JP3785697B2

JP3785697B2 - グロープラグ

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Publication number: JP3785697B2
Application number: JP26367596A
Authority: JP
Inventors: 保幸佐藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-09-11
Filing date: 1996-09-11
Publication date: 2006-06-14
Anticipated expiration: 2016-09-11
Also published as: JPH1089225A

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は，燃料の着火・燃焼を促進するためのグロープラグに関する。
【０００２】
【従来技術】
近年，ガソリンエンジン，ディーゼルエンジンにおいては，環境保護の面から，排気ガスや排気煙をより一層低減させることが要望されている。そして，こうした要望に応えるべく，各種のエンジン改良や後処理（触媒浄化等）により排出ガス低減，燃料・潤滑油性状の改善，各種のエンジン燃焼制御システムの改善などが検討されている。
【０００３】
また，最近のエンジン燃焼制御システムにおいては，エンジンの燃焼状態を検出することが要請されており，筒内圧，燃焼光，イオン電流等を検出することによってエンジン燃焼状態を検出することが検討されている。特に，イオン電流によりエンジン燃焼状態を検出することは，燃焼に伴う化学反応を直接的に観察できることから極めて有用と考えられており，種々のイオン電流検出方法が提案されている。
【０００４】
例えば，特開平７−２５９５９７号公報には，燃料噴射ノズルの取り付け座部において，当該噴射ノズル及びエンジンのシリンダヘッドから絶縁されたスリーブ状のイオン検出用電極を装着し，これを外部の検出回路に接続することにより燃料の燃焼に伴うイオン電流を検出する方法が開示されている。
また，米国特許第４，７３９，７３１号では，セラミックグロープラグを用いたイオン電流検出用センサが開示されている。
【０００５】
これらの技術では，グロープラグのヒータ（通電発熱体）表面に白金製の導電層を取着すると共に，この導電層を燃焼室及びグロープラグ取付金具から絶縁している。そして，導電層に外部からイオン電流測定用電源（直流２５０Ｖ）を印加して燃料燃焼に伴うイオン電流を検出するようにしている。
【０００６】
【解決しようとする課題】
ところが，上記従来技術においては，いずれも以下に示す問題がある。
即ち，前者の技術（特開平７−２５９５９７号公報）では，イオン電流検出のために，他の部位より絶縁されたスリーブ状のイオン検出用電極を設置しなくてはならず，その材料の選択及びその加工において煩雑な作業が強いられる。
そのため，イオン検出用電極が非常に，高価な構成となるという問題がある。さらに，燃料噴射ノズルとイオン検出用電極との間，及びイオン検出用電極とシリンダヘッドとの間が燃焼室内にて発生するカーボンにより短絡し，早期に使用不能となるという欠点があった。
【０００７】
また，後者の技術（米国特許第４，７３９，７３１号）では，イオン検出用電極を通電発熱体とは別に設けると共に，両者を別々の電源に接続しているために構造が複雑になるという欠点があった。また，イオン検出用電極の耐熱性及び耐消耗性を確保するために，白金など高価な貴金属を多量に必要とすることから，グロープラグ自体が非常に高価なものとなる欠点があった。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので，カーボン付着の問題がなく，精度良くイオン電流を検出することができ，耐久性に優れたグロープラグを提供しようとするものである。
【０００９】
【課題の解決手段】
請求項１の発明は，ハウジングと該ハウジング内に支持された本体とよりなるグロープラグにおいて，
上記本体は，絶縁体と，
該絶縁体の内部に設けられた通電発熱体及び該通電発熱体の両端部に電気的に接続されて上記絶縁体の外部に導出された一対のリード線と，
上記絶縁体の内部に配設された，火炎中のイオン化の状態を検出するための，イオン検出用電極とよりなると共に，
該イオン検出用電極は，上記火炎に曝されるように上記絶縁体から露出した露出部を有し，
かつ，該露出部は，０．１〜３０μｍの表面粗さＲｚ（１０点平均粗さ）に研磨された研磨部分を有していることを特徴とするグロープラグにある。
【００１０】
本発明において最も注目すべきことは，上記絶縁体の内部に通電発熱体とイオン検出用電極が配設されており，またイオン検出用電極の絶縁体からの露出部分は上記特定の表面粗さＲｚに研磨された研磨部分を有することである。
【００１１】
該研磨部分の表面粗さＲｚは，ＪＩＳＢ０６０１に規定されている１０点平均粗さ（Ｒｚ）によって示しており，その値は，０．１〜３０μｍの範囲内にある。０．１μ未満の場合には，十分にイオン電流を検出することができないという問題があり，一方，３０μを超える場合には，熱衝撃等によってクラックが入りやすいという問題がある。また，研磨部分は，砥石等を用いて研磨することにより，表面粗さＲｚを上記特定範囲に制御する。この場合，砥石等における砥粒の粒度，研磨条件等を調整することにより，所望の表面粗さＲｚを得る。
【００１２】
また，上記通電発熱体及びイオン検出用電極を絶縁体中に配設するに当たっては，例えば図３，図４に示すごとく，予め両者の成形品を作製しておき，これを絶縁体の原料であるセラミック粉末中に埋め込んで一体成形する。
或いは，予め別途作製しておいた２つ割の絶縁体の間に上記通電発熱体とイオン検出用電極を挟持配設する。
これらの絶縁体成形品，或いは通電発熱体とイオン検出用電極との一体成形品は，例えば，これらの材料を射出成形することにより作製する。
【００１３】
また，上記通電発熱体，イオン検出用電極は，上記絶縁体の内部に印刷形成により設けることもできる。
かかる印刷形成につき一例を示せば，例えば絶縁体を形成するためのセラミック材料の生成形体（グリーンシート）を２個準備し，その１つの生成形体の表面に，スクリーン印刷，パッド印刷，ホットスタンプ等により，所望形状に導電性材料よりなる通電発熱体，そのリード線，及びイオン検出用電極を印刷することにより行なう。
【００１４】
次いで，印刷部を覆うように他の生成形体を積層し，その後焼成する。ここで，通電発熱体，リード線，イオン検出用電極は２個以上の生成形体に印刷してもよい。また，通電発熱体とイオン検出用電極を別々の生成形体に印刷して積層してもよい。
これにより，印刷形成された通電発熱体，リード線，イオン検出用電極を内蔵した絶縁体が得られる。
【００１５】
そして，このようにして得られた絶縁体を必要に応じて研削した後，イオン検出用電極の露出部分における研磨部分を上記のごとく研磨する。これにより，イオン検出用電極の露出部分に上記特定の表面粗さＲｚの研磨部分を有するグロープラグを得ることができる。
【００１６】
次に，本発明の作用効果につき説明する。
まず，本発明のグロープラグは，上記通電発熱体に電流を通すことにより発熱し，その加熱により燃焼室における着火及び燃焼を促進させる。
また，イオン検出用電極は，燃焼火炎中のイオン化の状態を検出する。即ち，イオン電流の検出時において，イオン検出用電極とそれに近接する燃焼室の内壁（シリンダヘッド）とは，両者間に存在する燃料燃焼時のプラスイオン及びマイナスイオンを捕獲するための２電極を形成する。
【００１７】
これにより，精度良くイオン電流を検出することができ，その情報を燃焼制御に有用に活用することが可能となる。また，グロープラグに，本来の燃焼室の加熱機能（グロー機能）とイオン電流検出機能とを付与しているので，構造がコンパクトで，かつ安価に製造できる。
【００１８】
また，本発明においては，イオン検出用電極の露出部分に，上記研磨部分を有する。そして，この研磨部分は，表面粗さＲｚが０．１〜３０μｍの範囲内にある。そのため，研磨部分は，ミクロ的に見ると多数の凹凸を有している（図９）。この凹凸のうち凸部には，イオン検出用電極とこれに近接するシリンダヘッドとの間における電界が集中する。電界が集中した凸部近傍は，電位勾配が急峻となる。この電位勾配により，燃焼ガス中の荷電粒子は上記凸部近傍に引きつけられる。
それ故，上記特定の表面粗さＲｚの研磨部分を有するイオン検出用電極は，燃焼室内の荷電粒子を強く引きつけ，さらにイオン電流検出精度を向上させることができる。
【００１９】
また，本発明のグロープラグは，上記通電発熱体，リード線及びイオン検出用電極を上記絶縁体の内部に，一体的に設けているので，構造簡単である。
したがって，本発明によれば，カーボン付着の問題がなく，精度良くイオン電流を検出することができ，耐久性に優れたグロープラグを提供することができる
【００２０】
次に，請求項２の発明のように，上記イオン検出用電極の先端における露出部の面積は，１×１０^-6〜０．５ｃｍ²であることが好ましい。イオン検出用電極の露出部の面積（Ｓ）は，０＜Ｓであればイオン出力の検出は可能である。しかし，印刷により形成する場合に露出部の面積が１×１０^-6ｃｍ²未満の場合には，露出部の寸法が例えば１０μｍ×１０μｍ以下の非常に小さな大きさとなり，生産性が悪くなるという問題がある。一方，０．５ｃｍ²を超える場合にはイオン検出用電極の占める部分が大きくなりすぎ，その結果，通電発熱体が小さくなり，生産性が悪くなるという問題がある。
【００２１】
また，請求項３の発明のように，上記イオン検出用電極は，上記通電発熱体と電気的に接続されている構造をとることができる。この場合には，例えば，イオン検出用電極と通電発熱体とを一体成形することができ，製造を容易にすることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
実施形態例１
本発明の実施形態例にかかるグロープラグにつき，図１〜図９を用いて説明する。
本例のグロープラグは，ディーゼルエンジンの始動補助装置として用いられる，セラミックグロープラグである。
本例のグロープラグ１は，図１に示すごとく，ハウジング４と該ハウジング４内に支持された本体１０とよりなる。本体１０は，絶縁体１１と，該絶縁体１１の内部に設けられた通電発熱体２及び該通電発熱体２の両端部に電気的に接続されて絶縁体１１の外部に導出された一対のリード線２１，２２とを有する。
【００２３】
また，上記絶縁体１０の内部に配設された，火炎中のイオン化の状態を検出するための，イオン検出用電極３を有する。該イオン検出用電極３は上記火炎に曝されるように絶縁体１１から露出した露出部３０を有している。
また，露出部３０は，０．１〜３０μｍの表面粗さＲｚ（１０点平均粗さ）に研磨された研磨部分６（図１）を有している。
【００２４】
上記本体１０は，図１，図２に示すごとく，金属製のハウジング４内に，金属製の環状支持体４１を介して，固定されている。
そして，上記通電発熱体２の一方のリード線２１は，絶縁体１１の内部を上昇して，本体１０の側面に設けた導電性の端子部２３を介して内部リード線２３１に電気的に接続されている。また，他方のリード線２２は，上記環状支持体４１を介してハウジング４に電気的に接続されている。
また，上記イオン検出用電極３の上部は，絶縁体１１の上端部に設けた導電性の端子部３１を介して内部リード線３３に電気的に接続されている。
【００２５】
一方，ハウジング４は，上記環状支持体４１を有し，図２に示すごとく，その上部に保護筒４２を有している。また，ハウジング４は，エンジンのシリンダヘッド４５へ装着するための，雄ねじ部４３を有する。上記保護筒４２の上方開口部には，ゴムブッシュ４２１が嵌合されている。また，該ゴムブッシュ４２１には，外部リード線２３３，３３３が貫挿され，これらはそれぞれ接続端子２３２，３３２を介して，上記内部リード線２３１，３３に接続されている。
したがって，外部リード線２３３は通電発熱体２の一端に，外部リード線３３３はイオン検出用電極３にそれぞれ電気的に導通されている。
【００２６】
なお，通電発熱体２の他端は，上記のごとく，環状支持体４１を介してハウジング４に電気的に導通している（図１）。
また，本体１０の先端部（下端部）は，図１に示すごとく，半球面形状に形成されている。
そして，本例においては，通電発熱体２及びイオン検出用電極３は，いずれも絶縁体１１内に埋設されている。
【００２７】
次に，上記グロープラグ本体１０を製造するに当たっては，まず図３，図４
に示すごとく，Ｕ字状の通電発熱体２の成形品２９と棒状のイオン検出用電極３の成形品３９を準備する。これらの成形品２９，３９は，それぞれ通電発熱体２及びイオン検出用電極３用のセラミック粉末を用いて射出成形，或いはプレス成形により作製する。
【００２８】
そして，成形品２９，３９は，絶縁体１１用のセラミック粉末の中に埋設し，これらをホットプレスにて一体的に成形する。なお，上記埋設に先立ってリード線２１，２２を成形品２９に接続しておく。これにより，通電発熱体２及びイオン検出用電極３を内蔵した絶縁体１１が得られる。
【００２９】
次いで，絶縁体１１の外形を整えるために研削を行い，胴部を円柱状にすると共に先端部を半球面形状にする。
次いで，本例においては，絶縁体１１から露出したイオン検出用電極３の露出部３０全体を研磨部分６として，研磨した。研磨は，＃６００の砥石を用いて行った。これにより，本例においては，研磨部分６の表面粗さＲｚを４．５μｍに整えた。
【００３０】
次に，上記のごとく本体１０とハウジング４などとによって構成したグロープラグ１は，図５に示すごとく，エンジンのシリンダヘッド４５に対して，ハウジンク４の雄ねじ部を螺合することにより装着する。これにより，グロープラグ本体１０の先端部が，シリンダヘッド４５の燃焼室の一部である渦流室４５１に突出した状態で装着される。なお，符号４５７は主燃焼室，４５８はピストン，４５９は燃料噴射ノズルである。
【００３１】
また，上記グロープラグ１は，図５に示すごとく，グロープラグ作動回路に接続される。
即ち，通電発熱体２の一端のリード線２１は，外部リード線２３３，グローリレー５３，及び１２ボルトのバッテリ５４を介して，金属製のシリンダヘッド４５に接続されている。更に，シリンダヘッド４５，ハウジング４，環状支持体４１，本体１０のリード線２２（図１）を介して，通電発熱体２の他端に接続されている。
これにより，通電発熱体２の加熱用回路が形成される。
【００３２】
また，イオン検出用電極３の外部リード線３３３は，イオン電流検出用抵抗５２１，直流電源５１を介してシリンダヘッド４５に接続されている。また，上記イオン電流検出用抵抗５２１には，イオン電流を検出するための電位差計５２２が設けられ，これはＥＣＵ（電子制御装置）５２に接続されている。また，ＥＣＵ５２には，上記グローリレー５３，エンジン冷却水の水温センサ５２５，エンジンの回転数センサ５２６が接続されている。
【００３３】
上記図５に示した，グロープラグ１の使用に当たっては，まずエンジンの始動時においては，ＥＣＵ５２により，グローリレー５３がオンとされる。そのため，バッテリ５４とグロープラグの通電発熱体２との間が閉路となり，グロープラグ本体１０の通電発熱体２が通電され発熱する。そのためグロープラグ１は加熱状態となり，着火温度に上昇する。
そこで，燃料噴射ノズル４５９から，燃料が噴射されると，その都度該燃料が着火され，ピストン４５８が作動し，エンジンが駆動される。
【００３４】
一方，燃料が燃焼している際には，前記のごとく，イオンが発生するので，そのイオン電流をイオン検出用電極３，イオン電流検出用抵抗５２１及び電位差計５２２により検出する。
即ち，グロープラグ本体１０の上記イオン検出用電極３とシリンダヘッド４５との間には１２ボルトの直流電源５１によって電圧が印加されている。
【００３５】
そこで，渦流室４５１内における，燃焼火炎帯の活性イオンの発生に伴い，イオン電流検出用抵抗５２１を含む電流経路にイオン電流が流れる。
なお，イオン電流検出用抵抗５２１は，約５００ｋΩで，これを流れるイオン電流は，その両端の電位差として電位差計５２２により検出される。
【００３６】
ここで，イオン電流の検出原理を略述する。
燃料噴射ノズル４５９からの噴射燃料が渦流室４５１で燃焼されると，その燃焼火炎帯ではイオン化されたプラスイオンとマイナスイオンが大量に発生する。このとき，上記イオン検出用電極３とそれに対面するシリンダヘッド４５との間に直流電源５１の電圧が印加されているので，イオン検出用電極３にはマイナスイオンが捕獲されると共に，シリンダヘッド４５にはプラスイオンが捕獲される。
その結果，上記の電流経路が形成され，この電流経路を流れるイオン電流がイオン電流検出用抵抗５２１の両端の電位差として検出される。
【００３７】
一方，ＥＣＵ５２は，ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，入出力回路等からなる周知のマイクロコンピュータやＡ／Ｄ変換器（共に図示略）を中心に構成され，前記電位差計５２２により検出された検出信号を入力する。
また，ＥＣＵ５２には，エンジン冷却水の温度を検出するための水温センサ５２５の検出信号や，エンジンクランク角に応じてエンジン回転数を検出するための回転数センサ５２６の検出信号が入力され，ＥＣＵ５２は各検出信号に基づいて水温Ｔｗ，エンジン回転数Ｎｅを検知する。
【００３８】
上記ＥＣＵ５２は，ディーゼルエンジンの低温始動時において，グロープラグ１の通電発熱体２を加熱させて燃料の着火及び燃焼を促進させる。また，ディーゼルエンジンの始動直後において，イオン電流を検出する。
なお，エンジン始動当初においては，グローリレー５３がオンの状態にあり，通電発熱体２は加熱状態に保持されるようになっている。
【００３９】
以下，図６のフローチャートを用いて，上記グローリレー５３のオン，オフ切り替え処理を説明する。図６は，所定の時間の割り込み処理により実行される。
まず，図６の処理がスタートすると，ＥＣＵ５２は，先ずステップ１１でエンジン暖機完了後であり，且つグローリレー５３がオフであるか否かを判別する。エンジン始動当初においては，ステップ１１が否定判別され，ＥＣＵ５２は続くステップ１２で水温Ｔｗ及びエンジン回転数Ｎｅを読み込む。
【００４０】
その後，ステップ１３で水温Ｔｗが所定の暖機完了温度（本実施形態例では，６０℃）以上であるか否かを判別すると共に，ステップ１４でエンジン回転数Ｎｅが所定回転数（本実施形態例では，２０００ｒｐｍ）以上に達しているか否かを判別する。
このときステップ１３，１４が共に否定判別されれば，エンジンの暖機が完了しておらず，グロープラグの通電発熱体２による加熱が必要であるとみなし，ステップ１５に進む。
【００４１】
また，ステップ１３，１４のいずれかが肯定判別されれば，エンジンの暖機が完了，或いはグロープラグ１による加熱が不要であるとみなし，ステップ１６に進む。
【００４２】
ステップ１５に進んだ場合は，グローリレー５３はオンのまま維持される。この状態では，グロープラグ１の発熱作用によって燃料の着火及び燃焼が継続される。
また，ステップ１６に進んだ場合，ＥＣＵ５２は，グローリレー５３をオフとする。
【００４３】
次に，図７（Ａ）は，オシロスコープを用いて燃料燃焼時に発生するイオン電流を観察した際の電流波形図である。同図において，燃料噴射時期（圧縮ＴＤＣ）直後に電圧が急上昇している波形が燃料の燃焼によるイオン電流波形であり，Ａ点が燃焼の開始位置，即ち着火時期に相当する。
また，このイオン電流波形には，２つの山が観測される。つまり，燃焼初期には，拡散火炎帯の活性イオンにより第１の山Ｂ１が観測され，燃焼中後期には筒内圧上昇による再イオン化により第２の山Ｂ２が観測される。
【００４４】
この場合，ＥＣＵ５２は，イオン電流波形の第１の山Ｂ１から実際の着火時期を検出すると共に，検出された実際の着火時期と目標着火時期との差をなくすべく着火時期のフィードバック制御を実施する。
また，ＥＣＵ５２は，イオン電流波形の第２の山Ｂ２から異常燃焼，失火等の燃焼状態を検出し，その検出結果を燃料噴射制御に反映させる。こうしてイオン電流をエンジンの燃料噴射制御に反映させることにより，きめ細かくエンジンの運転状態を制御することが可能となる。
【００４５】
次に，グロープラグの絶縁体１１の表面に，燃料燃焼により発生したカーボン（スス）が付着した状態，即ち燻りが発生したときには，図７（Ｂ）に示すごとく，イオン電流が燃料噴射時期の前には低く，その後には上昇していくという現象が発生する（図７の（Ａ）と（Ｂ）を比較）。なお，図７（Ｂ）のＩｔｈは燻り状態を判別しグローリレー５３をオンにするか否かを判断するための波高値の判定レベル（しきい値）を表している。
そこで，このような燻り現象が発生したときには，上記グローリレー５３をオンとし，通電発熱体２を加熱し，上記の付着カーボンを焼き切る操作を行なう。
【００４６】
図８は，このカーボン焼き切り操作を，上記図５の回路におけるＥＣＵ５２により行なうフローチャートである。
即ち，図８のステップ２１において，グローリレー５３がオフの状態にあるとき，ステップ２２において，燃料噴射時期に上記のごとき異常イオン電流（図７Ｂ）が検出されたか否か判定する。否であれば，ステップ２４に進み，グローリレー５３はオフのままとする。
一方，異常イオン電流が検出されたときには，ステップ２３に進み，グローリレー５３をオンとし，グロープラグの通電発熱体２を加熱してカーボンを焼失させる。
【００４７】
上記のごとく，本例のグロープラグにおいては，絶縁体１１の内部に通電発熱体２とリード線２１，２２とイオン検出用電極３とを設けてあり，これらは一体的に構成されている。そのため，通電発熱体２によるグロー動作（加熱動作）と，イオン検出用電極３によるイオン電流検出とを１つのグロープラグにより達成できる。また，そのためグロープラグ１がコンパクトになる。
【００４８】
また，絶縁体１１の表面にカーボンが付着した場合にも，上記のごとく通電発熱体２を通電加熱することにより，上記カーボンを焼き切り，絶縁体１１の表面を正常状態にすることができる。そのため，イオン電流を精度良く検出することができる。
また，絶縁体１１の先端部は，半球形状としてあるので，燃焼室内における熱衝撃を吸収することができる。
【００４９】
さらに，本例においては，イオン検出用電極３の露出部３０に上記研磨部分６を有する。そして，研磨部分６の表面粗さＲｚは，０．１〜３０μｍの範囲内に研磨してある。そのため，図９に示すごとく，研磨部分６には，ミクロ的に見ると凸部６１が多数存在する。
【００５０】
そして，この凸部６１には，シリンダヘッド４５とイオン検出用電極３との間の電界が集中する。また，電界が集中した凸部６１近傍は，電位勾配が急峻となる。この電位勾配により，燃焼ガス中のマイナスの荷電粒子７はイオン検出用電極３の凸部６１近傍に強く引きつけられ，荷電粒子７の移動が活発となる。
それ故，研磨部分６を有するイオン検出用電極３は，さらに精度よくイオン電流を検出することができる。
【００５１】
実施形態例２
本例は，実施形態例１に示したグロープラグ（本発明品）における研磨部分６の効果をさらに明確にすべく，比較品と共にイオン電流の検出試験を行った。
比較品は，実施形態例１に示した研磨部分を０．０１μｍの表面粗さＲｚに研磨したものを用いた。尚，本発明品の研磨部分は上記のごとく４．５μｍの表面粗さＲｚである。
【００５２】
本発明品が検出したイオン電流の波形Ｅ１を図１０に，比較品が検出したイオン電流の波形Ｃ１を図１１にそれぞれ示す。図１０，図１１は，共に横軸に時間，縦軸に電流値をとったものであり，横軸には燃料噴射時期を縦線Ｐにより示してある。
両図の比較から知られるように，本発明品は常に高いピーク値の波形が精度よく検出され，一方，比較品は，ピーク値が非常に小さく検出精度が低い状態の波形Ａや，検出されない場合Ｂが発生した。この結果から，イオン検出用電極３の露出部３０に特定範囲の表面粗さＲｚを有する研磨部分６を設けることによって，イオン電流の検出精度を大幅に向上させることができることがわかる。
【００５３】
実施形態例３
本例においては，実施形態例１に示したグロープラグにおける研磨部分６の表面粗さＲｚを種々変更し，そのイオン電流検出精度への影響を試験した。
試験に用いるグロープラグとしては，研磨部分６の表面粗さＲｚを０．０１〜１００μの範囲で変更したものを複数準備した。研磨部分６の表面粗さＲｚ以外は，実施形態例１と同様とした。
【００５４】
イオン電流の検出精度は，グロープラグをセットした試験用のディーゼルエンジンを８００ｒｐｍの回転数により運転し，１分間イオン電流を検出させ，燃料噴射回数に対して何回精度よくイオン電流を検出することができたかにより求めた。精度よくイオン電流を検出したか否かの判断は，エンジン運転時間中のイオン電流のピーク値の平均値の０．３倍以上の電流値を検出した場合は検出できたとし，上記平均値の０．３倍未満の電流値しか検出できなかった場合には検出できなかったとした。
【００５５】
したがって，例えば１００回燃料噴射された場合に，１００回精度よくイオン電流を検出した場合には検出精度は１００％であり，５０回だけ精度よくイオン電流を検出した場合には検出精度は５０％である。
試験結果を図１２に示す。図１２は，横軸に研磨部分６の表面粗さＲｚを，縦軸にイオン電流の検出精度をとった。
図１２より知られるごとく，イオン電流の検出精度は研磨部分の表面粗さＲｚが０．１μｍ以上の場合には，いずれも１００％であった。一方，表面粗さＲｚが０．１μｍ未満の場合には，表面粗さＲｚが小さいほど検出精度が低下した。
【００５６】
また，表面粗さＲｚが３０μｍを超えるものについてはクラックが発生した。これは，凹凸が大きいため，その凹部等に応力集中が起こりやすいからであると考えられる。
したがって，本例によれば，研磨部分６の表面粗さＲｚは０．１〜３０μｍが最適であることがわかる。
【００５７】
実施形態例４
本例は，図１３〜図１５に示すごとく，通電発熱体２とイオン検出用電極３とを電気的に接続して一体化した。そして，図１３〜図１５に示すごとく，イオン検出用電極３の露出部３０の面積を変更し，その面積とイオン電流検出精度との関係を試験した。また，グロープラグ本体の直径Ｄは３．５ｍｍ，ハウジング４からの突出長さＬは１０ｍｍとした。
【００５８】
図１３に示したグロープラグ１０３は，イオン検出用電極３の露出部３０を本体１０の先端部の半球面部分全体に設け，さらに露出部３０全体を表面粗さＲｚ＝４．５μｍの研磨部分６とした。この場合の露出部３０の面積（研磨部分６の面積）は，０．５ｃｍ²である。
【００５９】
図１４に示したグロープラグ１０４は，イオン検出用電極３の露出部３をできるだけ小さくし，さらに露出部３０全体を表面粗さＲｚ＝４．５μｍの研磨部分６とした。この場合の露出部３０の面積（研磨部分６の面積）は，１×１０^-6ｃｍ²である。
【００６０】
図１５に示したグロープラグ１０５は，イオン検出用電極３の露出部３を上記図１３，図１４の場合の中間程度の大きさとし，さらに露出部３０全体を表面粗さＲｚ＝４．５μｍの研磨部分６とした。この場合の露出部３０の面積（研磨部分６の面積）は，０．００８ｃｍ²である。
【００６１】
また，例えば図１５に示したグロープラグを用いた全体図を図１６に示す。また，その作動回路を図１７に示す。
即ち，図１６に示すごとく，通電発熱体２とイオン検出用電極３とを一体化の場合には，通電発熱体２に設けたリード線２２を，絶縁体１１の上端に設けた端子部３１に接続する。
このように構成したグロープラグは，前記実施形態例１と同様にして，シリンダヘッド４５に装着する。
【００６２】
また，本例の場合には，通電発熱体２とイオン検出用電極３とが一体化されているので，グロープラグの作動回路は，図１７に示す構成となる。
そして，通電発熱体２を発熱させる場合には，同図に示すごとく，イオンリレー５３０はオフとし，グローリレー５３，５３１はオンとする。一方，イオン検出用電極３によりイオン電流を検出する場合には，イオンリレー５３０をオンとし，グローリレー５３及び５３１はオフとする。
【００６３】
次に，上記３種類のグロープラグ１０３，１０４，１０５を用いて，実施形態例３と同様の条件により，イオン電流の検出精度を調べた。その結果，いずれのグロープラグも検出精度が１００％となり，非常に良好であった。
この結果から，露出部３０に上記特定の範囲内の表面粗さＲｚを有する研磨部分を設けることによって，露出部３０の面積が１×１０^-6〜０．５ｃｍ²の範囲内において変動しても，十分良好にイオン電流の検出ができることがわかる。
また，本例の結果から，露出部３０の面積は，１×１０^-6ｃｍ²という非常に小さい面積でもよいことから，少しでも露出部３０が外部に露出していれば有効であることもわかる。
【００６４】
実施形態例５
本例は，図１８に示すごとく，実施形態例１のグロープラグ作動回路（図５）を変更したもので，実施形態例１のバッテリ５４と直流電源５１とを，１個のバッテリ５５のみに代えたものである。
なお，イオン電流検出用抵抗５２１とバッテリ５５との間には，定電流，定電圧回路５２４を介在することもできる。この場合には，回路構成の簡素化とコスト低減の効果がある。
【００６５】
その他は，実施形態例１と同様である。
本例においても，実施形態例１と同様の効果を得ることができる。また，特に，本例においては，定電流・定電圧回路５２４を介在する事で１つのバッテリーでも，グロープラグ発熱時に生じるイオン検出用電極への印加電圧の変動を防止し，安定した検出性能が維持できるという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１における，（Ａ）グロープラグ本体の断面図，（Ｂ）上記（Ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図。
【図２】実施形態例１における，グロープラグの全体説明図。
【図３】実施形態例１における，製造過程における通電発熱体の成形体の斜視図。
【図４】実施形態例１における，製造過程におけるイオン検出用電極の成形体の斜視図。
【図５】実施形態例１における，グロープラグ作動回路図。
【図６】実施形態例１における，グロープラグ作動システムの，グロープラグ始動時のフローチャート。
【図７】実施形態例１における，（Ａ）正常時のイオン電流，（Ｂ）燻り時のイオン電流を示す図。
【図８】実施形態例１における，燻り判定フローチャート。
【図９】実施形態例１における，研磨部分のイオン電流検出効果を示す説明図。
【図１０】実施形態例２における，本発明品のイオン電流波形を示す説明図。
【図１１】実施形態例２における，比較品のイオン電流波形を示す説明図。
【図１２】実施形態例３における，研磨部分の表面粗さＲｚとイオン電流検出精度との関係を示す説明図。
【図１３】実施形態例４における，イオン検出用電極の形状を示す説明図。
【図１４】実施形態例４における，イオン検出用電極の形状を示す説明図。
【図１５】実施形態例４における，イオン検出用電極の形状を示す説明図。
【図１６】実施形態例４における，（Ａ）グロープラグ本体の断面図，（Ｂ）上記（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図。
【図１７】治具保持部４における，グロープラグ作動回路図。
【図１８】実施形態例５における，グロープラグ作動回路図。
【符号の説明】
１．．．グロープラグ，
１０．．．本体，
１１．．．棒状絶縁体，
２．．．通電発熱体，
２１，２２，２２０．．．リード線，
３．．．イオン検出用電極，
３０．．．露出部，
４．．．ハウジング，
４５．．．シリンダヘッド，
４５１．．．渦流室，
６．．．研磨部分，
６１．．．凸部，

Claims

ハウジングと該ハウジング内に支持された本体とよりなるグロープラグにおいて，
上記本体は，絶縁体と，
該絶縁体の内部に設けられた通電発熱体及び該通電発熱体の両端部に電気的に接続されて上記絶縁体の外部に導出された一対のリード線と，
上記絶縁体の内部に配設された，火炎中のイオン化の状態を検出するための，イオン検出用電極とよりなると共に，
該イオン検出用電極は，上記火炎に曝されるように上記絶縁体から露出した露出部を有し，
かつ，該露出部は，０．１〜３０μｍの表面粗さＲｚ（１０点平均粗さ）に研磨された研磨部分を有していることを特徴とするグロープラグ。
請求項１において，上記イオン検出用電極の先端における露出部の面積は，１×１０^-6〜０．５ｃｍ²であることを特徴とするグロープラグ。
請求項１又は２において，上記イオン検出用電極は，上記通電発熱体と電気的に接続されていることを特徴とするグロープラグ。