JPS60209647A - デイーゼルエンジンにおける始動及び低負荷運転方法並びに該方法を実施するためのデイーゼルエンジン - Google Patents
デイーゼルエンジンにおける始動及び低負荷運転方法並びに該方法を実施するためのデイーゼルエンジンInfo
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- JPS60209647A JPS60209647A JP60041772A JP4177285A JPS60209647A JP S60209647 A JPS60209647 A JP S60209647A JP 60041772 A JP60041772 A JP 60041772A JP 4177285 A JP4177285 A JP 4177285A JP S60209647 A JPS60209647 A JP S60209647A
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/30—Controlling fuel injection
- F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
- F02D41/3017—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
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- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は、燃料噴射と弁の開きを電子制御システムによ
って制御することにより、ディーゼルエンジンの始動及
び低負荷運転を都合よく行うための方法並びに該方法を
実施するためのディーゼルエンジンに関する。
って制御することにより、ディーゼルエンジンの始動及
び低負荷運転を都合よく行うための方法並びに該方法を
実施するためのディーゼルエンジンに関する。
近年、エンジンに電子制御燃料噴射システムを備えてい
るものがすでに少なからず提供されており、例えば、フ
ランス特許第２，３３９，７４８号に開示されたものに
おいては、もはやカムシャフトのカムによらず、エンジ
ンの作動パラメータが入力されているコンピュータによ
る命令を受けて電気空圧式又は電気油圧式アクチュエー
タにより、吸入弁及び排気弁を制御するようにしている
。 又、本願の出願人は、電子制御ディーゼルエンジン用の
電子油圧式弁制御システムについて、昭和５９年９月２
０日に出願した特願昭５９−１９８４２２号（１９８３
年９月２３０イ・Ｊフランス国特許出願第８３／１．５
１２８号に基づく優先権主張）において開示している。 エンジンの作動条件は、従来、変形不能なカムの輪郭に
よって予め定められており、従ってエンジンの作動条件
の変化に対応する調整ができなかったのに対し、電子制
御システムでは、自動的にエンジンの作動パラメータを
最適に組合わゼることができることはよく知られている
。又、かかる電子制御システムの他の利点として、燃料
噴射のタイミング及び量を選択すると共に弁リフトのタ
イミングと時間を選択することにより、エンジンの燃料
消費を少くし得ること、並びに排気ガスの毒性を抑制で
きることが挙げられる。 しかしながら、電子制御エンジンにおいても、特に過給
式エンジンや低圧縮比エンジンに関するかぎり、始動及
び低負荷運転について、上述した従来のカム制御エンジ
ンと同様の欠点がゐられる。 又、電子制御エンジン一般についてみると、圧縮行程に
おい′ζシリンダー内で圧縮された空気が、発火温度に
達しないという問題がある。 例えば、周囲の空気がきわめて冷たい場合、ターボ過給
器による過給量がゼロ若しくは著しく乏しく、ターボ過
給器の圧縮にあってはエンジンに供給される空気の温度
が上昇しない場合、常用負荷時及び全負荷時におけるエ
ンジンの出力を大きくするために、エンジン構造上その
圧縮比がごく低く設定されている場合（例えば、同種の
エンジンの圧縮比が１２又は１３であるのに対して、圧
縮比が９又はｌＯである場合）等において、始動及び低
負荷運転時に上述の問題が生じることは明らかである。 始動時や低負荷運転時における上述の問題を解決するに
は、そのままでは、シリンダー内の空気が圧縮行程の終
りに発火温度に達しないので、この温度を上昇させるた
めに何らかの手段を講じる必要がある。 しかして、始動時には圧縮比を増し得るように、圧縮比
を可変式とすることが提案されるに至ったが、実用化す
るには種々の困難を伴うため、かかる手段は事実上その
実用化を断念されている。 上記の温度上昇をはかる他の手段としては、排気口の断
面積を、例えば排気タービンの排気口で、減縮すること
が挙げられる。しかしながら、この手段は、吸気マニフ
ォールドと排気回路内の閉鎖フラップとの間に存在する
温められるべき空気の量が非常に多いため効果的でなく
、不十分な温度上昇しかもたらさない。 従って、現在、実際に採られている唯一の手段は、シリ
ンダに入る前に、給気を温めることである（例えば、７
０℃に）。ごの給気の加温は、例えば、給気マニフォー
ルドに配された補助バーナにより、或いは、外部熱供給
源との間で熱交換を行い得るようエンジンの空気循環路
に配された熱交換器により、行うことができる。 しかしながら、それにはエンジンに別途の補助装置（更
に、該補助装置を始動及び停止さ・けるための手段も）
を設けるａ・要がある。そのため、エンジンは高価なも
のとならざるを得す、又かかる補助装置は実際の使用に
おいても、エンジンの運転時間のわずかの間にのみ用い
られているにすぎない。
るものがすでに少なからず提供されており、例えば、フ
ランス特許第２，３３９，７４８号に開示されたものに
おいては、もはやカムシャフトのカムによらず、エンジ
ンの作動パラメータが入力されているコンピュータによ
る命令を受けて電気空圧式又は電気油圧式アクチュエー
タにより、吸入弁及び排気弁を制御するようにしている
。 又、本願の出願人は、電子制御ディーゼルエンジン用の
電子油圧式弁制御システムについて、昭和５９年９月２
０日に出願した特願昭５９−１９８４２２号（１９８３
年９月２３０イ・Ｊフランス国特許出願第８３／１．５
１２８号に基づく優先権主張）において開示している。 エンジンの作動条件は、従来、変形不能なカムの輪郭に
よって予め定められており、従ってエンジンの作動条件
の変化に対応する調整ができなかったのに対し、電子制
御システムでは、自動的にエンジンの作動パラメータを
最適に組合わゼることができることはよく知られている
。又、かかる電子制御システムの他の利点として、燃料
噴射のタイミング及び量を選択すると共に弁リフトのタ
イミングと時間を選択することにより、エンジンの燃料
消費を少くし得ること、並びに排気ガスの毒性を抑制で
きることが挙げられる。 しかしながら、電子制御エンジンにおいても、特に過給
式エンジンや低圧縮比エンジンに関するかぎり、始動及
び低負荷運転について、上述した従来のカム制御エンジ
ンと同様の欠点がゐられる。 又、電子制御エンジン一般についてみると、圧縮行程に
おい′ζシリンダー内で圧縮された空気が、発火温度に
達しないという問題がある。 例えば、周囲の空気がきわめて冷たい場合、ターボ過給
器による過給量がゼロ若しくは著しく乏しく、ターボ過
給器の圧縮にあってはエンジンに供給される空気の温度
が上昇しない場合、常用負荷時及び全負荷時におけるエ
ンジンの出力を大きくするために、エンジン構造上その
圧縮比がごく低く設定されている場合（例えば、同種の
エンジンの圧縮比が１２又は１３であるのに対して、圧
縮比が９又はｌＯである場合）等において、始動及び低
負荷運転時に上述の問題が生じることは明らかである。 始動時や低負荷運転時における上述の問題を解決するに
は、そのままでは、シリンダー内の空気が圧縮行程の終
りに発火温度に達しないので、この温度を上昇させるた
めに何らかの手段を講じる必要がある。 しかして、始動時には圧縮比を増し得るように、圧縮比
を可変式とすることが提案されるに至ったが、実用化す
るには種々の困難を伴うため、かかる手段は事実上その
実用化を断念されている。 上記の温度上昇をはかる他の手段としては、排気口の断
面積を、例えば排気タービンの排気口で、減縮すること
が挙げられる。しかしながら、この手段は、吸気マニフ
ォールドと排気回路内の閉鎖フラップとの間に存在する
温められるべき空気の量が非常に多いため効果的でなく
、不十分な温度上昇しかもたらさない。 従って、現在、実際に採られている唯一の手段は、シリ
ンダに入る前に、給気を温めることである（例えば、７
０℃に）。ごの給気の加温は、例えば、給気マニフォー
ルドに配された補助バーナにより、或いは、外部熱供給
源との間で熱交換を行い得るようエンジンの空気循環路
に配された熱交換器により、行うことができる。 しかしながら、それにはエンジンに別途の補助装置（更
に、該補助装置を始動及び停止さ・けるための手段も）
を設けるａ・要がある。そのため、エンジンは高価なも
のとならざるを得す、又かかる補助装置は実際の使用に
おいても、エンジンの運転時間のわずかの間にのみ用い
られているにすぎない。
本発明の目的は、従来技術における上述の欠点を克服し
、電子制御ディーゼルエンジン、特に、ターボ過給器に
より過給される低ＩＥ縮比エンジンにおいて、吸入空気
を温める補助手段にたよることなく、始動および低負荷
運転ができるようにすることであり、具体的にはそのた
めの方法と該方法を実施するのに使用するディーゼルエ
ンジンを提供することである。
、電子制御ディーゼルエンジン、特に、ターボ過給器に
より過給される低ＩＥ縮比エンジンにおいて、吸入空気
を温める補助手段にたよることなく、始動および低負荷
運転ができるようにすることであり、具体的にはそのた
めの方法と該方法を実施するのに使用するディーゼルエ
ンジンを提供することである。
本発明に係る方法においては、エンジンのシリンダのう
ちの少なくともいくつかにおいて、複数回の連続的な圧
縮行程が閉弁状態で且つ燃料噴射なしに行われるように
、弁と越料噴射を制御する手法を採用している。 このようにして出力の異なる数ｌの圧縮・膨張行程を連
続的に繰返せば、排気を確保できる。なぜなら、排気の
量はゼロであり、シリンダ内の空気量はシリンダーの容
積に限られているからである。従って、シリンダー内の
空気は、発火温度に達することができる。燃料噴射命令
をその後に与えれば、熱焼・膨１１し行程が行われる。 而して、４サイクルエンジンにおいて、最初の発火前に
圧縮・膨張行程を２回連続して行うと、エンジンは６サ
イクルで運転される。同様に、もし３回連続して行えば
エンジンは８サイクルで運転される。以下、圧縮・膨張
行程をＩＩ回伺加するとサイクル数は（４＋ ２ ｎ）
となる。
ちの少なくともいくつかにおいて、複数回の連続的な圧
縮行程が閉弁状態で且つ燃料噴射なしに行われるように
、弁と越料噴射を制御する手法を採用している。 このようにして出力の異なる数ｌの圧縮・膨張行程を連
続的に繰返せば、排気を確保できる。なぜなら、排気の
量はゼロであり、シリンダ内の空気量はシリンダーの容
積に限られているからである。従って、シリンダー内の
空気は、発火温度に達することができる。燃料噴射命令
をその後に与えれば、熱焼・膨１１し行程が行われる。 而して、４サイクルエンジンにおいて、最初の発火前に
圧縮・膨張行程を２回連続して行うと、エンジンは６サ
イクルで運転される。同様に、もし３回連続して行えば
エンジンは８サイクルで運転される。以下、圧縮・膨張
行程をＩＩ回伺加するとサイクル数は（４＋ ２ ｎ）
となる。
勿論、始動時における圧縮エネルギはスタータによって
与えられるが、このエネルギの一部は膨張行程中に回収
される。 始動後及び低負荷運転時は、エンジンは少ない数のザイ
クルで運転することができ（例えば、８カイクルの代わ
りに６サイクル）、空気の温度を所要のレヘルに上昇さ
せるべくシリンダ内空気を数回連続してＷＪ圧縮するた
めに、排気弁の開きを（リフト時間に関して）少なくす
ることができる。 本発明に９．係るディーゼルエンジンは、上述した始動
及び低負荷運転を都合よく行う方法を実施し得るように
構成されζおり、燃料噴射２弁の開きを制御するマイク
ロプロセ・７ザ（又は、同様の処理ユニット）により、
発火前に圧縮・膨張行程が数回連続的に行われるように
、燃料噴射を定期的に遮断するか、弁の開きを制限する
手段を備えている。
与えられるが、このエネルギの一部は膨張行程中に回収
される。 始動後及び低負荷運転時は、エンジンは少ない数のザイ
クルで運転することができ（例えば、８カイクルの代わ
りに６サイクル）、空気の温度を所要のレヘルに上昇さ
せるべくシリンダ内空気を数回連続してＷＪ圧縮するた
めに、排気弁の開きを（リフト時間に関して）少なくす
ることができる。 本発明に９．係るディーゼルエンジンは、上述した始動
及び低負荷運転を都合よく行う方法を実施し得るように
構成されζおり、燃料噴射２弁の開きを制御するマイク
ロプロセ・７ザ（又は、同様の処理ユニット）により、
発火前に圧縮・膨張行程が数回連続的に行われるように
、燃料噴射を定期的に遮断するか、弁の開きを制限する
手段を備えている。
第１図は、ディーゼルエンジン、特に低圧縮比の過給器
付ディーゼルエンジンのシリンダ１２、ピストン１４、
連接棒１６、クランクシャフト１８、吸入弁■、排気弁
Ｅ及び燃料噴射弁２０を略示的に示した図である。 先ず、エンジンの始動時について説明する。スタータが
エンジンの回転軸を回転させると、吸入弁ｒが開いた状
態（第１図１４１１参照ンで、ピストン１４は、通常の
吸入行程を行う。続いて、ピストン１４は、弁を閉じた
状態で通常の圧縮行程を行つ（第１１３（２１参照）。 ここで、従来のエンジンであると、この圧縮行程の終り
に燃料噴射が開始される。 しかしながら、本発明においては、空気を温めて供給す
るシステム（即し、本発明ではなしで済まそうとし−ζ
いる？ｉｌｉ助装置）を設けていないため、このままで
は、圧縮行程で、空気を発火温度に昇温させることがで
きない。特に、“低圧縮比”のディーゼルエンジンにお
いては、かかる発火温度への到達は著しく困難である。 そこで、本発明においては、少なくとも一回の付加的膨
張・圧縮行程（第１図＋３１ ＋４）参照）、例えば、
第１図に示すように、２回の付加的膨張・圧縮行程（第
１図＋３１ （４１（５１（６）参照）を燃料噴射弁２
０及び弁１．Ｅを閉したまま行うよ・うにしている。 このようにして、数［！！ｌ（第１図の例では、計３回
）の連続した圧縮行程により、シリンダ内に封し込めら
れた空気は、燃料の発火温度まで昇温させられる。燃料
はこの最後の圧縮行程の終りに噴射される（第１図（６
）参照）。この後は、従来の方法と同様に、排気弁Ｅを
開いて燃焼・膨ｌｌ１１程（第１図（７）参照）及び排
気行程（第１図（８）参照）が行われる。 即ち、第１図は４サイクルではなく８サイクルによって
エンジンが作動することを明瞭に示す。 勿論、空気の昇温か十分であれば、２回目の圧縮行程（
第１図（４））後に、最初の燃料噴射を行い、６サイク
ルで作動させることも可能である。 これを一般的に言えば、燃料噴射をせず且つ弁を閉じた
ままｎ回の連続圧縮・膨張行程をイ１加すると、エンジ
ンは（４＋２ｎ ）サイクルで作動することになる。 ｎの数値は２、エンジンのシリンダの数によって限定さ
れるが、エンジンのいろいろなパラメータ（出力、凹転
数、温度等）によって変えることができる。 排気行程（第１図（８））が終れば、サイクルは、再び
吸入行程（第１図（１））に戻る。 ｕＩＪち、本発明は、上述した如く、エンジンの初期回
転時には弁が開かないようにすると共に燃料噴射を行わ
ないようにし、それによって、エンジンの始動時におり
る上述の問題を解決するものである。 いったん最初の発火が行われると、エンジンはスタータ
の助けなしに回転を続けなければならない。最初の発火
後、圧縮行程終了時の温度は、始動時よりも高くなって
いる。これば、若干層められたシリンダの内壁に空気が
接触するのと、エンジンの回転速度が高くなり、圧縮９
）ノ率がよくなるからである（ピストン／シリンダの漏
れの相対的減少）。しかしながら、エンジンの圧縮比が
低い場合や、吸入空気があまりに冷たい場合には、もし
、最初の発火がなされると同時に４ザイクルで運転され
たならば、エンジンのいくつかのシリンダでは、燃焼を
生しないか、または、イく完全燃焼を起こし、有毒とみ
られる排気煙を生しる。 その結果、エンジンが冷えている場合は、始動後のアイ
ドリング時又は低箕荷運転時は第Ｆ図に示されたと同様
のサイクルが維持され、その際、必要とあれば、付加さ
れた圧縮・膨張行程数ｎを実際の始動のために選択した
ザ・イクル数よりも減少させればよい。即ち、始動は１
０−’Ｊイクルで行ない、次いで、エンジン作動パラメ
ータの一つの関数として、８サイクル及び６サイクルと
順次サイクル数を小さくし、エンジンが温かくなったと
き又はターボ過給器が正常に作動したときには、通常の
４サイクルで運転できる。 排気行程（第１図（８））においＣは、その略全行程時
間を通じて排気弁Ｅが全開状態となる。 しかしながら、本発明の方法では、排気を抑制し、最初
の発火後、無負荷時又は低負荷時にシリンダ内に温かい
空気を保持し、次の圧縮行程終了時における空気の温度
を高めることができる点で有利である。 第２図は、上記のような結果を得るための様々な手法を
示している。第２図（ａｌに示ず手法でば、排気弁Ｅは
、下死点ＢＩ）Ｃ近傍（開弁域Ｏ）で開き、上死点ＵＤ
Ｃ（閉弁域Ｃ）の手前で再び閉じる。 第２図ｆｂｌの手法では、排気弁Ｅは、下死点ＢＤＣ近
傍で閉じ、例えば、ピストンの上昇行程の中間点近傍（
開弁域０’）で遅れて開き、上死点ＵＤＣ近傍（閉弁域
Ｃ’）で再び閉じる。開弁信号を送るマイクロプロセツ
サ（または、同等の処理ユニット）を用いれば、弁の開
閉命令が伝達されるクランクシャツＩ・の適正な回転角
度位置を選択することは容易である。 第２図（ａｌ ｆｂｌでは、排気弁の全リフトが利用さ
れるが、排気時間は短縮される。 弁を開くための何らかの電子制御装置により、弁を開く
タイミングのみならず、弁のリフトＷをも制御できる。 第２図（ｃｌに示されているように、排気弁は、従来と
同様、下死点ＢＤＣ近傍（開弁域０″）で開き、上死点
ＵＤＣ近傍（閉弁域Ｃ１１）で再び閉しる。但し、この
際のリフト量はごく僅かであり、ガス層が形成され、シ
リンダ内に高温ガスの一部が残留する。 尚、上述した３つの手法ｆａ）（ｂ） （ｃｌは、適当
に組合わせて用いることができることは、勿論である。 第１図＋１１は、吸入弁■を開き、排気弁Ｅを閉したエ
ンジンの始動時にお＆Ｊる吸入行程を示す。しかし、吸
入行程で排出ガスを再入させる方が有利であろう。この
ようにすれば、最初の１回又は複数回発火の直後におけ
る無負荷または低質（ｉ：ｊ運転中に、シリンダに導入
された吸気ガスの初期温度を、吸気を発火温度に高める
連続圧縮行程が行なわれる前に、上昇さセることができ
る。 このことは、第３図に示されている。即ち、第３図（８
“）は、第１図（８）の排気行程に相当し、第３図（８
′）の右隣りの図はピストン１４が上死点ＵＤＣに達し
、２（ｌＩｌｌの弁が閉じている状態を示す。 第３図（１−１） 、 （１−２） 、 （１−３）は
、第１図＋１１に示された吸入行程を３つに分解して示
したものであり、排気弁が、吸入弁から入る冷たい空気
と混合し′ζこれを加温する高温の排気ガスの一部を再
び導入するべく、第３図（１−２）の行程間において一
時的に開くことを示す。ここで、排気リフトは、完全で
あっても、部分的にあってもよいことは勿論である。 本発明による始動及び低負荷運転を都合よく行うための
方法は、エンジンのすべてのシリンダに用いるのが好ま
しいが、その一部についてのめ用いることもできる。 一般に熱機関は、低負荷または低速で作動さ−Ｕるとｌ
チ損することはよく知られている。ピストンによって上
方に運ばれたオイルは、吸入パイプ及び排気パイプに侵
入し、酸化し、ついには炭化する。その結果、パイプ内
面に（＝ｌ 、ｆｆした汚物によってパイプの有効断面
積が小さくなり、円滑な運転を阻害することになる。 一方、負荷運転時においては、燃焼温度が高く、従って
、排気の温度が高いため、ピストンによって上方に運ば
れたオイルの燃焼が起こる。 本発明の方法によれば、上記低負荷運転時に生ずるｌη
損をなくすることができる。なぜなら、連続した圧縮行
程を燃料噴射なしに且つ弁を閉したまま行うごとにより
、サイクル温度を、排気ガスによっ゛ζオイルを燃焼さ
せるのに十分な高さにまで、人為的に上昇さゼて上述の
〆’ｉ Ｊｊ’ｉを防止し７青るからである。尚、この
温度」二昇は、第２図及び第３図で述べたように排気弁
を遅らせて開くかまたは部分的に開くようにすれば、
屓促進される。 次に、本発明の方法を実施するのに用いるディーセルエ
ンジン、例えば、低圧縮比でターボ過給器により過給さ
れる型式のディー五ルエンジンについて説明する。また
、本発明の必須構成要件ではないが、電子制御システム
についても必要な範囲で併せて説明する。 上記の電−ト制御システムは、エンジンのクランクシャ
フト１８の回転角度および回転数を検知する公知のセン
サ２１，２２を有する。 このセンサは、その信号を３１１Ｉ１１の処理ユニット
２４．２６．２８へ送る。ユニット２４は、吸入弁Ｉの
開閉を制御し、ユニット２Ｇは、排気弁Ｅの開閉を制？
ａロシ、ユニット２８は、噴射弁２ｏの開閉を制御する
。 弁１．Ｅは、電子油圧式アクチュエータ（例えば、前掲
特願昭５９ ” １９８４．２２号（フランス特許出願
第８３／１５１２８号）に開示のもの）又は電磁石３４
．３６により制御される電子空圧式アクチュエータによ
って制御される。燃料噴射弁２０は、電磁石３８によっ
て制御されるアクチュエータ３７により制ｊ「１１され
る。処理ユニット２４．２６．２８により処理された制
御信号は、インターラエイス４０，４２．４４を介しＣ
それぞれ電磁石３４，３８．３６に送られる。よく知ら
れているように、処理ユニット２４，２６．２８は、エ
ンジン作動に関する他のパラメータであり且つ制御機能
上必要な他の情報４５を受りる。ごの処理ユニット２４
，２６．２８は、４ザイクルの従来のシーケンスに従っ
た制御信号を供給するように構成及びプログラムされて
いる。 本発明においては、電子ｔｌｉ！ｌ ｆＩＩｌ＋システ
ムには電子サイクル補整システムがイ１設されている。 このザイクル補整システムは、処理ユニット２４．２６
゜２８に接続された３ ＋ｌｌＪの信号抑；１．り回路
４６．４８゜５０からなり、通常、センサ２１．２２に
より与えられる信号にもとづいて、処理ユニット２４゜
２６．２８から出される開弁信号および燃料噴射制御信
号を定期的に取り消すものである。もし信号抑制回路を
１サイクルにつき信号を１回取り消すようにセントする
と、エンジンは６ザイクルヘース（連続圧縮行程２回）
で作動する。もし信号抑制回路を１ザイクルにつき信号
を２回取り消すようにセットすれば、エンジンは８サイ
クルヘース（連続圧縮行程３回、第１図参照）で作動す
る。 以下、同様に信号取り消し回数が増えれば、サイクル数
も増加する。信号抑制回路に適切なセツティング手段を
設けることにより、始動、無負荷運転及び低負荷運転時
における適正なエンジンのサイクル数を選定することが
できる。 第２図及び第３図に基づいて説明した方法で排気弁を開
く （遅らせて開く、部分的に開く、チョーキング状態
で開＜）には、信号抑制回路５０により上述と同様の要
領で与えられるｌＩ！＃報若しくは調整回路４５により
直接与えられる情報を処理ユニット２８で処理すればよ
い。 尚、図示した：Ｈ１１，ｌの独立した処理ユニット２４
゜２６．２８を１個の中央処理ユニットに換えてもよい
こと、及び３１１１．１の独立した信号抑制回路４６゜
４８．５０を１． ＋１Ｍ］の中央ザイクル補整回路に
換えてもよいことは勿論である。 上述の説明から明らかなように、複数回の圧縮・膨張行
程を連続させた結果、空気を機関内部で温めて供給でき
る内燃機関の製造が可能となる。 面、上記において、本発明の説明は専ら過給器を備えた
低圧縮比の４サイクルデイーゼルエンジンについてなさ
れているが、本発明は、ガス循環の制御を、少なくとも
開閉が電子制御でなされる排気弁によって行うようにず
れば、２−リ・イクルエンジンにも同様に適用できる。
付ディーゼルエンジンのシリンダ１２、ピストン１４、
連接棒１６、クランクシャフト１８、吸入弁■、排気弁
Ｅ及び燃料噴射弁２０を略示的に示した図である。 先ず、エンジンの始動時について説明する。スタータが
エンジンの回転軸を回転させると、吸入弁ｒが開いた状
態（第１図１４１１参照ンで、ピストン１４は、通常の
吸入行程を行う。続いて、ピストン１４は、弁を閉じた
状態で通常の圧縮行程を行つ（第１１３（２１参照）。 ここで、従来のエンジンであると、この圧縮行程の終り
に燃料噴射が開始される。 しかしながら、本発明においては、空気を温めて供給す
るシステム（即し、本発明ではなしで済まそうとし−ζ
いる？ｉｌｉ助装置）を設けていないため、このままで
は、圧縮行程で、空気を発火温度に昇温させることがで
きない。特に、“低圧縮比”のディーゼルエンジンにお
いては、かかる発火温度への到達は著しく困難である。 そこで、本発明においては、少なくとも一回の付加的膨
張・圧縮行程（第１図＋３１ ＋４）参照）、例えば、
第１図に示すように、２回の付加的膨張・圧縮行程（第
１図＋３１ （４１（５１（６）参照）を燃料噴射弁２
０及び弁１．Ｅを閉したまま行うよ・うにしている。 このようにして、数［！！ｌ（第１図の例では、計３回
）の連続した圧縮行程により、シリンダ内に封し込めら
れた空気は、燃料の発火温度まで昇温させられる。燃料
はこの最後の圧縮行程の終りに噴射される（第１図（６
）参照）。この後は、従来の方法と同様に、排気弁Ｅを
開いて燃焼・膨ｌｌ１１程（第１図（７）参照）及び排
気行程（第１図（８）参照）が行われる。 即ち、第１図は４サイクルではなく８サイクルによって
エンジンが作動することを明瞭に示す。 勿論、空気の昇温か十分であれば、２回目の圧縮行程（
第１図（４））後に、最初の燃料噴射を行い、６サイク
ルで作動させることも可能である。 これを一般的に言えば、燃料噴射をせず且つ弁を閉じた
ままｎ回の連続圧縮・膨張行程をイ１加すると、エンジ
ンは（４＋２ｎ ）サイクルで作動することになる。 ｎの数値は２、エンジンのシリンダの数によって限定さ
れるが、エンジンのいろいろなパラメータ（出力、凹転
数、温度等）によって変えることができる。 排気行程（第１図（８））が終れば、サイクルは、再び
吸入行程（第１図（１））に戻る。 ｕＩＪち、本発明は、上述した如く、エンジンの初期回
転時には弁が開かないようにすると共に燃料噴射を行わ
ないようにし、それによって、エンジンの始動時におり
る上述の問題を解決するものである。 いったん最初の発火が行われると、エンジンはスタータ
の助けなしに回転を続けなければならない。最初の発火
後、圧縮行程終了時の温度は、始動時よりも高くなって
いる。これば、若干層められたシリンダの内壁に空気が
接触するのと、エンジンの回転速度が高くなり、圧縮９
）ノ率がよくなるからである（ピストン／シリンダの漏
れの相対的減少）。しかしながら、エンジンの圧縮比が
低い場合や、吸入空気があまりに冷たい場合には、もし
、最初の発火がなされると同時に４ザイクルで運転され
たならば、エンジンのいくつかのシリンダでは、燃焼を
生しないか、または、イく完全燃焼を起こし、有毒とみ
られる排気煙を生しる。 その結果、エンジンが冷えている場合は、始動後のアイ
ドリング時又は低箕荷運転時は第Ｆ図に示されたと同様
のサイクルが維持され、その際、必要とあれば、付加さ
れた圧縮・膨張行程数ｎを実際の始動のために選択した
ザ・イクル数よりも減少させればよい。即ち、始動は１
０−’Ｊイクルで行ない、次いで、エンジン作動パラメ
ータの一つの関数として、８サイクル及び６サイクルと
順次サイクル数を小さくし、エンジンが温かくなったと
き又はターボ過給器が正常に作動したときには、通常の
４サイクルで運転できる。 排気行程（第１図（８））においＣは、その略全行程時
間を通じて排気弁Ｅが全開状態となる。 しかしながら、本発明の方法では、排気を抑制し、最初
の発火後、無負荷時又は低負荷時にシリンダ内に温かい
空気を保持し、次の圧縮行程終了時における空気の温度
を高めることができる点で有利である。 第２図は、上記のような結果を得るための様々な手法を
示している。第２図（ａｌに示ず手法でば、排気弁Ｅは
、下死点ＢＩ）Ｃ近傍（開弁域Ｏ）で開き、上死点ＵＤ
Ｃ（閉弁域Ｃ）の手前で再び閉じる。 第２図ｆｂｌの手法では、排気弁Ｅは、下死点ＢＤＣ近
傍で閉じ、例えば、ピストンの上昇行程の中間点近傍（
開弁域０’）で遅れて開き、上死点ＵＤＣ近傍（閉弁域
Ｃ’）で再び閉じる。開弁信号を送るマイクロプロセツ
サ（または、同等の処理ユニット）を用いれば、弁の開
閉命令が伝達されるクランクシャツＩ・の適正な回転角
度位置を選択することは容易である。 第２図（ａｌ ｆｂｌでは、排気弁の全リフトが利用さ
れるが、排気時間は短縮される。 弁を開くための何らかの電子制御装置により、弁を開く
タイミングのみならず、弁のリフトＷをも制御できる。 第２図（ｃｌに示されているように、排気弁は、従来と
同様、下死点ＢＤＣ近傍（開弁域０″）で開き、上死点
ＵＤＣ近傍（閉弁域Ｃ１１）で再び閉しる。但し、この
際のリフト量はごく僅かであり、ガス層が形成され、シ
リンダ内に高温ガスの一部が残留する。 尚、上述した３つの手法ｆａ）（ｂ） （ｃｌは、適当
に組合わせて用いることができることは、勿論である。 第１図＋１１は、吸入弁■を開き、排気弁Ｅを閉したエ
ンジンの始動時にお＆Ｊる吸入行程を示す。しかし、吸
入行程で排出ガスを再入させる方が有利であろう。この
ようにすれば、最初の１回又は複数回発火の直後におけ
る無負荷または低質（ｉ：ｊ運転中に、シリンダに導入
された吸気ガスの初期温度を、吸気を発火温度に高める
連続圧縮行程が行なわれる前に、上昇さセることができ
る。 このことは、第３図に示されている。即ち、第３図（８
“）は、第１図（８）の排気行程に相当し、第３図（８
′）の右隣りの図はピストン１４が上死点ＵＤＣに達し
、２（ｌＩｌｌの弁が閉じている状態を示す。 第３図（１−１） 、 （１−２） 、 （１−３）は
、第１図＋１１に示された吸入行程を３つに分解して示
したものであり、排気弁が、吸入弁から入る冷たい空気
と混合し′ζこれを加温する高温の排気ガスの一部を再
び導入するべく、第３図（１−２）の行程間において一
時的に開くことを示す。ここで、排気リフトは、完全で
あっても、部分的にあってもよいことは勿論である。 本発明による始動及び低負荷運転を都合よく行うための
方法は、エンジンのすべてのシリンダに用いるのが好ま
しいが、その一部についてのめ用いることもできる。 一般に熱機関は、低負荷または低速で作動さ−Ｕるとｌ
チ損することはよく知られている。ピストンによって上
方に運ばれたオイルは、吸入パイプ及び排気パイプに侵
入し、酸化し、ついには炭化する。その結果、パイプ内
面に（＝ｌ 、ｆｆした汚物によってパイプの有効断面
積が小さくなり、円滑な運転を阻害することになる。 一方、負荷運転時においては、燃焼温度が高く、従って
、排気の温度が高いため、ピストンによって上方に運ば
れたオイルの燃焼が起こる。 本発明の方法によれば、上記低負荷運転時に生ずるｌη
損をなくすることができる。なぜなら、連続した圧縮行
程を燃料噴射なしに且つ弁を閉したまま行うごとにより
、サイクル温度を、排気ガスによっ゛ζオイルを燃焼さ
せるのに十分な高さにまで、人為的に上昇さゼて上述の
〆’ｉ Ｊｊ’ｉを防止し７青るからである。尚、この
温度」二昇は、第２図及び第３図で述べたように排気弁
を遅らせて開くかまたは部分的に開くようにすれば、
屓促進される。 次に、本発明の方法を実施するのに用いるディーセルエ
ンジン、例えば、低圧縮比でターボ過給器により過給さ
れる型式のディー五ルエンジンについて説明する。また
、本発明の必須構成要件ではないが、電子制御システム
についても必要な範囲で併せて説明する。 上記の電−ト制御システムは、エンジンのクランクシャ
フト１８の回転角度および回転数を検知する公知のセン
サ２１，２２を有する。 このセンサは、その信号を３１１Ｉ１１の処理ユニット
２４．２６．２８へ送る。ユニット２４は、吸入弁Ｉの
開閉を制御し、ユニット２Ｇは、排気弁Ｅの開閉を制？
ａロシ、ユニット２８は、噴射弁２ｏの開閉を制御する
。 弁１．Ｅは、電子油圧式アクチュエータ（例えば、前掲
特願昭５９ ” １９８４．２２号（フランス特許出願
第８３／１５１２８号）に開示のもの）又は電磁石３４
．３６により制御される電子空圧式アクチュエータによ
って制御される。燃料噴射弁２０は、電磁石３８によっ
て制御されるアクチュエータ３７により制ｊ「１１され
る。処理ユニット２４．２６．２８により処理された制
御信号は、インターラエイス４０，４２．４４を介しＣ
それぞれ電磁石３４，３８．３６に送られる。よく知ら
れているように、処理ユニット２４，２６．２８は、エ
ンジン作動に関する他のパラメータであり且つ制御機能
上必要な他の情報４５を受りる。ごの処理ユニット２４
，２６．２８は、４ザイクルの従来のシーケンスに従っ
た制御信号を供給するように構成及びプログラムされて
いる。 本発明においては、電子ｔｌｉ！ｌ ｆＩＩｌ＋システ
ムには電子サイクル補整システムがイ１設されている。 このザイクル補整システムは、処理ユニット２４．２６
゜２８に接続された３ ＋ｌｌＪの信号抑；１．り回路
４６．４８゜５０からなり、通常、センサ２１．２２に
より与えられる信号にもとづいて、処理ユニット２４゜
２６．２８から出される開弁信号および燃料噴射制御信
号を定期的に取り消すものである。もし信号抑制回路を
１サイクルにつき信号を１回取り消すようにセントする
と、エンジンは６ザイクルヘース（連続圧縮行程２回）
で作動する。もし信号抑制回路を１ザイクルにつき信号
を２回取り消すようにセットすれば、エンジンは８サイ
クルヘース（連続圧縮行程３回、第１図参照）で作動す
る。 以下、同様に信号取り消し回数が増えれば、サイクル数
も増加する。信号抑制回路に適切なセツティング手段を
設けることにより、始動、無負荷運転及び低負荷運転時
における適正なエンジンのサイクル数を選定することが
できる。 第２図及び第３図に基づいて説明した方法で排気弁を開
く （遅らせて開く、部分的に開く、チョーキング状態
で開＜）には、信号抑制回路５０により上述と同様の要
領で与えられるｌＩ！＃報若しくは調整回路４５により
直接与えられる情報を処理ユニット２８で処理すればよ
い。 尚、図示した：Ｈ１１，ｌの独立した処理ユニット２４
゜２６．２８を１個の中央処理ユニットに換えてもよい
こと、及び３１１１．１の独立した信号抑制回路４６゜
４８．５０を１． ＋１Ｍ］の中央ザイクル補整回路に
換えてもよいことは勿論である。 上述の説明から明らかなように、複数回の圧縮・膨張行
程を連続させた結果、空気を機関内部で温めて供給でき
る内燃機関の製造が可能となる。 面、上記において、本発明の説明は専ら過給器を備えた
低圧縮比の４サイクルデイーゼルエンジンについてなさ
れているが、本発明は、ガス循環の制御を、少なくとも
開閉が電子制御でなされる排気弁によって行うようにず
れば、２−リ・イクルエンジンにも同様に適用できる。
第１図は本発明に係るエンジンの複数個のシリンダのう
ちの１１１１ｉ１の連続した作動行程を略示的に示した
説明図、第２図は排気行程の実施手法をいくつか例示し
た説明図、第３図は吸入行程の他の態様を示す説明図、
第４図は本発明に係るディーゼルエンジンの概念説明図
である。
ちの１１１１ｉ１の連続した作動行程を略示的に示した
説明図、第２図は排気行程の実施手法をいくつか例示し
た説明図、第３図は吸入行程の他の態様を示す説明図、
第４図は本発明に係るディーゼルエンジンの概念説明図
である。
Claims (11)
- （１）エンジンの少なくともいくつかのシリンダにおい
て行なわれる複数回の連続した圧縮・膨張行程の間中、
吸入弁と排気弁を閉じ且つ燃料噴射を遮断した状態に保
つようにこれらの弁を制御することにより、ピストンの
先行吸入行程中にシリンダ内に吸入されて残留する空気
の温度を、複数回の連続した圧縮・膨張行程によって上
昇さ−υて、最初の燃料噴射時に発火温度に到達せしめ
ることを特徴とする、燃料噴射弁制御用及び吸入弁・排
気弁制御用の電子制御装置を備えたディーゼルエンジン
における始動及び低負荷運転方法。 - （２）エンジンの始動を容易にするため、エンジンの最
初の始動回転中に吸入弁及び排気弁が開かないように且
つ燃料噴射が行われないように吸入弁・排気弁制御と燃
料噴射弁制御を行う、特許請求の範囲第１項に記載の方
法。 - （３）４サイクルデイーゼルエンジンの始動と低質前運
転を都合よく行うため、最初の発火０；１にｎ回の付加
的圧縮・膨張行程を置き、これらの付加的圧縮・膨張行
程間においては吸入弁、排気弁及び噴射弁を閉じた状態
に保つことにより、始動時と低ｊｌｊ運転時にはエンジ
ンを（４−）２ｎ ）９′イクルで運転する特許請求の
範囲第１項又は第２頃に記載の方法。 - （４）６．８，１０．１２サイクルのいずれかによりエ
ンジンを運転し得るように、吸入弁、排気弁及び燃料噴
射弁を特徴する特許請求の範囲第３項に記載の方法。 - （５）エンジンの始動後、前記イ１加的圧縮・膨張行程
の数ｎを減じるように吸入弁、排気弁及び燃料噴射弁を
特徴する特許請求の範囲第３項又は第４項に記載の方法
。 - （６）排気行程において、排気弁がごく僅かしか開かな
いように該排気弁を特徴する特許請求の範囲第１項乃至
第６項のいずれかに記載の方法。 - （７）吸気行程において、排気弁がごく僅がしが開かな
いように該排気弁を特徴する特許請求の範囲第１項乃至
第６項のいずれかに記載の方法。 - （８）エンジンのシャフト１８の回転角度及び回転数を
検知するための少なくとも１個のセンサ２１−２２と、
吸入弁Ｉ、排気弁Ｅ及び燃料噴射弁２０を作動さ一ヒる
ためのアクチュエータ３０．３ｊ、３７と、前記センサ
２１−２２から信号を受け、前記アクチュエータ３０．
３２．３７に制御信号を送る少なくともｌｌｌｌ１１の
処理ユニット２１１２６−２８とを有するディーゼルエ
ンジンにおいて、前記処理ユニット２４−２６−２８と
協働し、且つエンジンの少なくもいくつかのシリンダ１
２においてピストン１４が複数回の連続した圧縮・膨張
行程にある間は、前記吸入弁、排気弁及び燃料噴射弁を
開く信号を排除するように形成された少なくとも１個の
サイクル補整回路４６−４８−５０を有する特許請求の
範囲第１項乃至第７項に記載の方法のいずれが−っを実
施するためのディーゼルエンジン。 - （９）連続的な圧縮・膨張行程の行程数ｎを変えるよう
にサイクルを補整し得る処理ユニット２４−２６−２８
を有する、特許請求の範囲第８項に記載のディーゼルエ
ンジン。 - （１０） ６乃至１２サイクルでエンジンを始動及び低
質荷時運転し得るようにサイクルを補整し得る処理ユニ
ソｌ−２４−２６−２８を有する、特許請求の範囲第８
項又は第９項に記載の４ザイクルデイーゼルエンジン。 - （１１）過給装置を有し且つ圧縮比を低くした、特許請
求の範囲第１０項に記載のディーゼルエンジン。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
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| FR8403256 | 1984-03-02 |
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|---|---|
| JPS60209647A true JPS60209647A (ja) | 1985-10-22 |
Family
ID=9301615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60041772A Pending JPS60209647A (ja) | 1984-03-02 | 1985-03-02 | デイーゼルエンジンにおける始動及び低負荷運転方法並びに該方法を実施するためのデイーゼルエンジン |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4641613A (ja) |
| EP (1) | EP0156664B1 (ja) |
| JP (1) | JPS60209647A (ja) |
| DE (1) | DE3560267D1 (ja) |
| FR (1) | FR2560645B1 (ja) |
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