JP2007315254A - Fuel-air mixture generating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ダイアフラム式燃料ポンプ、燃料噴射弁、及び手動式燃料ポンプを備えた混合気生成装置に係り、特に、携帯型作業機等に搭載されるクランク室予圧縮式の空冷2サイクルガソリンエンジンの吸気系に使用するのに好適な混合気生成装置に関する。 The present invention relates to an air-fuel mixture generating apparatus including a diaphragm fuel pump, a fuel injection valve, and a manual fuel pump, and more particularly, a crankcase precompression air-cooled two-cycle gasoline engine mounted on a portable work machine or the like. The present invention relates to an air-fuel mixture generating apparatus suitable for use in an intake system.
チェーンソーや刈払機等の携帯型作業機に搭載されるクランク室予圧縮式の小型空冷2サイクルガソリンエンジン(以下、単にエンジンと称する)の吸気系に、従来の一般的な気化器に代えて、ダイアフラム式燃料ポンプ、燃料噴射弁、及び手動式燃料ポンプを備えた混合気生成装置を組み込むことが知られている。 In place of a conventional general carburetor in the intake system of a crankcase precompression type small air-cooled two-cycle gasoline engine (hereinafter simply referred to as an engine) mounted on a portable work machine such as a chainsaw or a brush cutter, It is known to incorporate an air-fuel mixture generator that includes a diaphragm fuel pump, a fuel injection valve, and a manual fuel pump.
かかる混合気生成装置の一例を、以下に、図3、図4を参照しながら簡単に説明する(下記特許文献1も参照)。 An example of such an air-fuel mixture generator will be briefly described below with reference to FIGS. 3 and 4 (see also Patent Document 1 below).
図示例の混合気生成装置10’は、クランク室予圧縮式の小型空冷2サイクル内燃エンジン50のクランク室56の圧力変化に応動して燃料を吸入して燃料通路部25に吐出するダイアフラム式燃料ポンプ14を備えた本体部12に、前記燃料通路部25の燃料を所定のタイミングで前記内燃エンジン50の吸気系5に噴射供給するための燃料噴射弁30と、前記ダイアフラム式燃料ポンプ14の非駆動時に燃料を前記燃料通路部25に供給充填するための手動式燃料ポンプ40が設けられ、手動式燃料ポンプ40の吸入口42に前記燃料通路部25が連通されるとともに、前記吸入口42に、手動式燃料ポンプ40の操作時には吸入弁として働き、燃料通路部25内の燃料の圧力が所定圧以上のときには、該燃料通路部25内の燃料を手動式燃料ポンプ40の手動ポンプ室40Aに逃がすリリーフ弁として働く調圧弁44’が配設されている。
The illustrated example of the air-fuel
前記ダイアフラム式燃料ポンプ14は、前記本体部12内に配設されたダイアフラム15と、クランク室56の脈圧が伝達される、前記ダイアフラム15の一面側に設けられた脈圧室21と、燃料を吸入して前記燃料通路部25に吐出する、前記ダイアフラム15の他面側に設けられた脈圧ポンプ室22からなっている。
The diaphragm fuel pump 14 includes a
また、前記ダイアフラム式燃料ポンプ14における前記脈圧ポンプ室22と燃料吸入通路部24との境界部分及び前記脈圧ポンプ室22と前記燃料通路部25との境界部分に、それぞれ吸入弁16と吐出弁17が配設され、さらに、前記手動式燃料ポンプ40の逃がし口41に、手動ポンプ室40A内の圧力が所定圧未満のときには閉弁し、前記所低圧以上のときには開弁する逃がし弁43’が配設されている。
Further, the
そして、前記内燃エンジン50における吸気通路13のスロットル弁18より下流側に設けられたスロート部13aに、前記燃料噴射弁30の噴射口36が配在されている。
An
このような構成とされた混合気生成装置10においては、ダイアフラム式燃料ポンプ14が駆動されていない、内燃エンジン50の始動前に、始動準備操作として、手動式燃料ポンプ40の前記手動ポンプ室40Aを手指で押圧した後解放して復元させるポンプ操作を何回か行う。該ポンプ操作により、前記調圧弁44’及び逃がし弁43’がそれぞれ吸入弁及び吐出弁として作用し、ポンプ機能を奏する。
In the air-fuel
すなわち、前記手動ポンプ室40Aを押圧したときには、該手動ポンプ室40Aの内容積が圧縮されて、前記調圧弁44’が前記吸入口42(の上側開口42a)を閉じるとともに、前記逃がし弁43’が前記逃がし口41(の下側開口41a)を開き、前記手動ポンプ室40A内の空気A及び燃料Fが前記逃がし口41から前記逃がし通路部49を介して前記燃料タンク81に戻され、解放したときは、前記手動ポンプ室40Aがそれ自体の弾性力により元の半球状に復元し、このときには、前記逃がし弁43’が前記逃がし口41(の下側開口41a)を閉じるが、前記調圧弁44’が前記吸入口42(の上側開口42a)を開く。
That is, when the
その際、前記手動ポンプ室40Aの復元時に生じる吸引力(負圧)により、前記燃料タンク81の燃料Fが、前記燃料吸入通路部24、前記脈圧ポンプ室22、及び前記吐出側フラップ弁17を介して、前記燃料通路部25(26〜29)全体に供給充填されるとともに、燃料噴射弁30の前記プランジャ37周りにも充填される。
At that time, due to the suction force (negative pressure) generated when the
この状態で、内燃エンジン50をリコイルスタータ等を操作して始動すると、燃料噴射弁30が所定のタイミングをもって(例えば吸入行程開始時に)開弁し、燃料通路部25内の燃料が前記吸気通路13の前記スロットル弁18より下流側のスロート部13aに配在されている前記噴射口36から吸い出されるようにして供給され、吸入空気A中に燃料Fが混合されて、前記クランク室56及び燃焼作動室53に供給され、その混合気が前記点火プラグ59により点火されて爆発燃焼され、自力回転可能な通常運転状態となる。
In this state, when the
始動後の通常運転時には、前記クランク室56の圧力変化(脈圧)、つまり、前記ピストン54の上昇時には減圧され、前記ピストンン55の下降時には加圧される圧力変化がダイアフラム式燃料ポンプ14の前記脈圧室21に伝達され、これによって、前記ダイアフラム15が往復動(上下動)し、このダイアフラム15の上下動によるポンプ作用により、前記燃料タンク81から燃料Fが前記脈圧ポンプ室22に吸入されるとともに、該脈圧ポンプ室22から前記燃料通路部25(26〜29)に燃料Fが送り込まれ、該燃料通路部25内の燃料Fが前記噴射口36が閉じられている間に加圧される。この通常運転時には、前記燃料噴射弁30がエンジン50の吸入空気量等の運転状態に応じた所定期間(例えば1〜3ミリ秒)開弁せしめられ、それによって、前記燃料通路部25内の加圧された燃料Fが前記吸気通路13の前記スロットル弁18より下流側部分に噴射供給され、吸入空気Aに燃料Fが混合せしめられる。
During normal operation after start-up, the pressure change (pulse pressure) in the
かかる場合、前記内燃エンジン50が高速回転状態にあるときには、前記ダイアフラム式燃料ポンプ14の燃料吐出量が増大して、前記燃料通路部25内の燃料Fの圧力が高くなるが、前記燃料通路部25内の燃料Fの圧力が所定圧(例えば、0.05MPa)以上となったときには、前記手動式燃料ポンプ40の前記吸入口42に配設された前記調圧弁44が前記上側開口42aを開き、前記燃料通路部25内の燃料Fが前記ポンプ側連通部27bを介して前記手動式燃料ポンプ40の前記手動ポンプ室40Aに逃がされ、さらに、該手動ポンプ室40Aの圧力が所定圧以上となると、前記逃がし口41に配設された前記逃がし弁43が前記下側開口41aを開いて、前記手動ポンプ室40Aの燃料Fが前記燃料タンク81に戻される。
In this case, when the
これによって、前記燃料通路部25内の燃料Fの圧力(の最大値)が、略前記所定圧以下に抑えられることになり、その結果、前記燃料噴射弁30から燃料Fが過剰に噴射されて、前記内燃エンジン50の前記燃焼作動室53に過濃な混合気が供給されてしまうといった事態を生じないようにできる。
しかしながら、前記した従来の混合気生成装置10’においては、次のような問題が生じることが明らかになった。 However, it has been clarified that the conventional air-fuel mixture generating apparatus 10 'has the following problems.
すなわち、前記混合気生成装置10’では、燃料の戻し側(燃料噴射弁30より下流側)に手動式燃料ポンプ40が配置されている関係上、調圧弁(手動ポンプ吸入弁)44’の開弁圧(負圧)が実質的に噴射圧力(燃料通路部25内の燃料の圧力)となる。つまり、始動準備操作として手動式燃料ポンプ40によるポンプ操作を何回か行っても、調圧弁44’を介して手動ポンプ室40Aに吸い込まれた燃料が逃がし弁43’を介して燃料タンク81に戻されるので、噴射圧力は、大気圧以下となる。そのため、前記始動準備操作後、リコイルスタータ等を操作して内燃エンジン50を始動させようとしても、燃料噴射弁30からは、エンジンの吸入負圧に応じた量の燃料しか噴射されない。エンジンの吸入負圧は小さいので、その結果、始動時に燃料供給量が不足しがちとなり、スムーズに始動させることができなくなる。
That is, in the air-fuel
本発明は、前述した如くの問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ダイアフラム式燃料ポンプ、燃料噴射弁、及び手動式燃料ポンプを備え、装置構成を複雑にすることなく、装置コストを低く抑えたもとで、エンジンの吸入負圧によることなく始動時に燃料を必要量確実に供給することができる混合気生成装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and its object is to provide a diaphragm fuel pump, a fuel injection valve, and a manual fuel pump without complicating the device configuration. An object of the present invention is to provide an air-fuel mixture generating device that can reliably supply a required amount of fuel at the start without depending on the negative suction pressure of the engine while keeping the device cost low.
前記の目的を達成すべく、本発明に係る混合気生成装置は、基本的には、内燃エンジンのクランク室の圧力変化に応動して燃料を吸入して燃料通路部に吐出するダイアフラム式燃料ポンプと、前記燃料通路部の燃料を所定のタイミングで前記内燃エンジンの吸気系に噴射供給するための燃料噴射弁と、前記ダイアフラム式燃料ポンプの非駆動時に燃料を前記燃料通路部に供給充填するための手動式燃料ポンプを備える。 In order to achieve the above object, an air-fuel mixture generating apparatus according to the present invention basically includes a diaphragm type fuel pump that sucks fuel and discharges it to a fuel passage in response to a pressure change in a crank chamber of an internal combustion engine. A fuel injection valve for injecting and supplying fuel in the fuel passage portion to the intake system of the internal combustion engine at a predetermined timing, and for supplying and filling the fuel passage portion with fuel when the diaphragm fuel pump is not driven Equipped with a manual fuel pump.
そして、前記ダイアフラム式燃料ポンプの脈圧ポンプ室に、手動ポンプ吸入弁が配設された吸入口及び手動ポンプ吐出弁が配設された吐出口が連通されるとともに、前記手動ポンプ吸入弁及び吐出弁のいずれかの開弁圧が、始動時に必要とされる噴射圧力より高く設定され、かつ、前記燃料通路部における前記燃料噴射弁より下流側に、燃料タンクへの燃料戻り量を制限する戻り量制限手段が配備されていることを特徴としている。 In addition, a suction port provided with a manual pump suction valve and a discharge port provided with a manual pump discharge valve communicate with the pulse pressure pump chamber of the diaphragm fuel pump, and the manual pump suction valve and the discharge port are provided. The opening pressure of any one of the valves is set higher than the injection pressure required at the time of starting, and the return that limits the amount of fuel returned to the fuel tank downstream from the fuel injection valve in the fuel passage portion It is characterized in that a quantity limiting means is provided.
前記戻り量制限手段は、好ましくは、前記燃料通路部の実効通路断面積を狭くするニードル弁等の絞り部材で構成される。 The return amount limiting means is preferably constituted by a throttle member such as a needle valve that narrows the effective passage cross-sectional area of the fuel passage portion.
本発明の好ましい態様では、前記ダイアフラム式燃料ポンプにおける前記脈圧ポンプ室と燃料吸入通路部との境界部分及び前記脈圧ポンプ室と前記燃料通路部との境界部分に、それぞれ吸入弁と吐出弁が配設される。 In a preferred aspect of the present invention, a suction valve and a discharge valve are respectively provided at a boundary portion between the pulse pressure pump chamber and the fuel suction passage portion and a boundary portion between the pulse pressure pump chamber and the fuel passage portion in the diaphragm fuel pump. Is disposed.
他の好ましい態様では、前記内燃エンジンがクランク室予圧縮式の空冷2サイクルガソリンエンジンであり、該内燃エンジンにおける吸気通路のスロットル弁より下流側に設けられた吸気絞り部に、前記燃料噴射弁の噴射口が配在される。 In another preferred embodiment, the internal combustion engine is a crankcase precompression air-cooled two-cycle gasoline engine, and an intake throttle portion provided downstream of the throttle valve in the intake passage of the internal combustion engine is provided with the fuel injection valve. An injection port is distributed.
このような構成とされた本発明に係る混合気生成装置の好ましい態様では、始動前に手動式燃料ポンプを操作すると、手動ポンプ吸入弁及び吐出弁がそれぞれ逆位相で開閉するポンプ作用により、燃料タンクの燃料が、燃料吸入通路部、ダイアフラム式燃料ポンプの脈圧ポンプ室、手動ポンプ吸入弁を介して手動ポンプ室に吸入されるとともに、手動ポンプ室内の燃料が手動ポンプ吐出弁を介して脈圧ポンプ室に吐出される。 In a preferable aspect of the air-fuel mixture generating apparatus according to the present invention having such a configuration, when the manual fuel pump is operated before starting, the manual pump suction valve and the discharge valve are respectively opened and closed in opposite phases, and the fuel is generated. The fuel in the tank is sucked into the manual pump chamber through the fuel suction passage, the pulse pressure pump chamber of the diaphragm fuel pump, and the manual pump suction valve, and the fuel in the manual pump chamber is pulsed through the manual pump discharge valve. It is discharged into the pressure pump chamber.
この場合、手動ポンプ吸入弁及び吐出弁のいずれかの開弁圧が、始動時に必要とされる噴射圧力より高く設定されるとともに、燃料通路部における燃料噴射弁より下流側に、燃料タンクへの燃料戻り量を制限する戻り量制限手段が配備されているので、前記手動式燃料ポンプを操作することにより、燃料通路部における前記戻り量制限手段が設けられている部位より上流側の圧力、すなわち噴射圧力が高められ、始動時に必要とされる噴射圧力値に調整される。 In this case, the valve opening pressure of either the manual pump suction valve or the discharge valve is set higher than the injection pressure required at the time of start-up, and the fuel tank is provided downstream of the fuel injection valve to the fuel tank. Since the return amount limiting means for limiting the fuel return amount is provided, by operating the manual fuel pump, the pressure on the upstream side of the portion where the return amount limiting means is provided in the fuel passage, that is, The injection pressure is increased and adjusted to the injection pressure value required at the start.
かかる状態で、前記内燃エンジンをリコイルスタータ等を操作して始動すると、燃料噴射弁が所定のタイミングをもって(例えば吸入行程開始時に)開弁し、前記燃料通路部内の燃料が吸気系(例えば吸気通路のスロットル弁より下流側部分)に吸い出されるようにして供給され、吸入空気中に燃料が適正比率で混合せしめられて、前記内燃エンジンのクランク室及び燃焼作動室に供給され、その混合気が点火プラグにより点火されて爆発燃焼され、自律回転可能な通常運転状態となる。 In this state, when the internal combustion engine is started by operating a recoil starter or the like, the fuel injection valve is opened at a predetermined timing (for example, at the start of the intake stroke), and the fuel in the fuel passage portion is taken into the intake system (for example, the intake passage). The fuel is mixed into the intake air at an appropriate ratio and supplied to the crank chamber and the combustion working chamber of the internal combustion engine. It is ignited by the spark plug and burned explosively, and enters a normal operation state in which autonomous rotation is possible.
始動後の通常運転時には、クランク室の圧力変化(脈圧)、つまり、ピストン上昇時には減圧され、ピストン下降時には加圧される圧力変化が前記ダイアフラム式燃料ポンプの脈圧室に伝達され、これによって、ダイアフラムが駆動(往復動)し、このダイアフラムの上下動によるポンプ作用により、燃料タンクから燃料が前記脈圧ポンプ室に吸入されるとともに、該脈圧ポンプ室から前記燃料通路部に燃料が送り込まれ、該燃料通路部内の燃料が加圧される。この通常運転時には、前記燃料噴射弁がエンジンの吸入空気量等の運転状態に応じた所定期間(例えば1〜3ミリ秒)開弁せしめられ、それによって、前記燃料通路部内の加圧された燃料が吸気系に噴射され、吸入空気に燃料が混合される。 During normal operation after startup, the crank chamber pressure change (pulse pressure), that is, the pressure change is reduced when the piston is raised, and the pressure change when the piston is lowered is transmitted to the pulse pressure chamber of the diaphragm fuel pump. The diaphragm is driven (reciprocating), and fuel is sucked into the pulse pressure pump chamber from the fuel tank and pumped into the fuel passage portion from the fuel tank by the pump action by the vertical movement of the diaphragm. Thus, the fuel in the fuel passage is pressurized. During this normal operation, the fuel injection valve is opened for a predetermined period (for example, 1 to 3 milliseconds) according to the operation state such as the intake air amount of the engine, whereby the pressurized fuel in the fuel passage section is opened. Is injected into the intake system, and fuel is mixed with the intake air.
本発明に係る混合気生成装置においては、手動ポンプ吸入弁及び吐出弁のいずれかの開弁圧が、始動時に必要とされる噴射圧力より高く設定されるとともに、燃料通路部における燃料噴射弁より下流側に、燃料タンクへの燃料戻り量を制限する戻り量制限手段が配備されているので、手動式燃料ポンプの操作により、燃料通路部における前記戻り量制限手段が設けられている部位より上流側の圧力、すなわち噴射圧力が次第に高められ、やがて始動時に必要とされる噴射圧力値に調整され、そのため、エンジンの吸入負圧によることなく、始動時に燃料を必要量確実に供給することができる。 In the air-fuel mixture generating apparatus according to the present invention, the valve opening pressure of either the manual pump suction valve or the discharge valve is set higher than the injection pressure required at the start, and more than the fuel injection valve in the fuel passage section. Since the return amount limiting means for limiting the fuel return amount to the fuel tank is provided on the downstream side, the operation of the manual fuel pump causes the upstream of the portion where the return amount limiting means is provided in the fuel passage portion. Side pressure, that is, the injection pressure is gradually increased and is eventually adjusted to the injection pressure value required at the time of starting, so that the required amount of fuel can be reliably supplied at the time of starting without depending on the negative suction pressure of the engine. .
また、燃料供給をダイアフラム式燃料ポンプ及び燃料噴射弁で行う場合には必須の手動式燃料ポンプに、これまた必ず設けられる吸入弁及び吐出弁のいずれかの開弁圧を所要噴射圧力より高くし、ニードル弁等の安価な部材で戻り量制限手段を構成するだけでよいので、新たに調圧弁や燃圧レギュレータ等を組み込む必要がなく、他の改造を要しない。そのため、装置構成が複雑とならず、装置コストを抑えられる。 In addition, when fuel is supplied by a diaphragm fuel pump and a fuel injection valve, the opening pressure of any of the suction valve and the discharge valve that is always provided in the essential manual fuel pump is set higher than the required injection pressure. Since the return amount limiting means only needs to be constituted by an inexpensive member such as a needle valve, it is not necessary to newly incorporate a pressure regulating valve, a fuel pressure regulator, etc., and no other modification is required. Therefore, the apparatus configuration is not complicated and the apparatus cost can be suppressed.
また、燃料噴射弁により燃料供給量を調節するようにされているので、従来のダイアフラム型気化器に比して、吸入空気に対して燃料供給量を高精度に制御でき、また、燃料の霧化作用、応答性等も向上し、排ガス浄化対策等を効果的に施すことが可能となる等の利点が得られるとともに、構造的には、燃料供給部を燃料噴射弁とすること以外はダイアフラム型気化器と略同じにできるので、従来の内燃エンジンに気化器に代えて簡単に組み込むことができる。 Further, since the fuel supply amount is adjusted by the fuel injection valve, it is possible to control the fuel supply amount with respect to the intake air with higher accuracy than the conventional diaphragm type carburetor. In addition to the advantages that the gasification action, responsiveness, etc. can be improved, and it is possible to effectively take measures for exhaust gas purification, etc., it is structurally a diaphragm except that the fuel supply part is a fuel injection valve. Since it can be made substantially the same as the type carburetor, it can be easily incorporated in a conventional internal combustion engine instead of the carburetor.
以下、本発明の混合気生成装置の実施の形態を図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an embodiment of an air-fuel mixture generator of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る混合気生成装置の一実施形態を示す縦断面図である。 FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of an air-fuel mixture generating apparatus according to the present invention.
図示実施形態の混合気生成装置10は、前述した図4に示される従来の混合気生成装置10’と同じように、図3に示されるエンジン50の吸気系5に組み込まれる。なお、図1に示される混合気生成装置10において、前述した図4に示される従来の混合気生成装置10’と同じ構成機能を有している部分には、同一の符号が付されている。
The air-fuel
前記エンジン50は、刈払機等の携帯型作業機に搭載されるクランク室予圧縮型の小型空冷2サイクルガソリンエンジンであり、それ自体の構造はよく知られているが、以下に、簡単に説明する。
The
エンジン50は、ピストン54が上下方向に摺動自在に嵌挿されたシリンダ52と、該シリンダ52の下側に連結されて内部にクランク室56を形成するクランクケース55と、を備え、前記シリンダ52の外周には多数の冷却フィン58が形成されるとともに、前記シリンダ52における前記ピストン54上方の燃焼作動室53の頂部(燃焼室53a)に点火プラグ59が装着されている。
The
前記クランク室56は、密閉された短円筒形をしており、その左右端中央にクランク軸60が軸支され、該クランク軸60のクランクピン71には連接ロッド72を介して前記ピストン54が枢支連結されるとともに、前記連接ロッド72を挟むように前記クランクピン71の左右にクランクウエブ74が固定されている。
The
前記シリンダ52には、前記クランク軸60の軸線に直交する方向に排気口62が形成されるとともに、該排気口62に対向する(180度ずれた位置)に段下げ状態で吸気口63が形成され、前記排気口62及び前記吸気口63と90度ずれた左右両側位置にシュニューレ掃気式をとる一対の掃気口65、65が形成され、該一対の掃気口65、65は、前記シリンダ52の下方に伸びて前記クランク室56に連通する掃気通路64の上端に形成されている。
An
また、前記吸気口63側には、ヒートインシュレータ67を介して、本発明の一実施形態の混合気生成装置10及びエアークリーナ6が組み込まれた、吸気通路13を形成する吸気系5が配備され、前記排気口62側には排ガス浄化機能付きのマフラー69が配備されている。前記吸気通路13は、前記混合気生成装置10部分の絞り通路部13Aと、前記ヒートインシュレータ67部分の通路部13Bと、からなっており、前記混合気生成装置10における前記絞り通路部13Aの上流側にアイドル自動復帰式のスロットル弁18が配設されている。なお、図3中の18aは、前記スロットル弁18の最小開度を規制して前記エンジン50のアイドル回転数を調節するための、アジャストスクリューである。
In addition, an
本実施形態の混合気生成装置10は、前記内燃エンジン50の前記クランク室56の圧力変化(脈圧)に応動して燃料Fをブリーザ82付の燃料タンク81から吸入して燃料通路部25に吐出するダイアフラム式燃料ポンプ14を備えた、従来のダイアフラム型気化器によく似た外観を有する本体部12を有し、この本体部12における前記絞り通路部13Aのスロート部13aに、前記燃料通路部25に供給充填されされた燃料Fを、所定のタイミングで前記吸気通路13の前記スロットル弁18より下流側に噴射供給するための燃料噴射弁30が配設され、前記本体部12の上部(従来のものとは逆)に、前記ダイアフラム式燃料ポンプ14の非駆動時に、燃料Fを前記燃料通路部25に吸入充填するための手動式燃料ポンプ40が配設されている。
The air-fuel
前記ダイアフラム式燃料ポンプ14は、脈圧ポンプ室形成部材14Aと、該脈圧ポンプ室形成部材14Aと前記本体部12の上端面との間に挟圧保持固定された、ナイロン(商標名)製あるいはテフロン(商標名)製のシートにゴムを貼った構成のダイアフラム15と、前記クランク室56の脈圧が導管20A(図3も参照)を含む、前記本体部12に横設された脈圧通路20を介して伝達される、前記ダイアフラム15の下面側に設けられた脈圧室21と、前記燃料タンク81から燃料Fを吸入導管24Aを含む燃料吸入通路部24を介して吸入して前記燃料通路部25に吐出する、前記ダイアフラム15の上面側に設けられた脈圧ポンプ室22からなっている。
The diaphragm fuel pump 14 is made of nylon (trade name), which is held and fixed between a pulse pressure pump
前記ダイアフラム15における前記脈圧ポンプ室22と前記燃料吸入通路部24との境界部分及び前記脈圧ポンプ室22と前記燃料通路部25(通路部26)との境界部分には、それぞれ前記ダイアフラム15にU字状に切り込みを入れて形成した吸入弁としてのフラップ弁16及び吐出弁としてのフラップ弁17が設けられている。
The
前記燃料噴射弁30は、電磁駆動式のもので、円筒形のハウジング31、界磁コイル32、ステータ(吸引子)33、先端部(下端部)が円錐面状の段付きのプランジャ(弁体)37、該プランジャ37により開閉される噴射口36を有する弁座35、前記ステータ33と前記プランジャ37との間に介装された圧縮コイルばね38等からなっており、前記噴射口36は、前記吸気通路13における前記絞り通路部13Aの前記スロットル弁18より下流側のスロート部13aに開口されている。
The
かかる燃料噴射弁30においては、前記界磁コイル32に、前記内燃エンジン50の回転数、負荷、振動、温度等の運転状態に応じたパルス幅(デューティ比)を持つパルス信号を、各種センサーやマイクロプロセッサー等よりなる自動制御装置(MP)80から、所定のタイミングをもって(例えば吸入行程開始時に)供給して前記界磁コイル32を通電励磁し、前記パルス幅に応じた期間(通電励磁期間)だけ前記プランジャ37を前記コイルばね38の付勢力に抗して引き上げて、前記噴射口36を開かせることによって燃料噴射量を調節するようになっている。なお、例えば、吸入行程時に、定幅パルスを、所定間隔をあけて前記内燃エンジン50の運転状態に応じた個数分供給することによっても、燃料噴射量を調節することができる。
In the
前記燃料通路部25は、前記吐出側フラップ弁17を介して前記脈圧ポンプ室22に連通せしめられる上流側通路部26、該上流側通路部26に連通部26aを介して連通するとともに、前記噴射口36に噴射弁側連通部29及び前記プランジャ37を介して連通せしめられる、前記燃料噴射弁30の前記弁座35周りに形成された環状の燃料溜まり28、及び、該燃料溜まり28に連通部27aを介して連通する下流側通路部27等からなっている。また、前記下流側通路部27と燃料タンク81とは、ニップル86や導管87等からなる戻し通路部84で接続されている。
The
そして、本実施形態では、前記燃料通路部25における前記燃料噴射弁30より下流側の前記下流側通路部27に、燃料タンク81への燃料戻り量を制限する戻り量制限手段として、前記下流側通路部27の実効通路断面積を狭くするように、ニードル弁85が配設されている。このニードル弁85は、調整用雄ねじ部85a及び先端円錐状部85bを有し、前記ニップル86の端部円錐開口86aと協同して所定の絞り部(オリフィス)を形成するように、本体部12における戻し通路部84とは反対側の側面から横向きでねじ込まれており、このねじ込み量を調整することにより、燃料タンク81への燃料戻り量、言い換えれば、噴射圧力(燃料通路部25における燃料噴射弁30より上流側の燃料の圧力)を調整するようになっている。
In the present embodiment, as the return amount limiting means for limiting the fuel return amount to the
前記手動式燃料ポンプ40は、前記ダイアフラム式燃料ポンプ14の非駆動時、つまり、前記内燃エンジン50の始動前に燃料を手動で前記燃料通路部25に充填しておく必要があることから配備されているもので、ゴム等の弾性材料で作製された断面U字状ないし半球状の手動ポンプ室40Aと、閉塞基台40Bとを備え、閉塞基台40Bには、手動ポンプ吸入弁44が配設された吸入口42及び手動ポンプ吐出弁43が配設された吐出口41が設けられ、それら吸入口42及び吐出口41が前記脈圧ポンプ室22に連通せしめられている。前記手動ポンプ室40Aは、手指で押圧すると押し潰され、解放するとそれ自体の弾性力により、元の半球状に復元するようになっている。
The
前記吸入口42に配設された手動ポンプ吸入弁44は、吸入口42の下側開口を開閉する円形板状の弁体47と、該弁体47を前記上側開口42aを閉じる方向(下方向)に付勢する圧縮コイルばね48からなっており、また、前記吐出口41に配設された手動ポンプ吐出弁43は、吐出口41の上側開口を開閉する円形板状の弁体45と、該弁体45を前記上側開口を閉じる方向(上方向)に付勢する圧縮コイルばね46とからなっており、前記手動ポンプ吸入弁44の開弁圧が、始動時に必要とされる噴射圧力より高く設定されている。この開弁圧の設定は、前記圧縮コイルばね47、46のばね荷重(初期セット荷重)を調節することによりなされる。なお、前記本体側吸入弁としてのフラップ弁16及び本体側吐出弁としてのフラップ弁17の開弁圧は、当然ながら、手動式燃料ポンプ40のそれより低く設定されている。
The manual
このような構成とされた本実施形態の混合気生成装置10においては、始動前に手動式燃料ポンプ40を操作すると、手動ポンプ吸入弁44及び吐出弁43がそれぞれ逆位相で開閉するポンプ作用により、燃料タンク81の燃料が、燃料吸入通路部24、ダイアフラム式燃料ポンプ14の脈圧ポンプ室22、手動ポンプ吸入弁44を介して手動ポンプ室40Aに吸入されるとともに、手動ポンプ室40A内の燃料が手動ポンプ吐出弁43を介して脈圧ポンプ室22に吐出される。
In the air-fuel
この場合、手動ポンプ吸入弁44の開弁圧が、始動時に必要とされる噴射圧力より高く設定されるとともに、燃料通路部25における燃料噴射弁30より下流側に、燃料タンク81への燃料戻り量を制限する戻り量制限手段としてのニードル弁85が配備されているので、前記手動式燃料ポンプ40を操作するにより、燃料通路部25における前記ニードル弁85が設けられている部位(下流側通路部27)より上流側の圧力、すなわち噴射圧力が高められ、始動時に必要とされる噴射圧力値に調整される。
In this case, the valve opening pressure of the manual
かかる状態で、エンジン50をリコイルスタータ等を操作して始動すると、燃料噴射弁30が所定のタイミングをもって(例えば吸入行程開始時に)開弁し、前記燃料通路部25内の燃料が前記吸気通路13の前記スロットル弁18より下流側の前記スロート部13aに配在されている前記噴射口36から吸い出されるようにして供給され、吸入空気A中に燃料Fが混合されて、前記内燃エンジン50の前記クランク室56及び前記燃焼作動室53に供給され、その混合気が前記点火プラグ59により点火されて爆発燃焼され、自力回転可能な通常運転状態となる。
In this state, when the
始動後の通常運転時には、前記クランク室56の圧力変化(脈圧)、つまり、前記ピストン54の上昇時には減圧され、前記ピストンン55の下降時には加圧される圧力変化が前記ダイアフラム式燃料ポンプ14の前記脈圧室21に伝達され、これによって、前記ダイアフラム15が往復動(上下動)し、このダイアフラム15の上下動によるポンプ作用により、前記燃料タンク81から燃料Fが前記脈圧ポンプ室22に吸入されるとともに、該脈圧ポンプ室22から前記燃料通路部25に燃料Fが送り込まれ、該燃料通路部25内の燃料Fが前記噴射口36が閉じられている間に加圧される。この通常運転時には、前記燃料噴射弁30が、前記内燃エンジン50の吸入空気量等の運転状態に応じた所定期間(例えば1〜3ミリ秒)開弁せしめられ、それによって、前記燃料通路部25内の加圧された燃料Fが前記吸気通路13の前記スロットル弁18より下流側部分に噴射供給され、吸入空気Aに燃料Fが混合せしめられる。
During normal operation after startup, the pressure change (pulse pressure) in the
このように、本実施形態の混合気生成装置10においては、手動ポンプ吸入弁44の開弁圧が、始動時に必要とされる噴射圧力より高く設定されるとともに、燃料通路部25における燃料噴射弁30より下流側に、燃料タンク81への燃料戻り量を制限する戻り量制限手段としてのニードル弁85が配備されているので、手動式燃料ポンプ40の操作により、燃料通路部25における前記ニードル弁が設けられている部位より上流側の圧力、すなわち噴射圧力が高められ、始動時に必要とされる噴射圧力値に調整され、そのため、吸入負圧の小さいエンジンにおいても、始動時に燃料を必要量確実に供給することができる。
Thus, in the air-fuel
また、燃料供給をダイアフラム式燃料ポンプ14及び燃料噴射弁30で行う場合には必須の手動式燃料ポンプ40に、これまた必ず設けられる吸入弁44の開弁圧を所要噴射圧力より高くし、ニードル弁等の安価な部材で戻り量制限手段を構成するだけでよいので、新たに調圧弁や燃圧レギュレータ等を組み込む必要がなく、他の改造を要しない。そのため、装置構成が複雑とならず、装置コストを抑えられる。
Further, when the fuel is supplied by the diaphragm fuel pump 14 and the
また、燃料噴射弁30により燃料供給量を調節するようにされているので、従来のダイアフラム型気化器に比して、吸入空気に対して燃料供給量を高精度に制御でき、また、燃料の霧化作用、応答性等も向上し、排ガス浄化対策等を効果的に施すことが可能となる等の利点が得られるとともに、構造的には、燃料供給部を燃料噴射弁とすること以外はダイアフラム型気化器と略同じにできるので、従来の内燃エンジンに気化器に代えて簡単に組み込むことができる。
Further, since the fuel supply amount is adjusted by the
図2は本発明に係る混合気生成装置の他の実施形態を示す縦断面図である。 FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the air-fuel mixture generator according to the present invention.
図示実施形態の混合気生成装置10Sは、前記した図1に示される実施形態においては本体部12に一体的に取り付けられていた手動式燃料ポンプ40を、本体部12から分離して適宜の部位へ取付可能としたものである。なお、図2に示される混合気生成装置10において、前述した図1に示される混合気生成装置10と同じ構成機能を有している部分には、同一の符号が付されている。
The air-fuel
本実施形態の手動式燃料ポンプ40は、図1に示されるものと同様な、手動ポンプ室40A及び閉塞基台40Bを備えるとともに、閉塞基台40Bの下側に取付板40Cを介して接続基台40Dが設けられている。閉塞基台40B、取付板40C、及び接続基台40Dには、手動ポンプ吸入弁44が配設された吸入口42及び手動ポンプ吐出弁43が配設された吐出口41が設けられ、それら吸入口42及び吐出口41が、継手・導管88等を介して前記ダイアフラム式燃料ポンプ14の脈圧ポンプ室22に連通されている。
The
このような構成とされた混合気生成装置10Sにおいても、前記実施形態と同様に、手動ポンプ吸入弁44の開弁圧が、始動時に必要とされる噴射圧力より高く設定されるとともに、燃料通路部25における燃料噴射弁30より下流側に、燃料タンク81への燃料戻り量を制限する戻り量制限手段としてのニードル弁85が配備されているので、前記本体部12から分離された手動式燃料ポンプ40を操作するにより、燃料通路部25における前記ニードル弁85が設けられている部位(下流側通路部27)より上流側の圧力、すなわち噴射圧力が次第に高められ、やがて始動時に必要とされる噴射圧力値に調整される。
Also in the air-fuel
なお、いずれの実施形態においても、手動ポンプ吸入弁44の開弁圧を始動時に必要とされる噴射圧力より高く設定する代わりに、吐出弁43の開弁圧を高く設定しても同作用を奏するが、その場合は手動ポンプ室40Aに残圧を生ずるので、吸入弁44の開弁圧を高く設定するほうが好適である。
In any of the embodiments, instead of setting the valve opening pressure of the manual
5 吸気系
10,10S 混合気生成装置
12 本体部
13 吸気通路
13a 絞り部
14 ダイアフラム式燃料ポンプ
15 ダイアフラム
16 吸入側フラップ弁(吸入弁)
17 吐出側フラップ弁(吐出弁)
18 スロットル弁
21 脈圧室
22 脈圧ポンプ室
24 燃料吸入通路部
25 燃料通路部
27 下流側通路部
30 燃料噴射弁
36 噴射口
40 手動式燃料ポンプ
40A 手動ポンプ室
41 手動ポンプ吐出口
42 手動ポンプ吸入口
43 手動ポンプ吐出弁
44 手動ポンプ吸入弁
50 空冷2サイクルガソリンエンジン
56 クランク室
84 戻し通路部
85 ニードル弁(戻り量制限手段)
5
17 Discharge flap valve (discharge valve)
18
Claims (4)
前記ダイアフラム式燃料ポンプ(14)の脈圧ポンプ室(22)に、手動ポンプ吸入弁(44)が配設された吸入口(42)及び手動ポンプ吐出弁(43)が配設された吐出口(41)が連通されるとともに、前記手動ポンプ吸入弁(44)及び吐出弁(43)のいずれかの開弁圧が、始動時に必要とされる噴射圧力より高く設定され、かつ、前記燃料通路部(25)における前記燃料噴射弁(30)より下流側に、燃料タンク(81)への燃料戻り量を制限する戻り量制限手段(85)が配備されていることを特徴とする混合気生成装置。 A diaphragm fuel pump (14) that sucks fuel in response to a pressure change in the crank chamber (56) of the internal combustion engine (50) and discharges the fuel to the fuel passage portion (25), and fuel in the fuel passage portion (25) Is injected into the intake system (5) of the internal combustion engine (50) at a predetermined timing, and when the diaphragm fuel pump (14) is not driven, fuel is supplied to the fuel passage portion ( 25) an air-fuel mixture generator (10) comprising a manual fuel pump (40) for feeding and filling 25)
A suction port (42) provided with a manual pump suction valve (44) and a discharge port provided with a manual pump discharge valve (43) in the pulse pressure pump chamber (22) of the diaphragm fuel pump (14). (41) is communicated, and the valve opening pressure of either the manual pump suction valve (44) or the discharge valve (43) is set higher than the injection pressure required at the start, and the fuel passage An air-fuel mixture generation characterized in that return amount limiting means (85) for limiting the amount of fuel return to the fuel tank (81) is provided downstream of the fuel injection valve (30) in the section (25). apparatus.
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