JP5086939B2 - エンジンの燃料供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、気化器のフロート室から燃料を抜くドレーン通路を備えているエンジンの燃料供給装置に関する。

気化器を備えているエンジンでは、気化器で空気へ燃料のミストを混合し、エンジンの燃料室へ供給する。
気化器は、フロート室と称する燃料溜まり部を備え、このフロート室から燃料を吸い上げて空気に混合する。そのため、フロート室には常に燃料が貯留されている。

停止期間が比較的短い車両では問題とならないが、農業機械のように使用時期が限られ、一年の大半を休止させるものでは次のような問題が発生する。すなわち、休止中に、フロート室に溜まっている燃料が劣化し、変質する。変質した燃料は、気化器のノズルの詰まりを誘発する。

対策として、気化器のフロート室から燃料を抜くことが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１０−２２７２６３号公報（図１）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図８は従来の技術の基本原理を説明する図であり、燃料タンク１００から第１燃料供給路１０１が延ばされポンプ１０２の切換コック１０３のＤポートに接続され、この切換コック１０３のＡポートから第２燃料供給路１０４が延ばされ気化器１０５のフロート室１０６の上部に接続されている。

また、気化器１０５のフロート室１０６の底から第１燃料戻し通路１０７が延ばされポンプ１０２の切換コック１０３のＣポートに接続され、この切換コック１０３のＢポートから第２燃料戻し通路１０８が延ばされ燃料タンク１００に接続されている。

通常（例えば農業機械の運転期間）は、コックレバー１０９を用いて、ＤポートとＡポートを連通させる。そして、ポンプ１０２を始動すれば、燃料タンク１００の燃料を気化器１０５へ供給することができる。第１燃料戻し通路１０７は切換コック１０３で閉鎖されているため、気化器１０５から燃料タンク１００へ燃料が戻ることはない。

保管時（例えば農業機械の休止期間）は、コックレバー１０９を用いて、ＣポートとＢポートを連通させる。そして、ポンプ１０２を始動すれば、気化器１０５のフロート室１０６の燃料が燃料タンク１００へ戻される。

コックレバー１０９の操作は、作業者の手で行う。人為的に行うため、作業者が忘れていれば、気化器１０５にフロート室１０６に燃料が溜まったままとなる。この不具合を避けるために、エンジンの運転状態を電気・電子技術により検出し、エンジンが休止期間に入ったら、ドレーン弁を開くようにすることが考えられる。しかし、電気・電子制御に費用が嵩み、実施が難しい。
そこで、電気・電子制御によらない、簡便な自動ドレーン技術が求められる。

本発明は、気化器のフロート室から燃料を抜くドレーン通路を備えているエンジンの燃料供給装置において、簡便で安価な自動ドレーン技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、気化器のフロート室から燃料を抜くドレーン通路を備えているエンジンの燃料供給装置において、前記ドレーン通路は、前記気化器より重力方向下方に配置された燃料タンクに連結され、このようなドレーン通路に、前記エンジンが運転状態にあるときに自動的に閉じ、前記エンジンが停止状態にあるときに自動的に開くドレーン弁を備え、前記ドレーン弁は、前記エンジンのクランク室内で発生した正圧を受けて閉じ、前記エンジンの停止に伴って前記正圧が受けられなくなると開くことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、エンジンが停止するとドレーン弁が自動的に開く。この結果、気化器に溜まっている燃料は、重力作用で燃料タンクへ戻る。

加えて、請求項１に係る発明では、ドレーン弁は、エンジンのクランク室の内圧に基づいて開閉される。電気・電子制御を用いることなく、クランク室の圧力によりドレーン弁を開閉させるため、エンジンの燃料供給装置が簡便に且つ安価になる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係るエンジンの燃料供給装置の原理図であり、エンジン１０は、エアクリーナ１１を介して吸い込んだ空気の流量をスロットル弁１２で制御し、制御した空気に気化器１３で燃料を混合し、吸気通路１４を通じて燃焼室１５へ送り、ピストン１６で圧縮し点火栓１７で着火・爆発させることでコンロッド１８を介してクランク軸１９を回し、排気ガスは排気通路２１及びマフラー２２を介して排出させることを作動原理とする内燃機関である。

このようなエンジン１０へ燃料を供給する燃料供給装置３０は、気化器１３より重力方向下方に配置され燃料を貯留する燃料タンク３１と、この燃料タンク３１から気化器１３のフロート室３２の上部まで延ばした燃料供給通路３３と、この燃料供給通路３３に設けられ燃料をフロート室３２へ送る燃料ポンプ３４と、フロート室３２の底から燃料タンク３１へ延ばしたドレーン通路３５、３６と、これらのドレーン通路３５、３６間に設けたドレーン弁５０（詳細は後述）と、このドレーン弁５０からエンジン１０のクランク室２３へ延ばした導圧管３７と、この導圧管３７に設けた逆止弁３８とからなる。

この逆止弁３８には、ボール３９とばね４１とが内蔵されており、クランク室２３の圧力がドレーン弁５０側の圧力より高いときにボール３９が図右へ移動して、高い圧力がドレーン弁５０へ導かれる。クランク室２３の圧力がドレーン弁５０側の圧力より低いときにボールが図左へ移動して、弁閉状態となる。
また、燃料ポンプ３４は、トロコイドポンプやギヤポンプが好適であり、例えば、チェーン又はベルト４２を介してクランク軸１９で駆動される。

図２はドレーン弁の構成図であり、ドレーン弁５０は、底部５１及び周壁部５２とからなり一面が開放された容器状の弁箱５３と、この弁箱５３の開放面を塞ぐダイヤフラム５４と、このダイヤフラム５４を覆うカップ状の蓋体５５と、弁箱５３の底部５１から差し込まれているドレーン通路３５を囲うように配置し、ダイヤフラム５４は図右へ付勢するリターンスプリング５６と、弁箱５３の周壁部５２にドレーン通路３６を接続する接続口５７と、蓋体５５に導圧管３７を接続する差込口５８と、蓋体５５内部を外と連通させる外気連通孔５９とからなる。

導圧管３７を介して高い圧力のエアが蓋体５５内へ供給されると、ダイヤフラム５４が押され、白抜き矢印で示すようにドレーン通路３５を塞ぐ。外気連通孔５９から常にエアが漏れるが、導圧管３７を通じて供給されるエアの量が勝るため、白抜き矢印で示す押し作用は維持される。

図３はドレーン弁の作用図であり、蓋体５５内への高い圧力のエアの供給が途絶えると、外気連通孔５９から外へ漏れるエアが顕在化する。エアが漏れると蓋体５５の内圧が時間と共に低下する。すると、リターンスプリング５６の押し作用でダイヤフラム５４が図右へ移動し、結果、ドレーン通路３５の先端は開放され、ドレーン通路３５とドレーン通路３６とが繋がる。

以上の構成からなる燃料供給装置の作用を次に説明する。
図４は本発明に係る燃料供給装置の作用を説明する図であり、（ａ）でエンジン作動時、（ｂ）でエンジン休止時を説明する。
エンジン作動時には、（ａ）に示すように、クランク軸１９が回り、燃料ポンプ３４が回転し、燃料供給通路３３を介して燃料タンク３１の燃料が気化器１３のフロート室３２へ送られる。

このとき、クランク室２３内は、ピストン１６が下降する際にエアが圧縮され正圧になる。この正圧は導圧管３７を介してドレーン弁５０へ導かれる。すると、図２に示されるように、ドレーン通路３５が閉じられ、フロート室３２の燃料が燃料タンク３１へ戻ることはない。なお、クランク室２３の圧力が正圧と負圧（またはゼロ圧）とを繰り返す場合には、逆止弁３８の作用で正圧成分だけがドレーン弁５０に送られる。

エンジンが停止すると、クランク室２３から正圧エアがドレーン弁５０へ送られてこなくなる。すると、図３に示すように、ドレーン通路３５とドレーン通路３６とが繋がる。
この結果、図４の（ｂ）に示すように、フロート室３２に残っていた燃料はドレーン通路３５、３６を介して燃料タンク３１へ戻される。

すなわち、この発明では、ドレーン弁５０は、クランク室内で発生した正圧を受けて閉じ、エンジンの停止に伴って正圧が受けられなくなると開くことを特徴とする。電気・電子制御を用いることなく、クランク室２３の圧力によりドレーン弁５０を開閉させるため、エンジンの燃料供給装置３０が簡便に且つ安価になる。

なお、ドレーン弁５０はクランク室２３の負圧を利用して開閉させることも検討したが次の理由で不採用とした。すなわち、図１に示す導圧管３７は、長期間使用すると継ぎ手などが緩むことがある。本発明によれば、導圧管３７は正圧であるため、エアが管外へ吹き出す。エアの吹き出しは、該当部分に手をかざすだけで発見可能であり、念のために石けん水を塗布すれば泡が発生し、漏れが発見できる。

一方、導圧管３７内が負圧であって、亀裂が発生すると、外から管内へ空気が侵入する。この侵入は、手をかざしても発見できず、石けん水を掛けても発見できない。発生できないまま亀裂を放置すると、目的通りにドレーン弁５０の開閉が行えない。例えば、ドレーン弁５０が開いたままとなり、エンジン運転中もフロート室から燃料が燃料タンクに戻るといった不具合が発生する。導圧管３７が正圧であれば、このような不具合は起こらない。

次に、本発明の参考例を説明する。
図５は本発明の参考例を示す図であり、図１と共通する要素は、符号を流用して詳しい説明は省略する。すなわち、この燃料供給装置３０Ｂは、図１の燃料供給装置３０に対して、ドレーン弁の構造を変更したことを特徴とする。

図６は本発明の参考例を説明する図であり、ドレーン弁６０は、第１大径部６１と第２大径部６２との間に小径部６３を介在させたスプール弁体６４と、このスプール弁体６４を移動自在に収納する弁箱６５と、この弁箱６５の開口を塞ぐ蓋体６６と、この蓋体６６に向かってスプール弁体６４を押すリターンスプリング６７とからなり、スプール弁体６４にドレーン通路３５とドレーン通路３６を対向して接続し、蓋体６６には、図５に示される燃料ポンプ３４の吐出側で燃料供給通路３３から分岐したポンプ圧導圧管６８を接続する。

エンジン作動時には燃料ポンプが高圧の燃料を吐出する。この吐出圧が、ポンプ圧導圧管６８を通じてスプール弁体６４の図左側へ供給される。すると、スプール弁体６４は白抜き矢印のように押され、第１ストッパ６９に当たって停止する。この停止位置で、第１大径部６１がドレーン通路３５を塞ぐ。結果、エンジン作動時には気化器から燃料が燃料タンクへ戻ることはない。

図７は作用説明図である。図５において、エンジン停止に伴って燃料ポンプ３４が止まると、燃料供給通路３３内の燃料は重力作用で燃料タンク３１へ戻る。同時に、ポンプ圧導圧管６８の圧力が低下する。すると、図７において、リターンスプリング６７の押し作用でスプール弁体６４が図左へ移動し、第２ストッパ７１に当たって停止する。この停止位置で、小径部６３がドレーン通路３５とドレーン通路３６とを繋ぐ。結果、エンジン停止時には気化器から燃料が自動的に燃料タンクへ戻る。

この別実施例は、高圧の燃料をドレーン弁６０の駆動源とした。高圧であるため受圧面積を小さくすることができ、スプール弁体６４の外径を小さくすることができるから、ドレーン弁６０の小型、軽量化が容易に達成できる。

尚、本発明は、農業機械などに搭載する汎用エンジに好適であるが、そのたの内燃機関に採用することは差し支えない。

本発明は、休止期間が長い汎用エンジンに好適である。

本発明に係るエンジンの燃料供給装置の原理図である。 ドレーン弁の構成図である。 ドレーン弁の作用図である。 本発明に係る燃料供給装置の作用を説明する図である。 本発明の参考例を示す図である。 本発明の参考例を説明する図である。 作用説明図である。 従来の技術の基本原理を説明する図である。

符号の説明

１０…エンジン、１３…気化器、２３…クランク室、３０、３０Ｂ…エンジンの燃料供給装置、３１…燃料タンク、３２…フロート室、３４…燃料ポンプ、３５、３６…ドレーン通路、３７…導圧管、５０、６０…ドレーン弁、６８…ポンプ圧導圧管。

Claims (1)

1. 気化器のフロート室から燃料を抜くドレーン通路を備えているエンジンの燃料供給装置において、
   前記ドレーン通路は、前記気化器より重力方向下方に配置された燃料タンクに連結され、このようなドレーン通路に、前記エンジンが運転状態にあるときに自動的に閉じ、前記エンジンが停止状態にあるときに自動的に開くドレーン弁を備え、
   前記ドレーン弁は、前記エンジンのクランク室内で発生した正圧を受けて閉じ、前記エンジンの停止に伴って前記正圧が受けられなくなると開くことを特徴とするエンジンの燃料供給装置。

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