JP5514638B2 - 内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents

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Description

本発明は内燃機関の燃料供給装置に関し、特にクランクケース内の負圧を利用して燃料供給路を開く技術に関する。
燃料タンクから内燃機関の吸気系へ燃料を供給する方式には、燃料ポンプによる供給方式と、重力による供給方式とがある。この重力による供給方式は、気化器の上に燃料タンクを配置し、この燃料タンクから気化器へ燃料を供給するものであり、比較的簡単な構成なので多用されている。
重力による供給方式では、燃料タンクから気化器へ燃料を供給するための燃料供給路に、オートコックが設けられている。このオートコックは、クランクケース内の負圧を利用して燃料供給路を開く弁である。内燃機関の運転中には、ピストンの往復運動に伴って、クランクケース内に負圧が発生する(正確には、大きい負圧と微小な正圧とが交互に発生する。)。この負圧によってオートコックが開くことにより、燃料タンク内の燃料は燃料供給路を介して気化器へ流れる。
一般的な内燃機関は、クランクケースに収納されている摺動部分を潤滑するために、クランクケース内の潤滑油を掻き上げて飛散させることにより、オイルミストを発生させている。このオイルミストがオートコックに侵入した場合には、オイルミストがオートコック内の部品に付着し得るので、好ましいことではない。
これに対し、オートコックの負圧導入口への、オイルミストの侵入を抑制した燃料供給装置として、例えば下記の特許文献1に記載された技術が知られている。この特許文献1で知られている燃料供給装置は、クランクケースを気液分離装置とブリーザ通路とリード弁とを介して、吸気系に接続するとともに、前記ブリーザ通路から分岐した分岐口を、オートコックの負圧導入口に接続したものである。
クランクケース内に正圧が発生したときには、この正圧によってリード弁が開く。クランクケース内で発生したオイルミストやブローバイガスは、クランクケースから吸気系へ環流されることにより、燃焼室で燃焼される。一方、クランクケース内に負圧が発生したときには、この負圧によってオートコックが開く。燃料タンク内の燃料は、燃料供給路を介して気化器へ供給される。
クランクケースとブリーザ通路との間に位置している気液分離装置は、クランクケースで発生したオイルミストを空気から分離する。このため、オイルミストが、ブリーザ通路を通ってオートコックの負圧導入口に侵入することは、抑制される。さらには、オートコックはクランクケースのすぐ真上に位置している。このため、仮に、オイルミストがオートコックの負圧導入口へ侵入した場合であっても、オイルミストは重力によって下方のブリーザ通路へ流出し易い。
ところで、オートコックをクランクケースのすぐ真上に接近させて配置した場合には、内燃機関の放熱による熱影響を、十分に配慮する必要がある。熱影響を受けないように、オートコックをクランクケースから上に大きく離したのでは、燃料供給装置の配置の自由度が下がるので、好ましくない。しかも、燃料供給装置は重力による供給方式を採用しているので、オートコックの上に燃料タンクが位置する。特に、内燃機関と燃料供給装置とが、1つのユニットとして組み込まれた構成の場合、例えば小型の防音型エンジン駆動発電機の場合には、ユニット全体の高さに制限があることが多い。全高さを抑制するためには、燃料タンクを薄型にすることが考えられる。しかし、燃料タンクの容量を下げることになるので、得策ではない。
特許第4310294号公報
本発明は、オートコックの負圧導入口へのオイルミストの侵入を抑制し、燃料供給装置の配置の自由度を高め、燃料タンクの容量を十分に確保することができる技術を、提供することを課題とする。
請求項1に係る発明では、内燃機関のクランクケースに負圧連通路を介してオートコックの負圧導入口を接続し、前記クランクケース内に発生した負圧によって前記オートコックを開放することにより、燃料タンクから気化器を経由して前記内燃機関へ燃料を供給するための燃料供給路を開放するようにした、内燃機関の燃料供給装置において、前記クランクケースの横に前記気化器が配置され、前記気化器の上の横に且つ前記クランクケースの横に前記オートコックが配置され、前記オートコックの上に前記燃料タンクが配置され、前記負圧連通路は、前記オートコックに接続された第1連通路と前記クランクケースに接続された第2連通路とからなり、前記第1連通路と前記第2連通路とが接続された点から分岐したパージ通路を介してエアクリーナに連通しており、前記負圧連通路からパージ通路を分岐した点は、前記クランクケースから侵入したオイルミストを集めることが可能に、前記負圧連通路の最も低い位置に設定され、前記集められたオイルミストが前記負圧により前記第2連通路を通して前記クランクケースに送られることを特徴とする。
請求項2に係る発明では、前記パージ通路が前記エアクリーナに接続されている点は、前記分岐した点よりも低位に位置していることを特徴とする。
請求項3に係る発明では、前記パージ通路は、前記分岐した点の近傍に通気抵抗増加部を有しており、この通気抵抗増加部は、前記負圧連通路の通気抵抗よりも前記パージ通路の通気抵抗を大きく設定するものであることを特徴とする。
請求項1に係る発明は、内燃機関の運転中においては、一般にエアクリーナ内の圧力に対してクランクケース内の圧力が低いという特性を利用したものである。つまり、エアクリーナ内よりもクランクケース内の方が大きい負圧になる。
請求項1に係る発明では、第1連通路と第2連通路とが接続された点からパージ通路を分岐し、このパージ通路によって負圧連通路とエアクリーナとの間を連通している。このため、エアクリーナ内の空気は、クランクケース内の負圧によりパージ通路から第2連通路を通ってクランクケース内へ流れる。つまり、第2連通路の中にオイルミストが侵入することを、エアクリーナ内の空気によって排除(パージ)することができる。この結果、クランクケース内のオイルミストが負圧連通路を通って、オートコックの負圧導入口へ侵入することを、抑制することができる。
さらに、請求項1に係る発明では、第1連通路と第2連通路とが接続された点からパージ通路を分岐した点は、クランクケースから侵入したオイルミストを集めることが可能に、負圧連通路の最も低い位置に設定されている。もし、オイルミストがクランクケースから負圧連通路へ侵入した場合には、侵入したオイルミストは負圧連通路の最も低い位置に集まる。従って、オートコックをクランクケースの上に配置しなくても、オートコックの負圧導入口へのオイルミストの侵入を抑制することができる。オートコックをクランクケースの上に配置する必要がないので、オートコック及び燃料タンクの位置を、内燃機関からの放熱による熱影響を受けない位置に任意に設定することができる。このため、燃料タンク及び燃料供給装置の配置の自由度を高めることができる。

燃料タンクの配置の高さ制限があった場合でも、適宜の位置に配置することにより、燃料タンクの容量を十分に確保することができる。例えば、内燃機関と燃料供給装置とが、1つのユニットとして組み込まれて、ユニット全体の高さに制限があった場合でも、燃料タンクの位置を適宜設定することにより、燃料タンクの容量を十分に確保することができる。
請求項2に係る発明では、パージ通路がエアクリーナに接続されている点は、分岐した点よりも低位に位置している。このため、負圧連通路の最も低い位置に集まったオイルミストは、重力によりパージ通路を通ってエアクリーナに入る。エアクリーナに入ったオイルミストは、燃焼室で燃焼される。この結果、オートコックの負圧導入口にオイルミストが侵入することを一層抑制することができる。
請求項3に係る発明では、パージ通路は、負圧連通路の通気抵抗よりもパージ通路の通気抵抗を大きく設定するための通気抵抗増加部を、負圧連通路から分岐した点の近傍に設けている。パージ通路の通気抵抗を、通気抵抗増加部によって大きくすることにより、パージ通路の全体の圧力損失は大きくなる。この結果、分岐した点において、負圧連通路の内圧に対するパージ通路の内圧の圧力差を、最適な値に設定することができる。圧力差が適切なので、負圧連通路内の負圧状態が、パージ通路から負圧連通路へ流れる空気の圧力によって打ち消されることはない。オートコックを開放させるように作用する、負圧連通路の負圧を、十分に確保することができるので、オートコックを適切に開閉動作させることができる。
本発明に係る燃料供給装置を備えた内燃機関の模式図である。 図1に示された燃料供給装置を備えた内燃機関の側面図である。 図2に示された燃料供給装置と内燃機関との関係を示す斜視図である。 図2に示された吸気系と燃料供給装置との関係を示す側面図である。 図4の矢視線5方向から見た内燃機関と気化器とオートコックとの関係を示す図である。 図4に示された負圧連通路からパージ通路を分岐した部分の一部を破断した側面図である。
本発明を実施するための形態を添付図に基づいて以下に説明する。
実施例に係る燃料供給装置を備えた内燃機関について説明する。
図1に示されるように、内燃機関10は例えば横置き式の単気筒4サイクルエンジンからなる。この内燃機関10は、シリンダ11を一体に有しているクランクケース12と、クランクシャフト13と、ピストン14と、燃焼室15と、吸気弁16と、排気弁17とを主要な構成要素とする。クランクシャフト13は水平に配置されている。シリンダ11は上に傾いている。
内燃機関10のための吸気系30は、エアクリーナ31とスロットル弁32と気化器33と吸気管34とからなる。気化器33は、燃料を一時的に溜めるフロート室33aを有する。吸気管34は、内燃機関10の吸気口21に接続されている。
内燃機関10では、燃焼室15で発生した燃焼ガスの一部が、シリンダ11とピストン14との間からクランクケース12内に漏れる。この漏れた燃焼ガスは、ブローバイガス(blowby gas)といわれている。このブローバイガス中にはオイルミストや炭化水素(HC)を多く含んでいる。また、クランクケース12に収納されている摺動部分を潤滑するために、クランクケース12内の潤滑油を掻き上げて飛散させることにより、クランクケース12内にオイルミストが発生し得る。このようなブローバイガスやオイルミストは、そのまま大気へ放出することはできない。
そこで、本実施例の内燃機関10は、吸気系30を通してブローバイガス及びオイルミストを燃焼室15に還流するための、ブローバイガス還元系40を備えている。このブローバイガス還元系40は、クランクケース12を、ブリーザ室41、リード弁42及びブリーザ通路43を介してエアクリーナ31に接続した構成である。ブリーザ室41は、クランクケース12の上部に形成されている。リード弁42は、ブリーザ通路43を開閉するための一方向弁であって、通常時に閉じており、クランクケース12内に正圧が発生したときだけ開く。ブリーザ通路43は、ブリーザ室41とエアクリーナ31との間を接続するホースによって構成されている。
内燃機関10の運転中には、ピストン14の往復運動に伴って、クランクケース12内に大きい負圧と微小な正圧とが交互に発生する。クランクケース12内に正圧が発生したときに、クランクケース12内で発生したブローバイガスやオイルミストは、エアクリーナ31に戻されることにより、吸気系30に環流する。この結果、ブローバイガスやオイルミストは、燃焼用空気と共に吸気系30から燃焼室15へ供給されて、再燃焼する。
図1及び図2に示されるように、内燃機関10のための燃料供給装置50は、重力による供給方式を採用したものであって、燃料タンク51とオートコック52と燃料供給路53と負圧連通路54とからなる。より詳しく述べると、この燃料供給装置50は、気化器33の上に燃料タンク51を配置しており、この燃料タンク51から気化器33(より具体的には気化器33のフロート室33a)へ燃料を供給する。
図1に示されるように、オートコック52は、クランクケース12内の負圧を利用して、燃料供給路53を自動的に開く弁である。このオートコック52は、オイルフィルタ52aとケース52bとダイアフラム52cとリターンスプリング52dと弁体52eとを主要な構成要素とする。オイルフィルタ52aは、燃料タンク51から供給される燃料を濾過してケース52b内へ通すものである。ケース52bは、ダイアフラム52cとリターンスプリング52dと弁体52eとを収納している。ダイアフラム52cは、ケース52b内の弁室52fにおいて、弁体52eを開閉する弁駆動体である。リターンスプリング52dは、負圧導入口52gに負圧が作用していない通常状態において、弁体52eを閉じる方向へダイアフラム52cを付勢する。
さらにケース52bは、負圧導入口52gと燃料入口52hと燃料出口52iとを有する。負圧導入口52gは、負圧連通路54によってクランクケース12の連通口22に接続されている。この連通口22は、クランクケース12の上部に形成されている。燃料入口52hは燃料タンク51に接続されている。燃料出口52iは、燃料供給路53によってフロート室33aに接続されている。燃料供給路53及び負圧連通路54はホースによって構成されている。燃料供給路53は、図2〜図5に示されるように、燃料出口52iからフロート室33aへ向かって下向きに傾斜している
上述したことであるが、図1に示されるように、内燃機関10の運転中には、ピストン14の往復運動に伴って、クランクケース12内に大きい負圧と微小な正圧とが交互に発生する。クランクケース12から負圧導入口52gへ、予め設定されている所定の負圧が作用した場合に、ダイアフラム52cは、リターンスプリング52dの付勢力に抗して弁体52eを開く。つまり、クランクケース12内に負圧が発生したときに、この負圧によってオートコック52が自動的に開く。この結果、燃料タンク51内の燃料は重力によって、オイルフィルタ52a、燃料入口52h、弁室52f、燃料出口52i、及び燃料供給路53を通り、フロート室33aへ供給される。フロート室33aに供給された燃料は、気化器33内に噴霧されて燃焼用空気と混合した後に、内燃機関10の吸気口21に供給される。
図2及び図3に示されるように、内燃機関10は発電機61、燃料タンク51及び図示せぬマフラと共に、フレーム62に組み込まれている。このように1つに組み込まれたユニットを、発電機ユニット63という。内燃機関10は、側部に発電機61及びリコイルスタータ64を一体に組み込んだものである。発電機61はクランクシャフト13(図1参照)に直結されることにより、内燃機関10によって駆動される。内燃機関10の周囲は遮熱カバー65によって覆われている。
図2及び図3に示されるように、吸気系30は内燃機関10の側方において、発電機61及びリコイルスタータ64の横に並べられて位置している。燃料タンク51は吸気系30の真上、つまりエアクリーナ31及び気化器33の真上に位置している。オートコック52は、燃料タンク51の真下でエアクリーナ31の上部の横に並べられて位置している。つまり、オートコック52は、エアクリーナ31及びリコイルスタータ64の近傍に位置している。
図2〜図5に示されるように、ホースからなる負圧連通路54は、側面視略V字状となるように弛んだ状態で、負圧導入口52gと連通口22とに接続されている。負圧連通路54において側面視略V字状の底の部位54a、つまり負圧連通路54の途中が、この負圧連通路54の最も低い位置となる。このV字状の底の部位54aのことを、以下「負圧連通路54の最も低い位置54a」と言い換える。
図1も参照しつつ説明すると、負圧連通路54は、通路の途中(負圧連通路54の最も低い位置54a)から分岐したパージ通路55を介して、エアクリーナ31の接続口31aに連通している。パージ通路55はホースによって構成されている。負圧連通路54からパージ通路55を分岐した点は、負圧連通路54の最も低い位置54aに位置する。このため、クランクケース12から侵入したオイルミストを集めることが可能である。以下、負圧連通路54の最も低い位置54aのことを、適宜「負圧連通路54からパージ通路55を分岐した点54a」と言い換えることにする。
パージ通路55がエアクリーナ31に接続されている点31a、つまり接続口31aは、分岐した点54aよりも低位に位置している。側面視略V字状の負圧連通路54の底にパージ通路55を接続した構成は、側面視略Y字状を呈している。
分岐した点54a周りの構成を、より詳しく説明する。図1及び図6に示されるように、負圧連通路54は、最も低い位置54aでホース長手方向に二分割されるとともに、T字状又はY字状のホースジョイント70によって互いに接続されている。つまり、負圧連通路54は、オートコック52の負圧導入口52gに接続される第1連通路56と、クランクケース12の連通口22に接続される第2連通路57とからなる。
図6に示されるように、ホースジョイント70は、3つのホースを略T字状又は略Y字状に接続するための管継手の一種であり、第1ジョイント部71と第2ジョイント部72と第3ジョイント部73とを一体に有している。第1ジョイント部71に対して、第2ジョイント部72は略直交する方向に延びている。第1及び第2ジョイント部71,72間の内角は100°〜120°の範囲が好ましい。第1ジョイント部71に対して、第3ジョイント部73は略一直線となる方向に延びている。これらの各ジョイント部71〜73は、ホースに差し込まれる雄形ジョイントである。
第1ジョイント部71は、第1連通路56(第1ホース)の一端に差し込まれて、ホースバンド74によって止められる。第2ジョイント部72は、第2連通路57(第2ホース)の一端に差し込まれて、ホースバンド75によって止められる。第3ジョイント部73は、パージ通路55(第3ホース)の一端に差し込まれて、ホースバンド76によって止められる。
ホースジョイント70にパージ通路55と第1連通路56と第2連通路57とが組み付けられた状態では、第1及び第2ジョイント部71,72に対して第3ジョイント部73は低位に位置する。第1ジョイント部71と第2ジョイント部72と第3ジョイント部73との分岐点54aは、負圧連通路54からパージ通路55を分岐した点54aに相当する。
パージ通路55は、分岐した点54aの近傍に通気抵抗増加部77を有している。この通気抵抗増加部77は、負圧連通路54の通気抵抗よりもパージ通路55の通気抵抗を大きく設定するものである。より具体的に説明すると、通気抵抗増加部77は、例えば、第3ジョイント部73の内部に且つ分岐した点54aの近傍に位置したオリフィス板(orifice plate)によって構成される。このオリフィス板77(通気抵抗増加部77)は、第3ジョイント部73の管路内に介在している平板であり、上流側と下流側とに差圧を生じさせるように、中央に1つの小孔77a(オリフィス77a)を有している。この小孔77aの径d1は第1、第2及び第3ジョイント部71〜73の孔径d2よりも小さく設定されている。
次に、本実施例の作用を説明する。
本実施例は、図1に示されるように、一般に内燃機関10の運転中においては、一般にエアクリーナ31内の圧力P2に対してクランクケース12内の圧力P1が低いという特性を利用したものである。つまり、エアクリーナ31内よりもクランクケース12内の方が大きい負圧になる。
本実施例では、負圧連通路54の途中からパージ通路55を分岐し、このパージ通路55によって負圧連通路54とエアクリーナ31との間を連通している。このため、エアクリーナ31内の空気は、パージ通路55から負圧連通路54を通ってクランクケース12内へ流れる。つまり、負圧連通路54の中にオイルミストが侵入することを、エアクリーナ31内の空気によって排除(パージ)することができる。この結果、クランクケース12内のオイルミストが負圧連通路54を通って、オートコック52の負圧導入口52gへ侵入することを抑制することができる。
さらに、本実施例では、負圧連通路54からパージ通路55を分岐した点54aは、クランクケース12から侵入したオイルミストを集めることが可能に、負圧連通路54の最も低い位置に設定されている。もし、オイルミストがクランクケース12から負圧連通路54へ侵入した場合には、侵入したオイルミストは負圧連通路54の最も低い位置54aに集まる。従って、オートコック52をクランクケース12の上に配置しなくても、負圧導入口52gへのオイルミストの侵入を抑制することができる。オートコック52をクランクケース12の上に配置する必要がないので、オートコック52及び燃料タンク51の位置を、内燃機関10からの放熱による熱影響を受けない位置に任意に設定することができる。このため、燃料供給装置50の配置の自由度を高めることができる。
燃料タンク51の配置の高さ制限があった場合でも、適宜の位置に配置することにより、燃料タンク51の容量を十分に確保することができる。例えば、内燃機関10と燃料供給装置50とが、1つのユニットとして組み込まれて、ユニット全体の高さに制限があった場合でも、燃料タンク51の位置を適宜設定することにより、燃料タンク51の容量を十分に確保することができる。
さらに、本実施例では、パージ通路55がエアクリーナ31に接続されている点31a、つまりエアクリーナ31の接続口31aは、分岐した点54aよりも低位に位置している。このため、負圧連通路54の最も低い位置54aに集まったオイルミストは、重力によりパージ通路55を通ってエアクリーナ31に入る。エアクリーナ31に入ったオイルミストは、燃焼室15で燃焼される。この結果、負圧導入口52gにオイルミストが侵入することを一層抑制することができる。
さらに、本実施例では、パージ通路55が通気抵抗増加部77を有しているので、パージ通路55の通気抵抗は、負圧連通路54の通気抵抗よりも大きい。このため、負圧連通路54の内圧Paとパージ通路55の内圧Pbとの圧力差は過大にならない。圧力差が適切なので、パージ通路55から負圧連通路54へ流れる空気の圧力によって、負圧連通路54内の負圧状態が解消されることはない。従って、オートコック52を開放させるための負圧連通路54内の負圧を確保することができるので、オートコック52を適切に開閉動作させることができる。
さらに、本実施例では、パージ通路55は、負圧連通路54の通気抵抗よりもパージ通路55の通気抵抗を大きく設定するための通気抵抗増加部77を、負圧連通路54から分岐した点54aの近傍に設けている。パージ通路55の通気抵抗を、通気抵抗増加部77によって大きくすることにより、パージ通路55の全体の圧力損失は大きくなる。この結果、分岐した点54aにおいて、負圧連通路54の内圧Paに対するパージ通路55の内圧Pbの圧力差を、最適な値に設定することができる。圧力差が適切なので、負圧連通路54内の負圧状態が、パージ通路55から負圧連通路54へ流れる空気の圧力によって打ち消されることはない。オートコック52を開放させるように作用する、負圧連通路54の負圧を、十分に確保することができるので、オートコック52を適切に開閉動作させることができる。
本発明の燃料供給装置50は、内燃機関10と燃料タンク51とが、1つのユニットとして組み込まれた構成品、例えば小型の内燃機関駆動式の発電機に用いるのに好適である。
10…内燃機関、12…クランクケース、30…吸気系、31…エアクリーナ、31a…パージ通路がエアクリーナに接続されている点(エアクリーナの接続口)、50…燃料供給装置、51…燃料タンク、52…オートコック、52g…負圧導入口、53…燃料供給路、54…負圧連通路、54a…負圧連通路からパージ通路を分岐した点(負圧連通路の最も低い位置)、55…パージ通路、77…通気抵抗増加部。

Claims (3)

  1. 内燃機関のクランクケースに負圧連通路を介してオートコックの負圧導入口を接続し、前記クランクケース内に発生した負圧によって前記オートコックを開放することにより、燃料タンクから気化器を経由して前記内燃機関へ燃料を供給するための燃料供給路を開放するようにした、内燃機関の燃料供給装置において、
    前記クランクケースの横に前記気化器が配置され、前記気化器の上の横に且つ前記クランクケースの横に前記オートコックが配置され、前記オートコックの上に前記燃料タンクが配置され、
    前記負圧連通路は、前記オートコックに接続された第1連通路と前記クランクケースに接続された第2連通路とからなり、前記第1連通路と前記第2連通路とが接続された点から分岐したパージ通路を介してエアクリーナに連通しており、
    前記負圧連通路からパージ通路を分岐した点は、前記クランクケースから侵入したオイルミストを集めることが可能に、前記負圧連通路の最も低い位置に設定され、前記集められたオイルミストが前記負圧により前記第2連通路を通して前記クランクケースに送られることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
  2. 前記パージ通路が前記エアクリーナに接続されている点は、前記分岐した点よりも低位に位置していることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の燃料供給装置。
  3. 前記パージ通路は、前記分岐した点の近傍に通気抵抗増加部を有しており、
    この通気抵抗増加部は、前記負圧連通路の通気抵抗よりも前記パージ通路の通気抵抗を大きく設定するものであることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の内燃機関の燃料供給装置。
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