JP2011069360A - 気化器 - Google Patents

Abstract

【課題】少量の燃料の微細な配量を可能にし、同時に十分大きな最大燃料量を提供することのできる気化器を創作する。
【解決手段】チョーク要素５の上流側で吸気通路部分３に開口する少なくとも１つの補助燃料穴４８が設けられている。補助燃料穴がチョーク要素の上流側で吸気通路部分に開口しているので、チョーク要素が閉じている場合、補助燃料穴に負圧が印加されず、補助燃料穴から吸気通路部分内に燃料が搬送されない。チョーク要素が開いてはじめて、補助燃料穴をも介して燃料が供給される。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の気化器に関するものである。

特許文献１からは、吸気通路に供給される燃料量を内燃エンジンの回転数に依存して切換え弁によって制御するようにした気化器が知られている。これにより、始動装置の起動時も内燃エンジンを順調に作動させることができる。

始動装置が起動している始動過程時には、内燃エンジンには少量の燃焼空気しか供給されない。これに対応して、吸気通路部分に供給される燃料も少量でなければならない。内燃エンジンの全負荷時には、必要な全燃料供給量が吸気通路部分に提供されるよう保証されねばならず、このためには、燃料弁は十分大きな最大スループットを有していなければならない。しかしながら、十分大きなスループットを許容するような燃料弁は少量の燃料を十分微細に配量することができないので、特に排気量が比較的大きな内燃エンジンの気化器では、燃料弁の設計が困難であることが明らかになった。

独国特許出願公開第１０３３５３４５Ａ１号明細書

本発明の課題は、少量の燃料の微細な配量を可能にし、同時に十分大きな最大燃料量を提供することのできる、冒頭で述べた種類の気化器を創作することである。

この課題は、請求項１の構成を備えた気化器によって解決される。

補助燃料穴により、内燃エンジンの全負荷時に補助燃料が提供される。これによって、始動時に少量の燃料の微細な配量を可能にする、最大スループットの小さな燃料弁を選択できる。これにより、比較的構成が簡潔な燃料弁を使用することができる。補助燃料穴がチョーク要素の上流側で吸気通路部分に開口しているので、チョーク要素が閉じている場合、補助燃料穴に負圧が印加されず、補助燃料穴から吸気通路部分内に燃料が搬送されない。チョーク要素が開いてはじめて、補助燃料穴をも介して燃料が供給される。補助燃料穴の選定位置により、燃料が少量しか供給されない始動時に、補助燃料穴を介して吸気通路部分に補助燃料が到達しないよう、簡単に保証することができる。補助燃料穴がチョーク要素の上流側に位置決めされていることにより、補助燃料穴を制御するためにさらに制御弁等を必要としない。よって構成が簡潔である。

有利には、補助燃料穴は燃料弁とは独立に補助燃料通路から燃料の供給を受ける。補助燃料通路は、有利には、補助燃料穴への流動方向に開く逆止弁を有している。これによって、燃焼空気が補助燃料通路に侵入することが阻止される。合目的には、補助燃料通路は固定スロットルを有している。この固定スロットルを介して、吸気通路部分に補助燃料通路を介して供給される最大燃料量を構造的に設定することができる。この場合、固定スロットルは、スロットル要素が完全に開き且つチョーク要素が完全に開いているときに（すなわち内燃エンジンの全負荷時に）吸気通路部分に供給される総燃料量のほぼ１０％ないしほぼ４０％が補助燃料穴を介して供給されるように、構成されているのが合目的である。総燃料供給量の大部分が補助燃料穴を介して供給されることにより、燃料弁を対応的に小サイズに構成でき、その結果少量の燃料を好適に配量することができる。合目的には、燃料弁は電磁弁である。この場合、有利には燃料弁は無電流状態で開弁している。

有利には、気化器はダイヤフラム気化器であり、参照圧で付勢される制御ダイヤフラムによって画成された制御室を有している。吸気通路内への燃料供給は、吸気通路部分内の負圧により行われる。吸気通路部分内への燃料噴射は行われない。合目的には、吸気通路部分に開口するすべての燃料穴が制御室から燃料の供給を受ける。

有利には、燃料穴のうちの少なくとも１つの燃料穴は、ベンチュリー部の領域において吸気通路部分に開口する主燃料穴である。少なくとも１つの燃料穴とは、特に、スロットル要素の領域において吸気通路部分に開口するアイドリング燃料穴である。特に複数個のアイドリング燃料穴が設けられ、これらの燃料穴は共通のアイドリング燃料室から燃料の供給を受ける。この場合、有利には、少なくとも１つのアイドリング燃料穴は完全に閉じているスロットルバルブの上流側で吸気通路部分に開口し、１つのアイドリング燃料穴は完全に閉じているスロットルバルブの下流側で吸気通路部分に開口している。

補助的に、スロットル要素の領域で吸気通路部分に開口する少なくとも１つの部分負荷燃料穴が設けられていてよい。この部分負荷燃料穴に供給される燃料量も同様に燃料弁によって制御されている。

簡潔な構成は、スロットル要素がスロットルバルブであり、チョーク要素がチョークバルブであれば、得られる。どの作動状態においても吸気通路部分に最小燃料量が供給されるよう保証するため、燃料弁を迂回するバイパス通路を設けてよい。バイパス通路はが、有利には、主燃料穴にて吸気通路部分に開口する主燃料通路に開口している。

次に、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
気化器の構成図である。 吸気通路部分に供給される燃料量とスロットルバルブ開度との関係を示すグラフである。

図１には、内燃エンジン７に燃料空気混合気を供給する気化器１が図示されている。内燃エンジン７はたとえばパワーソー、切断研磨機、刈払い機等の手で操縦される作業機の駆動原動機である。気化器１はケーシング２を有し、ケーシング２内には吸気通路部分３が形成されている。吸気通路部分３内では流動方向１４において内燃エンジン７のほうへ燃焼空気が流動し、燃焼空気には気化器１内で燃料が供給されて燃料とともに燃料空気混合気が形成される。内燃エンジン７は燃焼室１１を有し、燃焼室１１はピストン８によって画成されている。ピストン８はクランク軸９を回転駆動する。燃焼室１１内には点火プラグ１０が突出しており、点火プラグ１０は制御部１２によって制御される。クランク軸９には回転数検出手段１３が配置され、回転数検出手段１３はたとえば発電機または内燃エンジン７の点火装置によって形成されている。回転数検出手段１３も同様に制御部１２と接続されている。吸気通路部分３は、内燃エンジン７のシリンダ５０の、ピストン８によって開閉制御される領域に開口している。

吸気通路部分３内にはベンチュリー部４が形成され、ベンチュリー部４の領域では主燃料穴２７が吸気通路部分３に開口している。主燃料穴２７は主燃料通路２６から燃料の供給を受け、主燃料通路２６内には逆止弁２５とスロットル２４とが配置されている。スロットル２４は操作者によって調整可能であり、または、固定スロットルとして構成されていてもよい。

吸気通路部分３内には、流動方向１４においてベンチュリー部４の下流側に、スロットルバルブ６が回動可能に支持されている。スロットルバルブ６の領域では３つのアイドリング燃料穴３３，３６，３９が吸気通路部分３に開口している。この場合、アイドリング燃料穴３３と３６は、スロットルバルブ６が完全に閉じているときにスロットルバルブ６の上流側で吸気通路部分３に開口し、他方アイドリング燃料穴３９はスロットルバルブ６の下流側で吸気通路部分３に開口している。すべてのアイドリング燃料穴３３，３６，３９はそれぞれ、スロットル３４，３７，４０を配置した燃料通路３２，３５，３８を介して、アイドリング燃料室３１と連通している。すなわちアイドリング燃料穴３３は燃料通路３２を介してアイドリング燃料室３１と連通し、アイドリング燃料穴３６は燃料通路３５を介して、アイドリング燃料穴３９は燃料通路３８を介してそれぞれアイドリング燃料室３１と連通している。

スロットルバルブ６が完全に閉じているとき、アイドリング燃料穴３３と３６を介して、燃料空気がアイドリング燃料室３１（ここで燃焼空気は燃料とともにエマルジョンを形成する）からアイドリング燃料穴３９を通じて吸気通路３内へスロットルバルブ６の下流側にて吸い込まれる。

スロットルバルブ６の領域では、さらに、部分負荷燃料穴４４が吸気通路部分３に開口している。部分負荷燃料穴４４は部分負荷燃料通路４１から燃料の供給を受け、部分負荷燃料通路４１内にはスロットル４２と逆止弁４３とが配置されている。逆止弁４３は部分負荷燃料穴４４への流動方向において開弁する。アイドリング燃料室３１は、スロットル３０が配置されているアイドリング燃料通路２９を介して、副燃料通路２８と連通し、副燃料通路２８には部分負荷燃料通路４１も連通している。従って、副燃料通路２８は吸気通路部分３への流動方向においてアイドリング燃料通路２９と部分負荷燃料通路４１とに分割されている。

本実施形態では、副燃料通路２８は主燃料通路２６の環状隙間２２から分岐している。環状隙間２２には、加速時に補助燃料を吸気通路部分３内へ供給するための加速ポンプ２３が接続されている。主燃料通路２６は燃料弁１９を介して制御室１８と連通している。従って、制御室１８から主燃料穴２７と部分負荷燃料穴４４とアイドリング燃料穴３３，３６，３９とに燃料が供給される。これらの燃料穴に供給される燃料量ｘは燃料弁１９によって制御される。燃料弁１９は、たとえば内燃エンジン７の回転数に依存して燃料弁１９を制御することのできる制御部１２と接続されている。燃料弁１９は、有利には、特に無電流状態で開弁している電磁弁として構成されている。燃料弁１９が閉じているときでも最少量の燃料を吸気通路部分３へ供給することができるようにするため、バイパス通路２０が設けられている。バイパス通路２０は燃料弁１９を迂回して、燃料弁１９の下流側で制御室１８を主燃料通路２６と連通させている。燃料量を調整するため、バイパス通路２０内に、有利には固定スロットルとして構成されるスロットル２１が配置されている。

制御室１８は制御ダイヤフラム１７によって画成されている。制御ダイヤフラム１７は参照圧（たとえば周囲圧または内燃エンジン７のエアフィルタの浄化室内の圧力）で付勢されている。制御ダイヤフラム１７の撓みは、燃料ポンプ１５によって搬送される燃料を制御室１８内へ到達させる吸込弁１６を制御する。燃料ポンプ１５は、たとえば内燃エンジン７のクランクケース内変動圧によって駆動されるダイヤフラムポンプである。

吸気通路部分３内には、ベンチュリー部４の上流側に、チョークバルブ５が回動可能に支持されている。チョークバルブ５の上流側では、吸気通路部分３内に補助燃料穴４８が開口している。補助燃料穴４８は補助燃料通路４５から燃料の供給を受ける。補助燃料通路４５は補助燃料穴４８を制御室１８と直接に連通させている。これにより、補助燃料穴４８に供給される燃料量ｘは燃料弁１９によって制御されない。補助燃料通路４５内には固定スロットル４６と逆止弁４７とが配置されている。逆止弁４７は補助燃料穴４８への流動方向で開く。

図１に図示したαは、スロットルバルブ６の開度である。図２は、燃料供給量ｘとスロットルバルブ開度αとの関係を示している。曲線５１は補助燃料穴４８を介して供給される燃料量ｘを示し、曲線５２は部分負荷燃料穴４４を介して供給される燃料量ｘを、曲線５３は吸気通路部分３全体に供給される燃料量ｘを示している。スロットルバルブ６が完全に閉じていると、アイドリング燃料穴３３，３６，３９を介して少量の燃料ｘが供給される。この燃料量ｘは燃料弁１９によって制御される。スロットルバルブ６のエッジが部分負荷燃料穴４４の領域を通過すると、この部分負荷燃料穴４４を介しても燃料が供給される。この領域では曲線５２は上昇する。補助燃料穴４８を介しての燃料供給はまだ行われない。スロットルバルブ６がこの位置にあるとき、チョークバルブ５は完全に開いている。この作動点での補助燃料穴４８での流動速度は、該補助燃料穴４８を介して燃料が吸気通路部分３内へ吸い込まれないほど小さい。本実施形態においてスロットルバルブ開度α_１で示したように流動速度が上昇してはじめて、補助燃料穴４８を介して燃料が吸気通路部分３内へ流動し始める。スロットルバルブ６がさらに開弁し、それによってこの領域での流動横断面積が大きくなるので、部分負荷燃料穴４４での負圧が小さくなり、部分負荷燃料穴４４を介して供給される燃料量は減少する。

始動時には、チョークバルブ５は完全に閉じており、スロットルバルブ６は部分的に開いている。このバルブ位置は図１に図示されている。チョークバルブ５が閉じているので、補助燃料穴４８には負圧は生じず、燃料は補助燃料穴４８を介して吸気通路部分３内へ吸い込まれない。

図２が示すように、補助燃料穴４８は、スロットルバルブ６が十分に閉じていても、チョークバルブ５が閉じていても影響ない。燃料供給量ｘが総じて比較的多くなったときにはじめて、補助燃料穴４８を介しても燃料が吸気通路部分３内へ吸い込まれる。従って、スロットルバルブ６が完全に開いていて且つチョークバルブ５が完全に開いているときに供給される燃料量ｘは補助燃料穴４８を介して増大し、スロットルバルブ６が十分に閉じているときの、または、チョークバルブ５が十分に閉じているときの燃料量の微細制御に影響しない。

本発明によれば、図１に図示したように、アイドリング燃料穴３３，３６，３９を備えたアイドリングシステムと、部分負荷燃料穴４４を備えた部分負荷燃料システムとは、燃料弁１９によって制御される。しかしながら、燃料穴３３，３６，３９，４４を介して供給される燃料量ｘが燃料弁１９とは独立であるのも合目的である。このため、燃料通路２９と４１は、図１で破線で示した副燃料通路２８’を介して制御室１８と直接に接続される。

１つの補助燃料穴４８の代わりに、チョーク要素の上流側で吸気通路部分３に開口する複数個の補助燃料穴を設けてもよい。また、スロットルバルブ６とチョークバルブ５の代わりに、他の構成のチョーク要素を使用してもよい。

１ 気化器
２ ケーシング
３ 吸気通路部分
４ ベンチュリー部
５ チョークバルブ
６ スロットルバルブ
１７ 制御ダイヤフラム
１８ 制御室
１９ 燃料弁
２６ 主燃料通路
２７ 主燃料穴
３１ アイドリング燃料室
３３ アイドリング燃料穴
３６ アイドリング燃料穴
３９ アイドリング燃料穴
４４ 部分負荷燃料穴
４５ 補助燃料通路
４６ 固定スロットル
４７ 逆止弁
４８ 補助燃料穴
ｘ 燃料供給量

Claims (17)

1. 吸気通路部分（３）が形成されているケーシング（２）であって、前記吸気通路部分（３）内に、スロットル要素と、該スロットル要素の上流側に位置するチョーク要素とが配置されている前記ケーシング（２）と、前記チョーク要素の下流側で前記吸気通路部分（３）に開口している少なくとも１つの燃料穴（２７，３３，３６，３９，４４）と、該燃料穴（２７，３３，３６，３９，４４）に供給される燃料量（ｘ）を制御する燃料弁（１９）とを備えた気化器において、
   前記チョーク要素の上流側で前記吸気通路部分（３）に開口する少なくとも１つの補助燃料穴（４８）が設けられていることを特徴とする気化器。
2. 前記補助燃料穴（４８）が前記燃料弁（１９）とは独立に補助燃料通路（４５）から燃料の供給を受けることを特徴とする、請求項１に記載の気化器。
3. 前記補助燃料通路（４５）が、補助燃料穴（４８）への流動方向に開く逆止弁（４７）を有していることを特徴とする、請求項２に記載の気化器。
4. 前記補助燃料通路（４５）が固定スロットル（４６）を有していることを特徴とする、請求項２または３に記載の気化器。
5. 前記固定スロットル（４６）は、前記スロットル要素が完全に開き且つ前記チョーク要素が完全に開いているときに前記吸気通路部分（３）に供給される総燃料量（ｘ）のほぼ１０％ないしほぼ４０％が補助燃料穴（４８）を介して供給されるように、構成されていることを特徴とする、請求項４に記載の気化器。
6. 前記燃料弁（１９）が電磁弁であ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。
7. 前記気化器（１）がダイヤフラム気化器であり、参照圧で付勢される制御ダイヤフラム（１７）によって画成された制御室（１８）を有していることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一つに記載の気化器。
8. 前記吸気通路部分（３）に開口するすべての燃料穴（２７，３３，３６，３９，４４，４８）が前記制御室（１８）から燃料の供給を受けることを特徴とする、請求項７に記載の気化器。
9. 前記燃料穴のうちの少なくとも１つの燃料穴が、ベンチュリー部（４）の領域において前記吸気通路部分（３）に開口する主燃料穴（２７）であることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか一つに記載の気化器。
10. 前記燃料穴のうちの少なくとも１つの燃料穴が、前記スロットル要素の領域において前記吸気通路部分（３）に開口するアイドリング燃料穴（３３，３６，３９）であることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか一つに記載の気化器。
11. 共通のアイドリング燃料室（３１）から燃料の供給を受ける複数個のアイドリング燃料穴（３３，３６，３９）が設けられていることを特徴とする、請求項１０に記載の気化器。
12. すべてのアイドリング燃料穴（３３，３６，３９）に供給される燃料量（ｘ）が前記燃料弁（１９）によって制御されていることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の気化器。
13. 前記スロットル要素の領域で前記吸気通路部分（３）に開口する少なくとも１つの部分負荷燃料穴（４４）が設けられていることを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか一つに記載の気化器。
14. 前記部分負荷燃料穴（４４）に供給される燃料量（ｘ）が前記燃料弁（１９）によって制御されていることを特徴とする、請求項１３に記載の気化器。
15. 前記スロットル要素がスロットルバルブ（６）であり、前記チョーク要素がチョークバルブ（５）であることを特徴とする、請求項１から１４までのいずれか一つに記載の気化器。
16. 前記燃料弁（１９）を迂回するバイパス通路（２０）が設けられていることを特徴とする、請求項１から１５までのいずれか一つに記載の気化器。
17. 前記バイパス通路（２０）が、前記主燃料穴（２７）にて前記吸気通路部分（３）に開口する主燃料通路（２６）に開口していることを特徴とする、請求項１６に記載の気化器。

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