(57)【要約】【課題】産業用や農用などの高圧縮比を有するディーゼルエンジンにおいて、バッテリが減った状態や冷寒時など、悪条件化においても始動性が確保できるように改善する。【解決手段】ディーゼルエンジンにおいて、吸気路３２に装備される吸気絞り弁２５と、吸気絞り弁２５の開度調節を行う油圧アクチュエータ２６と、圧送されてくるエンジンオイルを油圧アクチュエータ２６に導く油路２７とを備え、エンジン作動時では、圧送されてくるエンジンオイルによって動作する油圧アクチュエータ２６により吸気絞り弁２５が非絞り姿勢に操作され、かつ、エンジン停止時では、油圧アクチュエータ２６が自由状態に戻って吸気絞り弁２５が絞り姿勢に操作されるように、油圧アクチュエータ２６と前記吸気絞り弁２５とが連動されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁に続く吸気路に装備される吸気絞り弁と、前記吸気絞り弁の開度調節を行う油圧アクチュエータと、圧送されてくるエンジンオイルを前記油圧アクチュエータに導く油路とを備え、
エンジン作動時では、圧送されてくるエンジンオイルによって動作する前記油圧アクチュエータにより前記吸気絞り弁が非絞り姿勢に操作され、かつ、エンジン停止時では、前記油圧アクチュエータが自由状態に戻って前記吸気絞り弁が絞り姿勢に操作されるように、前記油圧アクチュエータと前記吸気絞り弁とが連動されているディーゼルエンジン。
【請求項２】
吸気弁に続く吸気路に装備される吸気絞り弁と、前記吸気絞り弁の開度調節を行う電動アクチュエータと、単位時間当たりのエンジン回転数を検出する回転数検出手段とを備え、
エンジン回転数が予め定められた所定値以上であるときには、前記電動アクチュエータによって前記吸気絞り弁が非絞り姿勢に操作され、かつ、エンジン回転数が前記所定値未満であるときには、前記電動アクチュエータによって前記吸気絞り弁が絞り姿勢に操作されるように、前記回転数検出手段と前記電動アクチュエータとを連係する制御手段が設けられているディーゼルエンジン。
【請求項３】
前記吸気絞り弁は前記吸気路に揺動可能に配備される板状の弁体を有し、前記吸気路での吸気流れ方向視における前記弁体の投影面積が、エンジン作動時では最小になり、かつ、エンジン停止時又はエンジン回転数が所定値未満である時では最大となるように設定されている請求項１又は２に記載のディーゼルエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷寒時やバッテリが弱っている時でも良好にエンジン始動できるように、始動性の向上を図らんとするディーゼルエンジンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、トラクタやコンバインに搭載されるディーゼルエンジンなど、一般的な産業用ディーゼルエンジンでは、定格回転数にて使用されるので、バルブタイミングは固定されている。そして、冷寒時でも良好な始動性を確保するために、圧縮比は高い目（圧縮比：ε＝１８〜２４）に設定されている。
【０００３】
前記のように、従来における産業用のディーゼルエンジンは圧縮比が高い目のため、バッテリが弱くなって電圧降下してくると、クランキング回転が規定値異未満に落ち易くなり、始動性が悪くなることがある。冬場などの冷感時バッテリが減っていると、始動性の悪さが顕著になる。
【０００４】
例えば、特許文献１に記載の発明によれば、始動時の低温条件下においてもディーゼルエンジンを容易に始動できるように、エンジン始動時に温度センサによって検出された温度が予め設定した設定温度より低い場合に、吸気絞りを閉勝手に制御し、ＥＧＲバルブを開勝手に制御する制御手段を備えることが提案されている。
【０００５】
しかしながら、産業用エンジンにおいては、そもそも特許文献１が開示するような複雑な制御手段のない仕様もあるため、現実的ではない。そこで、対策としては、バッテリの容量を一回り大きなものに設定することが考えられるが、それではコスト及び重量が徒に増してしまう問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１９６３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、産業用や農用などの高圧縮比を有するディーゼルエンジンにおいて、バッテリが減った状態や冷寒時など、悪条件化においても始動性が確保できるように改善する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、ディーゼルエンジンにおいて、
吸気弁に続く吸気路３２に装備される吸気絞り弁２５と、前記吸気絞り弁２５の開度調節を行う油圧アクチュエータ２６と、圧送されてくるエンジンオイルを前記油圧アクチュエータ２６に導く油路２７とを備え、
エンジン作動時では、圧送されてくるエンジンオイルによって動作する前記油圧アクチュエータ２６により前記吸気絞り弁２５が非絞り姿勢に操作され、かつ、エンジン停止時では、前記油圧アクチュエータ２６が自由状態に戻って前記吸気絞り弁２５が絞り姿勢に操作されるように、前記油圧アクチュエータ２６と前記吸気絞り弁２５とが連動されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、ディーゼルエンジンにおいて、
吸気弁に続く吸気路３２に装備される吸気絞り弁２５と、前記吸気絞り弁２５の開度調節を行う電動アクチュエータ３０と、単位時間当たりのエンジン回転数を検出する回転数検出手段３１とを備え、
エンジン回転数が予め定められた所定値以上であるときには、前記電動アクチュエータ３０によって前記吸気絞り弁２５が非絞り姿勢に操作され、かつ、エンジン回転数が前記所定値未満であるときには、前記電動アクチュエータ３０によって前記吸気絞り弁２５が絞り姿勢に操作されるように、前記回転数検出手段３１と前記電動アクチュエータ３０とを連係する制御手段３３が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のディーゼルエンジンにおいて、
前記吸気絞り弁２５は前記吸気路３２に揺動可能に配備される板状の弁体２８を有し、前記吸気路３２での吸気流れ方向視における前記弁体２８の投影面積が、エンジン作動時では最小になり、かつ、エンジン停止時又はエンジン回転数が所定値未満である時では最大となるように設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、詳しくは実施形態の項にて説明するが、エンジン作動時では、圧送されてくるエンジンオイルによって吸気絞り弁が非絞り姿勢になるので、所期した圧縮比による良好なエンジン性能が得られる。そして、エンジン停止時には吸気絞り弁が絞り姿勢となって実質的に圧縮比が下がった状態になるから、バッテリが減っているとか冷寒時などでも、勢い良くクランキングさせることができて始動性が向上するようになる。
その結果、産業用や農用などの高圧縮比を有するディーゼルエンジンにおいて、バッテリが減った状態や冷寒時など、悪条件化においても始動性が確保できるように改善することができる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、詳しくは実施形態の項にて説明するが、エンジン回転数が所定値未満では圧縮比が下がるので、冷寒時やバッテリが弱っていても軽快にクランキングできて、従って始動性が従来に比べて向上するようになる。
そして、エンジンが始動されて所定値以上の回転数になれば、つまり通常のエンジン回転数になれば、吸気路が非絞り姿勢になって全開状態になるから、所期どおりの圧縮比による良好なエンジン性能が得られるようになる。
その結果、産業用や農用などの高圧縮比を有するディーゼルエンジンにおいて、バッテリが減った状態や冷寒時など、悪条件化においても始動性が確保できるように改善することができる。
【００１３】
これら請求項１，２に係る発明においては、請求項３の発明のように、吸気路での吸気流れ方向視においおて、吸気路に揺動可能に配備される板状の弁体の投影面積が、エンジン作動時では最小になり、かつ、エンジン停止時又はエンジン回転数が所定値未満である時では最大となるように設定すれば好都合である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】頭上弁型ディーゼルエンジンの正面図
【図２】図１に示すディーゼルエンジンの一部切欠きの側面図
【図３】図１に示すディーゼルエンジンの断面正面図
【図４】エンジン作動時における油圧式始動制御手段（実施形態１）の要部を示し、（ａ）は一部切欠きの側面図、（ｂ）は一部切欠きの正面図
【図５】エンジン停止時における油圧式始動制御手段（実施形態１）の要部を示し、（ａ）は一部切欠きの側面図、（ｂ）は一部切欠きの正面図
【図６】ＥＣＵ式始動制御手段（実施形態２）の要部を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明によるディーゼルエンジンの実施の形態を、トラクタなどに用いられる農用の頭上弁型ディーゼルエンジンの場合について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１，２に示されるように、シリンダ１、シリンダヘッド２、ヘッドカバー３、オイルパン４、冷却ファン５、ピストン６、クランク軸７、フライホイール８、ラジエータ９、セル・ダイナモ１０、オイルポンプ１１、排気マニホールド１２、などを有して頭上弁型（ＯＨＶ型）のディーゼルエンジンＡが構成されている。
【００１７】
このディーゼルエンジンＡの動弁機構Ｄは、図３に示すように、図外のギヤ機構を介してクランク軸７により駆動されるカム軸１３、カム軸１３に一体回転状態で装備されるカム１４、カム１４で押し駆動されるプッシュロッド１５、ヘッドカバー３内に配備されるアーム軸１６に揺動可能に枢支されるロッカーアーム１７、燃焼室１８に臨む弁体１９Ａを有する吸気弁（吸気バルブ）１９などを備えて構成されている。
なお、図３において、２０は燃料噴射ポンプ、２１は燃料噴射器、２２は副室、２３は吸気マニホールドである。
【００１８】
図３に示されるように、上下向きに配されるプッシュロッド１５は、その下端部に、カム１４に摺接するタペット１５Ａが球面嵌合によって相対移動可能に支持されており、そして上端部には押付端１５Ｂが形成されている。
筒軸状のアーム軸１６に枢支されるロッカーアーム１７は、そのプッシュロッド側となる根元側の端部に、ロックナット（符記省略）を伴って軸ピン２４が螺着されており、先端部の下側には吸気弁１９が配されている。
【００１９】
〔実施形態１〕
次に、エンジンの始動性を改善する始動性向上装置Ｓについて説明する。実施形態１による始動性向上装置Ｓは、図４，５に示されるように、吸気弁に続く吸気路３２に装備される吸気絞り弁２５と、吸気絞り弁２５の開度調節を行う油圧アクチュエータ２６と、圧送されてくるエンジンオイルを油圧アクチュエータ２６に導く油路２７とを備えて構成されている。つまり、実施形態１は油圧式始動性向上装置Ｓである。
【００２０】
吸気絞り弁２５は、断面円形の吸気路３２内に、吸気路３２を横切る軸心Ｐを中心として揺動（回動）可能に支持される板状の弁体２８と、弁体２８と一体揺動する被操作アーム２９と、を有して構成されている。被操作アーム２９は、吸気路３２の外側に配置されており、アーム先端部に形成される長穴２９ａと、後述するピストンロッド２６Ａの先端部とが枢支連結されている。
【００２１】
油圧アクチュエータ２６は、一例として油圧シリンダ２６で構成されており、コイルバネ２６Ｃにより縮み側（退入移動側）に弾性付勢されるピストンロッド２６Ａと、ピストンロッド２６Ａの受け座２６ａを密内嵌するシリンダ筒２６Ｂを有している。シリンダ筒２６Ｂには、オイルポンプ１１（図１参照）による圧の立ったエンジンオイルが供給される油路２７が接続されている。
【００２２】
エンジンが回転していないエンジン停止時は、図４（ａ），（ｂ）に示されるように、エンジンオイルは油圧シリンダ２６に供給されないので、コイルバネ２６Ｃで付勢されるピストンロッド２６Ａは最も縮んだ退入位置にある。故に、図４（ａ），（ｂ）に示されるように、吸気絞り弁２５は、吸気路３２の吸気流れ方向（矢印Ｘ方向）に対して弁体２８が急角度で立ち塞がる絞り姿勢に操作されている。つまり、吸気路３２が絞られて空気の通り難い状態になっている。
【００２３】
エンジンが回転しているエンジン作動時は、図５（ａ），（ｂ）に示されるように、オイルポンプ１１が駆動されて圧の立ったエンジンオイルが油路２７を通って油圧シリンダ２６に供給されるので、ピストンロッド２６Ａがコイルバネ２６Ｃの付勢力に抗して伸長移動する。故に、図５（ａ），（ｂ）に示されるように、吸気絞り弁２５は、吸気路３２の吸気流れ方向（矢印Ｘ方向）と弁体２８の面拡がり方向とが平行となる非絞り姿勢に操作される。つまり、吸気路３２は最も空気が通り易い状態になっている。
【００２４】
このような構成を持つ油圧式始動性向上装置Ｓにより、吸気絞り弁２５は吸気路３２に揺動可能に配備される板状の弁体２８を有し、前記吸気路３２での吸気流れ方向視における弁体２８の投影面積が、エンジン作動時では最小になり、かつ、エンジン停止時では最大となるように設定されている。
そして、エンジン作動時では、圧送されてくるエンジンオイルによって動作する油圧シリンダ２６により吸気絞り弁２５が非絞り姿勢に操作され、かつ、エンジン停止時では、油圧シリンダ２６が自由状態に戻って吸気絞り弁２５が絞り姿勢に操作されるように、油圧シリンダ２６と吸気絞り弁２５とが連動されている。
【００２５】
故に、図４に示される状態、即ちエンジン停止時において、エンジンを始動すべくセルモータを回してクランキングさせると、吸気絞り弁２５が絞り姿勢となっているので、空気が吸気路３２を通り難くなって、吸気路３２から燃焼室１８（図３参照）に吸入される空気量が減ることになる。つまり、エンジンが回転している通常の状態に比べて、燃焼室１８に供給される空気量が減り、実質的に圧縮比が所定値より下がった状態になる。
【００２６】
従って、油圧の有無により吸気路３２の吸気絞り弁２５を操作する始動性向上装置Ｓの採用により、エンジン始動時には一時的に圧縮比が下がるので、バッテリが減っているとか冷寒時などの従来ではエンジン始動が困難な状況であっても、勢い良くクランキングさせることができ、始動性が向上するようになる。
【００２７】
そして、エンジンが始動されてオイルポンプ１１が駆動されると、しかる後には吸気絞り弁２５が非絞り姿勢に自動的に切換えられるので、所期した圧縮比による良好なエンジン性能が得られるようになる。つまり、エンジン作動時においては、所期どおりの性能が出るようにエンジンが回転する。しかも、オイルポンプ１１の利用により、吸気絞り弁２５と油圧アクチュエータ２６と、油圧配管類などの部品を加えるだけでの比較的経済的な手段により、油圧式始動性向上装置Ｓが構成できるという利点もある。
【００２８】
〔実施形態２〕
次に、実施形態２による始動性向上装置Ｓについて説明する。実施形態２の始動性向上装置Ｓは、図６に示されるように、図４，５に示す油圧シリンダ２６に代えて電動シリンダ（電動アクチュエータの一例）３０を設けるとともに、この電動シリンダ３０と回転数検出手段３１とに電気的に繋がるＥＣＵ（エンジンコントロールユニット：制御手段の一例）３３を設けて構成されている。回転数検出手段３１は、エンジンの単位時間当りの回転数を検出するものである。
つまり、実施形態２はＥＣＵ式始動性向上装置Ｓである。電動シリンダ３０のピストンロッド３０Ａは、被操作アーム２９に枢支連結されている。なお、図４，５と同じ箇所には同じ符号を付し、その説明は割愛する。
【００２９】
このＥＣＵ式始動性向上装置Ｓによれば、エンジン回転数が５００ｒｐｍ未満であることが回転数検出手段３１により検出されていると、電動シリンダ３０を短縮駆動してピストンロッド３０Ａを退入移動させ、吸気絞り弁２５を絞り姿勢（図６の実線の弁体２８、及び図４を参照）に操作する。そして、エンジン回転数が５００ｒｐｍ以上であることが回転数検出手段３１により検出されていると、電動シリンダ３０を伸長駆動してピストンロッド３０Ａを突出移動させ、吸気絞り弁２５を非絞り姿勢（図６の仮想線の弁体２８、及び図５を参照）に操作する、という具合に制御される。
【００３０】
冬の山間地などの冷寒時やバッテリが弱っているときには、高圧縮比のディーゼルエンジンはクランキングし難く、始動に要する所期の回転数が得られず、始動が困難な場合がある。実施形態２による始動性向上装置Ｓがあれば、エンジン回転数が５００ｒｐｍ未満では圧縮比が下がるので、冷寒時やバッテリが弱っていても軽快にクランキングできて、従って始動性が従来に比べて向上するようになる。
そして、エンジンが始動されると、エンジン回転数が５００ｒｐｍ以上になるから、吸気路３２が非絞り姿勢になって全開状態になるから、所期どおりの圧縮比による良好なエンジン性能が得られるようになる。
【００３１】
つまり、ＥＣＵ式始動性向上装置Ｓは、エンジン回転数が予め定められた所定値以上であるときには、電動シリンダ３０によって吸気絞り弁２５が非絞り姿勢に操作され、かつ、エンジン回転数が所定値未満であるときには、電動シリンダ３０によって吸気絞り弁２５が絞り姿勢に操作されるように、回転数検出手段３１と電動シリンダ３０とを連係する制御手段の機能をＥＣＵ３３が受け持っている。なお、ＥＣＵ３３はエンジン制御を行うために元々備わっている制御装置であり、ＥＣＵ式始動性向上装置Ｓはその制御装置（ＥＣＵ３３）を兼用できる合理性を備えている。
【００３２】
なお、実施形態１，２のいずれの始動性向上装置Ｓにおいても、吸気絞り弁２５は吸気路３２に揺動可能に配備される板状の弁体２８を有し、吸気路３２での吸気流れ方向（矢印Ｘ方向）視における弁体２８の投影面積が、エンジン作動時では最小になり、かつ、エンジン停止時では最大となるように設定されている。弁体２８を揺動移動可能に吸気路３２に設ける比較的簡単な構造により、吸気絞り弁２５がシンプルに構成されている。
【符号の説明】
【００３３】
２５        吸気絞り弁
２６        油圧アクチュエータ
２７        油路
２８        弁体
３０        電動アクチュエータ
３１        回転数検出手段
３２        吸気路
３３        制御手段
【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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