JPS589269B2 - 内燃機関の始動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関の始動装置に関する。

内燃機関の排気中に含まれる大気汚染物質を減少させる
ために、理論混合比（燃料がガソリンのばあいは１４．
８）より希薄な混合気により機関の運転を行なうことは
有効である。

このような希薄混合気により運転される内燃機関におい
ては、排気中に余剰酸素が相当量含まれているため、排
気通路を保温して排気を高温に保つことにより、排気中
の未燃焼成分と余剰酸素との酸化反応を促進させて、排
気中の有害未燃焼成分の量を一層減少させることができ
る。

しかし、このような形式の内燃機関においても機関の始
動には比較的濃厚な混合気を使用せねばならず、比較的
多量の未燃焼成分が排出されるとともに、排気中には酸
化反応に必要な余剰空気がほとんど存在しなくなり、ま
た排気中の未燃焼成分の酸化反応が促進されるまで排気
温度が上昇するには或る程度時間を要するので、機関始
動後の数分間は、排気中の未燃焼成分を効果的に減少さ
せることが困難である。

したがって、機関始動後数分間に排出される大気汚染物
質の割合は非常に多く、現在世界的に最も一般的に行な
われている米国環境庁によって定められたＬＡ−４テス
トモードで運転したばあい、機関始動後数分間に排出さ
れる大気汚染物質の量は、全テスト時間約３０分間に排
出される大気汚染物質の量の実に８０％に達するといわ
れている。

したがって、機関の始動時に排出される大気汚染物質の
量を減少させることは、きわめて重要である。

本発明は、このような事情に鑑み得られたもので、機関
をできる限り希薄な混合気により始動し得るようにする
ことをその目的とする。

本発明の他の目的は、信頼性が高くかつ保守点検が従来
の機関と同様に容易に行ない得るような内燃機関を提供
することである。

すなわち、本発明においては、機関始動時に供給される
始動用燃料の霧化を向上させる手段が講じられる。

この手段は、低速燃料系に付設された始動用燃料供給路
からなり、この供給路は、内燃機関の吸気通路に開口し
、この供給路には燃料溜からの燃料を導びく燃料ノズル
が開口している。

始動用燃料供給路には、該燃料ノズルにより下流側にお
いてこれを開閉する始動弁が設けられ、この始動弁は、
一側に負圧室を形成する可動壁に結合され、この負圧室
に導入される負圧により始動用燃料供給路を閉じるよう
になっている。

さらに始動弁には該弁を開放方向に付勢するバネが設け
られ、始動弁は機関停止中には開放位置に保持される。

負圧室は、機関温度が所定値以上のとき開かれる弁を介
して吸気通路に接続されており、機関温度が高いときに
は、始動用燃料供給路が閉じられる。

以下、本発明を図面について詳細に説明する。

第１図は本発明が適用される内燃機関の一例を示すもの
で、内燃機関１は、シリンダ２、該シリンダ２の上端に
取付けられたシリンダヘッド３およびシリンダ２内を摺
動するピストン４を包含しシリンダヘッド３には吸気弁
５により開閉される吸気口６および図において吸気弁５
の向う側に配置された排気弁により開閉される排気口（
図示せず）が設けられ、吸気口６は吸気通路７に、また
排気口は排気通路８にそれぞれ接続されている。

排気通路８のまわりには、保温カバー９が設けられてい
る。

吸気通路７に接続して気化器１０が設けられる。

図示した気化器１０は、一次絞り弁１１ａを有する一次
側吸気路１１と、二次絞り弁１２ａを有する二次側吸気
路１２とを有する複合型で、一次絞り弁１１ａは手動に
より制御され、二次側絞り弁１２ａは高出力時に自動的
に開くようになっている。

図示例においては、気化器１０に加えて本発明による始
動燃料供給装置１３が設けられ、この始動燃料供給装置
１３は、絞り弁１１ａより下流側において一次側吸気路
１１に開口する始動燃料供給路１４により吸気通路７に
接続されている。

第２図は、第１図に示す内燃機関の燃料供給系統および
点火系統を示すもので、始動燃料供給装置１３は、供給
路１４に接続される吸気胴１４ａを包含し、この吸気胴
１４ａには始動弁１５が配置されている。

始動弁１５は透孔１８を有し、この透孔１８が吸気胴１
４ａに重なる開放位置と、吸気胴１４ａを完全に閉ざす
閉鎖位置との間を、該吸気胴１４ａに対し直角方向に移
動自在であり始動弁１５の端部は可動壁すなわちダイヤ
フラム１９に結合されている。

ダイヤフラム１９の片側には負圧室１９ａが、またその
反対側には大気室１９ｂがそれぞれ形成されており、負
圧室１９ａ内にはダイヤフラム１９に作用する圧縮バネ
１７が配置されている。

この圧縮バネ１７は、始動弁１５を開放位置に向けて付
勢する。

負圧室１９ａは電磁弁２１を有する負圧通路により吸気
通路７に接続されている。

電磁弁２１は、そのソレノイドコイルの消磁状態では、
弁材がバネにより押されて室１９ａを吸気通路７に接続
する位置に保持されているが、該コイルが励磁されたと
き、室１９ａを大気に開放する。

したがって電磁弁２１のコイルが励磁されたとき、或い
は吸気通路７の負圧が所定値以下のとき、すなわち該通
路内の絶対圧力が或る所定の値より高いときは、ダイヤ
フラム１９はバネ１７により下向きに押されて、始動弁
１５は図に示すようにその透孔１８が吸気胴１４ａに重
なる開放位置に保持されるが、コイルが消磁され、かつ
吸気通路７内の圧力が低下し、その負圧の値が所定値を
越えると、ダイヤフラム１９は、バネ１７の力に抗して
上方に引かれ、始動弁１５を閉鎖位置に動かす。

始動燃料供給装置１３は、さらにフロート２２ａを有す
るフロート室２２を包含し、このフロート室２２の燃料
溜部に連通する始動燃料ノズル１６が吸気胴１４ａに開
口している。

電磁弁２１のソレノイドコイルは、感温スイッチ２３、
時間遅延リレー２４の常時閉のリレー接点２４ａおよび
第一電源スイッチ２５ａを経て電源２６に接続されるよ
うになっている。

リレー２４のリレーコイル２４ｂは一方ではライン２９
により第二電源スイッチ２５ｂを経て電源２６に接続さ
れ、他方では感温スイッチ３０を経て接地されるように
なっている。

すなわち、第一、第二電源スイッチ２５ａ ，２５ｂは
互に連動し、共に接点Ａ，Ｂ，Ｃを有し、両スイッチの
接点Ａは共に開放接点であり、スイッチ２５ａの接点Ｂ
，Ｃは共にリレー接点２４ａに至るライン４０に接続さ
れ、スイッチ２５ｂの接点８はライン２９に、接点Ｃは
始動用電動機２８にそれぞれ接続されている。

感温スイッチ２３は、機関温度が所定値、たとえば機関
冷却水温度で４５℃以下のとき閉じ、また感温スイッチ
３０は、機関温度が別の所定値、たとえば機関冷却水温
度で１５℃以上のとき閉じる。

また、時間遅延リレー２４は、スイッチ２５ｂの接点Ｂ
が閉じられてライン２９に給電が開始され、かつ接点Ｃ
が開放されたのち一定時間経過後に、リレーコイル２４
ｂに電流が流れて、接点２４ａが開かれるように構成さ
れている。

気化器１０は、フロート３４ａを有するフロート室３４
を包含し、フロート室３４の底部は、普通の空気ブリー
ド装置４１を有する主燃料通路４２の下端に、主燃料ジ
ェット３５を介して接続されている。

主燃料通路４２の上端は、一次側吸気路１１に設けた小
ベンチュリ４３に開口する主燃料ノズル４４に連通して
いる。

一次側吸気路１１には、さらに絞り弁１１ａ付近にアイ
ドルポート４５およびスローポート４６が形成され、こ
れらポート４５ ．４６は低速燃料通路４７により主燃
料通路４２の下部に設けられた燃料溜部に接続されてい
る。

低速燃料通路４７にはパイロットジェット４８が設けら
れ、このパイロットジェットには絞り４９を有する空気
通路が接続されている。

機関点火回路は第一電源スイッチ２５ａからのライン４
０に接続されたライン５０を包含し、このライン５０に
点火回路５１が配置され、この点火回路５１は遠心式点
火進角装置５２により制御されるようになっている。

遠心式点火進角装置５２は、機関回転数に応じて点火時
期を制御するものであるが、さらに点火時期を付加的に
制御するためのアクチュエータ５３が設けられている。

アクチュエータ５３は一端がダイヤフラム５４に結合さ
れた押し棒５５を包含し、該押し棒５５が第２図におい
て左方に動かされたときは、点火時期が遅らされ、右方
に動かされたときは進められる。

ダイヤフラム５４の左方および右方にはそれぞれ遅れ負
圧室５６および進め負圧室５７が設けられ、室５６は電
磁弁５８を有する負圧通路５９により吸気通路７に接続
され、室５７は一方向流れ制限装置６０および電磁弁６
１を有する負圧通路６２により吸気通路７に接続されて
いる。

電磁弁５８のソレノイドコイルは、リレー６３の常時閉
の接点６３ａを介してライン４０に接続されており、リ
レー６３のコイル６３ｂは、一方ではリレー６４の常時
閉の接点６４ａから第一電源スイッチ２５ａの接点Ｂを
通って電源２６に接続され、他方では吸気通路７内の負
圧が所定値たとえば−５００ｍｎＨｇ以下のとき閉じる
圧カスイツチ６５および一次側絞り弁１１ａが閉じたと
きに閉じられるスイッチ６６を介して接地されている。

一方、リレー６４のコイル６４ｂは、機関温度が所定値
以下のとき、たとえば冷却水温度が６０℃以下のとき閉
じる感温スイッチ６７および第一電源スイッチ２５ａの
接点Ｂを通って電源２６に接続されている。

一方向流れ制限装置６０は、室５７から電磁弁６１へ向
う空気の流れに制限を与えないが、逆方向の流れは制限
する。

電磁弁６１のソレノイドコイルは、リレー６４の接点６
４ａを介してライン４０に接続されており、感温スイッ
チ６７が開いた状態すなわち機関温度が所定値以上のと
き励磁される。

電磁弁６１は、常時はバネにより吸気通路７を室５７に
接続する位置にあるが、コイルが励磁されたとき弁材が
動かされて室５７を大気に連通させる。

したがって、機関始動後、機関温度が上述した所定値に
達するまでは、感温スイッチ６７が閉じてリレー６４の
コイル６４ｂが励磁され、接点６４ａが開いているため
、電磁弁６１は吸気通路７を室５７に接続する。

同時に、リレー６３のコイル６３ｂの励磁は断たれてい
るので、接点６３ａは閉じ、電磁弁５８は室５６を大気
に開放する。

このため、押し棒５５は右方に動かされ、点火時期は全
体として進められた状態になる。

機関温度が上昇してスイッチ６７が開くと、リレー６４
の接点６４ａが閉じるため、電磁弁６１のコイルが励磁
される。

絞り弁１１ａが開いていれば、スイッチ６６が開き、リ
レー６３の接点６３ａは閉じられて電磁弁５８のコイル
が励磁される。

このため、室５６および室５７には大気圧が導入され、
押し棒５５はほぼ中立位置に保たれる。

この状態で絞り弁１１ａが閉じられると、リレー６３の
コイル６３ｂが励磁され、接点６３ａが開かれるので、
電磁弁５８のコイルの励磁が断たれ、弁５８は室５６を
吸気通路７に接続する。

かくして、室５６内の圧力は低下し、押し棒５５は左方
に動かされて点火時期は遅らされる。

流れ制限装置６０は室５７への空気の流れを制限するの
で、押し棒５５の左方すなわち点火時期遅れ側への動き
は比較的緩慢に行なわれる。

本発明の図示実施例による内燃機関始動装置の作動は次
の通りである。

すなわち、始動時にはリレー２４の接点２４ａは閉じて
おり、機関温度が所定値たとえば冷起水温度で４５℃以
下のときはスイッチ２３が閉じるため、電源スイッチ２
５ａ２５ｂの接点Ｂが閉じられたとき、電磁弁２１のコ
イルが励磁され、室１９ａ内に大気圧が導入され、始動
弁１５はバネ１７により下方に押されてその透孔１８が
吸気胴１４ａに重なって該吸気胴１４ａを開く。

この状態で機関クランク軸が始動用電動機により回転さ
せられると、空気は吸気路１１内の吸気負圧により吸引
されて供給路１４を流れ、フロート室２２内の燃料はノ
ズル１６から吸気胴１４ａ内に噴出させられて、該吸気
胴１４ａおよび供給路１４内を流通する空気と混合され
て吸気路１１から吸気通路７を経てシリンダ２内に送り
込まれる。

始動用燃料供給路１４の断面積は吸気路１１の断面積に
比較してかなり小さいので始動時に供給路１４内を流れ
る空気の流速は十分に高くでき、したがってノスル１６
から噴出する燃料の十分な霧化が保証され、比較的希薄
な混合気によっても確実な始動を行なうことが可能にな
る。

本実施例においては、機関冷却水温度がたとえば１５℃
以上のとき、感温スイッチ３０は閉じており、この状態
で始動後一定時間が経過すると、リレー２４のコイル２
４ｂに電流が流れ、接点２４ａが開かれる。

このため、電磁弁２１のコイルの励磁が断たれ、電磁弁
２１は室１９ａを吸気通路１１に接続する。

かくして、ダイヤフラム１９は室１９ａ内に導入される
負圧により上方に引かれ、始動弁１５を遮断位置に動か
す。

この始動弁１５が閉じられる時期は、排気系に設けられ
るリアクタが充分機能し得る温度に達するに要する時間
を考慮して定めればよい。

本例においては内燃機関は通常運転中に理論混合比より
希薄な混合気が供給され、排気中には未燃焼成分の再燃
焼を行なうに十分な量の余剰酸素が含まれているので、
第１図に示すように、排気通路８を保温カバー９で覆う
ことのみでリアクタが構成されるが、勿論リアクタは従
来よく知られたサーマルリアクタ、触媒を用いればその
効果は一層顕著となる。

本発明においては、感温スイッチ３０および遅延リレー
２４は省略してもよい。

極低温始動時のように、機関冷却水温度がたとえば１５
℃以下であれば、感温スイッチ３０が開いており、この
状態では遅延リレー２４のコイル２４ｂには電流が流れ
ないので、接点２４ａは閉じた状態に保持され、したが
って始動弁１５は開放位置に保持される。

この場合、機関冷却水温度が１５℃に達したとき、スイ
ッチ３０が閉じられこの時点から前述の一定時間経過後
に、リレー２４のコイル２４ｂに電流が流れ、接点２４
ａが開かれて始動弁１５が閉位置に動かされる。

始動弁１５が閉じた後の燃料の供給は、気化器１０の通
常の燃料供給系統、すなわち主燃料ノズル４４、アイド
ルポート４５およびスローポート４６から行なわれる。

絞り弁１１ａが閉じているか、或いはその開度が小さい
場合には、燃料は低速燃料供給路４７を経てアイドルポ
ート４５およびスローポート４６から吸気路１１に供給
される。

このとき、絞り４９からパイロットジェット４８を経て
供給路４７に空気が送り込まれ、燃料はこの空気と混合
されてポート４５ ．４６から吐出される。

機関の高温始動時、たとえば機関冷却水温度が４５℃以
上の場合の始動に際しては、感温スイッチ２３が開き、
電磁弁２１のコイルの励磁が断たれているが、本発明に
おいては、始動弁がバネにより開放方向に付勢されてい
るので、機関始動時に、機関が完爆して回転が高まるま
では、吸気通路内圧力が大気圧またはそれに近い状態に
あり、始動弁は開放状態に維持される。

したがって、機関の高温始動時にも、機関回転数が高ま
るまで、始動用燃料の供給が行なわれるため、始動が容
易になる。

機関始動後は、始動装置１３は直ちに非作動状態となり
、燃料は上述の低速燃料供給系から供給される。

本発明においては、上述のように、機関温度が所定値以
下のときにのみ、始動用燃料供給路から始動用燃料が供
給されるように構成されているので、始動時の空燃混合
気の濃厚化は必要最少限にとどめられる。

また始動弁１５をバネにより常時閉鎖方向に付勢し、機
関吸気圧力により閉じるように構成してあるので機関の
高温始動時にも、機関のクランキング開始から完爆まで
の間に、始動用燃料が供給され、比較的濃混合気が形成
されるので始動性が大巾に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の内燃機関の一例を一部断面で示す側面
図、第２図は本発明の内燃機関の吸気および点火系統を
示す概略図である。 １・・・・・・内燃機関、２・・・・・・シリンダ、３
・・・・・・シリンダヘッド、４・・・・・・ピストン
、５・・・・・・吸気弁、６・・・・・・吸気口、１１
ａ・・・・・・一次絞り弁、１３・・・・・・始動装置
、４７・・・・・・低速燃料供給路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内燃機関の吸気通路に開口する始動用燃料供給路と
   、前記始動用燃料供給路に開口する燃料ノズルと、前記
   燃料ノズルより下流側において前記始動用燃料供給路を
   開閉する始動弁とを包含し、前記始動弁は一側に負圧室
   を形成する可動壁に結合され前記負圧室に導入される負
   圧により前記始動用燃料供給路を閉じるようになってお
   り、前記始動弁には該弁を開放方向に付勢するバネが設
   けられ、前記負圧室は機関温度が所定値以上のとき開か
   れる弁を介して吸気通路に接続されたことを特徴とする
   内燃機関の始動装置。