JPH03124963A - ディーゼルエンジンの始動方法 - 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方法に関するもので
ある。

（従来の技術） 従来のディーゼルエンジンにおいては、一般には吸気通
路にバルブを設けておらず、吸気量を絞ることは行われ
ていなかった。

なお、アイドル時の騒音低減のためあるいは始動時の着
火性改善のために吸気量を絞ることが提案されているが
、エンジン始動時に始動トルクを効果的に軽減できる程
度に吸気量を絞ることは従来全く行われていなかった。

（発明が解決しようとする課題） 従来は始動時に吸気量を絞らないので、始動トルクが大
きく、ローブ等を手で引張る手動式の始動では強い力を
要し、またスタータモータを用いる電気式の始動では容
量の大きなスタータモータを要する。

すなわち従来は、始動トルクを効果的に軽減できる程度
に吸気量を絞ると、圧縮行程における燃焼室内の空気の
最裔温度が低下して着火しないと考えられていた。した
がって始動時の着火性改善のために吸気量を絞る従来の
提案においては、吸気量を絞ることにより吸気に仕事を
与えて圧縮時の最高温度を上昇させるために、エンジン
の充填効率を数％低下させる程度に吸気量を絞っており
、始動トルクを効果的に軽減できる程度に吸気量を絞る
という発想は全く見られない。またアイドル時の騒音低
減のために吸気量を絞る従来の提案においては、アイド
ル運転を確実に継続できるように吸気量を相当絞ってい
るが、この従来方式のものはアイドリング時のみに適用
するものであって、始動口、シに始動トルクを軽減する
ものではない。

しかしながら本発明の発明者らの実験によると、始動ト
ルクを効果的に軽減できる程度に吸気量を絞っても、吸
気量を全く絞らない場合と比較して圧縮時の最高温度は
低下しないことが判明した。

そしてこの事実に着目して、本出願の出願人により始動
時に吸気量を絞る提案が既になされているが（例えば特
願昭６３−３３０８９５）、エンジン回転数が所定値に
達するまでに吸気絞りを解除すると、エンジンが停止し
たりあるいは逆回転することがあった。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するため、本発明のディーゼルエンジン
の始動方法は、エンジン始動時に吸気量を絞ってエンジ
ン始動トルクを軽減するディーゼルエンジンの始動方法
において、エンジン始動開始時に吸気量を所定値まで絞
り、その後任意の時点から次第に吸気量を増加させて、
エンジン回転数が、吸気量を絞らない状態においてフラ
イホイルを含む回転系の慣性力だけで圧縮乗越が可能な
下限のエンジン回転数に達した後に、吸気量の絞りを解
除するものである。

（作用） エンジン始動時に吸気行程で吸気量を絞ると、燃焼室の
空気量が少ないので、圧縮行程においてピストンを上昇
させるのに必要な力は小さい。しかもエンジン回転数が
、吸気量を絞らない状態においてフライホイールを含む
回転系の慣性力たけて圧縮乗越がｎＪ能なド限のエンジ
ン回転数に達するまで、吸気量の絞りを継続するので、
始動時にエンジンが停止したり逆回転したりするのを良
好に防止できる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図〜第５図に基づいて説
明する。

第１図は本発明の一実施例におけるディーゼルエンジン
の始動方法を採用した始動装置の概略構成図、第２図は
同始動装置を備えたディーゼルエンジンの側面図で、１
はシリンダヘッドであり、このシリンダヘッド１には吸
気経路としての吸気通路２が形成されている。吸気通路
２の上流側の端部はエアクリーナー３を介して大気に開
放されており、吸気通路２の上流側の端部には吸気弁４
が配置されている。シリンダヘッド１の上にはボンネッ
ト５が固定されており、このボンネット５には弁腕室６
が形成されている。シリンダヘッド１にはシリンダプロ
、ツク７の燃焼室８に臨む燃料噴射ノズル９およびグロ
ープラグ１０が装着されている。ボンネット５には自動
解除式（例えばオートリターン式）の排気デコンプレバ
−（以下「デコンプレバー」と称す）１１の輔１２か回
動口／Ｉ［に支持されており、輔１２の周囲にはリター
ンばね（図示せず）が設置されている。デコンプレハ−
１１には、はぼ半円形の突起１１ａが一体に突設されて
いると共に、軸１２の付近にロット１４の一端部がビン
結合されており、ロッド１４の他端は空気圧式ポンプ装
置の一例としてのダイヤフラム式ポンプ装置１５のダイ
ヤフラム１６に連結されている。ダイヤフラム式ポンプ
装置１５のダイヤフラム室１７には、ダイヤフラム１６
をロッド１４側に付勢するコイルばね１８が設置されて
いる。ダイヤフラム式ポンプ装置１５のダイヤフラム室
１７は連通管２ｏを介して空気圧式アクチュエータの一
例としてのダイヤフラム式アクチュエータ２１のダイヤ
フラム室２２に連通しており、ダイヤフラム式アクチュ
エータ２１のダイヤフラム２３にはロッド２４の一端が
連結されている。ダイヤフラム式アクチュエータ２１の
ダイヤフラム室２２には、ダイヤフラム２３をロッド２
４側に付勢するコイルばね２５が設置されている。ロッ
ド２４の他端部はレバー２６の一端部にビン結合されて
おり、レバー２６の他端部は吸気通路２に回動自在に設
置された弁の一例としてのスロットル弁２７の輔２８の
外周に嵌合固定されている。スロットル弁２７には、閉
弁時の吸気量を適切に維持するための孔２７ａが形成さ
れている。連通管２０からは分岐管２つが分岐しており
、分岐管２つの先端はエアフィルター３０を介して大気
に開ｈ′ｉ、されている。分岐管２つには弁装置３１が
介装されており、弁装置３１は互いに並列に接続された
逆；Ｌ弁３２と絞り流路３３とにより構成されている。

逆１１−弁３２は連通管２０側からエアフィルター３０
側へのみ空気の通過を許容する。

デコンブレパー１１の近傍にはデコンブレパー１１の突
起１１ａにより開閉されるスイッチ手段としてのリミッ
トスイッチ３５が配置されており、このリミットスイッ
チ３５はボンネット５に固定されたブラケット３６に取
付けられている。リミットスイッチ３５はタイマーリレ
ー等を内蔵したコントローラ３７に電気的に接続されて
おり、コントローラ３７はグロープラグ１０と予熱ブザ
ー３８とバッテリー３つとに電気的に接続されている。

コントローラ３７は、リミットスイッチ３５からの検出
信号に基いて、グロープラグ１０および予熱ブザー３８
にバッテリー３つからの駆動電流を供給する。予熱ブザ
ー３８は、コントローラ３７内のタイマーリレーの設定
遅延時間に基いて、グロープラグ１０の予熱開始から終
了までに相当する時間作動する。なお、スロットル弁２
７は、スロットル弁２７を駆動するダイヤフラム式ポン
プ装置１５やダイヤフラム式アクチュエータ２１等と共
に、始動時に吸気量を絞る吸気量制限手段４０を構成し
ている。また図面には現れていないが、周知のように弁
腕室６はクランクケースの内部に連通しており、また周
知のように、デコンプレパー１１を第１図に実線で示す
状態から仮想線で示す状態まで右回りに回動させること
により排気弁が下方へ押し下げられて開弁する。さらに
周知のように、手動式の始動では、始動用のローブを引
張ることによりピストンが上下動し、排気行程において
、排気弁がさらに下方に押し下げられて全開状態になり
、デコンプレパー１１はリターンばねの付勢力により左
回りに回動して実線で示す姿勢に戻る。

次に動作を説明する。まず始動用のローブを軽く引張り
、圧縮位置を捜す。ピストンが圧縮位置になればローブ
を引張る抵抗が大きくなるのですぐにわかる。圧縮位置
がみつかれば、その時点で始動用のローブを引張る作業
を中断し、デコンブレパー１１を第１図の仮想線のよう
に右側に倒して排気デコンブ状態にセットする。これに
よりデコンプレパー１１の突起１１ａがリミットスイッ
チ３５の検出ロッドを押圧するので、リミットスイッチ
３５が閉成し、コントローラ３７に検出１ａ号が供給さ
れる。これによりコントローラ３７は、グロープラグ１
０にバッテリー３つからの電源を供給して発熱させると
同時に、グロープラグ１０の予熱時間に相当する時間の
間、予熱ブサー３８に駆動電流を供給して吹鳴させる。

一方、デコンプレパー１１のセットにより、排気弁が開
弁じて排気デコンブ状態になると共に、ロッド１４が右
側に押されて、ダイヤフラム式ポンプ装置１５のダイヤ
フラム１６がコイルばね１８の付勢力に抗して変形し、
ダイヤフラム室１７の空気か連通管２０に押出されるが
、これにより弁装置３１の逆止弁３２が開弁するので、
空気は逆止弁３２を通って大気に放出される。したがっ
てダイヤフラム式アクチュエータ２１のダイヤフラム室
２２の圧力は上昇せず、スロットル弁２７は全開のまま
である。そしてグロープラグ１０のｐ熱か完了すると、
予熱ブザー３８の吹鳴か停止上するので、この時点で始
動用のローブを本格的に引張る。これによりピストンが
上下動し、第１回目の排気行程に入った途端に排気弁が
排気デコンプ状態よりもさらに大きく開弁され、デコン
ブレパー１１はリターンばねの付勢力により左回りに回
動して第１図の火線の状態にリターンする。これにより
リミットスイッチ３５は開成するが、この後もコントロ
ーラ３７は所定時間の間グロープラグ１０への通電を継
続させる。一方、デコンプレパー１１のリターンにより
ロッド１４が左側に引張られてダイヤフラム式ポンプ装
置１５のダイヤフラム１６が変形し、連通管２０を介し
て互いに連通しているダイヤフラム式ポンプ装置１５の
ダイヤフラム室］７とダイヤフラム式アクチュエータ２
１のダイヤフラム室２２とが共に負圧になる。このとき
、逆１１−４弁３２は負圧により閉弁するので、逆１ト
弁３２を通って大気が侵入することはない。ダイヤフラ
ム式アクチュエータ２］のダイヤフラム室２２が負圧に
なると、ダイヤフラム２３かコイルばね１８の付勢力に
抗して疫形し、ロッド２４が上側に引張られ、レバー２
６が左回りに回動して、スロットル弁２７が第１図の仮
想線のように全閉する。この後、ダイヤフラム式アクチ
ュエータ２１のダイヤフラム室２２の圧力は、弁装置３
１の絞り流路３３から僅かずつ流入する空気により徐々
に大気圧に近付く。そしてダイヤフラム式アクチュエー
タ２１のダイヤフラム室２２の負圧がコイルばね２５に
より設定されたセット荷重と平衡する圧力まで上昇する
と、スロットル弁２７が開き始め、ついには全開する。

すなわち、弁装置３１の絞り流路３３の流路断面積を適
切な大きさに設定することにより、スロットル弁２７の
開き始め時点を第１回目の吸気行程の完了時以降の適当
な時期に調整することができ、またスロットル弁２７の
全開時点もその後の適当な時期に調整することができる
。

以上の動作のタイミングを第３図に示す。第３図（ａ）
はデコンプレパー１１の動作タイミング、同図（ｂ）は
予熱ブザー３８の動作タイミング、同図（Ｃ）はグロー
プラグ１０への通電のタイミング、同図（ｄ）はピスト
ン位置、同図（ｅ）はダイヤフラム式アクチュエータ２
１のダイヤフラム室２２の圧力、同図（ｆ）はスロット
ル弁２７の弁開度をそれぞれ示している。なお第３図（
ｅ）のＰｌは、コイルばね２５により設定されたセット
荷重と平衡する圧力まで上昇した時点におけるダイヤフ
ラム式アクチュエータ２１のダイヤフラム室２２の圧力
であり、この時点からスロットル弁２７が開き始める。

ところで、第１回目の爆発行程の直前に第１回目の燃料
噴射が行われるか、このときは排気デコンプ状態である
ので青火しても有効な仕事はしない。また第１回目の吸
気行程で吸気弁４が開弁じ、ピストンが下降すると、ス
ロットル弁２７の孔２７ａを介して空気が燃焼室８に供
給される。このときスロットル弁２７の孔２７ａは流路
断面積が吸気通路２と比較して非常に小いので、燃焼室
８に供給される空気の瓜はスロットル弁２７が開弁して
いる時と比較して少なく、吸気量か絞られたことになる
。本実施例では自己着火限界以下（例えば圧縮圧力１５
ｋｇ／ｅＪ以下）にまで吸気量を絞っている。第２回目
の圧縮行程においては、デコンプレパー１１はリターン
しており、排気デコンプ状態が解除されて排気弁が閉弁
しているが、第１回目の吸気行程における吸気量が少な
いので、ピストンを上昇させる。のに大きな力は不要で
ある。

特に本実施例では自己着火限界以下に吸気量を絞ってい
るので、吸気量が非常に少ないことから、小さな力で始
動用のロープを引張ることができる。

そして第２回口の爆発行程の直前で燃料噴射が行われ、
着火する。このとき、吸気量は自己着火限界以下に絞ら
れているか、グロープラグ１０により強制着火させるの
で、良好に着火する。以後、スロットル弁２７が開弁を
開始する頃まで、グロープラグ１０による強制着火が繰
返される。スロットル弁２７が全開すると、吸気行程に
おいて吸気量が絞られることはなく、エンジン回転数が
従来のエンジンと同様に上昇し、所定の回転数に達する
。

ここで、始動時にスロットル弁２７を開弁させたままで
吸気量を絞らない場合、始動用のロープを引張るための
力（以下「ロープ引き力」という）Ｆは第４図（ａ）の
ようになり、エンジン回転数ｎは第４図（ｂ）のように
なる。また始動時にスロットル弁２７を閉弁させて吸気
量を絞った場合、ロープ引き力Ｆは第５図（ａ）のよう
になり、エンジン回転数ｎは第５図（ｂ）のようになる
。すなわち、吸気量を絞らない場合、吸気量か多いので
爆発により得られるエンジン回転数の差ΔｎＩ＋、　Δ
ｎ１２．・・・が大きく、エンジン回転数ｎの上昇率は
大きい。しかしフライホイールを含む回転系の慣性力Ｇ
Ｄ２のみて圧縮を乗越えられる下限のエンジン回転数Ｎ
Ｏが大きく、したがってロープ引き力Ｆの山の頂点Ｆｉ
ｌ、　　ＦＩ２が大きい。これに対し始動時に吸気量を
絞った場合、フライホイールを含む回転系の慣性力ＧＤ
２のみで圧縮を乗越えられる下限のエンジン回転数Ｎ１
かＮＯよりも小さくなり、したがってロープ引き力Ｆの
山の頂点Ｆ２１．　　Ｆ２２がＦｉｌ、　　Ｆ１２より
も小さくなる。

ところが吸気量が少ないので爆発により得られるエンジ
ン回転数の差Δｎ２１．．　　Δｎ２２．Δｎ２３．・
・・が小さい。すなわちエンジンの始動時におけるエン
ジン回転数ｎの上昇率か小さいのであるか、このような
状況下では、ＮＯよりも小さいある回転数以下でスロッ
トル弁２７を急激に開弁した場合、エンジン回転数がＮ
ｌを越えていても圧縮乗越しかできず、エンジンが停止
ト、シたり、あるいは逆転することがある。そこで、弁
装置３１の絞り流路３３（第１図）の流路断面積を適切
に設定することにより、エンジン回転数がＮＯを越える
までスロットル弁２７が全開にならないようにしている
。

なお第４図および第５図において横軸は時間であり、矢
印のＴは圧縮トップのタイミングを示している。

このように、エンジンの始動時にスロットル弁２７によ
り吸気量を絞るので、圧縮行程におけるピストンの上昇
に必要なトルクを効果的に軽減できる。しかも弁装置３
１によりスロットル弁２７の開弁時期を調整して、エン
ジン回転数かＮＯに達するまで吸気絞りを継続するので
、始動時におけるエンジンの停止や逆転を良好に防１１
゛、できる。

また本実施例のように、グロープラグ１０を設けて強制
着火させるようにすれば、吸気量を自己着火限界以下に
まで絞ることができる。したがって手動始動式のディー
ゼルエンジンの場合、始動に要する力を効果的に軽減で
き、力の弱い者でも始動作業を楽に行える。また電気始
動式のディーゼルエンジンの場合、クランキング力を効
果的に軽減できるので、スタータモータの８ｆｆＬを小
さくでき、軽量コンパクト化および低コスト化を図るこ
とができる。また自己着火限界以下にまで吸気量を絞ら
ない場合でも、グロープラグ１０により着火か確実にな
り、始動の失敗を良好に防市できる。

また本実施例のように、デコンブレパー１１の操作によ
りグロープラグ１０に通電するためのリミットスイッチ
３５が作動するように構成すれば、グロープラグ１０に
通電するための特別な操作が不要であり、エンジンの始
動作業を容易かつ迅速に行える。また本実施例のように
、自動復帰式のデコンプレパー１１を用い、デコンプレ
パー１１のリターンによりスロットル弁２７か閉弁する
ように構成すれば、スロットル弁２７の閉弁操作を別途
行う必要がなく、始動作業を容易かつ迅速に行える。ま
た本実施例のように、スロットル弁２７を駆動するため
の空圧回路を、弁装置３１を介して大気に連通している
だけでその他の部分は完全に密閉されている構成にすれ
ば、空圧回路内に潤滑面等がミストの状態で侵入する恐
れがなく、したがって長期間使用しても弁装置３１の絞
り流路３３が浦等で閉塞してしまうというような事故か
ないことから、信頼性および耐久性に優れている。また
本実施例の構成では、リンク機構等のメカニカルな部分
がほとんどないので、摩耗等に起因する誤動作や故障が
なく、このことからも信頼性および耐久性に優れている
と同時に、上記のような優れた利点を有するにもかかわ
らず全体のｈ′４造が比較的簡単であり、安価に製作で
きる。

（別の実施例） 上記実施例においては、デコンブレパー１１の操作によ
り、ダイヤフラムポンプ装置１５を駆動し、かつリミッ
トスイッチ３５を作動させるように構成したが、本発明
はこのような構成に限定されるものではなく、例えばリ
コイルローブの操作により、ダイヤフラムポンプ装置１
５を駆動し、かつリミットスイッチ３５を作動させるよ
うに１１カ成してもよい。

また上記実施例においては、ダイヤフラム式アクチュエ
ータ２１によりスロットル弁２７を駆動するように構成
したが、本発明はこのようｔよ（＾ｉ成に限定されるも
のではなく、例えばソレノイドを用いてスロットル弁２
７を駆動するように構成してもよい。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、エンジンの始動時
に吸気量を絞るので、圧縮行程におけるピストンの上昇
に必要なトルクを効果的に軽減できる。したがって手動
始動式のディーゼルエンジンの場合、始動に要する力を
良好に軽減でき、力の弱い者でも始動作業を容易かつ迅
速に行える。

また電気始動式のディーゼルエンジンの場合、クランキ
ング力を良好に軽減できるので、スタータモータの容量
を極力小さくてき、軽量コンパクト化および低コスト化
を図ることかできる。しかもエンジン回転数が、吸気量
を絞らない状態においてフライホイールを含む回転系の
慣性力だけで圧縮乗越が可能な下限のエンジン回転数に
達した後に、吸気量の絞りを完全に解除するので、始動
時こおけるエンジンの停止や逆転を良好に防止できる。

またグロープラグを設けて強制着火させることにより、
吸気量を自己石火限界以下にまで絞ることができる。し
たがって手動始動式のディーゼルエンジンの場合、始動
に要する力をさらに軽減でき、力の弱い者でも始動作業
をさらに容品かっ迅速に行える。また電気始動式のディ
ーゼルエンジンの場合、クランキング力をさらに軽減で
きるので、スタータモータの容量をさらに小さくてき、
軽量コンパクト化および低コスト化を一層良好に実現で
きる。また自己着火限界以下にまで吸気量を絞らない場
合でも、グロープラグにより石火が確実になり、始動の
失敗を良好に防止てきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるディーゼルエンジン
の始動方法を採用した始動装置の概略構成図、第２図は
同始動装置を備えたデ、イーゼルエンジンの側面図、第
３図はエンジン始動時における各部動作タイミングの説
明図、第４図は吸気量を絞らない場合におけるエンジン
始動時のロープ引き力およびエンジン回転数の説明図、
第５図は吸気量を絞った場合におけるエンジン始動時の
ロープ引き力およびエンジン回転数の説明図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エンジン始動時に吸気量を絞ってエンジン始動トル
   クを軽減するディーゼルエンジンの始動方法において、
   エンジン始動開始時に吸気量を所定値まで絞り、その後
   任意の時点から次第に吸気量を増加させて、エンジン回
   転数が、吸気量を絞らない状態においてフライホィール
   を含む回転系の慣性力だけで圧縮乗越が可能な下限のエ
   ンジン回転数に達した後に、吸気量の絞りを解除するこ
   とを特徴とするディーゼルエンジンの始動方法。 ２、エンジン始動時にグロープラグにより強制着火させ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のディ
   ーゼルエンジンの始動方法。