JP2006161776A - 層状掃気用気化器 - Google Patents

Abstract

【課題】２サイクル機関における絞り弁と掃気用空気弁との開度特性を最適化する。
【解決手段】混合気を送るための混合気通路１ａを開閉する絞り弁５をバタフライバルブとし、掃気用空気を送るための空気通路１ｂを開閉する掃気用空気弁７をロータリバルブとし、各弁の支持軸５ａ・７ａに固着された各レバー同士を連結ロッドを介して連結し、両バルブを互いに連動させる。各バルブの開度特性により、機関の低速回転時には掃気用空気の影響が小さくなって低速回転及び加速運転が安定し、機関の高速回転時には掃気空気の供給量が混合気供給量よりも大となり、高速回転時に大量の掃気用空気を供給することができるため、従来のバルブの組み合わせよりも混合気供給特性と掃気空気量供給特性の設定が容易となる
【選択図】図１

Description

本発明は、２サイクル機関の層状掃気用気化器に関するものである。

従来、２サイクル機関の層状掃気用気化器において、混合気を供給する気化器の絞り弁をバタフライバルブとした場合には掃気空気制御バルブ（掃気用空気弁）をバタフライバルブとし、混合気を供給する気化器の絞り弁をロータリバルブとした場合には掃気用空気弁をバタフライバルブかロータリバルブとするのが一般的であった（例えば特許文献１・２・３参照）。

特開２０００−１８６５５９号公報 特開平９−２７３４５０号公報 特開２０００−３１４３５０号公報

各バルブの形式によるその開度に対する開口面積の変化特性を図９に示す。図では、全開時に互いに同一開口面積となるバタフライバルブとロータリバルブとを比較している。図に示されるように、全閉状態から開弁した角度をバルブ開度θとし、図１０（ａ）に示されるバタフライバルブ２１の場合を図９では一点鎖線で示し、図１０（ｂ）に示されるロータリバルブ２２の場合を図９では二点鎖線で示している。図９に示されるように、バタフライバルブ２１の場合には、低開度域では開口面積が大きく変化するが高開度域では開口面積が小さく変化する特性を示しているのに対して、ロータリバルブ２２の場合には、低開度域では開口面積が小さく変化するが高開度域では開口面積が大きく変化する（比例的に変化する）特性を示している。なお、バタフライバルブ２１のバルブ開度の範囲を０〜約７５度としているのは絞り弁に適用した場合を示したためであり、掃気用空気弁の場合には０〜９０度となるが、その特性の傾向は同じである。

一方、２サイクル機関の層状掃気にあっては、機関の低速回転の安定性、低速回転から高速回転への加速の確実性などにより、低開度域（低負荷運転時）では掃気用空気を少なくして濃い混合気により燃焼を安定させ、混合気を供給するための気化器における絞り弁の開度が一定開度になるまで掃気用空気の供給を停止するなどしていた。また、高負荷運転時や高速回転では、掃気用空気を大量に供給して混合気の排気ポートへの吹き抜けを防止する必要がある。

このような要求を満足させるために、従来は、気化器の絞り弁と掃気用空気弁との間に遊び溝やリンク・ロッドなどによるロストモーション機構を設けて、絞り弁と掃気用空気弁とを連動させて対応していた。例えば絞り弁をバタフライバルブとすると共に掃気用空気弁もバタフライバルブとした場合には、両弁共図９の一点鎖線で示される特性になるため、ロストモーション機構により絞り弁がある程度開いてから掃気用空気弁を開弁させる（図の破線）ことにより、低開度域で絞り弁の開度が一定開度になるまで掃気用空気の供給を停止することができる。

しかしながら、低開度域では上記特性を確保することができるが、高速回転掃気用空気を必要とし始めた開度（例えば図の２０〜３０度程度）では掃気用空気弁をできるだけ早く開弁させて掃気用空気を供給することが好ましいのに対して、バタフライバルブの開弁特性から小さな開度では開弁の増大率が小さいという問題があった。このように従来のものでは、種々の機関特性を満足させるための相関関係を定めることは困難であるという問題があった。

このような課題を解決して、２サイクル機関における絞り弁と掃気用空気弁との開度特性の最適化を実現するために本発明に於いては、層状掃気用気化器において、混合気を送るための混合気通路を開閉する絞り弁をバタフライバルブとし、掃気用空気を送るための空気通路を開閉する掃気用空気弁をロータリバルブとし、これら両バルブを互いに連動させて開閉させるために前記両バルブ間に連動機構を設けたものとした。

このように本発明によれば、バタフライバルブにあっては低開度域における開度変化に対する開口面積の変化率が大であり、ロータリバルブにあっては低開度域においてその開度の変化に対する開口面積の変化率が小であるが高開度域では開度変化に対する開口面積の変化率が大であるという、開度変化に対する開口面積の変化特性が両バルブで相反するものであることに着目し、絞り弁をバタフライバルブとすると共に掃気用空気弁をロータリバルブとして、両バルブを連動させた層状掃気用気化器を構成した。これにより、機関の低速回転時には掃気用空気の影響が小さくなって低速回転及び加速運転が安定し、機関の高速回転時には混合気を制御するバタフライバルブの開度変化に対する面積の変化率が小さいのに対して掃気空気を制御するロータリバルブの開口面積変化は開度変化に対して大きくなるため、その関係から掃気空気の供給量が混合気供給量よりも大となり、高速回転時に大量の掃気用空気を供給することができる。したがって、従来のバルブの組み合わせよりも混合気供給特性と掃気空気量供給特性の設定が容易となるという効果を奏し得る。

また、バタフライバルブの支持軸心とロータリバルブの支持軸心とを互いに平行に配置した場合には、両バルブ間をリンクで連結した場合など、その作動が円滑でありかつ設計が容易となるという利点もある。また、ロータリバルブが、全閉位置から所定角度以上回動してから空気通路に対して開弁状態になることにより、絞り弁の低開度域で掃気用空気の供給を停止する構造を簡単に実現し得るため、そのような気化器の設計製作が容易になる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明が適用された層状掃気用気化器の要部破断側断面図である。本気化器１は、層状掃気２サイクル機関のエンジン２に用いられるものであり、混合気をエンジン２に送るための混合気通路１ａと、掃気用空気をエンジン２に送るための空気通路１ｂとを有する。なお、各通路１ａ・１ｂは互いに平行に延在し、それらの上流側にはエアクリーナ３が配設されている。

混合気通路１ａには、その上流側からチョーク弁４と絞り弁５とがこの順に配設されており、両弁４・５間には燃料ノズル口６が設けられている。空気通路１ｂには掃気用空気弁７が設けられている。図に示されるように、上記絞り弁５はバタフライバルブからなり、掃気用空気弁７はロータリバルブからなる。

気化器１の外観を示す図２（ａ）・（ｂ）に併せて示されるように、絞り弁５の支持軸５ａが混合気通路１ａを横切り、掃気用空気弁７の支持軸７ａも空気通路１ｂを横切って、両支持軸５ａ・７ａの軸心同士が互いに平行に延在するように各支持軸５ａ・７ａが設けられている。そして、両支持軸５ａ・７ａの各軸線方向一端部が気化器１の同じ側の外方に突出していると共に、各軸線方向一端部にはそれぞれ各支持軸５ａ・７ａの半径方向外側に延出するように形成された各レバー８・９が固着されている。

さらに、各レバー８・９の所定の延出端部同士が連結ロッド１０を介して連結されており、それらレバー８・９及び連結ロッド１０によりリンク装置からなる連動機構が構成されている。なお、連動機構としては、図示例の連結ロッド１０による連結に限られるものではなく、歯車やタイミングベルトによる伝達機構であっても良い。

また、絞り弁５の支持軸５ａの他方の軸線方向端部は気化器１の反対側の外方に突出し、その軸線方向端部にはスロットルレバー１１が固着されている。そのスロットルレバー１１には図示されないスロットルワイヤが連結されている。

このようにして構成された気化器１にあっては、スロットルワイヤを操作することにより支持軸５ａ（レバー８）が回動し（図２（ｂ）の矢印Ａ）、それに伴って連結ロッド１０を介して支持軸７ａ（レバー９）が回動する（図２（ｂ）の矢印Ｂ）。図１・２は絞り弁５の全閉（アイドリング）状態を示しており、それに対して図１に対応する図３と、図２（ｂ）に対応する図４とは絞り弁５の全開状態を示している。このように、絞り弁５の全閉〜全開の開閉弁動作に連動して掃気用空気弁７も全閉〜全開の開閉弁動作をする。

図５に上記気化器１における絞り弁５と掃気用空気弁７との支持軸５ａ・７ａの回動角度に対する開口面積の変化を示す。なお、掃気用空気弁７にあっては、その円柱状弁体７ｂに空気通路１ｂと同一断面形状にて貫通孔７ｃが形成されており、その貫通孔７ｃの軸線の傾きが全閉位置を０度（空気通路１ｂの軸線に対して垂直）とすると全開位置が９０度になる。それに対して絞り弁５にあっては、その円盤状の弁体５ｂの面の傾きが、全閉位置では混合気通路１ａの軸線に対する垂直線を０度とすると約１５度傾いている。これはその位置でアイドリング状態とするためである。したがって、絞り弁５は約１５度〜９０度（全閉位置を０度とすると、０度〜約７５度）の範囲で全閉〜全開となる。図ではそれぞれの全閉及び全開を対応させて表示している。

図に示されるように、絞り弁５にあってはバタフライバルブからなることから、低開度域では開口面積が大きく変化するが高開度域では開口面積が小さく変化するという特性を示しており、掃気用空気弁７にあってはロータリバルブからなることから、低開度域では開口面積が小さく変化するが高開度域では開口面積が大きく変化するという特性を示している。したがって、低開度域では絞り弁５の開口面積が比較的早く増大し、掃気用空気弁７の開口面積は小さいため、比較的濃い混合気をエンジン２に供給することができる。そして、高開度域では掃気用空気弁７の開口面積の増大率が大きいことから、絞り弁５の開度変化に対応しかつ大量の掃気用空気を供給することができるため、混合気の排気ポートへの吹き抜けを防止することができる。

また、上記図示例における掃気用空気弁７にあっては、その円柱状弁体７ｂに空気通路１ｂと同一断面形状にて形成された貫通孔７ｃが、全閉位置では空気通路１ｂに対して完全に遮蔽されているが、支持軸７ａが開弁側に回動し始めると貫通孔７ｃの端が空気通路１ｂに臨むようになっている。

それに対して、別のエンジンではその機関特性により絞り弁５の全閉位置からある程度の開度までは掃気空気を供給しないようにした方が良いものがある。その場合には、ロータリバルブの構造上の特徴を生かして、図６（ａ）に示されるように掃気用空気弁１７を構成すると良い。図では、掃気用空気弁１７の円柱状弁体１７ｂに形成された貫通孔１７ｃが、掃気用空気弁１７の弁体１７ｂが全閉位置から例えば約２０度の開度まで回動する間にあっては気化器１の壁部分により覆われたままであり（図６（ｂ））、約２０度以上になってから空気通路１ｂと連通するようになっている。

この構造の気化器における開度に対する開口面積の特性は図７に示されるようになる。図に示されるように低開度域において、約２０度の開度になるまで掃気用空気弁１７の開口面積は０であり、その開度を越えてから開弁し始めるようになっている。これにより、低開度域での掃気用空気の供給が止められるため、より一層濃い混合気による始動を行うことができると共に、高開度域ではロータリバルブの特性を生かした上記と同様の効果を奏することができる。これにより、ロストモーション機構を簡略化し得るため、掃気空気を絞り弁５の所定の開弁角度まで供給停止したい場合に、そのような気化器の設計製作が容易になるという効果を奏し得る。

また、上記低開度域での掃気用空気の供給停止にあっては、上記図示例の掃気用空気弁１７の構造に限られるものではなく、図８に他の例を示す。図８のものにあっては、図１〜３の気化器に対して、掃気用空気弁７のレバー９にロストモーション用のスロット９ａを設け、そのスロット９ａに連結ロッド１０の一端部１０ａを係合させている。なお、スロット９ａはその長手方向を絞り弁５のレバー８の低開度域の変位方向に概ね向けるように設けられており、絞り弁５の全閉位置（図の実線）で連結ロッド１０の一端部１０ａがスロット９ａの絞り弁５側とは相反する側に位置するようにされている。なお、掃気用空気弁７は図示されない戻しばねによりその閉弁方向に常時弾発付勢されている。

これにより、絞り弁５が全閉位置から上記と同様に例えば約２０度開弁するまでは連結ロッド１０の一端部１０ａはスロット９ａ内を変位するだけであり、したがって全閉〜約２０度の開弁範囲では掃気用空気弁７は全閉状態である。絞り弁５が約２０度以上に開弁し始めると、連結ロッド１０の一端部１０ａがスロット９ａの絞り弁５側エンドに係合し（図の二点鎖線）、それ以降の全開位置の範囲では絞り弁５の開閉動作に掃気用空気弁７が連動して開閉し得る。

この場合におけるバルブ制御にあっても、絞り弁５にバタフライバルブを用い、掃気用空気弁７にロータリバルブを用いると共に、絞り弁５の全閉から所定開度まで掃気空気の供給を停止するという上記図７と同様の特性が得られる。

本発明が適用された層状掃気用気化器の要部破断側断面図である。 （ａ）は図１の矢印IIａ線から見た気化器の端面図であり、（ｂ）は（ａ）の矢印IIｂ線から見た側面図である。 全開状態を示す図１に対応する図である。 全開状態を示す図２（ｂ）に対応する図である。 絞り弁と掃気用空気弁との開度に対する開口面積の変化を示す図である。 （ａ）は第２の例を示す図１に対応する図であり、（ｂ）は図３に対応する図である。 第２の例における図５に対応する図である。 第３の例を示す図２（ｂ）に対応する図である。 バタフライバルブとロータリバルブとの開度に対する開口面積の変化を示す図である。 （ａ）はバタフライバルブの開度を示す説明図であり、（ｂ）はロータリバルブの開度を示す説明図である。

符号の説明

１ 気化器
２ エンジン
５ 絞り弁、５ａ 支持軸
７ 掃気用空気弁、７ａ 支持軸
８ レバー
９ レバー、９ａ スロット
１０ 連結ロッド
１７ 掃気用空気弁

Claims (3)

1. 層状掃気用気化器において、混合気を送るための混合気通路を開閉する絞り弁をバタフライバルブとし、掃気用空気を送るための空気通路を開閉する掃気用空気弁をロータリバルブとし、これら両バルブを互いに連動させて開閉させるために前記両バルブ間に連動機構を設けたことを特徴とする層状掃気用気化器。
2. 前記バタフライバルブの支持軸の軸心と前記ロータリバルブの支持軸の軸心とが互いに平行に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の層状掃気用気化器。
3. 前記ロータリバルブが、全閉位置から所定角度以上回動してから前記空気通路に対して開弁状態になることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の層状掃気用気化器。
   

Images