JPS5945806B2 - 燃料供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関特に内燃機関の燃焼室への燃料流木の
供給を制御する装置に関するもので、特に２サイクルエ
ンジン（ｔｗｏ−ｓｔｒｏｋｅ ｔｙｐｅ）をその対象
に含む。

２サイクルエンジンでは、そのピストンの動きを利用し
て燃料流体のエンジンシリンダへの取り入れ、燃焼ガス
のエンジンシリンダからの排気が実行される。

原理的にいえばこれはピストンを使ってシリンダ壁にあ
けられた３つの穴−吸入孔、排気孔、及び移送孔（掃気
孔）−を開閉することにより実行される。

ピストンの上向行程で上昇するピストンによって燃料流
体がクランクケースの中に吸入され、ピストンの下向行
程の間そこで圧縮され、その後移送孔（掃気孔）から燃
焼室に送られる。

ピストンは移送孔と排気孔の両者を開きこれによって燃
料ガスの吸入と燃焼ガスの排気が実行される。

２サイクルエンジンの設計について当初問題にされたの
は新しく吸入された燃料ガスと排気燃焼ガスが混合する
ということで、このため出力馬力が減少し燃料の経済性
も悪くなる。

この問題を解決するために頂部にデフレクタを備えたピ
ストン（ｄｅｆｌｅｃｔｏｒ−ｔｏｐ ｐｉｓｔｏｎ）
が考えられた。

これはピストン頂部のそらせ面によって新しく吸入した
燃料ガスをシリンダヘッドの方に送り、同時に開孔して
いる排気孔からそのまま流出するのを防止しようという
ものである。

この方法は後になってシリンダ掃気の方法にとってかわ
られた。

後者は移送孔から放出される燃料充填物の速度、方向を
制御しさらに吸排気管内の共振、圧力脈動を利用して気
体流の的確な制御を実行するものである。

この方法は、共振点あるいは圧力脈動がエンジン速度の
関数であり、かつ非常に狭い範囲の速度に対してだけし
か最適な条件が得られないという点で好ましくない。

こうした工夫をほどこされたエンジンは広い範囲のエン
ジン速度に対して出力を取り出すという目的に対しては
融通のきかないものとなる。

上記の問題に対して多少の努力がなされ、燃料流木をエ
ンジンの吸入口からタイミングよく放射するために一段
型のリード弁が利用されてきた。

しかしこの設計では一段型のリード弁−薄い一片の鋼製
の板バネ（フラップ）から作られるのが普通−の１つ或
いは複数個の組を利用するのであるが、一段型リード弁
の方式はそのリード構造に対して２つの互いに反する条
件を要求し、それらの条件に妥協した形のエンジンはそ
の出力及び応答性が低速度の部分で減少する。

簡単にその構造を考察すれば問題点は明らかになるもの
と思われる。

低速度に於て弁の下流側の真空度は低く、この条件の下
で弁が吸入燃料流のタイミングをうまく取るように働く
ためにはそのリードとして比較的たわみやすいもの、す
なわち小さなバネ定数をもつものを利用しなければなら
ない。

ところが一方このリードは中速度、高速度の範囲におい
ては最適な性能を発揮しない。

すなわちエンジン速度が増すにつれて弁の下流側の真空
度は高まり、弁の両側の圧力差によってリードは開放さ
れた状態になる。

こうして吸入燃料の強さとそのタイミングの積極的な制
御ができなくなり、さらに吸入燃料の一部が気化器（キ
ャブレター）に吹返されるおそれも生じる。

さらにリードの寿命もその定常的な羽ばたきによって著
しく減少する。

逆に曲がりにくいすなわちバネ定数の大きなバネを用い
た場合には、低速での効率が非常に悪くなろうこれは弁
の下流側の真空度が低いため充分な吸入燃料が流れ込む
のに必要な時間だけリードが開かないためである。

現在この形式の装置では低速での効率と高速での効率を
考えてその折衷案を採用しているため中程度の速度でそ
の出力は最大となるが低速、高速の範囲における出力は
最適なものよら低くなる。

本発明の目的の１つは内燃機関の効率、出力融通性、応
答性、燃料の経済性を高めるための装置を提案すること
にある。

さらに本発明のもう１つの目的は、内燃機関特に２サイ
クル型のエンジンの燃料流体を制御するための改良され
たリード弁を提案することにある。

加えて、長寿命の弁装置を提案することを本発明の目的
の１つにする。

さらに出力及びエンジン速度の限界の拡大した２サイク
ルエンジンを提案することを本発明の目的の１つにする
。

さらに内燃機関において燃焼室への燃料流体の充填体積
増加を伴う過給効果を得るための手段を提案することを
本発明の目的の１つにする。

上記の目的は多段型の弁装置を用いて燃料ガスの内燃機
関の吸入孔への送り出しのタイミングを調節することに
より実行される。

この弁装置はリードの形状をした１次弁を備え、弁には
そこを貫いて燃料ガスが流れるように穴があけられてい
る。

１次弁に比して小さな圧力差で開くようになった２次弁
が１次弁のリードの通気孔を貫いで流れる燃料ガスを制
御するために使用される。

吸入孔の傍に作られた副移送孔とピストンの縁に作られ
た窓とが協調して、ある量だけ多く燃料ガスをエンジン
の燃焼室に給送する。

第１図は２サイクルエンジンＮの概略図でシリンダ１２
及びピストン１４が見られる。

シリンダ１２ことは燃料ガスをクランクケース（図示さ
れていない）からピストン１４の燃焼側に放出するため
め主移送孔（掃気孔）１６がつくられている。

従来の通り、燃料ガスは下降するピストンによって圧縮
されさらにクランクケースから適当な導管（図示されて
いない）を通して主移送孔１６に送られる。

シリンダ１２には吸入孔１８も開口し、シリンダ１２の
円筒胴の一部である、或いはそこに取りつけられた弁収
納部（燃料吸入室）２０とつながっている。

弁装置２２は収納部２０に納められ容易に取り外しでき
るふた板２４でそこに固定される。

ふた板には気化器（図示されていない）を取り吋けるた
めの突出（燃料供給源）２６が用意されている。

第２図には弁形式のｌづの実施例が詳細に示されている
。

この弁組立木２７の弁装置木本２９は一点に向かう２つ
の傾斜面（弁座）３０及び３２を持ち、その頂点で横軸
材３５に連結している。

・２つの而３０及び３２には少なくとも１つの開孔３４
及び３６があけられている。

この開孔３４及び３６としては、１つのつながったすき
まの形でもよいが、以下に述べるように面３０及び３２
に少なくとも２つの孔をあけるのが望ましい。

以下に述べる弁装置は面３０の上のものと面３２の上の
ものとが同一であるので而３０の上に取りつけられたリ
ードに関してだけ説明するが、同様の説明が面３２に対
しても成り立つものと理解されたい。

開孔３４の上には一次リード３８がとりつけられている
。

この主リード３８はその周縁部分が開孔３４の側端をお
おうような形状と大きざをもち、リード３８が自身の弾
性で表面３０ζごはりついて、開孔３４を通過する燃料
流を容易に遮断できるようになっている。

１次リード３８にはそれを貫いて通気孔（第２の弁開口
）４０があけられている。

２次リード４２は通気孔４０をおおうのに充分な大きさ
と形状をもち、例えば小ねじ４４を使って通気孔４０の
上に取りつけられている。

図示されているように２次リード４２の長さは一次リー
ド３８のそれよりも短かい。

この小ねじは２次リードと１次リードを同時に弁装置本
体２９に固定している。

この１次リード３８及び２次リード４２はそれぞれ屈曲
可能な弾力性物質で作られる。

ここで２次リードが１次リードに比して曲がりやすいと
いうことが重要で、以下に述べる様に吸入孔の圧力が低
い場合には１次リードでなく２次リードが開くのである
。

もちろん任意の薄い弾力性物質を１次リード、２次リー
ドの材料として利用できるが、実験の結果得られた望ま
しい材料としてはＰｏｒｍｉｃａ Ｇ−・ＩＯの商品名
で売られているグラスファイバの織布にエポキシ樹脂の
薄層をかぶせたものである。

この材料からなる弁装置−１次りニドの厚みはだいたい
０．５６ｍｍ（０，０２２インチ）から０．６：６ｍｍ
（０，０２６インチ）の間、２次リードの厚みはだいた
い０．３６ｍｍ（０，０１４インチ）から０．４１ｍｍ
（：０．０１６インチ）の間−は満足のいくものである
ことが判明した。

・複数個の開孔３４及び３６、したがって複数個の・１
次リード及び２次リードを用意することによっておのお
ののリードの質量は最小におさえられる。

このことは１次及び２次のリードの慣性効果を減少させ
したがってリードの応答性は増しエンジンはスロットル
（絞り弁）の変化調節にすぐ感応するようになる。

さらに通気孔４０によっても１次リード３８の質量は減
少するので、このリードの慣性効果はさらに少なくなる
。

１次及び２次のリードの質量の減少は過度の屈曲を防ぎ
リードの寿命をひき伸ばすとともに、従来の一段型リー
ド構造で使用されていたリード止めの必要性を消滅させ
た。

第１図、第２図に見られるように弁装置本体は而３０と
而３２の収束点としての頂点横軸材３５を備えている。

この部材３５は空気学力的な而３７をもち、結局部材３
５の断面は翼型或いは涙粒の形をしている。

部材３５がこのような形に作られているため、吸入ガス
の通過の際の抵抗が最小になる。

前に述べた一段型のリード構造では、頂点材３５の対応
する表面３７は平らで、ガスがここを通過する際の非空
気力学的な障壁となっている。

この平らな表面は一段型リード構造に於ては必ず必要で
これによってリードの下流側に充分の圧力が発生しリー
ドはその取り吋けられた弁装置本体の表面からもちあが
るのである。

一方この表面形状は放出燃料の乱流をひきおこし、燃料
の吸入口への一様かつ適時の放出に悪影響を及ぼす。

これまで述べてきた弁装置の動作について第１図及び第
２図を用いて説明する。

エンジンが低速の場合には、ピストン１４がシリンダ内
を上昇し吸入孔１８を開孔させる毎に２次リード４２が
開く。

これは２次リードの上流側の燃料ガス例えば燃料−空気
混合物の圧力によって発生する力が比較的屈曲しやすい
２次リードの抵抗力に打ち勝つだけの大きさをもってい
るからである。

こうしてピストンの各行程で多量の燃料−空気混合物が
吸入口に流れ込み低速におけるエンジンリンダ１２に十
分の燃料−空気混合物を供給する。

エンジンの速度が増加して中速の範囲になると２次リー
ド４２の下流側の圧力差は十分大きくなって２次リード
は浮きあがり羽ばたきを始める。

さらにこの速度範囲で１次リード３８が働き始めピスト
ンの行程に従って開閉し、燃料−空気混合物を開孔３４
から吸入口１８にタイミングよく放出する。

高速においては吸入孔１８の高い真空度によって２次リ
ード４２は限界点まで開いた状態に保たれ、一方向がり
にくい１次リード３８が上に述べた様な方式で燃料の適
時供給を続ける。

こうして上記の装置はエンジンのすべての速度範囲にわ
たってバルブによるタイミング調節を実行する。

高い回転速度における通気孔４０を通しての燃料−空気
混合物の吹きもどしは、これらの通気孔の面積が小さい
ためと、導入高速燃料ガスの（大きい）運動量によって
防止される。

上述の装置のもう１つの特徴は、高い回転速度に際して
２次リード４２が開放されたままになっているため吸入
孔１８への燃料−空気混合物の流れがより定常的になる
ということである。

１段型リード構造の装置ではその１つのリードの開閉で
燃料−空気混合物の流れの停止、動き始めが支配される
ため、吸入孔１８に流れ込む燃料−空気混合物の流れ速
度が減少されかつその均一性も低下する。

ここに記述した弁装置の利点の１つには、低速のエンジ
ン回転に際して働く２次リードの存在によってシリンダ
及びピストンのより効果的なボーティング（ｐｏｒｔｉ
ｎｇ ；吸気孔、掃気孔、排気孔の形状、寸法、配置）
が許されるということもある。

一段型のリード構造ではリードを開くために吸入口の高
い真空度を必要としこの符要な真空度を得るためにピス
トンは吸気系統とクランクケースの間を締め切らなけれ
ばならない。

このことが排気量の大きいエンジン例えば１ｏＯｃｃを
超す排気量のエンジンではしばしば問題となる。

一方ここに述べた弁装置に於てはその２次リードを働か
すためにそんなに高い真空を必要としないためエンジン
の吸気系統は直接にクランクケースに常時開口させてお
くことができ、したがって大排気量のエンジンが低速運
転される場合にも燃料−空気混合物の良好な流れをもた
らす。

第１図にもどってこの効果的なボーティングでは、副移
送孔４６を通しての過給効果によってピストン１４の燃
焼側に放出される燃料は増加する。

この過給効果は圧縮混合気がクランクケースから主移送
管１６に流出した後のクランクケース内の低圧に起因す
る。

クランクケース内の低圧はピストンにあけられた窓穴４
８を通して吸入孔１８に伝えられる。

さらにこのために２次リード４２が開き、弁装置に隣接
して下流側に位置する副移送孔４６から燃料が少しの間
は加的に放出される。

この付加的な燃料はピストンの燃焼側に放出され、排気
ガスの掃気及びシリンダの燃料充填を助ける。

こうしてエンジンの総体としての圧縮比は上昇し、出力
も増加する。

上に述べた２枚リード構造によってもたらされる他の改
良点はエンジンの応答性の向上ということである。

これは気化器（図示されていない）の絞り板が閉じると
弁装置２７の上流側の真空度がクランクケースの真空度
に比べて高くなりしたがって両方のリードは閉じたまま
の状態になるからである。

一方気化器（図示されていない）の絞り板が開放される
やいなや弁装置２７の上流側の真空度は０に落ちるがク
ランクケースの中の真空度はそのままに保たれる。

この際の大きな圧力差によって１次及び２次のリードは
開孔し、その結果多量の燃料−空気混合物が吸入口１８
に送り込まれる。

上に述べた構造の利点の１つはそれによってリードの寿
命が著しくひきのばされたということである。

−膜製のリード構造ではリードの疲労破損が２０時間の
内に起こり始める。

この情況を解消する努力の１つとして弾力鋼製のリード
の使用が考えられる。

このリード要素の耐久時間は長いが、この要素が破損し
た場合そのリード片がシリンダ内に吸い込まれエンジン
の破壊をひきおこすことになる。

−力士に述べた様な本発明の２つの１す３ド組は普通の
使用状態で１年余の寿命をもっている。

第２次リードを第１次リードより短かくすると第２次リ
ードの力学的慣性が小さくなり、このためにリードの寿
命即ち破損までの時間が延びる。

第２次リードを短かくすることによるこのような望まし
い特徴は、リードが金属性の場合にも合成樹脂製の場合
にも存在する。

しかしながら金属性のリードでは長さを短かくしてもし
ばしば満足すべき程には寿命が長くなりない。

リードを合成樹脂で作りかつ第２次リードを第１次リー
ドよりも短かくした時に寿命は著しく長くなる。

このことは実際に使用した多くの経験によって確かめら
れた。

第３図は以上で述べてきた修正をほどこした２５０ＣＣ
エンジン−普通の形式でピストン制御の吸入孔及び排気
系統に排気膨張室を備えた２サイクルエンジン−につい
て行なった実験結果のグラフでエンジンの回転速度に対
する出力を示している。

数字＋１１ Ｉ＋のけいている実線は、上記エンジンの
以上で述べたリード弁装置を使わず、かつキヤブレタ（
気化器）の噴霧状態を標準負荷に対するのと同じ状態に
したときの動力計による試験結果である。

グラフかられかる通り、６６００ｒｐｍの回転速度は近
で最大出力２２馬力を記録しその後この最大出力速度よ
り早い回転速度に対して出力は急速に減少している。

実線２は実験１と同じエンジンを同じ条件の下でただキ
ャブレタの噴霧状態を最大の動力計指示を得られるよう
に調節しながら運転した場合の試１験結果である。

６６００ｒｐｍ付近の回転速度で最大出力２８馬力が得
られた。

この実１験でも第１の実験の場合と同様に最大出力をこ
えてからの急激な出力低下が見られる。

安定な範囲で得られる最大回転速度は約８５０Ｏｒｐｍ
である。

実験の結果わかることは、試験２のエンジンはオートバ
イ用としては不適であるということである。

これは絞り弁（スロットパルプ）が全閉の状態になるた
びに混合気は望ましくない程度にまで濃くなり、不燃燃
料がシリンダに充填されることになる。

３の試験では、■、２の試験と同じ形式のエンジンに上
述した形式のリード弁と上述した形式の副吸入孔を取り
つけたものをその対象とした。

試験３のグラフかられかる通り、５０００ｒｐｍ以下の
回転速度における出力は著しく増加し、場所によっては
５０％程度の増加になっている。

７３００？ｐｍの回顧速度で最大出力約２９馬力が得ら
れ、さらに最大出力の回転速度を越してからも、第１、
第２の試験の場合に比してその出力は非常にゆつくりと
しか減少しない。

加えて約１１．００ Ｏｒｐｍの最大回転速度が達成さ
れた。

４の試験では、３の試１験と同じ改良をほどこしたエン
ジンにさらに３８ｍｍベンチュリ管のキャブレタ、移送
孔及び排気孔、改良型膨張室を備えたものが実験された
。

このエンジンの最大出力は９２００ｒｐｍｆ’を近にお
ける３４馬力にまで上昇した。

このエンジンの最大回転速度も１２．５００ｒｐｍを越
えることが判明した。

尚本発明の関連事項は次の通り ■、開開孔有する弁装置本体と、 該開孔を通る流体流を制（財）する第１次弁手段と 該第１次弁にあけられた通気孔と、 該通孔を通る流木流を制菌する第２次弁手段と、 を含む弁装置。

２、第１項の弁装置で、第１次弁手段が弁装置を通して
の両側の流体圧力差が第１の範囲内にある場合に働き、
第２次弁手段が弁装置を通しての両側の流体圧力差が第
２の範囲内にある場合に働くもの。

３、第２項の弁装置で、その流体圧力差の第１の範囲と
第２の範囲が一部型なっているもの。

４、第３項の弁装置で、その流木圧力差の第２の範囲が
流体圧力差の第１の範囲を包含するもの。

５、第１項の弁装置で、その第１次弁手段として開孔の
上に取りつけられたリードを使用し、第２次弁手段とし
て通気孔の上に取りつけられリードを使用しているもの
。

６、第５項の弁装置で、その第１次弁手段のリードが第
２次弁手段のリードに比して屈曲しにくくなっているも
の。

７、内燃式の機関で、外被、外被内の燃焼室、燃焼室に
可動状態で収納された駆動要素、燃料流体を吸入孔にま
で導く取入装置、燃料流木の取入口への輸送を制御する
ための格段弁装置、からなる内燃機関。

８、シリンダ、燃料流体をシリンダに供給するための取
入装置、シリンダの吸入孔、シリンダに収納された可動
ピストン及び吸入孔への燃料流木の流れを制御する多段
弁装置を備えた２サイクル型の内燃機関組合せ。

９、第８項の組合せで、その弁装置は開孔を有す９、第
８項の組合せで、その弁装置は開孔を有する弁装置本体
、上記開孔を通る流木流を制御する第１次弁手段、第１
次弁手段にあけられた通気孔、上記通気孔を通る流木流
を制御する第２次弁手段を備えるもの。

１０、取入管を備えた内燃機関の性能を高める方法で、
それは機関の取入管に多段リード弁を取りつけることか
らなる。

１１、第１０項の方法で、その内燃機関が２サイクル型
の機関であるもの。

１２、内燃機関の性能を高める方法で、 ４つの処置段階・− 開孔を有する弁装置本体を機関の取入管に取りつける処
置 第１次弁要素を開孔に隣接して取りつける処置 第１次弁要素に通気孔をあける処置 筒２次弁要素を第１次弁要素の通気孔の上に取りつける
処置− から成るもの。

【図面の簡単な説明】

第１図はここに述べられた形式の弁装置を使った２サイ
クル内燃機関の断面図である。 第２図は改良型弁装置の側面図である。 第３図は従来のエンジンとここに述べられた発明を使っ
たエンジンの、回転速度に対する出力のグラフである。 １２・・・・・・シリンダ、１４・・・・・・ピストン
、２６・・・・・・燃料供給源、２１・・・・・・弁組
立体、３８・・・・・・第１次リード、４２・・・・・
・第２次リード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 可変絞り弁を有し、かつ絞り状況及びエンジン速度
   の変化に供なう圧力変動を受ける燃焼可能なガス状の燃
   焼−空気混合物のための吸収孔１８を有する可変速度内
   燃機関へ該ガス状混合物を供給するための供給装置にお
   いて、前吸入孔に連通した吸入通路を形成しかつ該ガス
   状混合物を該吸入孔に供給するようになっている弁ハウ
   ジング２０と、該吸入通路の軸線に対して傾斜した角度
   の平面内に延びており、内部に第１の弁孔３４を有する
   該通路内の傾斜壁３０．３２と、該傾斜壁の下流に位置
   付けられた該第１の弁孔のためのリード弁組立体２７と
   を具備し、該組立体が第１次リード弁３８と、重なった
   第２次リード弁４２とを備えており、該リード弁がその
   上流端の方で該傾斜壁に接続された隣接端と自由になっ
   ていて該傾斜壁から離れるように曲げられる他端とを有
   し、該第１次リード弁が該第１の弁孔３４を覆って伸び
   ており、該第１の弁孔３４より寸法の小さい第２の弁孔
   ４０を有し、該第２の弁孔は下にある該第１の弁孔の長
   さの大部分にわたって連続的に該第１の弁孔に整合して
   おり、かつ第１次リード弁の自由端から離間しており、
   該第２次リード弁が該第２の弁孔を越えて延びているが
   該第１次り−ド弁よりも短かくかつ該第１次リード弁ら
   り弾力性に富んでおり、該第２次リード弁が任意の速度
   にてエンジンの作動に伴なう圧力状態で開口スルに充分
   な可撓性を有していて、該第１次リード弁が高速度にて
   のエンジンの作動に伴なう圧力状態で開口するに充分な
   可撓性を有しているが、低絞り状況及び低速度の範囲の
   エンジンの作動に伴なう圧力状態では閉じておくに充分
   な硬性を有することを特徴とする供給装置。 ２ 可変絞り弁を有し、かつ絞り状況及びエンジン速度
   の変化に伴なう圧力変動を受ける燃焼可能なガス状の燃
   料−空気混合物のための吸入孔１８を有する可変速度内
   燃機関へ該ガス状混合物を供給するための供給装置にお
   いて、該吸入孔に連通した吸入通路を形成しかつ該ガス
   状混合物を該吸入孔に供給するようになっている弁ハワ
   ジング２０と、該吸入通路の軸線に対して傾斜した角度
   の平面内に延びており、内部に第１の弁孔３４を有する
   該通路内の傾斜壁３０．３２と、該傾斜壁の下流に位置
   けけられた該第１の弁孔のためのり一ド弁組立体２７と
   を具備し、該組立体が第１次リード弁３８と、重なった
   第２次リード弁４２とを備えており、該第１次及び第２
   リード弁は弾性に富んだ樹脂材料から形成されておりか
   つその上流端の方に該傾斜壁に接続された隣接端と自由
   になっていて該傾斜壁から離れるように曲げられる他端
   とを有し、該第１次リード弁が該第１の弁孔３４を覆っ
   て伸びており、該第１の弁孔３４より寸法の小さい第２
   の弁孔４０を有し、該第２の弁孔は下にある該第１の弁
   孔の長さの大部分にわたつて連続的に該第１の弁孔に整
   合しており、かつ第１次リード弁の自由端から離間して
   おり、該第２次リード弁が該第２の弁孔を越えて延びて
   いるが該第１次リード弁よりも短かくかつ該第１次リー
   ド弁より弾力性に富んでおり、該第２次リード弁が任意
   の速度にてエンジンの作動に伴なう圧力状態で開口する
   に充分な可撓性を有していて、該第１次リード弁が高速
   度にてのエンジンの作動に伴なう圧力状態で開口するに
   充分な可撓性を有しているが、低絞り状況及び低速度の
   範囲のエンジンの作動に伴なう圧力状態では閉じておく
   に充分な硬性を有することを特徴とする供給装置。