JP2017535723A

JP2017535723A - インパルスポンプ

Info

Publication number: JP2017535723A
Application number: JP2017543311A
Authority: JP
Inventors: 崇安部井; 直哉熊谷
Original assignee: ウォルブロエルエルシー
Priority date: 2014-11-06
Filing date: 2015-11-05
Publication date: 2017-11-30
Also published as: CN107076056B; US20170314510A1; WO2016073697A1; DE112015005060T5; CN107076056A; US10260457B2; SE542006C2; SE1750468A1

Abstract

少なくとも幾つかの実施例では、キャブレターは本体、燃料ポンプダイアフラム、及び圧力パルス通路を備える。燃料ポンプダイアフラムは、本体で支持され、燃料ポンプダイアフラムの一方側で燃料チャンバを形成し、燃料ポンプダイアフラムの他方側で圧力パルスチャンバを形成する。圧力パルス通路は、圧力パルスチャンバと圧力パルス源との間を連絡し、圧力パルスを圧力パルスチャンバ内に供給して、燃料ポンプダイアフラムを作動させる。圧力パルス通路は、圧力パルスの存在する通路と連通する入口を備え、入口は圧力パルスの存在する通路を形成する表面から間隔を置いている。【選択図】図２

Description

（同時係属出願への参照）
本出願は、２０１４年１１月６日に出願した米国仮特許出願第６２／０７５，９３８号の利益を主張し、参照することによって全体がここに組み込まれる。

本開示は、一般にキャブレター（気化器）に関する。

キャブレターは、広範囲な船舶用エンジン用途だけではなく、例えばチェインソーや雑草刈込機の為のエンジンのような携帯型エンジンを含む広範囲な２サイクル及び４サイクルエンジンのための燃料燃焼用必需品を提供するために用いられる。ダイアフラム型キャブレターは携帯型エンジン用途に特に有用で、エンジンは逆さまを含むあらゆる向きで動作できる。これらのキャブレターは、向きに無関係にキャブレターからの燃料の供給を制御するように機能する燃料計量ダイアフラムを利用している。加えて、幾つかのキャブレターは、エンジン圧力パルスに応答して、燃料を燃料供給源から引き出し、圧力の下で燃料計量アセンブリに燃料を供給するダイアフラム型の燃料ポンプを利用している。燃料ポンプダイアフラムは、一方側に液体燃料を収容する燃料チャンバを、他方側にエンジンと連通して燃料ポンプダイアフラムを作動させる圧力パルスを受ける圧力パルスチャンバを形成している。

少なくとも幾つかの実施例では、キャブレターは、本体と、燃料ポンプダイアフラムと、圧力パルス通路と、を備えている。燃料ポンプダイアフラムは本体に支持され、燃料ポンプダイアフラムの一方側に燃料チャンバを、燃料ポンプダイアフラムの他方側に圧力パルスチャンバを、部分的に形成している。圧力パルス通路は、圧力パルスチャンバと圧力パルス源との間を連絡し、圧力パルスを圧力パルスチャンバ内に供給して、燃料ポンプダイアフラムを作動させる。圧力パルス通路は、圧力パルスの存在する通路と連通する入口を備え、入口は圧力パルスの存在する通路を形成する表面から間隔を置いている。

少なくとも１つの例では、圧力パルスの存在する通路は、本体内に燃料と空気の混合通路を備え、入り口は燃料と空気の混合通路の少なくとも一部を形成する本体の表面から間隔を置いている。圧力パルス通路は、キャブレター本体に支持され、燃料と空気の混合通路に延びるピックアップを部分的に備える又は形成されている。ピックアップは、キャブレターの通常の向きにおいて、ピックアップと本体の間の接続点から重力方向に対して下向きの入口端を有する。例えば圧力パルス通路の入口が、入口の辺りで流体の流れる方向に背を向けていることによって、圧力パルス通路は、液体燃料が圧力パルス通路に流入することを阻止する方向を向いている。実施例では、ピックアップをキャブレター本体に対して、液体燃料がピックアップに流入することを阻止する方向に向け、ピックアップが下流側を向いた側面より長い上流を向いた側面を有し、又は、ピックアップが本体と接続された部分と燃料と空気の混合通路に設けられた入口を有し、入口が本体に接続されたピックアップの部分より燃料と空気の混合通路の出口端に近い。

少なくとも幾つかの実施例では、キャブレターは、本体と、ダイアフラムと、圧力パルス通路と、を備えている。ダイアフラムは本体に支持され、一方側に燃料チャンバを、他方側に圧力パルスチャンバを、部分的に形成する。圧力パルス通路は、圧力パルスチャンバと圧力パルス源との間を連絡し、圧力パルスを圧力パルスチャンバ内に供給して、ダイアフラムを作動させる。圧力パルス通路は、圧力パルスの存在する通路と連通する入口を備え、入口は圧力パルスの存在する通路を形成する表面から間隔を置いている。特定の実施例では、ダイアフラムが、燃料ポンプアセンブリの一部、又は燃料計量アセンブリの一部である。圧力パルス通路はキャブレター本体からキャブレター本体の燃料と空気の混合通路まで延びるピックアップを部分的に備えるか又は形成されている。そして、ピックアップは、燃料と空気の混合通路内の流体の流れに入口端を設け、キャブレター本体の表面から間隔を置く方向を向いている。ピックアップは、液体燃料がピックアップ又は圧力パルス通路に流入することを阻止する方向を向いている。

キャブレターの燃料と空気の混合通路に延びるパルスピックアップを示すキャブレターの正面図である。パルスピックアップを示す図１のキャブレターの断面図である。キャブレターの燃料ポンプアセンブリを示す図１のキャブレターの部分断面正面図である。燃料と空気の混合通路と代替のピックアップの概略図である。燃料と空気の混合通路とピックアップの概略図である。

より詳細には図面を参照して、図１〜３にはロータリー絞り弁（throttle valve）式のキャブレター１０を示す。図３に示すように、キャブレター１０は一方側に燃料チャンバ１６を、他方側に圧力パルスチャンバ１８を、部分的に形成するダイアフラム１４を備えた燃料ポンプ１２を有している。燃料ポンプ１２を動作させるために、圧力パルスが１つ以上の通路又は導管を通って圧力パルスチャンバ１８と連通している。通路及び／又は導管は、キャブレター本体２４の内部に形成されているか、又は、キャブレター本体２４の外側に少なくとも部分的に延びる１つ以上のチューブ又はホースによって形成されている。

図２に示すように、キャブレター本体２４は、そこを通る燃料と空気の混合通路２６を有し、ロータリー絞り弁２２が燃料と空気の混合通路２６に設けられている。絞り弁がアイドル位置と全開放位置の間を移動してキャブレター１０を通る空気と燃料の流れを制御するために、絞り弁２２は燃料と空気の混合通路２６と選択的かつ漸進的に位置合わせされた貫通孔２８を有している。絞り弁２２は、燃料と空気の混合通路２６から全体的に横方向に延びるキャブレター本体２４の相補的孔３０に回転自在に収容された、全体的に円筒状の軸を有している。絞り弁２２がアイドル位置と開放位置の間を回転するように、カム（cam）又は他の機構が軸方向に絞り弁２２を置き換えることができる。この絞り弁２２の軸方向の移動は、絞り弁２２に支持されたニードル３８をキャブレター本体２４に支持された燃料ジェット４０に対して移動させて、燃料ジェット４０のオリフィスの寸法を変化させ、それによって少なくとも部分的にオリフィスから放出される燃料の量又は割合を制御する。

燃料は燃料ポンプ１２と燃料計量アセンブリ７２によって燃料ジェット４０に供給される。燃料ポンプ１２は、オプションで燃料ポンプダイアフラム１４とキャブレター本体２４の間に収容されたガスケットを有する、エンドプレート６０とキャブレター本体２４の間に閉じ込められた燃料ポンプダイアフラム１４を備えている。燃料入口接続金具（fitting）６４はエンドプレート６０に支持され、キャブレター本体２４の内部通路６６を通って燃料チャンバ１６と連通しており、内部通路６６は燃料チャンバ１６からの燃料の逆流を防止する、好ましくは燃料ポンプダイアフラム１４と一体のフラップタイプの入口弁６８を備えている。入口弁６８を通って流れる燃料は燃料ポンプダイアフラム１４によって部分的に形成された燃料チャンバ１６に流入する。燃料チャンバ１６から放出された燃料は、これも好ましくは燃料ポンプダイアフラム１４と一体のフラップタイプ弁である出口弁７０を通って流れる。

そこから、燃料は燃料計量アセンブリ７２に流れ、図２に示すように、燃料計量アセンブリ７２は、燃料計量ダイアフラム７４、燃料計量チャンバ７６、参照チャンバ７８、及び燃料が燃料計量チャンバ７６へ流れるのを選択的に許容するダイアフラム制御入口弁（図示せず）を有している。燃料は、燃料計量チャンバ７６から燃料ジェット４０へ流れ、既知の方法で燃料ジェット４０の前後の差圧に応じて燃料と空気の混合通路２６に流入する。燃料計量アセンブリ７２は、米国特許第５，７１１，９０１号明細書に開示されており、この開示は参照することによって全体としてここに組み込まれる。

図３に戻って、圧力パルスチャンバ１８は、燃料チャンバ１６から燃料ポンプダイアフラム１４の他方側に形成され、燃料と空気の混合通路２６に向かって開放された圧力パルス通路８０を通ってエンジン吸気口マニホルドと連通している。吸気口マニホルドからのエンジン圧力パルスは従って圧力パルスチャンバ１８と連通して、そこの中の圧力を変化させる。特に、４ストロークエンジンでは、圧力パルスは大部分が負であるか又は真空圧力であって、燃料ポンプダイアフラム１４を燃料チャンバ１６の体積を増加させる方向に移動させて、燃料をそこに引き込む。バネ８２は付勢力又は復元力を提供して、燃料ポンプダイアフラム１４を燃料チャンバ１６の体積が減少する方向へ移動させ、圧力下で燃料チャンバ１６から燃料を放出させる。このように、燃料ポンプダイアフラム１４の移動により燃料がキャブレター１０に引き込まれ、圧力下で燃料が燃料計量アセンブリ７２へ放出される。これは、エンジンの燃料需要に対応してエンジンが利用可能になる。

少なくとも幾つかの実施例では、圧力パルス通路８０は一端で燃料と空気の混合通路２６に連通し、他端で圧力パルスチャンバ１８と連通している。圧力パルス通路８０は、例えばエアフィルタの下流位置から通じて圧力パルスチャンバ１８に直接延びる外部導管を通って、キャブレター１０の外側を経由できる。代替的に、圧力パルス通路８０はキャブレター本体２４の内部を経由することができるし、要求に応じて部分的に内側、部分的に外側を経由することもできる。

少なくとも幾つかの実施例では、図１及び図２に示すキャブレター１０の通常の向きでは、圧力パルス通路８０は燃料と空気の混合通路２６を通る中心線又は中心面から（重力方向に対して）上方に向かって開放している。この向きは、キャブレター１０が用いられる装置に取り付けた際の、キャブレター１０の正常の又は一般的な姿勢を表している。例えば、チェインソーに用いられて、チェインソーが始動、又はグランドレベルで何かをカットしている時であって、チェインソーが全体的に重力方向と平行にカットしている時の向きである。これは、燃料が圧力パルス通路８０に流入して燃料ポンプの動作を妨げる可能性を削減する。また、圧力パルス通路８０は、燃料ポンプに向かって下向きに向きを変える前に、圧力パルス通路８０と燃料と空気の混合通路２６の交差点又は接点から上向きに延びている。この圧力パルス通路８０の入口部分８６の上向きの向きは、液体燃料の圧力パルス通路８０への流入をさらに阻止している。

圧力パルス通路８０は、燃料と空気の混合通路２６のすべてのベンチュリ又は縮径部より下流で燃料と空気の混合通路２６と連通している。少なくとも幾つかのバージョンでは、圧力パルス通路８０の入口８８は、絞り弁２２の下流で、キャブレター１０が用いられるエンジンにより接近したキャブレター１０の側面により接近するように設けられている。これにより、圧力パルス通路８０を通って燃料ポンプ１２に、より良好でより強力なパルス信号が供給される。

圧力パルス通路８０はさらに、燃料と空気の混合通路２６の表面９２にポートとして形成された入口８８を単に有するよりむしろ、少なくとも部分的に燃料と空気の混合通路２６へ延びるピックアップ９０又は導管を備える又は形成されている。ピックアップ９０は、チューブ状で、円形内部通路を備えた全体的に円筒形状であるか、又は、燃料と空気の混合通路２６の隣接領域の圧力を、圧力パルス通路８０の残りの部分と連通させることのできる他のすべての所望の形状とすることができる。ピックアップ９０はすべての適切な材料から形成することができ、少なくとも幾つかの実施例では金属で形成され、キャブレター本体２４とは別に形成されて、次にキャブレター本体２４と結合される。ピックアップ９０は、締まりばめ、圧入、接着、ねじ止め、又は溶接を含む、すべての適切な方法でキャブレター本体２４に支持され又は固定される。図示の非限定的な例では、ピックアップ９０は、圧力パルス通路８０と燃料と空気の混合通路２６の交差する穴９３に螺入されている。穴９３はプラグ９５によって閉じられている。

ピックアップ９０は、燃料と空気の混合通路２６の入口９４と出口９６の間に少なくとも部分的に収容されるか、又は、燃料と空気の混合通路２６の外側でこの通路の下流で、外部導管によって圧力パルス通路８０又は圧力パルスチャンバ１８と結合している。少なくとも幾つかの実施例では、例えば図１，２に示すように、ピックアップ９０は絞り弁２２の下流に設けられている。そして、図示ではキャブレター１０がロータリー絞り弁２２を有しているが、ピックアップ９０（又は燃料と空気の混合通路２６の表面から間隔を置いた入口を有する圧力パルス経路８０）は、他の種類のキャブレターでも用いることができ、それらには限定するものではないが、バタフライスタイルの絞り弁を有するキャブレターが含まれる。

少なくとも幾つかの実施例では、ピックアップ９０の入口は、重力（例えば重力方向）と使用時のキャブレター１０の通常の向きに対して、上を向いている。これは、ピックアップ９０の入口８８を、キャブレター本体２４に接続されたピックアップ９０の対向端９８より低く位置付ける。そしてこれは、ピックアップ９０の入口８８を燃料と空気の混合通路２６の下部に向かって下向きに向ける（例えば、圧力パルス経路８０と燃料と空気の混合通路２６の交差点から中央線／軸８４の反対側の部分）。この向きは、少なくともキャブレター１０の通常の向き又はその近傍で、液体燃料が圧力パルス経路８０に流入することをさらに阻止する。少なくとも幾つかの実施例では、ピックアップ９０は燃料と空気の混合通路２６の軸８４に対して１０〜９０度の間の角度α（図３）だけ傾いている。

また、図４に示すように、代替のピックアップ９０’の上流側１００（即ち、燃料と空気の混合通路２６の出口端９６から最も遠い側）は、燃料と空気の混合通路２６を下流側１０２よりさらに内向きに延びて（即ち、ピックアップ９０の上流対向側１００は、下流側１０２より長い）、入口８８’の圧力を圧力パルス経路８０の残りに連通させながら、流体のピックアップへの流入をさらに阻止している。これは、入口８８’と平行な面が燃料と空気の混合通路２６の軸８４と平行にならない向きにピックアップ９０の入口８８’を向ける。類似の効果は、上述の構成の代わりに又は追加して、図５に示すように、ピックアップ９０の軸１０６が燃料と空気の混合通路２６の軸８４と直交しないようにピックアップ９０の角度をつけ、入口８８が全体的に燃料と空気の混合通路２６を通る流体の流れ方向から見て外を向くようにすることによっても得られる。換言すれば、入口８８がピックアップ９０の他端９８よりも燃料と空気の混合通路２６の出口端９６により近くなるようにピックアップ９０を向けることによって、類似の効果が得られる。ピックアップ軸１０６と燃料と空気の混合通路の軸８４の間の角度βは、０〜９０度の間にあり、少なくとも幾つかの実施例では、２０〜７５度の間にある。

ピックアップ９０を用いることで、圧力パルス経路８０の入口を、燃料と空気の混合通路２６を形成するキャブレター本体２４の表面９２から遠ざけ、燃料と空気の混合通路２６の中央又は近傍内の主となる流体の流れに移動させる。混合経路面９２から間隔を置いた流体の流れは、全体的に表面９２での流体の流れより速く、従ってより低い相対圧力である。従って、混合経路面９２から間隔を置いた位置から供給される圧力信号は、より大きく増幅されて、燃料ポンプダイアフラム１４の駆動を容易にし、燃料ポンプ１２がより敏感に反応するようになる。少なくとも幾つかの実施例では、図１〜３に示すように、ピックアップの入口８０（従って圧力パルス経路８０）は、全体的に燃料と空気の混合通路２６の軸８４に位置合わせされている。これが、入口８８を、燃料と空気の混合通路２６の表面９２によって生ずる流体の流れの境界層から、又は流体の流れへの他の影響から切り離すことを助長する。

また、ピックアップと圧力パルス経路は一般的に液体燃料が圧力パルス経路に流入することを阻止する向きを向いている。これは多くの方法によって実行できるものであって、例えばピックアップを下向きに角度をつけるが（例えば重力に対し、キャブレターの通常の向きで）圧力パルス経路の一部を下部から上部に延びるように配索したり、及び／又は、入口が入口の領域で流体の方向の外を向くように圧力パルス経路の入口に角度をつけることによって実行できる。これは、入口を混合通路の流体の流れから遮蔽するように入口に角度をつけることによって（例えば図４に示すように）、又は、例えば図５に示すようにピックアップ全体に角度をつけることによって実行できる。もちろん、要望に応じて他の配置も用いることができ、図示や記載の例はすべての可能性を表現することを意図したものではない。

少なくとも幾つかの実施例では、ピックアップ入口８８は混合通路表面９２から少なくとも１ｍｍである。少なくとも幾つかの実施例では、入口８８は燃料と空気の混合通路２６の中心／軸８４と位置合わせされているが、例えば燃料と空気の混合通路２６の径よりピックアップ９０を短く又は長くすることによって、入口８８は中心線から間隔を置くことができる。また、燃料ポンプダイアフラム１４に関してより詳細に説明したが、必要に応じて、圧力パルス経路の配置も燃料計量ダイアフラム７４と共に用いて、圧力パルスを参照チャンバ７８（この場合には圧力パルスチャンバと称す）と連通させることができる。

ここに開示した本発明の形態は、現在の好ましい実施例を構成するが、多くの他の形態が可能である。例えば、ピックアップを真っすぐなチューブ状のコンポーネントとして示したが、曲げることも、ひねることも、湾曲することも、径を変化させることも、少なくとも部分的にシールド又はスクリーンで覆うことも、他の可能性と共に可能である。本発明のすべての可能な等価な形態又は波及効果をここに記載することは意図していない。ここに用いた用語は限定のためでなく単に記述的なものであって、様々な変更が本発明の精神と範囲に逸脱することなく実施できる。

Claims

本体と、
前記本体に支持され、一方側に燃料チャンバを、他方側に圧力パルスチャンバを、部分的に形成する燃料ポンプダイアフラムと、
圧力パルスチャンバと圧力パルス源との間を連絡し、圧力パルスを圧力パルスチャンバ内に供給して、燃料ポンプダイアフラムを作動させる圧力パルス通路と、を備えたキャブレターであって、
前記圧力パルス通路は、圧力パルスの存在する通路と連通する入口を備え、入口は圧力パルスの存在する通路を形成する表面から間隔を置いていることを特徴とするキャブレター。
圧力パルスの存在する前記通路は、前記本体内に燃料と空気の混合通路を備え、
前記入り口は前記燃料と空気の混合通路の少なくとも一部を形成する前記本体の表面から間隔を置いていることを特徴とする請求項１に記載のキャブレター。
前記圧力パルス通路は、前記本体に支持され、前記燃料と空気の混合通路に延びるピックアップを備えることを特徴とする請求項２に記載のキャブレター。
前記ピックアップは、前記キャブレターの通常の向きにおいて、前記ピックアップと前記本体の間の接続点から重力方向に対して下向きの入口端を有することを特徴とする請求項３に記載のキャブレター。
前記圧力パルス通路は、液体燃料が前記圧力パルス通路に流入することを阻止する方向を向いていることを特徴とする請求項１に記載のキャブレター。
前記圧力パルス通路の前記入口が、前記入口の辺りで流体の流れる方向に背を向けていることを特徴とする請求項５に記載のキャブレター。
前記ピックアップが前記本体に対して、液体燃料が前記ピックアップに流入することを阻止する方向を向いていることを特徴とする請求項３に記載のキャブレター。
前記ピックアップが、下流側を向いた側面より長い上流を向いた側面を有していることを特徴とする請求項７に記載のキャブレター。
前記燃料と空気の混合通路が、流体の流れを入口端から出口端に向かわせ、前記ピックアップが前記本体と接続された部分と前記燃料と空気の混合通路に設けられた入口を有し、そして、前記入口が前記本体に接続された前記ピックアップの前記部分より前記燃料と空気の混合通路の前記出口端に近いことを特徴とする請求項２に記載のキャブレター。
本体と、
前記本体に支持され、一方側に燃料チャンバを、他方側に圧力パルスチャンバを、部分的に形成するダイアフラムと、
圧力パルスチャンバと圧力パルス源との間を連絡し、圧力パルスを圧力パルスチャンバ内に供給して、ダイアフラムを作動させる圧力パルス通路と、を備えたキャブレターであって、
前記圧力パルス通路は、圧力パルスの存在する通路と連通する入口を備え、入口は圧力パルスの存在する通路を形成する表面から間隔を置いていることを特徴とするキャブレター。
前記ダイアフラムが燃料ポンプアセンブリの一部であることを特徴とする請求項１０に記載のキャブレター。
前記ダイアフラムが燃料計量アセンブリの一部であることを特徴とする請求項１０に記載のキャブレター。
前記圧力パルス通路は、前記本体に支持され、燃料と空気の混合通路に延びて前記圧力パルス通路の入口を形成するチューブ状ピックアップを備えていることを特徴とする請求項１０に記載のキャブレター。
前記ピックアップは、前記キャブレターの通常の向きにおいて、前記ピックアップと前記本体の間の接続点から重力方向に対して下向きの入口端を有することを特徴とする請求項１３に記載のキャブレター。
前記ピックアップは、液体燃料が前記ピックアップに流入することを阻止する方向を向いていることを特徴とする請求項１３に記載のキャブレター。
前記ピックアップが、下流側を向いた側面より長い上流を向いた側面を有していることを特徴とする請求項１５に記載のキャブレター。
前記本体が、入口端から出口端に流れる流体が通る燃料と空気の混合通路を備え、前記ピックアップが前記本体と接続された部分と前記燃料と空気の混合通路に設けられた入口を有し、そして、前記入口が前記本体に接続された前記ピックアップの前記部分より前記燃料と空気の混合通路の前記出口端に近いことを特徴とする請求項１５に記載のキャブレター。