JPH0511217B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は圧縮点火式内燃機関の低温始動装置で
あつて、低温状態において、機関によつて吸込ま
れた空気をそこに供給された燃料（デイーゼル燃
料）に電気点火して燃焼させることにより加熱し
て始動するようにして圧縮点火式内燃機関の低温
始動装置に関するものである。

〔従来の技術〕

低温状態における（冬季、氷点以下の温度にお
ける）デイーゼル機関の始動は、低温始動性能に
関するすべての要求が満足されるとしても、機関
の低温状態で、機関を始動することにより確実に
なる電動機の回転数において問題があり、圧縮衝
程の終わりにシリンダヘツド（燃焼室）において
圧縮された空気の温度はつねに噴射燃料（ガス
油）の点火温度に達するものでもない。問題はと
くに、構造上の理由から電熱プラグを燃焼室に設
けることのできない、直接噴射式機関に対して生
ずる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

電熱プラグのないデイーゼル機関の低温始動を
容易にするためいくつかの解決法が提案された
が、それらは基本的に三つのグループに分けるこ
とができる。

解決法の一つとして、吸入された空気は蓄電池
から給電される電熱フイラメントによつて予熱さ
れるが；前記解決法の欠点は下記のとおりであ
る： −冬季において、別の点で容量が低下した、蓄電
池はかなりの負荷をうける、 −電気予熱器を負荷された蓄電池の端子電圧は、
低温状態での機関始動においてトルク消費の大き
い機関はまつたく回転できないか、またはもし回
転数がきわめて低いならば始動に十分でない程に
低下し、 −蓄電池の制限された容量のため、吸込マニホル
ドに組込まれるべき予熱抵抗器の熱出力は小さ
く、したがつて、吸込まれた空気を燃料の安全な
自己点火に必要な温度まで加熱することはできな
い。

第２の解決法によれば吸込まれた空気は吸込マ
ニホルドにおいて燃料を電熱により加熱しそして
燃焼することによつて予熱される。出力消費の少
ない電熱フイラメントは吸込マニホルド内の燃料
に点火するのに十分であるため、この解決法は蓄
電池なしで済むが、この解決法は下記のような欠
点を有する： −燃料の導入は重力的にあるいは供給ポンプによ
つて加えられる圧力で行われ、したがつて閉塞に
対して敏感であり、作動の安全性は中位であり； −重力による導入または低圧力による流入によ
り、燃焼中ガス油と空気との混合は不十分であ
り、燃料は空気に小さい表面積だけで接触し、そ
の結果熱伝達は制限され、火炎は煤を発生して機
関の構造部分を損傷する。

別の解決法によれば点火点の低い（許容圧縮量
の小さい）物質（ガス）を吸込んだ空気に混合す
る、補助的始動装置（始動パイロツト）が使用さ
れる。その欠点は下記のとおりである： −費用の点での困難性に加えて−特殊な注意およ
び配慮を必要とする、特殊な補助的装置が必要で
あり、 −もし始動パイロツトが機関上に永久的に設置さ
れるものでなくまた運転席から操作できなけれ
ば、その使用は疲労多くかつ一般に二人の人間の
活動を必要とする。

上記理論に基づく解決法はドイツ国特許DE−
OS2630863号に開示されている。この特許明細書
には吸込マニホルド内で燃焼される燃料が燃料ポ
ンプ下流の主燃料導管によつて供給される装置が
説明されている。前記燃料ポンプは供給ポンプの
役割を果たすとともに、さらに機関シリンダに供
給される燃料量を制御するのによく適している。
したがつて、主燃料導管内にはほんの低い圧力−
ほんの数バールに達する圧力が存在するにすぎな
い。燃料を機関の単一のシリンダ内に噴射するの
に必要な、高圧すなわち数百バールにも達する高
圧は燃料ポンプでは発生されず、シリンダヘツド
に直接設置されかつ噴射ノズルと一体の噴射ポン
プにより、そしてカム作動ピストンによつてだけ
発生される。したがつて、前記予熱器は燃料を供
給ポンプによりかつ低圧で供給される。

ドイツ国特許DE−OS2630863号によれば、予
熱器は、単一シリンダ用噴射ノズルおよび噴射ポ
ンプが一体の装置を構成する、燃料供給方式を備
えたデイーゼル機関に対してだけ利用することが
できる。一体に設計された結果噴射ノズルと噴射
ポンプとを相互に連結する圧力パイプはこの場合
省略される。

列挙された問題点に鑑み、本発明は圧縮点火式
（デイーゼル方式）内燃機関の低温始動における
公知の不利益および欠点を除去しうる、方法およ
び装置を得ることを目的としている。

〔問題点を解決するための手段および作用〕

本発明による装置は前記欠点を除去するもの
で、予熱のために限つて燃焼される燃料（ガス
油）が吸込マニホルド内に高圧で導入されて微細
な霧状に噴霧しそして点火され、そこで閉塞の危
険性は実用上排除され燃料は−大きい表面積で空
気に接触して−高い効率で燃焼し、煤を形成する
ことなく、適当な量の熱を発生する。噴霧に必要
な高圧燃料は多シリンダ機関のシリンダの一つに
達する噴射（高圧）パイプの一つをタツピングす
ることによつてまた供給ポンプにより前記シリン
ダに供給される燃料−またはその一部を吸込マニ
ホルド内に導入することによつて得られる。

本発明によれば前記目的は、その間に燃料例え
ばガス油が機関の吸込マニホルドに導入され燃料
は電熱により点火されそして燃焼される、装置に
よつて達成される。

本発明による技術的解決法は機関の燃料が加圧
され吸込マニホルド内に噴霧されることを特徴と
するものである。

もし供給ポンプからシリンダの一つに属する噴
射ノズルに達する燃料パイプが始動期間にタツプ
されるならば、好都合である。

本発明による方法を実施する装置は機関の吸込
マニホルド内にそれ自体公知の電熱点火器と−同
様にそれ自体公知の−加圧噴霧理論に基づく燃料
噴霧器とが設けられ、前記パイプラインはそれ自
体公知の高圧タツプ弁を介して、供給ポンプとシ
リンダの一つに属する噴射ノズルとを連結する、
パイプラインに連結されることを特徴とするもの
である。

もし本発明の装置が、高圧タツプ弁を備え、弁
ハウジング内に形成された複数の高圧パイプねじ
継手が貫流孔によつて互いに連通され、さらに弁
室内には弁座に支承される弁が設けられ、また装
置がキヤリヤ継手を備えかつねじを介して弁ハウ
ジングに組合わされた弁抑えを有するタツプ弁を
備えるならば、好都合である。キヤリヤと弁板と
を備えた作動タツプは弁抑えに連結され、作動タ
ツプは弁座を備えた孔付蓋にばねにより押付けら
れる。弁室は弁ハウジングに形成されたタツピン
グねじ継手に孔を通して連通する。

吸込マニホルドに連結される燃料噴霧器として
それ自体公知の、強制噴霧理論に基づいて作用
し、通常デイーゼル機関に使用されるいかなる燃
料噴霧器を使用することもでき、したがつて噴射
ノズルもまた適している。

吸込マニホルドに連結される燃料噴霧器と電熱
点火器とは一体の取付装置として構成することが
できる。

もし本発明の装置が燃料噴霧器として使用さ
れ、噴霧器本体の一端がねじ継手を形成され、そ
の一端は噴霧器本体他端のカムを囲む環状溝と連
通し前記溝は孔を有しかつカムに支承されるダイ
ヤフラムによつて閉鎖されるならば、もつとも有
利である。ダイヤフラムは噴霧器ハウジングによ
つて霧化本体に押付けられ、噴霧器本体はまたダ
イヤフラムの孔に向き合う有孔ケーシングに連結
され、その一端は電熱フイラメントを接地し、他
端は絶縁して電気接点に接続された電熱フイラメ
ントを囲んでいる。

以下、本発明による技術的解決法を、例示とし
て、図面に示す実施例により詳細に説明する。

〔実施例〕

デイーゼルエンジンの吸込みマニホルド１は燃
料噴霧器２に連結され、その噴霧器のジエツト中
に電熱点火器３（電熱フイラメント）が設けられ
ている。燃料噴霧器２はパイプライン４に連結さ
れ、パイプライン４はタツプ弁５を介して供給ポ
ンプ６からシリンダの一つに属する噴射ノズル７
に達する圧力パイプ８に連結されている。

タツプ弁５は、燃料を、全部または一部、噴射
ノズル７から燃料噴霧器２に案内しうるように、
設計されている。始動に先立つてタツプ弁５は高
圧パイプ８を燃料噴霧器２に向かつて開くように
位置決めされる。電流が電熱点火器３に供給さ
れ、電熱点火器３（電熱フイラメント）の発熱
後、デイーゼルエンジンは回転せしめられる。高
圧パイプ８内に供給が開始されるや否や、燃料噴
霧器２は燃料を細かい噴霧状で吸込マニホルドの
空気中にそして電熱フイラメント３上に導き、そ
のため、燃料は点火、燃焼し、吸込マニホルドお
よびその中の空気を加熱する。まさに吸込衝程に
転じようとするシリンダは、適当量の熱を含有す
る、この高温空気と燃焼生成物との混合物を吸込
み、したがつて、同シリンダの圧縮衝程の終り
に、温度は噴射された燃料の点火温度をこえ、そ
こでエンジンは始動することができる。エンジン
の始動性能に必要な、シリンダに吸込まれた高温
空気と燃焼生成物との混合物における酸素含有量
は燃料噴霧器２の位置を適当に選択することによ
り、また同様に部分的タツピングを可能にする、
タツプ弁５を開くことによつて確保することがで
きる。吸込マニホルド内で燃焼した燃料は吸込マ
ニホルドをエンジンの何回かの回転中、始動に必
要な温度の空気が吸込衝程に転ずるそのシリンダ
内ばかりでなく、燃料が吸込マニホルド内に噴射
された後他のシリンダ内にも到達するだけに加熱
する。エンジンが始動した後、点火器は停止さ
れ、タツプ弁５は、高圧パイプ８に連結された噴
射ノズル７が付属するシリンダ内に供給を開始す
るように、閉鎖位置に移行せしめられる。

本発明による装置の適切な作動を促進するため
タツプ弁５が供給ポンプ６によりパイプライン８
（高圧パイプ）を介して噴射ノズル７に供給され
る燃料量の部分的タツピングに適したものとすべ
きことは不可避である。それ以上の要求はタツプ
弁が開放および閉鎖位置においてまた作動中もそ
こに存在する（しばしば数百バールに達する）圧
力に抗して大気に対して適当にシールされなけれ
ばならないことである。

要求は高圧タツプ弁によつて解決することがで
き、その実施例は−例示として−第２図に示して
ある。弁ハウジング９内には高圧パイプ８を連結
するのに適した圧力パイプねじ継手１０が設けら
れ、前記継手は貫流孔１１によつて相互に連結さ
れている。一つの貫流孔１１の端部は弁座１２と
して形成されている。弁座１２の上方には弁１３
が設けられ、その弁は鋼球とするのが好ましい。
弁１３を囲む弁室１４は燃料噴霧器２に達するパ
イプライン４に連結するためのタツピング用ねじ
継手１６と連通している。弁１３上方には抑え１
７が設けられ、その抑え１７はキヤリヤ継手１８
を備えたねじとするのが好都合である。弁ハウジ
ング９は孔を備えた蓋１９によつて閉鎖され孔の
内側フランジは弁座２０として形成されている。
蓋１９の孔内には作動タツプ２１が設けられ；前
記タツプ２１の一部は孔を備えた蓋１９内にあり
そこでは弁板２２が弁座２０に支承され−弁抑え
１７のキヤリヤ継手１８に連結される−キヤリヤ
継手２３が設けられている。キヤリヤタツプ２１
の弁板２２は弾性要素２４（ばね）によつて蓋１
９の弁座２０に押付けられている。

タツプ弁５は下記のように作用する： 閉鎖： 作動タツプ２１が右に回されると、タツプ２１
はキヤリヤ継手２３を介して弁抑え１７を回転
し、弁１３を燃料が弁ハウジング９のねじ継手１
０を通り、供給ポンプ６から高圧パイプ８を通つ
てすべて噴射ノズル７に流れうるように、座１２
に再び押付ける。

開放： 作動タツプ２１は左に回転すると、タツプ２１
はキヤリヤ継手２３を介して、弁抑え１７を回転
し、押片１７は上昇して弁１３の上昇を可能に
し、そこで弁１３は燃料圧力によつて弁座１２か
ら上昇せしめられる。このようにして燃料は弁室
１４内に、そこから孔１５および−ねじ継手１６
に連結された−パイプライン４を通つて吸込マニ
ホルド１に設けられた燃料噴霧器２に流れる。

部分的タツピング： 作動タツプ２１は僅かに左に回転され、そこで
弁抑え１７はキヤリヤ継手２３によりほんの僅か
回転され、したがつて継手２３もほんの僅か上昇
して弁１３が弁座１２から僅かに上昇することを
可能にする。このようにして孔１１に流入する燃
料の一部は供給される間、噴射ノズル７に向かつ
て流れ、その間残りの部分は弁室１４、孔１５お
よびねじ継手１６、すなわち吸込マニホルド１を
通つて吸込マニホルド１に連結されたパイプライ
ン４を通つて燃料噴霧器２に到達する。それぞれ
噴射ノズル７および燃料噴霧器２に達する燃料の
割合は弁１３の自由変位の距離を変化することに
よつて調節可能である（絞り制御）。

シール： 閉鎖位置においてタツプ弁５は弁座１２に支承
される弁１３により外側空間から密閉される。そ
の訳はこの位置において燃料はパイプライン８
（高圧パイプ）の一部を形成する貫流孔１１内を
流れるにすぎないからである。タツプ弁５の開放
位置において、またはもしタツプ弁５が部分的タ
ツピング位置を占めるならば、弁室１４内には、
弁押え１７のねじを通つて、孔を備えた蓋１９の
下方の室に流込むことのできる高圧燃料が存在す
る。孔を備えた蓋１９と作動タツプ２１との間の
接合間隙を通る燃料の流出は、弁座２０と弁板２
２との適当なすり合わせ、ならびに予圧ばね２４
の力によつて阻止される。作動タツプ下方の室に
存在する燃料の圧力は弁座２０と弁板２２との間
のシールを益々緊密なものとする。

吸込マニホルド１に連結された燃料噴霧器２と
して公知のそして通常のデイーゼルエンジン用噴
射ノズルを、もし開放圧力がエンジンの単一シリ
ンダ用に使用する噴射ノズルの開放圧力より低い
圧力に設定しうるならば、巧く使用することがで
きる。

本発明による装置の設置は−とくに下記の設備
において−もし燃料噴霧器２と電熱点火器３が一
体装置として形成されるならば−容易なものとす
ることができる。

本発明による吸込マニホルド１に連結された燃
料噴霧器２の実施例および要求の解決法は第３図
に示されている。

噴霧器本体２５の一端にはパイプライン４に連
結するねじ継手２６が設けられ、他端には孔３７
によつて連結された環状溝２７がカム２８の周囲
に形成されている。

環状溝２７はカム２８の面に支持されかつカム
２８の面に向き合う孔３０を有するダイヤフラム
２９によつて閉鎖されている。ダイヤフラム２９
は噴霧器ハウジング３１により噴霧器本体２５に
押付けられている。噴霧器ハウジング３１は吸込
マニホルド１に連結するように形成されかつ外ね
じを備えている。

燃料噴霧器２および電熱点火器３が一つの集合
装置（燃料噴霧器および点火器結合体）として実
施される場合には、ダイヤフラム２９の孔３０に
向かつて電熱フイラメント３２が設けられフイラ
メントの一端は接地３３に接続され、他端は絶縁
端子３４を介して電気接点３５に接続される。有
孔ケーシング３６は加熱フイラメントを機械的損
傷および吸込マニホルド内の空気流による過冷却
に対して保護する。

燃料噴霧器２は下記のように作用する： パイプライン４を通つて噴霧器本体２５のねじ
継手２６に達する高圧燃料は孔３７を通つて環状
溝２７に流れる。

燃料圧力によりダイヤフラム２９は湾曲し、そ
こで、ダイヤフラムはカム２８から離れ、孔３０
は自由となり、燃料は−細かい噴霧の形で−吸込
マニホルド１内をそして加熱フイラメント３２上
を流れる空気中に混入する。噴霧の細かさは（粒
子の大きさ）は噴霧された燃料ジエツトの形状お
よび大きさ、ダイヤフラム２９の材料、厚さおよ
び直径（ばね定数）により、ならびに孔３０の直
径（形状）の適当な選択によつて影響される。

〔発明の効果〕

本発明による装置の主たる応用範囲は直接噴射
式デイーゼル機関で、構造上の配置により、低温
始動を容易にする電熱プラグを燃焼室に設けるこ
とのできないデイーゼル機関である。

直接噴射式デイーゼル機関は−その低い燃料消
費率および大きい出力により−従来使用された分
割式燃焼室（予燃焼室、渦流室等）を備えたデイ
ーゼル機関より好ましい。さらに一層の発展が、
−とくに低出力範囲において−低温始動の困難性
によつて制限された。低温始動に対する困難性
は、圧縮比を増加することにより或る程度は改善
することができるけれども、しかしながらこの方
法は二つの欠点を含んでいる。その一部は増大し
た燃焼ピーク圧力が構造部分の機械的負荷を増大
するためであり、また一部は燃焼の増大したピー
ク温度の影響によつて窒素酸化物が排気ガス中に
出現し、その排気ガスがいちじるしく環境を汚染
するからである。この理由で大多数の国において
公的法規によつて排気ガスの窒素酸化物含有量を
制限している。

本発明による装置を使用することにより直接噴
射式デイーゼル機関の低温始動は低出力範囲にお
いてさえも圧縮比を増加することなしに実施する
ことができる。このようにして（分割されない燃
焼室を備えた）直接噴射デイーゼル機関を、低出
力範囲においてさえ低燃料消費および高出力で使
用することが可能となつた。

本発明による装置は供給ポンプを備えたいかな
るデイーゼル機関に対しても具合よく使用するこ
とができ、その装置はもつとも簡単な方法で設置
することができ、したがつてデイーゼル機関を備
えた乗物の低温始動性能をいちじるしく改善する
ことができる。他の始動条件（蓄電池の適当な状
態、供給ポンプへの燃料の連続した流入等）が存
在する場合本発明による装置を使用することによ
りデイーゼル機関の低温始動性能に対する温度制
限を約10℃から20℃だけ低下することができる。

別の利点として電熱点火器の低い電気的動力消
費により蓄電池が始動機関中ほとんど負荷をうけ
ず、したがつて、大きい電気的出力が始動電気機
（セルフスタータ）に対して残されていることに
言及しておく。

機関にそれぞれ吸い込まれる空気が燃料の燃焼
の間に放出される熱によつて加熱され、さらに、
低温始動が付属的材料、装置または外部エネルギ
を要しないことは有利である。

本発明による技術的解決法は図面に示された実
施例に限定されるものではまつたくなく、本発明
の理論を応用することにより圧縮点火式内燃機関
の低温始動用のいかなる始動装置をも実現するこ
とができる。

本発明による装置は、運転席から一人で作動で
きるように実施することができ、作動（操作）は
分割燃焼室式デイーゼル機関に対する加熱ポンプ
による加熱プラグによる通常の始動方法、すなわ
ち、すべての運転者にとつてよく慣れた通常の行
動である、予熱に対応するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置の主要な配列を示す
図、第２図は圧力パイプに組込まれたタツプ弁を
示す図、第３図は吸込マニホルドに設けられた高
圧燃料噴霧器の図である。 １…吸込マニホルド、２…燃料噴霧器、３…電
熱点火器、４…パイプライン、５…高圧タツプ
弁、６…供給ポンプ、７…噴射ノズル、８…高圧
パイプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電熱点火器３と高圧燃料噴霧器２とが機関の
   吸気管１内に配置され、前記噴霧器２がパイプラ
   イン４と高圧タツプ弁５とを介して燃料噴射ポン
   プ６の吐出側に接続され、機関の噴射ノズルが圧
   力パイプ８を介して前記燃料噴射ポンプ６に接続
   されている多気筒デイーゼル機関の吸入空気を予
   熱するための装置において、前記高圧タツプ弁５
   は予熱用燃料の量を調整する調節弁であつて機関
   の燃料噴射ポンプ６と唯１つのシリンダーの噴射
   ノズルとの間の圧力パイプ８に接続され、加熱さ
   れた空気と燃焼生成物との混合物が機関の始動に
   必要な酸素含有量をもつように一部だけの燃料が
   前記高圧タツプ弁５を通して吸気管１内に供給さ
   れ、そしてこの予熱段階中始動に必要な量の燃料
   を機関の噴射ノズルに供給することを特徴とする
   デイゼル機関の吸入空気を予熱するための装置。 ２ 前記タツプ弁５のケーシング９は貫流孔１１
   を通して互に連通する圧力パイプ８用の２つのパ
   イプ継手１０を有し、貫流孔１１の１つは弁１
   ２，１３を介してパイプライン４用のパイプライ
   ンねじ継手１６と接続され、ケーシング９のねじ
   孔に案内される抑え１７が前記弁の弁体１３と組
   合わされ、前記抑え１７は駆動部分１８および２
   ３を介してばね２４によつて孔付き蓋１９の弁座
   ２０に押付けられた作動ボルト２１に接続されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の装置。 ３ 高圧燃料噴霧器２と電熱点火器３とが１つの
   構造体に一体化されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項又は第２項記載の装置。 ４ 噴霧器本体２５の一端にねじ継手２６が設け
   られ、噴霧器本体２５の他端に電熱フイラメント
   ３２が対面し、電熱フイラメントの一端３３は接
   地され他端３４は絶縁通路を介して電気接点３５
   に接続され、電熱フイラメント３２は孔の明いた
   ジヤケツト３６で囲まれている特許請求の範囲第
   １項に記載の装置に使用される高圧燃料噴霧器に
   おいて、前記ねじ継手２６は孔３７を通して前記
   電熱フイラメント３２に隣接する噴霧器本体２５
   の端部に配置された環状溝２７に連通し、前記環
   状溝２７は孔３０を備え噴霧器ハウジング３１に
   よつて噴霧器本体２５に押付けられたダイヤフラ
   ム２９を介して前記電熱フイラメントに連通し得
   るようになつていることを特徴とする高圧燃料噴
   霧器。