JPS5813134A - 過給式デイ−ゼルエンジンの安全装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は過給式ディーゼルエンジンの安全装置に関する
。

過給式ディーゼルエンジンにおいては、過給の状態を吸
気管内の圧力の上昇によって検知し、この吸気管内の圧
力を燃料噴射ポンプのブーストコンペンセータに導入し
て燃料量の増量をはか９ている。燃料増量の結果、ディ
ーイルエンジンの熱負荷が増大し燃焼量壁温が上昇する
が、この温度上昇が過大であれば燃焼室壁やピストンが
溶損するといつ愈険が生じる。このため前記の燃料増量
には、かなりの安全率を見込んて歯止めがかけられて怠
り、この結果十分な過給効果をあげることができないと
いう欠点がありだ。

また過給機としてターボチャージャを使用する時、同様
に排気温度の上昇による損傷の危険がある。このため前
記の燃料増量には、かなりの安全率を見込んで歯止めが
かけられており、この結果十分な過給効果をあげえない
、という欠点があった。また同時に、前記の安全率が小
さければ、実際にエンジンやターボチャージャが損傷し
てしまうという危陵があり、問題点を有していた。

本発明の目的は前述の従来形の装置の問題点にかんがみ
、燃焼室内の温度または排気温度を検知し、これが異常
に高温である場合に、燃料噴射ポンプの燃料増量を停止
または減量するという構想に基き、燃焼室の温度上昇ま
たは排気ガスの温度上昇によるエンジンの溶′損、破損
等の異常事態を■逓し安全を図ることに：ある。また同
時にこの安全対策により通電は十分−過給の効果をあげ
ることを第２の目的としている。

本発明においては、過給の状態に応じて燃料量を増量す
る機構を備える過給式ディーゼルエンジンの安全装置に
おいて、燃焼室内の温度または排気ガスの温度の検出手
段、咳検出手段の出方を受ける制御回路、誼制御■路に
より駆動され、燃料の増量を制御する三方弁を具備し、
それにより諌検出手［４こより異常温度として設定春れ
た温度が検出された時燃料増量を停止または減量するこ
とを特徴とする過給式ディーゼルエンジンの安全装置が
提供される。

第１図ｓｍｘ図および第３図によって、本発明の適用さ
れるべきターボチャージャ付ディーゼルエンジンの一般
的な構成について説明する。まず、嬉１図によつてシス
テム全体の構成を説明する。

副室付ディーゼルエンジンｌは副室１１に燃料噴射ノズ
ル１２を備・えている、燃料噴射ノズル１２には燃料噴
射ポンプ２から燃料が圧送されて（る。

燃料噴射ポンプ１はディーゼルエンジン１のクランクシ
ャフトにｊ−１てその１／１の速度で駆動されている。

この燃料噴射ポンプ２には、ターボチャージャ３の作動
状況に応じて燃料を増量するためのブーストコンベンセ
ータ２１が備えられている。このブーストコンペンセー
タ２１にはディーゼルエンジン１の吸気管１３内の圧力
が導入されている。吸気管１３にはターボチャージャ３
のコンプレッサ３１を介して大気が供給される。−コン
プレッサ３１の駆動軸３２はタービン３３と共通てあり
、このタービン３３によってコンプレッサ３１は駆−さ
れている、タービン３３はディーゼルエンジンｌの排気
管１４によりて排気ガスが導入されており、この排気ガ
スがタービン３３を回転させている。

纂２図によりて燃料噴射ポンプ２の構成を説明する・燃
料噴射ポンプ２はボツシ＆ＶＩ形分配式でありブースト
コンベンセータ２１を儂えている。

ブーストコンペンセータ２１はダイアフラム式でありて
、゛ダイアフラム室２１１を有し、このダイアプラム童
２１１にエンジン吸気管１３内の圧力が導入されており
、この圧力に応じてダイアフラム雪１鵞が上下すると、
ダイアフラム２１２と一体になりたコントロールシャフ
ト２１３が上下する。このコントロールシャフト２１３
が下降する稠、ガバナレバー２１４の許容開度が大きく
なり、燃料噴射ポンプ２の最大燃料供給量が増大する。

縞３図によりてエンジンｌの燃焼室の構成を説明する。

副ａｌｌには燃料噴射ノズル１２とグロープラグ１６が
設けである。以上に説明した１１１１図、籐２ｇｌ、及
び第３図の構成は公知であり、詳細は゛「内儀機関Ｊ　
（Ｍｏｌ、　２０　　Ｎｏ、２４７．１９１１１゜３．
９〜１６頁）に説明されている。

本発明は以上の公知のシステムにおいて、電磁式三方弁
、４と諌三方弁４を制御するための制＃回路５を追加し
ているのが特徴である。

本発明の一実施例としての過給式ディーゼルエンジンの
安全装置を［４図および菖５図によって説明す・る。グ
ロープラグ１６は発熱体がニッケルＮｉや白金ｐｔより
なりており、電気抵抗値が温度に対して直線的に変化す
る特性をもっている。

制御回路５はこのグロープラグ１６の電気抵抗を検出し
ており、この電気抵抗が温ｆｓｏｏ℃以上に相幽する値
となりた時に電磁式三方弁４に通電を行なう。電磁式三
方弁４は３個の開口４１゜４１．４３を備えている。開
口４１は吸気管１３と導通しており、開口４２はブース
トコンペンセータ２１のダイアフラム童２１１と導通し
て怠り、−口４３は大気に導通している。電磁式三方弁
４は通常では開口４１と４２とが導通しているが、通電
されたときにのみ開口４２と４３とが導通するようにな
りている。よって通常ではブーストコンベンセータｚ１
のダイアフラムｊｉｉ１２１１には吸気管１３内の圧力
が導入されているが、電磁式三方弁４に通電された時の
みこのダイアフラム意２１１Ｍ−は大気圧が導入される
。

制御−路Ｓはグロープラグ１６へ発熱のための通電が行
なわれていない時のみグロープラグ１６の電気抵抗を検
出するようになうている。

制御回路Ｓについて説明、ｊる。入力端子５１は前記グ
ロープラグ１６の〒−に接続しである・グロープラグ１
６の他端は接地しである。入力端子Ｂ３はリレーコイル
７雪の一端に接続しである。

入力端子１１はダイオードＳｓの負極に接続しである・
入力端子５２は抵抗６６を介してトランジスタ６７のベ
ースに接続してあり、−出力端子５３は三方弁４のコイ
ルの一端に接続しである。ダイオードｓｌｓの正極は抵
抗５４の一端と差動増幅器５９の非反転入力へ接続して
あり、抵抗５４の他端と抵抗５６の一端には一定電圧ｖ
ｅが印加しである。抵抗Ｓ６の他端はダイオ−１’Ｓ７
の正極と差動−幅器Ｓ９の反転入力に接続しである。ダ
イオード５丁の負極は抵抗５８の一端に接続してあり、
該抵抗Ｓ８の他端は接地しである。差動増幅ＳＳＳの出
力は比較器６０の非反転入力に接続してあり、該比較器
６０の反転入力は可変抵抗６１の可変端子に接続しであ
る。誼可変抵抗６０の固定端子の一端には一定電圧Ｖ＠
が印加してあり、他端は接地しである。比較器６０の出
力は抵抗６２．６８を介しテ：トランジスタ６４のベー
スに：：： 鎖絖しである。該トランジスタ６４のエミッタは接地し
てあり、コレクタは本制御回路５の出力端子ｓ３に接続
しである。トランジスタ６７のエミッタは接地してあり
、コレクタは前記抵抗６鵞と　　−抵抗＠３の一統点に
接続しである。抵抗６８はトランジスタ６フのベースと
アースとの間−【挿入しである。トランジスタ６４のベ
ースは抵抗６５を介して接地されている。

バッテリ７０の正極はスイッチ７１の一端とリレー７２
の接点の一端に接続してあり、該スイッチ７１の他端は
リレー７２のコイルの一端に接続しである。諌リレー７
ｆ！のコイルの他端は接地してあり、前記リレー７２の
接点の他端はグロープラグ１６の一端に接続しである。

スイッチ７１がオンするとリレー７２が作動してグロー
プラグ１６を赤熱する。つまりスイッチ７１がオンする
とリレー７２が作動してリレー７２の接点が接続されて
グロープラグ１６にパッチリフ０から電流が流れて赤熱
する。赤熱した時にスタータを回してエンジンを始動す
る。エンジンが始動するとスイッチ７１をオフしてグロ
ープラグ１６への通電を停止する。

制御回路Ｓの作動を説明する。グロープラグ１・にはリ
レー７２からの通電はないものとする。

グロープラグ１６は第１気筒に装着されている。

グロープラグ１６は第１気筒内の温度になっているので
グロープラグ１６の電熱線の抵抗値はその温度に１対応
した値になっている。抵抗５４、ダイオードＳａ、グロ
ープラグ１６、抵抗５６、ダイオード５７、抵抗５８は
ブリッジ回路を構成している。ダイオードＳ５はリレー
７２が作動した時にリレー７２の接点から制御回路５の
方向に電流が流れないためのものであり、ダイオードＳ
７はブリッジの平衡をとるために挿入しである。抵抗５
４とダイオード５５の接続点と抵抗Ｓ６とダイオードＳ
７の接続点の電位差を差動増幅ｓ５９で増幅する◎ｊ１
１気筒内の温度が上がるとグロープラグ１６の抵抗値は
太き（なるので差動増幅器５嘗の出力電圧は太き（なり
、温度が低くなると小さくなる。従って気筒内の温度に
対応した電圧が差動増幅器！Ｓ９の出力に出力される。

比較器６０は設定電圧、ここでは９００℃に対応する電
圧ｖｌと前記差動増幅器５９の出力電圧ｖｘとを比較す
る。ｖｘ≧Ｖ、のとき比較器６０の出力には高レベルの
信号が出％Ｖｘ＜Ｖ、のとき低レベルの信号が出る。従
ってｊｌＫ１気筒内の温度が９００℃以上になると比較
器６０の出力に高レベルの信号が出る。するとトランジ
スタ６４はオンして三方弁４を作動させる。比較器６０
の出力が低レベルのときトランジスタ６４はオフして三
方弁４は作動しない。

開方スイッチ７１が作動すると制御回路５の入力ｌｌ子
ｓ２は高レベルになりトランジスタ６７はオンする。従
りて比較ａＩ６０の出力の如何にかかわらずトランジス
タ６４はオフして三方弁４の作動を停止する・ グロープラグ１６が本来の役割である発熱作用を行なり
ている閏は制御回路５は作動を行なわない、なお、グロ
ープラグ１６の発熱のための電気囲路は全知であり、本
発明に対して重要な意味を持たないので省略しＣむ５１
・る。グロープラグ１６への発電のための通電が終了し
た時、制御回路５はグロープラグ１６の電気抵抗値を検
出し始める・通常グロープラグ１６の温度は５００〜８
００℃でありでこれに相幽する電気抵抗を検出した制御
回路５は電磁式三方弁４に通電する仁とはない。

この結果、吸気管１３内の圧力はブーストコンペン七−
夕２１のダイアフラム室２１１に導入される。ターボチ
ャージャ３が過給効果を発揮すれば、吸気管１３内の圧
力は大気圧よりも大会くなり、ダイアフラム２１２はコ
ントロールシャフト２１３を押し下げるので、ガバナレ
バー２１４の許容開度は大会（なうて燃料の増量が許容
される。しかし、高負荷運転があまりに長時間続くとか
、または燃料ポンプの調整の誤差や経時変化等によりて
燃料量が過大になりたりしたような場合に燃焼温度が異
常に高（なることがある。グロープラグ１６の温度が９
０（１−ｔ−越える場合は燃焼ｉｌ鐘の溶損の危険が大
となりたと判断し、制御回路５はグロープラグ１・の抵
抗値が９００℃に相幽する値を越えた時にミ一式三方弁
４に通電を開始する。　　　　　１この結果、ブースト
コンペンセータ２１のダイアフラム童１１１内の圧力は
大気圧となり、コントロールシャフト２１３は上昇する
ので、ガパナレ　　−パー１１４の許容ＩＩＩＩｌ！は
小さくなりて燃料の増量は停止される。これによりてタ
ーボチャージャ３やエンジン１の損傷が防止できる。グ
ロープラグｌ・の温度が９００℃よりも低下した時には
また働科の増量は再開される。

上達の実施例においては、燃焼室内の温度検出手段とし
てグロープラグの電気抵抗値の変化を利用しているので
、特別な温度検出手段の追加を必要としないという優れ
た効果を有する。

本発明の倫の実施例について述べる。第４１１の実施例
においてはグロープラグの電気抵抗の温度による変化を
用いて温度を検出しているが、簡便な方渋として危険温
度で断−するグロープラグの４１１１を用いて温度の上
昇を検出することもでき、低コストの装置が得られる。

上記以外については第４．１１愈よび第轟■の実施例と
同一である。

な愈前遮の実施例では燃焼室内の温度をグロープラグの
抵抗変化または断腸で検出したが、これを別のサーミス
タまたはポジスタ等のセンサで検出してもよいことは明
らかであり、また排気側に上記のようなセンサを装着し
てもよいことは実施例の説明から明らかである。例えば
排気側にポジスタで構成されたセンサが装着された場合
ｌこは菖ＩＩ＋９制−ＷａＳにおいてグロープラグ１６
の代わりにポジスタセンサを接続すればよい。この場合
グロープラグ駆動用のリレーからの信号およびトランジ
スタ６７、抵抗６６．６８は不要になる。

本発明によれば、燃焼室の温度上昇または排気温度の上
昇によるエンジンの溶損、破損等の異常事態を−達し安
全を図ることができる。また同時にこの安全対策により
通常は十ター（過給の効果をあげることもできる。

【図面の簡単な説明】

籐１図は一般の過給式ディーゼルエンジンの構成を示す
図、籐２図は第１図のエンジンに怠ける燃料噴射ポンプ
の構成を示す図、　ＩＥ３ｒＩＡは菖１図のエンジンに
おける燃焼室の構成を示す図、篇４図は本発明の一実施
例としての過給式ディーイルエンジンの安全装置の構成
を示す図、第ＳＳは菖４１１の装置に愈ける制御回路の
回路図である。 ！・・・剛室付ディーゼルエンジン、２・・・燃料噴射
ポンプ、３・・・ターボチャージャ、４・・・電磁式三
方弁、ト・・制御回路、１１・・・副室、１ｚ・・・燃
料噴射ノズル、１３・・・吸気管、１４・・・排気管、
１６・・・グロープラグ、２１・・・ブーストコンペン
セータ、３１・・・コンプレッサ、３３・・・タービン
。 特許出鳳人 株式会社日本自動車部品総合研究所 トヨタ自動車工業株式会社 特許出願式通人 弁理士　青水　朗 弁理士　画館和之 弁理士　山口紹之 第１図 第２囚 第３図 第１頁の続き ０発　明　者　阿部誠幸 西尾市下羽角町岩谷１４番地株式 ％式％ 豊田型トヨタ町１番地トヨタ自 動車工業株式会社内 ０出　願　人　トヨタ自動車株式会社 豊田市トヨタ町１番地

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、過給の状態に応じて燃料量を増量する機構を備える
   過給式ディーゼルエンジンの安食羨置薯こおいて、ｔａ
   ―麿内の温度または排気ガスの温度の検出手段、該検出
   手段の出力を受ける制御回路、腋制御回路により駆動さ
   れ、燃料の増量を制御する三方弁を真書し、それにより
   該検出手段により異常温度として設定された温度が検出
   された時燃料増量を停止または減量することを特徴とす
   る過給式ディーゼルエンジンの安全装置。 ｉ　誼温度の検出手段として温度により電気抵抗が変化
   するグロープラグを用いる特許請求の範１１１１１項Ｊ
   ｃ記載の過給式ディーゼルエンジンの安全装置・ 龜　鋏温直の検出手段として所定の温度において断−す
   るグロープラグを用いる特許請求の範囲籐１１［ＩＣ記
   載の過給式ディーゼルエンジンの安全装置・ 本　燃料の増量機構としてブーストコンペンセータを有
   する燃料噴射ポンプを用い、誼三方弁として該ブースト
   コンペンセータに導入される吸気圧力の一部または全部
   を大気に開放する機能を付加する電磁式三方弁を用いる
   特許請求の範１ｉ１１１項、第２項または第３項に記載
   の過給式ディーゼルエンジンの安全装置。