JP2009180173A - 汎用エンジン - Google Patents

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Abstract

【課題】構成が簡単で安価で保守点検容易な燃料ガス吸着手段を備えた汎用エンジンを提供する。
【解決手段】汎用エンジンは、燃料タンク内で蒸発した燃料ガスをタンクより引き出して吸着剤６６に吸着させ、吸着剤６６から離脱した燃料ガスをエンジンの吸気系の負圧によりに吸い込ませるもので、吸着剤６６をキャニスタ６５に収容し、キャニスタ６５との接続用として気化器２２とエンジンの間の断熱吸気管２３とエアクリーナ２４の清浄側との２ヶ所に接続ポート２３ａ、２４ａを設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃料タンク内で蒸発した燃料ガスを吸着剤に吸着させ、該吸着剤から離脱した燃料ガスをエンジンの吸気系に吸い込ませる汎用エンジンに関する。
特許文献１で開示された従来の燃料タンク内で蒸発した燃料ガスを吸着する吸着剤を収容するキャニスタ付汎用エンジンは、燃料タンクのキャップ周りから漏れ出す燃料ガスを吸着し吸気系に還元するキャニスタを備えたエンジンであって、燃料タンク給油口付近にキャニスタへ燃料ガスを取り込む配管が開口し、その配管は燃料タンク内からタンクの底部を通ってキャニスタへ結合され燃料ガスをチャージし、吸気系に導かれるようにしてある。回収燃料ガスの配管を短くし、吸気系への取付けを簡単にすることが狙いである。
特許文献２で開示された、従来の、燃料タンク内で蒸発した燃料ガスを吸着する吸着手段を備えた汎用エンジンは、燃料タンクの燃料注入口の蓋に形成した室(キャニスターに相当する)に吸着剤を収容し、気液分離室を経て分離された燃料ガスを吸着剤室に通して吸着させ、脱気はエンジンの吸気負圧を利用して吸気系統管に吸い込ませる構成のものと、吸着剤のブロックをエアクリーナの濾過エレメントの下流側に隣接し、燃料タンクから気液分離室を経て分離された燃料ガスを前記の吸着剤ブロックに直送し吸着させて燃料ガスの着脱をさせるようにした構成とが提案されている。
特開２００５−１６３６９０号公報（図３） 特開平７−３４９８５号公報（図１、図２）
特許文献１で開示された従来のキャニスタ付汎用エンジンは、燃料タンク内の燃料がエンジンの運転によって消費されるとき、同タンク内が負圧になってエンジンの吸気系等に燃料が吸い込まれ難くなることを防止するため、同タンクの燃料補給用キャップに外気を導入可能で液体の燃料は漏れないようにした液体止め気体通過可能な弁が備えられており、また、前記キャップの取付部により燃料ガスを吸気系等に送る配管の先端が開口し、同配管がタンク内を通ってタンク壁を突き通し壁との間に漏れ止めシール手段を設ける等複雑な構成を有し、コストが高く、保守点検も容易でないものとなっている。
特許文献２で開示された吸着手段を備えた従来の汎用エンジンは、キャップの取付け開口部に液体止め気体通過可能なフロート弁の弁体が固定されていること、またキャニスタが一体になっているキャップは大きくてエンジンの部品のレイアウトがすっきりしない、燃料補給時の取り扱いが容易でない等の問題があり、もう１つの提案の吸着剤をエアクリーナの濾過エレメントに隣接して設ける案は、吸入空気の導入抵抗が大きくなってエンジンの出力に影響する懸念がある。
本発明は、これらの問題点に対し構成が簡単で安価で保守点検容易な燃料ガス吸着手段を備えた汎用エンジンを提供することを目的とする。
上記の問題点に対し、本発明は以下の各手段により課題の解決を図る。
（１）第１の手段の汎用エンジンは、燃料タンク内で蒸発した燃料ガスをタンクより引き出して吸着剤に吸着させ、該吸着剤から離脱した燃料ガスをエンジンの吸気系の負圧によりに吸い込ませる汎用エンジンにおいて、吸着剤をキャニスタに収容し、該キャニスタとの接続用として気化器とエンジンの間の断熱吸気管とエアクリーナの清浄側との２ヶ所に接続ポートを設けたことを特徴とする。
（２）第２の手段の汎用エンジンは、上記（１）の汎用エンジンにおいて、前記キャニスタの側面に燃料タンクから送られる燃料ガスのチャージ配管を接続する接続ポートと断熱吸気管の接続ポートに接続するパージ配管接続ポートとを設け、また、前記キャニスタのチャージ配管接続側と反対側面に断熱吸気管内の負圧より小さい負圧となるエアクリーナの清浄側に接続する吸入管用の吸入ポートを設けたことを特徴とする。
（３）第３の手段の汎用エンジンは、上記（１）の汎用エンジンにおいて、前記キャニスタの吸着剤ブロックの上流側に隣接して設けたフィルタエレメントと、キャニスタの側面に備えた燃料ガスチャージ配管に接続するチャージ配管接続ポートとエアクリーナの負圧が生じる清浄側に接続するパージ配管接続ポートと、フィルタエレメントの上流に外気に開口する吸入口とを設け、吸気管側の接続ポートを塞いだことを特徴とする。
（４）第４の手段の汎用エンジンは、燃料ガスをタンク内より引き出して吸着剤を吸着させ、該吸着剤から離脱した燃料ガスをエンジンの吸気系に吸い込ませる汎用エンジンにおいて、エアクリーナ内のフィルタエレメント後流側に隣接して設置しエアクリーナ内に開口し吸着剤を内蔵しエアクリーナのエア通路を狭めぬように区画された吸着剤ブロックと、燃料タンク内で蒸発した燃料ガスを引き出し前記吸着剤室に開口するチャージ配管とを設けて、燃料タンク内より引き出した燃料ガスを吸着剤に吸着させ、該吸着剤から離脱した燃料ガスをエンジンの吸気によりに吸い込ませるようにしたことを特徴とする汎用エンジン。
（５）第５の手段の汎用エンジンは、燃料ガスをタンク内より引き出して吸着剤に吸着させ、該吸着剤から離脱した燃料ガスをエンジンの吸気系に吸い込ませる汎用エンジンにおいて、エアクリーナと気化器の間にエア通路を備え、該通路に開口し吸着剤を内蔵した吸着剤ブロックを保持する連結吸気管を設置し、該連結吸気管に燃料タンク内で蒸発した燃料ガスを引き出すチャージ配管を繋いで燃料タンク内より引き出した燃料ガスを吸着剤に吸着させ、該吸着剤から離脱した燃料ガスをエンジンに吸い込ませるようにしたことを特徴とする。
請求項１〜３に係わる発明は、上記第１〜第３の手段の汎用エンジンであり、エンジン側の２つのポートを使い分けることにより、部品を追加することなくフィルタエレメントあり、なしの両方のキャニスタに対応することができ、標準の汎用エンジンを大きく改造することなく、燃料タンクから洩れる燃料ガスを回収するキャニスタを取付けることができるので、コスト安く、保守が容易である。
請求項４及び請求項５に係わる発明は、上記第４及び第５の手段の汎用エンジンであり、吸着剤ブロックをエアクリーナと気化器の間のエア通路に設け、エア通路を狭めないように収容できるので、ガス配管が減り、部品レイアウトが簡単になり、吸入系通路の流れ抵抗を増すことなく、エンジン出力を低下させないで、燃料タンクから洩れる燃料ガスを回収する効果がある。
（第１の実施の形態）
この実施の形態の構成を図に基づいて説明する。図１は本実施の形態に係わるキャニスタ付汎用エンジンの側面図、図２は本発明の第１の実施の形態に係わる図１のエンジンに取付けるキャニスタ周りの燃料ガス配管系統を示す模式図である。
図１に示す汎用エンジン１０は、野外作業機等に搭載される気筒が傾斜した汎用の空冷４サイクル単気筒のエンジンである。汎用エンジン１０の吸気系は、シリンダヘッド１４の燃焼室１５に接続される断熱吸気管２３と、断熱吸気管２３に接続する気化器２２と、気化器２２の上流に取付けられる連結吸気管２１とエアクリーナ２４とから構成されており、傾斜した気筒の側面に位置している。
汎用エンジン１０の上側には燃料タンク４０が配設され、燃料タンク４０の上面の注油口にキャップ５０が脱着自在に気密にねじ締めされている。また、燃料タンク４０の上面にロールオーバ弁６０が設置され、燃料タンク４０内に蒸発する燃料ガスをチャージ管６１を経由してキャニスタ６５へ通し、また、チャージ管６１から外気を燃料タンク４０へ通すことも可能で、燃料タンク４０が汎用エンジン１０の傾きにより燃料タンク４０が傾斜して液体燃料がロールオーバ弁６０の通気口に達したときでも、ロールオーバ弁６０内に設けられたフロートの働きで弁を閉鎖し、液体燃料をチャージ管６１へ漏らさない機能を有している。燃料タンク４０の下部には気化器２２へ燃料を送る燃料管が取付けられる。
汎用エンジン１０が稼動中は、燃料タンク４０内の燃料液面と気化器２２との液面ヘッド差により燃料は燃料管を通じて絶えず気化器２２へ送られ、燃料タンク４０内は僅かに負圧になっているので燃料ガスが外部に漏れることはない。汎用エンジン１０を停止すると、気化器２２への燃料の供給は止まり、燃料タンク４０内の燃料ガスが汎用エンジン１０の余熱で蒸発を続け、蒸気圧がプラス圧となり、配管の隙間から漏れ出す可能性がある。
キャニスタ６５を備えた汎用エンジン１０の場合、燃料タンク４０からロールオーバ弁６０、チャージ管６１を通って漏れ出した燃料ガスはキャニスタ６５に入り、キャニスタ６５に内蔵する活性炭等の吸着剤に吸着され、汎用エンジン１０が稼動中も、停止中も燃料ガスが周辺に漏出することは無い。
キャニスタ６５の吸着剤に吸着される燃料ガスの吸着量には限界があるが、キャニスタ６５から吸気系にパージ管６４を配管し、汎用エンジン１０が稼動中は吸気系の負圧を利用して燃料ガスの脱気、排出により吸気系に回収し、キャニスタ６５の再生を行う。汎用エンジン１０が停止した後、余熱でしばらくは燃料タンク４０が温められ、燃料蒸発して内圧が上がり燃料ガス漏れがあり、キャニスタ６５の吸着剤に吸着されるが、汎用エンジン１０が冷えれば燃料ガスの発生は少なくなる。キャニスタ６５の吸着剤の量は、汎用エンジン１０の停止時間により測定算出される吸着量よりも多い目に決められる。
図２の模式図によりキャニスタ６５から吸気系に繋がる燃料ガス配管レイアウトと燃料ガスの吸着過程を説明する。
燃料タンク４０の内部とキャニスタ６５の入口のポート６５ｂは、ロールオーバ弁６０を経てチャージ管６１により繋がっている。キャニスタ６５の出口ポート６５aは断熱吸気管２３の吸入ポート２３aとパージ管６４により連結され、キャニスタ６５のエア側のポート６５ｃは、吸入管６３によりエアクリーナ２４のクリーン側空間のポート２４aに連結されている。キャニスタ６５内には吸着剤を付着させた多孔質の吸着剤ブロック６６を内蔵している。
汎用エンジン１０が停止し、余熱でしばらく燃料タンク４０が温められると燃料タンク４０内の燃料は蒸発して燃料ガスを発生して内圧が上がり、漏れた燃料ガスはチャージ管６１を通って（矢印Ａのように）キャニスタ６５に入り、吸着剤ブロック６６の吸着剤に吸着される。
汎用エンジン１０が稼動すると吸気系に負圧が生じ、その負圧は汎用エンジン１０の吸気口に近いほど大きくなる。最も大きい負圧が生じる断熱吸気管２３の負圧により吸着剤ブロック６６を通してエアクリーナ２４のクリーン側のエアを吸入管６３を通じて（矢印のように）吸い込み、吸着剤ブロック６６の吸着剤から（矢印Ｂのように）燃料ガスの脱気を行い、パージ管６４を通じて断熱吸気管２３に吸い込んで燃料ガスを回収し、キャニスタ６５の再生を行う。断熱吸気管２３の負圧により燃料タンク４０にも負圧がかかるが、これによる燃料の蒸発は僅かであり、吸着剤ブロック６６の吸着作用にほとんど影響はなく、燃料ガス漏れを無くす効果がある。
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態を図に基づいて説明する。図３は本実施の形態に係わる図１のエンジンに取付けるキャニスタ周りの燃料ガス配管系統を示す模式図である。図３に示すキャニスタ周りの燃料ガス配管系統以外の部分は全て第１の実施の形態と同じであるので重複を避けて説明を省き、図３の模式図によりキャニスタ７０から吸気系に繋がる燃料ガス配管レイアウトと燃料ガスの吸着過程だけを説明する。
燃料タンク４０の内部とキャニスタ７０の入口のポート７０ｂは、ロールオーバ弁６０を経てチャージ管６１により繋がっている。キャニスタ７０の出口ポート７０aはパージ管７１によりエアクリーナ２４のクリーン側空間のポート２４aに連結されている。断熱吸気管２３の吸入ポート２３aはプラグ２８により気密に閉塞されている。キャニスタ７０のエア側のポート６７は外気に開放され、キャニスタ７０内には吸着剤を付着させた多孔質の吸着剤ブロック６６と吸気側にフィルタエレメント６８を内蔵している。
汎用エンジン１０が停止し、余熱でしばらく燃料タンク４０が温められると燃料タンク４０内の燃料は蒸発して燃料ガスを発生して内圧が上がり、漏れた燃料ガスはチャージ管６１を通ってキャニスタ７０に入り、吸着剤ブロック６６の吸着剤に吸着される。
汎用エンジン１０が稼動すると吸気系に負圧が生じ、エアクリーナ２４のクリーン側の負圧により、ポート６７から外気をキャニスター７０に吸い込み、外気(エア)はフィルタエレメント６８を通って浄化され、吸着剤ブロック６６を通るエアは燃料ガスの脱気を行い、パージ管７１を通ってエアクリーナ２４に吸い込まれて燃料ガスを回収し、同時に、キャニスタ７０の再生を行う。エアクリーナ２４の負圧により燃料タンク４０にも僅かな負圧がかかるが、これによる燃料の蒸発は僅かであり、吸着剤ブロック６６の吸着作用にほとんど影響はなく、燃料ガス漏れを無くす効果がある。
（第３の実施の形態）
本実施の形態は、上記の第１、第２の実施の形態と異なって、所謂、キャニスタと称する円筒形の吸着剤ブロック構造でなく、吸着ブロックをエンジンの吸入系に直接収納した構成により燃料ガスの吸着貯蔵と回収を行うものであり、この構成以外の構造は全て第１の実施の形態と同様であるので、異なる部分以外についての説明は省略する。以下に本実施の形態を図４のエンジンに取付ける吸着剤ブロックとその周辺を示す模式図に基づいて説明する。
図において、エアクリーナ１２４の清浄エア側の空間にエアクリーナ１２４のフィルタエレメント１２５を通過したクリーンエアの通路が狭くならない位置に吸着剤ブロック１２６が収納される。吸着剤ブロック１２６には外側から燃料タンク４０に通じるチャージ管６１が直接繋がれている。
汎用エンジン１０が停止し、余熱でしばらく燃料タンク４０が温められると燃料タンク４０内の燃料は蒸発して燃料ガスを発生して内圧が上がり、漏れた燃料ガスはチャージ管６１を通って、エアクリーナ１２４に内蔵する吸着剤ブロック１２６の吸着剤に吸着される。
汎用エンジン１０が稼動すると吸気系に負圧が生じ、エアクリーナ１２４のクリーン側の負圧により吸着剤ブロック１２６から燃料ガスの脱気回収を行い、吸着剤ブロック１２６の再生を行う。エアクリーナ１２４の負圧により燃料タンク４０にも僅かな負圧がかかるが、これによる燃料の蒸発は僅かであり、吸着剤ブロック１２６の吸着作用は燃料ガス漏れを無くす効果がある。
（第４の実施の形態）
本実施の形態は、上記の第３の実施形態と同様に、キャニスタと称する円筒形の吸着剤ブロック構造でなく、吸着ブロックをエンジンの吸入系に直接収納した構成により燃料ガスの吸着貯蔵と回収を行うものであり、この構成以外の構造は全て第１の実施の形態と同様であるので、異なる部分以外についての説明は省略する。以下に本実施の形態を図５のエンジンに取付ける吸着剤ブロックとその周辺を示す模式図に基づいて説明する。
図において、エアクリーナ１２４と気化器２２とを連結する連結吸気管７２の側方にエアクリーナ１２４のフィルタエレメント１２５を通過したクリーンエアの通路が狭くならないような張り出し室を設け、そこに吸着剤ブロック１２７を収納している。吸着剤ブロック１２７には外側から燃料タンク４０に通じるチャージ管６１が直接繋がれている。
汎用エンジン１０が停止し、余熱でしばらく燃料タンク４０が温められると燃料タンク４０内の燃料は蒸発して燃料ガスを発生して内圧が上がり、漏れた燃料ガスはチャージ管６１を通って、連結吸気管７２に内蔵する吸着剤ブロック１２７の吸着剤に吸着される。
汎用エンジン１０が稼動すると吸気系に負圧が生じ、連結吸気管７２の吸着剤ブロック１２７から燃料ガスの脱気回収を行い、吸着剤ブロック１２７の再生が行われる。吸気系の負圧により燃料タンク４０にも僅かな負圧がかかるが、これによる燃料の蒸発は僅かであり、吸着剤ブロック１２７の吸着作用は燃料ガス漏れを無くす効果がある。
本発明の実施の形態に係わるキャニスタ付汎用エンジンの側面図である。 本発明の第１の実施の形態に係わる図１のエンジンに取付けるキャニスタ周りの燃料ガス配管系統を示す模式図である。 本発明の第２の実施の形態に係わる図１のエンジンに取付けるキャニスタ周りの燃料ガス配管系統を示す模式図である。 本発明の第３の実施の形態に係わる図１のエンジンに取付ける吸着剤ブロックとその周辺を示す模式図である。 本発明の第４の実施の形態に係わる図１のエンジンに取付ける吸着剤ブロックとその周辺を示す模式図である。
符号の説明
１０ 汎用エンジン
１５ 燃焼室
２２ 気化器
２３ 断熱吸気管
２３ａ 吸入ポート
２４，１２４ エアクリーナ
２４ａ、６５ｂ，６５ｃ，６７、７０ｂ ポート
２８ プラグ
４０ 燃料タンク
６０ ロールオーバ弁
６１ チャージ管
６４ パージ配管
６５、７０ キャニスタ
６５ａ，７０ａ 出口ポート
６６，１２６，１２７ 吸着剤ブロック
６８，１２５ フィルタエレメント
７２ 連結吸気管

Claims (5)

  1. 燃料タンク内で蒸発した燃料ガスをタンク内より引き出して吸着剤に吸着させ、該吸着剤から離脱した燃料ガスをエンジンの吸気系の負圧によりに吸い込ませる汎用エンジンにおいて、
    吸着剤をキャニスタに収容し、該キャニスタとの接続用として気化器とエンジンの間の断熱吸気管とエアクリーナの清浄側との２ヶ所に接続ポートを設けたことを特徴とする汎用エンジン。
  2. 請求項１に記載する汎用エンジンにおいて、
    前記キャニスタの側面に燃料タンクから送られる燃料ガスのチャージ配管を接続する接続ポートと断熱吸気管の接続ポートに接続するパージ配管接続ポートとを設け、また、前記キャニスタのチャージ配管接続側と反対側面に断熱吸気管内の負圧より小さい負圧となるエアクリーナの清浄側に接続する吸入管用の吸入ポートを設けたことを特徴とする汎用エンジン。
  3. 請求項１に記載する汎用エンジンにおいて、
    前記キャニスタの吸着剤ブロックの上流側に隣接して設けたフィルタエレメントと、キャニスタの側面に備えた燃料ガスチャージ配管に接続するチャージ配管接続ポートとエアクリーナの負圧が生じる清浄側に接続するパージ配管接続ポートと、フィルタエレメントの上流に外気に開口する吸入口とを設け、吸気管側の接続ポートを塞いだことを特徴とする汎用エンジン。
  4. 燃料ガスをタンク内より引き出して吸着剤に吸着させ、該吸着剤から離脱した燃料ガスをエンジンの吸気系に吸い込ませる汎用エンジンにおいて、
    エアクリーナ内のフィルタエレメント後流側に隣接して設置しエアクリーナ内に開口し吸着剤を内蔵しエアクリーナのエア通路を狭めぬように区画された吸着剤ブロックと、燃料タンク内で蒸発した燃料ガスを引き出し前記吸着剤室に開口するチャージ配管とを設けて、燃料タンク内より引き出した燃料ガスを吸着剤に吸着させ、該吸着剤から離脱した燃料ガスをエンジンの吸気によりに吸い込ませるようにしたことを特徴とする汎用エンジン。
  5. 燃料ガスをタンク内より引き出して吸着剤に吸着させ、該吸着剤から離脱した燃料ガスをエンジンの吸気系に吸い込ませる汎用エンジンにおいて、
    エアクリーナと気化器の間にエア通路を備え、該通路に開口し吸着剤を内蔵した吸着剤ブロックを保持する連結吸気管を設置し、該連結吸気管に燃料タンク内で蒸発した燃料ガスを引き出すチャージ配管を繋いで燃料タンク内より引き出した燃料ガスを吸着剤に吸着させ、該吸着剤から離脱した燃料ガスをエンジンに吸い込ませるようにしたことを特徴とする汎用エンジン。
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