JPS6228662Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は内燃機関を低温時に始動する際、そ
の燃焼が安定化するよう補助する装置に関する。

内燃機関は、それが低温状態にあると、燃焼筒
内での燃料の気化が適確に行なわれず、燃焼が安
定しない。このような不都合を除く手段として、
従来、低温始動時に内燃機関の排気の流出量を押
え、燃焼筒内の残留ガスを増すことにより、早期
に筒内気体温度を高く保ち、燃焼を安定化させる
ことが有効とされている。この際用いられる一手
段として排気ブレーキ用のバタフライ弁を低温始
動補助装置としても利用することが知られてい
る。しかし、排気ブレーキのバタフライ弁を低温
始動補助装置として使用することは次のような不
都合を生じる。即ち、排気ブレーキとして作動す
る場合、排気路を完全に閉じることが望ましく、
一方、低温始動補助装置として作動する場合、内
燃機関が駆動するに必要なわずかの開口面積を保
たねばならない。

そこで、従来は、この相反する要求から、両装
置の妥協した、極くわずかな開口を形成する開度
にバタフライ弁を保持するよう操作している。こ
のため、排気ブレーキとしてバタフライ弁が作動
すると、ブレーキ性能が十分には働かず、一方、
低温始動補助装置としてバタフライ弁が作動する
と、過度の排圧上昇、吸入空気量の低減を招き、
不完全燃焼による黒煙の発生が生じることもあ
る。そこで、本出願人はこのような不都合を除去
できる低温始動補助装置を、実願昭57−17724
号、実願昭57−18239号等に開示した。しかし、
これら低温始動補助装置に用いられる開閉弁とし
てのバタフライ弁は、排気路内に取付けられた場
合、その密閉能力が小さく、排気ブレーキとして
の効率が低い。しかも、ぶれを生じる場合があ
り、所望の開口面積を形成する開度に精度よく、
安定して保持することが困難である。

この考案は、内燃機関の低温始動性と排気ブレ
ーキの性能とを共に向上させることのできる、比
較的コンパクトで、かつ、開閉作動精度の良い低
温始動補助装置を提供することを目的とする。

この考案による低温始動補助装置は、内燃機関
の排気路を開閉可能なギロチン型弁と、上記内燃
機関の回転数が第１設定範囲内の値であれば第１
作動信号を、第２設定範囲内の値であれば第１作
動信号と共に、第２作動信号をそれぞれ発する作
動信号制御器と、上記第１作動信号と同一信号を
発する排気ブレーキ用のスイツチと、上記第１お
よび第２作動信号に対応した作動気体を受けるこ
とにより、ギロチン型弁の開度を可変作動させる
弁作動手段とを有し、上記弁作動手段は第１作動
信号により作動してギロチン型弁を閉鎖開度に支
持可能な第１ピストンと、上記第２作動信号によ
り作動して、ギロチン型弁を設定中開開度に支持
するよう、第１ピストンを設定中間開度と対応す
る位置に停止させる第２ピストンと、上記第１お
よび第２ピストンを収容するエアシリンダとで形
成された構成である。

このような低温始動補助装置によれば、ギロチ
ン型弁の開度を、排気路を密閉する閉鎖開度よ
り、設定中間開度および全開開度まで段階的に開
閉操作する。この際の操作は回転数に対応した出
力を発する作動信号制御器と、排気ブレーキスイ
ツチとで並列的に行なうことになる。このため、
低温始動補助作動時にも、排気ブレーキ作動時に
も、比較的コンパクトな弁作動手段を用い、それ
ぞれに適合する開度にギロチン型弁を精度よく保
持でき、低温始動補助性能も排気ブレーキ性能も
共に効率よく発揮されるという利点がある。

以下、この考案を添付図面と共に説明する。

第１図にはこの考案の一実施例としての低温始
動補助装置１が取付けられたデーゼルエンジン２
と、その排気管３を示した。低温始動補助装置１
は排気マニホウルド４とマフラ５との間で排気管
３内に取付けられ、排気路Ｒを開閉するギロチン
型弁（以後単に弁本体と記す）６と、このギロチ
ン弁に連結される弁作動手段７と、この弁作動手
段に向け並列的に接続される作動信号制御器８お
よび排気ブレーキ用のスイツチ９とを備える。第
２図ａに示すように、弁本体６は排気管３に対
し、その排気路Ｒの中心線と垂直な断面の方向Ａ
にスライドすると共に、排気路Ｒを全閉可能な板
状を呈する。そして、弁本体６はこれを断面方向
Ａに案内する溝１１の形成された弁支持体１２に
支持される。弁作動手段７は、排気管３に対し、
弁支持体１２を介して固定されるエアシリンダ１
３と、そのエアシリンダ内にその中心線ｌ方向に
摺動可能に収容される第１ピストン１４および第
２ピストン１５と、第２ピストン１５に取付けら
れる可変ストツパ１６と、両ピストン１４，１５
に対し高圧空気を供給する管１７，１８と、これ
ら供給管にそれぞれ取付けられる第１および第２
三方電磁弁１９，２０と、両供給管１７，１８に
共に高圧空気を供給するエアタンク２１とで形成
される。更に、第２ピストン１５は、第１ピスト
ン１４と弁本体１０とを一体的に連結するロツド
２２に摺動自在に外嵌する。エアシリンダ１３
は、両供給管１７，１８より高圧空気を受けない
場合、第１ピストン１４および第２ピストン１５
を、ロツド２２に遊嵌されるリターンスプリング
２３の働きで、ホームポジシヨンP₀，P₁（第２図
ａ参照）に保持する。この第１ピストン１４は供
給管１７より高圧空気を受けると第１ストローク
Ｌ１（第２図ｃ参照）だけ摺動する。この際、弁
本体６は給気路Ｒを全閉させる閉鎖開度を保つこ
とができる。一方、第２ピストン１５は供給管１
８からの高圧空気を受ける受圧面を第１ピストン
１４のそれより十分大きく形成され、この受圧面
に高圧空気が働くと、第１ピストン側へ押圧され
る。この際、第２ピストン１５の受圧面と反対の
面はエアシリンダ１３内のストツパ壁１３１に当
接可能であり、この当接時の第２ピストン１５は
ホームポジシヨンP₁より第２ストロークＬ２（第
２図ｂ参照）だけ摺動している。しかも、第２ス
トロークＬ２移動した第２ピストン１５には、こ
れより第１ピストン１４に向け可変ストツパ１６
が突出形成されており、この可変ストツパの突端
により、第１ピストン１２を後述する設定された
中間開度に対応した中間位置P₂に位置決め可能で
ある。即ち、可変ストツパ１６は第１ストローク
Ｌ１摺動可能な第１ピストン１４を、あえて、ホ
ームポジシヨンP₀よりａだけ離れた中間位置P₂に
停止させる。中間位置P₂に第１ピストン１４が位
置する場合、これと一体的な弁本体６は、デーゼ
ルエンジン２が低温始動時において駆動を継続す
るに適合する暖機隙間ｘ１を形成するよう設定さ
れる中間開度を保持する。なお、第２図ｂに示し
たように弁本体６が中間開度にある場合、両ピス
トン１４，１５は共に高圧空気を受けるが、その
際、これら両ピストンを互いに離すよう弾性的な
押圧力を加えるリターンスプリング２３は圧縮さ
れ、高圧空気が除去されるとリターンスプリング
２３が両ピストン１４，１５をホームポジシヨン
P₀，P₁に戻す。

第１および第２三方電磁弁１９，２０は共に、
オン作動時にはエアタンク２１の高圧空気を各ピ
ストン側に送出可能に切換られ、オフ作動時には
各ピストンの高圧空気を大気開放口OP.より開放
するよう切換作動する構成である。

作動信号制御器８はデーゼルエンジン２の回転
数に対応した回転数信号S₀を発する回転数検出器
８０１と、デーゼルエンジン２の冷却水温度Ｔが
設定値以下であり、かつ、回転数信号S₀を受け、
これが０乃至500〔rpm〕の第１設定域ａ１にあ
れば第１作動信号Ｉ１を、500乃至1000〔rpm〕
の第２設定域ａ２にあれば第１作動信号Ｉ１と共
に、第２作動信号Ｉ２をそれぞれ発する作動信号
制御回路８０２とで形成される。この作動信号制
御回路は周知の比較回路と増幅回路とで形成して
もよく、この回路は第１作動信号Ｉ１を第１三方
電磁弁１９に、第２作動信号Ｉ２を第２三方電磁
弁２０にそれぞれ出力するよう接続される。更
に、第１三方電磁弁１９には第１作動信号Ｉ１を
発する排気ブレーキスイツチ９が並列的に接続さ
れる。

第１図に示した低温始動補助装置１の作動を説
明する。まず、デーゼルエンジン２をスタートさ
せると、作動信号制御器８も作動を始める。この
作動信号制御器８は、冷却水温度が設定温度を下
回つており、かつ、回転数が500〔rpm〕以下で
ある第１設定域ａ１を検出した際、第１作動信号
Ｉ１を出力する（第３図ｂ，ｃ参照）。この信号
Ｉ１を受けた第１三方電磁弁１９はオン作動し、
大気開放口OP.を閉じ、エアタンク２１の高圧空
気を第１ピストン１４に供給するように作動す
る。すると、第１ピストン１４は第１ストローク
Ｌ１を摺動し、閉鎖開度（第２図ｃ参照）に弁本
体６を保持する。これにより、デーゼルエンジン
２の筒内のガス温度は残留ガスにより高く保た
れ、着火性が良くなり、エンジン遊回運動がスム
ーズに連続して行なわれ、回転数が徐々に上昇
し、排圧も、第３図ａに示すように上昇する。こ
の後、回転数が500乃至1000〔rpm〕の第２設定
域ａ２に入ると作動信号制御器８は第１作動信号
Ｉ１と共に、第２作動信号Ｉ２をも出力する。こ
れにより、第１三方電磁弁１９に加え、第２三方
電磁弁２０もオン作動し、大気開放口OP.を閉
じ、エアタンク２１の高圧空気を第２ピストン１
５に供給する切換作動を行なう。すると、第１ピ
ストン１４より大きな押圧力を発する第２ピスト
ン１５は、第２ストロークＬ２摺動し、この際、
可変ストツパ１６が第１ピストンを中間位置P₂に
停止させる。これにより、弁本体６は暖機隙間ｘ
１を形成する中間開度に保持される。このため、
排気は適量だけ流出し、排圧は適量低下する（第
３図ａの実線を参照）。更に、回転数が上昇する
と、排圧は再び上昇を始め、筒内温度は更に上昇
を続け、デーゼルエンジン自体の加熱が促進さ
れ、回転数の上昇が続く。このような暖機は、筒
内温度が残留ガスにより高く保たれる状態が続く
ことより、早めに完了し、この時冷却水温度は設
定値を上回る。この時点で作動信号制御器８は両
作動信号Ｉ１，Ｉ２の出力を停止するため、第１
および第２三方電磁弁１９，２０は全てオフ状
態、即ち、大気開放となり、弁本体６は全開開度
（第２図ａ参照）を保持する。なお、第２三方電
磁弁１９はオン状態に留めておいてもよい。この
ように、暖機の完了したデーゼルエンジン２は以
後定常運転に入る。一方、定常運転にあるデーゼ
ルエンジン２において、排気ブレーキスイツチ９
が運転者によりオン操作されると、第１作動信号
Ｉ１が第１三方電磁弁１９に出力され、これによ
り第１ピストン１４が弁本体６を閉鎖開度に密閉
度よく保持する。すると、排圧は急上昇し、同時
に、デーゼルエンジン２は図示しない車両の動力
伝達系に逆に伝わつてくる慣性による回転力を受
け、強制回転される。この回転力はポンプ損失と
してデーゼルエンジンに吸収され、動力伝達系に
は排気ブレーキが精度よく作用する。

このように第１図に示した低温始動補助装置１
をデーゼルエンジン２に取付けると、弁本体６が
３段階（第３図ａ中破線は従来装置の一例を示
す）に開度変化することになる。このため、低温
始動時に、徐々に上昇する回転数に対応するよ
う、排気路の開口面積を増加させることができ、
回転数と共に上昇する排圧が過度に大きくなり
（第３図ａ参照）黒煙発生域Ｂに突入することを
防ぐことができる。しかも、適度の残留ガスの働
きで早期に暖機を完了でき、その間の燃焼も安定
化する。特に、弁本体６は弁支持体１６の案内溝
１１に確実に支持されることにより、排気路Ｒ中
にあつてもガタを生じることがなく、精度よく、
所定開度を確保できる。更に、第１ピストン１４
を中間開度P₂に停止させる可変ストツパ１６は第
２ピストン１５と共に第２ストロークＬ２（＝Ｌ
１−ａ）だけ摺動すればよい。このように第２ス
トロークＬ２は比較的短いため、エアシリンダ１
３の全長を比較的短く形成でき、全体をコンパク
ト化および低コスト化できる。

第１図に示した低温始動補助装置１はデーゼル
エンジン２に取付けられていたが、これに代え、
ガソリンエンジンに取付けることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例としての低温始動
補助装置を取付けたデーゼルエンジンの概略側面
図、第２図は同上低温始動補助装置の要部の作動
状態説明図、第３図は同上低温始動補助装置の排
圧−回転数、弁隙間−回転数および電磁弁作動状
態の各図をそれぞれ示している。 １……低温始動補助装置、２……デーゼルエン
ジン、３……排気管、６……弁本体、７……弁作
動手段、８……作動信号制御器、８０１……回転
数検出器、９……排気ブレーキスイツチ、１３…
…エアシリンダ、１４……第１ピストン、１５…
…第２ピストン、１９……第１三方電磁弁、２０
……第２三方電磁弁、Ｉ１……第１作動信号、Ｉ
２……第２作動信号、Ｒ……排気路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 内燃機関の排気路を開閉可能なギロチン型弁
   と、上記内燃機関の回転数が第１設定範囲内の値
   であれば第１作動信号を、第２設定範囲内の値で
   あれば第１作動信号と共に、第２作動信号をそれ
   ぞれ発する作動信号制御器と、上記第１作動信号
   と同一信号を発する排気ブレーキ用のスイツチ
   と、上記第１および第２作動信号に対応した作動
   気体を受けることにより、ギロチン型弁を開閉さ
   せる弁作動手段とを有し、上記弁作動手段は、第
   １作動信号により作動して、ギロチン型弁を閉鎖
   開度に支持可能な第１ピストンと、上記第２作動
   信号により作動して、ギロチン型弁を設定中間開
   度に支持するよう、第１ピストンを設定中間開度
   対応位置に停止させる第２ピストンと、上記第１
   および第２ピストンを収容するエアシリンダとで
   形成された構成の低温始動補助装置。