JPS5870025A - エンジン始動装置 - 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】 本発明は内燃エンジンに関し、特に始動装置を儂える内
燃エンジンに関する〇 始動装置は内燃エンジンに一般的Ｋ１１ｌ見られている
。１つの普通に知られている始ｇｌｌ装置は、通常スタ
ータと称される電気始動モータである。このスタータは
一連の歯車と一方向クラッチを介してクランク軸を回わ
し、これによってピストンを動かす。このピストンの吸
入ストロークにおいて撚料−空気混合物がシリンダ内に
吸入され、仄いで圧縮されて真人される。燃料噴射装置
が瀦えられている場合、吸入ストロークにおいて空気が
シリンダ内に吸入され、続いて圧縮ストロークにおいて
圧縮される。次いで燃料がシ１ｊンダ内に噴射される。

この燃料−空気混合物に、スパークプラグまたはグロー
プラグのような点火器が点火する。

このような周知の始動装置は、スタータ、ｍ車。

一方向クラッチ、及びバッテリを備える必要があり、し
かもこのバッテリは、エンシフｆ）ｌＩｌ’ｌＡト慣性
に抗してスタータを同わすに光分な電気容重をもつもの
にしなければならない。もしバッテリが弱ければ、大き
な摩擦力と慣性に打見ってクランク軸とピストンを始動
するに光分な電力をスタータに与えられないことになる
。

これまで始動装置の幾つかの改良が試入られている。そ
のような始動装置の１つが、１９７１年１２月１４日付
のプレネクの米国特許第３．６２６，９１８号に開示さ
れている。このプレネクの特許は、高温高圧のガスを発
生する化学圧力発生装置と高圧ガスアキュムレータに結
合されたジーゼルエンジンを記述している。エンジンが
高温の場合、分配装置がアキュムレータから高圧ガスを
適当なシリンダに送ってピストンを動かし。

エンジンを回転させる。エンジンが低温の場合。

化学圧力発生装置が作動されて高温高圧のがスを供給し
、エンジンを加熱すると同時に始動させる。

このプレネクの特許に開示されている装置は、外部タン
ク、９ｆ、及び化学製品ケ必要とする。

余分なモータやタンクな必要としない始動ＩＨ置を漏え
た内燃エンジンが望まれる所である。

本発明の１つの実態態様によれば、シリンダ内部の燃焼
によっての人エンシンのピストンの連動な開始させるエ
ンシン始動装置が提供される。エンシンは複数重のピス
トンとシリンダを有する４ストロークサイクル型のエン
ジンである。

本発明の始動装置は、エンジンシリンダ内へ燃料を圧送
する電動燃料ポンプ、エンジンシリンダ内に収容された
燃料−空気混合物を点火するグロープラグ、シリンダ内
へ空気を吹込む電動プロア。

及び点火された燃料で作られる爆発圧力を、ピストンが
吸入ストロークモードになっているシリンダ内に閉込め
るための圧力応答吸入弁な備える。

これら吸入弁は、ピストンが吸入ストロークモードであ
るとき１通常開いているが、シリンダ内の圧力が吸入マ
ニホルド内の圧力より成る・所定１１！［以上に高（な
ると、その圧力に応答して閉じる。プロアは１作動され
ると、ピストンが吸入ストロークモードにあるときのシ
リンダ内の空気圧力を、大気圧より高い圧力まで上げる
。

燃料ポンプによりシリンダ内に噴射された燃料は点火装
置によって点火される。この爆発圧よってシリンダ内の
圧力は、マニホルＰ内の圧力より楠い、開き位置にある
吸入弁を閉じさせる所定値の圧′力以上に高められる。

こうして弁が閉じられることＫより、シリンダ内の点火
された燃料の爆発圧力がピストンを動かすことができ、
エンジンを始動する。

好適に各圧力応答吸入弁は、これのステム上に摺動自在
に装架される環状ヘッドを備える。ピストンが吸入スト
ロークモードにあるとき、その環状ヘッドはばねＫよっ
て吸入口から離され、開き位置忙なるよう偏倚されてい
るが、シリンダ内に爆発か生じると、その圧力により押
されて吸入口を閉じ、シリンダ内に燃焼ガスを閉込める
。

成る時点で同数のピストンが駆動ストロークモード、吸
入ストロークモード、排出ストロークモード、及び圧縮
ストロークモードになるように、内燃エンジンは４の整
数倍のシリンダとピストンを澹えることが望ましい。

本発明ノヨり一般的な％像によれば、内燃エンジンノた
めの始動装置において、シリンダ内ノビストンが静止し
ているときにシリンダ内へ燃料を送給する装置、ピスト
ンが静止しているときにシリンダ内の燃料に点火する装
置、及びピストンを下方向へ始動させるためにシリンダ
内の点火された燃料の爆発圧力をシリンダ内に閉込める
圧力応答吸入弁を備える始動装置が提供される。

本発明はまた、室と、これの中で可動な駆動部材とを有
する内燃エンジンの始動方法な提供する◎この方法は、
該駆動部材が静止しているときに該案内に燃料な送給て
ること、該駆動部材が静止しているときに該案内の燃料
に点火すること、及び該案内の爆発圧力のみによって該
駆動部付を始動させるため該案内の点火された燃料の爆
発圧力な該室内に閉込めることの諸段階より構成される
。

本発明はスタータと外部タンクを必要としない。

従ってそれら部品の機能不良ということか無（なる。更
に、貰いスタータと外部タンクが無いため。

エンジンの重重を著しく軽くできる。また本発明の始動
装置は、一般のスタータに普通備えられているうるさい
歯車が無いため、通常の始動モータより静かである◎ 以下、添付図面を８照に１本発明の実施例の詳細な説明
を行う。

第１図に示されるように、始動装置１０は内燃エンジン
１２内に組込まれる。始動装置１０は電気回路１１を補
え、この電気回路はその主ｌ！要素として、バッテリ１
３、点火スイッチ１４、マイクロプロセッサ１６、電動
燃料ポンプ１８、電動プロア２０、軸位置検知器２２．
燃料噴射弁２４−２７、及びグロープラグ２２９−３２
ｆｔえる。

電気回ｊｉｆｓ１１の他に、始動装置１０は、圧力応答
吸入弁３４−３７を漏える。これら諸ｌＩ索が相互に連
結して始動装置３１１Ｇを形成する態様は後に詳述する
。

始動装置１０を組込んでいるエンジン１２は、シリンダ
４０−４３を有するエンジンブロック３８を備える。こ
のブロック３８上にシリンダヘッド３９が装架される。

シリンダ４０−４３はそれぞれにピストン４５−４８Ｙ
収容する。第１図において、ピストン４５は駆動ストロ
ークモードにあり、ピストン４６は圧縮ストロークモー
ドにあり、ぎストン４１は吸入ストロークモードにあり
、そしてピストン４８は排出ストロークモードにある。

各ピストンは通常のようにしてクランク軸−〇に結合さ
れる。このクランク軸５０は１ｉ１１時ベルト５２を介
して、シリンダヘッド３９内に回転自在に装架されたカ
ム軸５４へ結合される。カム軸５４は２セツトのカム５
５と５６を有し、これらカムはタペット５７と５８を作
動し、そしてこれらタペットはロッカアーム５９と６０
を枢動させる。ロッカアーム５９は後述するような新規
な吸入弁３４−３７を操作する。ロッカアーム６０は通
常の排出弁６６−６９を操作する。

電気回路１１のバッテリ１３は点火スイッチ１４に接続
され、そしてこのスイッチ１４はマイクロプロセッサ１
６に接続されてこれに入力信号を送る。点火スイッチ１
４はまたバッテリ１３な通常の態様でグロープラグ２９
−３２へ接続する。

マイクロプロセッサ１６にはまた位置検矧器２２が接続
され、クランク軸の位１１に関する入力０１を送る。こ
の信号によって、ピストン４５−４８の位置とストロー
クモードが知られる。温度検知器４９がエンジン１２内
に装架され、マイクロプロセッサ１６に接続されて、エ
ンジンの温度に関する入力を送る。

マイクロプロセッサ１６は、燃料ポンプ１８゜プロア２
０．燃料噴射弁２４−２７、及びこれら噴射弁の近傍に
設置される加熱コイルＴ６に接続されて、これらを制御
する。

燃料噴射弁は、１９８０年４月１５日付のジャルデイー
二の米国特許第４，１９７，９９６号に示されている型
式のものにすることができる。位置検知器は、１９８０
年１１月２５日付のヌタデルマンの米国特許第４．２３
５，１０１号に記載の置弐のものにすることができる。

その他の知られている燃料噴射弁と位置検知器が使用さ
れてもよい。

第２図）’！、シリンダ４０とぎストン４５の組立体の
概要を拡大して示す。第１図に示されている他の６つの
シリンダ及びピストン組立体は構造が同じであるから、
それらを個々に説明することはしない。

シリンダ４０．ピストン４５．及び７りンダヘツド３９
は燃焼苗７１を画成する。電磁燃料噴射弁２４がシリン
ダヘッド３９に固定される０噴射弁２４は、燃焼藁７１
内に突出するノズル７２を有する。このノズル７２の下
にグロープラグ２９が置かれる。燃料噴射９ｆ″２４は
コンゾッ）７４によって燃料ポン７’１８と流体接続さ
れる。噴射弁２４の近傍でコンゾッ）７４に隣接して電
気ｈａ熱コイル７６が設置される。

シリンダ４０は吸入ロア８と排出口８０をもっている。

吸入ロア８は吸入マニホルド８２に通じる。この吸入マ
ニホルド８２は、プロア２ｏの羽根８４を操作可能に収
容している。プロア２０は羽根８４を駆動する電磁組立
体８６を備える。プロアは、シリンダ内に通常大気圧の
２倍の圧力を作るに光分な出力をもっている。排出口８
ｏは排出マニホルド８８に通じる。この排出マニホルド
８８は、プロアに結合されて操作されるタービン羽根９
０を収容している。排出マニホルド８８は、これのター
ビン羽根９（ｌ収ｙ￥るセクションと平行する通常のバ
イパス８７と、バイパス制御弁８４を備えている。

吸入ロア８は圧力応答吸入弁３４の弁座８９を形成する
。吸入弁３４のステム９１がシリンダヘッド３９内に滑
動自在に装架される。ステム９１の頂端部９３は第１図
に示されるようにロッカアーム５９に当たるような構造
にされている。ステム９１の周囲忙同心的に戻しばね９
５が設けられて、弁３４を上方へ動かす。

第６図と第４図によシ明瞭に示されるように。

ステム９１は７ランシ付き端部９２を漏える。ステム９
１の周囲に同心的に環状弁ヘッド９４が装架される。け
ね９６かステム９１に固定のカラー９８に対して当てら
れる。はね９６は、ピストンが吸入ストロークモードの
とき、ＢＲ状弁ヘッド９４を第３図に示されるような開
き位置の万へ押す。

弁ヘッド９４は、燃焼１１７１内の圧力がマニホルド８
２内の圧力より成る値だけ高（なると、はね９６の力に
抗してステム９ｏに沿って上方へ渭り、第４図に示され
るように９Ｐ座８９に着座して吸入ロア８を閉鎖するよ
うな、圧力応答構造になっている。

操作において１本発明の始動装置はピストンの運動を開
始させるのに燃焼室内の爆発力を柑いる。

ピストンの運動を開始させるのに、始動モータまたは外
部供給源からの圧力ガスを使うことはしない。この始動
装置の操作は１点火スイッチ１４を入れてグロープラグ
２９−３２とマイクロプロセッサ１６を作動させること
によって始められる。

そこでマイクロプロセッサ１６はプロア２ｏと燃料ボン
デ１８を作動させる。プロア２ｏは、第６図に示される
ような開き位置にある吸入弁３６を通して空気をシリン
ダ４２内に送り讐その燃焼室１１とマニホルド８２内に
大気圧の２倍に等しい空気圧力を作る。更にマイクロプ
ロセッサ１６は位置検知器２２からの信号に応答して燃
料噴射弁２４−２７の中の選択された噴射弁の囲きを開
始す木用力信号を発する。第１図に−おいて、燃料噴射
弁２４と２６が開かれ、そこで、それぞれに駆動ス゛ト
ロークモードと吸入ストロークモードにあルビストン４
５と４７を収容したシリンダ４０と４２内に燃料か噴射
される。

シリンダ４０内に噴射された燃料はその中の空気と混合
される。シリンダ４２内に噴射された燃料は大気圧以上
の空気と混合される。低温始動時の燃料の気化を助ける
ため、マイクロプロセッサ１６は温度検知器４９からの
入力信号に応答する。

検知器４９が所定最低値以下の温度を示した場合、出力
信号が加熱コイル１６の作動を指令する。コイル７６は
、噴射弁とシリンダに入っていく燃料を暖める。

グロープラグ２９′と３１が、噴射された燃料に点火す
る。この点火によってシリンダ４０内で生じる爆発がピ
ストン４５を下方向へ押す。シリンＪｌｌ″４２内の爆
発はその中の圧力な、吸入マニホルド８２内の圧力より
非常に高くする。この圧力差に応答して吸入弁ヘッド９
４は第１図と第４図に示される位置へ動き、爆発ガスの
逃げるのを防ぎ、これによってピストン４７が下方向へ
押される◎エンジンが数分間以上の時閾停められている
と。

前のニンジン操作において加圧されたシリンダ４０内の
ガスは全て外へ洩れている。従って、プロアにより燃焼
室１１が加圧されるシリンダ４２内の爆発始動力の万が
通常、シリンダ４０内の爆発始動力より大きい。ピスト
ン４７を下方へ押すコノヨり大きい爆発力が、ピストン
４５を下方へ押すより小さな爆発力と共同して、ピスト
ンとクランク軸の運動を開始させる。これら爆発力は直
ぐにエンジンを１０００　ｒｐｍ以上の回転速度で回わ
すようになる。エンシン速度が１・（５，０Ｏｒｐｍ以
上になると、これを検知した検知器２２からの信号にマ
イクロプロセッサ１６が応答して、電動燃料ボンデ１８
及びプロア２ｏの停止を指令する出力信号を送り、エン
ジンを通常操作モードに戻す。

第５図は１本発明の第２実施例のための電気回路１１１
を示す。この電気回路１１１はバッテリ１１３を有し、
このバッテリは点火スイッチ１１４と接続し・、そして
このスイッチはマイクロブｃｉ−ｔ＝ツサ１１６に接続
している。

点火スイッチ１１４はまた／？ツテリ１１３を！火コイ
ル９９の一次巻線９８′と点火モジュール１００とに接
続する。コイル９９の高圧二次巻線１０２は配電器１０
４に接続し、この配電器は４つのスパークプラグ９４’
　−９７’と接続する。スパ−クプラグ９４’−９７’
はそれぞれ通常のようにしてエンジンシリンダヘッドに
結合され、第１実施例で述べたエンジンシリンダ内に突
出する。

良にマイクロプロセッサ１１６か配電器１０４に接続す
る。この配電器１０４は第６図に詳細に示される。配電
器１０４は、巻線１０２と接続する正端子１３１に接続
される通常のアーマチュア１３０を備えている。このア
ーマチュア１３０は軸１３３上で回転して、スパークプ
ラグ９４’−９７’とそれぞれ接続する端子接点１３２
に接触てる。

更に軸１３３の周りに電導リング１３４か装架され、軸
１３３に固定の金楓リング１３８を介して正端子１３１
と電気的に接触する。板はね１３６がリング１３４を接
点１３２の下方へ離間保持する。

リング１３４はスポーク１３５を有し、このスポークは
ソレノイド１３９のアーマチュア１３７に当たっている
。ソレノイド１３９はマイクロプロセッサ１１６と接続
されている。アーマチュア１３７は摺動して、リング１
３４を端子接点１３２と接触させたＶ離したりするよう
に動かす。ソレノイド１３９が作動されてアーマチュア
１３７な上方向に押上げると、リング１３４はばね１３
６の下方向偏倚力と重力に抗して摺動し、端子接点１３
２に接触する。

操作において１点火スイッチ１１４を入れることにより
マイクロプロセッサ１１６が作動され。

そして巻線９８′がバッテリ１１３につながれる。

そこでマイクロプロセッサ１１６は１点火モジュール１
００、燃料ボンデ１１８．プロア１２０．及び配電器１
０４のツレノイド１３９の作動を指令する信号を発する
。プロア１２０と燃料噴射弁１２４−１２７は第１実施
例の場合と同様に１作する。

配電器１０４のリング１３４は接点１３２の全てと接触
するので、スパークプラグ９４−９７は全部同時に発火
する。点火は、第１実施例で述べたように吸入ストロー
クモードと駆動ストロークモードに在るピストンを収容
したシリンダ内で行われる。それらピストンが始動した
後、軸位置検知器２２が、エンジン速度がｉ　ｏ　ｏ　
ｏ　ｒｐｍを超えたことを示す入力信号をマイクロプロ
セッサ１１６に送る。そこでこのマイクロプロセッサは
、エンジンを通常操作モードに戻すことを指令する信号
を出す。

更に別の第６実施例においては、燃料か４つの全てのシ
リンダに噴射され、そしてそれら４つのシリンダの全て
が同時に点火される。この４つの全てのシリンダ内の同
時点火が行われると、シリンダ４０と４２内の爆発圧力
はピストン４５と４７を下方へ押すが、シリンダ４３内
ｆ）爆発圧力は排出口へ逃げる。シリンダ４１内の爆発
圧力１上刀へ動いていくピストン４６に対して作用する
が、このピストン４６に揚力・る力に抗して２つのピス
トン４５と４７が下方向の駆動を行う。こＱ〕正味の結
果として、これらピストン４５と４７の運動方向にエン
ジンは回わされ、その操作を開始する。

ここに睨明してきた始動装置を便用することの利点は多
岐に亘る。スタータ歯車の省略と小皺バッテリの使用に
より重量を軽減できる。エンジンのクランク軸と結合し
た電気始動モータを回わすに要する大菫の電力が不要に
なるので、バッテリを小型にできるのである。こうして
エンジン自体が軽重されるだけでな（、この始動装置を
加えることによりエンジンの重重が増大されるというこ
とがない。この始動ｇ＆置で使われるｌＩ’Ｘの殆んど
は、現在の普通のエンジンに通常備わっているものであ
る。燃料ボンデ、マイクロプロセッサ、プロア、及び噴
射弁と吸入弁は全て今日の多くのエンジンに見られる。

本発明はこれら要素を変形して上記のような始動装置を
可能にする。この始動装置は多くの通常の部品を省くこ
とにより、コストを下げ、信頼性を維持することができ
る。更に、歯車付きスタータが無くなることにより、靜
かな始動装置が可能になる。静かな始動装置は、アイド
ルモードな無くして燃料を節減する始動−停止サイクル
を有するエンジンにとって理想的なものである。

本発明は、特許請求の範囲に記述の精神から外れずに、
なお多くの変化形及び改造形が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の１つの実施例を備えた４シリンダ内
燃エンジンの概略図、 ［２図は、第１図の丙燃エンジンの１つのシリンダの拡
大概略図。 ＃！３図は、第１図に示される吸入弁の、ピストン吸入
ストロークモードにおいて通常の開き位置にある所を示
す１部分的に破断した側室面図。 第４図は、吸入弁の、ぎストン吸入ストロークモードに
おいて閉じ位置にある所の、第３図と同様な図面。 第５図は、本発明の第２実施例の電気囲路の概略図。 側室面図である。 １０・・・エンジン始動装置、１１・・・電気回路。 １２・・・エンジン、１３・・・パッチｌＪ、１４・・
・点火スイッチ、１６・・・マイクロプロセッサ、１８
・・・燃料ボンデ、２０・・・プロア、２２・・・軸位
置検知器。 ２４−２７・・・燃料噴射弁、２９−３２・・・グロー
プラグ、３４−３７・・・吸入弁、４０−４３・・・シ
リンダ、４５−４８・・・ピスト７．４９・・・温度検
知器。 ６６−６９・・・排出弁、７１・・・燃焼室、Ｔ６・・
・加熱コイル、７８・・・吸入口、８０・・・排出口、
８２・・・吸入マニホルド、８８・・・排出マニホルＰ
、９１・・・吸入弁ステ、ム、９２・・・弁ステムフラ
ンジ付き端部。 ９４・・・吸入弁摺動自在へメト、９６・・・ばね、９
９・・・点火コイル、１００・・・点火モジュール、１
０４・・・配電器、１１１・・・電気回路、１１３・・
・バッテリ。 １１４・・・点火スイッチ、１１６・・・マイクロプロ
セッサ、１１８・・・燃料ポンプ、１２０・・・プロア
。 １２４−１２７・・・燃料噴射弁、１３２・・・配電器
端子接点、１３４・・・［ａｌｌリング、１３９・・・
ンレノイ［ＩＧ２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 吸入ストロークモードと駆動ストロークモーＰＫ在るピ
   ストン及びシリンダを有する多シリンダ４ストローク内
   燃二ンジｙのためのニンジン始動装置において。 両該シリンダ内へ同時に燃料を送給してそれらシリンダ
   内に燃料及び空気混合物を作るための燃料送給装置、 該シリンダ内の燃料及び空気混合物に点火する装置、及
   び 両該ピストンを動かすため該シリンダ内の該点火された
   燃料の爆発圧力を該シリンダ内に閉込める装置 を−えることを％黴とするエンジン始動装置。