JPH06280721A - Method for starting diesel engine - Google Patents

Method for starting diesel engine

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JPH06280721A
JPH06280721A JP7404593A JP7404593A JPH06280721A JP H06280721 A JPH06280721 A JP H06280721A JP 7404593 A JP7404593 A JP 7404593A JP 7404593 A JP7404593 A JP 7404593A JP H06280721 A JPH06280721 A JP H06280721A
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JP
Japan
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air
cylinder
valve
diesel engine
exhaust
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Application number
JP7404593A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Isao Uemitsu
勲 上光
Akira Yamamoto
山本  明
Makoto Endo
真 遠藤
Hideo Negishi
秀夫 根岸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hino Motors Ltd
Original Assignee
Hino Motors Ltd
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Publication date
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Publication of JPH06280721A publication Critical patent/JPH06280721A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Abstract

PURPOSE:To shorten a time before reaching initial explosion and to reduce generation of white smoke by efficiently increasing a temperature of air sucked into a cylinder while increasing a rotational speed of a crankshaft by reducing pumping resistance when started a diesel engine. CONSTITUTION:Air, closely sealed between the inside of a cylinder 1c and the inside of an exhaust manifold 11 in the upstream from an exhaust brake valve 5 connected to this cylinder, is continuously compressed and expanded by reciprocating a piston 8, and in this way, a temperature of air in the cylinder 1c is increased, to inject fuel into the cylinder 1c first when this air temperature sufficiently rises, so that a diesel engine 1 is started.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジンの
着火性を改善して始動性を向上させる、ディーゼルエン
ジンの始動方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for starting a diesel engine, which improves ignition performance of the diesel engine and improves startability thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ディーゼルエンジンを始動するに
は、スタータ・モータによってクランク軸を回転させ、
ディーゼルエンジンの吸気、圧縮、膨張、排気の各工程
に合わせて吸気バルブ及び排気バルブを開閉させると共
に、電子制御の燃料噴射系によってシリンダ内に燃料を
噴射して、これを行っている。しかし、スパークプラグ
を有さないディーゼルエンジンの特殊性から、噴射され
た燃料が初めて爆発する(以下、初爆という)に至るま
でには上記各工程の繰り返し(以下、ポンピングとい
う)によってシリンダ内の空気の温度が所定値以上に上
昇する必要がある。このため、ディーゼルエンジンが始
動するまでには所定の時間を要する。
2. Description of the Related Art Conventionally, in order to start a diesel engine, a crankshaft is rotated by a starter motor,
This is performed by opening and closing the intake valve and the exhaust valve in accordance with each process of intake, compression, expansion, and exhaust of the diesel engine, and injecting fuel into the cylinder by an electronically controlled fuel injection system. However, due to the peculiarities of the diesel engine that does not have a spark plug, until the injected fuel explodes for the first time (hereinafter referred to as the initial explosion), the above-mentioned steps are repeated (hereinafter referred to as pumping) It is necessary that the temperature of the air rise above a predetermined value. Therefore, it takes a predetermined time to start the diesel engine.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】このようにディーゼル
エンジンを始動するには、スタータ・モータによってク
ランク軸を回転させることにより上記4つの工程を何回
か繰り返す必要があり、一般に、始動時のクランク軸の
回転数を上昇させれば初爆に至るまでの時間を短縮する
ことができる。しかし、上記工程のうち圧縮工程ではシ
リンダ内に閉じ込められた空気をピストンによって圧縮
しなければならないから、この時の圧縮抵抗及び熱損失
がディーゼルエンジン始動時にクランク軸の回転数を上
昇させることの妨げになっている。従来、スタータ・モ
ータの容量を増大させることによってクランク軸の回転
数を上昇させるという手段も採られているが、スタータ
・モータの容量の増大には限界がある。
In order to start the diesel engine in this way, it is necessary to repeat the above four steps several times by rotating the crankshaft with the starter motor. If the rotation speed of the shaft is increased, the time until the initial explosion can be shortened. However, in the compression step of the above steps, the air trapped in the cylinder must be compressed by the piston, so the compression resistance and heat loss at this time prevent the crankshaft from increasing in rotational speed during diesel engine startup. It has become. Conventionally, a means of increasing the rotation speed of the crankshaft by increasing the capacity of the starter motor has been adopted, but there is a limit to the increase of the capacity of the starter motor.

【0004】また、上記圧縮工程で圧縮され、温度が上
昇した空気も、続く排気工程でシリンダ外に排出されて
しまうから、空気の加熱効率も高いとは言えない。ディ
ーゼルエンジンの吸気経路にインターク・ヒータを設
け、シリンダへの吸気を加熱するという手段も採られて
いるが、インターク・ヒータを別途設けなければなら
ず、また、これを制御する装置を更に設けなければなら
ないという欠点がある。
Further, the air that has been compressed in the above-mentioned compression process and whose temperature has risen is also discharged out of the cylinder in the subsequent exhaust process, so it cannot be said that the heating efficiency of the air is high. A method of heating the intake air to the cylinder by providing an intercool heater in the intake path of the diesel engine is also adopted, but an interheat heater must be provided separately, and a device for controlling this is further added. The drawback is that it must be provided.

【0005】更に、従来、燃料の噴射はクランク軸の回
転当初から行われていたので、着火前に噴射された燃料
は排気工程でシリンダの外部に排出される空気と共にシ
リンダ外に排出され、白煙を生じるという欠点がある。
Further, conventionally, the fuel has been injected from the beginning of the rotation of the crankshaft. Therefore, the fuel injected before ignition is discharged to the outside of the cylinder together with the air discharged to the outside of the cylinder in the exhaust process, and the white It has the drawback of producing smoke.

【0006】そこで、本発明の目的は、ディーゼルエン
ジン始動時のポンピング抵抗を低減させてクランク軸の
回転数を上昇させると共に、シリンダ内に吸入された空
気の温度を効率よく上昇させ、これによって初爆に至る
までの時間を短縮することができ、また白煙の発生を低
減することのできる、ディーゼルエンジンの始動方法を
提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to reduce the pumping resistance at the time of starting the diesel engine to increase the rotational speed of the crankshaft and to efficiently increase the temperature of the air taken into the cylinder. It is an object of the present invention to provide a method for starting a diesel engine, which can shorten the time until the explosion and reduce the generation of white smoke.

【0007】[0007]

【課題を達成するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明のディーゼルエンジンの始動方法は、ディー
ゼルエンジンの吸気バルブを開放し、排気バルブを閉鎖
した後に、ピストンを下降させ、シリンダ内に吸気する
工程と、前記シリンダ内への吸気が完了した後、前記吸
気バルブを閉鎖し、前記排気バルブを開放し、更に前記
ディーゼルエンジンの排気通路に配置された排気ブレー
キバルブを閉鎖し、前記排気ブレーキバルブよりも上流
側の前記排気通路内の空間と前記シリンダ内の空間と前
記両空間の間の排気ポート内の空間とからなる密閉空間
を形成する工程と、前記ピストンを往復動させて前記密
閉空間内のエアを繰り返し膨張・収縮させ、前記エアの
温度を所定値まで上昇させる工程と、前記ディーゼルエ
ンジンの回転数が所定値まで上昇したとき、前記排気バ
ルブを閉鎖して前記シリンダ内に燃料を噴射し、前記ピ
ストンを上昇させて着火する工程とを有することを特徴
とする。
In order to achieve the above-mentioned object, a method for starting a diesel engine according to the present invention is to open an intake valve and close an exhaust valve of a diesel engine, and then lower a piston to move the cylinder inside the cylinder. And a step of inhaling into the cylinder is completed, the intake valve is closed, the exhaust valve is opened, and an exhaust brake valve disposed in an exhaust passage of the diesel engine is closed, Forming a closed space consisting of a space in the exhaust passage upstream of the exhaust brake valve, a space in the cylinder, and a space in the exhaust port between the two spaces; and reciprocating the piston. The step of repeatedly expanding and contracting the air in the closed space to raise the temperature of the air to a predetermined value, and the rotational speed of the diesel engine are When raised to value, said exhaust valve closes to inject fuel into the cylinder, characterized in that a step of igniting is raised the piston.

【0008】[0008]

【作用】本発明によれば、シリンダ内部とこれに連通す
る排気ブレーキバルブよりも上流側の排気マニホールド
内部とこれらの間とに密封されたエアを、ピストンを往
復動させることによって連続的に圧縮・膨張させ、これ
によってシリンダ内のエアの温度を上昇させ、このエア
温度が十分に上昇したところで初めてシリンダ内に燃料
を噴射してディーゼルエンジンを始動させる。
According to the present invention, the air sealed inside the cylinder, the exhaust manifold upstream of the exhaust brake valve communicating with the cylinder, and the space therebetween is continuously compressed by reciprocating the piston. -Expand to raise the temperature of the air in the cylinder, and only when the temperature of the air has risen sufficiently is fuel injected into the cylinder to start the diesel engine.

【0009】このようなディーゼルエンジンの始動方法
によれば、ピストンの往復動によって連続的に圧縮・膨
張されるエアは、シリンダ内のみで圧縮されるのではな
く、シリンダ内部と排気ブレーキバルブよりも上流側の
排気マニホールド内部とを連通させたより大きな空間内
で圧縮されるから、エア圧縮時の圧縮抵抗及び熱損失を
低減することが可能になり、エンジン始動時のエンジン
回転数を容易に上昇させることができる。しかも、この
エアは、上述のように、シリンダと排気マニホールドと
を連通させた密封空間内に保持され、エンジンが着火さ
れるまで排気されることはないから、エア温度を効率的
に上昇させることができる。そして、燃料はシリンダ内
のエア温度が十分に上昇した時に初めて噴射されるか
ら、白煙として排気される未燃焼の燃焼の量を減少させ
ることができる。
According to such a diesel engine starting method, the air continuously compressed / expanded by the reciprocating movement of the piston is not compressed only in the cylinder but rather in the cylinder and in the exhaust brake valve. Since it is compressed in a larger space that communicates with the inside of the exhaust manifold on the upstream side, it is possible to reduce the compression resistance and heat loss during air compression, and easily increase the engine speed at engine startup. be able to. Moreover, as described above, this air is held in the sealed space that connects the cylinder and the exhaust manifold, and is not exhausted until the engine is ignited, so that the air temperature is efficiently raised. You can Then, the fuel is injected only when the temperature of the air in the cylinder rises sufficiently, so that the amount of unburned combustion exhausted as white smoke can be reduced.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は、ディーゼルエンジン1のシリンダ1aの
シリンダヘッド1b部分のみを示す断面図であり、シリ
ンダヘッド1bには排気ポート1cと吸気ポート1dが
形成されている。排気ポート1cには排気バルブ3aが
取り付けられ、また、吸気ポート1dには吸気バルブ3
bが取り付けられている。排気ポート1cには排気マニ
ホールド4が連結され、排気マニホールド4の下流側に
は排気ブレーキバルブ5が取り付けられている。図中、
6は排気管であり、6aは排気管6に介装された消音器
である。また、吸気ポート1dには吸気マニホールド7
が連結され、吸気マニホールド7は図示しないエアクリ
ーナを介して大気中に連通している。なお、図中、I
は、シリンダ1a内に燃料を噴射する蓄圧式のユニット
・インジェクタであり、また、8はピストン、8aはピ
ストン8とクランク軸(図示せず)とを連結するコネク
ティング・ロッドを示す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing only a cylinder head 1b portion of a cylinder 1a of a diesel engine 1, and an exhaust port 1c and an intake port 1d are formed in the cylinder head 1b. An exhaust valve 3a is attached to the exhaust port 1c, and an intake valve 3a is attached to the intake port 1d.
b is attached. An exhaust manifold 4 is connected to the exhaust port 1c, and an exhaust brake valve 5 is attached downstream of the exhaust manifold 4. In the figure,
6 is an exhaust pipe, and 6a is a silencer interposed in the exhaust pipe 6. Further, the intake manifold 7 is installed in the intake port 1d.
And the intake manifold 7 communicates with the atmosphere through an air cleaner (not shown). In the figure, I
Is a pressure accumulating unit injector for injecting fuel into the cylinder 1a, 8 is a piston, and 8a is a connecting rod connecting the piston 8 and a crankshaft (not shown).

【0011】吸気バルブ3aと排気バルブ3bにはバル
ブ・アクチュエータ15がそれぞれ連結され、また、排
気ブレーキバルブ5もリンク機構9を介してバルブ・ア
クチュエータ15に連結されている。バルブ・アクチュ
エータ15の詳細な構造及び作用は後述する。これらの
バルブ・アクチュエータ15は高圧空気供給管15a、
15a、15aを介して制御バルブ10に連結され、制
御バルブ10は高圧空気供給管10aを介して高圧空気
供給源11に連結されている。そして、12は制御バル
ブ10とユニット・インジェクタIとに制御信号を発す
る中央処理装置(CPU)である。このCPU12は通
常の車載用コンピュータでよい。
A valve actuator 15 is connected to each of the intake valve 3a and the exhaust valve 3b, and the exhaust brake valve 5 is also connected to the valve actuator 15 via a link mechanism 9. The detailed structure and operation of the valve actuator 15 will be described later. These valve actuators 15 are high pressure air supply pipes 15a,
The control valve 10 is connected via 15a and 15a, and the control valve 10 is connected to a high pressure air supply source 11 via a high pressure air supply pipe 10a. Reference numeral 12 is a central processing unit (CPU) that issues a control signal to the control valve 10 and the unit injector I. The CPU 12 may be an ordinary vehicle-mounted computer.

【0012】さて、ディーゼルエンジン1の始動時に
は、CPU12が制御バルブ10に制御信号を発し、バ
ルブ・アクチュエータ15によって吸気バルブ3bを開
放し、排気バルブ3aを閉鎖して、スタータ・モータ
(図示せず)を駆動し、ピストン8を下降させてシリン
ダ1c内にエアを吸引する。この吸気工程が終了した時
点で、吸気バルブ3bを閉鎖し、排気バルブ3aを開放
すると共に、排気ブレーキバルブ5を閉鎖する。これに
より、シリンダ1aの内部と排気ポート1cの内部、そ
して排気ブレーキバルブ5よりも上流側の排気マニホー
ルド4の内部とで画成される密封空間を形成する。この
状態で、スタータ・モータによってピストン8を往復動
させ、この密封空間内のエアを繰り返し、圧縮・膨張さ
せ、エアの温度を上昇させる。
When the diesel engine 1 is started, the CPU 12 sends a control signal to the control valve 10 to open the intake valve 3b and close the exhaust valve 3a by the valve actuator 15 to start a starter motor (not shown). ) Is driven to lower the piston 8 to suck air into the cylinder 1c. At the end of this intake process, the intake valve 3b is closed, the exhaust valve 3a is opened, and the exhaust brake valve 5 is closed. As a result, a sealed space defined by the inside of the cylinder 1a, the inside of the exhaust port 1c, and the inside of the exhaust manifold 4 upstream of the exhaust brake valve 5 is formed. In this state, the piston 8 is reciprocated by the starter motor, and the air in the sealed space is repeatedly compressed and expanded to raise the temperature of the air.

【0013】図2に、このときのシリンダ1c内の圧力
とピストン8の行程との関係を示す。同図において、a
は圧縮行程を示し、bは膨張行程を示す。本発明の始動
方法によれば、ピストン8は圧縮行程aと膨張行程bと
を繰り返し、両行程a、bの間の損失エネルギAによっ
てエアを暖気する。これに対し、従来のディーゼルエン
ジンの始動時には、エアはシリンダ1c内でのみ圧縮さ
れていたので、ピストンは圧縮行程cと膨張行程dを繰
り返し、圧縮行程cではシリンダ1c内の圧力が急激に
上昇し、これがピストン8の移動に対する大きな抵抗
(圧縮抵抗)になると共に熱損失を生じていた。この圧
縮行程cと膨張行程dの間の損失エネルギをBで表す。
本発明の始動方法では、従来の方法に比較して、シリン
ダ1c内の圧力上昇を遥かに低く押さえことができるか
ら、スタータ・モータによってディーゼルエンジン1の
始動時の回転数を十分に上昇させることができる。した
がって、スタータ・モータの容量を増大させなくても、
エアを十分に暖気することができる。
FIG. 2 shows the relationship between the pressure in the cylinder 1c and the stroke of the piston 8 at this time. In the figure, a
Indicates a compression stroke, and b indicates an expansion stroke. According to the starting method of the present invention, the piston 8 repeats the compression stroke a and the expansion stroke b, and warms the air by the energy loss A between the strokes a and b. On the other hand, when the conventional diesel engine is started, the air is compressed only in the cylinder 1c, so the piston repeats the compression stroke c and the expansion stroke d, and the pressure in the cylinder 1c rises sharply in the compression stroke c. However, this causes a large resistance (compression resistance) to the movement of the piston 8 and causes a heat loss. The energy loss between the compression stroke c and the expansion stroke d is represented by B.
In the starting method of the present invention, the pressure increase in the cylinder 1c can be suppressed to a much lower level than in the conventional method, and therefore, the starter motor can sufficiently increase the rotation speed at the time of starting the diesel engine 1. You can Therefore, without increasing the capacity of the starter motor,
Air can be sufficiently warmed up.

【0014】この様にして、ディーゼルエンジン1の回
転数が十分に上昇し、エアの温度が所定の温度に達する
と、CPU12はユニット・インジェクタIに燃料噴射
信号を発し、ユニット・インジェクタIはシリンダ1c
内に燃料を噴射する。この状態を図3に示す。同図中、
Cは本発明の始動方法によるエンジン回転数の上昇曲線
を示し、Dは従来の始動方法によるエンジン回転数の上
昇曲線を示す。本発明の方法によればエンジン回転数の
上昇は早いから、エンジンが所定の回転数に達した時点
eで燃料を噴射すれば、その直後fで初爆に至る。これ
に対し、従来の始動方法では、エンジン回転数の上昇が
遅いばかりでなく、燃料はエンジンが回転し始めた直後
から初爆gに至るまでの期間hにわたって、連続的に噴
射されるから、この間hは未燃焼の燃料を含んだ白煙が
排出されることになる。
In this way, when the rotation speed of the diesel engine 1 is sufficiently increased and the temperature of the air reaches a predetermined temperature, the CPU 12 issues a fuel injection signal to the unit injector I, and the unit injector I becomes a cylinder. 1c
Fuel is injected into the inside. This state is shown in FIG. In the figure,
C shows an increase curve of the engine speed by the starting method of the present invention, and D shows an increase curve of the engine speed by the conventional starting method. According to the method of the present invention, the engine speed rises quickly, so if fuel is injected at the time e when the engine reaches a predetermined speed, immediately after that, the initial explosion occurs at f. On the other hand, in the conventional starting method, not only the increase in the engine speed is slow, but also the fuel is continuously injected for a period h from immediately after the engine starts to the initial explosion g, During this period, white smoke containing unburned fuel is discharged during h.

【0015】図4ないし図10は、バルブ・アクチュエ
ータ15が種々の作動状態にあるときの縦断面図であ
る。バルブ・アクチュエータ15は上下方向に対象であ
り、下側の部材に対応する上側の部材は、下側の部材と
同一参照番号に添字aを付して示している。
4 to 10 are vertical sectional views of the valve actuator 15 in various operating states. The valve actuator 15 is vertically symmetrical, and the upper member corresponding to the lower member is designated by the same reference numeral as the lower member with a subscript a.

【0016】図4に示すように、バルブ・アクチュエー
タ15は出力軸31を有し、この一端に排気バルブ3
a、吸気バルブ3bが固定され、また、リンク機構13
を介して排気ブレーキバルブ14が連結されている(図
1を参照のこと)。また、バルブ・アクチュエータ15
はそのハウジング39内に、Oリング43を装備した低
質量のメインピストン33、エアバルブ35、35aを
有している。エアバルブ35、35aはそれぞれ一定の
位置で永久磁石41、41aによって係止されると共
に、制御装置 によってコイル45、45aがパルス励
起されることによってそれぞれの位置から移動する。エ
アバルブ35、35aはそれぞれ延出した中空のバルブ
軸37、37aを有する環状ボディを有している。エア
バルブ35、35aはバルブ・アクチュエータ15の作
動中に種々の開閉作用を行うためにメイン・ピストン3
3及びハウジング39と協働するようになっている。ハ
ウジング39は、図示しないポンプによって、例えば1
00psiゲージ圧程度に加圧される高圧キャビティ5
9、59aと、大気に開放される低圧キャビティ61、
61aを有している。
As shown in FIG. 4, the valve actuator 15 has an output shaft 31, and the exhaust valve 3 is provided at one end thereof.
a, the intake valve 3b is fixed, and the link mechanism 13
The exhaust brake valve 14 is connected through the valve (see FIG. 1). In addition, the valve actuator 15
The housing 39 has a low-mass main piston 33 equipped with an O-ring 43 and air valves 35 and 35a. The air valves 35 and 35a are locked by the permanent magnets 41 and 41a at fixed positions, respectively, and moved from their respective positions by pulse excitation of the coils 45 and 45a by the control device. The air valves 35 and 35a have annular bodies having hollow valve shafts 37 and 37a extending therefrom, respectively. The air valves 35 and 35a are used to perform various opening / closing operations during the operation of the valve actuator 15.
3 and the housing 39. The housing 39 is, for example, 1 by a pump (not shown).
High pressure cavity 5 pressurized to around 00 psi gauge pressure
9, 59a and low pressure cavity 61 open to the atmosphere,
61a.

【0017】図4は、メイン・ピストン33が下端位置
にあり、エアバルブ35が閉じた初期状態を示してい
る。この状態では、エアバルブ35の環状リング49は
ハウジング39の環状溝の中にあり、Oリング51に接
触してシールしている。これにより、キャビティ59の
中の圧縮空気を閉じ込めており、メイン・ピストン33
に力を及ぼすことを阻止している。この位置において、
メイン・ピストン33はキャビティ64a内の圧縮空気
の力で下側に押さえ付けられている。この圧縮空気の圧
力はキャビティ61aのものより大きい。キャビティ6
1aは、図4で、エアバルブ35a内で孔42aに平行
でボディ52、52a内で通路71と平行な環状の通路
36aを介して凹みを有するボディ52の表面34と連
通している。環状の通路36、36aはエアバルブ3
5、35aがそれぞれ閉位置にあるときに形成され、エ
アバルブ35、35aがそれぞれ開位置にあるときに閉
じられる。凹みを有するボディ52、52aはメイン・
ピストン33に取り付けられ、これと一体になってい
る。浅い凹み46及び46a、54及び54aがボディ
52、52aにそれぞれ形成されている。メイン・ピス
トン33が下端にあるときには、メイン・ピストン33
の面62はバルブポート53、孔42、通路36を介し
て低圧キャビティ61と連通している。
FIG. 4 shows an initial state in which the main piston 33 is at the lower end position and the air valve 35 is closed. In this state, the annular ring 49 of the air valve 35 is in the annular groove of the housing 39 and is in contact with the O-ring 51 for sealing. As a result, the compressed air in the cavity 59 is confined and the main piston 33
To prevent exerting power on. In this position,
The main piston 33 is pressed downward by the force of compressed air in the cavity 64a. The pressure of this compressed air is greater than that of the cavity 61a. Cavity 6
In FIG. 4, 1a communicates with the surface 34 of the recessed body 52 via an annular passage 36a in the air valve 35a which is parallel to the hole 42a and parallel to the passage 71 in the body 52a. The annular passages 36 and 36a are provided for the air valve 3
5, 35a are formed when each is in the closed position and are closed when the air valves 35, 35a are each in the open position. The bodies 52 and 52a having the recesses are the main
It is attached to the piston 33 and is integral with it. Shallow recesses 46 and 46a, 54 and 54a are formed in the bodies 52 and 52a, respectively. When the main piston 33 is at the lower end, the main piston 33
Surface 62 communicates with low pressure cavity 61 via valve port 53, hole 42, and passage 36.

【0018】図5において、往復動するエアバルブ35
は下に向かって例えば1.5mm移動し、一方メイン・
ピストン33は未だ動いていない状態であるが、そこで
高圧の空気がキャビティ59からボディ52の周りに円
周方向に当間隔で設けられた四つの浅い凹み54を通っ
て駆動力をメイン・ピストン33の下面62に加える。
永久磁石41による接極子40の拘束力を一時的に弱め
又は無力化するコイル45に電気パルスを与えることに
よってエアバルブ35が開かれる。この接極子40はバ
ルブ軸37の端部に固定されている。拘束力が一時的に
無力化されると、エアバルブ35の第一環状面69に応
答した圧力が作用するキャビティ59中の空気圧がエア
バルブ35を開かせる。エアバルブ35の下側への移動
に伴って環状ショルダー44によって第二環状面38と
ハウジング壁47との間に形成されるキャビティ57と
キャビティ(低圧空気排出口)61との間の連通がエア
バルブ35のリング49を介して達成され、メイン・ピ
ストン33を上方向に動かす力が作用する。
In FIG. 5, a reciprocating air valve 35 is used.
Moves downwards, for example 1.5 mm, while the main
The piston 33 is still in a non-moving state, but high-pressure air is supplied to the main piston 33 from the cavity 59 through the four shallow recesses 54 provided at equal intervals in the circumferential direction around the body 52. To the lower surface 62 of.
The air valve 35 is opened by applying an electric pulse to the coil 45 that temporarily weakens or disables the restraining force of the armature 40 by the permanent magnet 41. The armature 40 is fixed to the end of the valve shaft 37. When the restraint force is temporarily disabled, the air pressure in the cavity 59 acted by the pressure in response to the first annular surface 69 of the air valve 35 causes the air valve 35 to open. The communication between the cavity 57 and the cavity (low-pressure air outlet) 61 formed between the second annular surface 38 and the housing wall 47 by the annular shoulder 44 as the air valve 35 moves downward is established. Force is exerted on the main piston 33 in the upward direction.

【0019】エアバルブ35の環状ショルダー63が凹
み54の端に係合して初めてリング49はハウジング3
9の環状溝の中から離れて凹み54、キャビティ64に
キャビティ59の圧力をフルに伝える(図6参照)。
The ring 49 is not attached to the housing 3 until the annular shoulder 63 of the air valve 35 is engaged with the end of the recess 54.
The pressure of the cavity 59 is fully transmitted to the recess 54 and the cavity 64 away from the annular groove 9 (see FIG. 6).

【0020】図6はエアバルブ35がほぼ全開の約2.
8mm開いた状態で且つメイン・ピストン33が上に向
かって約3.5mm動いた状態を示す。図5で高圧空気
がキャビティ57とメイン・ピストン33の面62に供
給され、上側に動かし始めた所を示した。このキャビテ
ィ64への高圧空気の供給は凹み54の端がハウジング
39の環状のショルダー75を通過すると止められる。
しかし、メイン・ピストン33はキャビティ64内の高
圧空気の力で上方向に動き続ける。エアバルブ35の周
囲には複数の孔42がある。エアバルブ35とメイン・
ピストン33の軸方向の相対運動によってエアバルブ3
5の環状ショルダー65がキャビティ59とキャビティ
57を凹み46と孔42を介して連通させると、面38
に作用する高圧力によりエアバルブ35に閉じる方向
(上方向)の力が作用する。エアバルブ35、35aの
内側の環状面48、48aはそれぞれエアバルブの作動
中ずっと低圧の大気圧である。
In FIG. 6, the air valve 35 is almost fully opened to about 2.
It shows a state in which the main piston 33 is moved upward by about 3.5 mm while being opened by 8 mm. FIG. 5 shows that high pressure air is supplied to the cavity 57 and the surface 62 of the main piston 33 and starts moving upward. The supply of high pressure air to the cavity 64 is stopped when the end of the recess 54 passes through the annular shoulder 75 of the housing 39.
However, the main piston 33 continues to move upward due to the force of the high pressure air in the cavity 64. There are a plurality of holes 42 around the air valve 35. Air valve 35 and main
By the relative movement of the piston 33 in the axial direction, the air valve 3
When the annular shoulder 65 of 5 makes the cavity 59 and the cavity 57 communicate with each other through the recess 46 and the hole 42, the surface 38
Due to the high pressure acting on the air valve 35, a force in the closing direction (upward direction) acts on the air valve 35. The inner annular surfaces 48, 48a of the air valves 35, 35a, respectively, are at low atmospheric pressure throughout operation of the air valves.

【0021】図7ではメイン・ピストン33は約6.1
mm動き且つ図7で上方向に更に動き続ける。エアバル
ブはまだ2.8mmの位置であり、最も下の全開位置に
ある。ショルダー65は協働する凹み46の端から完全
に離れ、キャビティ59から高圧空気をシール面47を
通りキャビティ57に導き、面38に圧力を作用させ
る。エアバルブ35は、環状面69とこれに連なる面に
作用する圧縮空気のため、この位置に短い時間止まろう
とするが、面38の面積は面69の面より大きいので、
エアバルブ35はエアバルブ35を閉じる方向(上方
向)に力を受ける。これは開位置(下端)からエアバル
ブを戻すのに必要とされる力を大幅に減少させるので、
接極子40上の永久磁石41に要求される磁力が大幅に
減少する。キャビティ59の高圧空気を凹み54の後ろ
に位置する凹み46を通して放出することにより、面3
8の圧力はメイン・ピストン33が十分に進行して且つ
エアバルブ35がまだ閉まり切る前まで遅れる。
In FIG. 7, the main piston 33 is about 6.1.
mm and continues to move further upwards in FIG. The air valve is still at the 2.8 mm position and is in the lowest fully open position. The shoulder 65 is completely away from the end of the cooperating recess 46 and directs high pressure air from the cavity 59 through the sealing surface 47 into the cavity 57 and exerts pressure on the surface 38. The air valve 35 tries to stop at this position for a short time because of the compressed air acting on the annular surface 69 and the surface connected to the annular surface 69, but since the area of the surface 38 is larger than the surface of the surface 69,
The air valve 35 receives a force in a direction of closing the air valve 35 (upward). This significantly reduces the force required to return the air valve from the open position (bottom end), so
The magnetic force required for the permanent magnet 41 on the armature 40 is greatly reduced. By discharging the high pressure air in the cavity 59 through the recess 46 located behind the recess 54,
The pressure at 8 is delayed until the main piston 33 is fully advanced and the air valve 35 is still closed.

【0022】このバルブ・アクチュエータ15の特徴
は、軸方向に平行な通路71がボディ52、52aとメ
イン・ピストン33に存在することである。これらは円
周方向に間隔を開けて配置され、エアバルブ35、35
aとメイン・ピストン33の作動中も常にキャビティ5
0、50a内の圧力を均等化している。これは、少なく
ともキャビティ50、50aの何れか一つが低圧キャビ
ティ61、61aと流体的な連通を保っているからであ
る。これは、常に面48、48aを低圧に保つ効率のよ
い方法である。したがって、キャビティ57、57a、
エアバルブ35、35aに高い圧力が作用すると、空気
力により効率良く閉まるのである。
A feature of the valve actuator 15 is that a passage 71 parallel to the axial direction exists in the bodies 52, 52a and the main piston 33. These are arranged at intervals in the circumferential direction, and the air valves 35, 35
a and the main piston 33 are in operation, the cavity 5 is always
The pressures within 0 and 50a are equalized. This is because at least one of the cavities 50, 50a maintains fluid communication with the low pressure cavities 61, 61a. This is an efficient way to keep the surfaces 48, 48a at a low pressure at all times. Therefore, the cavities 57, 57a,
When a high pressure acts on the air valves 35 and 35a, the air valves 35 and 35a are efficiently closed by aerodynamic force.

【0023】図8において、エアバルブ35はその閉位
置から約2.0mmの位置にあり、面38に空気力を受
けて閉位置に戻りつつあり、接極子40に対する磁石4
1の吸引力が接極子40を磁石ラッチの方へ戻そうとし
ている。図8では、メイン・ピストン33は約6.1m
m動いている。図9では、メイン・ピストン33は約
6.1mm動いている。図9では、エアバルブ35は閉
位置から約1.5mmであり、メイン・ピストン33は
約10mm動いている。
In FIG. 8, the air valve 35 is located about 2.0 mm from its closed position, is being returned to the closed position by receiving aerodynamic force on the surface 38, and the magnet 4 to the armature 40 is being moved.
An attractive force of 1 is trying to return the armature 40 towards the magnet latch. In FIG. 8, the main piston 33 is about 6.1 m.
It is moving m. In FIG. 9, the main piston 33 has moved about 6.1 mm. In FIG. 9, the air valve 35 is about 1.5 mm from the closed position and the main piston 33 has moved about 10 mm.

【0024】キャビティ64の中の高圧空気を中間圧力
まで低下させるように、ゲージ圧で4psi程度の中間
圧力が中間ポート67からキャビティ64に導入され
る。ポート67はメイン・ピストン33の表面62に作
用していた圧力空気の圧力を排出し、ピストンから加速
力を除く。ポート67は、また、ピストンの反対側の面
62aにも中間圧力を与え、これが閉じ込められ、圧縮
され、第二の位置に接近した時にスピードを落とすよう
に作用する。また、ポート67は中間圧力をピストンの
この作用面に加え、エアバルブ35aが次の開作動を開
始するまでの間、ピストンを一時的に第二の位置に固定
する機能も果たす。
An intermediate pressure of about 4 psi as a gauge pressure is introduced into the cavity 64 from the intermediate port 67 so that the high pressure air in the cavity 64 is reduced to the intermediate pressure. The port 67 discharges the pressure of the pressurized air acting on the surface 62 of the main piston 33 and removes the acceleration force from the piston. The port 67 also exerts an intermediate pressure on the opposite face 62a of the piston, which acts to trap it, compress it, and slow it down when approaching the second position. The port 67 also serves to apply an intermediate pressure to this working surface of the piston, temporarily fixing the piston in the second position until the air valve 35a starts the next opening operation.

【0025】図10は、エアバルブ35、35aが共に
全閉の状態で、且つメイン・ピストン33が上端に達し
ようとしている状態を示す。キャビティ64a内の高圧
に圧縮された空気は凹み54a、孔42、キャビティ5
7a、及びキャビティ61を通して大気中に放出され
る。
FIG. 10 shows a state in which both the air valves 35 and 35a are fully closed and the main piston 33 is about to reach the upper end. The air compressed in the cavity 64a to a high pressure has a recess 54a, a hole 42, and a cavity 5
7a and the cavity 61 to the atmosphere.

【0026】以上、バルブ・アクチュエータ15の一方
向の動きに関して説明したが、このバルブ・アクチュエ
ータ15の構造は上下方向に対象であるので、エアバル
ブ35aとメイン・ピストン33の戻りの動きは前述し
た動作を上下逆にしたのと同じであり、その説明は省略
する。
The movement of the valve actuator 15 in one direction has been described above. However, since the structure of the valve actuator 15 is symmetrical in the vertical direction, the return movements of the air valve 35a and the main piston 33 are the same as those described above. Is the same as the upside down, and the description thereof is omitted.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のディーゼ
ルエンジンの始動方法によれば、シリンダ内部と、これ
に連通する排気ブレーキバルブよりも上流側の排気マニ
ホールド内部とこれらの間とに密封されたエアを、ピス
トンを往復動させることによって連続的に圧縮・膨張さ
せ、これによってシリンダ内のエアの温度を早期に上昇
させると共に、このエア温度が十分に上昇したところで
初めてシリンダ内に燃料を噴射してディーゼルエンジン
を始動させる。
As described above, according to the diesel engine starting method of the present invention, the inside of the cylinder and the inside of the exhaust manifold upstream of the exhaust brake valve communicating with the cylinder are hermetically sealed. The air is continuously compressed and expanded by reciprocating the piston, which quickly raises the temperature of the air in the cylinder and injects fuel into the cylinder only when the air temperature rises sufficiently. And start the diesel engine.

【0028】このようなディーゼルエンジンの始動方法
によれば、ピストンの往復動によって連続的に圧縮・膨
張されるエアは、シリンダ内のみで圧縮されるのではな
く、シリンダ内部と排気ブレーキバルブよりも上流側の
排気マニホールド内部とを連通させたより大きな空間内
で圧縮されるから、エア圧縮時の圧縮抵抗及び熱損失を
低減することが可能になり、エンジン始動時のエンジン
回転数を容易に上昇させることができる。しかも、この
エアは、上述のように、シリンダと排気マニホールドと
を連通させた密封空間内に保持され、エンジンが着火さ
れるまで排気されることはないから、エア温度を効率的
に上昇させることができる。そして、燃料はシリンダ内
のエア温度が十分に上昇した時に初めて噴射されるか
ら、白煙として排気される未燃焼の燃焼の量を減少させ
ることができる。
According to such a diesel engine starting method, the air continuously compressed and expanded by the reciprocating movement of the piston is not compressed only in the cylinder but rather in the cylinder and in the exhaust brake valve. Since it is compressed in a larger space that communicates with the inside of the exhaust manifold on the upstream side, it is possible to reduce the compression resistance and heat loss during air compression, and easily increase the engine speed at engine startup. be able to. Moreover, as described above, this air is held in the sealed space that connects the cylinder and the exhaust manifold, and is not exhausted until the engine is ignited, so that the air temperature is efficiently raised. You can Then, the fuel is injected only when the temperature of the air in the cylinder rises sufficiently, so that the amount of unburned combustion exhausted as white smoke can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明のディーゼルエンジンの始動方法を説
明するための、ディーゼルエンジンのシリンダヘッド部
分の要部断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of essential parts of a cylinder head portion of a diesel engine for explaining a method for starting a diesel engine of the present invention.

【図2】 本発明のディーゼルエンジンの始動方法と従
来の始動方法とを比較するための、ピストン行程とシリ
ンダ内圧力との関係を表す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a piston stroke and a cylinder pressure for comparing a starting method of a diesel engine of the present invention and a conventional starting method.

【図3】 本発明のディーゼルエンジンの始動方法と従
来の始動方法とを比較するための、エンジン回転数と時
間との関係を表す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between an engine speed and time for comparing a diesel engine starting method of the present invention and a conventional starting method.

【図4】 バルブ・アクチュエータの縦断面図である。FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of a valve actuator.

【図5】 バルブ・アクチュエータの縦断面図である。FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of a valve actuator.

【図6】 バルブ・アクチュエータの縦断面図である。FIG. 6 is a vertical sectional view of a valve actuator.

【図7】 バルブ・アクチュエータの縦断面図である。FIG. 7 is a vertical cross-sectional view of a valve actuator.

【図8】 バルブ・アクチュエータの縦断面図である。FIG. 8 is a vertical sectional view of a valve actuator.

【図9】 バルブ・アクチュエータの縦断面図である。FIG. 9 is a vertical cross-sectional view of a valve actuator.

【図10】 バルブ・アクチュエータの縦断面図であ
る。
FIG. 10 is a vertical sectional view of a valve actuator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ディーゼルエンジン 1a…シリンダ 1b…シリンダヘッド 1c…排気ポート 1d…吸気ポート 3a…排気バルブ 3b…吸気バルブ 4…排気マニホールド 5…排気ブレーキバルブ 8…ピストン 10…制御バルブ 11…高圧空気供給源 15…バルブ・アクチュエータ 1 ... Diesel engine 1a ... Cylinder 1b ... Cylinder head 1c ... Exhaust port 1d ... Intake port 3a ... Exhaust valve 3b ... Intake valve 4 ... Exhaust manifold 5 ... Exhaust brake valve 8 ... Piston 10 ... Control valve 11 ... High pressure air supply source 15 … Valve actuators

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 根岸 秀夫 東京都日野市日野台3丁目1番地1 日野 自動車工業株式会社日野工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Hideo Negishi Inventor Hideo Negishi 3-1, 1 Hinodai, Hino City, Tokyo Hino Motors Co., Ltd. Hino Factory

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ディーゼルエンジンの吸気バルブを開放
し、排気バルブを閉鎖した後に、ピストンを下降させ、
シリンダ内に吸気する工程と、 前記シリンダ内への吸気が完了した後、前記吸気バルブ
を閉鎖し、前記排気バルブを開放し、更に前記ディーゼ
ルエンジンの排気通路に配置された排気ブレーキバルブ
を閉鎖し、前記排気ブレーキバルブよりも上流側の前記
排気通路内の空間と前記シリンダ内の空間と前記両空間
の間の排気ポート内の空間とからなる密閉空間を形成す
る工程と、 前記ピストンを往復動させて前記密閉空間内のエアを繰
り返し膨張・収縮させ、前記エアの温度を所定値まで上
昇させる工程と、 前記ディーゼルエンジンの回転数が所定値まで上昇した
とき、前記排気バルブを閉鎖して前記シリンダ内に燃料
を噴射し、前記ピストンを上昇させて着火する工程と、 を有することを特徴とする、ディーゼルエンジンの始動
方法。
1. A diesel engine has an intake valve opened and an exhaust valve closed, and then a piston is lowered.
Intake into the cylinder, and after the intake into the cylinder is completed, the intake valve is closed, the exhaust valve is opened, and the exhaust brake valve arranged in the exhaust passage of the diesel engine is closed. Forming a closed space consisting of a space in the exhaust passage upstream of the exhaust brake valve, a space in the cylinder, and a space in an exhaust port between the two spaces; and reciprocating the piston. And repeatedly expanding and contracting the air in the closed space to raise the temperature of the air to a predetermined value, and when the rotation speed of the diesel engine rises to a predetermined value, the exhaust valve is closed to A step of injecting fuel into a cylinder, raising the piston and igniting the fuel, and starting the diesel engine.
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