JP2012127346A - 2サイクルエンジン - Google Patents

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Abstract

【課題】アイドリング時の回転挙動を改善した2サイクルエンジンを提供する。
【解決手段】スロットルバルブ(22)は、アイドリング位置で、上流側にある副通路(37)の入口(60)に隣接して配置されている。スロットルバルブ(22)は開口部(59)を有している。開口部(59)はスロットルバルブ(22)のアイドリング位置で前記入口(60)の領域に配置されて、副通路(37)を、吸気通路(61)の、スロットルバルブ(22)の上流側にある領域と連通させる。
【選択図】図9

Description

本発明は、請求項1の上位概念に記載の種類の2サイクルエンジンに関するものである。
特許文献1から、燃料が混合気通路から空気通路へ溢れるのを避けるため、気化器内に、アイドリング燃料穴と仕切り壁の開口部との間に遮蔽要素を配置した2サイクルエンジン用吸気装置が知られている。
独国特許出願公開第102004009310A1号明細書
本発明の課題は、アイドリング時の回転挙動を改善した前記種類の2サイクルエンジンを提供することである。
この課題は、請求項1の構成によって解決される。
スロットルバルブの開口部を副通路への入口に配置することにより、アイドリング時の副通路内での混合気調製が改善される。同時に、アイドリング時に燃料が副通路のみに装入され、混合気通路全体には装入されないことにより、空気通路内への混合気の溢れが阻止される。
有利には、副通路は少なくとも部分的に遮蔽要素によって混合気通路から仕切られている。副通路内での小さな流動横断面積を達成するため、よって混合気調製を改善するため、遮蔽要素は湾曲して形成され、この場合遮蔽要素の凹状側は副通路を画成している。副通路の小さな流動横断面積は、副通路が少なくとも部分的に穴内で案内されていることによっても簡単に得ることができる。有利には、副通路は絞りを有している。絞りは、副通路に開口している燃料穴での圧力変化を生じさせる。絞りを適当に選定することにより、アイドリング燃料穴の圧力同調が簡単に可能である。
有利には、気化器の下流側に連通接続部材が配置され、気化器と連通接続部材との間に、特に、吸気通路を画成している中間リングが配置されている。簡単な構成は、副通路を混合気通路から切り離している、すなわち副通路を内側で画成している少なくとも1つの部分が、中間リングに形成されていれば得られる。中間リングが別個の部材として実施されていることにより、付加的な穴または遮蔽要素を簡単に中間リングに一体成形することができる。中間リングは有利にはプラスチックから成り、特に射出成形部材であり、簡単に製造できる。吸気通路内の脈動により混合気が副通路から空気通路内へ溢れないよう保証するため、中間リングの、副通路を画成している部分は、連通接続部材内へ突出している。副通路を画成している部分を中間リングに形成することにより、簡単な構成が得られる。有利には、副通路は中間リングによって混合気通路から完全に仕切られており、その結果気化器と連通接続部材に副通路を切り離すための付加的な構成要素を設ける必要がない。中間リングに一体成形することによって付加的な部材を必要としない。有利には、空気通路と混合気通路とは仕切り壁によって互いに仕切られ、仕切り壁部分は中間リングに形成されている。中間リングに形成される仕切り壁部分は、有利には気化器内へも連通接続部材内へも突出している。有利には、スロットル軸の下流側に配置される仕切り壁部分は連通接続部材まで完全に中間リングに一体成形されている。これにより、必要な部材数を少なくした簡潔な構成が得られる。この場合、中間リングに設けた仕切り壁部分は、十分な強度を得るために、連通接続部材の仕切り壁部分とオーバーラップしていてよい。連通接続部材は有利にはゴムまたはエラストマープラスチックのようなエラストマー材から成っている。
有利には、連通接続部材は混合気通路内に流動方向に延在する誘導リブを有している。誘導リブは連通接続部材内での流動を均一化し、運転中の望ましくない燃料堆積を生じさせる渦流およびデッドゾーンを回避させる。有利には、副通路は連通接続部材内で誘導リブに対し周方向にずれて混合気通路に開口している。これにより混合気通路内での混合気の調製は誘導リブによって縦方向に制限され、その結果燃料は実質的に吸気通路の四分の一の部分で案内され、混合気通路の周壁全体に堆積しない。
有利には、副通路の長さは、良好な混合気調製が得られるように、且つ燃料が混合気通路から空気通路内へ溢れるのを阻止するように設定されている。特に、副通路の長さはスロットル要素の径のほぼ25%ないしほぼ150%である。副通路の長さがスロットル要素の径のほぼ40%ないしほぼ100%であれば特に有利であることが明らかになった。
2サイクルエンジンの概略断面図である。 図1の2サイクルエンジンの気化器と連通接続部材との断面斜視図である。 図2の連通接続部材の部分断面斜視図である。 連通接続部材の側面図である。 連通接続部材の側面図である。 図5の線VI−VIによる連通接続部材の断面図である。 中間リングの斜視図である。 中間リングの側面図である。 図8の線IX−IXによる断面図である。 図8の矢印Xの方向に見た側面図である。 中間リングを備えた気化器の1実施形態の側面図である。 図11の線XII−XIIによる断面図である。 図12の気化器の断面斜視図である。 図13の気化器の中間リングの斜視図である。 図13の気化器の中間リングの斜視図である。 気化器と該気化器に配置される連通接続部材との断面図である。
図1は、たとえばパワーソー、砥石切断機、刈払い機等の手で操縦される作業機の工具を駆動するために使用できる2サイクルエンジン1を示している。2サイクルエンジン1はシリンダ2を有し、シリンダ2内には燃焼室3が形成されている。燃焼室3はシリンダ2内を往復動するように支持されているピストン5によって画成され、ピストン5は、連接棒6を介して、クランクケース4内に回転可能に支持されているクランク軸7を駆動する。ピストン5の下死点でクランクケース4の内部空間は、掃気窓15でもって燃焼室3に開口している掃気通路14を介して燃焼室3と連通する。
2サイクルエンジン1は吸気通路61を有し、吸気通路61はエアフィルタ18と連通し、該吸気通路61を介して燃焼空気が吸い込まれる。吸気通路61の一部分は気化器17内に形成されている。本実施形態ではダイヤフラム気化器として構成されている気化器17内には、チョークバルブ24がチョーク軸25により回動可能に支持されているとともに、該チョークバルブ24の下流側にはスロットルバルブ22がスロットル軸23により回動可能に支持されている。スロットルバルブ22の代わりに他のスロットル要素を設け。チョークバルブ24の代わりに他のチョーク要素を設けてもよい。吸気通路61はスロットルバルブ22の下流側で仕切り壁10によって混合気通路8と空気通路9とに仕切られている。スロットルバルブ22とチョークバルブ24との間には仕切り壁部分26が配置されている。混合気通路8には、気化器17内で1つの主燃料穴20と複数個のアイドリング燃料穴21とが開口している。アイドリング燃料穴21は主燃料穴20の下流側で混合気通路8に開口している。主燃料穴20の領域には、ベンチュリー部19が吸気通路61内に形成されている。
混合気通路8は混合気取り込み口11でもってシリンダ2に開口し、ピストン5によって開閉制御される。空気通路9は空気取り込み口12でもってシリンダ2に開口している。ピストン5は1個または複数個のピストンポケット13を有し、該ピストンポケット13はピストン5の上死点の範囲で空気取り込み口12を掃気窓15と連通させる。空気通路9は、それぞれ別個の空気取り込み口12でもってシリンダ2に開口する2つの枝部に分割されていてもよい。
運転中、ピストン5の上昇行程の際に燃料空気混合気は混合気取り込み口11を介してクランクケース4内に吸い込まれる。上死点の範囲では、燃料をほとんど含んでいない燃焼空気が空気通路8から掃気通路14内に予蓄積される。ピストン5の下降工程の際にクランクケース4内の燃料空気混合気が圧縮され、ピストン5の下死点範囲で燃焼室3に流入する。その際、まず、掃気通路14内に予め蓄積されていた空気が燃焼室3に流入する。その後のピストン5の上昇行程の際に、燃焼室3内の燃料空気混合気がもう一度圧縮されて、ピストン5の上死点範囲で点火される。その後のピストン5の下降工程の際に排気口16が開き、排ガスが燃焼室から流出し、掃気通路14を介して順次流れてくる燃焼空気によって掃気される。
燃焼空気は、吸気通路61内で流動方向58にエアフィルタ18からシリンダ2へ流れる。気化器17とシリンダ2との間には連通接続部材28が配置され、該連通接続部材28はたとえばゴムまたはエラストマープラスチックのような弾性材料から成り、この連通接続部材28内で混合気通路8と空気通路9の双方が案内されている。混合気通路8内には、スロットルバルブ22に隣接して遮蔽要素27が配置され、遮蔽要素27は副通路37を画成している。少なくとも1つのアイドリング燃料穴21はこの副通路37に開口している。副通路37は混合気通路8内に配置され、遮蔽要素27によって混合気通路8から仕切られている。
図2は構成詳細図である。気化器17と連通接続部材28との間には中間リング36が配置され、中間リング36は気化器17内および連通接続部材28内にそれぞれ密封して保持されている。中間リング36には前記遮蔽要素27が一体成形されている。中間リング36は有利には形状安定なプラスチックから成る。図2が示すように、気化器17は制御室29を有し、制御室29はダイヤフラム30を介して補償室31から仕切られている。補償室29を介して燃料が吸気通路61に配量される。
また、図2が示すように、仕切り壁部分26は、チョークバルブ24が当接している空気通路9側に繰り抜き部41を有している。チョークバルブ24は完全に開いた位置で仕切り壁部分26にほぼ面一に接続する。仕切り壁部分26はチョーク軸25付近まで延在している。スロットル軸23に対し仕切り壁部分26は間隔をもっている。仕切り壁部分26は混合気通路8側に繰り抜き部40を有し、該繰り抜き部40は仕切り壁部分26の幅狭縁に形成され、繰り抜き部40にはスロットルバルブ22が完全開弁位置で当接する。仕切り壁部分26とスロットル軸23との間には開口部53が形成され、該開口部53を介して空気通路9と混合気通路8とはスロットルバルブ22が閉じて部分的に開弁している位置で互いに連通する。
スロットルバルブ22は開口部59を有し、その縁はスロットルバルブ22の閉弁位置で遮蔽要素27にほぼ面一に位置し、その結果燃焼空気はスロットルバルブ22の上流領域から開口部59を通じて副通路37に流入することができる。また、図2が示しているように、遮蔽要素27は気化器17内にも連通接続部材28内にも突出している。
図2が示すように、吸気通路61は連通接続部材28内で仕切り壁10によって空気通路9と混合気通路8とり仕切られている。空気通路9内にも混合気通路8内にも、連通接続部材8の中央領域に隆起部38が配置され、該隆起部38はほぼピラミッド状に形成され、該隆起部38には沈殿した燃料が集積することができる。燃料は隆起部38によって再び漸次、通過する燃焼空気に放出され、その結果2サイクルエンジン1を旋回させるときに燃料が大波のごとく溢れるのが避けられる。この場合、空気通路9内の隆起部は混合気通路8内の隆起部の上流側に配置されている。空気通路9内の隆起部38と混合気通路8内の隆起部38とは流動方向58に互いにオーバーラップしておらず、その結果縦中心軸線65に対し垂直などの横断面においても隆起部38が混合気通路8内または空気通路9内に設けられており、または、隆起部38は設けられておらず、しかし空気通路9内にも混合気通路8内にも隆起部38が設けられている横断面はない。
また、図2が示すように、混合気通路8内には、仕切り壁10に対向する通路側に、ほぼ吸気通路縦軸線65の方向に延在している誘導リブ39が配置されている。図1および図2では、混合気通路8は空気通路9の下方に配置されている。しかし、実際の取り付け位置では、混合気通路8は重力の作用方向に関し空気通路9の上方にあるのが有利である。
連通接続部材28は気化器接続フランジ32を有し、該気化器接続フランジ32により連通接続部材28が気化器17で保持されている。気化器接続フランジ32は図示していないクランプ要素を介して気化器17の端面で保持されている。連通接続部材28は、シリンダ2との結合のため、エンジン接続フランジ33を有している。エンジン接続フランジ33はたとえばねじのような固定手段用の固定穴43を有し、前記固定手段を用いてエンジン接続フランジ33をシリンダフランジに螺着させることができる。エンジン接続フランジ33は、強度を高めるため、連通接続部材28の材料に噴射成形される補強要素35を有している。前記端面には、周回するように延在するパッキン34が射出成形され、該パッキン34は空気通路9と混合気通路8の連通穴を完全に取り囲み、従って良好な密封を生じさせている。連通接続部材28には2つの接続部材44が一体成形されており、そのうち図2の断面図には一方の接続部材44のみが図示されている。接続部材44はエンジン接続フランジ33を越えてシリンダフランジ内へ突出し、空気通路9を画成している。これによって好ましい形状が付与され、シリンダ2をダイカスト方式で製造する際にシリンダフランジを簡単に脱型することができる。
図3が示すように、誘導リブ39は上流側にある気化器側の端部46を有し、この端部46は気化器接続フランジ32から連通接続部材28の内側へずれている。誘導リブ39は、さらに、下流側にあるエンジン側の端部55を有し、この端部55はエンジン接続フランジ33の面内にある。気化器側の端部46はほぼ遮蔽要素27の端部の高さにある。
誘導リブ39は、混合気通路8の周壁を、第1の周部分62と第2の周部分63とに分割している。遮蔽要素27は誘導リブ39に対し周方向にずらして配置されており、その結果副通路37は第1の周部分62に開口している。誘導リブ39は、流動を吸気通路縦軸線65の方向においてシリンダ2へ誘導するために用いる。同時に、第1の周部分62に沈積している燃料の壁膜が第2の周部分63へ変位するのが阻止される。これは特にアイドリング時に有利である。燃料と燃焼空気とは誘導リブ39によってダイレクトにシリンダ2へ誘導される。これにより、燃料が連通接続部材28全体に配分されることが阻止される。よって、燃料が空気流動のないデッドゾーンに到達することがなく、その結果燃料の堆積と、クランクケース4内への燃料の大波のような一定でない進入とが回避される。さらに、混合気通路8内へ突出している誘導リブ39は混合気通路8内での流動を均一化し、流動の乱れを阻止する。
図4が示すように、気化器接続フランジ32には、連通接続部材28に一体成形されているパッキン45が設けられている。
図5が示すように、吸気通路61は気化器接続フランジ32において径dを有している。従って、径dは連通接続部材28の気化器側端部64において測ったものである。誘導リブ39の高さhは吸気通路61の径dよりもかなり小さい。有利には、高さhは吸気通路61の径dのほぼ5%ないしほぼ25%、特にほぼ15%ないしほぼ20%である。連通接続部材28は気化器接続フランジ32に受容部56を有し、該受容部56内に中間リング36を位置固定するための要素が突出している。
図6は、誘導リブ39の構成と隆起部38の配置とを示している。誘導リブ39の気化器側端部46は、気化器接続フランジ32の接続面47に対し間隔aを有している。隆起部38は、ピラミッド状の隆起部38の間に、それぞれ吸気通路縦軸線65(図2)に対し傾斜し且つ互いに交差する通路64が形成されている。これにより、集積した燃料を、そばを通過する燃焼空気に向けて均一に排出させることができる。同時に、比較的大量の燃料が受容され、中間蓄積される。
図7ないし図10は中間リング36の詳細構成図である。中間リング36は外側へ突出する位置決め突起54を有し、該位置決め突起54は連通接続部材28の受容部56内に配置されている(図5)。これらの図が示すように、遮蔽要素27は湾曲して形成され、この場合凹状側面は副通路37を画成している。副通路37は、遮蔽要素27とは反対の側で、混合気通路8の外壁によって画成される。これにより、副通路37の非常に小さな流動横断面積が生じる。副通路37は中間リング36に一体成形された遮蔽要素27のみによって混合気通路8から仕切られている。遮蔽要素27は中間リング36のリング状部分を両側で越えて気化器17内および連通接続部材28内へ突出している。図が示すように、中間リング36には仕切り壁部分50が一体成形されている。図9が示すように、仕切り壁部分50には、スロットルバルブ22のための当接面57が形成されている。仕切り壁部分50は、連通接続部材28内へ突出している部分で平坦に形成されており、その結果仕切り壁部分50は連通接続部材28内で仕切り壁10の一部分に当接して安定性を向上させる。
中間リング36は、空気通路9を画成している側に肉厚部51を有している。図9に図示したように、スロットルバルブ22がわずかに開いている場合、たとえばアイドリングの場合、スロットルバルブ22の縁67と中間リング36との間に隙間が形成され、この隙間を通じて燃焼空気が流動する。肉厚部51のスロットルバルブ22側は半径部52内に形成され、その結果スロットルバルブ22と中間リング26との間を流れる空気は混合気通路8の方向に転向する。この場合、燃焼空気はスロットルバルブ23と仕切り壁部分50との間に形成される開口部53を貫流する。
図9が示すように、中間リング36は第1の固定部分48を有し、該第1の固定部分48は、気化器17内へ突出し、且つ外側へ突出している細条部42を担持しており、該細条部42により第1の固定部分48は気化器17内で密封して保持されている。細条部42は公差を補償するために設けられており、組み立ての際に変形または剪断され、その結果固定部分48は公差が重なって不都合になった場合も常に密封状態で気化器17内に着座する。下流側にあって、連通接続部材28内へ突出している第2の固定部分49は、部分的に円錐状に先細りに形成され、その結果連通接続部材28を中間リング36上に良好な密封状態で取り付けることができる。
図9が示すように、中間リング36は連通接続部材28内への挿入長さbを有している。この挿入長さbは誘導リブ39の気化器側端部46の前記間隔aにほぼ相当している。遮蔽要素27は、よって副通路36は長さlを有し、この長さlはスロットルバルブ22の径cのほぼ25%ないしほぼ150%である。特に有利には、副通路37の長さlはスロットルバルブ22の径cのほぼ40%ないしほぼ100%である。図9は、副通路37の上流側端部にある副通路37への入口60も示している。図9に図示したスロットルバルブ22のアイドリング位置では、スロットルバルブ22は入口60に隣接している。その際開口部59は入口60に配置され、その結果燃焼空気は開口部59を通って副通路37内へ流入することができる。
図11ないし図16は、中間リング66と連通接続部材72とを備えた気化器の1実施形態を示している。前記の図と同じ部材には同じ符号が付してある。図11と図12が示すように、混合気通路8内には副通路67が形成され、副通路67は中間リング66によって画成される。副通路67は長さlを有し、長さlはスロットルバルブ22の径cのほぼ25%ないしほぼ150%、特にほぼ40%ないし100%である。中間リング66には仕切り壁部分70が一体成形され、仕切り壁部分70はスロットル軸23まで延在し、その結果スロットル軸23の下流側には仕切り壁部分70とスロットル軸23との間に際立った開口部はない。仕切り壁部分70は、空気通路9側に、吸気通路縦軸線65に対し傾斜して延在するスロットルバルブ22用の当接面71を有している。
図13が示すように、副通路67は遮蔽要素69と中間リング66の穴68とによって形成されている。この場合、副通路67の上流側部分は、遮蔽要素69と吸気通路61の通路壁とによって画成され、下流側部分は穴68内で案内されている。図示したアイドリング燃料穴21は、アイドリング位置でスロットルバルブ22の下流側で副通路67に開口している。スロットルバルブ22の開口部59は副通路67への入口60に配置されている。主燃料穴20はスロットルバルブ22の上流側で吸気通路61に開口している。
図14と図15が示すように、遮蔽要素69は、中間リング66の、穴68を担持している部分に面一に移行している。副通路67の流動横断面は遮蔽要素69から穴68に移行する際に小さくなっている。ここに穴68には面取り部分が設けられている。流動横断面が小さくなっていることにより絞り73が形成されている。中間リング66は、さらに、異なる構成の3つの位置決め突起54を有している。
図16は、中間リング66を気化器17および連通接続部材72とともに示したものである。連通接続部材72はパイプコネクションとして形成され、混合気通路8内にも空気通路9内にもピラミッド状の隆起部38を外壁および仕切り壁10に有している。中間リング66は気化器17にも連通接続部材72にも挿入されている。
1 2サイクルエンジン
2 シリンダ
3 燃焼室
4 クランクケース
5 ピストン
7 クランク軸
8 混合気通路
9 空気通路
14 掃気通路
17 気化器
20 主燃料穴
21 アイドリング燃料穴
37 副通路
59 開口部
60 副通路の入口
61 吸気通路
67 副通路

Claims (11)

  1. シリンダ(2)と吸気通路(61)とを備え、前記シリンダ(2)内に燃焼室(3)が形成され、該燃焼室(3)がピストン(5)によって画成され、該ピストン(5)がクランクケース(4)内に回転可能に支持されているクランク軸(7)を駆動し、前記クランクケース(4)が前記ピストン(5)の下死点範囲で少なくとも1つの掃気通路(14)を介して前記燃焼室(3)と連通し、前記吸気通路(61)の一部分が気化器(17)内に形成され、且つ前記吸気通路(61)が前記気化器(17)の下流側で空気通路(9)と混合気通路(8)とに分割され、該混合気通路(8)が前記クランクケース(4)に開口し、前記空気通路(9)が燃焼空気を前記掃気通路(14)へ供給し、前記気化器(17)内で、少なくとも1つの主燃料穴(20)と少なくとも1つのアイドリング燃料穴(21)が前記吸気通路(61)に開口し、前記気化器(17)内にスロットル要素が回動可能に支持され、前記アイドリング燃料穴(21)が前記混合気通路(8)の内側に配置される副通路(37,67)に開口している2サイクルエンジンにおいて、
    前記スロットル要素が、アイドリング位置で、上流側にある前記副通路(37,67)の入口(60)に隣接して配置されていること、前記スロットル要素が開口部(59)を有し、該開口部(59)が前記スロットル要素のアイドリング位置で前記入口(60)の領域に配置されて、前記副通路(37,67)を、前記吸気通路(61)の、前記スロットル要素の上流側にある領域と連通させることを特徴とする2サイクルエンジン。
  2. 前記副通路(37,67)が少なくとも部分的に遮蔽要素(27,69)によって前記混合気通路(8)から仕切られていることを特徴とする、請求項1に記載の2サイクルエンジン。
  3. 前記遮蔽要素(27,69)が湾曲して形成され、前記遮蔽要素(27,69)の凹状側が前記副通路(37,67)を画成していることを特徴とする、請求項2に記載の2サイクルエンジン。
  4. 前記副通路(67)が少なくとも部分的に穴(68)内で案内されていることを特徴とする、請求項1から3までのいずれか一つに記載の2サイクルエンジン。
  5. 前記副通路(67)が絞り(73)を有していることを特徴とする、請求項1から4までのいずれか一つに記載の2サイクルエンジン。
  6. 前記気化器(17)の下流側に連通接続部材(28,72)が配置され、前記気化器(17)と前記連通接続部材(28,72)との間に、前記吸気通路(61)を画成している中間リング(36,66)が配置されてい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2サイクルエンジン。
  7. 前記副通路(37,67)を前記混合気通路(8)から切り離している少なくとも1つの部分が、前記中間リング(36,66)に形成されていることを特徴とする、請求項6に記載の2サイクルエンジン。
  8. 前記中間リング(36,66)の、前記副通路(37,67)を画成している部分が、前記連通接続部材(28,72)内へ突出していることを特徴とする、請求項7に記載の2サイクルエンジン。
  9. 前記空気通路(9)と前記混合気通路(8)とが仕切り壁(10)によって互いに仕切られ、仕切り壁部分(50,70)が前記中間リング(36,66)に形成されていることを特徴とする、請求項6から8までのいずれか一つに記載の2サイクルエンジン。
  10. 前記連通接続部材(28)が前記混合気通路(8)内に流動方向(58)に延在する誘導リブ(39)を有し、前記副通路(37)が前記連通接続部材(28)内で前記誘導リブ(39)に対し周方向にずれて前記混合気通路(8)に開口していることを特徴とする、請求項6から9までのいずれか一つに記載の2サイクルエンジン。
  11. 前記副通路(37,67)が前記スロットル要素の径(c)のほぼ25%ないしほぼ150%の長さ(l)を有していることを特徴とする、請求項1から10までのいずれか一つに記載の2サイクルエンジン。
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