JP2005054782A - 内燃エンジンの気化器装置 - Google Patents

Abstract

【課題】チョークを使用し、高回転する内燃機関において、燃料過多によるエンストが確実に回避されるように気化器装置を構成する。
【解決手段】吸気通路部分（９）への燃料通路（８）の開口部（ＨＡ）とアキュムレータ室（４）との間に切換え弁（４０）を配置する。切換え弁（４０）は制御ユニット（４１）と接続されている。制御ユニット（４１）は内燃エンジン（２８）の少なくとも１つの作動パラメータに依存して切換え弁（４０）を操作する。
【選択図】図１

Description

本発明は、吸気通路部分と、該吸気通路部分に開口し、且つ燃料で充填されるアキュムレータ室と連通し、吸気通路部分内の負圧に依存して燃料を供給する燃料通路と、始動過程時に吸気通路部分内の負圧を増大させる始動装置とを備えた、内燃エンジンの気化器装置、特に手で操縦されるパワーチェーンソー、刈払い機、切断研削機等の作業機の、ロープの引張りにより始動される内燃エンジンの気化器装置に関するものである。

手で操縦される作業機の、ロープの引張りにより始動される２サイクルエンジンの気化器装置は周知である。吸気通路部分には燃料通路が開口している。燃料通路は燃料で充填されるアキュムレータ室と連通し、吸気通路部分内の負圧に依存して燃料を供給する。ロープの引張りにより始動される内燃エンジンは低回転数で始動回転数に達するので、始動装置による始動のために、たとえばチョークバルブが気化器装置の前で吸気通路部分の流動横断面積を減少させることにより吸気負圧を増大させる。これにより、ロープ引張りスターターを用いても始動過程で十分な燃料が吸い込まれるよう保証されるので、わずかな始動行程で点火可能な混合気が提供され、内燃エンジンの始動を保証している。

吸気負圧を増大させるこの種の始動装置の欠点は、内燃エンジンが始動しても始動装置が有効であるので、高回転する内燃エンジンは吸気負圧を強く増大させ、よって燃料供給量が増大し、これにより混合気がかなり濃くなることである。このため、内燃エンジンが高回転すると混合気は燃料過多になり、エンストになる。それ故利用者は、内燃エンジンを始動させる際に適宜チョークを開き、同時に、暖機運転の間にチョークが完全に開弁することにより混合気が希薄になって内燃エンジンが燃料希薄のためにエンストしないよう配慮しなければならない。

本発明の課題は、チョークを使用し、高回転する内燃機関において、燃料過多によるエンストが確実に回避されるように気化器装置を構成することである。

この課題は、吸気通路部分への燃料通路の開口部とアキュムレータ室との間に切換え弁が配置されていること、切換え弁が制御ユニットと接続されていること、制御ユニットが内燃エンジンの少なくとも１つの作動パラメータに依存して切換え弁を操作することによって解決される。

本発明によれば、燃料通路内に、吸気通路部分への開口部の前に位置するように切換え弁が配置される。切換え弁は制御ユニットにより操作される。制御ユニットは内燃エンジンの少なくとも１つの作動パラメータに依存して切換え弁を操作する。本発明の有利な実施形態では、作動パラメータは内燃エンジンの回転数である。制御ユニットにより、たとえば最初の境界回転数を越えると切換え弁が閉じされ、したがって混合気が薄くなって回転数は強く上昇する。切換え弁は閉じたままであるので、混合気はさらに薄くなり、回転数極大値を越えた後回転数は降下する。回転数極大値の範囲で燃料供給が再び開始されるので、混合気は再び濃くなり、回転数の降下は制動される。次の回転数極大値の範囲では、切換え弁が閉じ、よって燃料供給が中断されるので、次の時間区分で混合気は薄くなり、回転数が再び上昇する。このサイクルが繰り返し行なわれるため、チョークが閉じているにもかかわらず内燃エンジンの回転数を作動安定回転数帯域に保持することができる。内燃エンジンは作動可能状態を存続し、エンストしない。利用者には、内燃エンジンを運転条件に保持するためにチョークを始動位置から部分的または完全に撤退させる時間が十分にある。切換え弁をオンオフ作動させることができるばかりでなく、切換え弁をクロック動作させる(takten)こともできるので、いかなる所望の流量をも比例的に設定することができる。したがって、燃料の供給を回転数に整合させて設定することができる。

有利には、回転数曲線の極大値および極小値を検知するため、回転数勾配を作動パラメータとして使用してもよい。回転数勾配に従って気化器装置が制御される。回転数勾配がゼロになれば、極値が存在する。

吸気通路部分に複数の燃料通路が開口している場合には、これらの通路を通路分岐部によって分岐させて切換え弁を燃料の流動方向において通路分岐部の前に配置するのが有利である。このようにしてただ１個の切換え弁を用いて、吸気通路部分に開口するすべての燃料通路が制御される。１個の燃料通路または選定した複数個の燃料通路のみを切換え弁を介して制御するのも合目的である。これは通路分岐部を適当に構成することにより簡単に達成できる。

本発明の他の構成は他の請求項、以下の説明および図面から明らかである。図面には、以下に詳細に説明する実施形態が図示されている。

気化器装置１は燃料ポンプ２により燃料タンク（図示せず）から燃料の供給を受ける。燃料ポンプ２は吸込み弁３を介して燃料をアキュムレータ室４に搬送する。本実施形態では、アキュムレータ室は制御室４として構成されている。制御室４は制御ダイヤフラム５によって画成されており、制御ダイヤフラム５は機械的なレバー連結部６を介して吸込み弁３をばね７の力に抗して開弁させる。

燃料は燃料通路８を介して吸気通路部分９に流入する。吸気通路部分９にはベンチュリー部１０が形成されているのが有利である。燃料通路８は主出口ＨＡによって吸気通路９に開口しており、合目的にはベンチュリー部１０の領域に開口しているのがよい。燃料通路８内には、流動方向において主出口ＨＡの前に逆止弁１１と絞り１２とが配置されている。

燃料通路８（本実施形態ではメインノズルパスを形成している）からは他の燃料通路１３が分岐している。この他の燃料通路１３はアイドリング調整ねじ１４を介してアイドリングチャンバー１５に通じている。アイドリングチャンバー１５からはアイドリングノズルパス１６，１７，１８が分岐している。アイドリングノズルパス１６，１７，１８はそれぞれ絞り１９，２０，２１を介して吸気通路部分９に開口している。この場合開口部Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２は燃焼空気の流動方向２２に直列に並ぶようにスロットルバルブ２３の領域に位置している。スロットルバルブ２３はスロットルバルブ軸２４のまわりに回転可能に吸気通路部分９内に支持されている。スロットルバルブ２３の閉弁位置では、アイドリングノズルパス１６の開口部Ｌ０はスロットルバルブ２３の下流側にあり、一方アイドリングノズルパス１７の開口部Ｌ１はほぼ、閉弁したスロットルバルブ２３の領域にある。アイドリングパス１８の開口部Ｌ２は、スロットルバルブ２３が閉弁している場合スロットルバルブ２３の上流側にある。

ベンチュリー部１０の領域にある主出口の開口部ＨＡと燃焼空気の流動方向２２においてベンチュリー部１０の後方に配置されるスロットルバルブ２３との間に部分負荷固定ノズルを配置するのが合目的である。このため、破線で示したように燃料通路２５が設けられる。燃料通路２５はノズル２６を介してベンチュリー部１０の下流側において開口部ＨＡと開口部Ｌ２との間で吸気通路部分９に開口している。

ベンチュリー部１０の上流側には始動装置３０が設けられている。始動装置３０は軸３１のまわりに回転可能なチョークバルブ３２から成っている。図では、チョークバルブ３２の開弁位置を破線で示した。チョークバルブ３２はスタートのために閉じられるので、実線で示した位置にある。

吸気通路部分９はたとえば２サイクルエンジン２８（単に概略的に図示した）のクランクケース２７に開口している。２サイクルエンジンの代わりに他の内燃エンジンを設けてもよく、たとえば燃料混合潤滑型４サイクルエンジン、空気予蓄積型エンジン等を設けてもよい。

本発明によれば、制御室４として構成されたアキュムレータ室と吸気通路部分９への燃料通路８の開口部ＨＡとの間に位置するように、燃料通路８内に切換え弁４０が配置されている。切換え弁４０は燃料通路８内での燃料の流れを遮断し、少なくとも絞る用を成す。図示した実施形態では、有利には電磁操作される切換え弁４０が、アキュムレータ室４と燃料通路８の通路分岐部２９との間の通路部分に設けられているので、該切換え弁４０により、燃料分岐部２９に接続されているすべての燃料通路を制御可能である。図示した実施形態では、切換え弁４０により、開口部ＨＡに通じる主燃料通路８と、部分負荷用の燃料通路２５と、アイドリングチャンバー１５に通じる燃料通路１３とを切換え可能であり、よってアイドリングノズルパス１６，１７，１８も切換え可能である。

切換え弁４０は制御装置４１により操作される。制御装置４１は適当な制御ケーブル４２（本実施形態では電気導線）を介して切換え弁４０と接続されている。制御装置４１はセンサ４３と信号ケーブル４４とを介して内燃エンジン２８の作動パラメータ（たとえば内燃エンジンの回転数）を受信する。この場合切換え弁４０は、該切換え弁４０の本発明による操作を実現するため、内燃エンジンの１個または複数個の作動パラメータを処理することができる。

本発明によれば、切換え弁４０は、チョークバルブ３２が閉じた状態で（図の実線）内燃エンジンを始動させた後、吸気通路部分９を介して吸込まれる燃料・空気混合気の燃料過多による内燃エンジンの失速を阻止するために設けられている。

図２に示すように、時点ｔ_１では切換え弁４０は開いている（図２のｂ）。内燃エンジンが始動すると、適当に濃い混合気が設定される。

内燃エンジンは、特にロープ引張りスタータを介して始動するエンジンである。図２のａの曲線Ａは、最初の始動試み失敗を示している。内燃エンジンは時点ｔ_１で始動し、このとき切換え弁４０は開いており、図２のｃのように混合気を濃くすることができる。点火に失敗すると、回転数は図２のａの曲線Ａのように変化する。

内燃エンジンが始動はじめると、チョークバルブ３２が閉じて吸気通路部分９内の吸気管負圧が増大するので、かなりの量の燃料が通路内へ侵入し、非常に濃い混合気になる。このため、図２のｂによれば、点火時点ｔ_２で境界回転数Ｇを越えると、切換え弁４０が閉じるので、適宜時間的に遅れて混合気が薄くなる。薄くなった混合気は回転数を上昇させ、その際ほぼ時点ｔ_３で回転数極大値Ｄ_ｍａｘに達する。この回転数極大値Ｄ_ｍａｘに達した後、混合気がかなり薄くなるので、回転数は再び下降はじめる。

制御装置４１は前記回転数極大値Ｄ_ｍａｘを検知する。これはたとえば、あらかじめ設定可能な時間区分の始点と終点とで実際回転数を監視および比較すること、および／または、回転数勾配を監視することにより行う。一定の回転数極大値Ｄ_ｍａｘに達した後、制御装置４１は切換え弁４０を開弁させる。時点ｔ_３で切換え弁４０が開いて燃料を再び個々の燃料通路内へ供給し、その結果、（チョークバルブ３２が閉じたままで）吸気管負圧が増大するので、吸気通路部分９内への燃料の供給量が増え、混合気は再び濃くなる。

回転数の降下が制動され、時点ｔ_４で回転数極小値Ｄ_ｍｉｎに達する。これを制御装置４１が検知し、切換え弁４１を再び閉弁させる（図２のｂ）。時点ｔ_４の後、濃い混合気は再び薄くなり（図２のｃ）、混合気が連続的に薄くなるので、回転数が再び上昇して次の回転数極大値Ｄ_ｍａｘに達し、切換え弁４１が再び開弁する。このサイクルが絶えず繰り返されるので、チョークバルブ３２が閉じているにもかかわらず、内燃エンジンは作動可能状態を維持し、利用者は所定の時間でチョークバルブを手で撤退（キャンセル）させることができる。燃料過多による内燃エンジンのエンストは回避される。アイドリング回転数は許容帯域幅Ｆに保持され、その際アイドリング範囲での内燃エンジンの回転数変動はほぼ２０００回転を中心としたもので、内燃エンジンは作動可能状態を維持する。

回転数極大値Ｄ_ｍａｘおよび回転数極小値Ｄ_ｍｉｎを監視して切換え弁４０の操作によりその都度適宜に燃料供給をオンオフする代わりに、基本的には、制御装置４１が回転数帯域Ｆの回転数境界値ＦｕとＦｏを監視することにより切換え弁４０の制御を行うようにしてもよい。この種の実施形態では、内燃エンジンの始動に成功して境界回転数Ｇを越えた後、まず切換え弁４０が閉じられ、それ故回転数は回転数帯域Ｆの上部境界回転数Ｆｏ以上に上昇することができる。上部境界回転数Ｆｏを越えることにより切換え弁４０が開き、その結果混合気が濃くなるので、回転数の上昇が制動され、回転数は再び降下する。回転数帯域Ｆの下部境界回転数Ｆｕを下回ると、切換え弁４０が再び閉じ、その結果混合気が薄くなり、回転数は新たに上昇する。

本発明に従って燃料供給をオンオフしなければ、内燃エンジンの始動に成功して回転数が上昇すると混合気がかなり濃くなって、曲線Ｂが示すように内燃エンジンはエンストすることになる。エンストは、内燃エンジンの始動後に手ですばやくチョークバルブを少なくとも部分開弁位置へ操作する場合にのみ阻止できる。本発明に従って燃料供給を時間的に遮断することにより、チョークバルブが閉じていても強制的に混合気が薄くなるので、チョークバルブが閉じているにもかかわらず内燃エンジンは作動可能状態を維持する。

電磁式に切換え可能な弁を備えた本発明による気化器装置の概略構成図である。 ａは始動時の回転数と時間との関係を示すグラフ、ｂは電磁式に切換え可能な弁の切換え状態と時間との関係を示すグラフ、ｃは吸気通路内の燃料・空気混合気の混合状態と時間との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 気化器装置
４ アキュムレータ室
８ 燃料通路
９ 吸気通路部分
１３ 燃料通路
１３ 燃料通路
２５ 燃料通路
２８ ２サイクルエンジン（内燃エンジン）
３０ 始動装置
３２ チョークバルブ
４０ 切換え弁
４１ 制御装置
Ｄ_ｍａｘ 回転数極大値
Ｄ_ｍｉｎ 回転数極小値
ＨＡ 吸気通路部分９への燃料通路８の開口部

Claims (7)

1. 吸気通路部分（９）と、該吸気通路部分（９）に開口し、且つ燃料で充填されるアキュムレータ室（４）と連通し、吸気通路部分（９）内の負圧に依存して燃料を供給する燃料通路（８）と、始動過程時に吸気通路部分（９）内の負圧を増大させる始動装置（３０）とを備えた、内燃エンジンの気化器装置において、
   吸気通路部分（９）への燃料通路（８）の開口部（ＨＡ）とアキュムレータ室（４）との間に切換え弁（４０）が配置されていること、
   切換え弁（４０）が制御ユニット（４１）と接続されていること、
   制御ユニット（４１）が内燃エンジン（２８）の少なくとも１つの作動パラメータに依存して切換え弁（４０）を操作すること、
   を特徴とする気化器装置。
2. 作動パラメータが内燃エンジンの回転数であることを特徴とする、請求項１に記載の気化器装置。
3. 境界回転数（Ｇ）を越えた後に切換え弁（４０）が閉じ、ほぼ次の回転数極大値（Ｄ_ｍａｘ）に達した後に切換え弁（４０）が開き、次の回転数極小値（Ｄ_ｍｉｎ）に達したときに閉じることを特徴とする、請求項１または２に記載の気化器装置。
4. 回転数曲線の回転数勾配を作動パラメータとして使用することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一つに記載の気化器装置。
5. 吸気通路部分（９）に複数の燃料通路（８，１３，２５）が開口し、複数の燃料通路、有利にはすべての燃料通路が切換え弁により共通に制御されることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載の気化器装置。
6. 始動装置（３０）がチョークバルブ（３２）から成っていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載の気化器装置。
7. チョークバルブ（３２）が吸気通路部分（９）内に配置されていることを特徴とする、請求項６に記載の気化器装置。

Images