JP3114696B2 - 模型用エンジンの燃料調整装置及び燃料噴射装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、駆動時にクランク
室で生成される変動空気圧を用いて燃料を加圧する模型
用エンジンに設けられ、前記燃料の供給量を回転数に応
じて調整するための模型用エンジンの燃料調整装置に関
する。

【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量を制御する手
段として、キャブレターが使用されていた。

【０００３】本出願人は、このキャブレターに代えて、
燃料噴射装置を有する模型用エンジンを提案している。
このエンジンにおいては、クランク室内で発生する空気
圧を逆止弁を介して燃料タンクに導き、タンク内に空気
圧を貯えて燃料を２０〜１００ｋＰａに加圧している。

【０００４】エンジンのクランク室内に発生する圧力は
回転数によって異なり、高速回転時には圧力が高く、低
速回転時には低い。このため、前記燃料タンク内には常
に最大の圧力が貯えられるように構成されているが、一
定の圧力（例えば３０〜４０ｋＰａ）を安定して維持す
ることは実際には困難である。

【０００５】このため、従来は燃料タンクから送られて
くる燃料の圧力を一定に制御して燃料噴射装置に供給す
るため、レギュレータを用いていた。レギュレータは、
ある一定圧以上の燃料のみを通過させる装置である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】クランク室の空気圧で
燃料を加圧し、この燃料を燃料噴射装置で噴射する従来
の模型用エンジンでは、燃料の圧力が一定であることが
前提であり、燃料の噴射量は噴射時間によって制御して
いた。即ち、回転数が低い時には燃料の量を抑えたいの
で噴射時間を短くし、回転数が高い時には燃料の量を増
やしたいので噴射時間を長くする。

【０００７】しかしながら、低速時には使用燃料が少な
いために燃料の圧力が上がり、燃料が濃くなってしま
う。また、高速時には単位時間当たりの使用燃料が多い
ため、供給が追いつかず、燃料が薄くなってしまう。こ
のため、従来の模型用エンジンではエンジンの回転が不
安定になり、場合によっては高速時にオーバーヒートを
起こしたり、低速時にエンストを起こしたりする可能性
があった。

【０００８】本発明は、加圧された燃料の供給を、エン
ジンの回転数の高低に応じて調整することができる模型
用エンジンの燃料調整装置と、これを用いた燃料噴射装
置を提供することを目的としている。

【０００９】

【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調整装置（３０）は、駆動時にクラ
ンク室（８）で生成される空気圧により燃料が加圧され
る模型用エンジン（１）に設けられ、前記燃料の供給量
を調整する燃料調整装置において、本体（３１）と、前
記本体に設けられた前記燃料の入口（３２）と、前記本
体に設けられた前記燃料の出口（３３）と、前記入口と
前記出口を連通させるように前記本体に設けられた流路
（３４）と、前記流路に設けられたシート面（３７）
と、前記本体内に設けられて前記流路内を往復動し前記
シート面の開度を調整する調整弁（３５）と、前記シー
ト面が開かれる方向に前記調整弁を付勢するように前記
本体に前記空気圧を導く制御空気供給部（４２）とを有
している。

【００１０】

【００１１】請求項２に記載された模型用エンジンの燃
料調整装置は、請求項１記載の模型用エンジンの燃料調
整装置（３０）が、さらに前記シート面（３７）を閉じ
る方向に前記調整弁（３５）を付勢する第１の付勢手段
（３８）と、前記調整弁（３５）が往復動する方向に関
して前記制御空気供給部（４２）の前記本体に対する位
置を調整する調節機構（４３）と、前記本体の内部にお
いて前記制御空気供給部（４２）と前記調整弁（３５）
の間に設けられて前記シート面（３７）を開く方向に前
記調整弁を付勢する第２の付勢手段（４４）とを有する
ことを特徴としている。

【００１２】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（１）の
燃料調整装置（３０）の前記燃料出口（３３）に、燃料
噴射装置（５０）の燃料入口を接続してなることを特徴
としている。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の第１の例を
図１及び図２を参照して説明する。本例は、電子制御燃
料噴射装置を備えた２サイクルの模型用エンジン１に関
する。この模型用エンジン１は、駆動時にクランク室で
生成される空気圧を用いて燃料を加圧する構造になって
いる。また、この加圧された燃料の供給を、前記空気圧
を用いてエンジンの回転数の高低に応じて調整し、電子
燃料噴射装置に供給することができる。

【００１４】２サイクルのエンジンは、４サイクル機関
のように吸入弁や排気弁を持たず、図１に示すように、
シリンダ２には排気孔３、吸入孔４、掃気孔５が直接形
成され、ピストンＰ自体がこれらを開閉する。

【００１５】図１に示すエンジン１は、図示しないスタ
ータによって始動される。スタータは整流器を介して与
えられるバッテリーの電力や、加圧手段からの加圧され
た空気の供給等によって駆動される。

【００１６】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６の電子制御部７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６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。

【００１７】駆動軸の要所には永久磁石１４が設けられ
ており、またこの永久磁石１４に相対する所定の位置に
は、前記永久磁石１４を検知して回転するクランク１５
の位置を検出する行程検出手段としての回転位置センサ
１６が設けられている。この回転位置センサ１６は、燃
料噴射のタイミングを図るため、エンジン１の駆動サイ
クルを検出している。回転位置センサ１６の出力信号
は、ラジコン受信機６の電子制御部７に送られ、エンジ
ン１の制御に利用される。

【００１８】図１に示すように、クランク室８に圧力セ
ンサ９を設け、クランク室８内の圧力変動からエンジン
１の駆動サイクルを検出し、これによって電子制御燃料
噴射装置１０による燃料噴射タイミングを図るようにし
てもよい。その場合には、前記圧力センサ９からの信号
を電子制御部７に送り、この信号に基づいて電子制御部
７が電子制御燃料噴射装置１０を制御する。

【００１９】エンジン１の吸気孔４には、吸入空気量を
加減するスロットルバルブ１１がある。スロットルバル
ブ１１の開度はスロットルサーボ等の駆動手段１２によ
って制御される。駆動手段１２はラジコン受信機６の電
子制御部７によって制御される。シリンダ２には温度セ
ンサ１３が設けられており、その信号はラジコン受信機
６の電子制御部７に入力されてエンジン１の制御に利用
される。

【００２０】図１に示すように、本例においては、クラ
ンク室８内に発生する空気圧は逆止弁２０を介して燃料
タンク２１内に導かれており、燃料タンク２１内の燃料
に所定の圧力が加えられるようになっている。この圧力
は、通常クランク室８で発生する脈動の最高圧力であ
る。この燃料タンク２１は密閉構造である。この加圧さ
れた燃料は、フィルタ２２を通過して後述する燃料調整
装置３０に送られ、さらにクランク室８に設けられた電
子制御燃料噴射装置１０に供給される。

【００２１】図２を参照して燃料調整装置３０を説明す
る。筒形の本体３１の一端面には、燃料の入口３２が形
成されている。この入口３２は前記フィルタ２２を介し
て燃料タンク２１に接続されている。本体３１の側周面
には、燃料の出口３３が形成されている。燃料の入口３
２と出口３３は、本体３１内に形成された断面略円形の
流路３４によって連通している。流路３４の内部には、
流路３４よりもやや小径の丸棒形の調整弁３５（弁体）
が、軸方向について移動可能に設けられている。調整弁
３５の一端にはシール部材としてのＯリング３６が設け
られている。流路３４にはシール位置としてのテーパ状
のシート面３７が形成されている。調整弁３５が移動し
てＯリング３６がシート面３７に所定の力で接触すれば
流路３４が閉止され、シート面３７から離れれば流路３
４が開放される。入口３２と調整弁３５の一端との間に
は、第１のばね３８が設けられている。このばねは、シ
ート面を閉じる方向に調整弁３５を付勢する第１の付勢
手段である。

【００２２】前記調整弁３５の他端はピストン３９に当
接している。ピストン３９は、本体３１の他端側に形成
・開口されたピストン室４０内に移動自在に設けられて
いる。ピストン３９と本体３１の間にはパッキン４１が
ある。本体３１の他端には制御空気供給部としての空気
入口４２が設けられている。ピストン３９の外周面又は
ピストン３９に接するピストン室４０の内周面に、摩擦
係数を小さくする物質を設けてもよい。例えば、ポリ四
フッ化エチレン（商標テフロン）等をコーティングし、
両部材の摩擦係数を小さくすれば、ピストン３９が圧力
変動に対して摺動しやすくなり、調整精度及びレスポン
スを高めることになり、燃料圧をより高くコントロルす
ることができる。

【００２３】空気入口４２はねじ４３でピストン室４０
の開口にねじ込まれており、回転させれば本体３１に対
する軸方向の取り付け位置を調整することができる。即
ち、このねじ部は、調整弁３５が往復動する方向に関し
て空気入口４２の本体３１に対する位置を調整する調節
機構である。また、ピストン室４０内において、空気入
口４２とピストン３９との間には、第２のばね４４が設
けられている。このばねは、本体３１の内部において、
シート面３７を開く方向にピストン３９を付勢する第２
の付勢手段である。

【００２４】前述した調節機構と第２のばね４４によれ
ば、空気入口４２のねじを回転させて本体３１に対する
位置を調整し、第２のばね４４がピストン３９を介して
調整弁３５を開方向に押す力を調整することができる。
これによって、調整弁３５とシート面３７の接触状態を
任意に調整することができる。

【００２５】図１に示すように、前記燃料調整装置３０
の燃料の出口３３は電子制御燃料噴射装置１０に接続さ
れている。電子制御燃料噴射装置１０は筐体の内部にソ
レノイドコイルを有している。ソレノイドコイルに移動
可能に挿入されている弁体は付勢手段によって所定方向
に付勢され、噴射口を閉止している。ソレノイドコイル
に通電すると、弁体は上記付勢方向と反対方向に移動
し、噴射口を開放する。筐体の内部には、所定の圧力に
保持された燃料が前記燃料調整装置３０から導入されて
いる。燃料は、ソレノイドコイルに通電して噴射口が開
放されている時間だけ、噴射口から外に向けて噴射され
る。

【００２６】次に、本例における作用を説明する。本エ
ンジンの作動を説明する。燃焼ガスの爆発によってピス
トン３９が下降すると、排気孔３が先に開いて燃焼ガス
の排出が始まり、次に掃気孔５が開く。シリンダ２内の
圧力は下降し、クランク室８内の圧力は上昇する。クラ
ンク室８内の空気が開いた掃気孔５からシリンダ２内に
流入し、シリンダ２内の燃焼ガスを排気孔３から押し出
す。ピストンＰが上昇に転じると、クランク室８は負圧
となり、空気が吸入孔４からクランク室８内に流入し始
める。

【００２７】燃料タンク２１において加圧された燃料
は、フィルタ２２を通過し、前記燃料調整装置３０を通
過する際に回転数に応じた流量の調整がなされる。回転
位置センサ１６からの信号を受けた電子制御部７は電子
制御燃料噴射装置１０を制御する。電子制御燃料噴射装
置１０は燃料調整装置３０から受けた燃料を所定のタイ
ミングでクランク室８内に噴射する。

【００２８】一般にエンジンは、低速時には消費燃料が
少なく、高速時には低速時の数倍の燃料が必要になる。
従来、燃料の供給系に設けられていたレギュレータは、
供給する燃料の圧力を一定にするための装置であり、燃
料を一定にすることによって燃料噴射装置は燃料の噴射
時間で燃料の供給量を制御することができる。即ち、圧
力が一定であることを前提とし、低速時には噴射時間を
短くし、高速時には噴射時間を長くしていた。しかしな
がら、実際には燃料の使用量によって圧力が変動し、低
速では圧力が高くなり、高速では圧力が下がってしま
い、電子燃料噴射装置における時間当たりの噴射量にバ
ラツキが生じて適正な空燃比を維持できなくなってい
た。

【００２９】本例における燃料調整装置３０は、このよ
うな問題を解決したものであり、前述した構造によっ
て、エンジンの回転数に応じて燃料の流量を制御する機
能を達成している。即ち、エンジン駆動時、クランク室
８内からの空気圧が空気入口４２からピストン室４０内
に入り、ピストン３９を押して調整弁３５をシート面３
７から離す。所定圧力の燃料はシート面３７を抜けて出
口３３に向かう。クランク室８内の空気圧とエンジン回
転数は比例しているので、シート面３７を回転数に応じ
た開度にすることができ、回転数に応じた流量制御が達
成される。

【００３０】クランク室８からのどの程度の空気圧でど
の程度シート面３７が開くかは、空気入口４２のねじ４
３による調整で予め設定しておく。即ち、高速回転時に
不足しがちな１サイクル当たりの燃料を十分に供給で
き、低速時には濃くなりがちな燃料の量が適正になるよ
うにする。

【００３１】図２において、エンジンのクランク室８で
発生する空気圧は空気入口４２からピストン室４０内に
入る。例えば、この空気圧は、低速では０〜１０ｋＰ
ａ、高速では４０〜５０ｋＰａと差がある。そこで、第
２のばね４４の力を適宜調整しておき、低速時にはシー
ト面３７がわずかに開となる程度とし、これによって低
速時の燃料の流量を絞り込む。燃料圧力は、使用量との
バランスで３０ｋＰａ程度に制御される。

【００３２】中速時には、空気圧の圧力が２０〜３０ｋ
Ｐａに上がり、ピストン３９を押す力が強くなり、低速
時よりも調整弁３５を多めに移動させる。即ち、シート
面３７の開度は低速時よりも大きくなる。中速時の必要
燃料とのバランスを取り、燃料圧力は３０ｋＰａ前後に
制御される。

【００３３】高速時には、空気圧は最大値になり、４０
〜５０ｋＰａに上昇する。高速時のエンジンは、スロッ
トル全開であり、吸入空気量も多くなるので、燃料消費
も最大となるが、空気圧が高いために調整弁３５の移動
は多く、シート面３７の開度は最大になる。よって、燃
料の必要量に対して供給のバランスが取れ、燃料圧力は
３０〜４０ｋＰａになる。

【００３４】このように、本例の燃料調整装置３０によ
れば、回転数に対応するクランク室８内の空気圧によっ
て燃料調整装置３０の流路３４のシート面３７の開度を
調整するようにしたので、エンジンの回転数に応じて流
量の制御をすることができる。これにより、高速時に不
足しがちな１サイクル当たりの燃料を多めに供給するこ
とができ、低速時には濃くなりがちな燃料の供給を絞る
ことができる。

【００３５】本例の燃料調整装置３０を有する模型用エ
ンジン１が搭載されるラジコンの模型飛行機は、実機で
はめったにない宙返り等のアクロバット飛行をしばしば
行う。このような過酷な飛行条件下では、燃料噴射装置
における燃料の噴射は不安定になりがちである。即ち、
燃料タンク２１内の燃料や、燃料タンク２１と燃料噴射
装置３０を接続する燃料供給管路内の燃料は、模型飛行
機の激しい操縦に応じて重力・遠心力を受け、その大き
さ・向きは刻々と変化する。このため、燃料噴射装置に
おける燃料の噴射状態を一定に保つことが困難であり、
模型飛行機に搭載されるエンジンにおいては遠心力や重
力の影響を受けて噴射による燃料供給が不安定になる場
合が考えられる。

【００３６】しかしながら、本例の模型用エンジン１に
おいては、燃料タンク２１内に密閉された燃料をクラン
ク室８内の空気圧を利用した燃料調整装置３０により回
転数に応じて電子制御燃料噴射装置１０に供給するの
で、低速・高速における運転の安定性が向上し、急速な
加速・減速の要求に対しても良好な反応を示し、さらに
出力が向上するという効果も得られる。

【００３７】以上説明した各例の燃料調整装置３０は、
ラジコン操縦の模型飛行機に搭載する模型用エンジン１
に設けられることとしたが、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
利用される比較的小型の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。

【００３８】図３を参照して本発明の実施の形態の第２
の例を説明する。本例は、前述したものと同様の燃料調
整装置３０と、この燃料調整装置３０から供給された燃
料をクランク室８内に噴射する燃料噴射装置とを、一体
化して１つにした装置（全体として燃料噴射装置と総称
する。）に関する。燃料調整装置３０の部分において、
第１の例と機能上対応する部分には、第１の例と同一の
符号を付し、説明を一部省略する。その他、模型用エン
ジンの構造や、受信機・送信機等、制御装置やセンサ類
等の各部の構成も、図１と同一である。

【００３９】図３（ａ）に示すように、燃料噴射装置５
０は筐体５１を有している。筐体５１は、一端側が燃料
調整装置３０の本体３１の燃料出口３３に連通してい
る。筐体５１の内部には、電磁コイル５２がある。電磁
コイル５２に接続された給電線５３は筐体５１の外に引
き出されている。電磁コイル５２内には弁体５４が設け
られている。筐体５１の他端側にはコア５５が設けられ
ている。弁体５４の先端には略円形のダイヤフラム弁５
６が固定されており、その円形の凸条により燃料調整装
置３０の燃料の出口３３の周囲を閉じるようになってい
る。弁体５４の先端には略円形の板ばね５７（付勢手
段）が設けられ、弁体５４を出口３３側に付勢してダイ
ヤフラム弁５６が出口３３を閉じるようにしている。

【００４０】図３（ｂ）に示すように、筐体５１の内部
は、噴射孔５８から噴射パイプ５９に連通している。

【００４１】電磁コイル５２に通電すると、板ばね５７
の付勢力に抗して弁体５４が図３（ａ）の左に移動し、
出口３３と筐体５１内が連通する。燃料調整装置３０に
おいて回転数に応じた流量に設定された燃料は、出口３
３から筐体５１内に入る。さらに燃料は、噴射孔５８か
ら噴射パイプ５９に入り、クランク室８内に噴射され
る。

【００４２】燃料調整装置３０の部分における作用を説
明する。調整弁３５は、第１のばね３８の弾性力と、単
位面積当たりの燃料圧力を受けている。ピストン３９
が、空気圧と第２のばね４４の弾性力で押されると、調
整弁３５のＯリング３６がシート面３７から離れ、隙間
ができる。加圧された燃料は流路３４を抜けて出口３３
に向かう。送られる燃料量は、燃料噴射装置５０が噴射
する量、即ちエンジンの回転数に見合った適正な空燃比
を維持するに必要な量となるように制御される。

【００４３】燃料噴射装置５０の部分における作用を説
明する。回転位置センサ１６からの情報を電子制御装置
で処理し、エンジンの吸入タイミングに合わせて必要な
噴射量に対応した時間、電磁コイル５２に通電する。通
電された電磁コイル５２により発生する磁場により、弁
体５４はコア５５に磁着する。本体３１に密着していた
ダイヤフラム弁５６が離れ、隙間を生じ、流路３４内の
燃料は筐体５１側に入り、さらに噴射孔５８から噴射パ
イプ５９を通り、クランク室８内に噴射される。

【００４４】本例によれば、燃料調整装置３０と燃料噴
射装置５０を一体化したので、全体の構成がコンパクト
になり、燃料の配管系が簡素化されるので、模型用エン
ジンのように装置類の搭載スペースを十分とれない場合
に有効である。

【００４５】

【発明の効果】本発明の模型用エンジンの燃料調整装置
と、これを用いた燃料噴射装置によれば、所定圧力に加
圧した燃料を、エンジンの回転数に応じたクランク室の
空気圧で流量制御するので、２サイクルエンジンにおい
ても適正な燃料噴射が可能になり、安定した空燃比が得
られ、安定したエンジンの回転が得られる。特に、低速
回転（アイドリング）の安定性が向上する。また、低速
回転から高速回転への立ち上がりが円滑になる。さら
に、飛行機やヘリコプター等の曲技においても燃料の供
給が安定する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の第１の例における模型用
エンジンの全体の構成を示す模式図である。

【図２】本発明の実施の形態の第１の例である燃料調整
装置の断面図である。

【図３】本発明の実施の形態の第２の例である燃料噴射
装置の断面図である。

【符号の説明】

１ 模型用エンジン ８ クランク室 ３０ 燃料調整装置 ３１ 本体 ３２ 入口 ３３ 出口 ３４ 流路 ３５ 調整弁 ３７ シート面 ３８ 第１の付勢手段としてのばね ４２ 制御空気供給部としての空気入口 ４４ 第２の付勢手段としてのばね ５０ 燃料噴射装置

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動時にクランク室で生成される空気圧
   により燃料が加圧される模型用エンジンに設けられ、前
   記燃料の供給量を調整する燃料調整装置において、本体と、前記本体に設けられた前記燃料の入口と、前記
   本体に設けられた前記燃料の出口と、前記入口と前記出
   口を連通させるように前記本体に設けられた流路と、前
   記流路に設けられたシート面と、前記本体内に設けられ
   て前記流路内を往復動し前記シート面の開度を調整する
   調整弁と、前記シート面が開かれる方向に前記調整弁を
   付勢するように前記本体に前記空気圧を導く制御空気供
   給部とを有する 模型用エンジンの燃料調整装置。
2. 【請求項２】 前記シート面を閉じる方向に前記調整弁
   を付勢する第１の付勢手段と、 前記調整弁が往復動する方向に関して前記制御空気供給
   部の前記本体に対する位置を調整する調節機構と、 前記本体の内部において前記制御空気供給部と前記調整
   弁の間に設けられて前記シート面を開く方向に前記調整
   弁を付勢する第２の付勢手段と、 を有する請求項１記載
   の模型用エンジンの燃料調整装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の模型用エンジンの燃料調
   整装置の前記燃料出口に、燃料噴射装置の燃料入口を接
   続してなる模型用エンジンの燃料噴射装置。