JPS6231651Y2 - - 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遅れぎみとなり、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圧力を上げる
よう操作することが有効とされている。この場
合、内燃機関の排圧を上げる一手段として、排気
ブレーキ用のバタフライ弁を低温始動補助装置と
しても兼用することが知られている。たとえば、
第１図に示すような低温始動補助装置１は排気管
２内にバタフライ弁３を枢着し、これをエアシリ
ンダ４により作動する。このエアシリンダ４はエ
アタンク５からの高圧空気を三方電磁弁６により
供給され、全開あるいは設定される小隙間XOを
形成する開度にバタフライ弁３を支持する。この
三方電磁弁６は低温始動補助用のスイツチ７と排
気ブレーキ用スイツチ８とを並列状に接続してお
り、これからの作動信号により、大気と高圧気体
とを、エアシリンダ４内のピストンに切換供給す
る。このような低温始動補助装置１が図示しない
デーセルエンジンに取付けられると次のような働
をする。まず、バタフライ弁３を低温始動時に回
動させ、排気路Ｒを狭めるよう支持すると、デー
ゼルエンジンの円筒内の残留ガスが増え、筒内の
気体温度を高く保つことができる。しかも、低温
の吸入空気の量が適度に抑制されるから、これに
よつてもデーゼルエンジン自体の温度が上昇を早
める。更に、排圧上昇がポンプ損失増大を生じさ
せることより、デーゼルエンジンはその回転数の
過度の上昇を抑えられ、低温始動時の燃焼に見合
つた適度な回転数を維持でき、このため、燃費を
低く押えることができる。しかも、筒内温度が比
較的高く保たれることにより、着火不良によるエ
ンジン遊回速度の変動、即ち、ハンチングを防止
でき、燃焼の安定化を計れ、白煙の低減をも計れ
る。更に、デーセルエンジン自体の温度上昇が早
いことより暖機時間の短縮をも計れる。

しかし、このように排気管内のバタフライ弁３
を排気ブレーキとしても、低温始動補助装置１と
しても兼用することは両装置の使用目的の相異に
よる不都合が生じ易い。即ち、バタフライ弁３は
排気ブレーキとして作動する場合、排気路Ｒを完
全に閉じることが望ましい。他方、低温始動補助
装置１として作動する場合、少なくとも、デーセ
ルエンジンが回転を続けることができるよう、所
定量の隙間からなる開口面積を形成できる開度を
保つ必要がある。従来、この相反する要求から、
両装置の妥協した、わずかな小隙間XOを形成す
る開度に（第４図参照）バタフライ弁３を保持
し、これを両装置が兼用している。

このよえに、従来の低温始動補助装置のバタフ
ライ弁が形成する開度は排気ブレーキにとつて
は、ブレーキ性能の低下を招いている。そして、
低温始動補助装置にとつては、開口面積が小さ
く、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。更にまた、暖機が進み、バタフライ弁を小開
度から排気路を全開する開度に解除する際、従来
のバタフライ弁は一挙に全開となるため、デーゼ
ルエンジンにとつては排気抵抗が急激に、かつ、
大幅に低減することになり、回転数が急上昇し、
危険な状態になる場合も散見された。以上のこと
より、排気ブレーキ用のバタフライ弁を低温始動
補助装置としても兼用する場合、バタフライ弁の
開度を多段にし、エンジン回転数の上昇に伴なつ
てその開度を徐々に大きくし、過度の排圧上昇を
押えることが有効であると推測される。

この考案は排気路の排気流を制御することによ
り、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
の排気管内に枢支されるバタフライ弁と、上記内
燃機関の機関回転数信号を出力する回転数検出手
段と、排気ブレーキ時に出力信号を発する排気ブ
レーキ作動スイツチと、少なくとも上記バタフラ
イ弁により排気路を設定量絞込んだ第１開度位置
と同第１開度位置より更に絞込んだ第２開度位置
とに上記バタフライ弁を切換える弁作動手段と、
上記内燃機関が低温状態であり、かつ上記回転数
検出手段により機関回転数が予め設定された第１
設定範囲内である時又は上記排気ブレーキの作動
時に上記バタフライ弁を上記第２開度位置に保持
し、上記内燃機関が低温状態でかつ機関回転数が
上記第１設定範囲より高回転域である第２設定範
囲内にあるときに上記バタフライ弁を上記第１開
度位置に保持するように上記弁作動手段を作動さ
せる弁作動制御器とを備えた構成である。

このような低温始動補助装置によれば、バタフ
ライ弁の開度を、隙間のほとんど無い閉鎖開度よ
り、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平列的に
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、それぞれに適
合する開度にバタフライ弁が保持され、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２図にはこの考案の一実施例としての低温始
動補助装置９の取付けたデイーゼルエンジン１０
と、その排気管１１を示した。低温始動補助装置
９は排気マニホウルド１２とマフラ１３との間の
排気管１１内に配置されるバタフライ弁１４と、
このバタフライ弁１４に連結される弁作動手段１
５と、この弁作動手段に並列的に接続される弁作
動制御器１６および、排気ブレーキ用のスイツチ
１７とを備える。第３図ａに示すように、バタフ
ライ弁１４は、排気管１１に対し、その排気路Ｒ
の断面の中心を横切るよう枢着される回転軸１８
と、これと一体の弁本体１９と、回転軸１８のう
ち、排気管１１より突出する一端に固着される操
作片２０とで形成される。弁作動手段１５は排気
管１１に対し定位置を確保するよう固定されるエ
アシリンダ２１と、エアシリンダ２１内の中心線
ｌに沿つて列設される第１および、第２ピストン
２２，２３と、第１および、第２ピストン２２，
２３にそれぞれ高圧空気を供給する管２４，２５
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２６，２７と、両供給管２
４，２５に共に高圧空気を供給するエアタンク２
８とで形成される。エアシリンダ２１は第１ピス
トン２２が高圧気体を受けた際、それを第１スト
ロークL1だけ摺動可能なように支持している。
そのロツド２２１端を操作片２０の回動端の長穴
２９に遊嵌状のピン３０を介し連結する。このピ
ンは直線運動するロツド２２１と、回動する操作
片２０との相対的なずれを除去し、かつ、両者間
を連結するよう働く。このため、第３図ａに示す
ように、第１ピストン２２は弁本体１９が隙間Ｘ
のほとんど無い様な第２開度位置である閉鎖開度
を保つように作動できる。一方、第２ピストン２
３はエアシリンダ２１内のストツパ壁２１１によ
りその第２ストロークL2を設定される。この第
２ピストンはストツパ壁２１１にリターンスプリ
ング３２の弾性力に抗して当接可能であり、その
際、ロツド２３１は第１ピストン側に突出する
（第３図ｂ参照）。この際、ロツド２３１は高圧空
気を受けず、リターンスプリング３１の弾性力の
み受ける第１ピストン２２に対し、押圧力を加
え、第１ピストンをホームポジシヨン（第３図ｃ
に実線で示す位置）P₀より間隔ａだけ離れた中間
位置（第３図ｂ参照）P₁に停止させる。この際、
弁本体１９は、デーゼルエンジン１０が低温始動
時における回転継続を行なうに適合する暖機隙間
X1を形成する様な第１開度位置である中間開度
を保持する。なお、第３図ｃに示すように、両ピ
ストン２２，２３はこれに高圧空気が供給されな
い場合、両リターンスプリング３１，３２の働き
により各ホームポジシヨンP₀に戻り、その際、弁
本体１９は全開開度を保持する。

第１および、第２三方電磁弁２６，２７は共
に、オン作動時にはエアタンク２８の高圧空気を
各ピストン側に送り、オフ作動時には各ピストン
この加圧気体を大気開放するよう切換作動する構
成である。

弁作動制御器１６はデーゼルエンジン１０の回
転数に対応した出力信号S₀を発する回転数検出器
１６１と、デーゼルエンジン１０の冷却水温度Ｔ
に応じた出力信号を発する図示しない周知の温度
検出器とを接続し、デーゼルエンジン１０の冷却
水温度Ｔが設定値以下にあり、かつ、出力信号S₀
を受け、これが０乃至500〔rpm〕の第１設定範
囲にあれば第１作動信号S₁を、500乃至1000
〔rpm〕の第２設定範囲にあれば第２作動信号S₂
をそれぞれ発する作動信号制御回路１６２により
その主要部形成される。作動信号制御回路１６２
は周知の比較回路と増幅回路とで作られており、
その第１作動信号S₁を第１三方電磁弁２６に、第
２作動信号S₂を第２三方電磁弁２７にそれぞれ出
力するよう接続される。なお、第１三方電磁弁２
６には第１作動信号S₁を発する排気ブレーキスイ
ツチ１７も並列的に接続される。

第２図に示した低温始動補助装置９の作動を説
明する。まず、図示しないイグニシヨンスイツチ
をオン作動させデーゼルエンジン１０をスタート
させると、これにより、弁作動制御器１６が作動
する。これは冷却水温度Ｔが下回つていること
と、回転数が500〔rpm〕以下であることを検出
した際、第１作動信号S₁を出力する。信号S₁を受
けた第１三方電磁弁２６は、その大気開放口を閉
じ、これに代え、エアタンク２８の高圧空気を第
１ピストン２２に供給するよう切換作動する。す
ると、第１ピストン２２は第１ストロークL1だ
け摺動し、バタフライ弁１４を第３図ａに示す隙
間Ｘの極く小さい閉鎖開度に保持する。これによ
り排気管１１内の排圧が上昇し、デーゼルエンジ
ン１０の筒内温度は残留ガスにより高められ燃料
の気化が改善され着火性が良くなり、低回転域で
のエンジン遊回運動がスムーズに連続することに
なる。この後、回転数が500乃至1000〔rpm〕の
領域に入ると作動信号制御器１６は第１作動信号
S₁に代え、第２作動信号S₂を出力する。このた
め、第１三方電磁弁２６は大気開放状態に切換ら
れ、第２三方電磁弁２７は、その大気開放口を閉
じ、これに代え、エアタンク２８の高圧気体を第
２ピストン２３に供給するよう切換作動する。こ
のため、第２ピストン２３は第２ストロークL2
だけ摺動し、そのロツド２３１が第１ピストン２
２を中間位置P₁に保持する。すると、バタフライ
弁１４は暖機隙間X1を形成する中間開度に保持
される。これにより、排気管１１内の排気は適量
流出すると共に、排圧も適量高く保たれ、これに
より、筒内温度は残留ガスにより高く保たれ、着
火性が良好に保たれる。しかも、デーゼルエンジ
ン自体の加熱が徐々に促進され、同時に、暖機隙
間X1を一部の排気が流動することにより、回転
数も徐々に上昇する。このような暖機は排圧が適
度に高いことより早めに完了し、冷却水温度は比
較的早く設定値を上回る。この時点で弁作動制御
器１６は両作動信号S₁，S₂の出力を停止するた
め、第１および、第２三方電磁弁２６，２７は全
べてオフ状態となり、バタフライ弁１４は全開開
度を保持する。そして、暖機の完了したデーゼル
エンジン１０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１０において、排
気ブレーキスイツチ１７が運転者によりオン操作
されると、第１三方電磁弁２６に第１作動信号S₁
が出力される。すると、第１ピストン２２に高圧
空気が供給され、バタフライ弁１４は閉鎖開度
（第３図ａ参照）を保持する。これにより、排気
管内の排圧は急激に高まり、同時にデーゼルエン
ジン１０は図示しない車両の動力伝達系を逆に伝
わつてくる慣性による回転力を受ける。このた
め、デーゼルエンジン１０は強制回転されるが、
この回転力をポンプ損失として効率よく吸収し、
動力伝達系に排気ブレーキとして作用する。

このように第２図に示した低温始動補助装置９
をデーゼルエンジン１０に取付けると、弁作動制
御器１６の働きにより、バタフライ弁１４を３段
階（第４図参照）に開度調整できる。このため、
低温始動時に、徐々に上昇する回転数に適合する
よう排気路の開口面積を保持でき、排圧が過度に
大きくなることを防ぐことができる（第５図参
照）。これより低温始動時における燃焼を安定化
でき、黒煙の発生を防ぐことができる。しかも、
バタフライ弁１４の全開作動時の排圧変動は第５
図に実線で示すように（同図中破線は従来の装置
の場合の排圧変動を示す）比較的小さく、暖機完
了時のバタフライ弁変動による回転数の急上昇に
よる危険性も解消できる。更に、排気ブレーキと
して用いた場合、排気路を十分閉鎖でき、十分な
ブレーキ効果を発揮できる。

第２図に示した低温始動補助装置９はデーゼル
エンジンに取付けられていたが、場合によつては
ガソリンエンジンにも取付可能である。更に、弁
作動手段１５として第１、第２ピストンを収容し
たエアシリンダ２１を用いた場合を示したが、こ
れに代え、ソレノイドを用いてもよい。更にま
た、開度調整は３段階に限定されるものではな
く、４段階としても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の低温始動補助装置の概略断面
図、第２図はこの考案の一実施例として低温始動
補助装置を取付けたデーゼルエンジンの概略側面
図、第３図は同上低温始動補助装置の要部の作動
状態説明図、第４図は同上低温始動補助装置のバ
タフライ弁隙間−回転数線図、第５図は同上低温
始動補助装置の排圧−回転数線図をそれぞれ示し
ている。 ９……低温始動補助装置、１０……デーゼルエ
ンジン、１１……排気管、１４……バタフライ
弁、１５……弁作動手段、１６……弁作動制御
器、１６１……回転数検出器、１７……排気ブレ
ーキスイツチ、２１……エアシリンダ、２２……
第１ピストン、２３……第２ピストン、２６……
第１三方電磁弁、２７……第２三方電磁弁、S₁…
…第１作動信号、S₂……第２作動信号、Ｒ……排
気路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 内燃機関の排気管内に枢支されるバタフライ
   弁と、上記内燃機関の機関回転数信号を出力す
   る回転数検出手段と、排気ブレーキ時に出力信
   号を発する排気ブレーキ作動スイツチと、少な
   くとも上記バタフライ弁により排気路を設定量
   絞込んだ第１開度位置と同第１開度位置より更
   に絞込んだ第２開度位置とに上記バタフライ弁
   を切換える弁作動手段と、上記内燃機関が低温
   状態でありかつ上記回転数検出手段により機関
   回転数が予め設定された第１設定範囲内である
   時又は上記排気ブレーキの作動時に上記バタフ
   ライ弁を上記第２開度位置に保持し、上記内燃
   機関が低温状態でかつ機関回転数が上記第１設
   定範囲より高回転域である第２設定範囲内にあ
   る時に上記バタフライ弁を上記第１開度位置に
   保持するように上記弁作動手段を作動させる弁
   作動制御器とを備えたことを特徴とする低温始
   動補助装置。 ２ 上記弁作動手段はエアシリンダと、上記バタ
   フライ弁を第２開度位置に支持する第１ビスト
   ンと、この第１ピストンと同一線上の接離可能
   に列設され、かつ、第１ピストンを介しバタフ
   ライ弁を第１開度位置に支持する第２ピストン
   と、上記第２開度位置の達成時に高圧気体を第
   １ピストンに供給する第１電磁弁と、上記第１
   開度位置の達成時に高圧気体を第２ピストンに
   供給する第２電磁弁とで形成することを特徴と
   する実用新案登録請求の範囲第１項記載の低温
   始動補助装置。