JP2000274250A - 層状掃気２サイクルエンジンの空燃比制御装置 - Google Patents

層状掃気２サイクルエンジンの空燃比制御装置

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JP2000274250A
JP2000274250A JP11082844A JP8284499A JP2000274250A JP 2000274250 A JP2000274250 A JP 2000274250A JP 11082844 A JP11082844 A JP 11082844A JP 8284499 A JP8284499 A JP 8284499A JP 2000274250 A JP2000274250 A JP 2000274250A
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valve
throttle valve
passage
scavenging
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Mamoru Toda
衛 戸田
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Zama Japan Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 掃気用空気が導入されて混合気が稀薄化する
ことによる加速初期段階での加速不良を解消する。 【解決手段】 出力制御用の絞り弁２０と掃気用空気の
流量制御用の空気弁２７とに原動歯車３４，従動歯車３
５をそれぞれ結合し、絞り弁２０がアイドル位置から或
る小開度位置に開くまではこれらを噛み合わせないで増
加する混合気に対して空気を増加させず、加速を良好に
する。絞り弁２０が大きく開かれるようになると二つの
歯車３４，３５が噛み合って空気弁２７を開かせ、混合
気と空気との流量比率をほぼ一定とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はクランク室圧縮掃気
方式であって、掃気時に空気を燃焼室に導入して燃焼ガ
スを排出し、その後に混合気を燃焼室に導入するように
されている層状掃気２サイクルエンジンの空燃比制御装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】燃焼室内の混合気が点火・爆発してピス
トンが下降するとき、先ず排気口が開いて燃焼ガスの排
出を開始し、次に掃気口が開いてクランク室に供給され
た混合気が燃焼室に導入されて残った燃焼ガスを排出す
る２サイクルエンジンにおいて、クランク室と燃焼室と
を連通する掃気通路に空気通路を接続し、掃気口が開い
たとき先ず空気通路の空気を燃焼室に導入して燃焼ガス
を排出してからクランク室の混合気が導入されるように
したものが知られている。
【０００３】このクランク室圧縮掃気方式であって層状
掃気を行なう２サイクルエンジンにおいて、混合気通路
に設けられた出力制御用の絞り弁と空気通路に設けた流
量制御用の空気弁とをリンク機構によって連動させたも
のが特開平９−１２５９６６号公報、特開平９−２８７
５２１号公報に開示されている。
【０００４】そして、これらのものは空気の導入によっ
て混合気に大量の残留燃焼ガスが混入して不完全燃焼や
失火を生じさせるという不都合を解消させるとともに、
絞り弁と空気弁とを連動開閉することによって混合気と
空気との流量比率が大幅に変動してエンジン性能を損う
という不都合を解消させようとするものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記の２サイクルエン
ジンを動力に使用する機械類の内で、殊に手持ち可搬式
の刈払機などは始動したとき絞り弁をアイドル位置から
半開または全開まで開いて作業を行なうのが普通であ
り、作業を一時中断したとき、休息をしたとき、次の作
業場所に移動したときなどはアイドル位置に戻った絞り
弁を再び半開または全開まで開く。
【０００６】絞り弁の開き動作は作業者の手許のトリガ
を引くことによって行なわれ、閉じ動作は絞り弁戻しば
ねのばね力によって行なわれるものであり、殆んどの作
業者はトリガを強く引いてアイドル位置から半開または
全開まで一挙に開いてエンジン回転速度を急激に高くす
る、という取扱いをしているのが現状であり、作業開始
の都度急加速運転が行なわれる。
【０００７】エンジンをアイドル回転域から加速すると
き、絞り弁の急速な開きによって急増する吸入空気量に
対応して燃料を増量して供給すること、殊に絞り弁開度
が大きくならない加速初期の段階に燃料を的確に増量し
て加速不良を生じさせないようにすることは周知であ
る。
【０００８】ところが、前述の絞り弁と空気弁とをリン
ク機構で連動させることによって燃焼室に導入される混
合気が空気により必要以上に稀薄化するのを防止したも
のは、絞り弁がアイドル位置から開きはじめると同時に
空気弁も開度を増加するので、加速運転に要求される混
合気が稀薄化され加速不良を生じるという問題を避けら
れない。
【０００９】本発明は燃焼室に導入する混合気と空気と
の流量比率をほぼ一定、即ち空燃比をほぼ一定とするよ
うに絞り弁と空気弁とを連動させる空燃比制御装置にリ
ンク機構を使用した前記従来のものがもっている、加速
性能を損なうという前記課題を解決するためになされた
ものであって、加速不良、殊に加速初期に発生しがちな
加速不良を伴うことのない空燃比制御装置を提供するこ
とを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、出力制御用の絞り弁を有する混合気通路が
クランク室に接続されているとともに、流量制御用の空
気弁を有する空気通路がクランク室と燃焼室とを連通す
る掃気通路に接続されている層状掃気２サイクルエンジ
ンの燃焼室に導入する混合気と空気との流量比率をほぼ
一定とする空燃比制御装置を次のようにした。
【００１１】即ち、第一発明では絞り弁と空気弁とをそ
れぞれに結合した歯車によって連動させるものとし、こ
の二つの歯車を絞り弁のアイドル位置と或る小開度位置
との間では互いに噛み合わないが、或る小開度位置より
も大きい開度域で互いに噛み合って絞り弁の開閉動作に
連動して空気弁を開閉動作させるようにした。
【００１２】また、第二発明では絞り弁と空気弁とをそ
れぞれに結合したレバーによって連動させるものとし、
この二つのレバーを絞り弁のアイドル位置と或る小開度
位置との間では互いに係合しないが、或る小開度位置よ
りも大きい開度域で互いに係合して絞り弁の開閉動作に
連動して空気弁を開閉動作させるようにした。
【００１３】このようにしたことにより、絞り弁がアイ
ドル位置から急速に開いたとき、その初期段階で空気量
は増加せず、従って混合気稀薄化による加速不良を生じ
させないという本発明の目的が達成されることとなる。
そして、絞り弁の或る開度以上では空気弁が連動して開
閉動作することによって、燃焼ガスの大量残留による不
完全燃焼や失火をなくすとともに空燃比をほぼ一定とし
てエンジン性能を損わせない、という本来の機能を発揮
するものである。
【００１４】絞り弁が開きはじめてから空気弁を開かせ
はじめるまでの絞り弁回転角度、即ち遅延角度は歯車を
用いた第一発明にあっては、絞り弁側の原動歯車と空気
弁側の従動歯車との歯数、歯の切欠き数、弁軸への取り
付け角度を調整することによって任意に設定することが
でき、且つ絞り弁の開度変化に対する空気弁の開度変化
量は速比即ち歯数比またはピッチ円の半径比を調整する
ことによって任意に設定することができる。また、レバ
ーを用いた第二発明にあっては、絞り弁側の原動レバー
と空気弁側の従動レバーとの形状、弁軸への取り付け角
度を調整することによって任意に設置することができ、
且つ絞り弁の開度変化に対する空気弁の開度変化量はレ
バー比によって任意に設定することができる。
【００１５】尚、歯車が互いに噛み合っていないとき、
およびレバーが互いに係合していないとき、空気弁を閉
じ位置に固定しておくために閉弁方向へ働く戻しばねを
作用させること、および歯車やレバーの組付の狂いによ
るエンジン性能への悪影響をなくすため、絞り弁と空気
弁を一体の胴体に支持させることが好適である。
【００１６】
【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の実施の形
態を説明すると、図１および図４において、エンジン１
はシリンダ２，クランク室３，ピストン４を有し、シリ
ンダ２に排気通路５の入口である排気口５aが開口して
いるとともにクランク室３に混合気通路６の出口である
吸入口６aが開口し、またクランク室３とシリンダ２の
ピストン４上方領域である燃焼室７とを連通する掃気通
路８を具えている。また、掃気通路８に空気通路９が接
続されている。
【００１７】ピストン４が下死点から上昇を開始する
と、クランク室３は容積増大に伴って圧力を低下すると
ともに、ピストン４はシリンダ２の壁面に開口している
排気口５a，掃気口８aを閉じる。このため、クランク室
３と掃気通路８の圧力が低下して混合気通路６よりクラ
ンク室３に混合気が吸込まれるとともに、空気通路９よ
り掃気通路８更にはクランク室３に空気が吸込まれる。
【００１８】ピストン４が上死点近くまで上昇したと
き、先の行程で燃焼室７に送入された混合気が点火・爆
発し、そしてピストン４が下降を開始するとクランク室
３の圧力が上昇しはじめる。その一方で排気口５a，掃
気口８aが開くことによって燃焼室７の燃焼ガスが排気
通路５に排出されはじめるとともに、排気通路８の空気
がクランク室３の圧力によって燃焼室７に噴出して残っ
ている燃焼ガスを排出し、この空気に続いてクランク室
３内の混合気が掃気通路８を通って燃焼室７に導入さ
れ、ピストン４は下死点に達する。
【００１９】以上のサイクルの繰返しによって直線往復
動するピストン４に連接棒１０，クランク腕１１を経て
結合したクランク軸１２が回転することは、従来の２サ
イクルエンジンと全く同じである。
【００２０】図１，図２，図３は請求項１に記載した第
一発明の実施の形態を示すものであって、混合気通路６
は小形汎用エンジンの燃料供給に多用されている膜式気
化器、即ちダイヤフラム１４によって一定量保有させた
定燃料室１５の燃料を主ノズル１６よりベンチュリ１７
の負圧によって吸出し空気と混合するという広く知られ
た気化器１３の吸気通路１８と、その下流に配置されて
蝶形の絞り弁２０によって開閉される弁胴体１９の絞り
弁通路２１と、更にその下流の逆止弁２２を内装してク
ランク室３の外側方に突出形成した吸入通路２３とによ
って形成されている。
【００２１】絞り弁２０は作業者のアクセル操作と図示
しない戻しばねとによって開閉動作し、気化器１３で作
られた混合気の流量を増減してエンジン１の出力制御を
行なう。また、逆止弁２２は混合気のクランク室３への
流れは許すが逆方向の流れは阻止する。
【００２２】一方、空気通路９は気化器１３と同長の吸
気胴体２５の吸気路２６と、その下流に配置されて絞り
弁通路２１と共通の弁胴体１９に設けられ蝶形の空気弁
２７によって開閉される空気弁通路２８と、更にその下
流の逆止弁２９を内装してシリンダ２の外側方に突出形
成した吸入路３０とによって形成されている。
【００２３】空気弁２７は絞り弁２０と後述する歯車機
構によって連動開閉動作して掃気用の空気の流量制御を
行なう。また、逆止弁２９は空気の掃気通路８への流れ
は許すが逆方向の流れは阻止する。
【００２４】また、これらの混合気通路６と空気通路９
とは互いに接近して平行に配置されているとともに、こ
れらの入口端は一個のエアクリーナ３１に開口してい
る。
【００２５】次に、図２を参照して弁胴体１９の一側面
には歯車箱３３が取り付けられており、絞り弁２０の弁
軸２０aおよび空気弁２７の弁軸２７aの各一端が歯車箱
３３の内部に突出して原動歯車３４および従動歯車３５
をそれぞれ結合している。絞り弁２０の弁軸２０aのも
う一端には絞り弁レバー３６が固着されて作業者の手許
の引金に連結された伝動ワイヤ３７の先端を係合してい
る。空気弁２７の弁軸２７aのもう一端には空気弁２７
を閉弁方向へ付勢したねじりコイルばねからなる戻しば
ね３８が係合している。
【００２６】図３を参照して原動歯車３４，従動歯車３
５は平歯車であり、それらの外周に設けられている歯３
４a，３５aの数は原動歯車３４の方が少なくされてい
る。図３は絞り弁２０がアイドル位置のときの位相関係
を示しており、戻しばね３８によって最も閉じた位置と
されている空気弁２７の開弁回転方向Ｂへ向かって前端
の歯３５aに対して、絞り弁２０の開弁回転方向Ａへ向
かって前端の歯３４aは後方に離れた位置に置かれてい
る。即ち、原動歯車３４はアイドル位置から回転を開始
したとき従動歯車３５と噛み合って同時に回転を開始さ
せる歯を有しておらず、前端の歯３４a，３５ａが互い
に噛み合うに至るまでの絞り弁２０の開き動作範囲は原
動歯車３４の空転区間Ｃであって、この空転区間Ｃが空
気弁２７の遅延角度である。
【００２７】この空転区間Ｃは原動歯車３４と従動歯車
３５の歯数、換言すれば歯の切欠き数を調整すること、
或いはこれに加えて弁軸２０a，２７aへの取り付け角度
を調整することによって任意に設定することができるも
のであり、絞り弁２０がアイドル位置から急速に開かれ
る加速運転の初期段階において、空転区間Ｃにより設定
された小開度域で混合気の流量は増加するが空気の流量
は増加しない。
【００２８】このため、加速初期段階で要求濃度の混合
気を供給して加速不良を生じさせることなくエンジン回
転を上昇させ、エンジンが稀薄混合気でも安定する回転
域となったとき原動歯車３４が従動歯車３５と噛み合っ
て空気弁２７を開かせはじめ、以後は混合気と空気との
流量比率をほぼ一定に保ち、燃焼室７で点火・爆発する
混合気の空燃比をほぼ一定のものとする。
【００２９】図示実施の形態のものは、絞り弁２０が全
開のとき空気弁２７も全開となるようにされており、絞
り弁２０よりも遅れて開きはじめる空気弁２７の開き速
度を大きくするため、原動歯車３４よりも従動歯車３５
のピッチ円を小径としている。
【００３０】このように、空燃比制御装置を歯車によっ
て構成した本実施の形態によると、空気の導入を開始す
る絞り弁開度位置を任意に設定することができることに
加えて、弁胴体１９の一側面に取り付けた歯車箱２３に
両歯車３４，３５を内蔵させた図示の形態によると広い
場所を要しないとともに他の部品と干渉する心配なく設
置して的確な空燃比制御を行なわせることができる。
【００３１】尚、原動歯車３４，従動歯車３５は直接噛
み合わせるようにしたが、絞り弁２０と空気弁２７の設
置間隔によっては中間歯車を設けることがある。また、
これらは平歯車としたが、噛み合いに必要な歯３４a，
３５aをピッチ円上に有する扇形歯車としてもよい。更
に、掃気通路８を複数個有するエンジンにあっては、空
気通路９を吸入路３０から各掃気通路８に分岐接続する
か、またはそれぞれに空気通路８を独立して設けそれぞ
れの空気弁２７の弁軸２７aを一本の共通のものとして
同時開閉させるようにすることができる。更にまた、空
気弁２７は回転して流量制御を行なうものであればよい
ので蝶形に限らない。
【００３２】次に、図４，図５は請求項２に記載した第
二発明の実施の形態を示すものであり、図４を参照して
混合気通路６はダイヤフラム１４によって一定量保有さ
せた定燃料室１５の燃料を主ノズル１６よりベンチュリ
１７の負圧によって吸出し空気と混合するという図１の
ものと同様の気化器１３におけるベンチュリ１７と蝶形
の絞り弁２０とを配置した吸気通路１８と、その下流の
逆止弁２２を内装してクランク室３の外側方に突出形成
した吸入通路２３とによって形成されている。
【００３３】一方、空気通路９は吸気通路１８と同長で
あって蝶形の空気弁２７を内装した吸気路２６と、その
下流の逆止弁２９を内装してシリンダ２の外側方へ突出
形成した吸入路３０とによって形成されている。
【００３４】また、これらの混合気通路６と空気通路９
とは互いに接近して平行に配置されており、吸気通路１
８と吸気路２６とは同一の通気胴体３２に形成されてい
るとともに、これらの入口端は一個のエアクリーナ３１
に開口している。
【００３５】絞り弁２０の弁軸２０aおよび空気弁２７
の弁軸２７aの各一端部は通気胴体３２の外側方へ突出
しており、これらの突出端には図５を参照して原動レバ
ー４０および従動レバー４１が結合されている。原動レ
バー４０は作業者の手許の引金に連結された伝動ワイヤ
３７の先端を係合させており、絞り弁２０を開閉させる
絞り弁レバーを兼ねている。従動レバー４１は原動レバ
ー４０の先端部に形成した円弧状突起からなる押片４０
aに接する受縁４１aを有しており、また空気弁２７の弁
軸２７aには閉弁方向へ付勢したねじりコイルばねから
なる図示しない戻しばねが作用させてある。
【００３６】図５は絞り弁２０がアイドル位置のときの
原動レバー４０と従動レバー４１との位相関係を示して
おり、戻しばねによって最も閉じた位置とされている空
気弁２７の開弁回転方向Ｂへ向かって後向きの受縁４１
aに対して、絞り弁２０の開弁回転方向Ａへ向かって前
向きの押片４０aは後方に離れた位置に置かれている。
このことにより、絞り弁２０がアイドル位置から開きは
じめたとき、これと一体に回転する原動レバー４０の押
片４０aが従動レバー４１の受縁４１aと接触係合するに
至るまでの絞り弁２０の開き動作範囲は原動レバー４０
の空転区間Ｄであって、この空転区間Ｄが空気弁２７の
遅延角度である。
【００３７】この空転区間Ｄは原動レバー４０と従動レ
バー４１の殊に押片４０aと受縁４１aの形状、或いはこ
れらの弁軸２０a，２７aへの取り付け角度によって任意
に設定することができる。そして、絞り弁２０のアイド
ル位置からの加速運転初期段階において混合気の流量の
みを増加して加速不良を生じさせないこと、その後は混
合気と空気との流量比率をほぼ一定とする空燃比制御を
行なうことは第一発明の実施の形態と同じである。
【００３８】また、この実施の形態においても絞り弁２
０が全開のとき空気弁２７を全開となるようにされてお
り、絞り弁２０よりも遅れて開きはじめる空気弁２７の
開き速度を大きくするため、原動レバー４０の方が従動
レバー４１よりも大きい値のレバー比とした。
【００３９】尚、前記二つの実施の形態では絞り弁２０
と空気弁２７とを一体の胴体である弁胴体１９または通
気胴体３２に支持させており、これらを互いに離れた場
所に配置した別胴体に支持させて連動させるものと比べ
て位置決めが容易且つ正確であり、歯車３４，３５およ
びレバー４０，４１の組付けの狂いを殆んど生じさせる
ことがなく、これらの位置関係の狂いによるエンジン性
能への悪影響を軽減することができる。
【００４０】
【発明の効果】以上のように、本発明によると混合気と
掃気用の空気との流量比率をほぼ一定とするように絞り
弁と空気弁とを連動させる歯車の噛み合いを遅らせる、
或いはレバーの係合を遅らせる、というきわめて簡単な
手段で加速の初期段階における混合気稀薄化が防止さ
れ、良好な加速運転を行なうことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す縦断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図。
【図３】図１に示した実施の形態における歯車の説明
図。
【図４】本発明の異なる実施の形態を示す縦断面図。
【図５】図４に示した実施の形態におけるレバーの説明
図。
【符号の説明】
１ エンジン，３ クランク室，５ 排気通路，６ 混
合気通路，７ 燃焼室，８ 掃気通路，９ 空気通路，
２０ 絞り弁，２７ 空気弁，３４ 原動歯車，３５
従動歯車，３８ 戻しばね，４０ 原動レバー，４１
従動レバー，

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 出力制御用の絞り弁を有する混合気通路
    がクランク室に接続されているとともに、流量制御用の
    空気弁を有する空気通路が前記クランク室と燃焼室とを
    連通する掃気通路に接続されている層状掃気２サイクル
    エンジンの前記燃焼室に導入する混合気と空気との流量
    比率をほぼ一定とする空燃比制御装置であって、 前記絞り弁および空気弁のそれぞれに歯車を結合し、前
    記二つの歯車は前記絞り弁のアイドル位置と或る小開度
    位置との間では互いに噛み合わず、前記或る小開度位置
    よりも大きい開度域で互いに噛み合って前記絞り弁の開
    閉動作に連動して前記空気弁を開閉動作させるようにし
    たことを特徴とする空燃比制御装置。
  2. 【請求項２】 出力制御用の絞り弁を有する混合気通路
    がクランク室に接続されているとともに、流量制御用の
    空気弁を有する空気通路が前記クランク室と燃焼室とを
    連通する掃気通路に接続されている層状掃気２サイクル
    エンジンの前記燃焼室に導入する混合気と空気との流量
    比率をほぼ一定とする空燃比制御装置であって、 前記絞り弁および空気弁のそれぞれにレバーを結合し、
    前記二つのレバーは前記絞り弁のアイドル位置と或る小
    開度位置との間では互いに係合せず、前記或る小開度位
    置よりも大きい開度域で互いに係合して前記絞り弁の開
    閉動作に連動して前記空気弁を開閉動作させるようにし
    たことを特徴とする空燃比制御装置。
  3. 【請求項３】 前記空気弁に閉弁方向へ働く戻しばねを
    設けた請求項１または２に記載した層状掃気２サイクル
    エンジンの空燃比制御装置。
  4. 【請求項４】 前記絞り弁および空気弁を一体の胴体に
    支持させた請求項１または２に記載した層状掃気２サイ
    クルエンジンの空燃比制御装置。
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