JPH02199261A - エンジンの始動補助装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明はエンジン本体の始動性を改善するエンジンの
始動補助装置に関する。

（従来の技術） 一般に、例えばガソリンエンジンの始動時にエンジン本
体内に吸入される吸気温度が極端に低い極低温始動時に
はエンジン本体の各シリンダ内に吸入された燃料の気化
量が不足する問題がある。

そのため、各シリンダ内の混合気への着火が困難になり
、始動性が低下して始動に比較的長時間を要したり、始
動不能になるおそれもあった。また、例えばアルコール
のような気化潜熱が大きい燃料、或いはアルコールとガ
ソリンとの混合燃料を使用した場合にも同様の問題があ
った。

そこで、低温始動時にはエンジン本体内への燃料供給量
を増量することにより、始動性を高めることが考えられ
ている。しかしながら、この場合には低温始動時に未燃
焼状態で外部側に排出される未燃焼ガスの量が増大し、
排気ガスが悪化し易いうえ、燃料消費率が悪化する問題
もあった。

また、低温始動時にエンジン本体の各シリンダ内に供給
される混合気、或いは空気、燃料等を予め加熱すること
により、始動性を高める構成にした場合には応答速度が
遅く、効果が低い問題があるとともに、全体の構成が複
雑化するので、コスト高になる問題もあった。

さらに、バッテリやスタータの能力を高めることにより
、始動性を高める構成にした場合にはバッテリやスター
タが大形化するので、コスト高になるとともに、車体側
への搭載性が悪くなる問題があった。

（発明が解決しようとする課題） 従来構成のものにあってはガソリンエンジンの始動時に
エンジン本体内に吸入される吸気温度が極端に低い極低
温始動時、またはアルコールのような気化潜熱が大きい
燃料やアルコールとガソリンとの混合燃料を使用した場
合にはエンジン本体の各シリンダ内に吸入された燃料の
気化不足によって各シリンダ内の混合気への着火が困難
になり、始動性が低下して始動に比較的長時間を要した
り、始動不能になるおそれもあった。また、低温始動時
に未燃焼状態で外部側に排出される未噸焼ガスの量が増
大するので、排気ガスが悪化し、燃料消費率が悪化する
問題もあった。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、極低温
始動時、またはアルコールのような気化潜熱が大きい燃
料やアルコールとガソリンとの混合燃料を使用した場合
の始動を容易化して始動時間の短縮を図ることができる
とともに、未燃焼状態で外部側に排出される未燃焼ガス
の量を低減して排気ガスの悪化を防止し、かつ燃料消費
率の向上を図ることができるエンジンの始動補助装置を
提供することを目的とするものである。

［発明の構成］ ′（課題を解決するための手段） この発明は一端をエンジン本体の排気路側に連結させ、
他端をエンジン本体の吸気路側に連結させた排気還流通
路を設け、この排気還流通路内に開閉弁を介設させると
ともに、エンジン本体の始動状態を検出する始動状態検
出部を設け、この始動状態検出部によるエンジン本体の
始動性低下状態の検出時に開閉弁を開放操作させるコン
トローラを設けたものである。

（作用） エンジン本体の始動時には始動状態検出部によってエン
ジン本体の始動状態を検出させ、この始動状態検出部に
よるエンジン本体の始動性低下状態の検出時には排気還
流通路内の開閉弁を開放操作させてエンジン本体の各シ
リンダ内で一度圧縮、膨張されたのち、エンジン本体の
排気路側に未燃焼状態で排出される未燃焼ガスを排気還
流通路を介してエンジン本体の吸気路側に回収させるこ
とにより、エンジン本体の各シリンダ内での圧縮、膨張
によって気化が進んだ未燃焼ガスを新たに供給される混
合気中に混入させて始動を容易化し、極低温始動時、ま
たはアルコールのような気化潜熱が大きい燃料やアルコ
ールとガソリンとの混合燃料を使用した場合の始動時間
の短縮を図るとともに、未燃焼状態で外部側に排出され
る未燃焼ガスの量を低減して排気ガスの悪化を防止し、
かつ燃料消費率の向上を図るようにしたものである。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を第１図乃至第４図を参照し
て説明する。第１図は自動車等の車両用エンジンの始動
補助装置の要部の概略構成を示すものである。第１図中
で、１はエンジン本体、２はこのエンジン本体１の吸気
管路、３はエンジン本体１の排気管路である。この場合
、排気管路３の途中には例えば三元触媒によって形成さ
れる排気ガス浄化用の触媒コンバータ４が介設されてお
り、この触媒コンバータ４によって排気管路３内を流れ
る排気ガスが浄化されるようになっている。

また、エンジン本体１の内部には第２図に示すように複
数のシリンダ（気筒）５・・・が形成されている。さら
に、エンジン本体１のシリンダヘッド］、ａには各シリ
ンダ５毎にそれぞれ独立の吸気ボートおよび排気ボート
が形成されている。この場合、エンジン本体１の吸気管
路２は上流側に配設された吸気管６と下流側に配設され
たインテークマニホルド（吸気多岐管）７とが連結され
て形成されており、インテークマニホルド７の各分岐管
７ａがシリンダヘッド１ａの各シリンダ５の吸気ボート
にそれぞれ連結されている。そして、吸気管路２の吸気
管６およびインテークマニホルド７とシリンダヘッド１
ａ内の吸気ボートとによってエンジン本体１の吸気路が
形成されている。また、吸気管６の先端はエアクリーナ
８に連結されている。さらに、エンジン本体１の排気管
路３は上流側に配設されたエキゾーストマニホルド（排
気多岐管）９と下流側に配設された排気管１０とが連結
されて形成されており、エキゾーストマニホルド９の各
分岐管９ａがシリンダヘッド１ａの各シリンダ５の排気
ボートにそれぞれ連結されている。

そして、シリンダヘッド１ａ内の排気ボートと排気管路
３のエキゾーストマニホルド９および排気管１０とによ
ってエンジン本体１の排気路が形成されている。

一方、エキゾーストマニホルド９における各分岐管９ａ
の連結部９ｂには第１の排気還流管１１の一端部が連結
されている。さらに、インテークマニホルド７における
各分岐管７ａの連結部７ｂには第２の排気還流管１２の
一端部が連結されている。これらの第１．第２の排気還
流管１１゜１２の他端部は重合状態で接合されている。

また、これらの第１．第２の排気還流管１１．１２の接
合部には連通口１３が形成されている。そして、これら
の第１．第２の排気還流管１１．１２および連通口１３
によってエンジン本体１の排気路内の排気ガスを吸気側
に還流させる排気還流通路１４が形成されている。

さらに、排気還流通路１４の連通口１３はダイヤフラム
式の負圧制御弁によって形成された還流弁（開閉弁）１
５の弁体１６によって開閉操作されるようになっている
。この還流弁１５の駆動部１７内にはダイヤフラム１８
によって仕切られた第１．第２の圧力室１９．２０が形
成されている。

また、ダイヤプラム１８には操作ロッド２１の一端が連
結されている。この操作ロッド２１の他端は弁体１６に
連結されている。さらに、第１の圧力室１９内には弁体
１６を連通口１３の閉塞方向に付勢するばね部材２２が
装着されている。また、この第１の圧力室１９には負圧
管２３の一端が連結されている。この負圧管２３の他端
は負圧制御器２４に連結されている。

この負圧制御器２４の内部には仕切り壁２５によって仕
切られた第１．第２の圧力室２６．２７が形成されてお
り、第１の圧力室２６の側面に負圧管２３の他端が連結
されている。また、この第１の圧力室２６の端面には負
圧導入管２８の一端が連結されている。この負圧導入管
２８の他端は吸気管路２に連結されている。さらに、第
２の圧力室２７にはエアクリーナ２９が連結されている
。

また、仕切り壁２５には第１．第２の圧力室２６゜２７
間を連通ずる連通孔３０が形成されている。

また、第１の圧力室２６内にはこの連通孔３０を開閉操
作する開閉部材３１が配設されている。この開閉部材３
１は負圧制御ソレノイド３２のプランジャ３３に連結さ
れている。

そして、負圧制御ソレノイド３２の非通電時には仕切り
壁２５の連通孔３０が開閉部材３１が開放状態で保持さ
れ、この状態では還流弁１５の第１の圧力室１９内が大
気圧状態で保持されて排気還流通路１４の連通口１３が
還流弁１５の弁体１６によって閉操作された状態で保持
されるようになっている。

さらに、負圧制御ソレノイド３２の通電時にはプランジ
ャ３３が第１図および第２図中で上方向に移動動作され
、このプランジャ３３の移動動作にともない仕切り璧２
５の連通孔３０が開閉部材３１によって閉塞されるよう
になっている。そのため、この状態では還流弁１５の第
１の圧力室１９内が負圧管２３、負圧制御＃Ｍ　２４の
第１の圧力室２６、負圧導入管２８を順次介して吸気管
路２内に連通されるようになっており、吸気負圧によっ
て還流弁１５の操作ロッド２１が第１図および第２図中
で上方向に移動動作され、この操作ロッド２１の移動動
作にともない弁体１６が排気還流通路１４の連通口１３
を開放する位置まで移動操作されるようになっている。

また、負圧制御ソレノイド３２は例えばマイクロコンピ
ュータおよびその周辺回路によって形成されるコントロ
ーラ３４に接続されており、このコントローラ３４から
のＨａ信号によって通電状態が制御されるようになって
いる。また、このコントローラ３４には吸気管６内に介
設されたスロットルバルブ３５の開度を検出するスロッ
トルポジションセンサ３６、吸気管６内の吸気流量を検
出するエアフローセンサ３７、吸気管６内の吸気温度を
検出する吸気温センサ３８、エンジン本体１の回転数を
検出する回転数センサ３９、エンジン本体１の冷却水温
を検出する水温センサ４０、エキゾーストマニホルド９
内の排気ガス中の酸素濃度を検出する０２１１度センサ
４１および燃料噴射弁４２がそれぞれ接続されている。

そして、このコントローラ３４ではエンジン本体１の始
動運転時にはこれらの各センサからの検出信号にもとづ
いてエンジン本体１の始動運転状態を検出し、この検出
データにもとづいてエンジン本体１の始動性低下状態、
例えば吸気温センサ３８による検出温度ｔが所定の設定
温度ｔｏ　　（例えば−１５℃）以下で、回転数センサ
３９による検出回転数Ｃが設定回転数ｃｏ　（例えば５
００ｒｐｍ）以下の状態が検出された場合に負圧制御ソ
レノイド３２に通電するようになっている。

次に、上記構成の作用について第３図のフローチャート
を参照して説明する。

まず、コントローラ３４によつてスタータスイッチがオ
フ状態で保持されている状態が検出されている場合には
負圧制御ソレノイド３２は非通電状態で保持される。そ
のため、この状態では還流弁１５のばね部材２２の付勢
力によって還流弁１５の弁体１６が排気還流通路１４の
連通口１３を閉塞させる状態で保持される。

また、スタータスイッチがオン操作された状態がコント
ローラ３４によって検出された場合には各センサからの
検出信号にもとづいてエンジン本体１の始動運転状態が
検出される。この場合、例えば吸気温センサ３８による
検出温度ｔが所定の設定温度ｔｏ　　（例えば−１５℃
）以下で、回転数センサ３９による検出回転数Ｃが設定
回転数ＣＱ（例えば５００ｒｐｍ）以下の状態が検出さ
れた場合にはエンジン本体１の始動性低下状態と判断さ
れる。そして、このエンジン本体１の始動性低下状態の
検出時には負圧制御ソレノイド３２に通電される。この
ように負圧制御ソレノイド３２に通電されるとプランジ
ャ３３が第１図および第２図中で上方向に移動動作され
、このプランジャ３３の移動動作にともない仕切り壁２
５の連通孔３０が開閉部材３１によって閉塞される。そ
のため、この状態では還流弁１５の第１の圧力室１９内
が負圧管２３、負圧制御器２４の第１の圧力室２６、負
圧導入管２８を順次介して吸気管路２内に連通されるの
で、吸気負圧によって還流弁１５の操作ロッド２１が第
１図および第２図中で上方向に移動動作され、この操作
ロッド２１の移動動作にともない弁体１６が排気還流通
路１４の連通口１３を開放する位置まで移動操作される
。そして、この状態ではエンジン本体１の各シリンダ５
内で一度圧縮、膨張されたのち、エンジン本体１のエキ
ゾーストマニホルド９側に未燃焼状態で排出される未燃
焼ガスがエンジン本体１の吸気負圧によって排気還流通
路１４を介してエンジン本体１のインテークマニホルド
７側に回収される。そのため、この場合にはエンジン本
体１の各シリンダ５内での圧縮、膨張によって気化が進
んだ未燃焼ガスを新たに供給される混合気中に混入させ
ることができるので、エンジン本体１の各シリンダ５内
に供給される混合気の気化量を増大させることができ、
着火性の向上を図ることができる。

また、エンジンの始動運転開始後、例えば吸気温センサ
３８による検出温度ｔが所定の設定温度ｔｏ　　（例え
ば−１５℃）を越えるとともに、回転数センサ３９によ
る検出回転数Ｃが設定回転数ＣＱ　　（Ｎえば５００ｒ
ｐｍ）を越えた状態が検出された場合には負圧制御ソレ
ノイド３２が非通電状態に切換え操作される。そのため
、この状態では還流弁１５のばね部材２２の付勢力によ
って還流弁１５の弁体１６が排気還流通路１４の連通口
１３を閉塞させる状態に復帰されるので、排気還流通路
１４からの排気ガスの還流が停止され、通常運転が行わ
れる。

そこで、上記構成のものにあってはエンジン本体１の始
動性低下状態の検出時には排気還流通路１４の還流弁１
５が開操作されるので、エンジン本体１の各シリンダ５
内で一度圧縮、膨張されたのち、エンジン本体１のエキ
ゾーストマニホルド９側に未燃焼状態で排出される未燃
焼ガスをエンジン本体１の吸気負圧によって排気還流通
路１４を介してエンジン本体１のインテークマニホルド
７側に回収させることができる。そのため、エンジン本
体１の各シリンダ５内での圧縮、膨張によって気化が進
んだ未燃焼ガスを新たに供給される混合気中に混入させ
ることができるので、従来に比べて始動を容易化するこ
とができ、極低温始動時、またはアルコールのような気
化潜熱が大きい燃料やアルコールとガソリンとの混合燃
料を使用した場合の始動時間の短縮を図ることができる
。

なお、第４図はメタノールとガソリンの混合燃料（メタ
ノール：８５％、ガソリン＝１５％）使用時の吸気温度
と始動時間との関係を示すもので、Ａが本考案の場合の
特性、Ｂが従来例の場合の特性、ａが本考案の場合の始
動可能な限界点、ｂが従来例の場合の始動可能な限界点
をそれぞれ示すものである。したがって、この第４図か
らも本考案の場合の低温始動時の始動性の向上効果およ
び始動時間の短縮効果が大きいことは明らかである。

さらに、エンジン本体１の始動時に未燃焼状態で外１部
側に排出される未燃焼ガスの量を従来に比べて低減させ
ることができるので、排気ガスの悪化を防止することが
できるとともに、燃料消費率の向上を図ることができる
。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではない
。例えば、第５図乃至第８図に示す別の実施例のように
エンジン本体１のシリンダヘッド１ａ内のシリンダ５と
同数の排気還流通路５１を各シリンダ５毎にそれぞれ独
立に形成し、これらの各排気還流通路５１にそれぞれ開
閉弁５２を介設させることにより、各シリンダ５毎にそ
れぞれ独立に排気ガスの還流状態を制御する構成にして
もよい。この場合、シリンダヘッドｌａ内にはシリンダ
５・・・と同数の排気還流ボート５３が各シリンダ５毎
にそれぞれ独立に形成されている。この排気還流ボート
５３の一端は各シリンダ５の排気ボート５４・・・にそ
れぞれ連結されている。さらに、この排気還流ボート５
３の他端はインテークマニホルド９の各分岐管９ａに一
体成形された排気還流室５５内にそれぞれ連結されてい
る。この排気還流室５５はインテークマニホルド９の各
分岐管９ａにそれぞれ独立に形成されている。また、こ
のインテークマニホルド９の各分岐管９ａの主吸気通路
９ｂと排気還流室５５との間は排気還流口５６を介して
連通されている。そして、シリンダヘッドｌａ内の各排
気還流ボート５３、インテークマニホルド９の各分岐管
９ａの排気還流室５５および排気還流口５６によって各
シリンダ５の排気ボート５４・・・内の排気ガスを吸気
側に還流させる排気還流通路５１が形成されている。こ
の場合、排気還流通路５１の一端（排気還流ボート５３
と各シリンダ５の排気ボート５４・・・との連結端）は
排気バルブの近傍位置に配置されているとともに、この
排気還流通路５１の他端（排気還流口５６とインテーク
マニホルド９の各分岐管９ａの主吸気通路９ｂとの連結
端）は吸気バルブの近傍位置に配置されている。なお、
５７は各シリンダ５の吸気ボートである。また、開閉弁
５２は例えばソレノイドバルブによって形成されている
。そして、この・開閉弁５２の弁体５２ａによってイン
テークマニホルド９の各分岐管９ａの排気還流口１５が
開閉操作されるようになっている。さらに、この開閉弁
５２はコントローラ３４に接続されており、このコント
ローラ３４からの制御信号によって開閉動作が制御され
るようになっている。

また、各排気還流通路５１の開閉弁５２をシリンダヘッ
ドｌａ内にビルトイン状態で装着する構成にしてもよい
。

さらに、その他この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変形実施できることは勿論である。

［発明の効果］ この発明によれば一端をエンジン本体の排気路側に連結
させ、他端をエンジン本体の吸気路側に連結させた排気
還流通路を設け、この排気還流通路内に開閉弁を介設さ
せるとともに、エンジン本体の始動状態を検出する始動
状態検出部を設け、この始動状態検出部によるエンジン
本体の始動性低下状態の検出時に開閉弁を開放操作させ
るコントローラを設けたので、極低温始動時、またはア
ルコールのような気化潜熱が大きい燃料やアルコールと
ガソリンとの混合燃料を使用した場合の始動を容易化し
て始動時間の短縮を図ることができるとともに、未燃焼
状態で外部側に排出される未燃焼ガスの量を低減して排
気ガスの悪化を防止し、かつ燃料消費率の向上を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図はこの発明の一実施例を示すもので、
第１図はエンジンの始動補助装置全体の概略構成図、第
２図は要部の概略構成図、第３図は作用を説明するため
のフローチャート、第４図は吸気温度と始動時間との関
係を示す特性図、第５図乃至第８図は別の実施例を示す
もので、第５図はシリンダヘッド内の吸気ボート、排気
ボートおよび排気還流ボートの配置状態を示す概略構成
図、第６図はシリンダヘッド内の吸気ボートと排気還流
ボートとの位置関係を示す概略構成図、第７図はシリン
ダヘッドの縦断面図、第８図は開閉弁の装着状態を示す
要部の概略構成図である。 １・・・エンジン本体、２・・・吸気管路、３・・・排
気管路、１４．５１・・・排気還流通路、１５・・・還
流弁（開閉弁）、３４・・・コントローラ、５２・・・
開閉弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　一端をエンジン本体の排気路側に連結させ、他端を前
   記エンジン本体の吸気路側に連結させた排気還流通路を
   設け、この排気還流通路内に開閉弁を介設させるととも
   に、前記エンジン本体の始動状態を検出する始動状態検
   出部を設け、この始動状態検出部による前記エンジン本
   体の始動性低下状態の検出時に前記開閉弁を開放操作さ
   せるコントローラを設けたことを特徴とするエンジンの
   始動補助装置。