JP2017166393A - 汎用エンジン用燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】汎用エンジンの排気の空燃比を一層精度良く、一層きめ細かく制御することができる。
【解決手段】汎用エンジン用燃料供給装置３０は、エアクリーナ４１から汎用エンジン１０の吸気口２１までの吸気ライン３１に介在したキャブレタ４２と、このキャブレタのフロート室６３と前記エアクリーナとを連通した減圧用連通路８１と、この減圧用連通路に介在しており、全閉に制御可能且つ弁開度を連続して制御可能な制御弁８２と、前記減圧用連通路に介在しており、前記フロート室内を減圧するように吸引する減圧用ポンプ８３と、前記汎用エンジンの燃焼室２５から排出された排気の空燃比を検出する空燃比センサ８４と、この空燃比センサの検出信号に基づいて前記制御弁の開度を制御する制御部８５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、汎用エンジン用燃料供給装置の改良技術に関する。

一般的なエンジン用燃料供給装置は、例えば特許文献１から知られている。特許文献１で知られているエンジン用燃料供給装置は、キャブレタからエンジンの燃焼室までの負圧管路と、この負圧管路とキャブレタのフロート室との間を連通した接続管と、この接続管に介在した電磁弁等の制御弁と、エンジンの燃焼室から排出された排気の空燃比を検出する空燃比センサと、この空燃比センサの検出信号に基づいて制御弁を制御する制御部とを備える。

制御弁を閉じたときには、フロート室は減圧されていない基本状態（非減圧状態）となる。一方、制御弁を開けたときには、キャブレタから燃焼室までの負圧管路と、キャブレタのフロート室との、圧力差が小さくなる。この結果、フロート室が減圧されていない基本状態での空燃比から、リーン方向へ空燃比を制御することができる。

しかし、フロート室内の減圧の程度は、キャブレタから燃焼室までの負圧管路の負圧の影響を受ける。つまり、フロート室内の圧力を、負圧管路の負圧と同程度まで下げるだけである。エンジンの排気の空燃比を一層精度良く、一層きめ細かく制御するには、改良の余地がある。

特開昭６０−２４９６５５号公報

本発明は、汎用エンジンの排気の空燃比を一層精度良く、一層きめ細かく制御できる技術を提供することを課題とする。

本発明によれば、汎用エンジン用燃料供給装置は、エアクリーナから汎用エンジンの吸気口までの吸気ラインに介在したキャブレタと、このキャブレタのフロート室と前記エアクリーナとを連通した減圧用連通路と、この減圧用連通路に介在しており、全閉に制御可能且つ弁開度を連続して制御可能な制御弁と、前記減圧用連通路に介在しており、前記フロート室内を減圧するように吸引する減圧用ポンプと、前記汎用エンジンの燃焼室から排出された排気の空燃比を検出する空燃比センサと、この空燃比センサの検出信号に基づいて前記制御弁の開度を制御する制御部とを備える。

本発明では、フロート室が減圧されていない基本状態（非減圧状態）での、キャブレタの燃料供給量は、理論空燃比よりもリッチに設定されることが前提となる。エアクリーナの空気取り入れ口は、大気に開放されている。キャブレタのフロート室は、減圧用連通路によって吸気ラインのエアクリーナに連通している。この減圧用連通路に、制御弁と減圧用ポンプとを介在させた。この減圧用ポンプによって、フロート室内を減圧するように吸引する。

このため、減圧用ポンプの吸引能力を適切に設定することにより、フロート室内の減圧の程度を最適化することができる。つまり、フロート室内の減圧の程度は、キャブレタから汎用エンジンの燃焼室までの、吸気ラインの負圧の影響を受けない。しかも、減圧用連通路に介在している制御弁の弁開度は、空燃比センサによって検出された排気の空燃比に基づいている。弁開度を連続的に制御することによって、減圧用連通路を流れる空気の流量を連続的に調節することができる。この結果、フロート室内の減圧速度を連続的に制御することができる。

減圧用ポンプと制御弁とによって、フロート室内の減圧の程度と減圧速度とを、連続的に調節することができる。つまり、フロート室とキャブレタのベンチュリ部との圧力差を、連続的に調節することができる。そして、フロート室が減圧されていない基本状態（非減圧状態）での空燃比から、リーン方向へ、空燃比を連続的に制御することができる。

このように、減圧用ポンプと制御弁とによって、フロート室内の減圧の程度を、きめ細かく制御できる。フロート室とキャブレタのベンチュリ部との圧力差を、迅速に且つきめ細かく制御できるので、排気の空燃比を一層精度良く、一層きめ細かく制御することができる。空燃比センサによって検出された排気の空燃比に基づいて、制御弁の弁開度をフィードバック制御することが可能である。

しかも、フィードバック制御を実行中に、汎用エンジンの負荷が変動しても、制御部によって制御弁を全閉することにより、フロート室を減圧されていない基本状態に迅速に戻すことができる。この結果、汎用エンジンの負荷の変動に対し、速やかに応答して空燃比を変更することができる。

好ましくは、前記減圧用ポンプは、前記汎用エンジンのクランクケースの内部に交互に発生した負圧と正圧とに応動する、ダイヤフラムポンプによって構成されている。このため、クランクケースの内圧を利用してダイヤフラムポンプを駆動することができる。クランクケースとダイヤフラムポンプとを連通する連通管を設けるだけの簡単な構成ですむ。

本発明では、汎用エンジンの排気の空燃比を一層精度良く、一層きめ細かく制御することができる。

本発明による汎用エンジン用燃料供給装置の模式図である。 図１に示されるキャブレタの断面図である。

本発明を実施するための形態を添付図に基づいて以下に説明する。

実施例に係る汎用エンジン用燃料供給装置について図面に基づき説明する。

図１は、汎用エンジン１０と、汎用エンジン用燃料供給装置３０、つまり汎用エンジン１０の吸排気ライン３１，３２と燃料供給ライン３３とを模式的に示している。

汎用エンジン１０は、船外機や作業機等の汎用機に搭載されており、クランクケース１１とシリンダブロック１２とヘッドカバー１３とクランク軸１４とピストン１５とを含む。シリンダブロック１２には、ピストン１５が往復動するシリンダ１６が設けられている。ヘッドカバー１３は、吸気口２１と排気口２２とを有する。吸気口２１は、吸気弁２３によって開閉される。排気口２２は、排気弁２４によって開閉される。

吸気口２１には、吸気ライン３１が接続されている。排気口２２には、排気ライン３２が接続されている。吸気ライン３１は、エアクリーナ４１とキャブレタ４２とインテークマニホールド４３とを有する。クランクケース１１には、連通口１１ａが設けられている。

エアクリーナ４１は、クリーナボックス５１と、このクリーナボックス５１に収納されたエアフィルタ５２と、クリーナボックス５１内がエアフィルタ５２によって区画されることにより形成されたダスト室５３及びクリーン室５４とからなる。ダスト室５３は、外気（エアフィルタ５２によって濾過される前の空気）を導入するように前記エアクリーナ４１の中、つまりクリーナボックス５１内に形成された空間である。クリーン室５４は、ダスト室５３内の空気がエアフィルタ５２によって濾過された後に流入するようにエアクリーナ４１の中、つまりクリーナボックス５１内に形成された空間である。クリーン室５４には連通口５４ａ（エアクリーナ４１の連通口５４ａ）が設けられている。

キャブレタ４２は、エアクリーナ４１から汎用エンジン１０の吸気口２１までの吸気ライン３１に介在している。図１及び図２に示されるように、キャブレタ４２は、スロットルボデイ６１と、このスロットルボデイ６１内に設けられたスロットル弁６２と、スロットルボデイ６１の下部に設けられたフロート室６３と、このフロート室６３内の燃料Ｆｕをスロットルボデイ６１のベンチュリ部６４に噴霧する噴霧ノズル６５とを含む。霧化された燃料は、エアクリーナ３３から導入された燃焼用空気と共に汎用エンジン１０の燃焼室２５へ供給される。フロート室６３は、溜められた燃料Ｆｕのレベルを検出するためのフロート６６を有する。フロート室６３のなかの、溜められた燃料Ｆｕの上限レベルよりも上位には、通気口６３ａが設けられている。

図１及び図２に示されるように、燃料供給ライン３３は、燃料タンク７１と、この燃料タンク７１からフロート室６３へ燃料を供給する燃料供給管７２とを含む。

汎用エンジン用燃料供給装置３０は、前記キャブレタ４２と減圧用連通路８１と制御弁８２と減圧用ポンプ８３と空燃比センサ８４と制御部８５とを備える。

減圧用連通路８１は、キャブレタ４２のフロート室６３とエアクリーナ４１とを連通している。詳しく述べると、この減圧用連通路８１は、エアクリーナ４１の連通口５４ａとフロート室６３の通気口６３ａとを連通している。この減圧用連通路８１には、制御弁８２と減圧用ポンプ８３とが介在している。減圧用ポンプ８３は、減圧用連通路８１のなかの、制御弁８２よりもエアクリーナ４１の連通口５４ａ側に介在することが好ましい。減圧用連通路８１のなかの、フロート室６３の通気口６３ａと制御弁８２との間は分岐しており、エアフィルタ８６を介して大気に開放されている。つまり、フロート室６３の通気口６３ａは、減圧用連通路８１によってエアクリーナ４１に連通されるとともに、大気に開放されている。

制御弁８２は、全閉に制御可能且つ弁開度を連続して制御可能な構成である。この制御弁８２は、ステッピングモータ等の電動モータによって、弁を全閉及び全開駆動できるとともに、弁開度を連続して変更可能に駆動（リニア駆動）できる、いわゆる電動弁である。

減圧用ポンプ８３は、フロート室６３内を減圧するように吸引する構成である。この減圧用ポンプ８３は、汎用エンジン１０のクランクケース１１の内部１１ｂ（クランク室１１ｂ）に交互に発生した負圧と正圧とに応動する、ダイヤフラムポンプによって構成されていることが好ましい。以下、減圧用ポンプ８３のことを、適宜「ダイヤフラムポンプ８３」と言い換える。

ダイヤフラムポンプ８３は、ハウジング９１とダイヤフラム９２とを含む。ハウジング９１は、吸入室９３と吐出室９４とダイヤフラム室９５とに区画されている。ダイヤフラム９２は、ダイヤフラム室９５をポンプ室９６とエア室９７とに区画している。エア室９７は、連通管９８によってクランクケース１１の連通口１１ａに連通している。ダイヤフラム９２は、クランク室１１ｂに交互に発生した負圧と正圧とに応動してポンピング作用をなす。この結果、制御弁８２が全閉以外の場合には、ダイヤフラム９２は、フロート室６３の空気を吸引する。この結果、フロート室６３内を減圧することができる。

このように、クランクケース１１の内圧を利用してダイヤフラムポンプ８３（減圧用ポンプ８３）を駆動することができる。クランクケース１１とダイヤフラムポンプ８３とを連通する連通管９８を設けるだけの簡単な構成ですむ。

空燃比センサ８４は、汎用エンジン１０の燃焼室２５から排出された排気の空燃比を検出するものであり、例えばＯ_２センサによって構成される。この空燃比センサ８４は、例えば排気ライン３２のエギゾーストマニホールド３４に設けられている。

制御部８５は、空燃比センサ８４の検出信号に基づいて、制御弁８２を全閉及び全開制御し、しかも制御弁８２の開度を連続して変更可能に制御（リニア制御）する構成である。つまり、制御弁８２は、空燃比センサ８４によって検出された排気の空燃比に基づいて、制御弁８２の弁開度をフィードバック制御する。

以上の説明をまとめると、次の通りである。汎用エンジン用燃料供給装置３０は、フロート室６３が減圧されていない基本状態（非減圧状態）での、キャブレタ４２の燃料供給量が、理論空燃比よりもリッチに設定されることが前提とした構成である。

エアクリーナ４１の空気取り入れ口（ダスト室５３の空気入口）は、大気に開放されている。キャブレタ４２のフロート室６３は、減圧用連通路８１によって吸気ライン３１のエアクリーナ４１に連通している。この減圧用連通路８１に、制御弁８２と減圧用ポンプ８３とを介在させた。この減圧用ポンプ８３によって、フロート室６３内を減圧するように吸引する。

このため、減圧用ポンプ８３の吸引能力を適切に設定することにより、フロート室６３内の減圧の程度を最適化することができる。つまり、フロート室６３内の減圧の程度は、キャブレタ４２から汎用エンジン１０の燃焼室２５までの、吸気ライン３１の負圧の影響を受けない。しかも、減圧用連通路８１に介在している制御弁８２の弁開度は、空燃比センサ８４によって検出された排気の空燃比に基づいている。弁開度を連続的に制御することによって、減圧用連通路８１を流れる空気の流量を連続的に調節することができる。この結果、フロート室６３内の減圧速度を連続的に制御することができる。

減圧用ポンプ８３と制御弁８２とによって、フロート室６３内の減圧の程度と減圧速度とを、連続的に調節することができる。つまり、フロート室６３とキャブレタ４２のベンチュリ部６４との圧力差を、連続的に調節することができる。そして、フロート室６３が減圧されていない基本状態（非減圧状態）での空燃比から、リーン方向へ、空燃比を連続的に制御することができる。

このように、減圧用ポンプ８３と制御弁８２とによって、フロート室６３内の減圧の程度を、きめ細かく制御できる。フロート室６３とキャブレタ４２のベンチュリ部６４との圧力差を、迅速に且つきめ細かく制御できるので、排気の空燃比を一層精度良く、一層きめ細かく制御することができる。空燃比センサ８４によって検出された排気の空燃比に基づいて、制御弁８２の弁開度をフィードバック制御することが可能である。また、理論空燃比の近くでのフィードバック運転が可能となれば、排気ライン３２に三元触媒を設けることによって、排気を容易に浄化することができる。また、フロート室６３内の減圧の程度を制御するので、メイン系統（スロットル系統）とアイドリング系統（スロー系統）の、どちらの燃料系統をも、同時に制御することが可能である。

しかも、フィードバック制御を実行中に、汎用エンジン１０の負荷が変動しても、制御部８５によって制御弁８２を全閉することにより、フロート室６３を減圧されていない基本状態に迅速に戻すことができる。この結果、汎用エンジン１０の負荷の変動に対し、速やかに応答して空燃比を変更することができる。

本発明の汎用エンジン用燃料供給装置３０は、船外機や作業機等の汎用機の汎用エンジンに採用するのに好適である。

１０ 汎用エンジン
１１ クランクケース
１１ａ 連通口
１１ｂ クランク室（クランクケースの内部）
２１ 吸気口
２５ 燃焼室
３０ 汎用エンジン用燃料供給装置
３１ 吸気ライン
３２ 排気ライン
３４ エギゾーストマニホールド
４１ エアクリーナ
４２ キャブレタ
４３ インテークマニホールド
６３ フロート室
６３ａ 通気口
８１ 減圧用連通路
８２ 制御弁
８３ 減圧用ポンプ（ダイヤフラムポンプ）
８４ 空燃比センサ（Ｏ_２センサ）
８５ 制御部
８６ エアフィルタ

Claims (2)

1. エアクリーナから汎用エンジンの吸気口までの吸気ラインに介在したキャブレタと、
   このキャブレタのフロート室と前記エアクリーナとを連通した減圧用連通路と、
   この減圧用連通路に介在しており、全閉に制御可能且つ弁開度を連続して制御可能な制御弁と、
   前記減圧用連通路に介在しており、前記フロート室内を減圧するように吸引する減圧用ポンプと、
   前記汎用エンジンの燃焼室から排出された排気の空燃比を検出する空燃比センサと、
   この空燃比センサの検出信号に基づいて前記制御弁の開度を制御する制御部とを備えた汎用エンジン用燃料供給装置。
2. 前記減圧用ポンプは、前記汎用エンジンのクランクケースの内部に交互に発生した負圧と正圧とに応動する、ダイヤフラムポンプによって構成されていることを特徴とする請求項１記載の汎用エンジン用燃料供給装置。

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