JP2014058921A

JP2014058921A - エンジン及びエンジン作業機

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Publication number: JP2014058921A
Application number: JP2012205103A
Authority: JP
Inventors: Naoto Ichihashi; 直人一橋; Koji Sagawa; 幸治佐川
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2012-09-18
Filing date: 2012-09-18
Publication date: 2014-04-03

Abstract

【課題】
クランク圧力を検知する圧力検知手段の温度上昇を抑え、取り付けの設計自由度が高くて安価に製造できるようにしたエンジン作業機に関する。
【解決手段】
シリンダ１１とクランクケース１４を有するエンジン１０において、シリンダ１１の排気口にマフラ１６が取り付けられ、シリンダ１１の吸気口２４に燃料供給装置（気化器５０）が取り付けられる。制御回路４６の内部にはシリンダ内の圧力変動を検知する圧力検知手段が設けられ、圧力検知手段は、一端がクランク圧力源と接続され他端が外部との流体交換不可能なよう閉鎖された圧力管（パルス通路６５、６６、溝６７、分岐通路７３）により接続され、シリンダ内の圧力変動を検知する。インシュレータ６０には膜弁ポンプにクランク圧力を伝達するためのパルス通路６５が設けられ、パルス通路６５が圧力検知手段のための圧力管の一部として兼用される。
【選択図】図４

Description

本発明は主に刈払機、送風機などの携帯型のエンジン及びエンジン作業機に関し、特にクランク圧力を検知する圧力検知手段の温度上昇を抑え、取り付けの設計自由度が高くて安価に製造できるようにしたエンジン作業機に関する。

刈払機やチェンソー等の小型の作業機には、動力源として小型のエンジンが広く用いられている。図１５は従来のエンジン作業機１０１の一例である刈払機の外観図である。図１５に示すように、小型の２サイクルエンジンを搭載したエンジン作業機１０１は、パイプ状のメインパイプ１０４に図示しない駆動軸を通し、この駆動軸をメインパイプ１０４の一端に設けたエンジンにて回転させることで、メインパイプ１０４の他端に設けた回転刃１１２を回転させる。回転刃１１２の近傍には、刈り払った草の飛散防止のための飛散防御カバー１１３が設けられる。エンジン作業機１０１は図示しない肩掛け用吊りベルト等で携帯されるもので、メインパイプ１０４の長手中央部付近に作業者が操作するための正面視略Ｕ字状を呈するハンドル１０８が取り付けられる。ハンドル１０８の両端部にはグリップ部１０９が設けられ、エンジン作業機１０１の回転数は一方のグリップ部１０９に取り付けられたスロットルレバー１１０により作業者により制御される。スロットルレバー１１０の操作は、ワイヤー１４５によってエンジンの気化器に伝達される。

刈払機、送風機などの携帯型作業機における作業には、エンジンの最大出力を必要とする重作業から、小さな出力で十分な軽作業まで多種多様な状況がある。作業者はそれらの作業状況に合わせてエンジン出力および回転数を調整するため、気化器のスロットル弁の開度を随時操作する必要がある。従来装置のエンジンでは、気化器としてはクランク圧力によって動作する膜弁ポンプを有し、膜弁ポンプにクランク圧力を伝達することにより適切な量の燃料を供給するダイヤフラム式の気化器が広く用いている。また、エンジンの回転制御において、エンジンのクランク圧力を検知する圧力検知手段をシリンダ又はクランクケースに直接取り付けて、圧力検知手段の出力を用いてエンジンの回転数制御を行うようにしている。

特開昭５８−９８６３２号公報

特許文献１による圧力検知手段は、シリンダ又はクランクケースに接するように設置されることが多く、エンジンの運転中に高温となりやすく、圧力検知手段の温度上昇の懸念がある。従って、圧力検知手段を高温耐久性を有する高価なものにする必要があり、エンジン及びエンジン作業機のコストアップに繋がる。さらに、エンジン本体部に接するように配置する必要があるので、圧力検知手段の取り付けの自由度が大幅に低下する。

本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、クランク圧力を検知する圧力検知手段に関して、取り付けに関する設計自由度が高いエンジン作業機を提供することにある。

本発明の他の目的は、圧力検知手段をエンジン本体から離間して配置しても、クランク圧力を精度よく検知することができるエンジン作業機を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、クランク圧力を検知する圧力検知手段を安価に製造することが可能なエンジン作業機を提供する。

本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。

本発明の一つの特徴によれば、シリンダとクランクケースを有し、シリンダ又はクランクケースから圧力管を引き出して圧力検知手段と接続し、圧力検知手段の出力を用いて回転制御を行うエンジンであって、圧力管の少なくとも一部をシリンダより熱伝導率が低い材料で構成した。エンジンにはインシュレータを介して気化器等の燃料供給装置が取り付けられ、インシュレータに、一端がクランク圧力源と接続される貫通穴を設け、貫通穴が圧力管の少なくとも一部を構成するようにした。圧力管は、気化器、フィルタケーシング、エアフィルタ要素等のクランクケース内に外気を導入する外気導入装置に接続される。また、圧力管の少なくとも一部を弾性材で構成した。

本発明の他の特徴によれば、燃料供給装置の吸気口と流体的に接続されるフィルタ要素と、フィルタ要素を収容するフィルタケーシングを有し、圧力検知手段がフィルタケーシングの内部に配置される。また、フィルタケーシング内において、圧力検知手段とフィルタ要素が独立分離された空間内に配置される。さらに、燃料供給装置は、クランク圧力によって動作する膜弁ポンプを有し、膜弁ポンプにクランク圧力を伝達するためのパルス通路を設け、圧力検知手段のための圧力管とパルス通路の少なくとも一部が兼用され、兼用される部分（貫通穴）がインシュレータに設けられる。この圧力検知手段はパルス通路と離間して配置すると好ましい。

本発明のさらに他の特徴によれば、燃料供給装置は、例えばダイヤフラム気化器である。エンジンには圧力検知手段の出力に応じて少なくとも１つのエンジンの作動パラメータを制御するための制御手段を有する。この作動パラメータの少なくとも１つが、エンジンの回転数である。制御手段は、フィルタケーシングの内部であって圧力検知手段と同じ空間に収容すると良い。

請求項１によれば、圧力管の少なくとも一部をシリンダより熱伝導率が低い材料で構成したので、接続する圧力管の温度上昇を防止することができ、圧力検知手段に含まれるセンサ類の熱的保護を図ることができる。また、圧力管の内壁温度によっては伝達される圧力は不変のため、圧力管の温度上昇防止によりセンサの熱的保護をしても、圧力取り出しには悪影響を与えない。
請求項２によれば、エンジンにはインシュレータを介して燃料供給装置が取り付けられ、インシュレータに形成される貫通穴を圧力管の一部として利用したので、熱伝導率が低い材料としてインシュレータを用いることができる。
請求項３によれば、圧力管が外気導入装置に取り付けられるので、圧力管の効果的な冷却を行うことができ、圧力検知手段の熱的保護を図ることができる。外気導入装置の内部には、外気が常に引き込まれて流動しているため、エンジン部品の中でも特に温度上昇し難い部品であり、他の部品によってエンジンから熱的に直接接することもないため、圧力検知手段の温度上昇をより確実に防止することができる。
請求項４によれば、圧力管の少なくとも一部を弾性材で構成したので、シリンダ又はクランクケースから圧力管を介して圧力検知手段への熱伝導を抑えることができる。
請求項５によれば、吸気口と流体的に接続されるフィルタ要素と、フィルタ要素を収容するフィルタケーシングを有するエンジンにおいて、圧力検知手段をフィルタケーシングに配置したので、圧力検知手段の温度上昇をより確実に防止することができる。また、既存のフィルタケーシングを流用するので、新たに圧力検知手段を設置するための追加部品を設ける必要がなく、エンジンを安価かつコンパクトにできる。
請求項６によれば、フィルタケーシング内において、圧力検知手段とフィルタ要素が独立分離された空間内に配置されるので、たとえばエンジン吸気口から圧力脈動によって燃料と空気が混合された混合気がフィルタ要素側に吹き返した場合であっても、燃料成分を含む混合気に圧力検知手段が晒されることがない。従って、圧力検知手段において燃料成分に対応する特殊な耐油性を付与する必要がなく、圧力検知手段を任意の箇所に取り付けることができる。

請求項７によれば、燃料供給装置がクランク圧力によって動作する膜弁ポンプを有し、膜弁ポンプにクランク圧力を供給するためのパルス通路を有するエンジンにおいて、圧力検知手段のための圧力管とパルス通路の少なくとも一部を兼用したので、従来より存在する貫通穴（パルス通路）を圧力検知手段のために流用することができる。従って、圧力検知手段を新設する場合においても、シリンダやインシュレータを大きく改造する必要がない。
請求項８によれば、燃料供給装置がダイヤフラム気化器であるので燃料供給装置が安価となる。また、ダイヤフラム気化器においては従来よりクランク圧力を動力して動作する膜弁ポンプを内部に有し、パルス通路も従来より必要な構造のため、圧力検知手段を新設する際に従来より既存のパルス通路を流用することができる。
請求項９によれば、圧力検知手段の出力に応じて少なくとも１つのエンジンの作動パラメータを制御するための制御手段を有するので、クランク圧力情報を活用して少なくとも１つのエンジンの作動パラメータを所望の動作をさせるよう制御することができる。
請求項１０によれば、出力、燃料消費量、作業者の操作性の３つの要因において最も影響の大きなエンジン回転数を所望の値に制御できる。
請求項１１によれば、制御手段はフィルタケーシングの内部であって圧力検知手段と同じ空間に収容されるので、エンジン本体から離間して配置可能となる。また、圧力検知手段を制御手段と同じ場所に配置することができ、圧力検知手段の温度上昇をより確実に防止することができる。
請求項１２によれば、請求項１から１０のいずれか一項に記載のエンジンを用いて作業機器を駆動させるので、圧力検知手段の寿命が長くて安定して動作するエンジン作業機を実現できる。

本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。

本発明の実施例によるエンジン作業機１の側面図である。本発明の実施例によるエンジン作業機１の側面図であって、クリーナカバー３２を取り外した状態を示す図である（絞り弁４３が閉じている状態）。図２のクリーナボディ３１の内部を示す拡大図である（絞り弁４３が開いている状態時）。図２のＡ−Ａ部の断面図である。図４のシリンダ１１の斜視図である。インシュレータ６０のシリンダ１１側から見た斜視図である。インシュレータ６０のダイヤフラム気化器５０側から見た斜視図である。図２のＡ−Ａ部の拡大部分断面図であって、分岐通路７３を説明するための図である。図３のＢ−Ｂ部の断面図であって、絞り弁４３が開いている時の動作を説明するための図である。図３のＢ−Ｂ部の断面図であって、絞り弁４３が閉じている時の動作を説明するための図である。クランク圧力検知を検知し、絞り弁を駆動するための回路構成を示すブロック図である。クランク圧力の一例を示す図である。本実施例における絞り弁４３の開閉制御例を示す図である（その１）。本実施例における絞り弁４３の開閉制御例を示す図である（その２）。従来のエンジン作業機１０１の全体形状を示す斜視図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、本明細書においては、前後左右、上下方向は図中に示す方向であるとして説明する。

図１は本発明の実施例に係るエンジン作業機１を刈払機に適用した例の側面図である。エンジン作業機１の基本構成は図１５で説明した従来のエンジン作業機１０１と同様であるので、本実施例では改良が加えられたエンジン部分について主に説明する。エンジン作業機１において、樹脂製のボリュートケース３に図示しないエンジンが収容され、エンジンの左側側部には図示しない気化器が設けられる。気化器には、空気中の粉塵を濾過するフィルタエレメントを介して燃焼用の空気が吸引されるが、フィルタエレメントは所定の閉空間を有するクリーナボックス３０内に収容される。ボリュートケース３の下方には、エンジンを稼働させるための燃料を貯蔵する燃料タンク２７が設けられる。燃料タンク２７は、例えばプラスチック等の高分子樹脂の一体成形で製造されるもので、外部から燃料の残量が目視できるように半透明の材料にて製造すると良い。本実施例では２サイクルのエンジンを用いるため、潤滑のためのオイルを所定比率にて混合した混合油を燃料タンク２７に収容し、開口部には燃料キャップ２８が設けられる。

図示しないエンジンは、シリンダ（図示せず）が鉛直方向に配置され、シリンダ内で図示しないピストンが鉛直方向に往復運動する。シリンダが取り付けられる図示しないクランクケースは、ボリュートケース３の後方側によって保持され、シリンダ部分は上部カバー５によって覆われる。エンジン作業機１の前方の出力軸には出力伝達機構（図示せず）が設けられ、ボリュートケース３の前方側は駆動軸（図示せず）を覆うように先を絞った筒状であって前方側に延びるような形状に形成される。ボリュートケース３の先端付近には、図示しない駆動軸を取り付けるための円筒形の内部形状を有する取付部３ａが形成され、ボリュートケース３の下側にはエンジン作業機１を床等に置く際の支えとなる複数の脚部３ｂが形成される。

クリーナボックス３０は、後述するフィルタエレメントによって効果的な濾過を行うと共に、吸入音を十分低減できるようにするための所定の空間（エアクリーナ室）を画定するもので、エンジンの排気量に応じて十分大きい容積をもつ形状とされる。クリーナボックス３０のクリーナカバー３２は、クリーナノブ３３によって開閉可能に固定される。作業者は、クリーナノブ３３を緩めてクリーナカバー３２を取り外すことによってエアクリーナ室の内部にアクセスすることができる。ボリュートケース３の後端側には、図示しないリコイルスタータが設けられる。リコイルスタータは公知のものを用いることができ、牽引ひもを巻回するリールをクラッチを介してエンジンのクランク軸に連結し、この牽引ひもを引くことによってエンジンを始動する手動式のスタータである。リコイルスタータはスタータカバー７によって覆われ、スタータカバー７には牽引ひもの先端に接続されるスタータノブ１９が設けられる。

図２は本発明の実施例によるエンジン作業機１の側面図であって、クリーナカバー３２を取り外した状態を示す図である。エアクリーナ室を画定するためのクリーナボックス３０は、主にクリーナボディ３１とその開口を覆うクリーナカバー３２（図１参照）によって構成され、その内部はエアクリーナ室であるとともに、後述するダイヤフラム気化器の動作のための負圧室となっている。図示しないエンジンの吸気口には、後述するダイヤフラム気化器が取り付けられ、その吸入口３８がエアクリーナ室に開口する。クリーナボディ３１は２本のボルト３７ａ、３７ｂによってダイヤフラム気化器と共にインシュレータに取り付けられる。クリーナカバー３２はクリーナノブ３３（図１参照）の雄ねじ部を、クリーナボディ３１に設けられたネジボス３６の雌ねじ部に締め付けることによって取り付けられる。クリーナボディ３１にはダイヤフラム気化器５０と接続される吸入口３８、エンジン作業機１の吸入空気を取り入れるための外気吸入口４８が設けられる。吸入口３８の周囲にはフィルタエレメント３９が設けられる。本実施例の構成では負圧室にフィルタエレメント３９を設けることで、フィルタエレメント３９を設けるための別室などが必要なく、エンジン作業機１全体をコンパクトにできる。

外気吸入口４８は上下に細長い略長方形に形成され、絞り弁４３によってその開口が開閉可能なように構成される。絞り弁４３は外気吸入口４８を覆うため、外気吸入口４８に対応した略長方形の形状に形成されるものであって、ダイヤフラム気化器より大気側に設けられるエアクリーナ室の負圧室内に設置される。絞り弁４３は駆動手段であるソレノイド４１に接続され、ソレノイド４１の駆動によって外気吸入口４８の開状態、閉状態を制御できる。絞り弁４３は戻しバネ（後述）によって開位置となるよう付勢され、ソレノイド４１が動作すると図２に示すように閉位置に移動し、外気吸入口４８を閉じるよう動作する。絞り弁４３のストロークは規制部４４および４７によって設定される。規制部４４は閉状態の絞り弁４３の位置を規制し、規制部４７は開状態の絞り弁４３の位置を規制する。ソレノイド４１は、プランジャの動作方向が前後方向となるようにソレノイド収納室４２に収納される。エアクリーナ室の下方付近には、後述する負圧通路を接続するための負圧口４０が設けられる。ソレノイド４１は、制御手段によって電気的に制御され、制御手段を搭載する制御回路４６はエアクリーナ室の上部に配置される。さらに、クリーナボディ３１の一部には制御回路４６を収容する空間とフィルタエレメント３９を収容する空間が独立した空間内に配置すると共に、エアクリーナ室に流れる吸入空気と隔離するために仕切り板３１ａが形成される。

図３は本発明の実施例によるエアクリーナ室の部分拡大図であり、図２の状態から絞り弁４３が開いた状態を示す側面図である。図の状態ではソレノイド４１に流していた電流を遮断することによりプランジャの先端に取り付けられた絞り弁４３が戻しバネ４５の作用により規制部４７に当接するまで前方に移動する。規制部４７はクリーナボディ３１の内壁側に突出する３本のリブであり、クリーナボディ３１と一体成形で構成される。この絞り弁４３の移動によってクリーナボディ３１の外気吸入口４８が開口し、クリーナボディ３１の内部空間（後述する負圧室５５）が外気と連通することになる。絞り弁４３は側面視で横にしたＴ字状の形状をしており、上下に細長い略長方形の部分４３ａが外気吸入口４８に対応する形状をしており、外気吸入口４８を閉鎖する弁の役割を果たす。絞り弁４３の略長方形の部分４３ａの上下方向ほぼ中央部から後方側には取付アーム４３ｂが延びてソレノイド４１のプランジャの先端に取り付けられる。取付アーム４３ｂの後端部分には絞り弁４３の後方側への移動を制限するためであって規制部４４と当接するフランジ部４３ｃが形成される。尚、フランジ部４３ｃ付近はプランジャの先端を嵌め込むことが可能なように円筒形の形状とされるが、フランジ部４３ｃより先端側のＴ字状の形状部分たる略長方形の部分４３ａと取付アーム４３ｂは平板状の形状とすると良い。

図４は図２のＡ−Ａ部の断面図であって、負圧通路を説明するための図である。図１のエンジン作業機１のクランク軸１３と垂直面における縦断面図である。エンジン本体部１０は、クランクケース１４と、クランクケース１４の上側に略鉛直に延びるシリンダ１１を有して構成される小型の２サイクル単気筒エンジンである。クランク軸１３にはコンロッドを介してピストン１２が連結され、ピストン１２がシリンダ１１の内部で上下に往復運動する。シリンダ１１には燃焼用の混合気を吸引するための吸気口２４が形成される。エンジンの吸入−圧縮−爆発−排気の行程は公知の２サイクルエンジンと同じであるので詳細な説明は省略する。本実施例では、シリンダ１１は、シリンダ本体部、ヘッド部分、放熱フィンが、例えばアルミニウム合金で一体鋳造で形成され、シリンダ１１の上部には点火プラグ１５が取り付けられる。点火プラグ１５へは図示しない点火装置から所定のタイミングにて高圧電流が供給される。

上部カバー５は、例えばプラスチック等の合成樹脂製のカバーであり、主に、運転時に高温になるシリンダ１１を覆うことにより作業者がそれらに直接触れないようにするものである。エンジン本体部１０にはインシュレータ６０を介してダイヤフラム気化器５０が設けられ、ダイヤフラム気化器５０の左側には、クリーナボディ３１が取り付けられる。シリンダ１１のダイヤフラム気化器５０とは反対側にマフラ１６が設けられる。マフラ１６は効果的な排気音低減を行うために縦方向にサイズを大きくしてその容積をできるだけ大きく確保している。マフラ１６の内部には排気ガスの浄化のために触媒１８が設けられる。マフラ１６は、２本のマフラ締結用のボルト１７によってシリンダ１１に直接固定される。クランクケース１４の下側には燃料タンク２７が配置される。

エンジン作業機１においては、運転中にシリンダ１１を中心とする各部品が高温になるため、クランク軸１３に取り付けられた図示しない冷却ファンの冷却風による強制空冷が行われる。エンジン本体部１０の運転が停止するとクランク軸１３の停止により冷却風も停止するため、エンジン作業機１に蓄えられた残留熱は自然空冷によって大気に放出されることになる。シリンダ１１の吸気口２４にはインシュレータ６０が取り付けられ、ダイヤフラム気化器５０はインシュレータ６０を介してエンジン本体部１０に取り付けられる。ダイヤフラム気化器５０には、フィルタエレメント３９を収容してエアクリーナ室を画定するためのクリーナボディ３１が取り付けられる。クリーナボディ３１の負圧口４０はクリーナボディ３１の背面（ダイヤフラム気化器５０側）まで突出する円筒状の通路であり、これに負圧通路４９が接続される。負圧通路４９は、例えばゴムチューブにて構成できるが、その他の任意の管路や、開口部を２つ有する閉鎖空間で形成しても、その他の圧力伝達媒体や圧力伝達構造で構成しても良い。ダイヤフラム気化器５０はピストンの上下動の背圧による圧力でダイヤフラム５４を振動させ、燃料供給部５７から燃料を供給することにより燃料と空気の混合気をインシュレータ６０を介してシリンダ内に送り込む。

負圧通路４９はダイヤフラム気化器５０におけるダイヤフラム５４を収納する大気室５９と負圧室５５を接続するものであって、大気室カバー５３に形成される開口部と負圧口４０を接続する。ここで負圧室５５とは、絞り弁４３が閉じた際にダイヤフラム気化器５０の吸入口３８内とほぼ同一の圧力（負圧）となる部屋であって、本実施例ではクリーナボックス３０内に配置される。ダイヤフラム気化器５０には通路断面積が小さいベンチュリ部５８が形成され、そのエアクリーナ側にバタフライ式のチョーク弁５１が設けられる。チョーク弁５１のシリンダ側にはバタフライ式のスロットル弁５２が設けられ、燃料供給部５７はベンチュリ部５８近傍に設けられる。ダイヤフラム気化器５０においては、ベンチュリ部５８とダイヤフラム５４の差圧によって燃料流量が調節されるので、ダイヤフラム５４に負圧が作用すると、ベンチュリ部５８とダイヤフラム５４が検知する圧力の差が小さくなるため、燃料流量を低減することができる。

クリーナボディ３１はフィルタエレメント３９の上部側に仕切り板３１ａが設けられ、仕切り板３１ａの上側は制御回路４６を収容するための独立した閉空間が形成される。本実施例では制御回路４６の詳細を図示していないが、この空間内に回路基板を設けて電気回路を搭載するとよい。また、ソレノイド４１を駆動する電源となるバッテリ、例えばリチウムイオン二次電池も搭載するように構成しても良い。フィルタエレメント３９の下方向には外気吸入口４８（図３参照）が設けられる。外気吸入口４８はクリーナボディ３１の内壁３１ｂから負圧室５５側（内側）に突出する断面が略長方形の筒状の通路であり、通路の端部には絞り弁４３が位置することにより外気吸入口４８の負圧室５５への開口を閉鎖できるように構成される。

次に図５〜図７を用いてパルス通路について説明する。図５はシリンダ１１単体の斜視図である。シリンダ１１は円筒部分とヘッド部分が一体成型で製造されるものであって、一方側に吸気口２４が形成され、他方側に排気口２５が形成される。シリンダ１１の内部には、ピストン１２が往復動するための円筒形の空間（シリンダボア）が形成され、そのシリンダボアの内部には、吸気ポート２４ａや図示しない排気ポート、掃気ポートが形成さる。また、シリンダ内周面に、軸方向（ピストン１２の往復動する方向）と平行に形成された溝６４と、溝６４の上端付近から吸気口２４とほぼ平行に形成された貫通穴たるパルス通路６５が形成され、パルス通路６５によって形成された管路がインシュレータ６０に形成された後述する貫通穴に連通される。この管路はクランク室の圧力を伝達する圧力管として機能する。

図６はインシュレータ６０のシリンダ１１側から見た斜視図である。インシュレータ６０は、エンジン本体部１０の停止直後にシリンダ１１からダイヤフラム気化器５０に伝わる熱伝導を抑制するために設けられる部材であってシリンダ１１よりも熱伝導率の極めて小さい断熱部材、例えばゴム部材又は合成樹脂の一体成型にて製造されるものである。吸気口２４にインシュレータ６０を介在させて、燃料供給を行うダイヤフラム気化器５０が取り付けられる。インシュレータ６０には、吸気通路を形成する吸気通路６１が形成される。吸気口２４の近傍のシリンダ１１側には、インシュレータ６０との接触する取付面（締結面）からピストン側に向かってめねじ部が形成され、図示しないネジ材によってインシュレータ６０をシリンダ１１の吸気口２４付近に取り付ける。インシュレータ６０にはネジ材を貫通させるために２つのネジ穴６２が形成される。吸気通路６１の下側には、吸気通路６１とほぼ平行に延びる通路たるパルス通路６６が形成される。このパルス通路６６は、クランク室の圧力を伝達する圧力管の一部として機能し、クランク室側には接続穴６６ａが開口する。

図７はインシュレータ６０のダイヤフラム気化器５０側から見た斜視図である。インシュレータ６０のパルス通路６６は、ダイヤフラム気化器５０側の接続穴６６ｂを有し、接続穴６６ｂから垂直方向にさらなる溝６７が形成される。溝６７の他方は気化器接続穴６７ａが形成され、ダイヤフラム気化器５０のクランク圧取入穴に接続される。本実施例のインシュレータ６０では、この気化器接続穴６７ａからさらなる分岐する分岐穴６７ｂが形成される。また、ダイヤフラム気化器５０側の接続面には、ダイヤフラム気化器５０を固定するための２つのネジ穴６９が形成される。

図８は図２のＡ−Ａ部の拡大部分断面図であって、分岐通路７３を説明するための図であって、クランク圧検知方法の説明図である。インシュレータ６０において気化器接続穴７０に挿入パイプ７２が取り付けられる。クリーナボディ３１にはクランク圧検出穴７５が設けられ、そこに挿入パイプ７４が取り付けられる。挿入パイプ７２と挿入パイプ７４には、それぞれ分岐通路７３の一端と多端が取り付けられることにより接続される。分岐通路７３は例えばゴム製のパイプであって、クランク室の圧力を伝達する圧力管の一部として機能する。この分岐通路７３により、クリーナボックス３０側の内部空間に、クランク圧力を伝達することができる。クリーナボックス３０の内部空間には、制御回路４６と共に圧力検知手段（図示せず）が収容される。圧力検知手段は、分岐通路７３を介して伝達されるクランク圧力を検出してその出力を制御回路４６に出力する。制御回路４６はその検出出力を利用してエンジン制御を行う。このようにインシュレータ６０に形成されたパルス通路６５から分岐させた分岐通路７３を形成し、分岐通路７３は外部との流体交換不可能に閉鎖された管となるよう構成したので、クランク圧力は制御回路４６と共に配置される圧力検知手段に精度よく伝達される。

次に、本実施例における回転数規制手段の動作について、図９〜図１０を用いて説明する。図９は図３のＢ−Ｂ部の断面図であって図９は絞り弁４３が開いている時の動作の説明図であり、図１０は絞り弁４３が閉じている時の動作の説明図である。また、図９は作業者が図示しないスロットルノブを操作し、スロットル弁５２が全開となっている状態である。この時、外気吸入口４８は開いている状態なので、吸入空気は矢印８１のように外気吸入口４８から負圧室５５に流入し、矢印８２のようにフィルタエレメント３９を通過して矢印８３のようにダイヤフラム気化器５０の内部に流入する。ダイヤフラム気化器５０の内部では、チョーク弁５１及びスロットル弁５２の円盤は流入空気の流れと平行とされるので、チョーク弁５１及びスロットル弁５２による空気抵抗が最小状態となる。この際、ダイヤフラム気化器５０内においては、ベンチュリ部５８において通路断面積が小さくなっているため、この部分で負圧が増大する。この負圧とダイヤフラム５４が検知する圧力との圧力差によって調整された燃料が、矢印８４ように燃料供給部５７より供給され、この供給によって生成された混合気が矢印８５のようにシリンダ内に供給される。

図１０においては、ソレノイド４１（図２参照）に電力を供給することにより絞り弁４３を図２と同じように閉鎖状態とする。図９の状態では絞り弁４３が閉じているため、絞り弁４３が閉じることによって外部より吸入される空気量が制限され、ダイヤフラム気化器５０に吸入する空気がほぼ無い状態となる。また、ダイヤフラム気化器５０においてチョーク弁５１とスロットル弁５２が両方とも全開の状態であるので、エンジンの吸気負圧が絞り弁４３まで阻害されることなく負圧室５５に作用する。負圧室５５は負圧通路４９によってダイヤフラム気化器５０の大気室５９と接続されているので、ダイヤフラム５４にもエンジンの吸気負圧が作用することになる。このため、ベンチュリ部５８における圧力とダイヤフラム５４が検知する圧力の差がほぼ等しくなるため、燃料供給部５７から吸入通路内への燃料の供給をほぼ遮断できる状態となる。従って、エンジンの運転に必要な混合気の供給を確実に遮断できるので、本実施例の構成ではソレノイド４１を駆動して絞り弁４３を閉鎖することによってエンジンの回転数を低下させ、エンジン出力を規制することが可能となる。

本実施例では、絞り弁４３、ソレノイド４１、制御回路４６を含んで構成される回転数規制手段をクリーナボックス３０の内部に配置したので、エンジンの運転状態によらずこれらの回転数規制手段が温度上昇することを防止できる。また、ベンチュリ部５８における圧力とダイヤフラム５４が検知する圧力の差がほぼ等しくなるため、燃料供給部５７からの燃料の供給はほぼない状態を作り出すことができるため、燃費を悪化させることなくエンジンの回転数の規制が可能となる。さらに、外気吸入口４８は負圧室５５のどこに配置してもよく、その形状にも制限がないため、絞り弁４３の配置およびその形状の設計自由度が極めて高い。

図１１は絞り弁４３を駆動するための回路構成を示すブロック図である。クリーナボックス３０の内部に収容される制御回路４６は、バッテリ２９から供給される電力を所定のタイミングにてソレノイド４１に供給することにより、絞り弁４３の開閉制御を行う。絞り弁４３を開閉するタイミングは、圧力センサ２６の出力を用いて制御回路４６が検出する。制御回路４６は、エンジンが所定の回転数を超えたらソレノイド４１に通電することにより、絞り弁４３が外気吸入口４８を閉鎖するため上述したように燃料供給部５７からの燃料の供給を停止することによりエンジンの回転数の上昇を抑えることができる。バッテリ２９をエンジン作業機１のどこに配置するかは任意であり、バッテリ２９を用いる替わりに小型の発電機を設け、発電された電力によりソレノイドを駆動するように構成しても良い。

図１２はクランク圧力波形の一例である。クランク圧力９０の変化はピストン１２の位置によって変化し、上死点直前付近において負圧領域（大気圧よりも低くなる領域）が１サイクル毎に発生する。従って、たとえばＰ１のごとく大気圧より所定量だけ低い閾値を設け、それを下回った時間を次サイクルと比較することにより、簡単にエンジン回転数を検出することができる。この回転数の検出はクリーナボックス３０内に配置された圧力センサ２６で検出することができるので、圧力センサ２６の出力を直接制御回路４６に伝達することができる。制御回路４６は、圧力センサ２６を用いて検出されたエンジンの回転数を用いて、たとえば図９、図１０のように空気遮断弁たる絞り弁４３を動作させることで、エンジン回転数を効果的に制御することができる。

図１３は、本実施例においてエンジン回転数を所定の上限値に保つように制御する方法である。図１３（１）において、エンジン回転数９１が上昇して時間ｔ_１において矢印９２のように所定の制限回転数（例えば１０，０００ｒｐｍ）に到達したら、制御回路４６は図１３（２）のようにソレノイド４１をＯＦＦ状態（ソレノイド４１に通電していない状態で絞り弁４３が開状態）から、ＯＮ状態（ソレノイド４１に通電している状態で絞り弁４３が閉状態）に切り替える。すると、エンジンへの燃料の供給が遮断されるので、エンジン回転数が徐々に低下する。時間ｔ_２において矢印９３に示すように所定の復帰回転数（例えば９,５００ｒｐｍ）に到達したら、ソレノイド４１への通電を解除する。すると、絞り弁４３は戻しバネ４５の作用により元の状態（図３のような状態）に戻ることにより、再び外気吸入口４８が開口する。すると再びゆっくりとエンジン回転数が上昇し、時間ｔ_３にて再び所定の制限回転数に到達する。そして同様して時間ｔ_３〜ｔ_４、ｔ_５〜ｔ_６で再びソレノイド４１に通電することにより外気吸入口４８を閉じて、エンジンへの燃料の供給が遮断する。このような制御を繰り返すことによりエンジンは１００００ｒｐｍ付近でほぼ定速にて回転することになる。この際、時間ｔ_１〜ｔ_２、ｔ_３〜ｔ_４、ｔ_５〜ｔ_６の間ではエンジンに燃料が供給されない状態となるので、燃料の消費を抑えることできる。以上のように、本実施例の開閉制御が可能な外気吸入口４８とダイヤフラム気化器５０を用いてエンジンの回転数を制御することで、エンジンのきめ細かな制御を行うことができる。

図１４は、本実施例においてエンジン回転数の不慮の上昇、つまり過回転を防止するようにした制御を行う方法である。図１４（１）において、エンジン回転数９４が上昇して時間ｔ_１１において矢印９５において上限回転数（例えば１３，０００ｒｐｍ）に到達したら、制御回路４６は図１４（２）のようにソレノイド４１をＯＦＦ状態（ソレノイド４１に通電していない状態で絞り弁４３が開状態）から、ＯＮ状態（ソレノイド４１に通電している状態で絞り弁４３が閉状態）に切り替える。すると、エンジンへの燃料の供給が遮断されるので、エンジン回転数が低下する。時間ｔ_１２において矢印９６に示すように所定の復帰回転数（例えば１０，０００ｒｐｍ）に到達したら、ソレノイド４１への通電を解除する。すると、絞り弁４３は戻しバネ４５の作用により元の状態（図３のような状態）に戻ることにより、再び外気吸入口４８が開口し、継続していたスロットル弁によるエンジン回転数の制御を行うことができる。以上のように、本実施例の回転数規制手段では、許容上限回転数を超えた場合に瞬時に回転数を低下させることができ、しかもその制御はスロットル弁による回転制御とは独立して電子的に行うことができるので、応答性が良く信頼性の高い回転数制御を実現したエンジン作業機を実現できる。

以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上述の実施例では制御装置はクランク圧力の情報を元に空気遮断弁の開閉の制御を行ったが、たとえば燃料調整機構を設けて燃料流量を制御することも、点火時期を制御することも可能である。

１エンジン作業機３ボリュートケース
３ａ取付部３ｂ脚部
５上部カバー７スタータカバー
１０エンジン本体部１１シリンダ
１２ピストン１３クランク軸
１４クランクケース１５点火プラグ
１６マフラ１７ボルト
１８触媒１９スタータノブ
２４吸気口２４ａ吸気ポート
２５排気口２６圧力センサ
２７燃料タンク２８燃料キャップ
２９バッテリ３０クリーナボックス
３１クリーナボディ３１ａ仕切り板
３１ｂ内壁３２クリーナカバー
３３クリーナノブ３６ネジボス
３７ａボルト３８吸入口
３９フィルタエレメント４０負圧口
４１ソレノイド４２ソレノイド収納室
４３絞り弁４３ａ略長方形の部分
４３ｂ取付アーム４３ｃフランジ部
４４規制部４５戻しバネ
４６制御回路４７規制部
４８外気吸入口４９負圧通路
５０ダイヤフラム気化器５１チョーク弁
５２スロットル弁５３大気室カバー
５４ダイヤフラム５５負圧室
５７燃料供給部５８ベンチュリ部
５９大気室６０インシュレータ
６１吸気通路６２ネジ穴
６４溝６５パルス通路
６６パルス通路６６ａ、６６ｂ接続穴
６７溝６７ａ気化器接続穴
６７ｂ分岐穴６９ネジ穴
７０気化器接続穴７２挿入パイプ
７３分岐通路７４挿入パイプ
７５クランク圧検出穴９０クランク圧力
９１エンジン回転数９４エンジン回転数
１０１エンジン作業機１０４メインパイプ
１０８ハンドル１０９グリップ部
１１０スロットルレバー１１２回転刃
１１３飛散防御カバー１４５ワイヤー
Ｐ１閾値

Claims

シリンダとクランクケースを有し、前記シリンダ又はクランクケースから圧力管を引き出して圧力検知手段と接続し、
前記圧力検知手段の出力を用いて回転制御を行うエンジンであって、
前記圧力管の少なくとも一部を前記シリンダより熱伝導率が低い材料で構成したことを特徴とするエンジン。
前記エンジンには、インシュレータを介して燃料供給装置が取り付けられ、
前記インシュレータに、一端がクランク圧力源と接続される貫通穴を設け、前記貫通穴が前記圧力管の少なくとも一部を構成することを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
前記圧力管が前記クランクケース内に外気を導入する外気導入装置に接続されることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジン。
前記圧力管の少なくとも一部を弾性材で構成したことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のエンジン。
前記燃料供給装置の吸気口と流体的に接続されるフィルタ要素と、前記フィルタ要素を収容するフィルタケーシングを有し、前記圧力検知手段が前記フィルタケーシングの内部に配置されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のエンジン。
前記フィルタケーシング内において、前記圧力検知手段と前記フィルタ要素が独立分離された空間内に配置されることを特徴とする請求項５に記載のエンジン。
前記燃料供給装置は、クランク圧力によって動作する膜弁ポンプを有し、前記膜弁ポンプにクランク圧力を伝達するためのパルス通路を設け、
前記圧力検知手段のための前記圧力管と前記パルス通路の少なくとも一部が兼用され、兼用される部分が前記インシュレータに設けられた貫通穴であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のエンジン。
前記燃料供給装置がダイヤフラム気化器であることを特徴とする請求項７に記載のエンジン。
前記圧力検知手段の出力に応じて少なくとも１つのエンジンの作動パラメータを制御するための制御手段を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のエンジン。
前記作動パラメータの少なくとも１つが、前記エンジンの回転数であることを特徴とする請求項９に記載のエンジン。
前記制御手段は、前記フィルタケーシングの内部であって前記圧力検知手段と同じ空間に収容されることを特徴とする請求項１０に記載のエンジン。
請求項１から１０のいずれか一項に記載のエンジンを用いて作業機器を駆動させることを特徴とするエンジン作業機。