JP2009185695A - 層状掃気用気化器 - Google Patents

Abstract

【課題】層状掃気用気化器の掃気性および加速性をより一層向上する。
【解決手段】絞り弁５と一体的に開弁動作するロータリバルブからなる掃気用空気弁７を設け、掃気用空気弁７の弁体７ｂに三角形状の貫通孔７ｄを設け、開弁開始時に三角形の頂点から空気通路１ｂに開口するようにする。開弁開始時から掃気用空気が流れることから、全閉状態から全開状態に至る開弁途中で急激に掃気用空気が増大することを防止することができる。それにより、空気供給特性に不連続な問題が生じることがなくなり、気化器の仕様設定を容易に行うことができ、掃気性と加速性との両立を好適に実現し得る。
【選択図】図４

Description

本発明は、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あっては、混合気を供給する気化器の絞り弁と掃気空気制御バルブ（掃気用空気弁）とを設け、絞り弁の開度に対する空気弁の開度を連動機構により制御するようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。

一方、上記したような層状掃気用気化器にあっては、混合気に対する掃気用空気の量的比率、及び掃気用空気の供給時期の設定等が機関の加速性に影響を及ぼすことから、排気の性状と機関の加速性バランスをとって気化器の仕様が決められていた。そのため、気化器の選定には上記バランス等の困難な要素が多々あった。そのような問題点を解決する手段として、例えば、混合気を制御する絞り弁をバタフライバルブとし、層状掃気用空気を制御する絞り弁をロータリバルブとして、両絞り弁の開度特性の差を利用して、加速の向上を図るようにしたものがあった（例えば特許文献２参照）。
特開２０００−１３６７５５号公報 特開２００６−１６１７７６号公報

上記特許文献２のものにより、層状掃気用気化器の加速性を向上することができるようになったが、機関によっては、絞り弁の構造の違いによる開度特性の差だけでは十分な加速性が得られない場合があり、より汎用性の高い層状掃気用気化器が求められてきた。

このような課題を解決して、層状掃気用気化器の掃気性および加速性のより一層の向上を実現するために本発明に於いては、混合気を送るための混合気通路を開閉する絞り弁と、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と、前記両弁を連動させて開閉させるための連動機構とを有する層状掃気用気化器であって、前記掃気用空気弁が、ケースに前記空気通路を横切る軸線回りに回転自在に支持された円柱状弁体と、前記弁体に径方向に貫通するように設けられた貫通孔とを有するロータリバルブからなり、前記貫通孔が、前記絞り弁の開弁開始時から前記空気通路と連通し始めると共に、前記円柱状弁体の開弁方向回転角度に対する前記空気通路と連通する開口面積が連続的に増大する形状に形成されているものとした。

特に、前記貫通孔が、前記弁体の径方向から見て三角形状に形成され、前記絞り弁の開弁開始時に三角形の頂点から前記空気通路に開口するように設けられ、また、前記貫通孔が複数の大きさの異なる貫通孔からなると良い。

このように本発明によれば、ロータリバルブからなる掃気用空気弁の弁体に設けた貫通孔を絞り弁開度の増大に連動して空気通路に対する開口面積が連続的に増大すると共に、開弁開始時から掃気用空気が流れることから、全閉状態から全開状態に至る開弁途中で急激に掃気用空気が増大することを防止することができる。それにより、空気供給特性に不連続な問題が生じることがなくなり、気化器の仕様設定を容易に行うことができ、掃気性と加速性との両立を好適に実現し得る。なお、連続的とは、開度増大の変化量に対する開口面積の増大が階段状に変化するところがないことを意味し、変化率の変化は含まれるものとする。

特に、貫通孔を三角形状にして、開弁開始時には三角形の頂点から開口するようにすることにより、開弁開度に対する掃気用空気流量の変化を比例的に変化させることができ、円滑な変化を実現することができる。また、貫通孔を複数設けることにより、各貫通孔の大きさや形状および配置を任意に変えることができ、合計となる掃気用空気流量の調整を任意に設定することができると共に、調整幅が大きいものとなる。

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サイクル内燃機関のエンジン２に用いられるものであり、混合気をエンジン２に送るために気化器本体に設けられた混合気通路１ａと、掃気用空気をエンジン２に送るために気化器本体に一体的に固定された空気弁用ケーシング３に設けられた空気通路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（図示せず）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、円形断面の混合気通路１ａを径方向に横切るように設けられた絞り弁軸５ａと、絞り弁軸５ａに固着された円盤状弁体５ｂとを有するバタフライバルブからなる。

一方、掃気用空気弁７は、絞り弁軸５ａと平行する軸線上に設けられた空気弁軸７ａと、空気弁軸７ａに同軸に一体に形成されかつ空気通路１ｂを横切る向きの軸線回りに回転自在に設けられた円柱状弁体７ｂとを有するロータリバルブからなる。なお、弁体７ｂは、空気通路１ｂが形成されたケースとしてのバルブケース７ｃ内に回転自在に設けられている。その弁体７ｂには、弁体７ｂの回転により空気通路１ｂを開閉するべく弁体７ｂの直径方向に貫通する貫通孔７ｄが形成されている。

上記したように、また気化器１の外観を示す図２に併せて示されるように、絞り弁軸５ａと空気弁軸７ａとは、互いの軸心同士が平行に延在するように設けられかつ気化器１の高さ方向（気化器本体に対する掃気弁用ケーシング３の積層方向）に並べられ、また両弁軸５ａ・７ａの各軸線方向一端部が気化器１の同じ側面から外方に突出している。絞り弁軸５ａの突出端部には半径方向外向きに延出する第１レバー８が固着され、空気弁軸７ａの突出端部にも半径方向外向きに延出する第２レバー９が固着されている。

第１レバー８と第２レバー９とは連結ロッド１１を介して連結されている。連結ロッド１１の両端部には、各レバー８・９と相対回転自在に枢支される各ピン１１ａ・１１ｂが一体に形成されており、これにより両レバー８・９は同期して回転運動し得るようになっている。このようにして連動機構が構成されている。

第１レバー８には、連結ロッド１１と連結される延出部分とは異なる方向に延出するアーム８ａが形成されており、図に示されるアイドリング状態（絞り弁５の全閉状態）では気化器本体にねじ込まれたアイドル開度調節ねじ１２の頭部テーパ面にアーム８ａの延出端部が係合してアイドリング開度が調整されるようになっており、絞り弁軸５ａが図の矢印Ａに示される向きに回転した場合には、アーム８ａが気化器１のボディに形成された図示されない突状のストッパに当接して絞り弁５の全開状態の開度が決められている。なお、絞り弁軸５ａおよび空気弁軸７ａをそれぞれ全閉方向に弾発付勢する戻しばね１３・１４が設けられている。

上気したように連結ロッド１１を介して絞り弁軸５ａの回転動作に同期して空気弁軸７ａも回転する。その弁体７ｂに設けられた貫通孔７ｄの開口形状の一例を図３に示す。図３に示されるように、貫通孔７ｄの開口は、回転方向の一方に頂点を有する三角形状となるように形成されている。

図４に、上記貫通孔７ｄの空気通路１ｂに対する開通要領について示す。図４（ａ）は空気通路１ｂの上流側から見た要部正面図であり、図４（ｂ）は空気通路１ｂの下流側から見た要部裏面図である。図に示されるように、空気通路１ｂも貫通孔７ｄと同一断面形状に開口する形状であって良い。図４の各図において貫通孔７ｄの実線で示した状態は図１に対応するアイドリング（全閉）状態であり、アイドリング状態で掃気用空気を完全に遮断することなく掃気用空気が僅かに流れる程度に開口するように、三角形の頂点側から開口していくようになっている。

図４（ａ）の矢印Ｂに示されるように開弁方向に弁体７ｂが回転してハーフスロットル状態になった場合には、貫通孔７ｄは図４の各図において二点鎖線で示されるように空気通路１ｂに対して半開状態となる。そして、フルスロットル状態では、貫通孔７ｄは空気通路１ｂに完全に一致して開口する状態となり、設計による最大流量が流れるようになる。

このように、アイドリング状態で掃気用空気が流れ始め、例えば図３の三角形状の開口７ｄの頂点側から開口することにより、全閉近傍の開度変化に対しても掃気用空気流量は増減し、従来のように半開状態から急激に流れ始めることが無い。

図５に絞り弁５（掃気用空気弁７）の開度に対する掃気用空気の流量変化の一例を示す。例えば図６に示されるように、上記三角形状の貫通孔７ｄの形状を基準にして、三角形状の頂点に対する２辺を、半開位置を境に開口面積の変化率が逆転する形状の貫通孔１５を形成することにより、弁体７ｂの回転角度（開度）に対する面積の変化が図５に示されるように比例関係にすることができる。それにより、掃気用空気の流量を円滑に変化させることができる。

また、ロータリ弁の場合には全閉から全開に至る回転角度は９０度未満となるのが通常であり、そのような角度変化において、三角形状としては３つの頂点を有するものであれば良く、上記２辺は図３または図６に限定されるものではなく、開口面積の増減率に対応して設計した曲線であって良い。いずれにしても、掃気用空気流量がアイドリング状態から連続して漸増することにより、掃気用空気の供給特性に不連続時のような問題が無く、気化器の仕様設定を容易に行うことができるという効果を奏し得る。

上記図示例では貫通孔７ｄの開口形状を三角形状としたが、弁体７の回転角度の増大に応じて開口面積が漸増するものであれば良く、図３に対応する図７に第２の例を示す。第２の例にあっては、弁体７ｂの軸線方向一端側に小径貫通孔１６ａが設けられ、中央部分に大径貫通孔１６ｂが設けられ、大径貫通孔１６ａを挟んで小径貫通孔１６ａとは反対側となる軸線方向端部に小径貫通孔１６ｃが設けられている。このように弁体１ｂに設ける貫通孔を複数の貫通孔１６ａ〜１６ｃにより構成しても良い。

なお、空気通路１ｂにあっては、弁体７ｂの軸線方向については各貫通孔１６ａ・１６ｂ・１６ｃの直径と同じ幅であって周方向には回転角度の全域に渡って延在する３つの孔に形成されていたり、３つの貫通孔１６ａ・１６ｂ・１６ｃをまとめて連通させる大きさの１つの孔であって例えば楕円形状の孔であったりして良い。

この場合の開度に対する掃気用空気の流量変化を図８に示す。全閉状態から開弁していくと、図８の二点鎖線に示されるように、先ず一方の小径貫通孔１６ａの空気通路１ｂとの開口面積が増大し、その途中の開度θ１で大径貫通孔１６ｂが空気通路１ｂと連通し始め、その開口面積が増大する。次の開度θ２で小径貫通孔１６ａの開口面積は最大となり、大径貫通孔１６ｂの開口面積が例えば最大となる手前の開度θ３で他方の小径貫通孔１６ｃが空気通路１ｂと連通し始める。なお、大径貫通孔１６ｂの開口面積は全開手前の開度θ４で最大になるとする。

このように各貫通孔１６ａ〜１６ｃが順次空気通路１ｂと連通することにより、図８の実線に示されるように掃気用空気の供給量が変化する。図の二点鎖線は上記したように各貫通孔１６ａ〜１６ｃの開口面積の変化を示しており、それに対して供給可能な流量は同じように変化し得るが、流体であることから各貫通孔１６ｂ・１６ｃの開通開始時の影響は大きくなく、また開弁動作の速さに対する流れの遅れ等により、空気流量は連続的な変化となる。

このように、弁体７ｂに複数の貫通孔１６ａ〜１６ｃを設けるようにしても上記と同様の効果を奏し得る。なお、各貫通孔１６ａ〜１６ｃの径や開閉方向について重複開口位置などの設定により、図８の実線をより滑らかに変化させることができる。

また、図９（ａ）に貫通孔の第３の例を示し、図９（９ｂ）に貫通孔の第４の例を示す。第３の例にあっては、弁体７ｂの軸線方向に細長い長孔１７が設けられていると共に、その長孔１７の中央部分に長孔１７の開閉弁方向についてそれぞれ延長するスロット１７ａ・１７ｂが設けられている。なお、スロット１７ａ・１７ｂは図に示されるように長孔１７に対して狭い幅に形成されている。

この第３の例の場合には、開弁開始時には一方のスロット１７ａのみが空気通路１ｂに開口し、所定の開度以上で長孔１７が開口し、さらに全開近傍の所定開度以上で他方のスロット１７ｂが開口する。このようにしても、アイドリング状態近傍での開弁動作時に掃気用空気がある程度流れており、従来のような開弁途中からの急激な掃気用空気の供給は防止される。また、図９（ｂ）の第４の例に示されるように長孔１７とは別個に１本のスロット１８を設けても良い。この場合も、第３の例と同様である。

また、図１０（ａ）に貫通孔の第５の例を示し、図１０（ｂ）に貫通孔の第６の例を示す。第５の例にあっては、上記第２の例における小径貫通孔１６ｃに代えて第４の例と同様のスロット１８が設けられている。このスロット１８は、開弁開始時から一方の小径孔１６ａと合わせて開口し、全開状態まで開口する。また、第６の例にあっては、第５の例のスロット１８と同様のスロット１８を設け、小径貫通孔１６ａと大径貫通孔１６ｂとを包含するように図に示されるように台形状の台形貫通孔１９が設けられている。

このように、種々の形状の貫通孔を設け、それぞれの組み合わせにより、開度に応じた掃気用空気の供給量の種々の特性を実現し得る。形状の違いや数の任意の組み合わせ等により掃気用空気の供給量の調整幅が大きいという利点がある。また、掃気性と加速性を両立させる点についても、従来のように位相差による掃気用空気の急激な増加という方法をとることなく、所定開度まではあまり影響を及ぼさない程度の掃気用空気の供給量となるように小さな孔や幅の狭い開口となるように貫通孔の形状を設定するという簡単な構造により、円滑かつ必要な掃気用空気の供給を実現し得る。

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。 図１の気化器の外面の機構を示す図である。 掃気用空気弁の弁体を示す正面図である。 （ａ）は掃気用空気弁の空気流入口側から見た図であり、（ｂ）は空気流出口側から見た図である。 絞り弁開度に対する掃気用空気流量の変化を示す図である。 図３の貫通孔の形状違いを示す図である。 第２の例を示す図３に対応する図である。 第２の例における絞り弁開度に対する掃気用空気流量の変化を示す図である。 （ａ）は第３の例を示す図３に対応する図であり、（ｂ）は第４の例を示す図３に対応する図である。 （ａ）は第５の例を示す図３に対応する図であり、（ｂ）は第６の例を示す図３に対応する図である。

符号の説明

１ 気化器、１ｂ 空気通路
５ 絞り弁
７ 掃気用空気弁
７ａ 空気弁軸、７ｂ 弁体、７ｃ バルブケース、７ｄ 貫通孔
８ 第１レバー
９ 第２レバー
１１ 連結ロッド
１５ 貫通孔
１６ａ 小径貫通孔、１６ｂ 大径貫通孔、１６ｃ 小径貫通孔
１７ 長孔、１７ａ・１７ｂ スロット
１８ スロット
１９ 台形貫通孔

Claims (3)

1. 混合気を送るための混合気通路を開閉する絞り弁と、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と、前記両弁を連動させて開閉させるための連動機構とを有する層状掃気用気化器であって、
   前記掃気用空気弁が、ケースに前記空気通路を横切る軸線回りに回転自在に支持された円柱状弁体と、前記弁体に径方向に貫通するように設けられた貫通孔とを有するロータリバルブからなり、
   前記貫通孔が、前記絞り弁の開弁開始時から前記空気通路と連通し始めると共に、前記円柱状弁体の開弁方向回転角度に対する前記空気通路と連通する開口面積が連続的に増大する形状に形成されていることを特徴とする層状掃気用気化器。
2. 前記貫通孔が、前記弁体の径方向から見て三角形状に形成され、前記絞り弁の開弁開始時に三角形の頂点から前記空気通路に開口するように設けら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. 前記貫通孔が複数の大きさの異なる貫通孔からな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。

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