JP2012140903A - 小型エンジンおよびそれを備えたエンジン作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造でエンジンの過回転を防止することができると同時に低中速回転域での特性を向上させることのできる小型エンジンおよびそれを備えたエンジン作業機を提供する。
【解決手段】エンジン３は、ピストン１５が往復動自在に形成されるシリンダボア１６と、燃料と空気を混合した混合気を供給する気化器９と、気化器９からシリンダボア１６内に混合気を供給する第１吸気通路１４および第２吸気通路と、第１吸気通路１４を流れる混合気の流量を制御するリード弁２９と、エンジン回転数を検出するイグニッションコイル３４と、イグニッションコイル３４により所定以上のエンジン回転数が検出された場合に、第１吸気通路１４を閉じるようリード弁２９を制御する制御装置３５と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、小型エンジン、特に刈払機やチェンソー等の携帯型のエンジン作業機に好適な小型エンジンおよびそれを備えたエンジン作業機に関する。

エンジンの過回転を防止する技術としては、例えば特許文献１に示すように、エンジンの回転数が所定回転数以上に上昇した場合に、インシュレータ外部に設けた駆動体によりインシュレータに組み付けた遮断体を変位させて混合気通路を遮断し、クランク室に流入する混合気量を調整する、ガバナー装置を用いるものがある。

特開平７−２５３０３３号公報

ところで、特許文献１の特許文献１のガバナー装置は、インシュレータの外側に駆動体および遮断体を変位させる伝達機構を設けているので、部品点数が多くなり、構造が複雑化し、装置が大型化してしまうという課題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構造でエンジンの過回転を防止することができると同時に、低中速回転域での特性を向上させることのできる小型エンジンおよびそれを備えたエンジン作業機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点にかかる小型エンジンは、
ピストンが往復動自在に形成されるシリンダボアと、
燃料と空気を混合した混合気を供給する気化器と、
該気化器から内部に混合気を供給する第１吸気通路および第２吸気通路と、
前記第１吸気通路を流れる混合気の流量を制御する制御弁と、
エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、
該エンジン回転数検出手段により所定以上のエンジン回転数が検出された場合に、前記第１吸気通路を閉じるよう前記制御弁を制御する制御手段と、を備える、
ことを特徴とする。

また、前記第２吸気通路は前記シリンダボアに開口する第２吸気開口を有してもよい。

さらに、前記第１吸気通路は前記シリンダボアに開口する第１吸気開口を有し、
前記第１吸気開口の面積が前記第２吸気開口の面積より大きいことが好ましい。

また、前記シリンダボアが形成されたシリンダブロックと前記気化器との間には、前記第１吸気通路と前記第２吸気通路とが形成されたインシュレータが配置され、
前記制御弁が前記インシュレータに設けられてもよい。

さらに、前記制御弁は、非通電時に前記気化器からシリンダボア内へ向かう気流のみを許容するリード弁であり、通電時に前記気化器から前記第１吸気通路を閉鎖してもよい。

また、前記リード弁は磁性を有し、
通電時に前記リード弁を吸着して前記第１吸気通路を閉鎖する電磁石をさらに備え、
前記制御手段は前記電磁石の通電を制御してもよい。

本発明の第２の観点にかかるエンジン作業機は、
上述の小型エンジンを備えることを特徴とする。

本発明によれば、気化器からシリンダボア内に混合気を供給する第１吸気通路に制御弁を設け、制御弁は所定以上のエンジン回転数が検出された場合に制御手段により第１吸気通路を閉じるので、簡単な構造で高回転時にエンジン出力を抑制してエンジンの過回転を防止することが出来ると同時に中低速回転時には２本の吸気通路を利用して混合気の吸入量を増加させてエンジンの特性を向上させることができる。

本発明に係るエンジンを搭載したエンジンチェンソーの一部を断面で示した側面図。 本発明に係るエンジンの一部を断面で示した前方視側面図。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図。 本発明に係るエンジンのリード弁を制御する電磁石への通電状態とエンジン回転数の関係を示す図。 リード弁が開いた状態を示す図２のリード弁部分の拡大図。 リード弁が閉じた状態を示す図２のリード弁部分の拡大図。

以下、本発明の第１実施形態を添付の図１乃至図６に沿って説明する。図１に示すように、エンジンチェンソー（エンジン作業機）１は、エンジンカバー２の内部に２サイクルエンジン等のエンジン（小型エンジン）３を収容する。エンジンカバー２からは、エンジンチェンソー１の前方（図の左方）に向かって突出するソーチェン４を案内する平板状のガイドバー５が取付けられる。また、エンジンカバー２の後方（図の右方）には、エンジン３の出力を調整するトリガ６を備えたリヤハンドル７が設けられる。エンジンカバー２の内部のエンジン３とリヤハンドルの間には、燃料タンク８が設けられる。燃料タンク８内の燃料は気化器９に吸い上げられて空気と混合される。混合気は気化器９からインシュレータ１０を経てエンジン３のシリンダボア（図示せず）内に供給される。

図２に示すように、エンジン３は、上部（図の上方）に点火プラグ１１が取付けられたシリンダブロック１２と、シリンダブロック１２の下部（図の下方）に取付けられたクランクケース１３と、シリンダブロック１２の第１吸気通路１４および第２吸気通路（図示せず）にインシュレータ１０を介して取付けられた気化器９を備える。シリンダブロック１２の内部には上下動するピストン１５を収容するシリンダボア１６が形成される。シリンダボア１６の内周壁には、第１吸気通路１４に接続する第１吸気開口１７と第２吸気通路に接続する第２吸気開口１８と、排気通路１９に接続する排気開口２０が開口する。なお、第１吸気開口１７の面積は、第２吸気開口１８の面積より大きい。また、第１吸気開口１７、第２吸気開口１８、排気開口２０は上下動するピストン１５により開閉され、ピストン１５が上死点に位置する図２の状態では、第１吸気開口１７と第２吸気開口１８は開いた状態、排気開口２０は閉じた状態にある。クランクケース１３内部に形成されるクランク室２１には、クランクウェイト２２が取付けられたクランク軸２３が回転可能に支持される。クランク軸２３はコンロッド２４を介してピストン１５と接続される。

図３に示すように、シリンダブロック１２にはピストン１５を挟んで対向するように掃気通路２５が形成される。また、シリンダブロック１２には、第１吸気開口１７に接続する第１吸気通路１４と第２吸気開口１８に接続する第２吸気通路２６が略平行に延びるように形成される。そして、第１吸気通路１４と第２吸気通路２６とは、それぞれインシュレータ１０内に略平行に延びるように形成されたインシュレータ側第１吸気通路（第１吸気通路）２７とインシュレータ側第２吸気通路（第２吸気通路）２８に接続する。

図２、図３に示すように、インシュレータ１０のインシュレータ側第１吸気通路２７のエンジン３側の端部には、磁性体材料を使用しエンジン３側に弾性変形可能に設けられるリード弁（制御弁）２９と、リード弁２９の開度を規制するストッパ３０とがねじ３１により取付けられる。また、インシュレータ１０には、リード弁２９の自由端側にリード弁２９を吸着可能に電磁石３２が設けられる。電磁石３２への通電は、マグネトロータ３３（図１参照）回転時にイグニッションコイル（エンジン回転数検出手段）３４から出力されるエンジン回転数に対応した信号に基づいて、制御装置（制御手段）３５により制御される。なお、リード弁２９は、電磁石３２に通電したい状態では、ピストン１５が上昇してクランク室２１が減圧されるとインシュレータ１０内の圧力差によりエンジン３側に弾性変形する剛性を有する。

図４に示すように、制御装置３５（図２参照）は、エンジン３の回転数が切替回転数、例えば１３０００ｒｐｍ、以上の場合に、電磁石３２への通電を行い、図５に示すようにリード弁２９を電磁石３２に吸着させてインシュレータ側第１吸気通路２７を閉鎖する。なお、この電磁石３２への通電を行う回転数は、エンジン３の種類、あるいはエンジン３を搭載するチェンソー１やコンクリートカッター等の種類に応じて適宜設定されるものである。また、エンジン３の回転数が、切替回転数、例えば１３０００ｒｐｍ、未満の場合には、電磁石３２への通電は行わず、リード弁２９はインシュレータ１０内部とクランク室２１との圧力差に応じて、図６に示すようにインシュレータ側第１吸気通路２７を開放可能となる。

このように構成されたエンジン３によれば、エンジン３が過回転、例えば切替回転数、１３０００ｒｐｍを越える回転数にある場合、制御装置３５により電磁石３２への通電が行われ、リード弁２９がインシュレータ側第１吸気通路２７を閉鎖するように電磁石３２に吸着する。このため、クランク室２１から掃気通路２５を通ってシリンダボア１６内に供給される混合気が減少し、エンジン３の出力が減少して回転数が落ちるため、単純な構成で効果的に過回転を抑制することができる。また、インシュレータ側第１吸気通路２７が閉鎖された場合であっても、第２吸気通路１８からの混合気の供給は行うことができるので、クランク室２１およびシリンダボア１６内の混合気による潤滑や冷却を維持することができる。さらに、通常回転時には、電磁石３２への通電が行われず、インシュレータ側第１吸気通路２７を使って、シリンダボア１６内に混合気を供給することが可能となり、第１吸気通路１４と第２吸気通路１５の２本の吸気通路を用いて十分な量の混合気を供給可能となり出力を向上させることができる。そして、シリンダボア１６（クランク室２１）側の圧力が上昇した場合にリード弁２９が閉じてインシュレータ側第１吸気通路２７を閉じることができるので、吹き返しを防止するという点からも、エンジン出力を向上させることができる。加えて、第１吸気通路１４の第１吸気開口１７の面積が第２吸気通路１５の第２吸気開口１８の面積より大きいので、過回転時に第１吸気開口１７から供給される混合気の減少量を大きく取ることができ、エンジン回転数の抑制を効果的に行うことができる。また、リード弁２９の無い第２吸気通路１５側の第２吸気開口１８の面積が第１吸気開口１７より小さいので、面積を同じものとした場合に比べて、第２吸気開口１８側からの吹き返しの影響を小さくすることが可能となり、エンジン出力を向上させることができる。また、リード弁２９の無い第２吸気通路１５側の第２吸気開口１８においてもピストンにより閉鎖するようにとしているため、安価に構成できると共に、吹き返しの一部を低減することができる。また、リード弁２９を設けた第１吸気通路１４の第１吸気開口１７についても、第２吸気開口１８と共にシリンダボア１６に開口しているため、構成を簡単化することが可能となっている。また、リード弁２９は、磁性体材料から構成されるものとしたが、別体の磁性体が接着されているものであってもよい。また、リード弁側にコイル等の電磁石が貼り付けられていて、インシュレータ側に磁性体材料が設けられる構成としてもよい。

上述の実施形態では２サイクルエンジンに本発明を適用したが、４サイクルエンジンに適用してもよい。さらに、上述の実施形態では、エンジン３はチェンソー１に搭載されているが、このエンジン３はチェンソー１への搭載に限られるものでは無く、コンクリートカッター刈払機等の他のエンジン作業機に搭載されてもよい。

１ エンジンチェンソー（エンジン作業機）
２ エンジンカバー
３ エンジン
４ ソーチェン
５ ガイドバー
７ リヤハンドル
９ 気化器
１０ インシュレータ
１２ シリンダブロック
１３ クランクケース
１４ 第１吸気通路
１５ 第２吸気通路
１６ シリンダボア
１７ 第１吸気開口
１８ 第２吸気開口
１９ 排気通路
２０ 排気開口
２１ クランク室
２５ 掃気通路
２６ 第２吸気通路
２７ インシュレータ側第１吸気通路（第１吸気通路）
２８ インシュレータ側第２吸気通路（第２吸気通路）
２９ リード弁（制御弁）
３０ ストッパ
３１ ねじ
３２ 電磁石
３３ マグネトロータ
３４ イグニッションコイル（エンジン回転数検出手段）
３５ 制御装置

Claims (7)

1. ピストンが往復動自在に形成されるシリンダボアと、
   燃料と空気を混合した混合気を供給する気化器と、
   該気化器から内部に混合気を供給する第１吸気通路および第２吸気通路と、
   前記第１吸気通路を流れる混合気の流量を制御する制御弁と、
   エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、
   該エンジン回転数検出手段により所定以上のエンジン回転数が検出された場合に、前記第１吸気通路を閉じるよう前記制御弁を制御する制御手段と、を備える、
   ことを特徴とする小型エンジン。
2. 前記第２吸気通路は前記シリンダボアに開口する第２吸気開口を有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の小型エンジン。
3. 前記第１吸気通路は前記シリンダボアに開口する第１吸気開口を有し、
   前記第１吸気開口の面積が前記第２吸気開口の面積より大きい、
   ことを特徴とする請求項２に記載の小型エンジン。
4. 前記シリンダボアが形成されたシリンダブロックと前記気化器との間には、前記第１吸気通路と前記第２吸気通路とが形成されたインシュレータが配置され、
   前記制御弁が前記インシュレータに設けられる、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の小型エンジン。
5. 前記制御弁は、非通電時に前記気化器からシリンダボア内へ向かう気流のみを許容するリード弁であり、通電時に前記気化器から前記第１吸気通路を閉鎖する、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の小型エンジン。
6. 前記リード弁は磁性を有し、
   通電時に前記リード弁を吸着して前記第１吸気通路を閉鎖する電磁石をさらに備え、
   前記制御手段は前記電磁石の通電を制御する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の小型エンジン。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の小型エンジンを備える、
   ことを特徴とするエンジン作業機。

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