JPS6410656B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の始動装置の改良に関するも
のである。

昨今のエネルギ事情に鑑み、内燃機関にあつて
は従来のガソリン、軽油等に代わり、メタノール
等の含酸素化合物を代替燃料として用いる試みが
成されている。メタノール等はガソリン、軽油に
比し気化潜熱が大きいことから寒冷時の気化性が
良好でなく、従つてこの種液体の内燃機関の燃料
に適用した場合、特に寒冷時の機関の始動性に問
題がある。

そこで特に機関燃焼室が主燃焼室と副燃焼室と
から構成される所謂層状給気機関にあつては、例
えば特開昭52−142121号公報に示すように、副燃
焼室に連通する副混合気通路に分岐通路を形成
し、該分岐通路の中間に混合気加熱装置を介在せ
しめるとともに、分岐通路を前記副混合気通路に
合流せしめ、副燃焼室に導入される濃厚混合気を
加熱してこれの着火性を高めることにより、この
種機関の特に寒冷時の始動を可能にしていた。

しかしながら、上記混合気加熱装置にて一且加
熱された濃厚混合気が副混合気通路等の低温源に
触れて冷却され、気化した燃料の一部が凝縮し、
燃料粒子が副燃焼室に導入され、これが点火プラ
グを濡らし、副燃焼室内での混合気の着火燃焼を
困難にし、延いては機関の始動性を低下せしめて
いた。

又この種機関においては、特に暖機運転時には
常用運転時より濃度の高い混合気を供給せねばな
らず、ためにチヨーク機構が不可欠であり、それ
だけ構造、運転操作が複雑化していた。

本発明者等はこの種始動装置における上記した
問題点に鑑み、これを有効に解決すべく本発明を
成したものである。

本発明の目的とする処は、機関の副燃焼室に連
通する副混合気通路から分岐する分岐通路の中間
に混合気加熱装置を介設して成る層状給気機関の
始動装置において、前記副混合気通路の混合気加
熱装置より下流の地点に該副混合気通路の上部及
び下部より分岐する接続通路を夫々設け、これら
通路を機関作動状態に応じて切換作動せしめられ
る切換弁を介して主混合気通路に連通せしめるこ
とにより、機関の低温始動時には副混合気通路の
高濃度な混合気を接続通路を介して主混合気通路
へ送給してチヨーク作用を為さしめ、且つ副混合
気通路内で発生した燃料の液滴即ち燃料粒子を下
部接続通路を介して主混合気通路へ落下せしめ、
以つて副混合気通路内の混合気で点火プラグを濡
す虞れを無くして機関の始動性を高めることがで
きる内燃機関の始動装置を提供するにある。

以下に本発明の好適一実施例を添付図面に基づ
いて詳述する。

図面は本始動装置全体の構成を示すブロツク図
である。

図中１は主気化器であり、これは２バレル式気
化器２と副気化器３とから構成される。前記２バ
レル式気化器２はプライマリ側及びセカンダリ側
のベンチユリ４，５から構成され、夫々のベンチ
ユリ４，５には図示しない燃料タンクに連通する
ノズル６，７及びスロツトル弁８，９が介装さ
れ、これらベンチユリ４，５には夫々プライマリ
側混合気通路１０、セカンダリ側混合気通路１１
が連続している。前記プライマリ側スロツトル弁
８は負圧で作動するダイアフラム式アクチユエー
タ１２にレバー１３を介して連結されるととも
に、図示しないスロツトルワイヤを介してスロツ
トルペダルに連結され、一方セカンダリ側スロツ
トル弁９は同じく負圧で作動するダイアフラム式
アクチユエータ１４にレバー１５を介して連結さ
れている。前記アクチユエータ１２の負圧室１２
ａは電磁弁１６を介してプライマリ側混合気通路
１０に連通し、又アクチユエータ１４の負圧室１
４ａは両ベンチユリ４，５に連通している。斯く
して、この２バレル式気化器２は常用運転時には
プライマリ側が作動し、高出力、高速運転時には
セカンダリ側がプライマリ側に連動する如く構成
されている。そしてプライマリ側及びセカンダリ
側混合気通路１０，１１は排気マニホルド１７に
形成された排気チヤンバ１８にライザ部１９を介
して隣接するとともに、主混合気通路２０を介し
て機関１００の主燃焼室１０１に主吸気弁１０２
にて連通せしめられる。尚上記ライザ部１９の下
面１９ａは伝熱面積を稼ぐためヒダ状に成形され
ている。

一方、前記副気化器３のベンチユリ２１には図
示しない燃料タンクに常用運転時連通するノズル
２２が開口し、これ２２の下流側にはスロツトル
弁２３が介装され、該気化器３に連続する副混合
気通路２４は前記ライザ部１９を経由して機関１
００の副燃焼室１０３に副吸気弁１０４にて連通
せしめられる。尚上記ノズル２２は後述の如く始
動時には燃料タンクとの連通を遮断される。上記
スロツトル弁２３はレバー２５を介してアクチユ
エータ２６に連結されるとともに、リンク２７を
介してプライマリ側スロツトル弁８に連結され、
又アクチユエータ２６の負圧室２６ａは電磁弁２
８を介して前記プライマリ側混合気通路１０に連
通している。

前記副混合気通路２４のスロツトル弁２３下流
からは分岐通路２９が形成され、該分岐通路２９
は後述の混合気加熱装置５０の部分燃焼室６３及
び負圧緩和室６４を囲んで加熱室７１を形成し、
最終的には副混合気通路２４に合流している。

混合気加熱装置５０は前記分岐通路２９の一部
である上記加熱室７１を含んでこれ２９の中間に
縦型に設置されている。該混合気加熱装置５０の
上部は加熱用気化器５１を構成し、これのベンチ
ユリ５２には図示しない燃料タンクに連通するノ
ズル５３が開口し、該ノズル５３の下流にはスロ
ツトル弁５４が介装されている。スロツトル弁５
４はリンク５５を介してアクチユエータ５６に連
結され、該アクチユエータ５６の負圧室５６ａは
電磁弁５７を介して前記プライマリ側混合気通路
１０に連通している。

加熱用気化器５１の下方には燃焼筒５８がその
上半部を筒状隔壁５９にて気化器５１に続く混合
気通路６０と区画され、一方その下半部を円筒壁
６１にて空気室７１と区画されて設置されてい
る。燃焼筒５８はその内部をこれの中間に介設さ
れた多孔隔壁板６２にて上部の部分燃焼室６３
と、下部の負圧緩和室６４とに区画されている。
部分燃焼室６３はこれの上端部に形成された小開
口部６３ａ及びこれの筒状隔壁５９に形成された
複数の通孔６５…を介して混合気通路６０に連通
しており、これの上方位置には加熱用気化器側壁
５１ａにネジ込み固定されたグロープラグ６６、
点火プラグ６７及び炎センサ６８の夫々の先部が
臨んでいる。

負圧緩和室６４は前記隔壁板６２に形成された
多数の孔６９…を介して部分燃焼室６３に連通す
るとともに、これの下壁に形成された複数の通孔
７０…を介して前記加熱室７１に連通している。

又副気化器３に連続する副混合気通路２４の分
岐点近傍には流路を選択するための切換弁７２が
介装され、該切換弁７２はリンク７３を介してア
クチユエータ７４に連結されている。該アクチユ
エータ７４の負圧室７４ａは電磁弁７５を介して
前記プライマリ側混合気通路１０に連通してい
る。

一方、上記副混合気通路２４の分岐通路２９の
合流点より下流側の地点の上部及び下部からは接
続通路７６，７７が分岐しており、一方の通路７
７は他方の通路７６に合流し、これら両通路７
６，７７は主混合気通路２０に連通している。そ
して両通路７６，７７の分岐点近傍にはこれら両
通路を機関作動状態に応じて選択的に開閉するた
めの上部及び下部切換弁７８，７９が介装され、
上部切換弁７８はレバー８０を介してアクチユエ
ータ８１に、一方、下部切換弁７９はレバー８２
を介してアクチユエータ８３に連結されている。
アクチユエータ８１，８３の各々の負圧室８１
ａ，８３ａは夫々電磁弁８４，８５を介して前記
プライマリ側混合気通路１０に連通している。

尚機関１００において、１０５はシリンダ、１
０６はピストン、１０７はコンロツド、１０８は
クランクシヤフト、１０９は点火プラグ、１１
０，１１１はタペツト、１１２はオーバーヘツド
カムである。

以上本装置の機械系統の構成について述べた
が、次に電気系統、即ち制御システムの構成につ
いて述べる。

電源８６には点火装置８７、グロープラグコン
トローラ８８、炎検出装置８９及び機関水温スイ
ツチ９０，９１が夫々並列に接続されている。点
火装置８７は機関水温スイツチ９０からの制御信
号９２を受けて点火プラグ６７の作動を制御する
ためのもので、これの出力端子は導線９３を介し
て点火プラグ６７の電極に接続されている。グロ
ープラグコントローラ８８は機関水温スイツチ９
０からの制御信号９４を受けてグロープラグ６６
への電流供給を制御するためのもので、これの出
力端子は導線９５を介してグロープラグ６６の電
極に接続されている。炎検出装置８９は炎センサ
６８及び機関水温スイツチ９０からの検出信号９
６，９９を受けて電磁弁２８，５７を切換作動せ
しめるためのもので、これの出力端子は導線９７
を介して電磁弁２８，５７に接続されている。機
関水温スイツチ９０，９１は或る設定温度以上で
OFFする如く設定され、本実施例ではスイツチ
９０は65℃以上でOFFされ、スイツチ９１は20
℃以上でOFFされる如く設定され、スイツチ９
０の出力端子は図示の如く点火装置８７、グロー
プラグコントローラ８８、炎検出装置８９、電磁
弁１６，５７，７５及び切換スイツチ９８に接続
され、他方スイツチ９１の出力端子は切換スイツ
チ９８のソレノイド９８ａ及び電磁弁８５に接続
されている。上記切換スイツチ９８の出力端子は
電磁弁８４に接続されており、該切換スイツチ９
８は機関水温スイツチ９１のOFFでONし、機関
水温スイツチ９０と電磁弁８４とを電気的に接続
せしめる。

以下に本装置の作用及び効果について述べる。

機関の作動状態を判断する指標として機関水温
を採用し、65℃未満の範囲では暖気状態、65℃以
上ならば常用運転状態であるとした。尚上記機関
水温の設定値は機関に応じて任意に設定し得る。

今機関水温が20℃以下の寒冷時を想定し、この
場合の機関の始動方法について述べる。

図示しないイグニツシヨンキーを回動せしめれ
ば、点火装置８７、グロープラグコントローラ８
８、炎検出装置８９及び機関水温スイツチ９０，
９１に通電される。この時機関水温スイツチ９
０，９１は共にONされ、これらスイツチ９０，
９１は電磁弁１６，５７，７５，８５を開状態と
し、アクチユエータ１２，５６，７４，８３の負
圧室１２ａ，５６ａ，７４ａ，８３ａをプライマ
リ側混合気通路１０に連通せしめるが、この通路
１０内は大気圧に等しいため、アクチユエータ１
２，５６，７４，８３は作動せず、プライマリ側
スロツトル弁８は全閉状態、切換弁７２は副混合
気通路２４を開状態としている。一方、副気化器
３のスロツトル弁２３は全閉状態にあり、加熱用
気化器５１のスロツトル弁５４は混合気が形成さ
れる程度に僅かに開けられている。又上部、下部
切換弁７８，７９は共に全開状態となつている。

次に前記イグニツシヨンキーを更に始動位置に
回動せしめれば、図示しないセルモータにて機関
１００が駆動され、所謂クランキングされ、ピス
トン１０６の上下往復動により各混合気通路は負
圧となり、プライマリ側混合気通路１０に連通す
るアクチユエータ１２，５６，７４，８３は作動
し、プライマリ側スロツトル弁８はアイドル開度
以下に閉じ、切換弁７２は副混合気通路２４を閉
塞し、これより分岐した分岐通路２９を全開状態
とする。この時リンク２７でスロツトル弁８に通
結された気化器３のスロツトル弁２３はリンク２
７の有する遊びのため依然全閉状態を維持してい
る。又下部切換弁７９は全開状態となり副混合気
通路２４は接続通路７６を介して主混合気通路２
０に連通する。

一方、加熱用気化器５１においては、スロツト
ル弁５４は前記の如く僅かに開いているため、燃
料はノズル５３から吸引せしめられ、これが吸入
空気と混合して混合気が形成される。この時形成
される混合気の空燃比は、例えば0.2〜0.3程度
で、該混合気は著しく過濃である。この濃厚混合
気の一部は小開口部６３ａを経て部分燃焼室６３
内へ導入され、グロープラグ６６にて加熱されて
着火が容易な適正なる混合気に形成された後、点
火プラグ６７にて点火され部分燃焼する。一方、
小開口部６３ａを通過しなかつた残りの濃厚混合
気は筒状隔壁５９に形成された複数の通孔６５…
を介して部分燃焼室６３内に導入され、点火プラ
グ６７に着火燃焼せしめられた混合気により燃焼
する。しかし、この濃厚混合気の燃焼は空気量の
不足により未燃ガスを多量に含んだ半燃焼ガスと
なる。

部分燃焼室６３内で混合気の燃焼が開始される
と、炎センサ６８は所定の燃焼温度を感知して検
出信号９６を炎検出装置８９に送り、この炎検出
装置８９は電磁弁２８，５７を開き、プライマリ
側混合気通路４の吸入負圧によりアクチユエータ
２６，５６を作動せしめて、スロツトル弁２３，
５４を開く。副気化器３に設けられたノズル２２
への燃料の供給は機関始動時は遮断されており、
スロツトル弁２３が開けば、気化器３には空気の
みが吸引され、この空気は分岐通路２９を経て混
合気加熱装置５０の加熱室７１に導かれ、ここで
円筒壁６１に接して加熱される。

一方、前記半燃焼ガスは部分燃焼ガス室６３か
ら隔壁板６２に形成された多数の孔６９…を通過
して負圧緩和室６４に導入され、これ６４の周壁
を加熱して通孔７０…より加熱室７１に噴出し、
加熱室７１で加熱された空気と適比に混合し、即
ち混合気中に含まれる未燃ガスが完全燃焼するに
必要十分な空気と混合し、副混合気通路２４内を
機関１００の副燃焼室１０３に導入される。この
混合気中には気化し得ない燃料粒子が含まれてお
り、又気化した燃料も副混合気通路２４の低温源
に触れてその一部が凝縮し、燃料粒子が再形成さ
れる。これら燃料粒子は他の混合気に比しその比
重量が大きいため、これらは全開状態にある下部
切換弁７９を通過し、通路７７を経て主混合気通
路２０内に導入され、機関１００の主燃焼室１０
１内に導入される。

斯くして、副混合気通路２４を流れる混合気中
に含まれる燃料粒子は有効に取り除かれるため、
副燃焼室１０３に導入される混合気が点火プラグ
１０９を濡らしてこれの着火性を悪化させること
がなく、副燃焼室１０３内での混合気の着火燃焼
は非常に円滑に、且つ安定して成される。主気化
器２のプライマリ側にて形成される混合気は通路
７７を経て混入される前記燃料粒子を含んで主燃
焼室１０１に導入され、ここで副燃焼室１０３か
ら噴出するトーチ火炎にて着火燃焼する。機関１
００が始動後、自力運転し、暖機運転になると、
副気化器３から供給される比較的濃厚な混合気が
分岐通路２９を介して加熱室７１に導入され、こ
こで加熱されるとともに、部分燃焼室６３から流
出する半燃焼ガスと混合して着火性の高い適正な
る混合比の混合気を形成し、該混合気は副燃焼室
１０３に供給されて着火燃焼せしめられるため、
良好な機関運転状態が達成される。

斯くして機関水温が20℃に達すれば、機関水温
スイツチ９１がOFFされ、これに伴つて電磁弁
８５は閉状態となり、アクチユエータ８３は非作
動となり、下部切換弁７９は全閉状態となり、副
混合気通路２４の通路７７を介しての主混合気通
路２０との連通は遮断される。一方、切換スイツ
チ９８はONされ、電磁弁８４が開かれ、アクチ
ユエータ８１が作動して上部切換弁７８を全開と
し、ここに副混合気通路２４は通路７６を介して
主混合気通路２０に連通する。而して副混合気通
路２４を流れる濃厚混合気の一部が通路７６を介
して主混合気通路２０に流入し、ここを流れる希
薄混合気とともに主燃焼室１０１に導入される。
従つて、暖機運転時にチヨーク機構により流入空
気量を制限して濃厚混合気を形成する必要がなく
なる。このようにチヨーク機構が不要となるた
め、構造及び運転操作が単純化する。

暖機運転が継続され、機関水温が設定温度であ
る65℃に達すれば、機関１００は暖機運転状態を
完了したものと判断され、機関水温スイツチ９０
がOFFされる。この機関スイツチ９０のOFFに
伴い電磁弁１６，２８，５７，７５は閉じられ、
加熱用気化器５１のスロツトル弁５４は全閉とな
り、又副スロツトル弁２３及び主スロツトル弁８
はアイドル開度に戻される。一方、点火装置８７
及びグロープラグコントローラ８８は機関水温ス
イツチ９０から発せられる制御信号９２，９４に
より夫々に接続された点火プラグ６７、グロープ
ラグ６６への電流の供給を遮断し、ここに混合気
加熱装置５０は完全にその機能を中止する。

又機関水温スイツチ９０のOFFに伴い切換弁
７２は副混合気通路２４を全開にする。従つて、
気化器３にて形成された混合気はライザ部１９で
排気熱によつて加熱され、副混合気通路２４を介
して副燃焼室１０３に導入され、点火プラグ１０
９にて着火燃焼せしめられる。一方、スロツトル
弁８はアイドリング開度に保持され、該スロツト
ル弁８を通過する希薄混合気はライザ部１９にて
加熱され、主混合気通路２０を経て主燃焼室１０
１に導入され、副燃焼室１０３から噴出するトー
チ火炎にて着火燃焼せしめられ、以後常用運転状
態が継続される。尚副スロツトル弁２３はリンク
２７を介して主スロツトル弁８に連動して開度調
節される。又この常用運転時には、上部切換弁７
８は全開状態を維持している。

尚混合気加熱装置は本実施例の型式のものに限
定されず、その他任意の型のものを採用し得る。

以上の説明で明らかな如く本発明によれば、副
混合気通路の混合気加熱装置より下流地点に上下
に分岐する接続通路を夫々設け、これら通路を機
関作動状態に応じて切換作動せしめられる切換弁
を介して主混合気通路に連通せしめるようにした
ため、機関の低温始動時には副混合気通路を流れ
る混合気中に含まれる燃料粒子を主混合気通路側
へ導びいて除去せしめ、この燃料粒子が機関の点
火プラグを濡らしてこの着火性を害することがな
く、副燃焼室内での混合気の着火燃焼は円滑に、
且つ安定して成され、機関の始動性を一段と高め
ることができる。又機関の暖機運転時は副混合気
通路を流れる濃厚混合気を主混合気通路側へ導入
して主燃焼室内の混合気濃度を高めたため、チヨ
ーク機構が不要となり、構造及び運転操作の単純
化を図ることができる。

又本発明によれば、機関作動状態に応動する制
御機器を介して上記切換弁を切換作動せしめるよ
うにしたため、機関を始動から常用運転へと自動
的、且つ円滑に導くことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示す始動装置全体の
構成を示すブロツク図である。 尚図面中１は主気化器、１２，１４，２６，５
６，７４，８１，８３はダイヤフラム式アクチユ
エータ、１６，２８，５７，７５，８４，８５は
電磁弁、１９はライザ部、２０は主混合気通路、
２４は副混合気通路、２９は分岐通路、５０は混
合気加熱装置、６６はグロープラグ、６７，１０
９は点火プラグ、６８は炎センサ、７６，７７は
接続通路、７８，７９は切換弁、８７は点火装
置、８８はグロープラグコントローラ、８９は炎
検出装置、９０，９１は機関水温スイツチ、９８
は切換スイツチ、１００は機関、１０１は主燃焼
室、１０３は副燃焼室である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 機関１００の副燃焼室１０３に副気化器を介
   して連通する副混合気通路２４の燃料吐出部下流
   に分岐通路２９を設け、該分岐通路２９を前記副
   混合気通路２４に合流せしめるとともに、これの
   中間に混合気加熱装置５０を設けて成る始動装置
   において、前記副混合気通路２４の分岐通路２９
   の合流点より下流側に該副混合気通路２４の上部
   及び下部より分岐する接続通路７６，７７を夫々
   設け、これら通路７６，７７を主燃焼室１０１に
   連通する主混合気通路２０に各々連通せしめ、前
   記上方へ分岐した接続通路７６には機関水温上昇
   に応じて閉から開へ切換わる上部切換弁７８を介
   設し、下方へ分岐した接続通路７７には機関水温
   上昇に応じて開から閉へ切換わる下部切換弁７９
   を介設したことを特徴とする内燃機関の始動装
   置。