JP4368015B2 - 棒状グロープラグ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオン電流測定、サイクル化、および、センサの機能を達成するための、電気的にトリガーされる、棒状のグロープラグに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の外部制御装置を用いて従来のグロープラグを動作させることは公知であり、これにより、従来の棒状のグロープラグの機能を、実際の点火動作以外に、イオン電流測定及び／又はセンサ機能、さらにはその他の端子としても拡張できるようになったが、例えば、トリガーするために多重ピン同軸コネクタ（multi-pin coaxial connector）を備えた複雑なプラグ式端子(complex plug-type terminals)が必要であった。その結果、例えば、各グロープラグの接地ラインを同時に敷設しなければならないので、追加のラインを敷設する上で困難が生じている。この場合、エンジン室が窮屈な空間条件であるために、事態はさらに深刻であり、同時に、ケーブルの必要長に起因して、接触抵抗と電圧低下が生じる危険性も高い。しかも、従来の制御装置を備えた従来のグロープラグを、オンボード電気システム（onboard electrical system）で高電圧下（例えば４２ボルト）で動作させるのは容易でない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の主な目的は、従来技術の上記欠点を解消することにあり、特に、イオン電流測定などのためにグロープラグを接地させない場合において、制御装置に戻る接地ラインが無くても良いようにすることを更に具体的な目的とする。
【０００４】
同様に、本発明の別の目的は、１４ボルトなどのオンボード電気システムの電圧用に設計されたグロープラグを４２ボルトなどのオンボード電気システムの電圧で動作させることを可能にすると同時に、従来のグロープラグ端子、特に、単一ピン式コネクタシステムを維持することにある。
【０００５】
本発明のさらに別の目的は、センサ信号をリレーするために、グロープラグ動作用電流経路の使用を可能にすることにある。この場合、グロープラグの構造は、既存のシステムにおいて経済的な連続生産を可能とし、重要なことには、同一の部品は大部分同一の方法でサイクル時間を維持しつつ組み立てられるという利点も生じる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
これらの目的は、本発明によるグロープラグによって達成される。すなわち、本発明は、プラグ式端子が、電源電圧への接続用端子と、グロー管への接続用端子と、グロープラグ本体への接続用端子とを備えた電子部品好ましくはチップを備え、該電子部品はグロープラグが加熱棒の燃焼室側の領域で加熱を行ったりイオン電流を測定したりする機能を制御する要素として設計されているグロープラグである。
【０００７】
本発明によるグロープラグは、電子部品が当該新規グロープラグと一体化されており、該電子部品中でほとんどの各種形式の回路を構成できる点で、従来のグロープラグと相違する。グロープラグと一体化されたこれらの電子部品により、例えば、該電子部品をイオン電流プラグ（従来の加熱棒とエンジン本体、例えばシリンダヘッドとの間の絶縁構造）として利用する場合、測定を行うべきか（接地に対して絶縁）、あるいは点火動作が要求される（グロープラグ内の絶縁を短絡し、接地に接続）かを実在電圧に基づいて決定することにより、これまで動作上不可欠であった制御装置への接地帰路を除去することができる。
【０００８】
さらに、集積回路を用いることにより、例えば、電流経路の導通／遮断の切換えを周期的に行って、例えば１１Ｖの動作電圧用に設計されたグロープラグ、またはこの電圧用に設計された加熱／制御要素を、より高いオンボード電気システム電圧においても作動させることが可能になる。この周期的な切換えにより、設計上の定格動作電圧に対する有効値に対応した電圧が発生される。
【０００９】
さらに、例えば、グロープラグと一体化されたセンサへの電力供給を加熱または制御要素の供給端子と同一の端子を介して行い、あるいは測定信号を引き出すことのできるような回路を構築することもできる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、加熱棒とエンジン本体との間に絶縁部を有する、例えばイオン電流測定に用いられるグロープラグについて説明する。上記加熱棒としては、従来から知られている加熱棒、例えば金属製のグロー管または（少なくとも部分的に）導電性セラミックなどから成るグロー管を有するものが適している。
【００１１】
加熱棒１は既存の一連の部品に配設することができる。プラグ式端子４への接触を確立するピン１１０についても同様のことが言える。
【００１２】
加熱棒１は従来のように本体３内に圧入することができる。絶縁層２は本体３または加熱棒１のいずれかに塗布することができる。このユニットは完全に自動的に取付けられ、動作確認を行うことができる。
【００１３】
絶縁管１５は衝撃防止材として、また押出し塗工体１６のため緩衝材として用いられ、次の加工工程において加熱棒と本体との間に圧入される。この絶縁管１５の材料は好適には耐熱性プラスチックである。
【００１４】
プラグ式端子４は、その端子領域において既存のデザインを有する。したがって、プラグ式端子４は端部側にネジ付きまたはネジ無しのコネクタピンを有し、前部側にセラミック基材５に対する設置用プラットホーム４１としての凹所を有し、該セラミック基材５上に電子部品６が予め取付けられる。これらの２つの部品はともに、設置用プラットホーム４１の領域において、好適にはセメント接合などによって、プラグ式端子に貼りつけられる。電流バス１１，１２にプラスチック筐体１３を押出塗工して別のユニットとし、これをプラグ式端子４の回りに押し込んで完全なユニットを組み立てることもできる。このユニットを正確な位置へ取付けるために、回転防止要素１３１および長手方向止め子１３２が設けられる。
【００１５】
電子部品上の端子、例えば供給電圧端子７、グロー管用端子８、および接地端子９などは、好適には接合により、プラグ式端子４、グロー管用電流バス１１、および本体への電流バス１２の各接続部位に接続される。
【００１６】
ここで上記ユニットは安定化のために例えば樹脂１４で封入される。
【００１７】
こうして完成した部品、すなわち電子部品などが装着された端子４は、バルク（bulk）部品として最終的な組立のために供することが可能となる。
【００１８】
プラグ式端子４は軸方向に孔４２を有し、該孔４２はその内部に加熱棒のピン１１が押圧され、加熱棒１の内部ピン１２との電気的接触を確立する。
【００１９】
さらに、電流バス１１はグロー管に接続され、電流バス１２は本体３に接続される。
【００２０】
本体３およびプラグ式端子４を備えた加熱棒１のこのユニットが、射出工具内に挿入され、たとえばＰＡ６．６などによる押出し塗膜１６が施される。
【００２１】
本体３上に設けられた外周溝１７は、押出し塗膜１６にさらに確実に力を伝えるための、付加的な能動的固定手段（positive locking）として用いられる。
【００２２】
【実施例】
実施例１：イオン電流測定のための電気絶縁された加熱棒を有するグロープラグの点火動作における接地接点の形成
絶縁された加熱棒を有するグロープラグの動作のために、給電ライン（陽極接点）に加えて、制御装置または他の接地点に戻る接地ラインを設けることが従来より知られている。この方法では配線に２倍の費用がかかるとともに、損失や故障が付随する可能性もある。
【００２３】
本発明によるグロープラグは、例えば一体化された電子部品を用いて、端子上の実在電圧に基づいて、点火動作が要求されるか（実在電圧が例えば１６Ｖ未満の場合）、あるいはイオン電流を測定すべきか（実在電圧が例えば２０Ｖを超える場合）を決定することができる。点火動作を行う場合、電子部品は短時間の間に、例えば、グロー管をグロープラグ本体に接続するように切換えて、動作に必要な接地への短絡を形成する。他方、イオン電流の測定を行う場合、上記接続を切り離し、エンジンの燃焼空間に突出している部分を該燃焼空間から電気絶縁し、これにより電極としての機能を果たさせる。流れている電流（例えばグロープラグを通る電流や、接地、例えばシリンダヘッドへ向かう燃焼空間内のイオンなど）は、制御装置内の同一の端子を介して引き出され、さらに測定信号として処理することができる。
【００２４】
実施例２：より高い電圧において一定電圧を得るように設計された加熱要素の動作
一体化された上記電子部品を用いて、周期的な切換えを行うことにより、実在電圧をサイクル化し、出力電圧の有効値をグロープラグの定格電圧に対応させることもできる。このようにして、より高い電圧のための再設計が不要になる。また、高電圧用に設計される点火要素は断面を小さくする必要があり、グロープラグの耐用寿命を縮める原因となっていたが、この必要性もなくすことができるという利点もある（図３）。
【００２５】
実施例３：グロープラグ端子へのセンサ信号および動作電圧の交互印加
一体化された上記電子部品を用いて、グロープラグに一体化されたセンサの信号をグロープラグ動作用の端子にもたらすことができるので、別個の端子を設ける必要がなくなる。間欠測定／動作のために、例えば、実施例１に記載された場合と同様に２つの場合の判別を行うことができる。
【００２６】
他の好適な実施形態としては、グロープラグの電子部品６と、プラグ式端子４とを含むシステムをモジュール式にすることが挙げられる。また、一体化された電子部品６を備えるプラグ式端子４を、加熱棒１を備えるグロープラグ本体３と連結するように構成することもできる（２部品設計）。また、プラグ式端子４接続用のクリップオン端子、およびグロープラグ本体３接続用のクリップオン端子を備えた電子部品６に加熱棒１を設け、該電子部品６を加熱棒１に接続して、プラグ式端子４および本体３と連結させるようにすることもできる（３部品設計）。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、制御用電子部品をグロープラグに一体化することにより、最初に挙げた先行技術の欠点が克服される。本発明による端子の工夫によって、既存のシステムにおける自動連続生産が可能になり、個々の部品をバルク形式のものとして生産することができる。このことは大量生産および保管における利点となる。また、ラインを追加する必要がないため、本発明によるシステムは損傷を受けにくくなり、特にケーブル長に起因する接触抵抗および電圧低下を回避することができる。同時に、グロープラグの規格寸法（顎サイズ）が大きくなりすぎないため、グロープラグの設置に特別な工具を用いる必要がない。本発明によるグロープラグは、イオン電流用電子部品なしで制御装置上で作動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるグロープラグの好適な実施形態の長手方向概略部分断面図である。
【図２】 長手方向中心軸を図１に対して９０°回転させて示した、本発明によるプラグ式端子の長手方向部分断面図である。
【図３】 サイクル化のための回路図である。
【図４】 図１の線４−４に沿った断面図である。
【図５】 図１の線５−５に沿った断面図である。
【図６】 図１の線６−６に沿った断面図である。
【図７】 図２の線７−７に沿った断面図である。
【符号の説明】
１ 加熱棒
１１０ ピン
１２０ 内部ピン
２ 絶縁層
３ 本体
４ プラグ式端子
４１ 設置プラットホーム
４２ 孔
５ セラミック基材
６ 電子部品
７ 供給電圧端子
８ グロー管用端子
９ 接地端子
１１，１２ 電流バス
１３ プラスチック筐体
１３１ 回転防止要素
１３２ 長手方向止め子
１４ 樹脂
１５ 絶縁管
１６ 押出し塗工体
１７ 外周溝

Claims (8)

1. グロープラグ本体と、
   グロー管と、
   内部加熱コイルを備えて前記グロープラグ本体から絶縁されている加熱棒と、
   電源電圧源接続用の電力端子とを含むグロープラグにおいて、
   前記電力端子は、電源電圧源接続用の第１の端子と、グロー管接続用の第２の端子と、グロープラグ本体接続用の第３の端子とを備える電子部品を有しており、
   前記第２の端子は電流バスを介して前記グロー管に接続され、また前記第３の端子は電流バスを介して前記グロープラグ本体に接続され、
   前記電子部品は、前記第１の端子上の電圧に基づいてグロープラグがヒータまたはセンサのいずれとして機能すべきかを決定し、当該電子部品が有する切換回路が任意の時間において接地への短絡を与えるためにグロー管をグロープラグ本体に接続したり、この接続を遮断することで、前記グロープラグの、ヒータとしての、および加熱棒に近接する燃焼空間領域内のイオン電流を必要に応じて測定するためのセンサとしての機能を制御する制御要素であることを特徴とするグロープラグ。
2. 前記端子は設置用プラットホームを有し、該プラットホーム上で前記電子部品がセラミック基材上に固定されることを特徴とする請求項１に記載のグロープラグ。
3. 前記電力端子はプラグ式端子であり、軸方向孔を有し、該軸方向孔内に加熱棒のピンが受容されることにより、加熱棒の内部ピンとの電気接触が確立されることを特徴とする請求項１に記載のグロープラグ。
4. 前記グロープラグが少なくとも１つの制御コイルをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のグロープラグ。
5. 前記電子部品が集積回路チップであることを特徴とする請求項１に記載のグロープラグ。
6. 前記電力端子はプラグ式端子であることを特徴とする請求項１に記載のグロープラグ。グロー管
7. 電源電圧接続用の端子と、グロー管接続用の端子と、グロープラグ本体接続用の端子とを有する電子部品を含むグロープラグ用のプラグ式端子において、前記グロー管接続用の端子は電流バスを介して前記グロー管に接続され、前記グロープラグ本体接続用の端子は電流バスを介して前記グロープラグ本体に接続され、前記電子部品は、前記電源電圧接続用の端子上の電圧に基づいてグロープラグがヒータまたはセンサのいずれとして機能すべきかを決定し、当該電子部品が有する切換回路が、任意の時間において接地への短絡を与えるためにグロー管をグロープラグ本体に接続したり、この接続を遮断することで、グロープラグの機能を、必要に応じて、加熱機能と、燃焼空間領域内のイオン電流を測定するための検知機能との間で切換えるための制御要素であることを特徴とするプラグ式端子。
8. 前記電子部品は集積回路チップであることを特徴とする請求項７に記載のプラグ式端子。

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