JPH0333477A - アルコールディーゼルエンジンの始動装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、メタノール燃料を用いグロープラグによって
強制着火させる方式のディーゼルエンジンの始動装置に
関する。

（従来技術） メタノール燃料を用いたアルコールディーゼルエンジン
では、通常、グロープラグ等による強制着火が行われる
。軽油等を燃料とする通常のディーゼルエンジンにおい
ては、例えば特開昭６３１８９６１２号公報に記載され
ているように、始動着火性等を向上させるためにグロー
プラグが配設されているが、ディーゼルエンジンにメタ
ノール燃料を用いる場合は、燃料のセタン価が低いこと
から、グロープラグとかスパークプラグによる強制着火
がアシストとして不可欠となる。

ところで、メタノール燃料を用いたグローアシスト式デ
ィーゼルエンジンの始動は、イグニッションスイッチが
ＯＮになると同時にグロープラグの予熱が開始され、ク
ランキングが始まると同時に燃料が噴射されることによ
って行われるのが普通であって、この場合、グロープラ
グは、予熱後、例えばスイッチングデバイスによるデユ
ーティ制御によって一定温度に保持される。しかし、こ
の種のエンジンにおいては、燃料であるメタノールの気
化潜熱が大きく、また、吸気スワールによっても冷やさ
れるために、クランキングが長くなるとグロープラグ温
度が着火下限温度以下に落ちて始動不良となる。そして
、このような始動不良の状態でクランキングを中断し、
イグニツシゴンスイッチＯＮのまま放置すると、グロー
プラグ温度は再び上昇するために、筒内に残留する可燃
ガスが爆発的に着火する恐れがある。メタノールは沸点
が低くて蒸気化しやすく、また、熱面着火しやすい燃料
であって、グロープラグが着火温度に達すれば容易に爆
発してしまう。

（発明の目的） 本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、ア
ルコールディーゼルエンジンにおける始動不良時の残留
燃料の爆発を防止し、安全性と商品性の向上を図ること
を目的とする。

（発明の構成） 本発明に係るアルコールディーゼルエンジンの始動装置
の構成は、第１図に示すとおりであって、エンジンの燃
焼室にメタノール燃料を噴射する燃料噴射手段と、噴射
された燃料を強制着火させるグロープラグと、エンジン
始動操作が行われている状態を検出する始動検出手段と
、前記グロープラグの温度あるいはグロープラグ温度と
相関する温度を検出するグロープラグ温度検出手段と、
該グロープラグ温度検出手段および前記始動検出手段の
出力を受け、始動中に前記グロープラグの温度が所定値
以下になったとき前記燃料噴射手段による燃料の供給を
停止する燃料停止制御手段と、前記グロープラグの温度
が前記所定値以下になった時点から所定の期間強制的に
クランキングを行う強制クランキング手段を備えたこと
を特徴としている。

（作用） 始動操作が行われ、かつ、グロープラグ温度が所定値以
下に下がったときは、燃料噴射が停止され、所定の期間
クランキングが強制的に行われる。

これにより、可燃ガスが掃気され、グロープラグの昇温
による爆発が防がれる。

（実施例） 以下、実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明の一実施例を示す全体システム図である
。この実施例の制御回路は、電源バッテリ１０１と、こ
のバッテリ１０１に接続されたイグニッションスイッチ
１０２と、グロープラグ１０３と、グロープラグ温度検
出のためのセンシングレジスタ１０４と、グロープラグ
１０３の予熱および温度制御のためのグローコントロー
ルユニット１０５と、スタータ１０６と、このスタータ
１０６を０Ｎ−ＯＦＦさせるクランキングコントローラ
１０７と、グロープラグ温度の低下による危険判定信号
を上記クランキングコントローラ１０７および燃料噴射
コントロールユニット１０８に出力するための危険判定
回路１０９からなり、また、予熱インジケータランプ１
１０．セキュリティランプ１１１．グロープラグ温度を
直接検出する熱電対１１２等を備えている。そして、グ
ローコントロールユニット１０５には、イグニッション
スイッチ１０２がＯＮされると同時に予熱リレー１１３
を作動させる予熱リレータイマ１１４と、上記予熱イン
ジケータランプ１１Ｏを点灯させる予熱インジケータタ
イマ１１５と、グロープラグ温度を一定温度に制御する
アフターヒートリレー１１６が設けられている。イグニ
ッションスイッチ１０２は、図に示すＯＮ、ＯＦＦ、Ｓ
Ｔ　（クランキング位置）の３位置に切換操作される。

第３図は、始動が正常に行われる場合のこの実施例の制
御動作を示している。この場合、イグニッションスイッ
チ１０２がＯＮになると、予熱リレー１１３が作動して
予熱が開始されるとともに予熱インジケータランプ１１
０が点灯する。グロープラグ１０３の予熱はＴ、で示す
所定の期間片われ、ＴＩが経過してグロープラグ温度が
目標値に達すると、予熱リレーｔｔａはＯＦＦとなり、
その後は、アフターヒートリレー１１６によるデュ−テ
ィ制御が行われる。なお、第３図では、予熱リレー１１
３とアフターヒートリレー１１６の動作を併せたものを
グロープラグリレーとして表示している。

予熱インジケータランプ１１０が消灯することで、運転
者は始動（クランキング）可能であることを検知する。

また、これと同時に燃料カットが解除される。これで、
イグニッションスイッチｌＯ２がクランキング位置とな
ると同時に燃料噴射が開始される状態となる。

運転者が上記予熱期間ＴＩを過ぎた時点（Ｔ、≧Ｔ、）
でイグニッションスイッチ１０２をクランキング位置（
ＳＴ）にすると、クランキングが開始され、同時に燃料
が噴射されて、Ｔ　ｔ　＋　Ｔ　３経った時点で完爆に
至る。クランキング中、グロープラグ温度は徐々に低下
するが、着火下限温度Ｔｔに達するまでには始動が完了
し、その後、グロープラグ温度は燃焼熱により再び上昇
し、かつ、０Ｎ−ＯＦＦ制御によって、一定に保たれる
。ただし、イグニッションスイッチ１０２がＯＮのまま
放置されると、Ｔ４で示す時間が経過した時点で、破線
で示すようにグロープラグ温度制御のＯＮ・ＯＦＦ動作
が停止され、それによってバッテリ消耗が防止される。

また、同時に予熱インジケータランプ１１０が点滅され
る。その際、グロープラグ温度が破線のように低下して
ＴＬ以下となると、燃料がカットされる。この状態で再
始動を行うときは、−旦イグニッションスイッチ１０２
をＯＦＦにして再び入れなおすことになる。

第４図は始動不良の際の制御動作を示している。

この第４図のケースは、グロープラグ温度がＴＬまで低
下した後しばらく継続してクランキング位置が保持され
た場合である。この場合は、クランキングが開始された
後、Ｔ、で示す期間が経ってグロープラグ温度が着火下
限温度であるＴＬまで低下すると、その時点で燃料がカ
ットされ、セキュリティランプ１１１が点滅する。また
、同時に、ΔＴで示す設定時間が経過するまで、強制ク
ランキングが行われる。ただし、このΔＴを超えて運転
者により引き続きクランキングが行われている場合は、
イグニッションスイッチ１０２がＯＮに戻された時点で
クランキングが停止される。そして、グロープラグ温度
が所定温度に復帰した時点で燃料カットが解除される。

上記ΔＴの間にクランキングは数サイクル行われ、これ
によって筒内から蒸発燃料が掃気される。

つぎに、始動不良で、かつ、セキュリティランプ１１１
の点滅が開始された直後に運転者がイグニッションスイ
ッチ１０２をＯＮ位置に戻してしまった場合の制御を第
５図によって説明する。この場合は、上記ΔＴが経過す
る前にイグニッションスイッチ１０２が戻されてしまい
掃気が十分に行われないため、このΔＴの間、引き続い
て燃料をカットし、強制的にクランキングを継続させる
。

また、破線で示すようにイグニッションスイッチ１０２
がＯＦＦにされてしまっても、やはり、ΔＴの間は燃料
カットとクランキングを継続する。

つまり、セキュリティランプ１１１が点滅したときは、
運転者がどのような操作をしようとも、所定期間クラン
キングして残留燃料を掃気するようにしている。

また、第４図のＴ、が経過する前に、つまり、グロープ
ラグ温度が着火下限温度ＴＬまで低下する前にクランキ
ング中止の操作が行われてしまったときは、第６図に示
すように、イグニッションスイッチ１０２がＳＴからＯ
Ｎに戻された場合（実線）であれば、燃料カットは行わ
れず、そのまま直ちに再始動可能とされ、また、イグニ
ッションスイッチ１０２がＯＦＦまで戻された場合（破
線）は、第４図の始動動作が繰り返されることになる。

第７図は、この実施例の燃料制御系およびグロープラグ
温度制御系の構成図である。エンジンｌの各気筒には燃
料噴射ノズル３およびグロープラグ１０３が配設されて
いる。そして、各燃料噴射ノズル３に燃料を加圧計量し
て供給する燃料噴射ポンプ２には、電子ガバナー５およ
びタイマー６が付設され、タイマー６には、作動油圧を
コントロールすることによって設定噴射時期を制御する
噴射タイミングコントロールパルプ７が接続されている
。これら電子ガバナー５および噴射タイミングコントロ
ールバルブ７は燃料噴射コントロールユニット１０８か
らの信号によって制御される。

また、グロープラグ１０３と電源バッテリ１０１との間
には基準抵抗値（ｒ）を有するセンシングレジスタ１０
４とスイッチングデバイス８とが直列に設けられ、また
、これらをコントロールするグローコントロールユニッ
ト１０５が配設されている。

上記燃料噴射コントロールユニット１０８には、回転セ
ンサ９．水温センサ１０．アクセル位置センサ１１．噴
射タイミングセンサ１２といった各センサの出力信号が
人力され、また、上記スイッチングデバイス８の０Ｎ−
ＯＦＦ信号が入力される。

燃料噴射コントロールユニット１０８は、アクセル位置
（負荷）とエンジン回転数（回転センサ９の出力から演
算される）に基づいて燃料噴射量を決定する。そして、
電子ガバナー５を介して燃料噴射ポンプを制御する。燃
料噴射コントロールユニット１０８はまた、アクセル位
置（負荷）とエンジン回転数のマツプによって噴射時期
を制御する。噴射時期の制御は、噴射タイミングコント
ロールバルブ７を介してタイマー６の作動油圧をコント
ロールすることで行われ、また、さらに、噴射タイミン
グセンサ１２によって実際の噴射時期か検出されてフィ
ードバック制御が行われる。

グローコントロールユニット１０５は、センシングレジ
スタ１０４前後の電圧降下（ｖ）と電源電圧（Ｖ）とに
よりグロープラグ＋０３のコイル抵抗を検出しながら、
スイッチングデバイス８の０Ｎ−ＯＦＦのデユーティ制
御によりグロープラグ温度を目標値に制御する。すなわ
ち、センシングレジスタ１０４を流れる電流（ｉ）はｉ
　＝ｖ／ｒで表わされ、一方、Ｖ二Ｔ（ｔ）・ｉである
から、Ｖ＝Ｒ（ｔ）・ｖ／ｒで、これより、Ｒ（ｔ）＝
Ｖ−ｒ／ｖでグロープラグ１０３のコイル抵抗値（Ｉｔ
（ｔ））が求まる。そして、このコイル抵抗値（Ｒ（ｔ
））と温度との関係は予めわかっており、これをエンジ
ン回転数と負荷による要求温度マツプ値を比較すること
でスイッチングデバイス８による０Ｎ−ＯＦＦ制御のデ
ユーティ比が決定される。

また、燃料噴射コントロールユニット１０Ｂは、グロー
プラグ温度がＴｔ、まで低下したとき、危険判定回路１
０９からの信号に基づいて電子ガバナー５を燃料停止位
置に制御する。

また、燃料停止は第８図および第９図に示すような方法
で行うこともできる。すなわち、イグニッションスイッ
チ１０２ＯＮによって作動するフューエルストップリレ
ー２０１と、このフューエルストップリレー２０１がＯ
Ｎで作動されるフューエルストップモータ２０２とから
なるフューエルストップ機構を設け、このモータ２０２
によって第９図に示す燃料噴射ポンプ２０３のフューエ
ルストップレバー２０４に連結されたワイヤー２０５を
引張ることで、ラックを無噴射位置に制御するようにし
てもよい。

（発明の効果） 本発明は以上のように構成されているので、アルコール
ディーゼルエンジンにおける始動不良時の残留燃料の爆
発を防止し、安全性と商品性を向上させることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体構成図、第２図は本発明の一実施
例を示す全体システム図、第３図乃至第６図は同実施例
の制御特性を示すタイムチャート、第７図は同実施例に
おける燃料制御系およびグロー制御系の構成図、第８図
は同実施例の変形例におけるフューエルストップ機構の
回路図、第９図は同変形例における燃料噴射ポンプの部
分斜視図である。 Ｉ：エンジン、２，２０３：燃料噴射ポンプ、５：電子
ガバナー　１０２：イグニッションスイッチ、１０３ニ
ゲローブラグ、１０５ニゲローコントロールユニツト、
１０６：スタータ、１０７：クランキングコントローラ
、１０８：燃料噴射コントロールユニット、１０９；危
険判定回路、ｌ１２：熱電対、１１３：予熱リレー　１
１６：アフターヒートリレー　２０１：フユーエルスト
ップリレー、２０２：フューエルストップモータ。 第 １ 図 第 図 第 図 時間 第４ 図 時間 第 ５ 図 研藺 第 図 ｅｌ Ｎ関 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの燃焼室にメタノール燃料を噴射する燃
   料噴射手段と、噴射された燃料を強制着火させるグロー
   プラグと、エンジン始動操作が行われている状態を検出
   する始動検出手段と、前記グロープラグの温度あるいは
   グロープラグ温度と相関する温度を検出するグロープラ
   グ温度検出手段と、該グロープラグ温度検出手段および
   前記始動検出手段の出力を受け、始動中に前記グロープ
   ラグの温度が所定値以下になったとき前記燃料噴射手段
   による燃料の供給を停止する燃料停止制御手段と、前記
   グロープラグの温度が前記所定値以下になった時点から
   所定の期間強制的にクランキングを行う強制クランキン
   グ手段を備えたことを特徴とするアルコールディーゼル
   エンジンの始動装置。