JP6009486B2 - キャブレタ - Google Patents

Description

本発明は、キャブレタに係り、特に層状掃気２サイクルエンジン用のキャブレタに関する。

従来、層状掃気２サイクルエンジンに用いられるキャブレタとして、吸気通路を分割プレートやパーティションウォールにて混合気通路と先導空気用の空気通路とに仕切った構造のものが知られている（特許文献１，２）。このようなキャブレタでは、混合気通路と空気通路とを初めから独立した別々の通路として設ける必要がなく、吸気系全体を小型化できるというメリットがある。

特許文献１のキャブレタでは、吸気通路内に分割プレートを設けるとともに、全開とされたバタフライバルブのスロットルプレートを該分割プレートの下流側に連続させ、さらに、スロットルプレートの下流側には、インシュレータに設けられた分割プレートをスロットルプレートに連続させる構造になっている。すなわち、キャブレタ内の分割プレート、スロットルプレート、およびインシュレータ内の分割プレートにより、吸気通路がキャブレタとインシュレータとにわたって混合気通路と空気通路とに仕切られる。

これに対して特許文献２のキャブレタでは、エアクリーナからキャブレタおよびインシュレータに至るまで、吸気通路内がエアクリーナ内のパーティションウォール、キャブレタ内のパーティションウォール、およびインシュレータ内のパーティションウォールによって混合気通路と空気通路とに仕切られている。そして、キャブレタ内のパーティションウォールには、それぞれバタフライバルブからなるチョークプレートおよびスロットルプレートが回動自在に組み込まれている。このような構造でも、各パーティションウォールおよびスロットルプレートにて吸気通路が混合気通路と空気通路とに仕切られる。

一方、分割プレートやパーティションウォールを設けず、スロットルプレートの一方の面に流動誘導要素なる部位を設けることも提案されている（特許文献３）。
この特許文献３では、スロットルバルブが全開の時に、ベンチュリと前記流動誘導要素間で吸気通路が大幅に狭められるが、この狭められた部分に設けられたメインジェットからの燃料は、流動誘導要素が設けられる側、つまり、混合気通路側に効率的に噴射されることになり、燃料を空気通路側に混ざりにくくすることが可能である。

特表２００８−５２２０７４号公報 国際公開第０８／０３３０６２号パンフレット 特開２００６−２８３７５８号公報

しかしながら、スロットル用およびチョーク用のバルブを備えた特に特許文献２の場合では、各バルブの間にも吸気通路を横切るようにパーティションウォールが存在しており、このパーティションウォールの配置スペースが必要になるため、吸気の流れ方向に沿ってキャブレタが長くなってしまい、キャブレタの小型化を十分に促進できないという問題がある。

また、特許文献３の場合では、スロットルプレートとインシュレータ内の分割プレート（仕切壁）との間に開口部が形成されるため、この開口部を通して燃料が混合気通路から空気通路側に行かないよう流動誘導要素の形状を工夫する必要があり、構成が複雑になるという問題がある。

本発明の目的は、スロットル用およびチョーク用のバルブを備えた場合でも吸気系を確実に小型化でき、かつ従来の構成を大きく変更することなく、吸気通路を簡便な構成にて混合気通路と空気通路とに分割できる層状掃気エンジン用のキャブレタを提供することにある。

本発明に係るキャブレタは、吸気通路と、前記吸気通路内に配置され、内方に膨出するベンチュリと、前記吸気通路内であって前記ベンチュリの上流側に配置されたチョークバルブと、前記吸気通路内であって前記ベンチュリの下流側に配置されたスロットルバルブと、前記ベンチュリによって形成される第一膨出部と、前記吸気通路内に配置され、内方に膨出した第二膨出部とを備え、前記チョークバルブおよび前記スロットルバルブは、前記チョークバルブと前記スロットルバルブとが平行な全閉状態と、前記チョークバルブの端面と前記スロットルバルブの端面とが互いに近接対向する全開状態との間でそれぞれ回動可能に構成され、前記全開状態では、前記チョークバルブと、前記スロットルバルブと、前記吸気通路の内周との間に前記全開状態における前記各バルブの面内方向に直交する方向からみて三角形状の領域が形成され、前記第一膨出部は、前記三角形状の領域に膨出し、前記全開状態では、前記吸気通路は、前記チョークバルブと、前記スロットルバルブと、前記第一膨出部とによって燃料穴が設けられた側の混合気通路と先導空気が流通する空気通路とに分割され、前記ベンチュリは、前記吸気通路のうち半周部分であって前記混合気通路に対応した位置に設けられ、前記ベンチュリの前記第一膨出部は、全開状態において、燃料が前記混合気通路から前記空気通路に流入するのを抑制可能に前記三角形状の領域を占めて位置し、前記第二膨出部は、板状に形成され、前記全開状態における前記スロットルバルブの端面と前記キャブレタの出口とによって形成される空隙を塞ぐことを特徴とする。

本発明のキャブレタでは、前記第一膨出部は、鉛直な内側部分を有し、当該内側部分によって前記ベンチュリの開口部分を形成していることが好ましい。
本発明のキャブレタでは、前記チョークバルブの端面と前記スロットルバルブの端面とは、前記全開状態において互いに接触寸前の位置まで近接して配置されることが好ましい。
本発明のキャブレタでは、前記チョークバルブおよび前記スロットルバルブは、全開状態で同一面上に揃って位置することが好ましい。
本発明のキャブレタでは、前記ベンチュリの平面視上の断面積は、近接対向する前記チョークバルブの端面と前記スロットルバルブの端面との間の中点に対応する長手方向位置側で最も狭いことが好ましい。
本発明のキャブレタでは、前記ベンチュリが前記吸気通路の内周のうち少なくとも半周以上に連続しており、前記第一膨出部のうち前記吸気通路の最も内方に位置する部分は、前記全開状態において前記チョークバルブの端面と前記スロットルバルブの端面との間の中点に位置することが好ましい。
なお、本発明では、前記膨出部は、前記吸気通路内に設けられたベンチュリであるが、本発明の理解の参考となるキャブレタでは、ベンチュリとは別の板状に形成されていてもよい。

本願発明の理解の参考となるキャブレタは、吸気通路内の上流側にチョークバルブを備え、下流側にスロットルバルブを備えたキャブレタにおいて、前記各バルブの全開状態での互いの近接対向部分の隙間は、前記吸気通路の幅方向にわたって略均一に形成され、前記全開状態にある前記各バルブにより前記吸気通路は、燃料穴が設けられた側の混合気通路と先導空気が流通する空気通路とに分割されることを特徴とする。

吸気通路の内周に膨出部を設ける本発明では、そのような膨出部を各バルブが近接対向することで形成される領域を埋めるように膨出させればよいから、各バルブ同士を全開状態において接触寸前の位置まで近接させて配置でき、キャブレタを吸気の流れ方向に沿って短くできて小型化を促進できる。そして、従来のような流動誘導要素に相当する構成が不要であり、簡便な構成で吸気流路を混合気通路と空気通路とに分割できる。

この際、膨出部をベンチュリで形成した場合には、ベンチュリを有した通常の吸気通路を設ける要領でキャブレタを製作でき、煩雑な製作を回避できる。なお、従来のキャブレタでは、各バルブが接触寸前まで近接していることはないうえ、ベンチュリとしても各バルブ間の領域を塞ぐほどに大きく膨出しておらず、この点で、従来のベンチュリを備えたキャブレタは、本発明のキャブレタには含まれない。
なお、本発明の理解の参考として、膨出部をベンチュリとは別の板状に形成した場合には、より大きなベンチュリ径を確保できるようになり、吸気抵抗を少なくできるというメリットがある。

一方、近接対向する各バルブ間の隙間幅を一様にする本願発明では、従来のようなパーティションウォールを一切用いることなく、吸気通路を各バルブにて混合気通路と空気通路とに分割可能となるため、やはり全開状態において接触寸前の位置まで各バルブ同士を近接させて配置でき、キャブの小型化を実現できる。また、従来のような流動誘導要素を設ける必要がなく、やはり構造を簡素化できる。

本発明の第１実施形態に係るキャブレタを吸気の流入側から見た断面図。 第１実施形態のキャブレタを示す断面図。 第１実施形態のキャブレタを示す断面斜視図。 （Ａ）は図２のIV−IV線断面図であって全閉状態を示す断面図、（Ｂ）は図２のIV−IV線断面図であって全開状態を示す断面図。 本発明の第２実施形態に係るキャブレタを示す断面図。 第２実施形態のキャブレタを示す断面斜視図。 （Ａ）は図５のVII−VII線断面図であって全閉状態を示す断面図、（Ｂ）は図５のVII−VII線断面図であって全開状態を示す断面図。 本発明の理解の参考となる第３実施形態に係るキャブレタを示す断面図。 第３実施形態のキャブレタを示す断面斜視図。 （Ａ）は図８のＸ−Ｘ線断面図であって全閉状態を示す断面図、（Ｂ）は図８のＸ−Ｘ線断面図であって全開状態を示す断面図。 本発明の理解の参考となる第４実施形態に係るキャブレタを吸気の流入側から見た断面図。 本発明の理解の参考となる第５実施形態に係るキャブレタを示す断面斜視図。 （Ａ）は第５実施形態のキャブレタの断面図であって全閉状態を示す断面図、（Ｂ）は第５実施形態のキャブレタの断面図であって全開状態を示す断面図。

以下、本発明の各実施形態を図面を用いて説明する。なお、後述する第２実施形態以降において、次説する第１実施形態と同一部品および同一機能を有する部品については、第１実施形態と同じ符号を用いることとし、それらの部品の説明を省略または簡略化する。

〔第１実施形態〕
図１〜図２において、本実施形態のキャブレタ１は、層状掃気型２サイクルエンジン用であり、本体部分に設けられた吸気通路３内において、吸気の流れ方向の上流側にチョークバルブ７を備えるとともに、下流側にスロットルバルブ８を備えた構成である。キャブレタ１自身の上流側には図示しないエアフィルタが設けられ、キャブレタ１の下流側は断熱性を有した樹脂製のインシュレータ２０を介してエンジンに取り付けられる。キャブレタ１の本体部分および各バルブ７，８は金属製である。

このようなキャブレタ１の吸気通路３内には、該吸気通路３の内周から膨出した略Ｕ字状のベンチュリ９が設けられている。ベンチュリ９は、吸気通路３の内周のうち図中の下側半周に対応する部分に設けられており、上側半周に対応する部分には存在しない。ベンチュリ９の開口部分の形状は、上方に開口した略矩形状であり、ベンチュリ９の下側部分が薄肉になっている。なお、ベンチュリ９の開口部分の形状としては矩形状に限らず、長孔形状や、図１中に２点鎖線で示すように、半円形状に形成してもよい。

ベンチュリ９は、上流側のチョークバルブ７と下流側のスロットルバルブ８との中間に位置にする。ベンチュリ９の開口部分の一部には（図中では下側部分）、燃料穴としてのメインジェット１０が設けられ、エンジン側からの圧力脈動により燃料ライン２から引き出される燃料がメインジェット１０から噴出する。ベンチュリ９両端側には、吸気通路３の内方に向けて膨出した膨出部１１が設けられている。膨出部１１は、左右両側に設けられ、それらの鉛直な内側部分でベンチュリ９の開口部分を形成している。

各バルブ７，８は、回動軸７１，８１および円板状の回動プレート７２，８２を有したバタフライバルブとして構成されている。各バルブ７，８の回動軸７１，８１は平行とされ、従って、チョークを効かす状態で、かつエンジンがアイドリング状態の場合には、各バルブ７，８が閉じ側にあり、図２中の２点鎖線および図４（Ａ）に示すように、回動プレート７２，８２は、円板状の面を対向させてベンチュリ９を境に対峙することになる。また、この状態では、回動プレート８２の下流側に設けられた図示略のサブジェットからアイドリング用の燃料が噴出される。

これに対してエンジンを高回転で駆動する場合のように、スロットルバルブ８が全開の状態では、チョークバルブ７も当然に全開位置にあり、この位置では各バルブ７，８の回動プレート７２，８２が同一面上に揃い、上流側から下流側にかけてフラットになる（図１〜図３、図４（Ｂ）参照）。

この際、全開状態にある各バルブ７，８では、回動プレート７２，８２の端面が接触する寸前の位置で近接対向し、吸気通路３の中央では、回動プレート７２，８２が略隙間なく吸気の流れ方向に沿って並ぶことになる。すなわち、各バルブ７，８により、吸気通路が図中の上下に２分割されるのである。

分割された吸気通路３の一方は、メインジェット１０が設けられている側であり、混合気通路４となる。また、吸気通路３の他方は、先導空気が流通する空気通路５となる。つまり、本実施形態では、各通路４，５のうち、混合気通路４に対応して前述のベンチュリ９が設けられている。そして、全開状態にて各バルブ７，８が近接対向する本実施形態では、回動プレート７２，８２間には、平面視で略三角形状の領域Ａ１が左右に区画され、これらの領域Ａがベンチュリ９両端の膨出部１１によって埋められ、塞がれるようになっている。

ここで、ベンチュリ９は、膨出部１１を有することで領域Ａ１を塞ぐ程度に大きく膨出しているが、ベンチュリ９の端面形状が領域Ａに対応して略三角形状に形成されているため、大きく膨出したそのようなベンチュリ９（膨出部１１）によって各バルブ７，８の回動が妨げることはない。

そして、端面形状が略三角形状とされた膨出部１１のうち、頂角部分はラウンドしており、この頂角部分をはさむ斜辺部分は、回動プレート７２，８２の外周に対応して湾曲している。ラウンドした頂角部分と回動プレート７２，８２間には僅かな隙間が存在するが、メインジェット１０からの燃料が下流側に向かって噴出することから、該隙間を通して燃料が混合気通路４から空気通路５側に入り込むことはない。

また、吸気通路３内には、全開とされたスロットルバルブ８とインシュレータ２０との間に形成される領域Ａ２を埋める一対の板状の膨出部１２が設けられている。この膨出部１２の平面視での形状は、平面視した膨出部１１を２分割した形状に相当する。膨出部１２および回動プレート８２の下流側には、インシュレータ２０に設けられた分割プレート２１が対向することになる。

このような本実施形態において、各バルブ７，８の全開状態では、領域Ａ１，Ａ２が膨出部１１，１２により塞がれることになるので、混合気通路４と空気通路５とをより確実に仕切ることができ、空気通路５側へ燃料が混じるのを抑制して排気ガス中のエミッションを向上させることができる。

しかも、各バルブ７，８は、全開状態で接触する程度に近接して配置されているので、キャブレタ１としては、吸気の流れ方向に沿った長さ寸法を短くでき、吸気全体の小型化をより促進できる。また、スロットルバルブ８の回動プレート８２には、従来のような流動誘導要素が不要であるため、従来ある簡便な構成のスロットルバルブ８を使用できるうえ、ベンチュリ９とは別体に製作される分割プレートやパーティションウォールも不要であるから、部品点数を増やすことなく、本発明の目的を達成できる。

しかも、図４に示す膨出部１２を、インシュレータ２０の分割プレート２１と一体に設け、インシュレータ２０側からキャブレタ１側に案内させることも可能であるから、このことからすると、キャブレタ１としては、ベンチュリ９を有した通常の吸気通路３を設ける要領で簡単に製作できるという効果がある。

〔第２実施形態〕
図５〜図７には、本発明の第２実施形態に係るキャブレタ１が示されている。本実施形態では、ベンチュリ９が吸気流路３内の周方向の沿って連続した環状に形成されており、従って、ベンチュリ９の内径側に一体に形成された膨出部１１も環状とされ、周方向の全域で等しい断面形状を有している。膨出部１１の領域Ａに相当する部分の断面形状は、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第１実施形態での膨出部１１の端面形状と略同じであり、頂角部分がラウンドした略三角形状である。

ベンチュリ９の開口部分は円形とされている。換言すれば、従来と同じ径寸法の吸気通路３内には、従来のものより小さいベンチュリ径（ベンチュリ９の開口部分の径寸法）のベンチュリ９が設けられていることになる。なお、ベンチュリ９の開口部分は円形に限らず、上下に長い長孔状や矩形状であってもよい。つまり、第１実施形態のベンチュリ９を上下両方にわたって設けた形状である。

このような本実施形態でも、ベンチュリ９の膨出部１１により各バルブ７，８間の隙間を良好に塞ぐことができるなど、第１実施形態とほぼ同様な効果を得ることができる。

〔第３実施形態〕
図８〜図１０には、本発明の理解をするうえで参考となる第３実施形態に係るキャブレタ１が示されている。本実施形態では、従来あるベンチュリ９の断面形状よりも一回り大きい形状の膨出部１１を設けた点が前記第２実施形態とは異なる。膨出部１１は板状とされ、ベンチュリ９に対応した位置であって、径方向に対向した位置に一対設けられている。膨出部１１の厚さ寸法は、各バルブ７，８の回動プレート７２，８２の厚さ寸法と略同程度である。膨出部１１の平面視での形状は、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示すように、膨出部１２を２つ合わせた形状と同形状であり、領域Ａ１に対応した略三角形状である。

ただし、このような膨出部１１については、ベンチュリ９と同様にキャブレタ１の本体部分と同材質にて初めから一体に設けてもよく、合成樹脂等で別体に製作してベンチュリ９部分に組み込んでもよい。

以上の本実施形態でも、各バルブ７，８間の領域Ａ１を膨出部１１で塞ぐことができるうえ、各バルブ７，８を大幅に近接させることができ、また、各バルブ７，８として従来と同じものを使用できる。
また、膨出部１１，１２は板状であるから、ベンチュリ９の開口面積を必要以上に小さくすることがなく、空気抵抗を少なくできる。

〔第４実施形態〕
図１１には、本発明の理解をするうえで参考となる第４実施形態に係るキャブレタ１が示されている。前記第２実施形態では、膨出部１１でもあるベンチュリ９の断面形状が周方向で一様とされ、開口面積の比較的小さなベンチュリ９になっていたが、本実施形態では、領域Ａ１に対応した部分だけ膨出量を連続的に大きくして本発明に係る膨出部１１を形成し、他の部分については、従来と同様な大きさ（第３実施形態と同様な大きさ）のベンチュリ９が形成されている。

すなわち、本実施形態の膨出部１１は、第３実施形態での膨出部１１をベンチュリ９に対してなだらかな曲面で連続させた構造である。このような場合には、ベンチュリ９としての断面形状が周方向で一様とはならず、開口形状も円形とはならないが、領域Ａ１を良好に塞ぎつつ、開口面積を第２実施形態ほど小さくしなくてすむうえ、通常のキャブレタと同様な方法で製作可能である。

〔第５実施形態〕
図９、図１０には、本発明の理解をするうえで参考となる第５実施形態に係るキャブレタ１が示されている。本実施形態において、吸気通路３の断面形状は、メインジェット１０を有する側が平坦面である半長孔形状とされ、これに基づいて各バルブ７，８の回動プレート７２，８２の形状も半長円形状とされている。つまり、回動プレート７２，８２には、端縁が円弧とされた円弧状部７３，８３と、端縁が直線状とされた角状部７４，８４とが設けられている。これらのバルブ７，８では、全開状態において、それぞれの角状部７４，８４が近接対向する向きとなるように回動操作される。

また、全開状態にあるバルブ７，８では、近接し合う回動プレート７２，８２間の直線状の隙間Ｃは、吸気通路３の幅方向（各バルブ７，８の回動軸方向）にわたって略均一に設けられている。このため、吸気通路３はやはり、各バルブ７，８が全開とされると、当該バルブ７，８によってメインジェット１０側の混合気通路４と、燃料を含まない先導空気用の空気通路５とに分割される。そして、隙間Ｃの幅（吸気の流れ方向に沿った幅）が微小なことから、混合気が隙間Ｃを通して先導空気に混じることがなく、各通路４，５がより確実に分割される。

さらに、本実施形態では、各バルブ７，８の回動が阻害されないようにベンチュリ９が寸断されており、吸気通路３内の周方向の途中で不連続な形状となっている。このようなベンチュリ９のうち、空気通路５内に形成されている部分の両端は平坦面とされ、回動プレート７２，８２の角状部７４，８４が当接することでその回動量が規制される。

以上の本実施形態によれば、各バルブ７，８だけで吸気通路３を混合気通路４と空気通路５とに良好に分割可能であり、各バルブ７，８間にはやはり、従来のような分割プレートやパーティションウォール等の部材が一切存在しないので、各バルブ７，８を微小隙間Ｃを介して接触寸前まで近接させることができ、キャブレタ１の長さを確実に短くできるという効果がある。加えて、各バルブ７，８には、流動誘導要素などを設ける必要がなく、構造を簡素化できる。

なお、本発明は、以上の各実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲での種々の変更等は、本発明に含まれる。
例えば、前記第５実施形態では、吸気通路３の断面形状が半長孔形状とされ、各回動プレート７２，８２の形状が半長円形状であったが、それらの形状を四角形にした場合でも、本発明に含まれる。

本発明のキャブレタは、例えばチェンソーや、刈払機、エンジンブロワなど、携帯型作業機の２サイクルエンジンに採用できる。

１…キャブレタ、３…吸気通路、４…混合気通路、５…空気通路、７…チョークバルブ、８…スロットルバルブ、９…ベンチュリ、１０…燃料穴であるメインジェット、１１…膨出部、Ａ１…領域、Ｃ…隙間。

Claims (6)

1. 吸気通路と、
   前記吸気通路内に配置され、内方に膨出するベンチュリと、
   前記吸気通路内であって前記ベンチュリの上流側に配置されたチョークバルブと、
   前記吸気通路内であって前記ベンチュリの下流側に配置されたスロットルバルブと、
   前記ベンチュリによって形成される第一膨出部と、
   前記吸気通路内に配置され、内方に膨出した第二膨出部とを備え、
   前記チョークバルブおよび前記スロットルバルブは、前記チョークバルブと前記スロットルバルブとが平行な全閉状態と、前記チョークバルブの端面と前記スロットルバルブの端面とが互いに近接対向する全開状態との間でそれぞれ回動可能に構成され、
   前記全開状態では、前記チョークバルブと、前記スロットルバルブと、前記吸気通路の内周との間に前記全開状態における前記各バルブの面内方向に直交する方向からみて三角形状の領域が形成され、
   前記第一膨出部は、前記三角形状の領域に膨出し、
   前記全開状態では、前記吸気通路は、前記チョークバルブと、前記スロットルバルブと、前記第一膨出部とによって燃料穴が設けられた側の混合気通路と先導空気が流通する空気通路とに分割され、
   前記ベンチュリは、前記吸気通路のうち半周部分であって前記混合気通路に対応した位置に設けられ、
   前記ベンチュリの前記第一膨出部は、全開状態において、燃料が前記混合気通路から前記空気通路に流入するのを抑制可能に前記三角形状の領域を占めて位置し、
   前記第二膨出部は、板状に形成され、前記全開状態における前記スロットルバルブの端面と前記キャブレタの出口とによって形成される空隙を塞ぐ
   ことを特徴とするキャブレタ。
2. 請求項１に記載のキャブレタにおいて、
   前記第一膨出部は、鉛直な内側部分を有し、当該内側部分によって前記ベンチュリの開口部分を形成している
   ことを特徴とするキャブレタ。
3. 請求項１に記載のキャブレタにおいて、
   前記チョークバルブの端面と前記スロットルバルブの端面とは、前記全開状態において互いに接触寸前の位置まで近接して配置される
   ことを特徴とするキャブレタ。
4. 請求項１に記載のキャブレタにおいて、
   前記チョークバルブおよび前記スロットルバルブは、全開状態で同一面上に揃って位置する
   ことを特徴とするキャブレタ。
5. 請求項１に記載のキャブレタにおいて、
   前記ベンチュリの平面視上の断面積は、近接対向する前記チョークバルブの端面と前記スロットルバルブの端面との間の中点に対応する長手方向位置側で最も狭い
   ことを特徴とするキャブレタ。
6. 請求項１に記載のキャブレタにおいて、
   前記ベンチュリが前記吸気通路の内周のうち少なくとも半周以上に連続しており、前記第一膨出部のうち前記吸気通路の最も内方に位置する部分は、前記全開状態において前記チョークバルブの端面と前記スロットルバルブの端面との間の中点に位置する
   ことを特徴とするキャブレタ。

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