JPS62261672A - 圧縮点火式内燃機関の低温始動装置 - 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〕 本発明は圧縮点火式内燃機関の低温始動方法および装置
であって、低温状態において、！ｌＩ）ｇによって吸込
まれた空気をそこに供給された燃料（ディーゼル燃料）
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
ようにした圧縮点火式内燃１ｌｙＪの低温始動方法およ
び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
ィーゼル１ｌｌｆｌｌ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ｒｒａｍがあり、圧縮衝程の終わりにシリンダ
ヘッド（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ィ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ｔＩｒｉ池から
給電される電熱フィラメントによって予熱されるが；前
記解決法の欠点は下記のとおりであるニー冬季において
、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、 一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っ
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、 一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、したがって
、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
よって予熱される。出力消費の少ない電熱フィラメント
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ニ ー燃料の導入は重力的にあるいは供給ポンプによって加
えられる圧力で行われ、したがって開基に対して敏感で
あり、作動の安全性は中位でありニ ーｍ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ｔｉｌｌ
ｌｌｌされ、火炎は煤を発生してｌ１１１１Ｉの構造部
分をａ偏する。

別の解決法によれば点火点の低い（許容；ｆ縮Ｍの小さ
い）物質（ガス）を吸込んだ空気に混合する、補助的始
紡装置（始動パイロット）・が使用される。その欠点は
下記のとおりであるニー費用の点での困難性に加えて一
特殊な注意および配慮を特徴とする特殊な補助的装置が
必要であり、 −もし始動パイロッ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（解決法はドイツ国特許ＤＥ−Ｏ８２６
３０８６３号に開示されている。

この特許用ｍ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って供給される装置
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。したがって、主燃
料導管内にはほんの低い圧力−は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
ッ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ってだけ発止され
−る。したがって、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−Ｏ８２６３０８６３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ィーゼ
ルｍ図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
圧力バイブ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（ディー
ゼル方式）内燃ｅｉｍ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
る方法および装置は前記欠点を除去するもので、予熱の
ために限って燃焼される燃料（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ｍ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）パイプの一つをタッピングする
ことによっ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
することによって得られる。

本発明によれば前記目的は、その間に燃料ＩＬ！腿ガス
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、方法によって達成される。

本発明による技術的解決法はＩＩｌ！Ｉ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ップされるならば、
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一同様にそれ自体公
知の一加圧噴Ｈ１！Ｉ！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ップ弁
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、高圧タップ弁を備え、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
よって互いに連通され、さらに弁室内には弁座に支承さ
れる弁が設けられ、また装置がキャ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
るタップ弁を備えるならば、好都合である。キャリヤと
弁板とを備えた作動タップは弁抑えに連結され、作動タ
ッ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ッピングねじ継手に
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、通常ディーゼ
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、したがって噴射ノズルちまた適している。

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達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って閉鎖されるな
らば、もつとも有利である。ダイヤフラムは噴霧器ハウ
ジングによって霧化本体に押付けられ、噴Ｍ器本体はま
たダイヤスラムの孔に向き合う有孔ケーシングに連結さ
れ、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〕

ディ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、その噴霧器のジェット中に電熱点火器３
（電熱フィラメント）が設けられている。燃料噴３ｍ１
２はパイプライン４に連結され、パイプライン４はタッ
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に達する圧力バイブ８に連結されている
。

タップ弁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に案内しつるように、設計されている
。始動に先立ってタップ弁５は高圧パイプ８を燃料噴霧
器２に向かって間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（Ｗ熱フィラメント
）の発熱後、ディーゼルエンジンは１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′Ｎ
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
そして電熱フィラメント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。まざ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、したがって、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Ｂ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ッピ
ングを可能にする、タップ弁５を開くことによって確保
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す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、タップ弁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ップ弁
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に供給される燃料鑓の部分的タッ
ピングに適したものとすべきことは不可避である。それ
以上の要求はタッ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。

要求は高圧タップ弁によって解決することができ、その
実施例は一例示として一部２図に示しである。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バ
イブねじ継手１０が設けられ、前記継手は負流孔１１に
よっ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ッピング用ねじ継手１６と連
通している。弁１３上方には抑え１７が設けられ、その
抑え１７はキャリヤ継手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によっ
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の孔内には作動タップ２１が設けられ：
前記タップ２１の一部は孔を備えた１１９内にありそこ
では弁板２２が弁座２０に支承され一弁抑え１７のキャ
リヤ継手１８に連結されるーキャリャ継手２３が設けら
れている。キャリヤタップ２１の弁板２２は弾性要素２
４（ばね）によって１１９の弁座２０に押付けられてい
る。

タップ弁５は下記のように作用する： 閉ｖＡ＝ 作動タップ２１が右に回されると、タップ２１はキャリ
ヤ継手２３を介して弁抑え１７を回転し、弁１３を燃料
が弁ハンテング９のねじ継手１０を通り、供給ポンプ６
から高圧パイプ８を通っ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。

Ｒｆｉ： 作動タップ２１を左に回転すると、タップ２１はキャリ
ヤ継手１３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
圧力によって弁座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に連結されたーバイブライン４を通って吸込
マニホルド１に設けられた燃料噴ｉ器２に流れる。

１１丘Ｌヱ亘之ｌ： 作動タップ２１は僅かに左に回転され、そこで弁抑え１
７はキャリヤ継手２３によりほんの僅か回転され、した
がって継手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に向かって流れ、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
通って吸込マニホルド１に連結されたパイプライン４を
通って燃料噴霧器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って調節可能である（較
りＭｔｌｌｌ）。

シール： 閉鎖位置においてタップ弁５は弁座１２に支承される弁
１３により外側空間から密閏される。その訳はこの位置
において燃料はパイプライン８（ａ圧パイプ）の一部を
形成するａｍ孔１１内を流れるにすぎないからである。

タップ弁５の開放位置において、またはもしタップ弁５
が部分的タッ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１２工、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と作動タップ２１との間の接合間隙を通る
燃料の流出は、弁座２０と弁板２２との適当なすり合わ
せ、ならびに予圧ばね２４の力によって阻止される。作
動タッ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
のそして通常のディ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つるならば、巧
く使用することができる。

本発明によるＶ７を置の設置は−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一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によって連結さ
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によって閉
鎖されている。ダイヤフラム２９は噴霧器ハウジング３
１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Ｎ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に向かって電熱フィラメ
ント３２が設けられフィ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は加熱フィラメントを機
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
を通って噴霧器本体２５のねじ継手２６に達する高圧燃
料は孔３７を通って環状溝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−細かい噴霧の形で一吸込マニホルド１内をそし
て加熱フィラメント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ェ
ッ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
径く形状）の適当な選択によって影響される。

〔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ィー
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ィーゼ
ル機関である。

直接噴射式ディーゼル＊ｍは−その低い燃料消費率およ
び大きい出力により一従来使用された分割式燃焼室（予
燃焼室、渦流室等）を備えたディ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
一低温始動の困難性によって制限された。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成る程度は
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って
１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っ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ィ
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）直接噴射ディ
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った。

本発明による装置は供給ポンプを備えたいかなるディー
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
がってディ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（ＩＦ
主電池適当な状態、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
よりディーゼルｌ１１ｆＩｌの低温始動性能に対する温
度制限を約１０℃から２０℃だけ低ドすることができる
。

別の利点として電熱点火器の低い電気的動力消　４費に
より蓄電池が始動機関中はとんど負荷をうけず、したが
って、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
出される熱によって加熱され、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ったくなく、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ｌＩ　（操作）は分割燃焼交
式ディーゼルｔｉｌｌ！ＩＩ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
運転者にとっ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
図は圧力バイブに組込まれたタップ弁を示す図、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・・・・・・高圧タップ弁、　　
６・・・・・・供給ポンプ、７・・・・・・噴射ノズル
、　　　８・・・・・・高圧パイプ。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）始動中に機関燃料（ガス油）が機関の吸込マニホ
   ルド内に導入される圧縮点火式（ディーゼル方式）内燃
   機関の低温始動方法であつて、燃料は電熱点火されて燃
   焼することを特徴とし、かつ燃料は加圧して吸込マニホ
   ルド内に噴霧されることを特徴とする、圧縮点火式内燃
   機関の低温始動方法。
2. （２）機関の供給ポンプから噴射ノズルに達する燃料パ
   イプは始動期間中タップされることを特徴とする、特許
   請求の範囲第１項に記載の方法。
3. （３）機関の吸込マニホルド（１）内にそれ自体公知の
   電熱点火器（３）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（２）とを備え、パイプライン
   （４）は供給ポンプ（６）とシリンダの一つに属する噴
   射ノズル（７）とをそれ自体公知の高圧タップ弁（５）
   を介して相互に連結するパイプライン（８）に連結され
   ていることを特徴とする、圧縮点火式（ディーゼル方式
   ）内燃機関の低温始動装置。
4. （４）弁ハウジング（９）内に形成された複数の高圧パ
   イプねじ継手（１０）は貫流孔（１１）により相互に連
   結され、さらに、弁室（１４）内には弁座（１２）に支
   承される弁（１３）が設けられ、またキャリヤ継手（１
   ８）を備えかつ弁ハウジングに連結された弁抑え（１７
   ）を有し、前記弁抑えはキャリヤ（２３）と弁板（２２
   ）とを備えた作動タップ（２１）に連結されタップは孔
   を備えまた弁座（２０）を備えた蓋（１９）にばね（２
   ４）によつて押付けられ、さらに、弁室（１４）は弁ハ
   ウジング（９）に形成されたタッピングねじ継手（１６
   ）に孔（１５）を介して連通した高圧タップ弁（５）を
   有することを特徴とする、特許請求の範囲第３項に記載
   の装置。
5. （５）吸込マニホルド（１）に連結された燃料噴霧器（
   ２）はそれ自体公知でディーゼル機関に通常使用される
   噴射ノズル（７）であることを特徴とする、特許請求の
   範囲第３項に記載の装置。
6. （６）吸込マニホルド（１）に連結された燃料噴霧器（
   ２）および電熱点火器（３）が単一の集合体装置として
   形成されていることを特徴とする、特許請求の範囲第３
   項または第５項に記載の装置。
7. （７）噴霧器本体（２５）の一端に噴霧器本体（２５）
   の他端のカム（２８）を囲む環状溝（２７）と連通する
   ねじ継手（２６）を有し、前記溝は孔（３０）を有しか
   つカム（２８）に支持されるダイヤフラム（２９）によ
   つて閉鎖され、ダイヤフラムは噴霧器ハウジング（３１
   ）によつて噴霧器本体（２５）に押付けられ、噴霧器ハ
   ウジング（３１）はダイヤフラム（２９）の孔（３０）
   に向き合う有孔ケーシング（３６）に連結され、その一
   端は電熱フィラメント（３２）を接地（３３）し、他端
   は絶縁して電気接点（３５）に接続された電熱フィラメ
   ントを囲んでいることを特徴とする、特許請求の範囲第
   ３項に記載の装置。