(57)【要約】【課題】エンジンの暖機を促進することができるグロープラグを提供する。【解決手段】シリンダ３０の燃焼室１４の内部を予熱する第一ヒータ１５と、シリンダヘッド１２に形成された冷却水通路１６を流れる冷却水を加熱する第二ヒータ１７と、を有するグロープラグ１０を構成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダの燃焼室の内部を予熱する第一ヒータと、
シリンダヘッドに形成された冷却水通路を流れる冷却水を加熱する第二ヒータと、
を有するグロープラグ。
【請求項２】
前記第二ヒータが、前記冷却水に直接接触している
請求項１に記載のグロープラグ。
【請求項３】
前記第二ヒータの表面に、該表面の表面積を増やすための凹凸部が形成されている
請求項１又は２に記載のグロープラグ。
【請求項４】
冷却水が通る冷却水通路が内部に形成されたシリンダヘッドと、
前記シリンダヘッドの下方に設けられるシリンダブロックと、
請求項１から３のいずれか１項に記載のグロープラグと、
を有し、
前記シリンダヘッドと前記シリンダブロックによって構成されるシリンダの燃焼室の内部に前記グロープラグの前記第一ヒータが配置され、
前記冷却水通路内に前記グロープラグの前記第二ヒータが配置されているエンジン。
【請求項５】
前記冷却水通路内に、該冷却水通路を貫通するように、該冷却水通路の水密を確保しつつ前記グロープラグの前記第二ヒータが挿し込まれる鞘管が設けられている
請求項４に記載のエンジン。
【請求項６】
前記第二ヒータが、前記シリンダヘッドに形成された吸気ポートと排気ポートのうち、該吸気ポートに近い側の前記冷却水通路内に配置されている
請求項４又は５に記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、グロープラグ及びこのグロープラグを用いたエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンにおいては、冷間時のエンジンの始動性を高めるために、シリンダの燃焼室を予熱するグロープラグを用いるのが一般的である。このグロープラグは、例えば、特許文献１、２に示すように、先端部が燃焼室に臨むように配置され、この先端部が通電加熱される（特許文献１の図１等、特許文献２の図１等参照）。燃焼室の予熱が完了し、エンジンが安定的に始動できるようになったら、グロープラグへの通電は遮断される。そして、エンジンの始動後は、このエンジンの燃焼熱のみによってエンジンの冷却水が目標温度まで加熱されて暖機が行なわれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−９０２９７号公報
【特許文献２】実開平６−４９７３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１、２に係る構成においては、エンジンの燃焼熱のみによって暖機が行なわれるため、特に冬季のようにエンジンが冷え切っているときは暖機の完了が遅れ、燃費が低下しやすいという問題がある。
【０００５】
そこで、この発明は、エンジンの暖機を促進することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、この発明においては、シリンダの燃焼室の内部を予熱する第一ヒータと、シリンダヘッドに形成された冷却水通路を流れる冷却水を加熱する第二ヒータと、を有するグロープラグを構成した。
【０００７】
前記グロープラグにおいては、前記第二ヒータが、前記冷却水に直接接触している構成とすることができる。
【０００８】
前記各グロープラグにおいては、前記第二ヒータの表面に、該表面の表面積を増やすための凹凸部が形成されている構成とすることができる。
【０００９】
また、この発明においては、冷却水が通る冷却水通路が内部に形成されたシリンダヘッドと、前記シリンダヘッドの下方に設けられるシリンダブロックと、前記各構成のいずれかのグロープラグと、を有し、前記シリンダヘッドと前記シリンダブロックによって構成されるシリンダの燃焼室の内部に前記グロープラグの前記第一ヒータが配置され、前記冷却水通路内に前記グロープラグの前記第二ヒータが配置されているエンジンを構成した。
【００１０】
前記エンジンにおいては、前記冷却水通路内に、該冷却水通路を貫通するように、該冷却水通路の水密を確保しつつ前記グロープラグの前記第二ヒータが挿し込まれる鞘管が設けられている構成とすることができる。
【００１１】
前記各エンジンにおいては、前記第二ヒータが、前記シリンダヘッドに形成された吸気ポートと排気ポートのうち、該吸気ポートに近い側の前記冷却水通路内に配置されている構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によると、第一ヒータで燃焼室を予熱し、さらに第二ヒータで冷却水を加熱し得るようにグロープラグを構成したので、エンジンの暖機を促進して、燃費の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明に係るグロープラグの断面図である。
【図２】この発明に係るエンジンの要部の断面図である。
【図３】図２に示すエンジンの変形例の断面図である。
【図４】図１に示すグロープラグの変形例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
この発明に係るグロープラグ１０の一実施形態を図１に示す。グロープラグ１０は、例えば、図２に示すディーゼルエンジン１１（以下、エンジン１１という。）に用いられる。グロープラグ１０は、シリンダヘッド１２とシリンダブロック１３によって構成されるシリンダの燃焼室１４の内部を加熱する第一ヒータ１５と、シリンダヘッド１２に形成された冷却水通路１６を流れる冷却水を加熱する第二ヒータ１７を主要な構成要素としている。
【００１５】
第一ヒータ１５は、グロープラグ１０の軸方向先端に設けられた発熱体である。第一ヒータ１５は、絶縁性のセラミック焼結体１８ａの内部に、金属製の発熱コイル１９ａを埋設したセラミックヒータである。発熱コイル１９ａは、第一ヒータ１５内に巻回して設けられており、発熱コイル１９ａへの通電によって、第一ヒータ１５の外周面を均等に加熱することができる。第一ヒータ１５による加熱温度は、発熱コイル１９ａに負荷される電圧を制御することによって適宜調節することができ、燃焼室１４の内部を速やかに加熱できるように、例えば９００℃から１３５０℃程度とすることができる。
【００１６】
発熱コイル１９ａの両端には、リード線２０ａ、２０ｂが接続されている。一方のリード線２０ａは第一陽極２１に、他方のリード線２０ｂは連結部２２に接続されている。第一陽極２１は、第一ヒータ１５に通電するための陽極である。連結部２２は、第一ヒータ１５と第二ヒータ１７を連結する金属製の部材であって、陰極として機能する。
【００１７】
第二ヒータ１７は、グロープラグ１０の軸方向中間部に設けられた発熱体である。第二ヒータ１７は、絶縁性のセラミック焼結体１８ｂの内部に、金属製の発熱コイル１９ｂを埋設したセラミックヒータである。発熱コイル１９ｂは、第二ヒータ１７内に巻回して設けられており、発熱コイル１９ｂへの通電によって、第二ヒータ１７の外周面を均等に加熱することができる。第二ヒータ１７による加熱温度は、発熱コイル１９ｂに負荷される電圧を制御することによって適宜調節することができ、冷却水の沸騰等を抑制しつつその加熱を速やかに行い得るように、例えば８０℃から２００℃程度とすることができる。
【００１８】
発熱コイル１９ｂの両端には、リード線２０ｃ、２０ｄが接続されている。一方のリード線２０ｃは第二陽極２３に、他方のリード線２０ｄは本体部２４に連結されている。第二陽極２３は、第二ヒータ１７に通電するための陽極である。本体部２４は、第一陽極２１及び第二陽極２３を支持するとともに、第二ヒータ１７を連結する金属製の部材であって、連結部２２と同様に、陰極として機能する。本体部２４と連結部２２は、図示しない導電部材によって電気的に接続されている。また、本体部２４と第一陽極２１及び第二陽極２３とは、図示しない絶縁部材によって絶縁されている。本体部２４の外周面には、シリンダヘッド１２に形成された雌ねじ穴にねじ込まれる雄ねじ２５が形成されている。
【００１９】
グロープラグ１０の構成部材の各継ぎ目（第一ヒータ１５と連結部２２の間、連結部２２と第二ヒータ１７の間、第二ヒータ１７と本体部２４の間）には、グロープラグ１０の内部への冷却水等の浸入を防ぐためのシール部材（図示せず）が適宜設けられる。
【００２０】
この実施形態においては、第一ヒータ１５及び第二ヒータ１７に金属製の発熱コイル１９ａ、１９ｂを用いた例を示したが、発熱コイル１９ａ、１９ｂの代わりにセラミック抵抗体を用いることもできる。また、第一ヒータ１５及び第二ヒータ１７として、セラミックヒータの代わりにメタルヒータを用いることもできる。
【００２１】
図２に示すように、このグロープラグ１０が取り付けられるエンジン１１は、冷却水が通る冷却水通路１６が内部に形成されたシリンダヘッド１２と、シリンダヘッド１２の下方に設けられるシリンダブロック１３と、グロープラグ１０とを主要な構成要素としている。
【００２２】
シリンダヘッド１２には、吸気ポート２６と排気ポート２７が形成されている。吸気ポート２６は吸気バルブ２８によって、排気ポート２７は排気バルブ２９によってそれぞれ開閉される。シリンダヘッド１２とシリンダブロック１３によってシリンダ３０が構成される。シリンダ３０内には、ピストン３１が上下動可能に設けられている。
【００２３】
燃焼室１４の上部には、シリンダヘッド１２の上面から下面に貫通する貫通穴が形成されており、この貫通穴にインジェクタ３２が挿し込まれている。
【００２４】
シリンダヘッド１２には、冷却水通路１６を横切るように貫通穴が形成されている。この貫通穴の内面には雌ねじが形成されており、グロープラグ１０はこの貫通穴に雄ねじ２５がねじ込まれる。グロープラグ１０がねじ込まれた状態において、グロープラグ１０の第一ヒータ１５は、燃焼室１４に露出するように設けられたインジェクタ３２のほぼ先端部に位置するように配置される。このように配置することにより、第一ヒータ１５によって燃焼室１４及びインジェクタ３２によって噴射された燃料を効率的に予熱することができ、安定的な燃焼状態を速やかに確立することができる。
【００２５】
また、第二ヒータ１７は、冷却水通路１６を流れる冷却水に直接接触するように配置される。この第二ヒータ１７は、シリンダヘッド１２に形成された吸気ポート２６と排気ポート２７のうち、吸気ポート２６に近い側の冷却水通路１６内に配置されている。このように第二ヒータ１７を配置することにより、高温の排気によって加熱されやすい排気ポート２７に近い側の冷却水と比較して加熱されにくい、排気ポート２７から離れた吸気ポート２６に近い側の冷却水を速やかに加熱することができ、冷却水の全体を比較的均等に昇温させることができる。
【００２６】
シリンダヘッド１２に形成された貫通穴の周縁には、シール部材３３が設けられている。このシール部材３３によって、貫通穴とグロープラグ１０との間の隙間から冷却水が漏れるのを確実に防止している。
【００２７】
エンジン１１の冷間始動時においては、まず、第一ヒータ１５に通電して、燃焼室１４が所定温度となるまで予熱する。燃焼室１４の予熱が完了したら、第一ヒータ１５への通電を停止し、第二ヒータ１７への通電を開始する。このように、第一ヒータ１５への通電と第二ヒータ１７への通電のタイミングをずらすことによって、バッテリの負担を低減することができる。なお、燃焼室１４と冷却水の両方をできるだけ早く加熱したい場合は、第一ヒータ１５への通電と第二ヒータ１７への通電を同時に行うことも許容される。
【００２８】
図２に示したエンジン１１の変形例を図３に示す。このエンジン１１の基本構成は図２に示したものと共通するが、冷却水通路１６内に、この冷却水通路１６を貫通するように、鞘管３４が形成されている点で異なっている。この鞘管３４は、シリンダヘッド１２と一体に成形されており、冷却水通路１６の水密を確保しつつ、グロープラグ１０の第二ヒータ１７が挿し込まれるように構成されている。その挿し込み状態において、第二ヒータ１７の熱は、鞘管３４を介して冷却水に伝達される。
【００２９】
このように、鞘管３４を形成することにより、図２に示したように水密を確保するためのシール部材３３が不要となる。このため、メンテナンスの際にシール部材３３の交換作業が不要となり、作業コストの削減を図ることができる。また、グロープラグ１０の第二ヒータ１７が冷却水に直接接触しないので、グロープラグ１０にそれほど高い水密性が要求されないというメリットもある。
【００３０】
図１に示したグロープラグ１０の変形例を図４に示す。このグロープラグ１０の基本構成は図１に示したものと共通するが、第二ヒータ１７の表面に、凹凸部３５が形成されている点で異なっている。このように凹凸部３５を形成することにより、第二ヒータ１７の表面積が増えるため、第二ヒータ１７から冷却水への熱伝達の効率を高めることができる。
【００３１】
この凹凸部３５は、本体部２４に形成された雄ねじ２５と軸方向に連続し、その雄ねじ２５と同形状の雄ねじとされている。このようにすると、第二ヒータ１７の凹凸部３５に形成された雄ねじと、本体部２４に形成された雄ねじ２５を、シリンダヘッド１２の貫通孔に形成された雌ねじに連続的にスムーズにねじ込むことができ、エンジン１１の組み立て時や部品交換時に高い作業効率を確保することができる。
【００３２】
図４において示した凹凸部３５の雄ねじ形状はあくまでも例示であって、例えば、波形、階段状のように、第二ヒータ１７の表面積を増やすことができるのであれば、他の形状とすることもできる。
【００３３】
上記において説明したグロープラグ１０及びエンジン１１の構成は、この発明を説明するための単なる例示に過ぎず、エンジン１１の暖機を促進する、というこの発明の課題を解決し得る限りにおいて、上記の構成要素の形状、配置、素材等について適宜変更を加えることができる。
【符号の説明】
【００３４】
１０  グロープラグ
１１  ディーゼルエンジン（エンジン）
１２  シリンダヘッド
１３  シリンダブロック
１４  燃焼室
１５  第一ヒータ
１６  冷却水通路
１７  第二ヒータ
１８ａ、１８ｂ  セラミック焼結体
１９ａ、１９ｂ  発熱コイル
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ  リード線
２１  第一陽極
２２  連結部
２３  第二陽極
２４  本体部
２５  雄ねじ
２６  吸気ポート
２７  排気ポート
２８  吸気バルブ
２９  排気バルブ
３０  シリンダ
３１  ピストン
３２  インジェクタ
３３  シール部材
３４  鞘管
３５  凹凸部
【図１】
2020176567.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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