JPS61286522A - デイ−ゼルエンジンの始動促進装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はディーゼルエンジンの始動性およびエミッショ
ンの改善のため、断熱圧縮により吸気温度を上昇させる
ようにしたディーゼルエンジンの始動促進装置に関する
ものである。

（従来技術） 従来、実開昭５９−１０７９３６号公報に示されるよう
に、ディーゼルエンジンにおいて始動時に着火性を高め
るため、燃焼室に供給する吸気を断熱圧縮して吸気温度
を上昇させるようにした始動促進装置が知られている。

この装置は、吸気通路に吸気行程の途中で開作動する開
閉弁を設け、具体的には主吸気通路に吸気絞り弁を設け
るとともに、この吸気絞り弁を迂回するバイパス吸気通
路に開閉弁を設け、始動時から暖機時までの低負荷運転
状態時に、吸気絞り弁により主吸気通路を絞った状態で
、上記開閉弁を動弁機構あるいは圧力応動式の開閉弁等
により吸気行程の途中で開作動させるようにしている。

そしてこのような開閉弁の作動により、吸気行程の途中
までは燃焼室への吸気の導入を制限し、吸気行程の途中
から急激に燃焼室に吸気を導入して断熱圧縮を行わせて
いる。この装置によると、エアヒータによって吸気を加
熱する場合と比べ、多大のエネルギーが電力として消費
されることがなく、しかも燃焼室内で効率良く吸気温度
を高めることができる。

ところで、上記従来の装置では、開閉弁が何らかの故障
、不具合により、ｍ止したままで作動不可能あるいは十
分に開かなくなった場合に、吸入空気量が大幅に減少し
、始動、運転に必要な世の吸入空気が燃焼室内に供給さ
れな（なり、エンジンの始動、運転ができなくなるおそ
れがある。

（発明の目的） 本発明はこのような事情に鑑み、吸気の断熱圧縮を行な
う開閉弁の開作動が不十分の枚陣時においてもエンジン
の始動、運転に必要な吸気充填量を確保できるようにし
たディーゼルエンジンの始動促進装置を提供するもので
ある。

（発明の構成） 本発明は、気筒毎の吸気通路に開閉弁を設け、この開閉
弁を吸気行程途中までは閉状態として燃焼室への吸気の
導入を制限し、吸気行程途中で閉状態から開状態とする
ことにより急激に吸気を燃焼室に導入して断熱圧縮を行
なわせるようにしたディーゼルエンジンにおいて、上記
開閉弁の開作動状態を検出する手段と、上記開閉弁の開
作動が不十分の時に開閉弁のバイパス通路を開通させる
故障ｍ１１ｍ手段を設けたものである。

この構成により、開閉弁の開作動が十分でない時にバイ
パス通路が開き、始動、運転に必要な吸気供給ができる
ものである。

（実施例） 第１図は本発明の第１の実施例を示す。同図において、
１はディーゼルエンジンの各気筒を構成するシリンダで
、その内部のピストン２上方には燃焼室３が形成されて
おり、この燃焼室３には、吸気弁４を備えた吸気ボート
５と、排気弁６を備えた排気ポート７とが開口している
。上記吸気ボート５には吸気通路８が連通され、また排
気ポート７には、排気通路９が連通されている。そして
、上記吸気通路８には［ＪＩｌ閏弁１０によって吸気行
程途中までは燃焼室３への吸気の導入を制限し、吸気行
程途中から急激に吸気を燃焼室３に導入して断熱圧縮を
行わせる吸気導入規制装置が設けられている。

この吸気導入規制装置は、本実施例ではエンジン出力軸
に連動して、吸気行程の途中で開くロータリバルブタイ
プの開閉弁を示し、この開閉弁１０は開閉弁駆動装置１
１により駆動されるようになっている。そしてこの開閉
弁駆動装置１１には開閉弁１０を開状態に停止させるこ
とのできる図外の連動遮断手段または開閉弁１０を吸気
行程の全期間中開かせるように開閉タイミングを変える
ことのできる開閉タイミング可変手段などを連動機構に
組込むことにより、実質的に開閉弁１０の作ａｍ能を停
止させることができるようになっている。

１２はマイクロコンピュータ等でなる制御手段（ＣＰＵ
）で、この制御手段１２からのエンジン運転状態に応じ
た開弁時期制御信号１１′に基づき上記開閉弁駆動装置
１１が駆動され、これにより、開閉弁１０は作動状態と
、作動機能が停止され吸気通路を吸気行程全期間にわた
り開通させる作動停止状態とに切替えられ、また、エン
ジン運転状態に応じて燃料の噴射量、噴射時期が制御さ
れるようになっている。すなわち、この制御手段１２は
、吸気通路８の吸気マニホールドに設けた負圧センサ１
３からの吸気マニホールド負圧信号１４、エンジン負荷
に相当するコントロールレバー開度信号１５、エンジン
回転数信号１６、エンジン冷却水温センサ１７からの信
号および吸気温センサ１８からの信号が入力され、これ
ら入力値と制御手段１２に予めメモリーされたマツプに
基いて燃料噴射量および噴射時期を演算し、燃料噴射ポ
ンプ２０および燃料噴射時期信号２１を燃料噴射ポンプ
２２に出力し、また、高回転かつ高負荷側の運転域では
上記開閉弁１０の作動停止状態とし、それ以外の運転域
では作動状態とする開弁時期制御信号１１′を出力する
ものである。なお、燃料供給は燃料噴射ポンプ２２を経
て各気筒ごとの燃焼室３に臨ませた燃料噴射弁２３から
行なわれるようになっている。

また、開閉弁１０の上流側と下流側を結ぶバイパス通路
８ａが設けられ、ざらに、このバイパス通路８ａにはこ
れを開閉するバイパス弁８ｂが設けられている。このバ
イパス弁８ｂは、制御手段１２からのバイパス弁切替信
号１９により作動されるようになっている。そして、こ
のバイパス弁切替信号１９は、負圧センサ１３（あるい
は吸気ボート内負圧）の検出値がエンジン回転数に応じ
て予め設定された負圧値よりも低くなったときに、バイ
パス通路８ａを開通させるよう出力されるものである。

これらでもって、開閉弁１０の開作動状態を検出する手
段および開閉弁１０のバイパス通路を開通させる故障制
御手段が構成されている。

また、吸気通路８内にはエアヒータ４０が設けられ、余
熱時および開閉弁１０の故障時に吸気の加熱をなしうる
ようにしている。このエアヒータ４０は制御手段１２か
らのエアヒータ通電信号４１により、リレー接点４２を
作動せしめることにより通電されるようになっている。

ざらに、バイパス弁８ｂが駆動されたときに、それを表
示する故障表示灯４３が設けられている。

次に上記構成の作用を説明する。

開閉弁１０の作動状態においては、吸気行程途中で開閉
弁１０を開くことにより、周知のごとく吸気の断熱圧縮
がなされ、エンジンの暖機運転時における始動促進およ
びエミッションの改善がなされる。他方、開閉弁１０の
作動機能を停止させて吸気通路８を吸気行程全期間にわ
たり開通させたｒＩ＠閉弁１０の作動停止状態において
は、通常の吸気作用が得られる。

次に開ｍ弁１０が何らかの異常により開作動が十分でな
くなった場合、吸気行程において、開閉弁１０下流の吸
気通路８内の負圧は、異常に大きくなる。これを負圧セ
ンサ１３にて検出し、この負圧が所定値以上に大きくな
ったとき、制御手段１２でもってバイパス通路８ａを開
放せしめる。

すなわち第２図に示すごとく回転数と吸気マニホールド
内負圧の関係で定まる設定負圧ラインＣより上側の領域
Ａは開閉弁作動領域で、下側の領域Ｂはバイパス通路開
放領域で、ラインＮは開閉弁の作動限界回転数であり、
このように予め設定されたマツプが制御手段１２にはメ
モリーされていて、ｔ、ＩＩ　１１１１手段１２はこの
マツプと上記各検出信号に基いて、バイパス弁切替信号
１９を出力する。

このようにして開閉弁１０の開作動が不十分であっても
バイパス通路８ａを通じて吸気が燃焼室３に供給され、
したがって始動、運転が困難になるようなことはなくな
る。

なお、負圧センサ１３による負圧検出は、瞬間的な圧力
差ではなく、吸気充填量と関係の深い平均化された圧力
を用いることにより、的確な制御が可能となる。

また、開閉弁１０の故障時に、上述のごとくバイパス通
路８ａを開放させるとともに、制御手段１２はエアヒー
タ４０に通電せしめ、吸気を加熱させる。これと同時に
、故障表示灯４３を点灯せしめる。なお、エアヒータ４
０への通電は、水温が一定値以下の時に行ない、また、
水温が低い時の始動時には通電量を増やして余熱しても
よい。

このようにエアヒータ４０を有していることは、開閉弁
１０による断熱圧縮を用いた吸気加熱による始動促進装
置において、開閉弁１０の故障時における冷間時の始動
を容易とする効果がある。なお、冷間時におけるエアヒ
ータ４０への通電ＮＩＤは、吸気温センサ１８による検
出値に基いて行なうようにしてもよい。

本発明の第２の実施例を第３図、第４図により説明する
。

この第２の実施例における吸気導入規制装置としてのｒ
Ｍ閉弁１０′は、この開閉弁１０′より下流の吸気通路
８内の負圧が所定値以上に大きくなったときに自動的に
開閉する自動弁タイプのものを用いており、さらにこの
開閉弁１０′は回転軸２４を介して吸気通路８に回動自
在に取付けられ、吸気通路８中に位置する状態と、二点
鎖線で示すごとく吸気通路８の側壁に設けられた凹部２
５に格納される状態とに切替えられるようになっている
。この開閉弁１０′が吸気通路８中に位置する状態が開
閉弁の作動状態で、凹部２５に格納された状態が開閉弁
の作動停止状態である。

そして、この第２実施例では上記第１実施例における開
閉弁駆動装置１１に代えて、開閉弁１０′を回動させる
ダイヤフラム装置等のアクチュエ−タ２６と、これを働
かせるための通路２７、真空ポンプ２８および切替弁２
９等により構成された駆動装置が設けられている。そし
て切替弁２９が制御手段１２により制御されることによ
り、真空ポンプ２８から通路２７を通してアクチュエー
タ２６に負圧が導入された時、開閉弁１０′が実線で示
す作動状態から二点鎖線で示す作動停止状態に切替わる
ように構成されている。

制御手段１２は上述と同様に各信号入力と予めメモリー
されたマツプに基づきエンジンの運転状態を判断し、高
回転かつ高負荷側の運転域では開閉弁１０’が作動停止
状態となり、それ以外の運転域では開ｍ弁１０′が作動
状態となるように切替弁２９に信号を出力するものであ
る。

また、開閉弁１０′は第４図に拡大して示す通り、弁室
３０内に設けられて弁座３１に上流側から当接する弁体
３２と、この弁体３２に連結軸３３を介して連結された
ダイヤフラム３４と、このダイヤフラム３４により仕切
られた二つの室３５゜３６と、その一方の室３５内に設
けられた弁体３２を閉弁方向に付勢するリターンスプリ
ング３７とを儀えている。そして上記一方の室３５は、
弁体３２、連結軸３３およびダイヤフラム３４を貫通し
た連通孔３８を介して弁体３２より下流の吸気通路８に
連通し、他方の室３６は開口３つを介して吸気通路８の
上流側すなわち図外のサージタンクに連通して略大気圧
に保たれている。

そして、この実施例では開閉弁１０′の一部、例えば弁
座３１に開孔３１ａが設けられ、この開孔３１ａにこれ
を塞ぐごとく可燃物でなり一定値以上の負圧によりｆｆ
ｌ脱し得る安全弁３１ｂが設けられている。また、開閉
弁１０′の上流側と下流側とを連通するリーク通路８Ｃ
が設けられ、このリーク通路８Ｃには吸気の逆流を防止
するチェック弁８ｄが設けられている。

この構造によると、開閉弁１０′より下流の吸気通路８
内の負圧が連通孔３８を介して室３５に伝わり、この負
圧が一定値以下の場合にはリターンスプリング３７によ
り弁体３２は閉弁方向に付勢されているが、負圧が一定
値以上に大きくなるとダイヤフラム３４を介してリター
ンスプリング３７の付勢力に抗して弁体３２が開弁させ
られる。

従って、吸気行程においてピストン２が下降し、吸気通
路８内の負圧がある一定値以上に大きくなると開閉弁１
０′が閉状態から開状態になり、急激に吸気が燃焼室３
に導入され断熱圧縮作用が得られる。

さらに、開閉弁１０′の異常により開作動が十分でない
場合、開閉弁１０′よりも下流側の吸気通路８内の負圧
が設定値よりも大きくなった時、上記開孔３１ａを塞い
でいた安全弁３１ｂが離脱し、開孔３１ａを開放せしめ
、ここを通って吸気の供給がなされる。なお、安全弁３
１ｂは可燃物であって、燃焼室３側へ移送されても燃焼
するので何ら問題はない。また、開孔３１ａは開閉弁１
０′の弁座３１の周囲に環状に設けるなど種々の構成を
とることができる。

このような第２実施例構成においても開孔３１ａ１安全
弁３１ｂが開閉弁１０′の開作動状態を検出する手段と
開閉弁１０′のバイパス通路を開通させる故障制御手段
の機能を奏し、上記第１実施例と同様に開閉弁１０′故
障時に吸気を行なうことができ、同様の効果を得ること
ができる。なお、この実施例では負圧を検出するセンサ
などを用いなくとも作用が得られる。

また、吸気導入規制装置としては上記各実施例の他、図
示していないが、吸気通路を主吸気通路と補助吸気通路
とに分け、主吸気通路中に制御手段により制御されるア
クチュエータにて駆動される吸気絞り弁を設け、かつこ
の吸気絞り弁よりも下流側に上記補助吸気通路を開口さ
せるとともに、この補助吸気通路中に上記第４図にて示
したごとき負圧が一定値以上に大きくなったときに自動
的に開弁する開閉弁を設けたものであってもよい。

この構成では吸気絞り弁によって主吸気通路が絞られて
いるときに、この吸気絞り弁より下流側の吸気通路内の
圧力変化に応じて吸気行程途中で開閉弁が開かれる。そ
して、吸気絞り弁を開状態にすると殆ど吸気負圧が生じ
ないので、開閉弁は閉弁状態を保ち、開閉弁の作動停止
状態となる。

このような構成においても、吸気負圧を検出して、それ
が所定値よりも大きい時に制御手段にて開閉弁の故障と
判断し、吸気絞り弁を開通させるようにすれば上記実施
例と同様の作用効果が得られる。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、吸気通路にｒＭｒＭ弁を
設け、この開閉弁を吸気行程の途中で閉から開に作動さ
せ、断熱圧縮により吸気温度を上昇させるディーゼルエ
ンジンにおいて、開閉弁の開作動状態を検出して、開閉
弁の開作動が不十分の時に開閉弁のバイパス通路を開通
させるようにしたので、開閉弁の故障（特に閉弁ロック
故障）時においても吸気充填量を確保することができ、
起動、運転が困難となるといったことがなくなるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例によるディーゼルエンジ
ンの始動促進装置の全体構成図、第２図は同始動促進装
置の作用を説明するための特性図、第３図は本発明の第
２の実施例を示す要部構成図、第４図は上記第２の実施
例における開閉弁の拡大断面図である。 １・・・シリンダ（気筒）、３・・・燃焼室、８・・・
吸気通路、８ａ・・・バイパス通路、８ｂ・・・バイパ
ス弁、１０．１０’・・・開閉弁、１１・・・開閉弁駆
動装置、１２・・・制御手段、１３・・・負圧センサ、
３１ａ・・・開孔、３１ｂ・・・安全弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．気筒毎の吸気通路に開閉弁を設け、この開閉弁を吸
   気行程途中までは閉状態として燃焼室への吸気の導入を
   制限し、吸気行程途中で閉状態から開状態とすることに
   より急激に吸気を燃焼室に導入して断熱圧縮を行なわせ
   るようにしたディーゼルエンジンにおいて、上記開閉弁
   の開作動状態を検出する手段と、上記開閉弁の開作動が
   不十分の時に開閉弁のバイパス通路を開通させる故障制
   御手段を設けたことを特徴とするディーゼルエンジンの
   始動促進装置。