JP2015172330A - エンジンの燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイヤフラムポンプ式のキャブレタを備えるエンジンにおいて、その始動に用いる燃料を、ばらつきを伴わずに的確に供給することのできるエンジンの燃料供給装置を提供する。【解決手段】燃料タンク９８と、クランクケース１６内に生じる圧力変動を受けて駆動するダイヤフラムポンプを備えるキャブレタ６０と、クランクシャフト１２に連結した電動モータ４０と、エンジンの始動に際し、電動モータ４０によってクランクシャフト１２を正転及び逆転方向に交互に回転させて前記クランクケース１６内の圧力変動を生じさせ、燃料タンク９８に貯えられた燃料を、キャブレタ６０を介してエンジン１０に供給する始動燃料供給装置と、を含んでエンジンの燃料供給装置を構成する。【選択図】 図７

Description

本発明は、エンジンの燃料供給装置に関し、特にダイヤフラムポンプ式のキャブレタを備えるエンジンにおいて、その始動に用いる燃料を供給するための技術に関する。

ダイヤフラムポンプ式のキャブレタを備えるエンジンの始動に関し、下記特許文献１は、次のような燃料供給装置を開示している。キャブレタの燃料貯留部とクランクケース内とを、ピストンの上下方向位置によらず、始動用燃料供給流路を介して常に連通させるようにしたものである。具体的には、キャブレタのダイヤフラムポンプにクランクケース内の圧力変動を作用させるための脈動伝達通路を形成するとともに、この脈動伝達通路から分岐して燃料貯留部に通じる始動用燃料供給流路を形成し、シリンダの内周壁に、脈動伝達通路のクランクケース側の開口部とクランクケース内とを連通させる溝を形成する。ここで、上記脈動伝達通路の開口部は、始動用燃料供給流路のクランクケース側の開口部を兼ねる。

特開２００７−２３９５４５号公報（段落番号００２７）

前掲特許文献１の燃料供給装置によれば、脈動伝達通路から分岐する始動用燃料供給流路を形成するとともに、シリンダの内周壁に、脈動伝達通路の開口部とクランクケース内とを連通させる溝を形成したことで、エンジンの始動に際してピストンが下死点又はその付近にあり、脈動伝達通路の開口部（始動用燃料供給流路の開口部を兼ねる）がピストンの周側面によって塞がれているとしても、キャブレタの燃料貯留部とクランクケース内とが溝及び始動用燃料供給流路を介して連通するので、ピストンが上昇して吸気ポートが開放されるのを待たず、クランキングの開始直後から始動用燃料供給流路を通じてエンジンに燃料を供給することが可能となる。しかし、キャブレタの燃料貯留部に充分な量の燃料が貯えられていることが前提となるので、燃料貯留部や燃料タンクとキャブレタとの間の燃料配管等における燃料の残留状況に応じて実際にエンジンに供給される燃料の量にばらつきが生じ得る、という問題がある。

そこで、本発明は、ダイヤフラムポンプ式のキャブレタを備えるエンジンにおいて、その始動に用いる燃料を、ばらつきを伴わずに的確に供給することのできるエンジンの燃料供給装置を提供することを目的とする。

本発明の一形態では、燃料タンクと、エンジンのクランクケース内に生じる圧力変動を受けて駆動するダイヤフラムポンプを備えるキャブレタと、エンジンのクランクシャフトに連結した電動モータと、エンジンの始動に際し、前記電動モータによって前記クランクシャフトを正転及び逆転方向に交互に回転させて前記クランクケース内の圧力変動を生じさせ、前記燃料タンクに貯えられた燃料を、前記キャブレタを介してエンジンに供給する始動燃料供給装置と、を含んでエンジンの燃料供給装置を構成する。

本発明の一形態によれば、電動モータによってクランクシャフトを正転及び逆転方向に交互に回転させることで、クランクケース内に圧力変動を生じさせる。これにより、エンジンの始動に際し、キャブレタに備わるダイヤフラムポンプをこの圧力変動によって作動させ、燃料タンクからキャブレタに燃料を供給することが可能となる。従って、充分な量の燃料をキャブレタに確保し、エンジンに対して的確に燃料を供給することができる。

本発明の一実施形態に係る燃料供給装置を備えるエンジンの構成を示す断面図 同上エンジンに備わるキャブレタの概略的な構成を示す断面図 同上エンジンの通常運転時における動作を示す説明図（上昇行程初期） 同上エンジンの通常運転時における動作を示す説明図（上昇行程中期） 同上エンジンの通常運転時における動作を示す説明図（下降行程中期） 同上エンジンの通常運転時における動作を示す説明図（下降行程終期） 同上エンジンの始動時における動作を示す説明図（第２の位置） 同上エンジンの始動時における動作を示す説明図（第１の位置） 同上エンジンの始動時における動作を示す説明図（第４の位置） 同上エンジンの始動時における動作を示す説明図（第３の位置） 同上エンジンの始動時における動作を示す説明図（点火タイミング） 本発明の他の実施形態に係る燃料供給装置に備わるキャブレタの構成を示す断面図

図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関（エンジン）１０の構成を、クランクシャフト１２の中心軸Ｃｔｒに平行な縦方向断面によって示している。
本実施形態に係るエンジン（以下、単に「エンジン」という）１０は、園芸用の携帯作業機、例えば、刈払機に備わり、その駆動源を構成する。エンジン１０の出力が刈払機の駆動軸を介してその回転刃に伝達され、これを回転させる。しかし、刈払機に限らず、草刈機、チェーンソー、サーキュラーカッター（カットオフソー）、噴霧機、散布機、送風機（ブロワ）及び集塵機等のあらゆる携帯作業機において、その駆動源として備えることが可能である。

エンジン１０は、電動モータ４０を備え、エンジン１０のクランクシャフト１２と電動モータ４０の回転軸４２とが直結され、電動モータ４０の出力トルクを、クランクシャフト１２を介して刈払機の駆動軸（図示せず）に伝達するとともに、エンジン１０の出力トルクを電動モータ４０の回転軸４２に伝達することもできるように構成されている。電動モータ４０は、クランクシャフト１２に対し、これと同軸上に回転軸４２を連結するだけでなく、歯車又はチェーン機構等の動力伝達媒体を介して接続してもよく、クラッチを介して断続可能に接続してもよい。

エンジン１０は、２ストロークエンジンであり、本実施形態では、単気筒の小型２ストロークエンジンを採用している。
エンジン１０は、大きく分けてシリンダ１４とクランクケース１６とに分割形成され、クランクシャフト１２は、クランクケース１６に対してベアリング１８によって軸支されている。ベアリング１８の内側には、オイルシール２０が設置されている。ピストン２２は、シリンダ１４にその内部を上下移動自在に挿入され、コンロッド２４を介してクランクシャフト１２に連結されている。

具体的には、ピストン２２は、ピストンピン２６によってコンロッド２４の一端部に接続され、コンロッド２４は、他端部がクランクピン２８に接続され、クランクピン２８を保持するクランクアーム３０を介してクランクシャフト１２に接続されている。クランクアーム３０は、クランクピン２８の保持部とは反対側にカウンタウェイト３２を備える。

シリンダ１４には、ピストン２２上方の部位に燃焼室Ｃが形成されており、燃焼室Ｃに臨ませるように点火プラグ３４が設置されている。点火プラグ３４は、コントロールユニット１５０からの指令信号に応じて作動し、燃焼室Ｃに形成された圧縮混合気に点火する。シリンダ１４には、その外側面に複数の放熱フィン３６が突出形成されている。

電動モータ４０は、三相誘導型の電動モータ（ブラシレスモータ）であり、発動機（モータ）として機能するほか、発電機（ジェネレータ）として機能することもできる。本実施形態では、電磁コイル４４を静止側に、永久磁石４６を可動側に置き、永久磁石４６を保持する回転子（ロータ）４８を電磁コイル４４の外側に配置している。電磁コイル４４は、クランクケース１６に対して固定されている。本実施形態において、永久磁石４６は、有底円筒状に形成された回転子４８の内周部に固定されており、回転子４８は、クランクケース１６外に延びるクランクシャフト１２の延設部に、クランクシャフト１２と同軸上で回転可能に取り付けられている。換言すれば、本実施形態において、クランクシャフト１２の延設部は、電動モータ４０の回転軸４２の機能を兼ねる。回転子４８の外周面には、冷却ファン５０が形成されている。

コントロールユニット１５０は、点火回路１５２及びモータ制御回路１５４を備えるほか、エンジン１０の運転状態を検出する構成として点火タイミング検出回路、スロットル開度検出回路及びロータ位置検出回路を備えている。

点火回路１５２は、エンジン１０の運転条件に応じた点火タイミングＴｉｇを算出し、これに応じた指令信号を点火プラグ３４に出力する。
モータ制御回路１５４は、電動モータ４０の作動条件を算出し、これに応じた指令信号を電動モータ４０に出力する。具体的には、エンジン１０の通常運転時において、エンジン１０の出力トルクに要求トルクに対する不足がある場合に、電動モータ４０を発動機として動作させる指令信号を出力する一方、エンジン１０の出力トルクに要求トルクに対する余裕がある場合に、これを発電機として動作させる指令信号を出力する。これに加え、本実施形態では、エンジン１０の始動時において、後に述べる燃料供給制御を実行する。

モータ制御回路１５４は、電動モータ４０を発動機として動作させる場合に、蓄電装置（例えば、バッテリ又はキャパシタ）１６０からの直流電流を三相の交流電流に変換し、各相の電流成分を対応する電磁コイル４４に供給する。一方で、発電機として動作させる場合は、電磁コイル４４が発生した三相の交流電流を直流電流に変換し、蓄電装置１６０に供給する。

図２は、エンジン１０に備わるキャブレタ６０の概略的な構成を、吸気通路の中心軸に平行な縦方向断面によって示している。
図３は、エンジン１０の概略的な構成を、クランクシャフト１２の中心軸Ｃｔｒに対して垂直な縦方向断面によって示している。

図３を参照してエンジン１０の構成について更に説明した後、図２を参照してキャブレタ６０の構成について説明する。
エンジン１０には、給気通路１０２、掃気通路１０４及び排気通路１０６が形成されている。本実施形態において、これらの通路１０２〜１０６は、いずれも一端がシリンダ１４の内部に連通しており、ピストン２２の往復移動に応じてその周側面によって開閉される。

給気通路１０２は、給気ポートＰ１においてシリンダ１４内に連通しており、給気ポートＰ１は、その上縁が下死点にあるピストン２２の上面よりも下方に位置し、下縁が上死点にあるピストン２２の下面よりも下方に位置するように設定されている。これにより、給気通路１０２は、ピストン２２が下死点にあるときにピストン２２の周側面によって閉塞される一方、ピストン２２の上昇行程中期から下降行程中期に移行する過程でピストン２２の下方で開口し、クランクケース１６の内部に生じた負圧を導入して、クランクケース１６内に空気と燃料との混合気を吸入させる。この燃料は、次に述べるキャブレタ６０によって大気中から取り込まれた空気に添加される。ここで、上昇行程は、ピストン２２が燃焼室Ｃから最も離れる下死点から、逆に最も近付く上死点に向けて移動する行程をいい、下降行程は、ピストン２２が上死点から下死点に向けて移動する行程をいう。

掃気通路１０４は、一端の掃気流入口Ｐ２１においてクランクケース１６内に連通する一方、他端の掃気ポートＰ２２においてシリンダ１４内に連通し、クランクケース１６内とシリンダ１４内とを空間的に接続している。掃気ポートＰ２２は、その上縁が下死点にあるピストン２２の上面よりも上方に位置し、下縁が上死点にあるピストン２２の下面よりも上方に位置するように設定されている。これにより、掃気通路１０４は、掃気ポートＰ２２がピストン２２の下降行程終期にピストン２２の上方で開口することで、クランクケース１６内とシリンダ１４内とを連通させ、クランクケース１６内の混合気をシリンダ１４内に供給するための通路を形成する。

排気通路１０６は、排気ポートＰ３においてシリンダ１４内に連通しており、排気ポートＰ３は、その上縁が下死点にあるピストン２２の上面よりも上方に位置し、下縁が上死点にあるピストン２２の下面よりも上方に位置するように設定されている。これにより、排気通路１０６は、ピストン２２が上死点にあるときにピストン２２の周側面によって閉塞される一方、ピストン２２の下降行程中期以降の期間において掃気ポートＰ２２よりも先にシリンダ１４内に開口し、排ガスを導出して、シリンダ１４内の圧力を低下させる。

クランクケース１６には、クランクケース１６内に生じた圧力変動を次に述べるキャブレタ６０のポンプ駆動圧力室７２に導入するための圧力伝達通路１６ａが形成されている。本実施形態において、圧力伝達通路１６ａは、クランクケース１６をクランクシャフト１２の中心軸Ｃｔｒに対して垂直な方向に貫通して形成され、クランクケース１６内とポンプ駆動圧力室７２とは、この圧力伝達通路１６ａを介して連通している。

図２に移り、キャブレタ６０には、ベンチュリ部６２が形成され、キャブレタ６０に対し、ベンチュリ部６２の下流側にエンジン１０のシリンダ１４が接続されている。ベンチュリ部６２の上流側には、図示しない空気清浄器が取り付けられている。キャブレタ６０の本体内部には、ベンチュリ部６２の上流側にチョーク弁６４が、下流側に空気調量弁６６が回動自在に配設されている。

本実施形態において、ベンチュリ部６２上側の本体壁部には、ダイヤフラム６８によって画成されたポンプ室７０及びポンプ駆動圧力室７２が形成されている。ベンチュリ部６２下側の本体壁部には、ダイヤフラム７４によって画成された燃料貯留室７６及び大気室７８が形成されており、ポンプ室７０は、逆止弁ｖ１が介装された入口通路６０ａを介して燃料タンク９８の内部に連通する一方、逆止弁ｖ２が介装された中間通路６０ｂを介して燃料貯留室７６に連通している。ポンプ駆動圧力室７２は、圧力導入通路６０ｄを介してクランクケース１６の圧力伝達通路１６ａと接続され、クランクケース１６内に連通している。大気室７８は、大気に開放されている。

ポンプ室７０と燃料貯留室７６との間の中間通路６０ｂには、流入規制弁８０が介装されている。流入規制弁８０は、キャブレタ６０の本体に対して軸８２ａを中心として回動可能に支持されたレバー部材８２の一側部に結合されている。キャブレタ６０の本体とレバー部材８２との間には、スプリング８４が圧縮状態で介装されており、レバー部材８２は、流入規制弁８０によって中間通路６０ｂを閉塞させるように付勢されている。レバー部材８２の他側部は、ダイヤフラム７４の中央部に結合されている。

燃料貯留室７６は、出口通路６０ｃを介してベンチュリ部６２に連通しており、出口通路６０ｃの入口部には、この通路６０ｃを流れる燃料の最大流量を規制する調量孔ｈ１が形成され、出口部には、噴出孔ｈ２が形成されている。出口通路６０ｃの中間部には、燃料調節弁８６が設置されている。燃料調節弁８６は、作業者によって手動操作され、キャブレタ６０によってエンジン１０に供給する燃料量を調節する。

クランクケース１６内の圧力変動が圧力通路１６ａ，６０ｄを通じてポンプ駆動圧力室７２に導入されると、この圧力変動によってダイヤフラム６８が動作して、燃料タンク９８からポンプ室７０に燃料が吸入される。燃料貯留室７６の燃料は、ベンチュリ部６２に生じた負圧によって燃料貯留室７６から吸い出され、出口通路６０ｃを通じてベンチュリ部６２に供給され、空気清浄器を通過した空気に添加される。ここで、燃料調節弁８６によって空気に添加される燃料量が調節されるとともに、その最大流量が調量孔ｈ１によって規制される。燃料貯留室７６に貯えられている燃料が減少すると、これに応じてダイヤフラム７４が上昇し、レバー部材８２を介して流入規制弁８０を下降させる。これにより、中間通路６０ｂが開放され、ポンプ室７０から燃料貯留室７６に燃料が供給される。

本実施形態において、キャブレタ６０の「ダイヤフラムポンプ」は、ポンプ室７０、ポンプ駆動圧力室７２、入口通路６０ａ、中間通路６０ｂ及び圧力導入通路６０ｄを形成するキャブレタ６０の本体上側壁部と、ダイヤフラム６８と、逆止弁ｖ１及びｖ２と、によって構成される。

ここで、エンジン１０の動作について簡単に説明する。
図３〜６は、エンジン１０の通常運転時における動作を時系列順に示している。
ピストン２２が下死点を通過し、上死点に向けて移動を開始した後（図３）、ピストン２２の周側面によって掃気ポートＰ２２が閉塞されると、クランクケース１６内が外部に対して密閉された状態となり、クランクケース１６内に負圧が発達する。

上昇行程中期に至ると（図４）、ピストン２２の下方で給気ポートＰ１が開放され、クランクケース１６内の負圧が給気通路１０２に波及する。これにより、エンジン１０外の空気がキャブレタ６０に取り込まれ、キャブレタ６０によって添加された燃料と空気との混合気が給気通路１０２を通じてクランクケース１６内に導入される。

上昇行程終期に至ると、上死点近傍で点火プラグ３４が作動して、燃焼室Ｃの圧縮混合気が点火される。上死点を通過して下降行程に移ると、ピストン２２は、燃料の体積膨張によって押し下げられ、コンロッド２４を介してクランクシャフト１２を回転させる。クランクシャフト１２の回転運動は、携帯作業機の駆動軸に伝達され、刈り刃を回転させる。

下降行程中期に至ると（図５）、ピストン２２の上方で排気ポートＰ３が開放され、燃焼後の排ガスが排気通路１０６に導出される。これにより、シリンダ１４内の圧力が急激に減少する。導出された排ガスは、図示しないマフラを通過し、大気中へ放出される。一方で、クランクケース１６内では、ピストン２２の下降によって混合気が圧縮され、圧力が上昇する。

下降行程終期に至ると（図６）、ピストン２２の上方で掃気ポートＰ２２が開放され、クランクケース１６内の混合気が掃気通路１０４を通じてシリンダ１４内に流出し、これにより、シリンダ１４内に残存する排ガスが掃気される。

本実施形態に係る燃料供給制御について、以下に説明する。
図７〜１１は、エンジン１０の始動時における動作を示している。図７及び８は、燃料タンク９８からキャブレタ６０に燃料を供給する制御（以下「燃料充填制御」という）を、図９及び１０は、キャブレタ６０からエンジン１０に燃料を供給し、混合気を形成する制御（以下「始動燃料供給制御」という）を、図１１は、混合気に点火し、エンジン１０を始動させる制御（以下「点火始動制御」という）を、夫々示している。図７〜１１に示す一連の制御は、作業者が行う携帯作業機の始動操作に応じてコントロールユニット１５０によって実行される。従って、本実施形態において、「始動燃料供給装置」は、コントロールユニット１５０によって構成される。

図７及び８において、コントロールユニット１５０からの指令信号を受けた電動モータ４０は、クランクシャフト１２を正転及び逆転方向に交互に回転させて、クランクケース１６内に圧力変動を生じさせ、この圧力変動をキャブレタ６０のポンプ駆動圧力室７２に波及させて、ダイヤフラム６８を動作させる。これにより、燃料タンク９８から燃料が吸い出され、ポンプ室７０に供給される。

具体的には、クランクシャフト１２を、給気ポートＰ１及び掃気ポートＰ２２の双方がピストン２２の周側面によって閉塞される範囲Ｃｒ１〜Ｃｒ２で正転及び逆転方向に回転させる。本実施形態では、ピストン２２を上死点に近付けるクランク角Ｃｒ１の位置（「第２の位置」に相当する）と、ピストン２２を上死点から遠ざけるクランク角Ｃｒ２の位置（「第１の位置」に相当する）と、の間を往復させる。ここで、クランク角Ｃｒ２では、ピストン２２の冠面が掃気ポートＰ２２の上縁よりも上死点側に位置し、クランク角Ｃｒ１では、ピストン２２の下面が吸気ポートＰ１の下縁よりも下死点側に位置している。

このように、吸気ポートＰ１及び掃気ポートＰ２２のいずれをも閉塞させる範囲Ｃｒ１〜Ｃｒ２で、換言すれば、クランクケース１６内の外部に対する連通が圧力伝達通路１６ａ以外で遮断された状態でクランクシャフト１２を前後交互に回転させることで、クランクケース１６内の圧力変動によってキャブレタ６０のダイヤフラム６８を動作させ、燃料タンク９８からキャブレタ６０に燃料を供給することができる。供給された燃料は、燃料貯留室７６に対し、燃料の残留状況に応じて供給される。

ここで、給気ポートＰ１の閉塞が維持されることから、燃料充填制御の間にエンジン１０に燃料が供給されることはなく、エンジン１０に対する燃料の過剰供給を回避し、失火を防止することができる。

燃料充填制御におけるクランクシャフト１２の往復回数は、キャブレタ６０における燃料の残留状況に応じて適宜設定することが可能である。例えば、キャブレタ６０の内部（例えば、燃料貯留室７６）及び燃料タンク９８からキャブレタ６０までの燃料配管等における燃料の残存量が最も少ない条件に適合させる。

本実施形態では、クランクシャフト１２をクランク角Ｃｒ２の位置に回転させる際に、ピストン２２の冠面が排気ポートＰ３の上縁よりも下方に位置するまで回転させ、排気ポートＰ３の一部を開放させている。これにより、ピストン２２の往復移動距離を拡大させ、クランクケース１６内により大きな圧力変動を生じさせつつ、シリンダ１４内での圧縮による反力作用を軽減し、電動モータ４０に対する負荷を低減することが可能となる。しかし、これに限らず、ピストン２２の冠面が排気ポートＰ３の上縁よりも上方に位置するクランク角Ｃｒ２’までの範囲でクランクシャフト１２を回転させるようにしてもよい。図８は、クランクシャフト１２がクランク角Ｃｒ２’の位置にあるときのピストン２２を、二点鎖線によって示している。

図９及び１０において、電動モータ４０は、クランクシャフト１２をクランク角Ｃｒ１〜Ｃｒ２よりも広い範囲Ｃｒ３〜Ｃｒ４に亘って正転及び逆転方向に交互に回転させ、クランクケース１６内に生じた圧力変動をキャブレタ６０のポンプ駆動圧力室７２に波及させるとともに、これを吸気通路１０２にも波及させる。これにより、キャブレタ６０を通過した空気と燃料との混合気がクランクケース１６内に供給される。

具体的には、クランクシャフト１２を、ピストン２２の下面が給気ポートＰ１の下縁よりも上方に位置し、給気ポートＰ１の一部がクランクケース１６内に開口するクランク角Ｃｒ３の位置まで逆転方向に回転させるとともに、これに続いて正転に転じさせ、ピストン２２の冠面が掃気ポートＰ２２の上縁よりも下方に位置し、掃気ポートＰ２２の一部がシリンダ１４内に開口するクランク角Ｃｒ４の位置まで正転方向に回転させる。このクランク角Ｃｒ３及びＣｒ４の間での往復回転は、シリンダ１４内に点火可能な混合気が形成されるまで繰り返される。本実施形態において、掃気ポートＰ２２を開口させるクランク角Ｃｒ４の位置は、「第３の位置」に相当し、クランク角Ｃｒ２（第１の位置）におけるよりもピストン２２を下死点に近付ける。一方で、給気ポートＰ１を開口させるクランク角Ｃｒ３の位置は、「第４の位置」に相当し、クランク角Ｃｒ１（第２の位置）におけるよりもピストン２２を上死点に近付ける。

このように、クランクシャフト１２を給気ポートＰ１が開口するまで一方向に回転させた後、これとは逆方向に掃気ポートＰ２２が開口するまで回転させることで、クランクケース１６内に混合気を吸入し、クランクケース１６内から掃気通路１０４を通じてシリンダ１４内に混合気を供給することができる。

ここで、先の燃料充填制御によってキャブレタ６０に充分な量の燃料が確保されていることから、始動燃料供給制御におけるクランクシャフト１２の往復回数を一定に設定したとしても、次の点火に際して燃焼室Ｃに形成される圧縮混合気の濃度にばらつきが生じるのを抑制し、失火を防止し、エンジン１０を確実に始動させることができる。換言すれば、エンジン１０の始動に必要な量の燃料を供給するのに要する往復回数にばらつきが生じるのを抑制することができる。

図１１において、電動モータ４０は、クランクシャフト１２を、ピストン２２が上死点前の所定の位置に到達するクランク角Ｃｒ５の位置まで逆転方向に回転させる。クランクシャフト１２がクランク角Ｃｒ５の位置に至る過程で、掃気ポートＰ２２及び排気ポートＰ３がピストン２２の周側面によって閉塞され、燃焼室Ｃに圧縮混合気が形成される。

本実施形態において、クランク角Ｃｒ５は、エンジン１０の始動時における点火タイミングを定める角度に設定されており、クランクシャフト１２がクランク角Ｃｒ５の位置に到達した時点で点火プラグ３４が作動し、燃焼室Ｃの圧縮混合気に対する点火が実行される。電動モータ４０は、点火に同期してクランクシャフト１２の回転駆動を停止する。これにより、ピストン２２は、燃料の体積膨張によって上記所定の位置から押し下げられ、クランクシャフト１２は、クランク角Ｃｒ５の位置から正転に転じ、正転方向の回転を開始する。

回転変動が大きく、点火後最初の上死点を良好に通過することができない場合は、上死点前に電動モータ４０を再度駆動し、クランクシャフト１２に対して正転方向のアシストトルクを生じさせるようにしてもよい。これにより、フライホイルの機能を電動モータ４０によって兼ねることができる。

本実施形態では、クランクシャフト１２を到達させる上死点前の位置Ｃｒ５を点火タイミングに対応させて設定し、点火に同期させて電動モータ４０の回転駆動を停止するようにしたが、これに限らず、クランクシャフト１２の実際の回転速度を検出する構成（例えば、ロータ位置検出回路）を備える場合は、点火に際してクランクシャフト１２を回転させる位置を予め設定しておき、電動モータ４０によってクランクシャフト１２をこの所定の位置まで回転させた後、クランクシャフト１２の回転停止に同期して点火プラグ３４を作動させるようにしてもよい。

このように、本実施形態によれば、電動モータ４０によってクランクシャフト１２を正転及び逆転方向に交互に回転させることで、クランクケース１６内に圧力変動を生じさせ、この圧力変動をキャブレタ６０のポンプ駆動圧力室７２に波及させることで、ダイヤフラム６８を動作させ、燃料タンク９８からキャブレタ６０に燃料を供給することが可能となる。従って、エンジン１０の始動に際して充分な量の燃料をキャブレタ６０に確保することができる。

キャブレタ６０に燃料を供給した後、給気ポートＰ１と掃気ポートＰ２２とが交互に開口するようにクランクシャフト１２を前後交互に回転させることで、キャブレタ６０を介してクランクケース１６内に混合気を供給し、更にこの混合気を、掃気通路１０４を通じてシリンダ１４内に供給することができる。

そして、クランクシャフト１２を逆転方向に回転させて、シリンダ１４内の混合気を圧縮し、クランクシャフト１２が上死点前の位置に到達した時点で点火することで、エンジン１０の始動に燃料の体積膨張力を利用することが可能となる。従って、エンジン１０を確実に始動させるとともに、これまで始動モータ等によって行っていたクランキングを不要として、電動モータ４０の小型省力化が可能となる。

本実施形態では、エンジン１０の始動に際して行われる上記一連の制御において、ピストン２２に上死点を通過させる必要がないので、より小型省力型の電動モータ４０を採用することができる。

図１２は、本発明の他の実施形態に係る燃料供給装置を構成するキャブレタ６０の概略的な構成を、図２と同様な縦方向断面によって示している。
先の実施形態では、燃料タンク９８からキャブレタ６０への燃料の供給（充填）をクランクシャフト１２の往復回転によって実現したが、本実施形態では、プライミングポンプ９０によってこれを実現している。プライミングポンプ９０及びその周辺以外の構成は、先の実施形態におけると同様である。

エンジン１０の始動に際して作業者がプライミングポンプ９０のスポイド９２を押し潰し、更にこれを復元させると、傘型弁９４の傘部９４ａによって具現される逆止弁がスポイド容積の増大に伴って吸入通路９０ａを開放し、燃料貯留室７６の燃料蒸気及び空気を、この吸入通路９０ａを通じてスポイド９２内に流入させる。そして、作業者が次にスポイド９２を押し潰すことで、傘型弁９４の軸部９４ｂによって具現される逆止弁が吐出通路９０ｂを開放し、スポイド９２内の燃料蒸気等を燃料タンク９８に還流させる。このような動作を繰り返すことで、燃料貯留室７６に負圧が発達し、流入規制弁８０が開弁して、燃料タンク９８からキャブレタ６０（燃料貯留室７６）に燃料が供給される。

キャブレタ６０に燃料を充填した後の制御は、先の実施形態におけると同様（始動燃料供給制御、点火始動制御）であってよい。具体的には、クランクシャフト１２をクランク角Ｃｒ３の位置とクランク角Ｃｒ４の位置との間で往復させて、シリンダ１４内に混合気を供給した後、クランクシャフト１２を上死点前の位置Ｃｒ５まで逆転方向に回転させ、燃焼室Ｃの圧縮混合気に点火する。

本実施形態によれば、エンジン１０の始動に際してシリンダ１４内に混合気を予め形成し、燃料の体積膨張力を利用して始動させることが可能となるので、これまで始動モータ等によって行っていたクランキングが不要となり、電動モータ４０の小型省力化が可能となる。

本実施形態では、キャブレタ６０の本体上側壁部と、ダイヤフラム６８と、逆止弁ｖ１及びｖ２と、によってキャブレタ６０の「ダイヤフラムポンプ」が構成され、コントロールユニット１５０及びプライミングポンプ９０によって「始動燃料供給装置」が構成される。

以上の説明では、ピストン２２を上死点に近付ける場合のクランクシャフト１２の回転方向を逆転方向とし、逆に遠ざける場合の回転方向を正転方向とした。このような設定によれば、点火に際してクランクシャフト１２を上死点前の位置に到達させる際の回転角度が小さくて済むので、エンジン１０の始動に要する時間を短縮することが可能である。しかし、回転方向の正逆は、ピストン２２を上死点に近付ける場合を正転方向とし、遠ざける場合を逆転方向としてもよい。この場合は、例えば、図７に示す例に対し、クランクシャフト１２が、シリンダ１４の中心軸を基準とした鏡面対称の位置を往復することになる。

エンジンには、４ストロークエンジンを採用することもできる。この場合は、エンジンの始動に際し、吸気弁が閉弁するクランク角の範囲（例えば、排気行程）でクランクシャフトを正転及び逆転方向に交互に回転させ、クランクケース内に生じた圧力変動を、キャブレタに備わるダイヤフラムポンプに作用させる。そして、クランクシャフトの往復回転を、ピストンの到達範囲を変更させて継続し、吸気ポートを介して混合気をシリンダ内に供給した後、クランクシャフトを圧縮上死点前の所定の位置まで逆転方向に回転させ、点火する。

１０…内燃機関（エンジン）、１２…クランクシャフト、１４…シリンダ、１６…クランクケース、１６ａ…圧力伝達通路、１８…ベアリング、２０…オイルシール、２２…ピストン、２４…コンロッド、２６…ピストンピン、２８…クランクピン、３０…クランクアーム、３２…カウンタウェイト、３４…点火プラグ、３６…放熱フィン、４０…電動モータ、４２…回転軸、４４…電磁コイル、４６…永久磁石、４８…回転子（ロータ）、５０…冷却ファン、１０２…給気通路、１０４…掃気通路、１０６…排気通路、Ｐ１…給気ポート、Ｐ２１…掃気流入口、Ｐ２２…掃気ポート、Ｐ３…排気ポート、６０…キャブレタ、６０ａ…入口通路、６０ｂ…中間通路、６０ｃ…出口通路、６０ｄ…圧力導入通路、６２…ベンチュリ部、６８…ダイヤフラム、７０…ポンプ室、７２…ポンプ駆動圧力室、７４…ダイヤフラム、７６…燃料貯留室、７８…大気室、８０…流入規制弁、８２…レバー部材、８４…スプリング、８６…燃料調節弁、９０…プライミングポンプ、９２…スポイド、９４…傘型弁、９８…燃料タンク、ｖ１，ｖ２…逆止弁、ｈ１…調量孔、ｈ２…噴出孔、１５０…コントロールユニット、１５２…点火回路、１５４…モータ制御回路、１６０…蓄電装置。

Claims (9)

1. 燃料タンクと、
   エンジンのクランクケース内に生じる圧力変動を受けて駆動するダイヤフラムポンプを備えるキャブレタと、
   エンジンのクランクシャフトに連結した電動モータと、
   エンジンの始動に際し、前記電動モータによって前記クランクシャフトを正転及び逆転方向に交互に回転させて前記クランクケース内の圧力変動を生じさせ、前記燃料タンクに貯えられた燃料を、前記キャブレタを介してエンジンに供給する始動燃料供給装置と、
   を含んで構成されるエンジンの燃料供給装置。
2. ２ストロークエンジンに備わる請求項１に記載の燃料供給装置であって、
   前記始動燃料供給装置は、ピストンの冠面が掃気ポートよりも上死点側にある第１の位置と、前記ピストンの下面が吸気ポートよりも下死点側にあり、前記第１の位置におけるよりも前記ピストンの冠面が上死点に近付く第２の位置と、の間で前記クランクシャフトを回転させる、
   エンジンの燃料供給装置。
3. 前記クランクシャフトが前記第１の位置にあるときに、排気ポートの少なくとも一部が開口する、請求項２に記載のエンジンの燃料供給装置。
4. 前記始動燃料供給装置は、前記第１及び第２の位置の間で前記クランクシャフトを回転させた後、前記第１の位置におけるよりも前記ピストンの冠面が下死点に近付き、前記掃気ポートの少なくとも一部が開口する第３の位置と、前記第２の位置におけるよりも前記ピストンの冠面が上死点に近付き、前記吸気ポートの少なくとも一部が開口する第４の位置と、の間で前記クランクシャフトを回転させる、
   請求項２又は３に記載のエンジンの燃料供給装置。
5. ２ストロークエンジンに備わる請求項１に記載の燃料供給装置であって、
   前記始動燃料供給装置は、
   前記燃料タンクに貯えられた燃料を前記ダイヤフラムポンプによらずに前記キャブレタに供給するプライミングポンプを備え、
   ピストンの冠面が掃気ポートの上縁及び吸気ポートの上縁の間にあり、前記掃気ポートの少なくとも一部が開口する第３の位置と、前記ピストンの冠面が前記掃気ポートよりも上死点側にあり、前記吸気ポートの少なくとも一部が開口する第４の位置と、の間で前記クランクシャフトを回転させる、
   エンジンの燃料供給装置。
6. 前記第３及び第４の位置の間で前記クランクシャフトを回転させた後、前記クランクシャフトを圧縮上死点前の所定の位置まで逆転方向に回転させる、請求項４又は５に記載のエンジンの燃料供給装置。
7. 前記所定の位置は、エンジンの始動時における点火タイミングに対応する、請求項６に記載のエンジンの燃料供給装置。
8. 前記クランクシャフトを前記所定の位置まで回転させた後、前記クランクシャフトの回転停止に同期して、供給された燃料の混合気に点火する、請求項６に記載のエンジンの燃料供給装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１つに記載の燃料供給装置を備えるエンジンを含んで構成された、前記エンジンを駆動源とする携帯作業機。