JP6432081B2 - 層状掃気エンジンの吸入管ユニット - Google Patents

Description

本発明は、層状掃気エンジンに関し、さらに詳細には、層状掃気エンジンのシリンダブロックと気化器との間に接続される吸入管ユニットに関する。

層状掃気エンジンは、例えば、チェーンソー、刈払機、エッジトリマーに使用されている。層状掃気エンジンでは、燃料と空気からなる混合気と、層状掃気用空気が、それぞれの吸入管を通してシリンダブロックに供給される。一般的には、気化器で生成された混合気は、混合気吸入管を通してシリンダブロックに供給され、層状掃気用空気は、気化器を通らない空気吸入管を通してシリンダブロックに供給される（例えば、特許文献１参照）。

一方、混合気と層状掃気用空気の両方を、気化器を通して供給する種類の層状掃気エンジンが知られている（例えば、特許文献２参照）。かかる層状掃気エンジンの気化器には、バタフライ型のチョークバルブとスロットルバルブが配置された１つのボアが形成され、両バルブが全開しているとき、１つのボア内に２つの通路が形成される。このとき、全開時のバルブの一方の側の通路（燃料噴射孔が設けられている通路）を混合気が流れ、他方の側の通路を層状掃気用空気が流れる。

この種類の層状掃気エンジンにおいて、シリンダブロックと気化器との間に配置される吸入管は、混合気通路と空気通路を一体化した１つの吸入管である。具体的には、図５に示すように、層状掃気エンジン１００の吸入管１０２の全体的な入口断面輪郭は、気化器（図示せず）のボア（図示せず）の断面輪郭と一致し、全開位置にあるスロットルバルブ（図示せず）と整列する薄板状の共通の仕切り１０４によって、混合気通路１０６と空気通路１０８を構成している。このように、混合気通路１０６と空気通路１０８を１つの吸入管１０２に一体化すると、層状掃気エンジン１００をコンパクトにすることができる。

また、吸入管は、エンジン１００の振動や熱が気化器に伝わることを防止するために、ゴム又は樹脂で形成される。チェーンソーでは、吸入管がゴムで形成されるのが一般的である。

米国特許第８，５１６，９８９号明細書 米国特許第７，５１３，２２５号明細書

混合気通路１０６の中をガソリン等の燃料が通ると、ゴム製の薄板状の仕切り１０４が膨潤する。仕切り１０４は、１つの吸入管１０２を構成する円筒形の材料に固定されているので、仕切り１０４は、図５の２点鎖線１０４’で示すように、Ｓ字状に湾曲するように変形する。

また、エンジン１００のピストン（図示せず）が下降するとき、混合気通路１０６内に生じる負圧が、空気通路１０８内に生じる負圧よりも大きくなるため、ゴム等の弾性材料で形成された仕切り１０４全体が混合気通路１０６側に引張られるように変形する。

上記のような仕切り１０４の変形が生じると、吸入管１０２の混合気通路１０６及び空気通路１０８と、気化器の混合気通路及び空気通路との間に不整合が生じ、混合気と層状掃気用空気が気化器から吸入管１０２に流れるときに混流するおそれがある。

また、上記のような仕切り１０４の変形により、空気通路１０２の断面形状が変化して、層状掃気用空気の流れに影響を与え、設計された層状掃気作用を達成できないおそれがある。特に、エンジン１００のピストンが下降するときの層状掃気用空気の流量が、設計値からずれることがある。

そこで、本発明は、コンパクトであり、混合気と層状掃気用空気の混流を防止し、且つ空気通路の断面形状の変化を抑制する吸入管ユニットを提供すること、及び、かかる吸入管ユニットを含む層状掃気エンジンを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、掃気エンジンのシリンダブロックと気化器との間に接続される本発明による吸入管ユニットは、弾性材料で形成された混合気吸入管と、弾性材料で形成された層状掃気用空気のための空気吸入管と、を有し、前記混合気吸入管と前記空気吸入管はそれぞれ、前記気化器に接続される入口端部において、互いに対向し且つ相補形状をなす壁部分を有し、前記混合気吸入管の前記壁部分と前記空気吸入管の前記壁部分との間に隙間空間が設けられることを特徴としている。

このように構成された吸入管ユニットでは、混合気吸入管と空気吸入管がそれぞれ、互いに対向し且つ相補形状をなす壁部分を有しているので、混合気吸入管と空気吸入管とが、別体でありながら全体的に一体になるように構成され、それにより、吸入管ユニットおよび層状掃気エンジンをコンパクトに構成することができる。また、混合気吸入管の壁部分と空気吸入管の壁部分との間に隙間空間が設けられているので、膨潤や負圧による混合気吸入管の壁部分の変形は、空気吸入管の壁部分の変形から分離される。その結果、混合気と層状掃気用空気の混流を防止し、且つ空気通路の断面形状の変化を抑制することができる。

本発明による吸入管ユニットの実施形態において、好ましくは、更に、前記混合気吸入管及び前記空気吸入管と前記気化器との間に配置されるアダプタを有し、前記アダプタは、１つのボアを有し、前記ボアに、前記混合気吸入管の壁部分と前記空気吸入管の壁部分と整列する単一の仕切り部が設けられ、前記仕切り部は、前記混合気吸入管の壁部分と前記空気吸入管の壁部分に嵌合する凹部を有する。

このように構成された吸入管ユニットでは、混合気吸入管の壁部分と空気吸入管の壁部分がアダプタの仕切り部の凹部に位置決めされるので、混流の防止効果を向上させ、空気通路の断面形状の変化を更に抑制することができる。

本発明による吸入管ユニットの実施形態において、さらに好ましくは、前記アダプタは、前記混合気吸入管の入口端部及び前記空気吸入管の入口端部を受入れる凹部を有する。

このように構成された吸入管ユニットでは、吸入管ユニットと気化器との間のシール性能を向上させることができる。

本発明による吸入管ユニットの実施形態において、好ましくは、前記混合気吸入管の壁部分はリブを有する。また、好ましくは、前記混合気吸入管と前記空気吸入管とは異なる材料で形成される。また、好ましくは、前記混合気吸入管の前記壁部分及び前記空気吸入管の前記壁部分は平面状である。

また、上記目的を達成するために、本発明による層状掃気エンジンは、上述した吸入管ユニットと、気化器とを含む。

本発明による層状掃気エンジンの実施形態において、好ましくは、前記気化器は、前記混合気吸入管及び前記空気吸入管に接続される１つのボアと、前記ボアの中に配置されたチョークバルブ及びスロットルバルブを有する。

本発明により、コンパクトであり、混合気と層状掃気用空気の混流を防止し、且つ空気通路の断面形状の変化を抑制する吸入管ユニット、及び、かかる吸入管ユニットを含む層状掃気エンジンを提供することができる。

本発明による層状掃気エンジンの概略図である。 本発明による層状掃気エンジンの断面図である。 図１の線３−３における、本発明による吸入管ユニットの断面図である。 図１の線４−４における、本発明による吸入管ユニットの横断面図である。 従来技術の吸入管の横断面図である。

以下、図面を参照して、本発明による吸入管ユニットの実施形態を説明する。図１に示すように、層状掃気エンジン１０は、シリンダブロック１２と、気化器１４と、シリンダブロック１２と気化器１４の間に接続された吸入管ユニット１６を有している。

図２及び図３に示すように気化器１４は、貫通する１つのボア１８と、ボア１８の中に配置されたチョークバルブ２０及びスロットルバルブ２２を有している。１つのボア１８は、後述する混合気吸入管３０及び空気吸入管３２に接続される。チョークバルブ２０及びスロットルバルブ２２は、軸２０ａ、２２ａを中心に回転するバタフライバルブである。ボア１８は、例えば、円形断面を有し、チョークバルブ２０とバタフライバルブ２２の間に、それらが全開位置にあるときに両バルブと整列する仕切り２４を有している。それにより、両バルブ２０、２２が全開位置にあるとき、混合気通路２６と空気通路２８が構成される。なお、本実施形態では、仕切り２４が設けられているが、混合気通路２６と空気通路２８が構成されるように両バルブ２０、２２が配置されていれば、仕切り２４を省略してもよい。

吸入管ユニット１６は、気化器１４の混合気通路２６に接続される混合気吸入管３０と、気化器１４の空気通路２８に接続される、層状掃気用空気のための空気吸入管３２と、混合気吸入管３０及び空気吸入管３２を気化器１４に接続するアダプタ３４を有している。

混合気吸入管３０と空気吸入管３２は、ゴムで形成され、図４に示すように、共通する壁を有してない。具体的には、混合気吸入管３０と空気吸入管３２はそれぞれ、気化器１４に接続される入口端部３０ａ、３２ａにおいて、互いに対向し且つ相補形状をなす壁部分３６、３８を有し、壁部分３６と壁部分３８の間に、隙間空間４０が形成されている。本実施形態では、混合気吸入管３０の壁部分３６及び空気吸入管３２の壁部分３８は両方とも、平板状である。壁部分３６、３８の変形を防止する補強リブ３６ａ、３８ａを、壁部分３６、３８の互いに向い合う側の面（実施形態では混合気吸入管３０及び空気吸入管３２の周り）に設けてもよい。

混合気吸入管３０のボア３０ｃの入口端部３０ａの断面輪郭及び空気吸入管３２のボア３２ｃの入口端部３２ａの断面輪郭はそれぞれ、本実施形態では、半円状である。混合気吸入管３０及び空気吸入管３２は、吸入管ユニット１６として層状掃気エンジン１０に組込まれるとき、ボア３０ｃ、３２ｃが全体的（集合的に）に略円の断面輪郭を構成するように配置される。この略円の断面輪郭は、気化器１４のボア１８の断面輪郭にほぼ一致する。

混合気吸入管３０のボア３０ｃの出口端部３０ｂの断面輪郭及び空気吸入管３２のボア３２ｃの出口端部３２ｂの断面輪郭は任意に定められる。空気吸入管３２は、その出口端部３２ｂのところに、シリンダブロック１２に取付けられるフランジ４２を有している。混合気吸入管３０の出口端部３０ｂは、フランジ４２に取付けられている。

アダプタ３４は、樹脂で形成され、ボア４４を有する。ボア４４の断面輪郭は、気化器１４のボア１８の断面輪郭にほぼ一致する。ボア４４に、混合気吸入管３０の壁部分３６と空気吸入管３２の壁部分３８の両方と整列する単一の仕切り部４６が設けられ、それにより、ボア４４内の混合気の通路と層状掃気用空気の通路が分けられる。本実施形態では、スロットルバルブ２２が気化器１４から突出し、仕切り部４６は、ボア４４の下流側（エンジン側）部分にだけ設けられ、スロットルバルブ１４が仕切り部４６に当接し、気化器１４の混合気通路２６及び空気通路２８それぞれ、混合気吸入管３０のボア３０ｃ（通路）及び空気吸入管３２のボア３２ｃ（通路）に接続される。

また、アダプタ３４は、混合気吸入管３０の入口端部３０ａ及び空気吸入管３２の入口端部３２ａを受入れて嵌合する凹部５０を有している。特に、仕切り部４６の凹部５０ａに、両方の壁部分３６、３８が嵌合する。かかる嵌合により、混合気吸入管３０の入口端部３０ａにおけるシール及び空気吸入管３２の入口端部３２ａにおける気密シールが達成される。また、混合気吸入管３０と空気吸入管３２の間の導通が防止される。

次に、本発明による吸入管ユニットの実施形態の作用を説明する。

チョークバルブ２０及びスロットルバルブ２２が全開位置にあるとき、気化器１４の混合気通路２６を流れる混合気は、アダプタ３４を介して、混合気吸入管３０のボア３０ｃに流れ、気化器１４の空気通路２８を流れる空気は、アダプタ３４を介して、空気吸入管３２のボア３２ｃに流れる。

混合気吸入管３０の中を流れる燃料成分が、ゴムで形成された混合気吸入管３０の壁部分３６を膨潤させ、混合気吸入管３０の入口部分３０ａの断面輪郭を変形させる。しかしながら、混合気吸入管３０の壁部分３６と空気吸入管３２の壁部分３８の間に隙間空間４０があるので、空気吸入管３２のボア３２ｃの断面輪郭は、混合気吸入管３０の断面輪郭の変形の影響を受けない。

また、エンジン１０のピストン（図示せず）が下降するとき、混合気吸入管３０内に生じる負圧により、ゴムで形成された混合器吸入管３０の壁部分を変形させる。しかしながら、混合気吸入管３０の壁部分３６と空気吸入管３２の壁部分３８の間に隙間空間４０があるので、空気吸入管３２のボア３２ｃの断面輪郭は、混合気吸入管３０の断面輪郭の変形の影響を受けない。

かくして、空気吸入管３２内の流れが設計通りになり、所定の層状掃気効果が確保され、回転安定性が向上する。また、隙間空間４０を設けることにより、吸入管ユニット１６の放熱性が向上し、エンジン１０の熱を気化器１４に伝えることが抑制される。

混合気吸入管３０の入口部分３０ａ及び空気吸入管３２の入口部分３２ａが、アダプタの凹部５０に嵌合することにより、混合気吸入管３０と空気吸入管３２が位置決めされる。またそれと同時に、混合気吸入管３０の入口端部３０ａ及び空気吸入管３２の入口端部３２ａとアダプタ３４との間の気密シールが確保される。また、混合気吸入管３０の壁部分３６が、アダプタ３４の凹部５０ａに嵌合することにより、混合気吸入管３２の壁部分３６の変形が抑制される。また、壁部分３６が変形しても、混合気吸入管３０の入口端部３０ａのシール効果が維持される。

また、壁部分３６、３８の互いに向い合う側の面に、壁部分３６、３８の変形を防止する補強リブ３６ａ、３８ａを設けているので、混合気吸入管３０及び空気吸入管３２全体の断面輪郭の変化が抑制され、断面積が一定になる。それにより、混合気供給量及び空気供給量の変動を抑制することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

上記実施形態では、混合気吸入管３０及び空気吸入管３２はゴムで形成されていたけれども、任意の弾性材料であってもよい。また、混合気吸入管３０の材料と、空気吸入管３２の材料は異なっていてもよい。例えば、混合気吸入管３０を、変形を抑制する耐変形性のある材料で形成し、空気吸入管３２を混合気吸入管３０よりも安価な材料で形成してもよい。それにより、各通路に異なる所望の機能を与えることができる。

上記実施形態では、混合気吸入管３０及び空気吸入管３２は、アダプタ３４を介して気化器１４に取付けられているが、アダプタ３４を用いることなしに気化器１４に取付けられてもよい。この場合、例えば、気化器１４に混合気吸入管３０の入口端部３０ａ及び空気吸入管３２の入口端部３２ａを受入れる凹部が設けられるのがよい。

上記実施形態では、混合気吸入管３０の入口端部３０ａのボア３０ｃの断面輪郭及び空気吸入管３２の入口端部３２ａの断面輪郭は半円状であるが、それ以外の断面輪郭であってもよい。また、混合気吸入管３０の壁部分３６及び空気吸入管３２の壁部分３８は、平面状であったが、相補的な形状であれば、湾曲していてもよい。

気化器１４は、上記実施形態のようにバタフライバルブ式の気化器１４であってもよいし、ロータリーバルブ式の気化器であってもよい。

１０ 層状掃気エンジン
１２ シリンダブロック
１４ 気化器
１６ 吸入管ユニット
１８ 気化器のボア
２０ チョークバルブ
２２ スロットルバルブ
３０ 混合気吸入管
３０ａ 入口端部
３２ 空気吸入管
３２ａ 入口端部
３４ アダプタ
３６ 混合気吸入管の壁部分
３６ａ 補強リブ
３８ 空気吸入管の壁部分
３８ａ 補強リブ
４０ 隙間空間
４４ アダプタのボア
４６ 仕切り部
５０ 凹部
５０ａ 仕切り部の凹部

Claims (7)

1. 層状掃気エンジン（１０）のシリンダブロック（１２）と気化器（１４）との間に接続される吸入管ユニット（１６）であって、
   弾性材料で形成された混合気吸入管（３０）と、
   弾性材料で形成された層状掃気用空気のための空気吸入管（３２）と、
   前記混合気吸入管（３０）及び前記空気吸入管（３２）と前記気化器（１４）との間に配置され且つ１つのボア（４４）を有するアダプタ（３４）と、を有し、
   前記混合気吸入管（３０）と前記空気吸入管（３２）はそれぞれ、前記アダプタ（３４）に接続される入口端部（３０ａ、３２ａ）において、互いに対向し且つ相補形状をなす壁部分（３６、３８）を有し、前記混合気吸入管（３０）の前記壁部分（３６）と前記空気吸入管（３２）の前記壁部分（３８）との間に隙間空間（４０）が設けられ、
   前記アダプタ（３４）は、前記ボア（４４）に、前記混合気吸入管（３０）の壁部分（３６）と前記空気吸入管（３２）の壁部分（３８）と整列する単一の仕切り部（４６）が設けられ、前記仕切り部（４６）は、前記混合気吸入管（３０）の壁部分（３６）と前記空気吸入管（３２）の壁部分（３８）に嵌合する凹部（５０ａ）を有することを特徴とする吸入管ユニット（１６）。
2. 前記アダプタ（３４）は、前記混合気吸入管（３０）の入口端部（３０ａ）及び前記空気吸入管（３２）の入口端部（３２ａ）を受入れる凹部（５０）を有することを特徴とする、請求項１に記載の吸入管ユニット（１６）。
3. 前記混合気吸入管（３０）の壁部分（３６）は補強リブ（３６ａ）を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の吸入管ユニット（１６）。
4. 前記混合気吸入管（３０）と前記空気吸入管（３２）とは異なる材料で形成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の吸入管ユニット（１６）。
5. 前記混合気吸入管（３０）の前記壁部分（３６）及び前記空気吸入管（３２）の前記壁部分（３８）は平面状であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の吸入管ユニット（１６）。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載された吸入管ユニット（１６）と、気化器（１４）と、を含む層状掃気エンジン（１０）。
7. 前記気化器（１４）は、前記混合気吸入管（３０）及び前記空気吸入管（３２）に接続される１つのボア（１８）と、前記ボア（１８）の中に配置されたチョークバルブ（２０）及びスロットルバルブ（２２）を有することを特徴とする、請求項６に記載の層状掃気エンジン（１０）。

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