(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンのシリンダヘッドに設けた取付孔に固定するためのねじ部を有する筒状のハウジング本体と、このハウジング本体の先端側に圧入された棒状ヒータとを備え、前記ハウジング本体の先端部を前記取付孔内に設けた段差部に圧接させることによりエンジンの燃焼室の気密性を保つシート面部としているディーゼルエンジン用グロープラグにおいて、
前記ハウジング本体の内周部には、ハウジング本体の先端から後端側へ延びる大径孔部と、この大径孔部と隣接し棒状ヒータが圧入されるヒータ保持部とが形成され、
前記ヒータ保持部は、前記ねじ部とはハウジング本体の軸線方向に離間する位置に位置付けられ、
前記ハウジング本体の外周部におけるねじ部より先端側であって、かつ少なくとも前記シート面部と前記ヒータ保持部との間の部分に熱処理を施したことを特徴とするディーゼルエンジン用グロープラグ。
【請求項２】
請求項１記載のディーゼルエンジン用グロープラグにおいて、
前記ハウジング本体の外周部におけるヒータ保持部に相当する部分を除いた部分に熱処理を施したことを特徴とするディーゼルエンジン用グロープラグ。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載のディーゼルエンジン用グロープラグにおいて、
熱処理は高周波焼入れであることを特徴とするディーゼルエンジン用グロープラグ。
【請求項４】
請求項１、請求項２または請求項３記載のディーゼルエンジン用グロープラグにおいて、
グロープラグは直接噴射型ディーゼルエンジンにおける主燃焼室に対し棒状ヒータの先端を臨ませるように、ハウジング本体の外周ねじ部をシリンダヘッドに設けた取付孔にねじ込むことにより締付け固定したことを特徴とするディーゼルエンジン用グロープラグ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はディ−ゼルエンジンの始動性を向上させるために用いるディーゼルエンジン用グロープラグに関し、特にディーゼルエンジンの直噴多弁化への対応を図るために筒状のハウジング本体やシース型ヒータ（以下、シーズヒータという）、セラミックヒータのような棒状ヒータの長尺化、さらには細径化を図っているディーゼルエンジン用グロープラグに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近のディーゼルエンジンは直接噴射型、いわゆる直噴化の傾向にあり、これに伴い低温時におけるエンジンの始動性を向上させるためのグロープラグも、燃料噴射ノズルとともにシリンダヘッドに取付けている。そして、棒状ヒータであるシーズヒータの先端部を主燃焼室内に臨ませ、この室内を予熱することにより着火補助源となるように構成されている。
このような直接噴射型のディーゼルエンジンに用いるグロープラグは、シリンダヘッドの壁面を通って主燃焼室に臨むため、副燃焼室を予熱するタイプに比べて全長を長尺に形成することが必要である。
【０００３】
従来この種のグロープラグにおいて、ハウジング本体をシリンダヘッドに形成したねじ部を有する取付孔にねじ込んで締付けて固定するため、以下の不具合を生じる。すなわち、この種のグロープラグは、ハウジング本体の先端部端面をシリンダヘッド側の取付孔内に設けた小径孔による段差部に突き当てて圧接させることにより主燃焼室内の気密性を確保するシート面部とするとともに、ハウジング本体の後端側に形成したねじ部を取付孔の内壁に設けたねじ部にねじ込むことにより締付け固定されている。
【０００４】
しかし、このような構造では、前記シート面部とねじ部との間の長さが長くなる程、ハウジング本体のねじ部への締付けトルクによる圧縮荷重が軸線方向に作用することによってハウジング本体が外径方向または内径方向に湾曲したり撓んだりし座屈変形を生じるおそれがあった。このような座屈変形が生じると、ハウジング本体の全長が実質的に短くなり、ハウジング本体内に挿通している外部接続端子の外方端を閉塞する絶縁ブッシュがハウジング本体の端部から外れ、ハウジング後端でのシール性を確保できなくなったり、この外部接続端子のふらつきによってリード線が断線する等の問題を招くおそれがあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このため、本出願人は実公平４−５８９６号公報により、外部接続端子に対し絶縁ブッシュを可動自在に構成することにより、前述したハウジング本体の軸線方向での圧縮荷重による座屈変形に伴う不具合を解消したものを提案している。しかし、このような従来のグロープラグは、ハウジング本体の圧縮荷重に伴う座屈変形を前提としてなされているだけである。特に、最近のグロープラグには、従来よりも一層の細径化と長尺化とが求められ、ハウジング本体は座屈変形し易くなっており、より積極的な対策を講じることが望まれている。
【０００６】
たとえば従来のグロープラグにおいて、ハウジング本体には切削加工が容易な機械構造用炭素鋼材（低炭素鋼）等のような快削鋼が主に使用されている。また、このハウジング本体をシリンダヘッドにねじ込むためのねじ部としてＭ１０のねじが主流となっている。
しかし、このような材質やねじ部では、締付けトルクに対しての強度が不足し易く、特にハウジング本体の長さが長尺でしかも細径となる傾向にある最近のグロープラグではねじ部の締付けに伴う強度不足が問題となる。
【０００７】
また、グロープラグが特に長尺なものであって、ハウジング本体の外周部におけるねじ部よりも先端側の長さが長くなり、締付けトルクに対しての強度不足を生じるもので、ねじ部をＭ１２のねじで形成し、またハウジング本体の材料をＳ４５Ｃ等とすることにより、上述した座屈変形に対処していた。
【０００８】
しかしながら、今後のディーゼルエンジンは直噴多弁化の傾向が大きくなり、グロープラグとしてもハウジング本体や棒状ヒータの長尺化、細径化となる傾向にあり、ハウジング本体の強度を向上させることができるような対策を講じることが必要とされている。
特に、上述した細径化が求められているグロープラグでは、Ｍ１２のねじを使用することは難しく、またＳ４５Ｃ等の材料を用いても前述した締付けトルクに対する強度不足を補うことも困難である。
【０００９】
ここで、上述したグロープラグの長尺化は直接噴射型ディーゼルエンジンに採用することによって必要なものである。また、細径化は多弁化に対応する際に必要とされるものであり、シース径（ヒータ径）とハウジング径とを共に細くすることが必要であり、このような要請に応えることができる何らかの対策を講じることが望まれている。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ディーゼルエンジンの直噴多弁化への対応のために筒状のハウジング本体やシーズヒータのような棒状ヒータの長尺化、さらには細径化に容易に対応できるとともに、このような長尺化、細径化に伴ってもハウジング本体のシリンダヘッドの取付孔へのねじ込みによる締付けトルクに対してハウジング本体で生じる強度不足を補うことができ、加工性、強度、コスト面で優れたディーゼルエンジン用グロープラグを得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このような目的に応えるために本発明に係るディーゼルエンジン用グロープラグは、ディーゼルエンジンのシリンダヘッドに設けた取付孔に固定するためのねじ部を有する筒状のハウジング本体と、このハウジング本体の先端側に圧入された棒状ヒータとを備え、前記ハウジング本体の先端部を前記取付孔内に設けた段差部に圧接させることによりエンジンの燃焼室の気密性を保つシート面部としているディーゼルエンジン用グロープラグにおいて、前記ハウジング本体の内周部には、ハウジング本体の先端から後端側へ延びる大径孔部と、この大径孔部と隣接し棒状ヒータが圧入されるヒータ保持部とが形成され、前記ヒータ保持部は、前記ねじ部とはハウジング本体の軸線方向に離間する位置に位置付けられ、前記ハウジング本体の外周部におけるねじ部より先端側であって、かつ少なくとも前記シート面部と前記ヒータ保持部との間の部分に、高周波焼入れのような熱処理を施したものである。
【００１２】
ここで、グロープラグは、直接噴射型ディーゼルエンジンにおける主燃焼室に対し棒状ヒータの先端を臨ませるように、ハウジング本体の外周ねじ部をシリンダヘッドに設けた取付孔にねじ込むことにより締付け固定されている。
【００１３】
本発明によれば、ハウジング本体の外周ねじ部をシリンダヘッドの取付孔にねじ込んで締付けるにあたって、軸線方向に圧縮荷重が作用しても、ハウジング本体には高周波焼入れ等の熱処理が施され強度を増大させているから、座屈変形を生じることはない。
【００１４】
本発明によれば、直噴多弁化への対応のためにグロープラグにおける筒状のハウジング本体やシーズヒータのような棒状ヒータの長尺化、さらには細径化を図っても、ハウジング本体のシリンダヘッドの取付孔へのねじ込みによる締付けトルクに対してハウジング本体での強度不足を補うことができるディーゼルエンジン用グロープラグを得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１ないし図３は本発明に係るディーゼルエンジン用グロープラグの一つの実施の形態を示し、これらの図において、全体を符号１０で示すディーゼルエンジン用グロープラグの構成の概要を図１、図２、さらに図３を用いて説明する。
図中符号１１は後述する耐熱金属材からなるシース、１２，１３はこのシース１１内に図２、図３に示すようにマグネシアのような耐熱絶縁粉末１４により埋設した発熱体となる第１、第２の螺旋状発熱線で、これらによって棒状ヒータとしてのシーズヒータ１５が構成されている。
【００１６】
この実施の形態では、シーズヒータ１５は、シース１１の先端側を細径部１１ａとし、後端側を大径部１１ｂとした二段構造となっている。また、このシース１１の細径部１１ａにおける先端側に第１の螺旋状発熱線１２を埋設するとともに、この細径部１１ａの後端側から大径部１１ｂにかけて第２の螺旋状発熱線１３を埋設している。この第２の螺旋状発熱線１３は、第１の螺旋状発熱線１２よりも正の抵抗温度係数の大きな材料で形成され、通電初期には第１の螺旋状発熱線１２に大電流を供給し急速に発熱させるとともに、一定時間が経過した後はそれ自身の発熱により通電電流を減少させ、第１の螺旋状発熱線１２への通電電流を制御する制御体として機能する。
【００１７】
１６はこのようなシーズヒータ１５を先端部に保持する筒状のハウジング本体で、このハウジング本体１６の後端部には図２に示すように絶縁ブッシュ１７を介して電極棒１８が同心状に取付けられ、この電極棒１８の先端側をシース１１内に挿入させている。なお、この実施の形態では、シース１１の後端部に挿入した先端側電極棒１８ａを別部材として接合することにより電極棒１８を形成し、絶縁性チューブ１８ｂで被覆した場合を示す。
【００１８】
前記筒状のハウジング本体１６の先端部１６ａは、図２に示すように全体の図示を省略したエンジンのシリンダヘッド１において、プラグ取付孔２内に設けた小径段部により形成したシート部２ａに付き当てられることにより燃焼室３の気密性を得るためのシート面部となる部分である。
また、前記ハウジング本体１６の後端寄りの部分には、プラグ取付孔２に形成したねじ部にねじ込まれることにより、このグロープラグ１０をシリンダヘッド１にねじ込んで固定するためのねじ部１６ｂが形成されている。なお、図２中符号１９は前記電極棒１８の外方端側のねじ部に螺合しているナットである。
【００１９】
本発明によれば、上述した構成によるディーゼルエンジン用グロープラグ１０において、シリンダヘッド１に設けた取付孔２にねじ込み固定するためのねじ部１６ｂを有するハウジング本体１６の外周部で少なくともねじ部１６ｂを除いてシート面部となる先端部１６ａに至る部分（図１、図２におけるＡで示す部分）に、熱処理として高周波焼入れを施している。
【００２０】
このような構成によれば、直接噴射型ディーゼルエンジンにおける主燃焼室３に対しシーズヒータ１５の先端を臨ませるように、ハウジング本体１６の外周ねじ部１６ｂをシリンダヘッド１に設けたプラグ取付孔２にねじ込むことにより締付け固定されるグロープラグ１０において、特にハウジング本体１６におけるねじ部１６ｂとシート面部となる先端部１６ａとの間での強度を向上させることができる。したがって、このハウジング本体１６の外周ねじ部１６ｂをシリンダヘッド１の取付孔２のねじ部２ｂにねじ込んで締付け固定するにあたって、シート面部１６ａ，２ａとの間で軸線方向に圧縮荷重が作用しても、ハウジング本体１６に従来のような座屈変形を生じることがなくなる。
【００２１】
ここで、上述したような高周波焼入れ等の熱処理は、グロープラグ１０の圧入による組付け以前において単体であるハウジング本体１６に施すとよい。
しかし、これに限定されず、シーズヒータ１５の組付け後において、このシーズヒータ１５の圧入によるヒータ保持部２０を除いた部分（図１、図２におけるＢとＣで示す部分）に熱処理としての高周波焼入れを施してもよい。このような方法によっても、前述したと同様に強度を増大させ、締付けトルクによる軸線方向での圧縮荷重に対する座屈変形を防止することができる。
【００２２】
なお、シーズヒータ１５をハウジング本体１６にろう付けにより保持させる場合において、ろう付け後に高周波焼入れ等の熱処理を施すときには、ろう材による固着部が溶けない程度に焼入れ温度を管理する必要がある。また、焼入れ後にろう付けを行うときはろう付け時の焼なましがあるからろう付け幅を管理する必要がある。
【００２３】
特に、上述したグロープラグ１０では、ディーゼルエンジンの直噴化によって筒状のハウジング本体１６におけるねじ部１６ｂからシート面部となる先端部１６ａまでの間（図２中Ｘで示す部分）が長尺化する傾向にあり、またエンジンの多弁化によって棒状ヒータであるシーズヒータ１５のハウジング本体１６から突出する部分（図２中Ｙで示す部分）が長尺化する傾向にあり、上述したハウジング本体１６への熱処理は強度を確保するうえで有効である。
【００２４】
さらに、上述したグロープラグ１０において最近のものは、シーズヒータ１５は勿論、ハウジング本体１６も細径化が求められる傾向にあり、このような場合における強度不足を補ううえで、前述した熱処理は有効である。
【００２５】
上述した熱処理としての高周波焼入れは、全肉厚に硬化層が形成されるようなものでもよいが、場合によっては表層のみに硬化層を形成する表層焼入れであってもよい。この表層焼入れによる場合には、シーズヒータ１５をハウジング本体１６に圧入により固着して保持した状態でヒータ保持部２０を含めた図中Ａで示す部分に焼入れを施すことも可能である。このようなハウジング本体１６は筒状体であって、肉厚は薄いことから、全肉厚を焼入れする方が作業性は有利であるが、表層焼入れを行うことも可能である。
【００２６】
このような構成によれば、グロープラグ１０の長尺化、さらには細径化を図っても、ハウジング本体１６のシリンダヘッド１の取付孔２へのねじ込みによる締付けトルクに対してハウジング本体１６での強度不足を補うことが可能であり、強度は勿論、加工性やコスト面で優れた長尺なグロープラグを得ることができる。特に、上述した熱処理として高周波焼入れを採用すると、グロープラグ１０の量産性を確保できるという利点がある。しかし、これに限らず、ハウジング本体１６の必要部位の強度を確保できるような熱処理であれば採用することは自由である。
【００２７】
また、上述した構成では、ハウジング本体１６の材料として、たとえばＳ４５Ｃを始めとする一般的な構造材を使用することができ、加工性の面で有利である。単に、強度を確保するだけであれば、硬度の高い材質を使用すればよいが、このようなハウジング本体１６は前述したシート面部となる先端部１６ａやねじ加工を行う必要からヘッダ加工あるいは切削加工を行っており、このような加工性に配慮する必要がある。本発明によれば、このような加工性を確保し、さらに強度を確保できる点で、高周波焼入れのような熱処理を行っているもので、コスト面で有利である。
【００２８】
なお、上述したような高周波焼入れのような熱処理を、グロープラグ１０の組立て後に行うときには、ゴム製部品や冷却水の浸入などに注意を払う必要がある。また、酸化スケールの除去、表面処理などに配慮すると、ハウジング本体１６が単体であるときに熱処理を施す方が有利である。
【００２９】
ここで、前述した実施の形態において、第１の螺旋状発熱線１２は、たとえば鉄クロム合金材料（Ｆｅ−Ｃｒ合金材料）またはニッケルクロム合金材料（Ｎｉ−Ｃｒ合金材料）のような正の抵抗温度係数の比較的小さな導電材料で形成され発熱体として機能する。また、この第１の螺旋状発熱線１２の一端は前記シース１１内で先端側内壁に電気的に接続されている。
この第１の螺旋状発熱線１２の他端には、所定の間隔をおいて第２の螺旋状発熱線１３が前記電極棒１８ａとの間に設けられている。この第２の螺旋状発熱線１３は、たとえばコバルト系合金材料のような正の抵抗温度係数の大きな導電材料で形成され制御体として機能するように構成されている。
【００３０】
この実施の形態では、両発熱線１２，１３間を接続する接続部２３を、図３に示すように、それぞれの発熱線１２，１３の螺旋部端から延設した直線状部どおしを接触させた状態で溶接等で溶着し、両者間に間隙を設けている。しかし、このような両発熱線１２，１３間の接続部は、従来から広く知られている接続手法であればよく、たとえば両発熱線間に接続用の別部材を設けたり、両発熱線の端部とそれ以外の部分での螺旋ピッチを変化させる等の種々の変形例が考えられる。図４には螺旋ピッチを広げた例を示している。
【００３１】
なお、本発明は上述した実施の形態で説明した構造には限定されず、各部の形状、構造等を適宜変形、変更し得ることはいうまでもない。
たとえば上述した実施の形態では、シーズヒータ１５として、発熱体となる第１の螺旋状発熱線１２と制御体となる第２の螺旋状発熱線１３を直列に接続して埋設したものを説明したが、本発明はこれに限定されず、たとえば発熱体となる螺旋状発熱線のみを埋設した一種材料によるものでも、あるいは図５に示すように発熱体と共に第１、第２の制御体となる螺旋状発熱線１３，２１を埋設した三種材料によるものであっても適用することができる。
【００３２】
また、上述した実施の形態では、シーズヒータ１５の先端を細径部１１ａとしたものを例示したが、これに限らず、図６に示すように同一径寸法をもつシース１１を用いたシーズヒータ１５であってもよい。さらに、このような棒状ヒータとしては、従来から広く知られているようなセラミックヒータであってもよいことは言うまでもない。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るディーゼルエンジン用グロープラグによれば、ディーゼルエンジンのシリンダヘッドに設けた取付孔にねじ込み固定するためのねじ部を有するハウジング本体の外周部におけるねじ部より先端側であって、かつ少なくともシート面部とヒータ保持部との間の部分に、高周波焼入れのような熱処理を施したので、以下に述べる優れた効果を奏する。
【００３４】
本発明によれば、ハウジング本体の少なくとも一部に熱処理（高周波焼入れのような焼入れ処理）を施すだけで、グロープラグの締付けトルクに対するハウジング本体の軸線方向での圧縮荷重に対する強度不足を補い、従来のような座屈変形を防止することができる。
したがって、本発明によれば、加工性、強度、コスト面で優れた長尺グロープラグを得ることができる。特に、本発明によれば、ハウジング本体の材料としてたとえばＳ４５Ｃ等のように一般的な構造材を使用できるため、加工性に優れている。また、本発明によれば、焼入れにより十分な強度を確保することができ、しかも熱処理としての高周波焼入れによって、グロープラグの量産効果を高めることができる。
【００３５】
特に、本発明によれば、直接噴射型であって多弁化が図れているディーゼルエンジンにおいて、これらへの対応のためにグロープラグにおける筒状のハウジング本体やシーズヒータのような棒状ヒータの長尺化、さらには細径化を図っても、ハウジング本体のシリンダヘッドの取付孔へのねじ込みによる締付けトルクに対してハウジング本体での強度不足を補うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るディーゼルエンジン用グロープラグの一つの実施の形態を示す要部を断面した側面図である。
【図２】  本発明に係るディーゼルエンジン用グロープラグの一つの実施の形態を示し、シリンダヘッドへの組付け状態を示す断面図である。
【図３】  本発明に係るディーゼルエンジン用グロープラグの一つの実施の形態を示し、シーズヒータの一例を示す要部断面図である。
【図４】  本発明に係るディーゼルエンジン用グロープラグの別の実施の形態を示すシーズヒータの要部断面図である。
【図５】  本発明に係るディーゼルエンジン用グロープラグのさらに別の実施の形態を示すシーズヒータの要部断面図である。
【図６】  本発明に係るディーゼルエンジン用グロープラグの他の実施の形態を示すシーズヒータの要部断面図である。
【符号の説明】
１…シリンダヘッド、２…プラグ取付孔、２ａ…シート面部、３…主燃焼室、１０…ディーゼルエンジン用グロープラグ、１１…シース、１１ａ…細径部、１１ｂ…大径部、１２，１３，２１…螺旋状発熱線、１４…耐熱絶縁粉末、１５…シーズヒータ（棒状ヒータ）、１６…ハウジング本体、１６ａ…シート面部となる先端部、１６ｂ…外周ねじ部、２０…圧入によるヒータ保持部。
【図１】
0003810876.tif 000002
【図２】
0003810876.tif 000003
【図３】
0003810876.tif 000004
【図４】
0003810876.tif 000005
【図５】
0003810876.tif 000006
【図６】
0003810876.tif 000007