミックヒータの
突出部分の先端から2mmの位置に、長さ方向に対して
垂直に、荷重を等速で増加させながら加えた場合の折損
荷重は、Dc/Dsが0.8であるグロープラグにおけ
る折損荷重の1倍以上にするとよい。Further, in the glow plug of the present invention, the glow plug is fixed, and a load is applied at a constant speed perpendicular to the longitudinal direction at a position 2 mm from the tip of the protruding portion of the ceramic heater protruding from the outer cylinder. The breakage load when added while increasing is preferably at least 1 times the breakage load of the glow plug having Dc / Ds of 0.8.
【0015】上記の折損荷重の測定に際しては、グロー
プラグの固定方向は限定されず、荷重が長さ方向に対し
て垂直に付加されればよい。また、荷重は等速で付加さ
れればよいが0.5mm/秒で付加することが好まし
い。上記「折損荷重」とはセラミックヒータを折損させ
た時に付加されていた荷重の大きさである。本発明のグ
ロープラグの折損荷重は、Dc/Dsが0.8であるグ
ロープラグにおける折損荷重の1倍以上(通常、2倍以
下)であることが好ましく、1.05倍以上であること
がより好ましく、1.1倍以上であることが特に好まし
い。この荷重が0.75倍未満であると、ディーゼルエ
ンジン内の異常燃焼時において折損する確率が上昇し易
い傾向にある。尚、以下ではこの試験を「抗圧試験」と
いう。In measuring the breaking load, the direction in which the glow plug is fixed is not limited, and the load may be applied perpendicular to the length direction. The load may be applied at a constant speed, but is preferably applied at a rate of 0.5 mm / sec. The “broken load” is the magnitude of the load applied when the ceramic heater is broken. The breaking load of the glow plug of the present invention is preferably at least 1 times (usually 2 times or less) the breaking load of the glow plug having Dc / Ds of 0.8, and more preferably at least 1.05 times. More preferably, it is particularly preferably at least 1.1 times. If this load is less than 0.75 times, the probability of breakage during abnormal combustion in a diesel engine tends to increase. Hereinafter, this test is referred to as a “pressure resistance test”.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】以下、本発明のグロープラグを実
施例により更に詳しく説明する。尚、以下においてセラ
ミックヒータ及びグロープラグのエンジンの燃焼室側に
配置される一端側を先端側、他端側を後端側というもの
とする。 [1]グロープラグの製造 (1)セラミックヒータの作製 86質量%の窒化珪素原料粉末に、焼結助剤として、1
0質量%のEr2O3粉末及び4質量%のSiO2粉末を
配合して絶縁成分用原料とした。この絶縁成分用原料4
0質量%と導電成分用原料であるWC粉末60質量%と
を、72時間湿式混合した後、乾燥し、混合粉末を得
た。その後、この混合粉末とバインダーとを混練機に投
入し、4時間混練した。次いで、得られた混練物を裁断
してペレット状とし、これを射出成型機に投入してタン
グステン製のリード線が両端に埋設されたU字状の発熱
抵抗体となる成形体を得た。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the glow plug of the present invention will be described in more detail with reference to embodiments. In the following, one end of the ceramic heater and the glow plug arranged on the combustion chamber side of the engine will be referred to as a front end, and the other end will be referred to as a rear end. [1] Manufacture of glow plug (1) Manufacture of ceramic heater To 86 mass% of silicon nitride raw material powder, 1
0 mass% of Er 2 O 3 powder and 4 mass% of SiO 2 powder were blended to obtain a raw material for an insulating component. This insulating material 4
0% by mass and 60% by mass of WC powder as a conductive component raw material were wet-mixed for 72 hours, and then dried to obtain a mixed powder. Thereafter, the mixed powder and the binder were put into a kneader and kneaded for 4 hours. Next, the obtained kneaded material was cut into pellets, which were then put into an injection molding machine to obtain a U-shaped heat generating resistor having tungsten lead wires embedded at both ends.
【0017】一方、84質量%の窒化珪素原料粉末に、
焼結助剤として10質量%のEr2O3粉末、4質量%の
SiO2粉末及び2質量%のMoSi2粉末を配合し、4
0時間湿式混合したものをスプレードライヤー法によっ
て造粒し、この造粒物を圧粉した絶縁体となる2個の半
割型を用意した。その後、発熱抵抗体となる成形体を2
個の半割型の間の所定位置に載置し、プレス成形して埋
入した後、これらを70気圧の圧力で一体に加圧し、未
焼成のセラミックヒータ成形体を得た。次いで、このセ
ラミックヒータ成形体を600℃で仮焼してバインダー
を除去し、仮焼体を得た後、仮焼体を黒鉛製の加圧用ダ
イスにセットし、窒素雰囲気下、1800℃で1.5時
間ホットプレス焼成した。次いで、この焼成体の外形を
センタレス研磨することによって、リード線を絶縁体か
ら表出させてセラミックヒータ13を作製した。On the other hand, 84% by mass of silicon nitride raw material powder is
As a sintering aid, 10% by mass of Er 2 O 3 powder, 4% by mass of SiO 2 powder and 2% by mass of MoSi 2 powder are blended.
The mixture obtained by wet mixing for 0 hour was granulated by a spray drier method, and two half molds were prepared by pressing the granulated material to form an insulator. Then, the molded body to be the heating resistor is
After being placed at a predetermined position between the half molds and press-molding and embedding, these were integrally pressed at a pressure of 70 atm to obtain an unfired ceramic heater molded body. Next, the ceramic heater molded body was calcined at 600 ° C. to remove the binder, and a calcined body was obtained. The calcined body was set on a graphite pressing die, and heated at 1800 ° C. in a nitrogen atmosphere at 1800 ° C. Hot press firing for .5 hours. Next, the outer shape of the fired body was subjected to centerless polishing, so that the lead wires were exposed from the insulator to produce the ceramic heater 13.
【0018】(2)グロープラグの組立 (1)で得られたセラミックヒータ13の外筒12が位
置することとなる部分にガラスを焼付けた。次いで、治
具を用いてセラミックヒータ13の先端側から所定の位
置に外筒12を配置する(セラミックヒータの先端側及
び後端側の一部は外筒外に露出している)。その後、そ
の内径がセラミックヒータの外径よりもやや大きく、ま
た、その外径が外筒12の内径よりも大きい巻線状の銀
ロウを、セラミックヒータに後端側から挿通して外筒の
上方に配置した。次いで、この状態のまま約1000℃
に温度設定した炉内で2時間保持した(これによりセラ
ミックヒータと外筒との間にロウ材が流れ込み、その
後、室温で保持することで外筒とセラミックヒータとの
熱膨張率差により焼き嵌められた状態で保持される)。(2) Assembly of glow plug Glass was baked on the portion of the ceramic heater 13 obtained in (1) where the outer cylinder 12 is to be located. Next, the outer cylinder 12 is arranged at a predetermined position from the front end side of the ceramic heater 13 using a jig (parts of the front end side and the rear end side of the ceramic heater are exposed outside the outer cylinder). Thereafter, a winding silver braze whose inner diameter is slightly larger than the outer diameter of the ceramic heater and whose outer diameter is larger than the inner diameter of the outer cylinder 12 is inserted through the ceramic heater from the rear end side to form an outer cylinder. Arranged above. Then, in this state, about 1000 ° C
(This causes the brazing material to flow between the ceramic heater and the outer cylinder, and then is held at room temperature to shrink-fit due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the outer cylinder and the ceramic heater.) Is maintained in the state of
【0019】次いで、外筒が嵌挿されたセラミックヒー
タの後端側にリードコイル14を銀ロウ付けして、リー
ド線133と外筒とを電気的に接続した。次いで、組立
体15の一端側に溶接されたリードコイル14’をセラ
ミックヒータの後端側から嵌め込んでロウ付けして、リ
ード線133’と中軸15とを電気的に接続した。更
に、上記で得られたセラミックヒータ等がロウ付けされ
ている外筒12を主体金具11の一端側に銀ロウ付けし
た。その後、組立体15の主体金具11内での偏心を防
止するために治具を用いて仮固定し、主体金具11の後
端からガラスパイプを組立体15に挿通・固定した後溶
融させて主体金具11と組立体15とをガラス16で固
定した。Next, the lead coil 14 was soldered to the rear end side of the ceramic heater into which the outer cylinder was inserted, and the lead wire 133 was electrically connected to the outer cylinder. Next, the lead coil 14 'welded to one end of the assembly 15 was fitted from the rear end of the ceramic heater and brazed to electrically connect the lead wire 133' to the center shaft 15. Further, the outer cylinder 12 to which the ceramic heater or the like obtained above was brazed was silver-brazed to one end of the metal shell 11. Thereafter, the assembly 15 is temporarily fixed using a jig to prevent eccentricity in the metal shell 11, and a glass pipe is inserted into and fixed to the assembly 15 from the rear end of the metal shell 11, and then melted. The metal fitting 11 and the assembly 15 were fixed with glass 16.
【0020】その後、主体金具11の後端から絶縁体1
7を挿通し、更に、ナット18を挿通した後加締めて固
定(絶縁体17によりナット18及び組立体15は、主
体金具11から絶縁される)してグロープラグ1を得
た。図1は上記のようにして得られた本発明のグロープ
ラグ1の一例の模式的な断面図である。Thereafter, the insulator 1 is inserted from the rear end of the metal shell 11.
7, the nut 18 and the nut 18 were inserted and then swaged and fixed (the nut 18 and the assembly 15 were insulated from the metal shell 11 by the insulator 17) to obtain the glow plug 1. FIG. 1 is a schematic sectional view of an example of the glow plug 1 of the present invention obtained as described above.
【0021】[2]評価 (1)焼き嵌め工程における折損の評価 直径3.5mmのセラミックヒータを[1]の(2)と
同様な方法により7種類の外筒に焼き嵌めし、Dc/D
sが0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4
及び0.3である7種類のグロープラグを各々1000
個得た。得られた、セラミックヒータと外筒の組立体か
ら、外筒を取り外し、目視によりセラミックヒータの折
損を確認した。この結果より折損の発生した確率を求
め、表1に示した。[2] Evaluation (1) Evaluation of breakage in shrink-fitting process A ceramic heater having a diameter of 3.5 mm was shrink-fitted to seven types of outer cylinders by the same method as (2) in [1], and Dc / D
s is 0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 0.5, 0.4
And 0.3 glow plugs each of 1000 types.
I got one. The outer cylinder was removed from the obtained assembly of the ceramic heater and the outer cylinder, and the ceramic heater was visually checked for breakage. From this result, the probability of occurrence of breakage was determined and is shown in Table 1.
【0022】[0022]
【表1】 [Table 1]
【0023】(2)抗圧試験による評価 (1)で得られたDc/Dsの異なる各グロープラグか
ら各10個を無作為に取り出し、図2に示すようにグロ
ープラグの長さ方向が水平となるように、鉄製のグロー
プラグ固定型2に固定した。次いで、セラミックヒータ
の先端から2mmの位置を超硬ピンによりクロスヘッド
速度0.5mm/分で荷重を付加して折損させ、折損荷
重を測定した。そして、各10本のグロープラグにおけ
る折損荷重の平均値を算出し、表1に併記した。尚、発
熱抵抗体とリード線との界面における反応層の有無を確
認したところ全てのグロープラグに反応層が認められ
た。(2) Evaluation by pressure resistance test Ten pieces of each glow plug having different Dc / Ds obtained in (1) were randomly taken out, and the length direction of the glow plug was horizontal as shown in FIG. And fixed to an iron glow plug fixed mold 2 such that Next, a load was applied at a position of 2 mm from the tip of the ceramic heater using a carbide pin at a crosshead speed of 0.5 mm / min to cause breakage, and the breakage load was measured. Then, the average value of the breakage load for each of the ten glow plugs was calculated and is shown in Table 1. When the presence or absence of a reaction layer at the interface between the heating resistor and the lead wire was confirmed, a reaction layer was observed in all glow plugs.
【0024】(3)実機異常燃焼試験による評価 (1)で得られたDc/Dsの異なる各グロープラグか
ら各4本を無作為に取り出し、排気量2000cc、直
列4気筒のエンジンの各シリンダーに装着した。その
後、グロープラグは無通電の状態で、エンジン回転数3
000rpmの無負荷の条件で運転しながら、インテー
クマニホールドよりエンジンオイルを少量注入すること
によって異常燃焼を起こさせた。試験後、グロープラグ
をエンジンから取り外し、分解してセラミックヒータを
取り外し、セラミックヒータの折損を目視により確認
し、この結果を表1に併記した。尚、発熱抵抗体とリー
ド線との界面における反応層の有無を確認したところ全
てのグロープラグに反応層が認められた。(3) Evaluation by abnormal combustion test on actual machine Four tubes were taken out at random from each glow plug having a different Dc / Ds obtained in (1). I attached it. After that, the glow plug is de-energized and the engine speed 3
Abnormal combustion was caused by injecting a small amount of engine oil from the intake manifold while operating under a no-load condition of 000 rpm. After the test, the glow plug was removed from the engine, disassembled and the ceramic heater was removed, and the breakage of the ceramic heater was visually checked. The results are shown in Table 1. When the presence or absence of a reaction layer at the interface between the heating resistor and the lead wire was confirmed, a reaction layer was observed in all glow plugs.
【0025】(4)冷熱サイクル耐久試験による評価 (1)で得られたDc/Dsの異なる各グロープラグか
ら各10本を無作為に取り出し、セラミックヒータ先端
における温度が1400℃となるように1分間通電し、
その後、1分間切電するサイクルを5000サイクル繰
り返した。その結果、セラミックヒータと外筒とを接合
しているロウ材の溶出の有無を確認し、溶出が確認され
た時のサイクル数を表1に併記した。尚、5000サイ
クル後にも溶出が認められなかったグロープラグについ
ては「溶出なし」と記載した。(4) Evaluation by Cooling / Heat Cycle Endurance Test Ten pieces of each glow plug having different Dc / Ds obtained in (1) were randomly taken out, and the temperature was set at 1400 ° C. so that the temperature at the tip of the ceramic heater was 1400 ° C. Energized for minutes,
Thereafter, a cycle of turning off the electricity for 1 minute was repeated 5000 times. As a result, the presence or absence of elution of the brazing material joining the ceramic heater and the outer cylinder was confirmed, and the number of cycles when elution was confirmed is also shown in Table 1. Glow plugs in which elution was not observed even after 5000 cycles were described as "no elution".
【0026】表1の結果より、Dc/Dsが0.5以上
であれば、焼き嵌め時のセラミックヒータの折損は完全
に防止することができることが分かる。更に、Dc/D
sが0.8以下であれば抗圧試験による折損荷重は40
0N以上とすることができると共に、異常燃焼時の折損
を防止できることが分かる。そして、Dc/Dsが0.
8であるグロープラグの抗圧試験における折損荷重を1
とした場合に、Dc/Dsが0.7〜0.3ではいずれ
も1.25以上を得ることができる。更に、Dc/Ds
が0.8以下で有れば冷熱サイクル試験においても銀ロ
ウの溶出は認められないことが分かる。従って、Dc/
Dsが0.5〜0.8であるグロープラグは各特性に優
れていることが分かる。From the results shown in Table 1, it can be seen that when Dc / Ds is 0.5 or more, breakage of the ceramic heater during shrink fitting can be completely prevented. Further, Dc / D
If s is 0.8 or less, the breaking load by the pressure test is 40.
It can be seen that the pressure can be set to 0N or more and breakage at the time of abnormal combustion can be prevented. And when Dc / Ds is 0.
The breaking load in the pressure test of the glow plug, which is 8, is 1
When Dc / Ds is 0.7 to 0.3, 1.25 or more can be obtained. Further, Dc / Ds
Is 0.8 or less, it can be seen that no elution of silver wax is observed even in the thermal cycle test. Therefore, Dc /
It can be seen that the glow plug having Ds of 0.5 to 0.8 is excellent in each characteristic.
【0027】[0027]
【発明の効果】本発明によれば、異常燃焼時にセラミッ
クヒータが折損し難いグロープラグを得ることができ
る。According to the present invention, it is possible to obtain a glow plug in which the ceramic heater is unlikely to break during abnormal combustion.
【図1】本発明のグロープラグの一例の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of an example of a glow plug of the present invention.
【図2】実施例における抗圧試験を模式的に説明する説
明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram schematically illustrating a pressure resistance test in an example.
1;グロープラグ、11;主体金具、12;外筒、1
3;セラミックヒータ、131;絶縁体、132;発熱
抵抗体、133、133’;リード線、14、14’;
リードコイル、15;組立体、16;ガラスシール、1
7;絶縁体、18;ナット、2;グロープラグ固定型。1; glow plug, 11; metal shell, 12; outer cylinder, 1
3; ceramic heater, 131; insulator, 132; heating resistor, 133, 133 '; lead wire, 14, 14';
Lead coil, 15; assembly, 16; glass seal, 1
7; insulator, 18; nut, 2; glow plug fixed type.
Claims (3)
体を備え、該導電体は発熱抵抗体と、一端側が該発熱抵
抗体に電気的に接続されるように埋設され、他端が該絶
縁体から表出された一対のリード線とを備え、且つ該発
熱抵抗体と該リード線との界面に反応層が形成されたセ
ラミックヒータと、 該セラミックヒータが嵌挿される外筒と、 該外筒が嵌合される主体金具と、を備えるグロープラグ
において、該セラミックヒータの外径をDcとし、該外
筒の外径をDsとした場合に、Dc/Dsが0.8以下
であることを特徴とするグロープラグ。An insulator and a conductor embedded in the insulator, wherein the conductor is embedded with a heating resistor, one end of which is electrically connected to the heating resistor, and the other end of which is embedded. A ceramic heater including a pair of lead wires exposed from the insulator, and a reaction layer formed at an interface between the heating resistor and the lead wire; and an outer cylinder into which the ceramic heater is inserted, A metal fitting to which the outer cylinder is fitted, wherein Dc / Ds is 0.8 or less, where Dc is the outer diameter of the ceramic heater and Ds is the outer diameter of the outer cylinder. A glow plug characterized by the following.
項1記載のグロープラグ。2. The glow plug according to claim 1, wherein Dc / Ds is 0.5 or more.
突出する上記セラミックヒータの突出部分の先端から2
mmの位置に、長さ方向に対して垂直に、荷重を等速で
増加させながら加えた場合の折損荷重は、Dc/Dsが
0.8であるグロープラグにおける折損荷重の1倍以上
である請求項1又は2記載のグロープラグ。3. The fixing device according to claim 1, wherein the glow plug is fixed, and the ceramic heater projects from the tip of the ceramic heater.
The breaking load when a load is applied at a constant speed at a position perpendicular to the length direction at a position of mm while the load is increased at a constant speed is at least 1 times the breaking load of a glow plug having a Dc / Ds of 0.8. The glow plug according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001004096A JP2002206740A (en) | 2001-01-11 | 2001-01-11 | Glow plug |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001004096A JP2002206740A (en) | 2001-01-11 | 2001-01-11 | Glow plug |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002206740A true JP2002206740A (en) | 2002-07-26 |
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ID=18872328
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001004096A Pending JP2002206740A (en) | 2001-01-11 | 2001-01-11 | Glow plug |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002206740A (en) |
-
2001
- 2001-01-11 JP JP2001004096A patent/JP2002206740A/en active Pending
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