JP2012021531A - 気化器 - Google Patents

Abstract

【課題】２サイクルエンジンの排出ガスレベルを改善する。
【解決手段】２サイクルエンジン用の気化器は、隔壁により分離されたリッチおよびリーンの流路を備えた流管と、このリッチ流路と連通する少なくとも１つの燃料噴出口と、燃料噴出口がこの方向に向けられる開口を含む隔壁と、開口内に収容されるほぼ平坦なバタフライ弁２１とを含む。バタフライ弁は、流管がほぼ閉鎖され、開口がほぼ全開になる第１位置と、流管がほぼ全開になり、開口がほぼ閉鎖される第２位置との間を回転できる。流管はさらに、開口の実質的に上流に位置するベンチュリ部分７１’を備え、ベンチュリ部分は流管の周辺回りの一部分だけ突き出ている。
【選択図】図３

Description

本発明は気化器に関し、さらに詳細には、欧州特許第１０７８１５１ Ｂ１号に開示されたタイプの気化器に関する。この欧州特許明細書の内容は参照として本明細書に組み入れられている。

現在エンジン設計者が直面する問題は、エンジン排出物質を低減する必要性が増していることである。この問題を解決することは、使用されるエンジンの数が増加し続けており、政府が厳しい排出規制を次々と導入するために、ますます困難になっている。この状況においては、エンジンの排出レベルの小さな改善であっても極めて重要である。

小型の２サイクルエンジン、詳細には、携行型製品で使用するエンジンが、さらに厳格な排出規制および耐久性要件に直面している。米国では近い将来において、さらに厳しい法規制が予測され、この法規制は特に、このような小型エンジンに対して厳しくなり、未燃焼炭化水素（ＨＣ）および一酸化炭素（ＣＯ）だけでなく、粒子状排出物質に関しての制限を含むと予測される。

２サイクルエンジンは軽量、小型パッケージサイズ、高い出力対重量比および製造の容易性という特性と、同一出力の４サイクルエンジンと比較して低コストであることにより、極めて望ましいエンジンである。

層状給気技術を利用することによって２サイクルエンジンの排ガスの排出物質を低減することは公知であり、この技術では、エンジンの吸気管が分離した２つの流路、すなわち実質的にリッチな流路と実質的にリーン（lean）な流路とに分割される。層状給気式２サイクルエンジンからの排出物質は、欧州特許第１０７８１５１ Ｂ１号に開示されたタイプのような気化器を使用することによって、さらに低減できる。この気化器は、気化器のバタフライ弁がほぼ全開となるエンジンの高負荷時に、リッチな混合気をリッチ流路内に導き、リーンな混合気または実質的に空気のみをリーンな流路内に導くが、気化器のバタフライ弁がほぼ閉じているエンジンの低負荷時に、ほぼ同等にリッチな混合気をリッチな流路およびリーンな流路の両方に導くように構成されている。

気化器を使用するエンジンはクランクケース掃気方式のエンジンであり、燃焼空間が層状給気で満たされるように、すなわち、エンジンの高負荷時において、空燃比が燃焼空間の容積により変化するが、ほぼ均一な給気で満たされるように、エンジンの低負荷時において、空燃比が燃焼空間の容積に関してほぼ同一である給気で満たされるように構成される。これは、クランクケースの内部を２つ以上の分離容積（その一方がリッチな流路と連通するリッチ容積と称され、他方がリーンな流路と連通するリーン容積と称される）に分割することによって、欧州特許第１０７８１５１ Ｂ１号に開示されたエンジンにおいて達成される。リッチおよびリーン容積はさまざまな位置において燃焼空間と連通する。

エンジンの高負荷時には、燃焼空間はリーン容積からのほぼ純粋な空気により主として掃気される。残っている純粋な空気とリッチ容積からのリッチな混合気は完全には混合せず、給気は層状である。エンジンの低負荷時には、リッチおよびリーン容積の両方に類似の比較的リーンな混合気が存在し、したがって、燃焼空間内の給気はほぼ均一である。

排出物質を低減するために使用される方法は、エンジン性能に悪影響を与えず、また性能を低下させないことが望ましい。好ましくは、チェーンソー、コンクリートソー、発電機などのような装置を作動させるために必要とされるエンジン出力およびトルクが、排出物質低減装置によって低下しないことが望ましい。

欧州特許第１０７８１５１ Ｂ１号に開示された気化器は、アイドリングまたは全負荷運転に移行する間において性能を低下させない点で改良されていることが判明している。
欧州特許第１０７８１５１ Ｂ１

本発明は、独立請求項に記載されている。好ましい形態は従属請求項に記載されている。

欧州特許第１０７８１５１ Ｂ１号に開示された発明に見られる気化器である。 本発明による気化器であって、アイドリングから全負荷または高負荷運転に移行する間の状態を示す。 本発明による気化器であって、高負荷運転状態を示す。

次に、以下の非限定的な記載および添付図面を参照して、本発明の例示的実施形態を詳細に説明する。

一般に、本発明の気化器は、「メインベンチュリ」として当技術分野で公知の空気／燃料システムにおける改良された空気および燃料制御を提供する。

図１に示される公知の分割気化器１８は、固定チョーク気化器であり、上部のリーン流路４４と下部のリッチ流路４２とからなる２つの流路を含む。この気化器では、スロットル弁２０が組み込まれて作動し、リッチおよびリーン流路は、低負荷またはアイドリング状態では、空気がベンチュリ部７０、７０’を通過するときに、燃料が燃料ジェット６２からリッチおよびリーン流路の両方に、したがって、エンジン（図示せず）のリッチおよびリーン容積内に導入される。しかし、高負荷状態では、実質的に空気だけが上部流路４４を通して送られ、燃料と空気の混合気はリッチ流路４２内に導入される。

図１の気化器は、欧州特許第１０７８１５１ Ｂ１号に開示された通りに機能することが判明している。しかし、高速および高負荷で作動する高性能な定格小型２サイクルエンジンでは、リーン通路４４を通して多量の空気を送る必要があることが判明している。排出物質の所望の低減を達成するには、エンジンの総空気流量の最大６０％またはさらに７０％以上が、極めてリッチの流路または通路４２を通してではなく、リーン流路または通路４４を通して供給される必要があることが判明している。

通常は、固定チョークまたは非可変チョーク気化器であるため、ベンチュリ部７０、７０’は、気化器のメインチョークまたはバレルにおいて連続的または完全な円形環状の制限部である。この制限部により、エネルギー保存の法則によって、空気流の速度上昇および対応する空気圧力の減少を生じ、メインジェット６２から燃料を吸入する。気化器において通常見られるとおり、スロットル弁またはプレート２０を支持するスロットル軸またはスピンドル２１、２１’は分割され、スロットルプレート２０の挿入を可能にしている。スロットルプレート２０は、スピンドルを貫通し、締め付けられて、スピンドル２１および２１’の２つの部分間にスロットルプレート２０を固定する、１つまたは複数のねじによって溝付きスピンドル内に固定される。

図２および３は本発明による気化器を示す。この気化器では、分割型気化器の上部すなわち極めてリーンの流路４４はベンチュリ部または制限部を持たないが、代わりに、気化器を通してほぼ均一な断面を有し、上部すなわちリーン流路４４は、スロットル軸２１’の半分を取り除くことによってさらに改善される。図２はアイドリングから低負荷運転への移行段階における気化器を示す。この中間段階では、燃料はアイドルオリフィス６０から供給される。スロットルが開くに伴い、この低負荷段階のためのすべての燃料がバイパスポート６１から供給されるまで、バイパスポート６１がアイドルオリフィス６０よりさらに多くの燃料を除々に供給する。移行の間、メインベンチュリ部は作用せず、スロットル２０の制限により生成された圧力低下が、必要とされる圧力低下を提供する。

次に図３を参照すると、使用者がより大きい出力を要求するとき、バイパスポートはこれ以上多量の燃料を供給できなくなり、主スロットルプレート２０がさらに開く。空気流の速度を高め、周囲圧力を低下させるベンチュリ部７１’の作用によって、好適には、燃料はベンチュリ部のスロット近くに置かれたメインジェット６２から吸入される。下部（図３）すなわちまたは極めてリッチな流路内だけに組み込まれているベンチュリ部が、分割プレート６６が近接することにより、速度上昇および圧力低下に作用する。

さらに、スロットルスピンドル２１’の上側半分が取り除されているため、スロットルプレート２０が最も開いた位置にあるときの、ほぼフルスロットル運転時には、流路４４を通る空気容積が増加し、気化器のアイドリング、移行時、または全出力運転を損なうことなく、エンジンの層状給気をさらに改善する。

このように、本発明の気化器は、２サイクルエンジンの空気および燃料制御を改良する。気化器のメインベンチュリ部およびバレルまたはボアを通る空気流を最大にした状態で、エンジンが排出規制を完全に満足すると同時に、アイドリングおよび移行状態の性能特性を維持することができる。

また、気化器の製造においては、気化器の外部寸法が、パッケージ容積または有効空間に関して予め決定され、確定されていることは極めて重要である。これは一般に、当技術分野では、気化器の箱または立方体容積と称される。気化器のこの特徴は、空間が特に重要とされる小型携行装置において特に重要となる。さらに、多くの気化器は同一金型から製造されるのが一般的である。金型は、機械加工および仕上げの前の、鋳造ブランクを作製するのに用いられる。このように、本発明の気化器の別の利点は、気化器の外部寸法を変更するような大幅な再設計を必要とせずに、リーン流路４４を通して大流量の空気を流す必要性に対処できることである。

特許請求の範囲に定義された本発明の範囲を逸脱することなく、記載された実施形態に対するさまざまな変形形態が実現可能である。

Claims (10)

1. ２サイクルエンジン用の気化器であって、
   隔壁により分離されたリッチおよびリーンな流路を備えた流管と、
   前記リッチな流路と連通する少なくとも１つの燃料噴出口とを含み、
   前記隔壁は前記燃料噴出口がこの方向に向けられる開口を含んでおり、
   前記開口内に収容されるほぼ平坦なバタフライ弁であって、前記流管がほぼ閉鎖され、前記開口がほぼ全開になる第１位置と、前記流管がほぼ全開になり、前記開口がほぼ閉鎖される第２位置との間を回転できる、バタフライ弁を含み、
   前記流管はさらに、前記開口の実質的に上流に位置するベンチュリ部分を備え、このベンチュリ部分は流管の周辺回りの一部分だけに突き出ている、気化器。
2. 前記流管はほぼ円形断面を有し、前記ベンチュリ部は前記流管の周囲の一部分周りで半径方向に突き出ている、請求項１に記載の気化器。
3. ２サイクルエンジンに燃料を供給するように構成された固定チョーク気化器であって、
   吸気管と、
   前記吸気管を通る空気の流れを絞るスロットル弁とを備え、
   前記吸気管は全長の少なくとも一部において、前記エンジンのリッチ容積およびリーン容積のそれぞれと連通するように構成された、リッチな流路およびリーンな流路に分割され、
   前記気化器およびスロットル弁は、高負荷運転時には、ほぼ全燃料を前記リッチな流路内に供給し、低負荷運転時には、燃料をリッチな流路およびリーンな流路の両方に供給し、
   ベンチュリ部が前記吸気管の半径方向に、この吸気管の全周辺の一部で突き出ている、気化器。
4. 前記ベンチュリ部は前記リッチな流路内に全体または大部分が含まれている、請求項１または２または３に記載の気化器。
5. 前記リーンな流路内の前記ベンチュリ部の少なくとも一部が取り除かれている、請求項４に記載の気化器。
6. ２サイクルエンジン用の気化器であって、
   隔壁により分離されたリッチなおよびリーンな流路を備えた流管と、
   前記リッチな流路と連通する少なくとも１つの燃料噴出口とを含み、
   前記隔壁は前記燃料噴出口がその方向に向けられる開口を含んでおり、
   前記開口内に収容されるほぼ平坦なバタフライ弁であって、前記流管がほぼ閉鎖され、前記開口がほぼ全開になる第１位置と、前記流管がほぼ全開になり、前記開口がほぼ閉鎖される第２位置との間を回転できる、バタフライ弁を含み、
   前記スロットル弁はスピンドル上に配置されてこのスピンドル上を回転運動し、
   前記スピンドルおよびスロットル弁は、前記第２位置において前記スピンドルが前記リッチな流路内に含まれるように配置されている、気化器。
7. ２サイクルエンジンに燃料を供給するように構成された固定チョーク気化器であって、
   吸気管と、
   前記吸気管を通る空気の流れを絞るスロットル弁とを備え、
   前記吸気管は全長の少なくとも一部において、前記エンジンのリッチ容積およびリーン容積のそれぞれと連通するように構成された、リッチな流路およびリーンな流路に分割され、
   前記気化器およびスロットル弁は、高負荷運転時には、ほぼ全燃料を前記リッチな流路内に供給し、低負荷運転時には、燃料をリッチな流路およびリーンな流路の両方に供給し、
   前記スロットル弁はスピンドル上に配置されてこのスピンドル上を回転運動し、
   前記スピンドルおよびスロットル弁は、ほぼフルスロットルにおける高負荷運転時に、前記スピンドルは前記極めてリッチな流路内に全体または大部分が含まれるように配置されている、気化器。
8. 前記スピンドルは、概ねＤ型であり、前記リッチな通路内に全体が含まれている、請求項６または７に記載の気化器。
9. 燃料を前記気化器に供給をするための、前記リッチな流路と連通している少なくとも１つの燃料ジェットを含む、請求項３または７に記載の気化器。
10. 前記気化器は固定チョーク気化器である、請求項１または６に記載の気化器。

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