JP5216693B2

JP5216693B2 - 汎用エンジン

Info

Publication number: JP5216693B2
Application number: JP2009135332A
Authority: JP
Inventors: 和久小川; 義一佐藤; 芳宣近藤; 尚広池田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-06-04
Filing date: 2009-06-04
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2029-06-04
Also published as: JP2010281260A

Description

本発明は、クランク軸の一端に、エンジン本体を冷却する冷却ファンと、エンジン本体を始動させるリコイルスタータとを備えている汎用エンジンの改良に関するものである。

エンジンは、空気中の酸素で燃料を燃焼させることで動力が得られる。燃焼室の容積が一定の場合に、エンジン出力を向上させる方法として、過給器でより多くの吸気を燃焼室へ送り込むことが実用化されている。又は、吸気中の酸素濃度が高くなればエンジンの出力を高めることができる。
吸気中の酸素濃度を高くする方法として、空気を酸素濃度の高い空気と酸素濃度の低い空気とに分離する酸素富化膜を使用し、酸素濃度の高い空気を吸気に充当する技術が知られている（例えば、特許文献１（図１）参照。）。

この特許文献１の技術を図面に基づいて以下に説明する。
図１０に示すように、エンジン１００は、エンジン本体１０１がシュラウド１０２で囲われている。このシュラウド１０２の入口に大型のダクト１０３が接続され、このダクト１０３内に酸素富化膜１０４が置かれている。

冷却ファン１０５の吸引作用で外の空気が、矢印（１）のようにダクト１０３内へ入り、この空気の一部が酸素富化膜１０４を介して、矢印（２）、（３）のようにエアクリーナ１０６に至る。すなわち、酸素富化膜１０４から延ばされている通路１０７に吸引用ポンプ１０８が設けられており、この吸引用ポンプ１０８で引かれた、酸素濃度の高い空気がエアクリーナ１０６に至る。一方、酸素富化膜１０４から排出された酸素濃度の低い空気は、冷却ファン１０５で引かれ、矢印（４）のように、ダクト１０３を通ってシュラウド１０２に至り、エンジン本体１０１の冷却に供される。

エンジン１００に、ダクト１０３や吸引用ポンプ１０８を含むため、エンジン本体１０１に対して、全体的に大型になる。汎用エンジンは、多種の用途に供せられるため、設置スペースに制約を受ける場合が少なくない。そのため、汎用エンジンは小型であることが望まれる。

しかし、エンジン１００は大型であるため、このエンジン１００の構造を汎用エンジンに適用することはできない。
そこで、酸素富化器を備えた上で、小型化が図れる汎用エンジンが求められる。

特開平２−９５７６５号公報

本発明は、酸素富化器を備えた上で、小型化が図れる汎用エンジンを提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、クランク軸の一端に、エンジン本体を冷却する冷却ファンと、この冷却ファンの外側に配置されエンジン本体を始動させるリコイルスタータと、を備えている汎用エンジンにおいて、前記冷却ファンと前記リコイルスタータとの間に、酸素濃度の高い空気と酸素濃度の低い空気とを発生する酸素富化膜からなる酸素富化器が設けられ、前記エンジン本体の吸気負圧により前記酸素濃度の高い空気を前記エンジン本体の吸気管に導き、前記冷却ファンの送風により前記酸素濃度の低い空気を掃気させるようにしたことを特徴とする。

請求項２に係る発明では、酸素富化器は、リコイルスタータを覆っているリコイルスタータカバーと共に冷却ファンを覆っているファンカバーにボルトで共締めされていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、冷却ファンとリコイルスタータとの間に、酸素富化器が設けられている。ダクトが必要ないので、酸素富化器を備えた上で、エンジンの小型化を図ることができる。
加えて、エンジン本体の吸気負圧により、酸素濃度の高い空気を吸気管に導く。吸引用ポンプも必要ないので、よりいっそうエンジンの小型化を図ることができる。

請求項２に係る発明では、酸素富化器は、リコイルスタータカバーと共にファンカバーにボルトで共締めされている。リコイルスタータカバーを酸素富化器に取付けてから酸素富化器をファンカバーに取付ける構造に比較して、取付工数が省力化できると共に、取付ボルトが少なくなるのでコストの低減を図ることができる。

汎用エンジン全体のシステム構成を説明する図である。酸素富化器の断面図である。図２の３−３線断面図である。図２の４部拡大図である。図４の５部拡大図である。本発明に係る酸素富化器の作用を説明する図である。本発明に係る汎用エンジンの分解斜視図である。本発明に係る汎用エンジンの平面図である。従来の汎用エンジンと本発明に係る汎用エンジンとを比較検討する図である。従来の技術に係るエンジンを説明する図である。

本発明の実施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。

先ず、本発明の原理を図１〜図６に基づいて説明する。本発明を適用した汎用エンジンの形態を図７〜図８で説明する。
図１に示されるように、汎用エンジン１０は、エンジン本体１１と、このエンジン本体１１から一端が延ばされているクランク軸１２と、このクランク軸１２の一端に設けられエンジン本体１１を冷却する冷却ファン１３と、この冷却ファン１３の外側にてクランク軸１２に設けられエンジン本体１１を始動させるリコイルスタータ１４とを備える。そして、冷却ファン１３とリコイルスタータ１４との間に、酸素濃度の高い空気と酸素濃度の低い空気とを発生する酸素富化膜１５からなる酸素富化器１６が配置されている。

また、汎用エンジン１０は、吸気系１７の入口に設けられ吸気から異物を除去するエアクリーナ１８と、吸気系１７に設けられ吸気の量を調整するスロットルバルブ２１と、このスロットルバルブ２１の下流側に設けられ吸気をエンジン本体１１に導く吸気管２２と、この吸気管２２に設けられ燃料を噴射するノズル２３とを備える。

また、酸素富化器１６から高濃度酸素誘導路２４が延ばされ、この高濃度酸素誘導路２４の先端が吸気管２２に接続されている。

次に酸素富化器１６の構造を図２、図３に基づいて説明する。
図２に示されるように、酸素富化器１６は、フランジ部２６と、このフランジ部２６に設けられボルトを通す複数のボルト穴２７と、フランジ部２６の内側に設けられ酸素富化膜１５で囲われている複数のチャンバー３１と、これらの複数のチャンバー３１を繋ぐように設けられ酸素濃度の高い空気を通す連通管３２とからなる。
また、隣り合うチャンバー３１とチャンバー３１の間には空気が通る隙間３３が設けられている。

図３に示されるように、フランジ部２６及びチャンバー３１は、例えば、円環形状を呈する。そして、複数のチャンバー３１が、隙間３３を置いて同心円状に配置されている。冷却風は、図手前から奥に向かって隙間３３を通って滑らかに流れる。
また、酸素富化器１６の中心部に、クランク軸１２が通っているが、隙間３３があるのでクランク軸１２の回転は妨げられない。

次にチャンバー３１について説明する。
図４に示されるように、酸素富化膜１５で囲われた中空の室がチャンバー３１となる。そして、酸素富化膜１５に穴３４が設けられており、この穴３４に連通管３２が接続されている。

次に酸素富化膜の原理を説明する。
図５に示されるように、酸素富化膜１５を境にして、図左側の空気を高圧側（大気圧側）、図右側を低圧側にする。酸素富化膜１５を境にして圧力差を設けると、空気の一部が酸素富化膜１５を通過し高圧側から低圧側へ移動する。

図左側の高圧側の空気３５の成分構成は、おおよそ窒素７９％、酸素２１％である。この高圧側の空気３５が酸素富化膜１５を通過するとき、酸素が窒素より速く通過する。酸素富化膜１５を通過した酸素濃度の高い空気３６の成分構成は、おおよそ窒素７０％、酸素３０％となる。

一方、酸素富化膜１５を通過しなかった残りの空気は、酸素富化膜１５の表面を流れ、酸素濃度の低い空気３７になる。
なお、酸素富化膜１５は、材質がシリコンの薄い膜であることが好ましいが、酸素を富化する材質であれば、他の材質であっても差し支えない。

以上の述べた酸素富化器１６の作用を次に述べる。
図６に示されるように、冷却空気取入口（図１、符号２５）から入った空気は、矢印（５）のように酸素富化膜１５を通過する酸素濃度の高い空気と、矢印（６）のように酸素富化膜１５を通過せずに隙間３３を流れる酸素濃度の低い空気に分離される。
各チャンバー３１に入った酸素濃度の高い空気は、矢印（７）のように連通管３２を通って、吸気管（図１、符号２２）に供給される。

次に汎用エンジンの作用を説明する。
図１において、吸気管２２内は大気圧以下、すなわち負圧になる。すると、冷却空気取入口２５から矢印（８）のように、外気が進入し、この外気が酸素富化器１６に接触する。そして、酸素富化器１６で、酸素濃度の高い空気と酸素濃度の低い空気に分離される。

酸素濃度の高い空気は、吸気負圧により、矢印（９）のように吸気管２２に導入される。酸素濃度の高い空気（矢印（９））は、外部から矢印（１０）のようにエアクリーナに吸入された空気と混合され、エンジン本体１１に供給される。結果、酸素濃度の高い空気がエンジン本体１１に送られるので、汎用エンジン１０での燃焼性能が向上する。

一方、酸素濃度の低い空気は、冷却ファン１３の送風作用により、矢印（１１）のように流れ、エンジン本体１１を冷却する。すなわち、冷却ファン１３の送風作用により酸素濃度の低い空気が酸素富化器１６から速やかに排出され、新たな外気が酸素富化器１６へ導入される。この結果、酸素富化の効率を向上させることができる。

以上、本発明の原理を説明した。次に本発明を適用した汎用エンジン１０の具体的な形態を説明する。
図７に示されるように、この汎用エンジン１０では、ベース４１にエンジン本体１１が載せられ、このエンジン本体１１に燃料タンク４２が載せられ、この燃料タンク４２の傍らに、エアクリーナ１８と、マフラー４３とが配置されている。

そして、冷却ファン１３を囲うファンカバー４４にねじ穴４５が設けられており、リコイルスタータカバー４６のボルト穴４７と、酸素富化器１６のボルト穴２７とにボルト４８を通し、このボルト４８をねじ穴４５にねじ込むことで、リコイルスタータカバー４８と酸素富化器１６がファンカバー４４に共締めされる。

図８に示されるように、燃料タンク４２の傍らにエアクリーナ１８とマフラー４３とが配置されており、酸素富化器１６はリコイルスタータカバー４６とファンカバー４４との間に配置されている。

次に従来の汎用エンジン１１０と本発明に係る汎用エンジン１０とを比較検討する。
図９（ａ）に示すように、従来の汎用エンジン１１０では、エンジン本体１１１にファンカバー１１２が設けられ、このファンカバー１１２にリコイルスタータカバー１１３がボルト１１４で固定されている。汎用エンジン１１０のクランク軸１１５に沿った長さはＬ１である。

（ｂ）に示すように、本発明の汎用エンジン１０では、ファンカバー４４に酸素富化器１６及びリコイルスタータカバー４６をボルト４８で共締めする。汎用エンジン１０のクランク軸１２に沿った長さＬ２は、Ｌ１に酸素富化器１６の厚さＴを加えた寸法となる。Ｌ１＋Ｔ＝Ｌ２で表される長さＬ２は従来のＬ１に比較してそれ程、大きくならない。

そして、酸素富化器１６から延ばした高濃度酸素誘導路２４の先端を吸気管２２に接続すればよいから、（ａ）に示す従来の汎用エンジン１１０をベースに小規模な模様替えだけで本発明の汎用エンジン１０を得ることができる。

さらに、（ｂ）に示す汎用エンジン１０は、図１０に示したダクト１０３や吸引ポンプ１０８が不要であるため、コンパクト化が図れる。

尚、本発明に係る汎用エンジン１０の酸素富化器１６は、円環形状のチャンバー３１を重ねたが、チャンバーを中心から放射状に配列する構成でもよく、冷却ファン１３による冷却風が滑らかに流れて酸素濃度の低い空気を掃気できれば、他の構成であっても差し支えない。

本発明に係る汎用エンジンは、クランク軸の一端に、冷却ファンと、この冷却ファンの外側にリコイルスタータとを備えている汎用エンジンに好適である。

１０…汎用エンジン、１１…エンジン本体、１２…クランク軸、１３…冷却ファン、１４…リコイルスタータ、１５…酸素富化膜、１６…酸素富化器、２２…吸気管、３６…酸素濃度の高い空気、３７…酸素濃度の低い空気、４４…ファンカバー、４６…リコイルスタータカバー、４８…ボルト。

Claims

クランク軸の一端に、エンジン本体を冷却する冷却ファンと、この冷却ファンの外側に配置されエンジン本体を始動させるリコイルスタータと、を備えている汎用エンジンにおいて、
前記冷却ファンと前記リコイルスタータとの間に、酸素濃度の高い空気と酸素濃度の低い空気とを発生する酸素富化膜からなる酸素富化器が設けられ、
前記エンジン本体の吸気負圧により前記酸素濃度の高い空気を前記エンジン本体の吸気管に導き、前記冷却ファンの送風により前記酸素濃度の低い空気を掃気させるようにしたことを特徴とする汎用エンジン。
前記酸素富化器は、前記リコイルスタータを覆っているリコイルスタータカバーと共に前記冷却ファンを覆っているファンカバーにボルトで共締めされていることを特徴とする請求項１記載の汎用エンジン。