JP2563173B2 - 内燃機関の過回転防止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は振動を利用して内燃機関の過回転を防止する
装置に関するものである。

［従来の技術］ 形態作業機の動力源には、一般に２サイクル内燃機関
が使用されている。特に、ダイヤフラム型気化器を採用
することにより、全姿勢運転が可能となり、チエンソー
や刈払機などに使用されている。このような形態作業機
では作業性を向上するために、軽量、小型、高出力の内
燃機関の全負荷運転で使用するのが一般的である。しか
し、チエンソーや刈払機のカツターのように、無負荷運
転時の負荷トルクが小さい場合に気化器の絞り弁を全開
にすると、切断作業に入る前に機関が許容回転数を越え
るいわゆる過回転（オーバランニング）が起こり、機関
が破損することがある。過回転運転は切断作業が終つた
後にも同様に起こり得る。

絞り弁の全開状態で無負荷運転にならないように、作
業中断の都度絞り弁を戻せば過回転は避けられるが、断
続的作業の繰り返しが多いため、運転者はこの操作を怠
ることが多く機関の破損や寿命の短縮を招く。

従来、このような無負荷運転での過回転を防止するた
めに、絞り弁の全開および全開付近で燃料の濃い混合気
を供給する手段が講じられている。しかし、この手段で
は燃料消費量が多くなる、点火栓が被り易い、排気煙が
多くなる、マフラーにタールなどが溜りやすい、などの
問題がある。

また、本出願人は特開昭61−1835号公報に開示される
過回転防止装置を提案しているが、これは振動ポンプが
常時駆動され、加圧空気がアクチユエータへ直接供給さ
れるので、機関の振動により振動ポンプのダイヤフラム
が常にふら付き、動作の安定性が悪く、機関の過回転時
アクチユエータが絞り弁を閉じる作動点の設定が難し
い。そこで、振動ポンプとアクチユエータとの間に、機
関の過回転時の振動により開く制御弁を備えたものを提
案しているが、これによつても機関の使い初めとかなり
使い込んだ後では機関回転数と振動の強さの関係が変化
し、機関全体の温度などによつても機関回転数と振動の
強さの関係が変化する。さらに、個々の機関により機関
回転数と振動の強さとの関係にバラツキがあり、完全な
ものとは言い難い。

［発明が解決しようとする問題点］ そこで、本発明の目的は上述の問題を解決するため
に、制御弁の作動点がより正確であり、したがつて機関
の所定回転数以上で振動ポンプからの加圧空気によりア
クチユエータが作動され、絞り弁が自動的に閉方向へ回
動される内燃機関の過回転防止装置を提供することにあ
る。

［問題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の構成は気化器の
絞り弁を閉方向へ作動させるアクチユエータと、機関過
回転時にアクチユエータへの圧力を制御する制御弁と、
機関の振動により作動する振動ポンプとを備えた内燃機
間の過回転防止装置において、前記制御弁を機関により
駆動される発電機の起電力を用いて作動させるものであ
る。

［作用］ 内燃機関に取り付けられた振動ポンプ41が機関の振動
を受けると、錘44とともにダイヤフラム58が往復動し、
正圧または負圧の空気がアクチユエータ81の方へ送られ
る。

しかし、機関の通常の運転状態では、制御弁61により
振動ポンプ41またはアクチユエータ81の作動がキヤンセ
ルされているので、絞り弁を制御するアクチユエータ81
のロツド92がばね89の力により引つ込められている。

機関が過回転状態になると、機関10により駆動される
発電機13の起電力ないし起電力が所定値よりも高くな
る。この時制御弁61の電磁コイル66の電磁力がばね64の
力よりも大きくなり、プランジヤと一体の弁体69が弁座
70から離れ、振動ポンプ41およびアクチユエータ81のキ
ヤンセルを解く。

振動ポンプ41から正圧または負圧の空気がアクチユエ
ータ81の圧力室85へ供給され、ロツド92が突出される。
ロツド92により絞り弁レバー29とともに弁軸28が回転さ
れ、絞り弁27の開度が減じられる。こうして、機関へ供
給される混合気の量が減じられ、機関の回転数が低下
し、自動的に過回転が防止される。

［発明の実施例］ 第１図に示すように、内燃機間10は冷却フインを有す
るシリンダ本体11の一側方に気化器24が、他側方にマフ
ラー12がそれぞれ接続される。また、シリンダ本体11の
クランクケースの側方にクランク軸15により駆動される
発電機13が備えられ、この起電力を利用して点火栓へ断
続的に高圧電圧を印加し、電気火花を発生させるように
なつている。

第２図に示すように、気化器24は本体35のベンチユリ
34に、弁軸28により絞り弁27が支持され、ベンチユリ34
を通過する空気の負圧により燃料がベンチユリ34へ供給
される。このような燃料供給機構は、例えば米国特許第
3,738,623号明細書により公知であり、本発明の要旨に
は直接関係しないので説明を省略する。

弁軸28の上端部は軸受スリーブ38により本体35に回動
可能に支持され、かつ上端に逆Ｌ字形の絞り弁レバー29
が固定される。そして、弁軸28に巻き付けたばね36の一
端が絞り弁レバー29に、他端が軸受スリーブ38にそれぞ
れ係止される。また、軸受スリーブ38にレバー25のボス
部が回動可能に外挿支持され、このボス部に巻き付けた
ばね32の一端がレバー25に、他端が本体35のピン31にそ
れぞれ係止される。絞り弁レバー29の係合片37がレバー
25の縁部に係合可能に下方に突出される。

第１図において、絞り弁レバー29はばね36の力により
反時計方向に回転付勢されて、係合片37をレバー25に衝
合される。しかし、レバー25は強いばね32の力により時
計方向に回転付勢され、絞り弁27を閉じる。トリガワイ
ヤ30によりレバー25をばね32の力に抗して反時計方向に
回動すると、絞り弁レバー29もレバー25に追随し、絞り
弁27の開度が増加する。

本発明による内燃機間の過回転防止装置は、振動ポン
プ41と、制御弁61と、絞り弁レバー29を介して絞り弁27
の開度を減じるためのアクチユエータ81とから構成され
る。

振動ポンプ41はカツプ状のハウジング57,55の間にダ
イヤフラム58を挟んで結合し、大気室45と圧力室46を構
成される。ダイヤフラム58の両面に当て板42,51が重ね
合され、さらに錘44がリベツト43により結合される。圧
力室46に通路56,47が設けられ、これらにポート部材53,
50がそれぞれ結合される。ポート部材53に通路56から通
路52への空気の流れを許す逆止弁54が設けられる。ま
た、ポート部材50に大気口49から通路47への空気の流れ
を許す逆止弁48が設けられる。通路52は管17により制御
弁61の通路68に接続される。

制御弁61は常閉型の電磁弁をなすもので、ハウジング
67に通路68,71が設けられ、これらの接続部に形成した
弁座70へ弁体69がばね64の力により押し付けられる。弁
体69はプランジヤと一体に構成され、電磁コイル66が励
磁されると、弁体69がばね64の力に抗して吸引され、弁
座70から離れる。電磁コイル66の巻枠は、カツプ形のコ
ア63の内部に収容されかつ環状板からなるコア65により
閉鎖され、このコア65がハウジング67の端壁に重ね合せ
結合される。電磁コイル66の巻枠の内部にコア63に結合
したアクチユア62と、弁体69の一体のプランジヤが挿入
され、プランジヤとアマチユア62との間にばね64が介装
される。電磁コイル66は発電機13の起電力が印加され
る。好ましくは、発電機13の起電圧は電子制御装置14へ
入力として加えられ、この電圧が所定値を越えた時作動
するスイツチング回路を経て、電磁コイル66へ通電され
るように構成される。通路71は管18を介してアクチユエ
ータ81の圧力室85へ接続される。

アクチユエータ81はカツプ形のハウジング82,83の間
にダイヤフラム84を挟んで結合し、圧力室85と大気室86
を構成される。ダイヤフラム84の両面に当て板87,88が
重ね合され、かつロツド92の基端部が結合される。ロツ
ド92を取り囲みかつ当て板88とハウジング83との間に介
装さればばね89により、ハウジング83の穴91に摺動可能
に挿通したロツド92が引つ込められている。ロツド92の
先端部は前述した絞り弁レバー29に衝合可能に構成され
る。圧力室85に大気に連通する絞り93が、大気室86に大
気に連通する絞り94がそれぞれ設けられ、これによりア
クチユエータ81の過激な動作が抑えられる。

上述した振動ポンプ41は好ましくは第３図に示すよう
に、気化器24の本体35の下端壁に一体的に結合される一
方、制御弁61およびアクチユエータ81が本体35の上端壁
に結合される。この場合、制御弁61のハウジングはアク
チユエータ81のハウジング82と一体に構成される。管17
により振動ポンプ41と制御弁61が接続される。しかし、
振動ポンプ41および制御弁61は機関10の適当な部分に取
り付けることができる。

次に、本発明による内燃機関の過回転防止装置の作動
について説明する。機関が所定回転数以下の状態では、
機関10のクランク軸15により駆動される発電機13の起電
力ないし起電圧は低く、したがつて電磁コイル66の電磁
力が弁体69に及ぼす力が弱く、弁体69はばね64の力によ
り弁座70に押し付けられている。

振動ポンプ41は機関の振動を受けてダイヤフラム58に
支持された錘44が上下に振動する。ダイヤフラム58が上
側へ脹んだ時、圧力室46の圧力が低くなるので、逆止弁
48が開き、大気口49から圧力室46へ空気が吸引される。
続いてダイヤフラム58が下側へ脹んだ時、圧力室46の空
気が逆止弁54を開いて管17へ排出される。しかし、通路
69が閉じられているので、圧力室46の圧力がある程度高
くなると、ダイヤフラム58の振動が抑えられる。

機関が所定回転数以上すなわち過回転状態になると、
発電機13から制御弁61の電磁コイル66へ加えられる起電
圧が大きくなり、電磁コイル66の弁体69に及ぼす電磁力
がばね64の力よりも大きくなり、弁体69が弁座70から離
れ、通路68と通路71ないし圧力室85を互いに連通させ
る。振動ポンプ41のダイヤフラム58が錘44により大きく
振動し、圧力室46の加圧空気が制御弁61を経てアクチユ
エータ81の圧力室85へ供給され、ロツド92がばね89の力
ににして押し下げられる。したがつて、第３図に鎖線で
示すように絞り弁レバー29が弁軸28と一緒に時計方向へ
回動され、絞り弁27の開度が減じられる。機関へ吸収さ
れる混合気の流量が減じられ、機関の回転数が低くな
る。

機関の回転数が低くなると、発電機の起電圧が低くな
り、制御弁61の電磁コイル66の電磁力が弱くなり、弁体
72により通路68と71ないし圧力室85との間が閉じられ
る。そして、アクチユエータ81の圧力室85の空気が絞り
94から次第に外部へ流出し、ばね89の力によりロツド92
が押し上げられる。絞り弁レバー29がばね36の力により
反時計方向へ回動され、係合片37がレバー25の縁部に当
る。こうして、絞り弁27の開度が大きくなり、再び機関
の回転数が高くなる。

絞り弁27の開度はトリガワイヤ30により操作されるレ
バー25の回動位置で決まる。機関の回転数が再び増加し
て所定回転数を超えると、再び制御弁61が開いてアクチ
ユエータ81により絞り弁27の開度が減じられる。このよ
うな繰り返しにより機関は予め設定した所定回転数以下
に維持され、運転者が負荷の変動に応じてトリガワイヤ
30を操作しないでも自動的に機関の過回転が防止され
る。

第４図に示す実施例では、アクチユエータ181が振動
ポンプ141により発生される負圧により、制御弁61を経
て作動される。制御弁61のハウジング67は振動ポンプ14
1のポート部材153と一体に構成され、通路68と通路149
の間に弁座70が構成される。そして、アクチユエータ81
の圧力室185が管19を介して制御弁61の通路68と連通さ
れる。他の構成については、第１図に示す実施例と同様
であり、アクチユエータおよび振動ポンプの同様の構成
部材に100を加えた符号を付してある。この実施例で
は、機関が所定回転数以上になると、制御弁61の弁体69
が弁座70から離れる。したがつて、アクチユエータ181
の圧力室185の空気が管19、通路68、弁座70、通路149、
逆止弁148、振動ポンプ141の圧力室146へ吸引され、さ
らに逆止弁154を経て通路152から外部へ排出される。こ
うして、圧力室185が負圧となり、ばね189の力に抗して
ロツド192が押し下げられ、絞り弁レバー29と一緒に絞
り弁27が閉方向へ回動される。

以上説明した各実施例では、制御弁が振動ポンプとア
クチユエータとの間に備えられているが、第５図に示す
ように、制御弁を振動ポンプの吸込口に接続して機関過
回転時のみ振動ポンプを作動させるようにしてもよく、
また第６図に示すように、制御弁をアクチユエータの圧
力室に接続して、通常はアクチユエータを逆作動させ、
機関過回転時ばねの力により順作動させるようにしても
よい。

第５図に示す実施例では、制御弁61が振動ポンプ41の
吸込口側すなわち逆止弁48側に接続される。制御弁61の
ハウジングはポート部材50と一体に構成される。振動ポ
ンプ41の吐出口すなわち逆止弁54側が管20によりアクチ
ユエータ81の圧力室85へ接続される。振動ポンプ41、ア
クチユエータ81および制御弁61の構成については、第３
図に示す実施例のものと同様であり、同様の構成部材に
共通の符号を付して説明を省略する。

この実施例では、機関の通常運転では、制御弁61によ
り振動ポンプ41の吸込口すなわち大気口49が閉じられて
いるので、機関の振動を受けてもダイヤフラム58の作動
が抑えられ、アクチユエータ81のロツド92はばね89の力
により押し上げられている。機関が過回転状態になる
と、制御弁61の電磁コル66が弁体69に及ぼす電磁力がば
ね64の力よりも大きくなり、弁体69が弁座70から離れ、
大気に通ずる通路68が振動ポンプ41の圧力室46と連通す
ることとなり、振動ポンプ41のキヤンセル状態が解除さ
れる。したがつて、機関の振動を受ける振動ポンプ41の
ダイヤフラム58が往復動され、圧力室46から加圧空気が
逆止弁54、管20を経てアクチユエータ81の圧力室85へ供
給され、ばね89の力に抗してロツド92が押し下げられ、
絞り弁レバー29と一緒に絞り弁27が閉方向へ回動され
る。

第６図に示す実施例では、振動ポンプ41が管21を介し
てアクチユエータ81に接続される。制御弁61はアクチユ
エータ81のハウジングと一体的に構成され、通路68が管
22を介してアクチユエータ81の圧力室85に連通され、通
路71は大気に開放される。アクチユエータ81は大気室86
に収容したばね89aの力により、ロツド92を押し下げら
れるようになつている。他の構成については第３図に示
す実施例と同様であり、同様の構成部材に共通の符号を
付して説明を省略する。

この実施例では、機関の通常運転では振動ポンプ41か
ら加圧空気がアクチユエータ81の圧力室85へ供給され、
ロツド92がばね89aの力に抗して押し上げられている。
機関が過回転状態になると、制御弁61の電磁コイル66が
弁体69に及ぼす力がばね64の力よりも大きくなり、弁体
69が弁座70から離れる。したがつて、圧力室85の加圧空
気が管22、通路68、弁座70、通路71を経て大気へ開放さ
れ、ばね89aの力によりロツド92が押し下げられ、絞り
弁レバー29と一緒に絞り弁27が閉方向へ回動される。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、気化器の絞り弁を閉方向へ作
動させるアクチユエータと、機関過回転時にアクチユエ
ータへの圧力を制御する制御弁と、機関の振動により作
動する振動ポンプとを備えた内燃機関の過回転防止装置
において、前記制御弁を機関により駆動される発電機の
起電力を用いて作動させるものであり、振動ポンプまた
はアクチユエータの動作をキヤンセル・解除するため
に、電磁制御弁を作動させる発電機の起電力と、これを
駆動する機関の回転数との関係が非常に安定しているの
で、制御弁の動作点にバラツキが少く、作動が確実であ
り、信頼性が向上される。

本発明によれば、機関の過回転時気化器の絞り弁の開
度が自動的に減じられ、機関へ吸入される混合気の流量
が減じられるから、作動が確実で、機関の全回転域にお
いてほぼ適正な燃費（燃料消費率）で運転でき、点火栓
のかぶりがなく、排気煙が少く、マフラーへのタールな
どの溜りが少い、新規な過回転防止装置が提供される。

また、過回転防止装置の作動により、運転者はスロツ
トルハンドルを全開にしたままで作業を行うことができ
るので、作業性が向上され、機関の破損や寿命の短縮が
回避される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の係る内燃機関の過回転防止装置の原理
的構成を示す側面図、第２図は同過回転防止装置が備え
られるべき気化器の平面断面図、第３〜６図は本発明の
第１〜４実施例に係る過回転防止装置の側面断面図であ
る。 10:内燃機関、13:発電機、14:電子制御装置、24:気化
器、27:絞り弁、29:絞り弁レバー、41:振動ポンプ、44:
錘、45,86:大気室、46:圧力室、48,54:逆止弁、58,84:
ダイヤフラム、61:制御弁、64,89:ばね、66:電磁コイ
ル、69:弁体、81:アクチユエータ、85:圧力室、92:ロツ
ド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−172439（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−8429（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−1835（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−261940（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】気化器の絞り弁を閉方向へ作動させるアク
   チユエータと、機関過回転時にアクチユエータへの圧力
   を制御する制御弁と、機関の振動により作動する振動ポ
   ンプとを備えた内燃機関の過回転防止装置において、前
   記制御弁を機関により駆動される発電機の起電力を用い
   て作動させることを特徴とする内燃機関の過回転防止装
   置。