(57)【要約】【課題】ディーゼルエンジンの低温始動性を確保すると共に、常温始動時の黒煙排出を防止するディーゼルエンジン及びその制御方法の提供。【解決手段】本発明のディーゼルエンジンは、エンジン潤滑用のオイルが（オイル供給管２５で）供給され且つ該オイルの圧力によりピストン（２２）の位置が変位するピストン・シリンダー機構（アクチュエータ２０）と、該ピストン・シリンダー機構（２０）におけるピストン（２２）に繋がっており且つピストン（２２）の変位に応答して燃料噴射量を変更する燃料噴射ポンプ（１０，１０Ａ，１０Ｂ）とを有することを特徴としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン潤滑用のオイルが供給され且つ該オイルの圧力によりピストンの位置が変位するピストン・シリンダー機構と、該ピストン・シリンダー機構におけるピストンに繋がっており且つピストンの変位に応答して燃料噴射量を変更する燃料噴射ポンプとを有することを特徴とするディーゼルエンジン。
【請求項２】
前記ピストン・シリンダー機構に供給されるオイルの圧力が低いと燃料噴射ポンプからの燃料噴射量が低温時の噴射量に比較して減少する様に構成されている請求項１のディーゼルエンジン。
【請求項３】
前記燃料噴射ポンプは列型インジェクションポンプである請求項１、２の何れかのディーゼルエンジン。
【請求項４】
前記燃料噴射ポンプは分配型インジェクションポンプである請求項１、２の何れかのディーゼルエンジン。
【請求項５】
クランキング時に低温の場合には燃料噴射ポンプからの燃料噴射量は通常の噴射量であり、高温の場合には燃料噴射ポンプからの燃料噴射量は通常の噴射量よりも減少する様に構成されている請求項１〜請求項４の何れか１項のディーゼルエンジンの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排出ガス中の黒煙含有量を抑制したディーゼルエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの噴射ポンプは、特に冬季などの低温時の始動を容易にするために、始動時に燃料を過剰に噴射する始動時過剰噴射機構が設けられている。
この機構は過剰噴射を必要としない常温時にも機能するため、常温時に過剰に噴射（供給）された燃料は全量が燃焼しないで、その一部は黒煙となって排出される。
【０００３】
図８は、停止状態における分配型のインジェクションポンプ（燃料噴射ポンプ）の構成を示した断面図である。
【０００４】
始動時、コントロールレバー１を最大位置にすると、テンションレバー２がガバナスプリング３で引っ張られると共に、アイドルスプリング４、スタートスプリング５により固定支点Ｍ１及び可動支点Ｍ２を中心に反時計回り方向に回動し、コントロールスリーブ６を、図９の噴射量特性図で示す最大燃料噴射位置（点ａ）に移動する。
【０００５】
エンジンが始動しインジェクションポンプ１００が回転を始めると、フライウェート７の遠心力が大きくなり、フライウェート７の先端部７ａは矢印Ｒの方向を向く。すると、フライウェート７の後端部の爪７ｂがガバナスリーブ８の後端部を押圧して、その結果、前記スタートスプリング５、アイドルスプリング４を押し縮め、テンションレバー２は時計回り方向に回動するので、コントロールスリーブ６は燃料を減少させる方向に移動し、噴射量特性は図９の符号順に、点ａ、ｂ、ｃ、ｄの様に変化する。
【０００６】
然るに、図９において、点ａ〜点ｄの近傍の鎖線で囲んだ領域Ｂは始動時過剰噴射領域となっており、この領域Ｂでは黒煙の排出が問題となる。
【０００７】
ディーゼルエンジンの低温始動を容易にすると共に常温始動時の黒煙の排出を防止する技術が提案されている（例えば、特許文献１〜特許文献３参照）。
【０００８】
然るに、特許文献１は、アクチュエータと、コントローラと、各種センサ類を用いており、黒煙の排出防止に係る装置が大掛かりとなり、コストアップ要因ともなる。
【０００９】
特許文献２は、電気モータ（アクチュエータ）と燃料調整ダイアルとを装備しているが、その燃料調整ダイアルの操作は人間の判断によるものであり、黒煙防止が正確に行われるとは言い難い。
【００１０】
特許文献３は、インジェクションポンプに感温作動具と制限具とを付帯させたものであり、感温作動具はインジェクションポンプのケーシングに一体で作り込む必要があり、更に、制限具が複雑な形状のプレス部品となっていて、インジェクションポンプの製作費をアップさせてしまう。
【特許文献１】特開平７−２９３２８０号公報
【特許文献２】特開平８−１２１１９５号公報
【特許文献３】特開２００４−１９５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、ディーゼルエンジンの低温始動性を確保すると共に、常温始動時の黒煙排出を防止するディーゼルエンジン及びその制御方法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のディーゼルエンジンは、エンジン潤滑用のオイルが（オイル供給管２５で）供給され且つ該オイルの圧力によりピストン（２２）の位置が変位するピストン・シリンダー機構（アクチュエータ２０）と、該ピストン・シリンダー機構（２０）におけるピストン（２２）に繋がっており且つピストン（２２）の変位に応答して燃料噴射量を変更する燃料噴射ポンプ（１０，１０Ａ，１０Ｂ）とを有することを特徴としている（請求項１）。
【００１３】
又、本発明のディーゼルエンジンは、前記ピストン・シリンダー機構（２０）に供給されるオイルの圧力が低いと燃料噴射ポンプ（１０，１０Ａ，１０Ｂ）からの燃料噴射量が通常の噴射量に比較して減少する様に構成されている（請求項２）。
【００１４】
前記燃料噴射ポンプは列型インジェクションポンプ（１０Ａ）である（請求項３）。
【００１５】
前記燃料噴射ポンプは分配型インジェクションポンプ（１０Ｂ）である（請求項４）。
【００１６】
本発明のディーゼルエンジンの制御方法は、クランキング時に低温の場合（Ｓ３の低温時）には燃料噴射ポンプ（１０Ａ、１０Ｂ）からの燃料噴射量は通常の噴射量であり、高温の場合（Ｓ３の常温時）には燃料噴射ポンプ（１０Ａ，１０Ｂ）からの燃料噴射量は通常の噴射量よりも減少する様に構成されている（請求項５）。
【発明の効果】
【００１７】
かかる構成を具備した本発明のディーゼルエンジン及びその制御方法は、エンジン潤滑用のオイルが（オイル供給管２５で）供給され且つ該オイルの圧力によりピストン（２２）の位置が変位するピストン・シリンダー機構（アクチュエータ２０）と、該ピストン・シリンダー機構（２０）におけるピストン（２２）に繋がっており且つピストン（２２）の変位に応答して燃料噴射量を変更する燃料噴射ポンプ（１０，１０Ａ，１０Ｂ）とを有し、常温時等でピストン・シリンダー機構（２０）に供給されるオイルの圧力が低いとピストン・シリンダー機構（２０）が作動して、燃料噴射ポンプ（１０，１０Ａ，１０Ｂ）からの燃料噴射量が低温時の噴射量に比較して減少する様に構成されているので、常温始動時には、黒煙の排出が防止出来る。
【００１８】
一方、低温時には従来通り燃料噴射量が増加させられたままであるので、低温始動性は損なわれない。
【００１９】
アクチュエータへの作動流体は、エンジン潤滑用オイルをそのまま供給しており、かかるエンジンオイルの圧力はそのまま温度に反比例するため、制御用コントロールや温度センサ等の各種センサを不要とする。
又、大気温によらず、潤滑油圧で作動させているので、例えば低温時におけるアイドリングストップのような一時的なエンジン停止後の始動において黒煙を排出するようなことはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００２１】
尚、本発明の実施形態におけるインジェクションポンプに関しては，前述した図８の従来技術のインジェクションポンプに対して、始動時噴射量制御機構を組込んだものであり、インジェクションポンプにおける従来技術と同様な部位に関しては、従来技術（背景技術）で説明したと同様の符号を付して、同様部位の説明を省略するものとする。
【００２２】
先ず、図１〜図５を参照して第１実施形態を説明する。
【００２３】
図１において、当該ディーゼルエンジンＥのシリンダブロック側面Ｅｂのインジェクションポンプ１０を取付けた領域近傍には、インジェクションポンプ１０を含む始動時噴射量制御機構１０１が設けられている。
【００２４】
始動時噴射量制御機構１０１は、大別して、インジェクションポンプ１０と、始動時噴射量制御アクチュエータ（始動時噴射量制御アクチュエータを単にアクチュエータと言う）２０と、インジェクションポンプ１０に新に設けられた始動時噴射量制御レバー（始動時噴射量制御レバーを単に制御レバーと言う）３０とで構成されている。
【００２５】
アクチュエータ２０と制御レバー３０とはアクチュエータ２０のピストンロッド２４で接続されている。又、アクチュエータ２０はエンジン潤滑用であって圧力の生じたエンジン潤滑オイルを作動油として、エンジンオイル連通管２５によって図示しない圧力発生箇所と連通している。
ここで、作動油を、圧力の生じたエンジン潤滑油とするのは、潤滑油回路によっては圧力を生じていない場所もあるので、特に圧力を生じたエンジンオイルをアクチュエータ２０に連通している。
【００２６】
図２は、常温時の前記始動時噴射量制御機構１０１全体を示した断面図である。図２において、アクチュエータ２０は、シリンダ２１とピストン２２とシリンダ２１の図示の右室２１ａに介装されたリターンスプリング２３と、ピストン２２に接続されたピストンロッド２４とを有している。
シリンダ２１の左室２１ｂは、エンジンオイル連通管２５によって、図示しないエンジンオイルの油圧発生箇所と連通している。
図２における符号２６は、ピストン２２の左行を規制するストッパである。
【００２７】
前記ピストンロッド２４はその先端でジョイントＪによって前記制御レバー３０と接続されている。
【００２８】
ここで、エンジン潤滑油の温度をパラメータとして、エンジン回転数に対する潤滑油の圧力の大きさを比較した特性を図３の上図に、合わせて参考にラック位置を下図に示している。
図３における符号ＰＣで表した線は、低温時の特性（油圧）線を、符号ＰＮで表した線は常温時の特性（油圧）線を示している。又符号Ｎｃ１およびＮｃ２はクランキング時のエンジン回転数である。
常温クランキング回転（Ｎｃ１）時の油圧ＰＮ１（例えば１００ｋＰａ以内）と低温時クランキング回転（Ｎｃ２）時の油圧ＰＮ２（例えば１００ｋＰａ以上）とから閾値Ｓを設定しており、具体的にはストッパ２６でスプリング２３のセット圧を設定することで始動時の燃料噴射量を制限している。
【００２９】
閾値Ｓが高いと始動に時間がかかり、低いと黒煙制御の効果がなくなるので、この値には最適値の設定を必要とする。
エンジンが始動し、アイドリング回転以上になると油圧が閾値Ｓ以上になり、通常の（本発明の制御機能を有さない）運転と同様になる。
【００３０】
この低温時の高い潤滑オイルの圧力が連通管２５でアクチュエータ２０のシリンダ左室２１ｂに入ると、リターンスプリング２３の付勢に打ち勝ってピストン２２は右行する。
【００３１】
ところで、前記始動時噴射量制御レバー（制御レバー）３０は長手方向の中央部が回転軸Ｍ３によってインジェクションポンプ１０Ａのケーシングに回動自在に軸支されており、制御レバー３０の図２における上端部が前記ジョイントＪによって前記ピストンロッド２４と係合している。
制御レバー３０の下端部３０ｅは、図示のように、常温であってシリンダ２１の左室２１ｂに連通した潤滑油の圧力が低い場合、図示のように、前記リターンスプリング２３の押圧力が潤滑油の油圧に勝っているので、ピストン２２は左室のストッパ２６に当接してそれ以上左行を許さない位置となっている。
【００３２】
この状態は、制御レバー３０を反時計回りに回動させ、従って、制御レバー３０の下端３０ｅは前記テンションレバー２の上端を右向きに押圧してテンションレバー２を時計回り方向に回動させ、従来例（図８）の様に制御レバーが無ければ低温時の始動性を向上させるために燃料噴射量を増加させる機能が働いているところを、常温であるのでその機能を殺す、即ち、低温時の増加させた燃料噴射量に対しては燃料噴射量を減じる様に作用させる。
【００３３】
一方、低温時には、エンジン潤滑オイルの油圧が上がり、アクチュエータ２０のシリンダ２１の左室２１ｂ側ピストン２２端面を押圧する力がリターンスプリング２３の付勢に打ち勝ってピストン２２は右行する。すると、制御レバー３０の下端部３０ｅは前記テンションレバー２から離れ、従来技術と同様に低温時には燃料噴射量を増加させるように作動する。
【００３４】
即ち、クランキングからエンジン回転を上げていく過程の噴射量の変化は図４で示す以下の２種の態様を採る。
低温時の際には、符号順に、点ａ，ｂ，ｃ，ｄと変化し、多少の黒煙の排出は許容するものの始動性を良好とする。
一方、（年間を通して多い）常温時には、点ａ´，ｂ´，ｃ´，ｄ´，ｄと変化し、始動性を保障した上で、クランキング直後の点ｃ´からは黒煙の排出は生じない。
尚、図４において、スマッジを施した領域Ｂが黒煙を排出する可能性のある領域である。
【００３５】
本発明の実施形態では、制御手段を用いての制御は行っていないが、機器による自立的な制御が行われる。かかる自立的制御を図５に基づいて説明する。
【００３６】
まず、エンジンに点火してクランキングすると（ステップＳ１）、アクチュエータ２０のシリンダ２１内のエンジン潤滑オイルの油圧が立ち上がる（ステップＳ２）。
【００３７】
低温時であれば（ステップＳ３の低温時のルート）、制御レバー３０がテンションレバー２から離れて（ステップＳ４）、クランキング直後の燃料噴射量増加の操作を活かした後、制御を終了する。
【００３８】
一方、高温時であれば（ステップＳ３の常温時のルート）、制御レバー３０がテンションレバー２を押圧して（ステップＳ５）、クランキング直後の燃料噴射量増加の操作を排除（低温始動時に対して、燃料噴射量を減少）した後、制御を終了する。
【００３９】
次に、図６及び図７を参照して、第２実施形態を説明する。
図１〜図５の第１実施形態は、分配型のインジェクションポンプ１０Ａに対応する実施形態であった。それに対して図６、図７の第２実施形態は列型のインジェクションポンプ１０Ｂに対応する実施形態である。
【００４０】
図６において、始動時噴射量制御機構１０２は、ポンプ本体部１０Ｂｐとガバナ部１０Ｂｇとに分離した列型インジェクションポンプ１０Ｂと、第１実施形態と同様のアクチュエータ２０とを備えている。
【００４１】
アクチュエータ２０のシリンダロッド２４は、ジョイントＪを介してガバナ１０Ｂｇに新たに設けられたラックリミッター４０に接続されている。
【００４２】
連通管２５からの油圧が立ち上り、低温時であって、その油圧の大きさがリターンスプリング２３の付勢を超えると、ラックリミッター４０は反時計回りに回動させて、従来技術通り燃料噴射量を増加させるように作用する。
【００４３】
一方、常温時では、油圧がリターンスプリング２３の付勢に負け、ピストン２２が左行してラックリミッター４０を時計回りに回動させ、燃料噴射量を増加させる機能を働かせなくする。
【００４４】
図７は、第２実施形態に係る燃料噴射特性を示したものであり、実線の点ａ，ｂ，ｃ，ｄが低温時の、破線の点ａ´，ｂ´，ｃ´，ｄが常温時の燃料噴射量特性を示している。
即ち、常温時には、黒煙発生領域Ｂを通ることが無い。
【００４５】
かかる構成及び制御の第１実施形態及び第２実施形態では、アクチュエータ２０のシリンダ２１にエンジン潤滑用のオイルを供給し、そのエンジンオイルの油圧の高低が大気（冷却水温）やエンジンオイルの温度の高低（温度が低い場合は油圧が高く、温度が常温であれば油圧は低い）を反映しており、その温度の影響を反映した油圧によって燃料噴射ポンプ１０Ａ，１０Ｂの燃料噴射量を変更する。
即ち、低温時には、従来技術と同様燃料噴射量を増加させるが、常温時には低温時の噴射量よりも噴射量を減少させる様に、作動する様に構成されているので、常温始動時には、黒煙の排出が防止出来る。
【００４６】
一方、低温時には従来通り燃料噴射量が増加させられたままであるので、低温始動性は損なわれない。又、エンジンの運転中はアクチュエータにより常に始動噴射量抑制レバーは解除されるが、ガバナの働きにより過剰噴射することはない。
【００４７】
アクチュエータ２０への作動流体は、エンジン潤滑用オイルをそのまま供給しており、かかるエンジンオイルの圧力はそのまま温度に反比例するため、制御用コントロールや温度センサ等の各種センサを不要とする。
【００４８】
制御用コントロールや温度センサ等各種センサが不要となるため、燃料噴射装置全体を廉価に提供出来る。
【００４９】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態の概略構成を説明するブロック図。
【図２】本発明の第１実施形態に係るインジェクションポンプ及び始動噴射量制御機構の構成を示した断面図。
【図３】本発明の第１実施形態に係る燃料噴射特性図。
【図４】本発明の第１実施形態に係るエンジンオイルの圧力とエンジン回転数との関係を示した特性図。
【図５】本発明の第１実施形態に係る制御を示した制御フローチャート。
【図６】本発明の第２実施形態に係る本発明のインジェクションポンプ及び始動噴射量制御機構の構成を示した部分側面図。
【図７】本発明の第２実施形態に係る燃料噴射特性図。
【図８】従来技術における分配型インジェクションポンプの断面図。
【図９】従来技術における燃料噴射量特性図。
【符号の説明】
【００５１】
１・・・コントロールレバー
２・・・テンションレバー
３・・・ガバナスプリング
６・・・コントロールスリーブ
７・・・フライウェート
８・・・ガバナスリーブ
１０，１０Ａ，１０Ｂ・・・インジェクションポンプ
２０・・・シリンダ・ピストン機構／アクチュエータ
２１・・・シリンダ
２２・・・ピストン
２３・・・リターンスプリング
２４・・・ピストンロッド
２５・・・エンジンオイル供給管
３０・・・始動噴射量制御レバー
４０・・・ラックリミッター
１０１，１０２・・・始動時噴射量制御機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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