JP3075172B2 - 模型用エンジンの燃料噴射装置 - Google Patents

模型用エンジンの燃料噴射装置

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JP3075172B2 JP08098585A JP9858596A JP3075172B2 JP 3075172 B2 JP3075172 B2 JP 3075172B2 JP 08098585 A JP08098585 A JP 08098585A JP 9858596 A JP9858596 A JP 9858596A JP 3075172 B2 JP3075172 B2 JP 3075172B2
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料の圧力が変動
しても所定の圧力で燃料の噴射を行える模型用エンジン
の燃料噴射装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、模型用エンジンとして知られてい
る2サイクル又は4サイクルのグローエンジンにおいて
は、エンジンの燃焼室に供給される燃料の量を制御する
手段として、図4に示すような構造のキャブレター10
0が使用されていた。
【0003】このキャブレター100のハウジング10
1の内部には、略円筒形の弁体102が自身の軸線を中
心に回転可能となるように設けられている。ハウジング
101には上下に管路101a,101bが貫通してお
り、上の管路101aから空気が供給される。弁体10
2には流路102aが貫通しており、弁体102の回転
角度に応じた開度でハウジング101の管路101a,
101bに連通する。ハウジング101の一端部から外
に突出した弁体102の一部には、操作アーム103が
連結されている。操作アーム103には、図示しないサ
ーボ機構の操作部が連結されており、サーボ機構が弁体
102をハウジング101内で回動させる。弁体102
には、ニードル104がねじで設けられており、ニード
ル104を回転させれば弁体102内への突出量を調整
できる。
【0004】ハウジング101の他端部には燃料調節用
のニードルバルブ105が内蔵されている。ニードルバ
ルブ105は、管部106と、該管部106の内部に設
けられたニードル107とを有している。ニードル10
7は管部106に対してねじで取り付けられており、ニ
ードル107の基部に設けられたつまみ108を回動す
ることによって管部106内でニードル107を進退さ
せ、管部106の先端の開度を調整することができる。
また、弁体102に設けられた前記ニードル104の先
端は、ニードルバルブ105の管部106の先端の開口
部に臨んでいる。
【0005】ニードルバルブ105に供給された燃料
は、管部106の先端とニードル107との隙間から弁
体102の内部に噴出し、弁体102内に供給される空
気と混合されてエンジンに供給される。ニードルバルブ
107のつまみを回転させることによって燃料の流量を
調整できるので、エンジンが最高回転数を得られるよう
な燃料の流量(乃至空燃費)を運転前に予め設定するこ
とができる。サーボ機構が弁体102を回動させれば、
弁体102内に流入する空気の量が調整され、エンジン
に供給される燃料の量が加減される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前述したキャブレター
100によれば、アイドリング等の低速回転から急加速
すると、大量の空気が弁体内に吸入されるのに対し、燃
料の供給が追い付かず、空燃比のバランスがくずれてし
まう。そうしてエンジンの回転がスムースに上昇せず、
上昇するのにもたついたり、最悪の場合、エンジンが停
止してしまうことがあった。また、全体として応答性が
良好とはいえず、低速回転から高速回転にあるいは高速
回転から低速回転に移行するのに時間がかかるという問
題があった。さらに、模型用エンジンがラジコンの模型
飛行機に搭載されて使用される場合等には、前記キャブ
レターに供給される燃料が模型飛行機の飛行による遠心
力等の影響を受けて前記キャブレターに適正に供給され
ず、エンジンの運転に不調を来すことがあった。
【0007】本発明は、急加速・急減速や宙返り等のア
クロバットを行うラジコンの模型飛行機に搭載される模
型用エンジンのように、一般に使用条件が過酷な模型用
エンジンにおいて、供給される燃料の圧力が変動して
も、燃料の噴射圧力を一定に保って燃料の噴射量の制御
を適切に行い、空燃費のバランスを保ってエンジンの回
転を安定させることを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載された模
型用エンジンの燃料噴射装置は、所定の圧力に加圧され
た燃料が内部に供給され、燃料噴射口を開閉する弁体を
移動させて前記燃料を外部に噴射する模型用エンジンの
燃料噴射装置において、内部に供給された燃料の圧力が
変動した場合に燃料の圧力を前記所定の値に戻すように
燃料の圧力を調整する圧力調整手段を設けたことを特徴
とする。
【0009】請求項2に記載された模型用エンジンの燃
料噴射装置は、請求項1記載の模型用エンジンの燃料噴
射装置において、前記圧力調整手段として、内部に供給
された燃料の圧力が上昇した場合に燃料を外部に放出す
る過圧制御バルブを備えたことを特徴としている。
【0010】請求項3に記載された模型用エンジンの燃
料噴射装置は、請求項2記載の模型用エンジンの燃料噴
射装置において、前記過圧制御バルブに加え、前記圧力
調整手段として、内部に供給された燃料の圧力が下降し
た場合に空気圧を内部に導入する負圧制御バルブをさら
に備えたことを特徴としている。
【0011】請求項4に記載された模型用エンジンの燃
料噴射装置は、請求項1又は2又は3記載の模型用エン
ジンの燃料噴射装置において、エンジンと燃料タンクを
搭載した移動体の前記エンジンに前記燃料噴射装置が設
けられており、前記燃料噴射装置の燃料噴射方向が前記
移動体の進行方向の前方を向いており、前記移動体の進
行方向について前記燃料噴射装置が前記燃料タンクより
も前方に配置されていることを特徴としている。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の実施の第1の形態を図1
及び図2を参照して説明する。本例は、電子制御の燃料
噴射装置を備えた模型用エンジンに関する。本例の模型
用エンジン1(以下エンジン1と略称する)はラジコン
の模型飛行機に搭載される。図1に示すこのエンジン1
は4サイクルであり、燃焼室を有するシリンダSと、前
記シリンダS内を往復動するピストンPと、前記ピスト
ンPの往復動に伴って回転するクランクシャフトKとを
有している。シリンダSは、吸気バルブ17と、排気バ
ルブ23と、着火手段としてのグロープラグ19を有す
る。グロープラグ19には、燃焼室内の温度を検出する
温度センサが設けられている。このエンジン1は、潤滑
油やニトロメタン等の添加促進剤を含有するメチルアル
コール系の燃料を使用する。燃焼室の容積は1〜30c
c程度であり、運転時にクランク室2に発生する圧力
は、概ね正圧のピーク値が20kPa〜100kPaの
範囲であり、負圧のピーク値が−20kPaから−10
0kPaの範囲である。ここで正圧と負圧は、クランク
室内の平均圧力を基準とする。
【0013】前記エンジン1は、ラジコンの模型飛行機
に搭載された受信機3の制御手段4によって制御され
る。操縦者が送信機5を操作すれば、受信機3は送信機
5からの電波を受け、エンジン1を始めとする模型飛行
機の各部を制御する。
【0014】図1に示すエンジン1は、スタータ6によ
って始動される。スタータ6は整流器7を介して与えら
れるバッテリー8の電力と、エアボンベ9からの補助エ
アで駆動される。スタータ6とエアボンベ9の切り替え
バルブ10は、ラジコン受信機3の制御手段4が制御す
る。
【0015】クランク室2には、本エンジン1の運転サ
イクルを検出して行程信号を出力する行程検出手段とし
て、回転するクランク11の位置を検出する回転検出セ
ンサ12が設けられている。回転検出センサ12は、燃
料噴射のタイミングを図るため、エンジン1の回転を検
出して、本例では行程信号としての吸気タイミング信号
(行程信号としての吸気行程信号)を出力している。回
転検出センサ12の出力した吸気タイミング信号(吸気
行程信号)はラジコン受信機3の制御手段4に送られ、
エンジン1の制御に利用される。
【0016】エンジン1のインテークマニホールド13
には、吸入空気量を加減するスロットルバルブ14があ
り、前記燃焼室内に供給される空気の量を調整するよう
になっている。スロットルバルブ駆動手段15は、ラジ
コン受信機3の制御手段4からスロットルバルブ調整信
号を与えられ、スロットルバルブの開度を制御する。イ
ンテークマニホールド13の空気取り入れ口には吸入空
気量・温度センサ16が設けられており、これらセンサ
からの信号はラジコン受信機3の制御手段4に入力され
てエンジン1の制御に利用される。
【0017】インテークマニホールド13の吸気バルブ
17の近くには、燃料噴射装置30が設けられている。
燃料噴射装置30と燃料タンク20はフィルタ22を介
して連結されている。燃料タンク20から送りだされた
燃料は、フィルタ22を介して燃料噴射装置30に供給
される。燃料噴射装置30は前記燃焼室内に燃料を噴射
する。
【0018】クランク室2と燃料タンク20は逆止弁2
1を介して接続されている。エンジンの駆動に伴ってク
ランク室2内に発生する空気圧は、正圧、負圧に変動す
るが、前記逆止弁21によって正圧のみの圧力が燃料タ
ンク20内の燃料に加わる。即ち本例では、燃料タンク
20内の燃料を加圧する加圧手段として、クランク室2
内に生じる空気圧(正圧)が利用されている。よって本
例においては燃料に加わる圧力はピーク値(最大値)で
20kPa〜100kPa程度である。
【0019】なお、本例においては、燃料タンク20内
の燃料の加圧にクランク室2内に発生する空気圧を利用
したが、このシステムに代え、エアボンベ9の空気圧を
用いて燃料を加圧するシステムを採用してもよい。例え
ば、図1中に示すようにエアボンベ9の切り替えバルブ
10から導いた空気配管にレギュレータ21aを設け、
図示はしないが該レギュレータ21aを燃料タンク20
に連結してクランク室2内の空気圧に相当する一定の空
気圧を燃料に加えてもよい。
【0020】次に、前記燃料噴射装置30の構造につい
て説明する。図2に示すように、燃料噴射装置30は略
円筒形の筐体31を有している。筐体31の内部には、
ソレノイドコイル32が収納されている。ソレノイドコ
イル32と筐体31の内周面との間には間隙がある。ソ
レノイドコイル32に給電する電源端子33は筐体31
を貫通して筐体31外に導出されている。前記ソレノイ
ドコイル32内には略半部まで磁芯34の一端側が挿入
されている。磁芯34の中心には、燃料の流路35が形
成されている。磁芯34の他端側は筐体31の外に突出
しており、燃料タンク20から導かれた燃料供給管路1
8に接続されている。
【0021】筐体31の先端部には、弁箱36が設けら
れている。弁箱36の先端には燃料噴射口37が形成さ
れている。筐体31内において、前記ソレノイドコイル
32の内部には前記磁芯34に隣接して略円筒形の弁体
38が移動可能に挿入されている。弁体38には、前記
流路35に連通する他の流路39が形成されている。弁
体38の先端にはフランジ40が形成されている。フラ
ンジ40の前面の周囲には弁箱36の内面に接触する環
状の接触突起41が形成されている。フランジ40の前
面中央にはニードル42が固定されており、このニード
ル42は前記弁体38の燃料噴射口37に摺動可能に挿
入されている。
【0022】前記ソレノイドコイル32の固定部材43
と前記弁箱36との間には、前記弁体38を燃料噴射口
37の方向に付勢する付勢手段および弁体38を中心位
置に支える手段としての板ばね44が設けられている。
板ばね44は、円環状の外側の固定部45と、円環状の
内側の移動部46と、両部を弾性的に連結する連結アー
ム47とを有している。固定部45はソレノイドコイル
32の固定部材43と前記弁箱36との間に固定され、
移動部46は前記弁体38のフランジ40に係止してい
る。
【0023】筐体31の側周面には、筐体31内の燃料
の圧力を調整する圧力調整手段として、過圧制御バルブ
50が設けられている。円筒形の基体51は筐体31に
接続され、内部に連通している。基体51の筐体31側
である内端には、テーパ状のシート面52が形成されて
いる。基体51の内部には弁体であるバランスボール5
3が設けられている。基体51の外端の内部には、円筒
形の調整ノズル54がねじ込まれている。調整ノズル5
4の段部には、付勢手段としてのばね55が設けられて
いる。ばね55は前記バランスボール53を前記シート
面52に向けて付勢し、前記シート面52に密着させて
基体51を閉止する。調整ノズル54を回転させれば、
調整ノズル54を基体51に対して出し入れでき、ばね
55がバランスボール53に与える押圧力を調整でき
る。調整ノズル54は、図1に示すように戻り配管56
を介して燃料タンク20に接続されている。
【0024】以上の構成になる過圧制御バルブ50は、
筐体31の内部にある燃料の圧力が予め定めた規定の値
である場合には作動しない。筐体31内の燃料の圧力が
上昇した場合には、バランスボール53がばね55の付
勢力に打ち勝って外方に移動してシート面42から離れ
る。そして燃料は筐体31の外部に放出され、燃料の圧
力は所定の値に保たれる。放出された燃料は、戻り配管
56を介して燃料タンク20に戻る。過圧制御バルブ5
0が作動して燃料を外部に放出する燃料の圧力は、前記
調整ノズル54の調整によって任意に設定できる。
【0025】ソレノイドコイル32に通電していない時
には、弁体38は板ばね44の付勢力によって燃料噴射
口37の方に付勢され、フランジ40の接触突起41が
弁箱36の内面に接触し、燃料噴射口37を閉止する。
クランク室2内の空気圧によって加圧された筐体31内
の燃料は、噴射されずに筐体31内に保持される。ま
た、前記接触突起41の代わりに、弁箱36にOリング
等を配設してもよい。
【0026】ソレノイドコイル32に通電すると、板ば
ね44の付勢力に抗してソレノイドコイル32は弁体3
8を磁芯34に引き寄せて磁着させる。弁体38のフラ
ンジ40と弁箱36の間には隙間が生じる。クランク室
2内の空気圧によって加圧された筐体31内の燃料は、
燃料噴射口37から筐体31の外に噴射される。
【0027】燃料噴射装置30から噴射された燃料は、
スロットルバルブ14の開度に応じて吸入された空気と
混合され、所定のタイミングで開く吸気バルブ17から
シリンダS内に入る。所定のタイミングでグロープラグ
19が混合気に着火し、燃焼が始まる。ピストンPは前
記シリンダS内を往復動する。前記ピストンPの往復動
に伴ってクランクシャフトKが回転する。燃焼ガスは所
定のタイミングで開く排気バルブ23からシリンダS外
に排出される。
【0028】エンジン1を搭載した模型飛行機が、急加
速・急減速や、宙返り等のような激しい運動をした場
合、燃料タンク20や燃料供給管内の燃料には過大な加
速度が加わり、その影響で燃料噴射装置30に供給され
る燃料の圧力に大きな変動が生じる場合がある。燃料噴
射装置30は燃料噴射口37の開放時間によって燃料噴
射量を制御しているので、そのような過酷な運転状態の
ために燃料噴射装置30内の燃料圧力が所定の値以上に
上昇すると、燃料の噴射量が所期の量からずれ、安定し
たエンジンの回転が保てなくなる。
【0029】しかしながら、本例の燃料噴射装置30に
よれば、筐体31内の燃料の圧力が規定の値以上に上昇
すると、過圧制御バルブ50が作動して燃料を外部に放
出し、燃料は筐体31の外部に放出される。筐体31内
の燃料の圧力が規定の値に戻れば、過圧制御バルブ50
は再び閉止される。これによって筐体31内の燃料の圧
力は所定の値に保たれる。供給される燃料の圧力が異常
に上昇しても燃料の噴射圧力は一定に保たれ、燃料の噴
射量の制御は適切に行われる。空燃費のバランスは保た
れ、エンジンの回転は安定する。
【0030】また、本例の燃料噴射装置30において
は、燃料をクランク室2内の20kPa〜100kPa
程度の比較的低圧の空気圧で加圧している。この空気圧
は、実車のエンジンの燃料噴射装置における燃料圧力で
ある250kPa〜300kPaの1/3〜1/13と
かなり低い。このため、前記板ばね44が弁体38に与
える圧力も小さくて済み、燃料に加えられる圧力もピー
ク値(最大値)が20kPa〜100kPa程度である
から、この圧力変動に耐えうる弾性力を備えた板ばね4
4を使用すれば、十分に燃料を停止することができる。
また、排気量が少ないので一度に供給する燃料の量も少
なく、しかも、燃料自体に加わる圧力も小さいので、弁
体38を動かすソレノイドコイル32、前記板ばね44
等も小型化することができ、ひいては燃料噴射装置30
そのものも小型化することができる。
【0031】なお、本例においては、前記回転検出セン
サ12が出力する吸気タイミング信号に基づいて燃料噴
射開始時期が定められ、スロットルバルブ14を駆動す
るためにスロットルバルブ駆動手段15に与えられるス
ロットル調整信号に基づいて燃料噴射時間が定められ
る。定められた燃料噴射開始時期と燃料噴射時間から、
前記燃料噴射装置30を駆動する燃料噴射信号が生成さ
れる。また、制御手段4は、グロープラグ19に設けら
れた温度センサが検出した燃焼室内の温度に応じ、前記
燃料噴射時間を補正する。また、制御手段4は、前記ス
ロットル調整信号の変化率が基準値を越えた場合に、前
記燃料噴射時間を、前記スロットル調整信号の変化率に
応じて補正する。従って、前記過圧制御バルブ50が燃
料圧力を一定に保持する作用と相まって、適切な量の燃
料を適切な時期に安定して噴射する機能をさらに確実な
ものとすることができ、応答性も向上する。
【0032】本発明の実施の第2の形態を図3を参照し
て説明する。本例の燃料噴射装置60が適用されるエン
ジン1や、該エンジン1が搭載される模型、そしてこれ
らを制御する受信機3及び制御手段4等は、第1の例と
同様である。この燃料噴射装置60は、前記過圧制御バ
ルブ50に加え、前記圧力調整手段として、さらに負圧
制御バルブ70を備えている。その他の点は、第1の例
の燃料噴射装置30と実質的に同じ構成である。第1の
例と対応する部分には、図1及び図2と同一の符号を付
して説明を省略する。
【0033】負圧制御バルブ70は、筐体31の側周面
に設けられている。円筒形の基体71は筐体31に接続
され、内部に連通している。基体71の外側にはテーパ
状のシート面72が形成され、内部には弁体のバランス
ボール73が収納されている。基体71の筐体31側に
は付勢手段としてのばね74が設けられている。ばね7
4は前記バランスボール73を前記シート面72に向け
て付勢し、前記シート面72に密着させて基体71を閉
止する。前記過圧制御バルブ50と同様の構成で、ばね
74がバランスボール73に与える押圧力を調整できる
ようにしてもよい。基体71の外端部は、図3に示すよ
うに空気圧供給管75を介して燃料タンク20に接続さ
れている。燃料タンク20の内部にある空気圧供給管7
5の端部には浮きが設けられており、燃料の上に浮かん
でいる。即ち、空気圧供給管75に燃料が流入すること
はない。空気圧供給管75には、燃料タンク20内に与
えられているクランク室2内の空気圧が供給され、この
空気圧は負圧制御バルブ70に外側から加わる。
【0034】図3に示すように、この燃料噴射装置60
は、燃料噴射方向が模型飛行機の進行方向の前方を向い
ている。また、模型飛行機の進行方向について燃料噴射
装置60が燃料タンク20よりも前方に配置されてい
る。
【0035】模型飛行機が、例えば図3中の矢印方向に
飛行していて急激に減速した場合、燃料供給管路18内
の燃料は慣性によって燃料噴射装置60に過剰に供給さ
れ、燃料噴射装置60内の燃料の圧力は上昇する。第1
の例と同様、内外の圧力がバランスして閉じていた過圧
制御バルブ50が開き、内外の圧力がバランスするまで
燃料噴射装置60内の燃料は戻り配管56を介して燃料
タンク20に戻る。よって、燃料噴射装置60内の燃料
の圧力は一定の値に保持され、一定の圧力で安定した燃
料噴射が行える。
【0036】模型飛行機が、例えば図3中の矢印方向に
飛行していて急激に加速した場合、燃料供給管路18内
の燃料は慣性によって燃料噴射装置60に供給されにく
くなり、燃料噴射装置60内の燃料の圧力は低下する。
内外の圧力がバランスして閉じていた負圧制御バルブ7
0が開き、燃料タンク20内の燃料に加えられている圧
力と同程度の空気圧が、内外の圧力がバランスするま
で、空気圧供給管75を介して燃料噴射装置60内に供
給される。よって、燃料噴射装置60内の燃料の圧力は
一定の値に保持され、一定の圧力で安定した燃料噴射が
行える。
【0037】重量・加減速によって生じる力や遠心力
は、力が作用する物の比重が大きい程大きい。模型飛行
機の一般的な燃料の比重は、800〜900kg/m3
であり、空気の比重は1〜1.3kg/m3 であり、両
者には大きな差がある。即ち、燃料に比べれば空気は加
速度による力の影響をほとんどうけない。本例の燃料噴
射装置60の負圧制御バルブ70は、これを利用したも
のであり、加速度による力の影響をほとんどうけない空
気を用いて燃料噴射装置60内の燃料に圧力を加える点
を特徴とするものである。従って、本例の燃料噴射装置
60を有する模型用エンジン1によれば、過酷な運転条
件下でも燃料の供給がさらに安定し、燃料不足・燃料過
多によるエンストを起こす心配がさらに少なくなる。
【0038】以上説明した各例の燃料噴射装置30,6
0が設けられる模型用エンジン1は、ラジコン操縦の模
型飛行機に搭載されることとしたが、飛行機以外の模型
にも応用できる。この模型とは、ホビー用のラジコン操
縦の模型飛行機に限らず、広く産業用一般に利用される
エンジンを搭載した移動体を意味し、模型自動車・模型
船舶等も含む。
【0039】
【発明の効果】本発明の模型用エンジンの燃料噴射装置
によれば、急加速・急減速や宙返り等のアクロバットを
行うラジコンの模型飛行機に搭載される模型用エンジン
のように使用条件が過酷であっても、供給される燃料圧
力の変動に対応する圧力調整手段を有しているので、一
定圧力の燃料を安定して噴射することができるため空燃
費のバランスがくずれにくく、エンジンに安定した高い
性能を発揮させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の第1の例の概略構成図で
ある。
【図2】本発明の実施の形態の第1の例における燃料噴
射装置の断面図である。
【図3】本発明の実施の形態の第2の例における燃料噴
射装置を中心とした概略構成図である。
【図4】従来のスロットルバルブの断面図である。
【符号の説明】
1 模型用エンジン(エンジン) 20 燃料タンク 30,60 燃料噴射装置 37 燃料噴射口 38 弁体 50 圧力調整手段としての過圧調整バルブ 70 圧力調整手段としての負圧調整バルブ

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の圧力に加圧された燃料が内部に供
    給され、燃料噴射口を開閉する弁体を移動させて前記燃
    料を外部に噴射する模型用エンジンの燃料噴射装置にお
    いて、 内部に供給された燃料の圧力が変動した場合に燃料の圧
    力を前記所定の値に戻すように燃料の圧力を調整する圧
    力調整手段を設けたことを特徴とする模型用エンジンの
    燃料噴射装置。
  2. 【請求項2】 前記圧力調整手段として、内部に供給さ
    れた燃料の圧力が上昇した場合に燃料を外部に放出する
    過圧制御バルブを備えた請求項1記載の模型用エンジン
    の燃料噴射装置。
  3. 【請求項3】 前記過圧制御バルブに加え、前記圧力調
    整手段として、内部に供給された燃料の圧力が下降した
    場合に空気圧を内部に導入する負圧制御バルブをさらに
    備えた請求項2記載の模型用エンジンの燃料噴射装置。
  4. 【請求項4】 エンジンと燃料タンクを搭載した移動体
    の前記エンジンに前記燃料噴射装置が設けられており、 前記燃料噴射装置の燃料噴射方向が前記移動体の進行方
    向の前方を向いており、 前記移動体の進行方向について前記燃料噴射装置が前記
    燃料タンクよりも前方に配置されていることを特徴とす
    る請求項1又は2又は3記載の模型用エンジンの燃料噴
    射装置。
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