| 【発明の名称】 |
燃料・空気パージシステムを有するダイヤフラム式キャブレータ |
| 【発明者】 |
【氏名】ジョージ エム パチュロ
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| 【要約】 |
【課題】内燃エンジン用ダイヤフラム式キャブレータにおける液体燃料調量において、空気または燃料蒸気の過度の凝集を減らす。
【解決手段】液体燃料供給路が、加圧液体燃料源と調量チャンバの間を連通し、エンジン燃料供給調量路系が、該調量チャンバに通じる第一入口と、逆止弁を介して該キャブレータの混合通気路に通じる噴射出口とを有する。該噴射出口は、前記調量チャンバから前記混合通気路に液体燃料を調量して供給する。前記第一入口は、前記調量チャンバのガス集積層と出口領域に通じるように配置される。エンジンとエンジンに搭載されたキャブレータとが、エンジンの標準運転姿勢方向である時に、該出口領域は、前記調量チャンバ内の最も高い位置になるようにする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 内燃エンジンに搭載・使用され、液体燃料調量チャンバのガス状態を減らすように作用するダイヤフラム式キャブレータにおいて、そのガス状態は、エンジン運転中に、燃料の蒸発または液体燃料からの泡立ちにより、空気または燃料蒸気凝集および／または気泡の成長により生じるものであり、前記キャブレータは、空気・燃料混合通気路を有し、燃料調量空洞が前記キャブレータのボディ部に形成され、前記調量空洞に渡る調量ダイヤフラムが設けられて、それらの間に燃料調量チャンバを形成し、液体燃料供給路が、加圧液体燃料源と前記調量チャンバの間を連通し、入口弁が前記燃料供給路に設けられ、前記ダイヤフラムに作動的に連結されて、大気圧とエンジン吸気による前記キャブレータ混合通気路における負圧との差圧が、前記量ダイヤフラムに作用して、前記入口弁を開閉して、加圧液体燃料を該燃料源から前記調量チャンバに流れるようにし、エンジン燃料供給調量路系が設けられ、前記調量チャンバに通じる第一入口と、逆止弁を介して前記キャブレータの前記混合通気路に通じる噴射出口とを有し、該噴射出口は、前記調量チャンバから前記混合通気路に液体燃料を調量して供給して、エンジン運転用空気・燃料混合気を形成し、前記第一入口は、前記調量チャンバのガス集積層とその出口領域に通じるように配置されて、前記第一入口に関連する前記燃料供給調量路系が作動することにより、そのガス集積層が基本的に全て、前記調量チャンバから確実に、排出されるようにし、前記出口領域は、エンジンとエンジンに搭載されたキャブレータとがエンジンの標準運転姿勢方向状態において、前記調量チャンバ内の最も高い位置に配置され、エンジンが標準運転姿勢で運転されている間、ガス状態の気泡が前記調量チャンバ内に存在する時に、単独でまたは集積して大きくなり、前記燃料供給路を介してエンジンに引かれてエンジン性能に悪影響がない様にした、前記キャブレータ。
【請求項２】 前記キャブレータは、空気パージシステムを具備し、該空気パージシステムは、燃料蒸気・空気パージ通路を有し、該パージ通路は、前記調量チャンバに通じる第二入口と、前記燃料源に至る戻りラインに通じる出口とを備え、前記空気パージシステムはまた、前記パージ通路に組みつけたポンプとその入口弁・出口弁とを有して、前記調量チャンバから該戻りライン内にガスおよび／または液体を汲み上げ、該第二入口は、前記調量チャンバの最も高い位置で、前記ガス集積層・出口領域に通じるように配置されて、前記空気パージシステムを運転して、ほぼ全てのガス状態が、エンジン始動前に、前記調量チャンバから確実に除かれるように構成した、請求項１記載のキャブレータ。
【請求項３】 前記第一・第二入口は、前記調量チャンバの前記最高集積・出口領域にある単一共通開口に通じて、エンジン始動前に、前記パージシステムを運転すると、前記調量チャンバと前記燃料供給路からガス部分をほぼ全て取り除き、一方、液体燃料を調量チャンバ内に引いて、エンジンが標準運転姿勢のときに、エンジン始動のために前記キャブレータを整え、エンジンが標準姿勢で運転しているときに、液体燃料から分離して前記調量チャンバに在るガス状態気泡が、大きくなりまたは集積し、前記燃料供給路を介してエンジン内に引かれて、エンジン性能に悪影響がないように構成した、請求項２記載のキャブレータ。
【請求項４】 前記空気パージポンプは、手動の圧搾球を有し、該圧搾球は、前記ポンプ入口弁および出口弁と組み合わせて作動され、前記空気パージシステムの可変容積ポンプチャンバを構成する請求項３記載のキャブレータ。
【請求項５】 前記圧搾球が前記キャブレータに搭載された請求項４記載のキャブレータ。
【請求項６】 前記キャブレータは、エンジンに組み込まれ、該エンジンは、小型四行程サイクル単気筒エンジンであり、２０〜３５ｃｍ3ほどの排気量であって、草刈機のような手持形エンジン駆動機器に使用される、請求項１から５の何れかに記載のキャブレータ。
【請求項７】 内燃エンジン用ダイヤフラム式キャブレータの液体燃料調量チャンバのガス状態を減らす方法であって、そのガス状態は、エンジン運転中に、燃料の蒸発または液体燃料からの泡立ちにより、空気または燃料蒸気凝集および／または気泡が成長したものであり、前記方法は、（ａ）ダイヤフラム式キャブレータを設ける工程を有し、該キャブレータは、空気・燃料混合通気路を有し、燃料調量空洞が前記キャブレータのボディ部に形成され、前記調量空洞に渡る調量ダイヤフラムが設けられて、それらの間に燃料調量チャンバを形成し、液体燃料供給路が、加圧液体燃料源と前記調量チャンバの間を連通し、入口弁が前記燃料供給路に設けられ、前記ダイヤフラムに作動的に連結され、大気圧とエンジン吸気による前記キャブレータ混合通気路における負圧との差圧が、該調量ダイヤフラム作用して、前記入口弁を開閉して、加圧液体燃料を該燃料源から前記調量チャンバに流れるようにし、エンジン燃料供給調量路系が、該調量チャンバに通じる第一入口と、逆止弁を介して該キャブレータ混合通気路に通じる噴射出口とを有し、該噴射出口は、前記調量チャンバから前記混合通気路に液体燃料を調量して供給して、エンジン運転用空気・燃料混合気を形成し、（ｂ）前記キャブレータがエンジンに搭載され、その搭載されたキャブレータとエンジンとがエンジンの標準運転姿勢に方向付けされた状態で、前記調量チャンバ内の最高領域を決める工程を有し、（ｃ）前記第一入口は、前記調量チャンバの前記最高領域に通じるように配置され、前記燃料供給調量路系の作動により、エンジンが標準運転姿勢で運転されている間、そのガス集積層が基本的に全て、前記調量チャンバから確実に、排出される工程とを有し、それにより、ガス状態の気泡が、前記調量チャンバ内にある時に、単独でまたは集積して大きくなり、前記燃料供給路を介してエンジンに引かれる時に、エンジン性能に悪影響がない様にした、上記方法。
【請求項８】 前記キャブレータは、空気パージシステムを具備し、該空気パージシステムは、燃料蒸気・空気パージ通路を有し、該パージ通路は、前記調量チャンバに通じる第二入口と、前記燃料源に至る戻りラインに通じる出口とを備え、前記空気パージシステムはまた、前記パージ通路に組み付けたポンプとその入口弁・出口弁とを有して、前記調量チャンバから該戻りライン内にガスおよび／または液体を汲み上げ、該第二入口は、前記調量チャンバの最も高い位置に通じるように配置した、請求項７記載の方法。
【請求項９】 前記第一・第二入口は、前記調量チャンバの前記最高集積・出口領域にある単一共通開口に通じて、エンジン始動前に、前記パージシステムを運転すると、前記調量チャンバと前記燃料供給路からガス部分をほぼ全て取り除き、一方、液体燃料を調量チャンバ内に引いて、エンジンが標準運転姿勢のとときに、エンジン始動のために前記キャブレータを整え、エンジンが標準姿勢で運転している時に、液体燃料から分離して前記調量チャンバに在るガス状態気泡が、大きくなりまたは集積し、前記燃料供給路を介してエンジン内に引かれて、エンジン性能に悪影響がないように構成した、請求項８記載の方法。
【請求項１０】 前記空気パージポンプは、手動の圧搾球を有し、該圧搾球は、前記ポンプ入口弁および出口弁と組み合わせて作動され、前記空気パージシステムの可変容積ポンプチャンバを構成する請求項９記載のキャブレータ。
【請求項１１】 前記エンジンは、小型四行程サイクル単気筒エンジンであり、２０〜３５ｃｍ3ほどの排気量であって、草刈機のような手持形エンジン駆動機器に使用される、請求項７から１０の何れかに記載のキャブレータ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、内燃エンジンに、より詳しくは、手持形エンジン駆動機器に使われる小型単気筒四行程エンジンに使用される、燃料・空気パージシステムを有するダイヤフラム式キャブレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】発明の背景米国における排出物質制限規則により、手持形エンジンメーカーは、そのより厳しい排出物質の規制に対して、種々の解決策を展開してきている。それら解決策の一つは、小型四行程エンジンの使用である。２５〜３０ｃｍ3の小型四行程エンジン市場は成長していて、多くのメーカーが、この種のエンジンを、二行程エンジン技術に対抗して、使用している。キャブレータメーカーは、それ故、この市場のために、ダイヤフラム式キャブレータである、回転弁式キャブレータ（ＲＶＣ）と箱形バタフライ弁式キャブレータとの適用に取り組んでいる。コストと実績のある性能・信頼性とを考慮して、この大きさの二行程エンジンに使用されるこの種のダイヤフラム式キャブレータの調整が実施されている。この方法は、ほぼ成功してきていが、全ての姿勢において、エンジンのアイドリング時の安定性と加速とに関して、性能上の問題が表面化してきている。
【０００３】この安定性と加速の問題の原因を分析して、本発明を展開すると、気泡がキャブレータの調量チャンバに捕集されて、アイドリング時および加速中の燃料の流れを止めることが判明した。上記の問題は、二行程エンジンの用途では明らかではなかった。何故ならば、二行程エンジンは、四行程エンジンと比較して、アイドリング時およびスロットル角が広く開いた状態（ＷＯＴ状態）で、約３倍の燃料を消費する。この燃料流の増加により、燃料経路を通る燃料の速度を増加させて、調量チャンバからの蒸気・気泡を運ぶ。それら蒸気・気泡の量は、エンジン性能に著しく影響を及ぼさないよう程度である。四行程エンジンでは、燃料流量が遥かに少ないので、気泡は、一般的には逃げずに、調量チャンバ内に捕集され、調量チャンバ内の隅やリセスに集まる。更に、これらの四行程エンジンは、対応する二行程エンジンより、加熱されて運転され得るので、四行程エンジンのキャブレータは、熱負荷が増加して、調量チャンバ内における燃料蒸発を促進する。この蒸発は気泡をより多く発生させる。
【０００４】一般的には、手持形エンジン用ダイヤフラム式キャブレータは、簡明な始動系が特徴である。このシステムでは、ユーザーが弾力球を圧搾して、キャブレータの燃料系から空気を殆ど追い出す。この空気パージシステムを組み込んだこれらキャブレータは、燃料供給路のための燃料取出し入口と、空気パージシステムのための別の逆止弁入口とが共通な特徴であり、それらの口は、キャブレータ調量チャンバ内に配置されている。即ち、一つは空気パージ作業システムのための調量チャンバから入口であり、他方は、アイドリング用および高速用システムを支援する燃料系のための、調量チャンバからの入口である。これら二つの孔は、調量チャンバ内の異なった場所に位置される。従って、その空気パージ供給孔では、エンジン始動前の作動において、調量チャンバから空気・蒸気を十分に取り除くことができない。この状態では、エンジンが始動すると、調量チャンバ内にある空気が、通常アイドリング用および高速用燃料系に吸収される。これにより、空気がエンジンに供給されると燃料が不足するので、アイドリングおよび高速運転で不安定状況を生じる。
【０００５】調量チャンバ内のその空気の問題を解決するために、多大の試みがなされている。先行技術である主解決策の一つは、先行技術キャブレータをエンジンに接触させて位置させ、空気パージ孔と燃料系供給孔とが、概して調量チャンバの最高位置になるように、キャブレータの方向を決める。この方法は、あるエンジンでは成功している。それは、エンジンメーカーがキャブレータをエンジンに搭載する方向と、予め設定されたそれら供給孔の位置が、都合良く調和した場合である。しかし、この方法は、デザインと他の組み付け上の制約により、他のエンジンでは許容されない。更に、エンジンデザイナーが、エンジン上でのキャブレータ方向をしばしば決めるので、顧客の要求によるキャブレータの標準運転状態において、調量チャンバ内空気の逃がしについて、逆効果になり、アイドリング時の全領域で不安定（失速）となり、ＷＯＴ状態運転でも欠陥が生じることがある。
【０００６】別の先行技術の方策では、いわゆる多点ピックアップシステムが用いられている。このシステムは、調量チャンバ洞面に開けられた、広く間隔のあいた、３個の取り出し孔が特徴である。これらの取り出し孔は、３個共、一つの下流通気路につながっている。その下流通気路は、燃料を空気パージ逆止弁を介して、主吹出口に供給する。調量チャンバ内にある４番目の孔は、空気パージシステムに通じる。この方策は、このように、複雑で、コストが高く、又、エンジン始動より前に、調量チャンバ内にガスが溜まることと、そのガスの逃がしが不完全であるので、上記の問題を部分的に解決しているだけである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】発明の目的従って、本発明の目的は、上記の問題の一つまたは複数を解決する事を含み、内燃エンジン用ダイヤフラム式キャブレータにおける液体燃料調量において、空気または燃料蒸気の過度の凝集、および／または、燃料蒸発による気泡成長、および／または、エンジン運転中またはエンジン始動前に調量チャンバ内の液体燃料からの沸騰等のガス状の状態を減らす、新しい改良した方法を提供することである。尚、エンジン始動前では、エンジン停止後にキャブレータ燃料が落下して、調量チャンバ内に空気が充満している。
【０００８】この発明の他の目的は、前述の特徴を有するダイヤフラム式キャブレータのデザインと構築における改良した方法を提供することである。そのキャブレータは、空気と蒸気気泡が、空気パージ開始運転、および／または、通常エンジン運転中に確実に消費されるように運転され得る。このように空気・蒸気を消費することにより、エンジンは、加速状態と同じく、アイドリングの全域で安定した性能を示し、スロットルが広く開いた状態で安定している。
【０００９】この発明の更に他の目的は、前述の特徴を有する改良した方法を提供することであり、ダイヤフラム式キャブレータが、空気パージ用球を作動することにより、調量チャンバ内にある空気を最大量除くことができ、および／または、エンジンアイドリングおよびスロットルのＷＯＴ状態の運転の間、調量チャンバ内にある気泡または蒸気の集積を最小にする。この方法は、空気パージシステムを設けていないキャブレータにも使用でき、回転弁式キャブレータ（ＲＶＣ）、および、箱形バタフライ形キャブレータにも適用でき、実際に、スロットル弁のデザインとは独立に機能する。
【００１０】更に別の目的は、新しい改良したダイヤフラム式キャブレータを提供することである。そのキャブレータは、前述の方法に従って設計・構成され、その方法により達成される改善された成果を生じる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】発明の要約発明を限定するのではなく、一般的に概要を説明すると、この発明は、キャブレータの燃料路の特別な燃料導路を設けて、前述の目的を達成する。高所出口孔が、調量チャンバ内の最も高い位置に効率良く配置されて、エンジン始動および運転中に空気が最も効率良く確実に逃げるようにする。この効率的な配置のために、キャブレータにおけるパージシステムのデザインに先だって、キャブレータがエンジンの搭載されるときの方向が、主たるユーザーの使用位置に、いわゆる標準運転姿勢（ＳＯＰ）に、最初に決定される。その決定は、主としてエンジンメーカーで行われる。
【００１２】好ましくは、ダイヤフラム式キャブレータ内の二つの典型的な燃料系路（空気パージおよび通常アイドリング・高速用系路）が、一つの系路に統合され、その系路は調量チャンバ内の単一取り出し孔を共用する。また、その孔は、所定標準運転姿勢（ＳＯＰ）におけるキャブレータの方向に対して、調量チャンバ内の最も高い位置に設けられる。この方策により、最大量空気が、パージ中に、調量チャンバから確実に逃げるようにする。これは、既存設計の箱形バタフライ弁式キャブレータにおいて、高所取り出し孔を含む適切なボディ穿設通路により達成され得る。これに関して、多くの変化例が可能であるが、キーポイントは、その共通の取り出し孔（パージ系路用および燃料系路用）を調量チャンバ内の最も高い位置に、配置することである。尚、その取り出し孔位置を決めるのに先立って、エンジンの主たる使用姿勢（ＳＯＰにおける方向）を決める。
【００１３】同様に、高所取り出し孔を含む適切なボディ穿設通路を使用することにより、同じ効果が、既存の典型的な回転弁式キャブレータ（ＲＶＣ）においても達成される。また、回転弁式キャブレータ（ＲＶＣ）では、標準運転姿勢（ＳＯＰ）に応じて、調量チャンバにおける高所取り出しを達成するように、取り出し孔は、調量チャンバに配置される。
【００１４】この発明の前述の、更に、他の目的・特徴・便宜性は、発明者が提案する最適形態に従って構成された以下の好適実施例の詳細な説明と、添付図（特筆がなければ、設計機械製図方法により作図）とにより明白になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】この発明に実施例を説明する前に、図１に言及する。図１は、背景技術情報と周辺構造とを示すために、空気パージシステムを有する標準デザインの先行技術箱形キャブレータ３０を図示していて、以下に示す従来の衆知の要素で構成されている。
部品名 部品番号
空気パージシステム用圧搾球 ３２ 空気パージシステムのための、傘形および カモノハシ形の一体入口弁・出口弁 ３３ 空気および／または燃料の、空気パージ システムからタンクへの戻りライン ３４ 組込形ダイヤフラムポンプを作動する ためのクランクケースパルス通路 ３６ 燃料タンクからのフレキシブル供給 ラインホースを受けるニップル ３８ 統合した入口・出口フラット弁を有する 燃料ポンプダイヤフラム ４０ 入口ニードル弁 ４２ バタフライ形スロットル弁 ４４ スロットル内流路 ４６ ベンチュリ ４８ ノズル ５０ 主噴出口逆止弁 ５１ バタフライ形チョーク弁 ５２ 燃料供給システム入口逆止弁 ５３ アイドリング用ニードル ５４ 高速用ニードル ５６ 調量チャンバ ５８ 調量チャンバから燃料供給路への燃料流入孔 ６０ 調量チャンバから空気パージ通路への 空気パージ吸入孔 ６２ 調量ダイヤフラム ６４【００１６】その技術で良く知られているように、ダイヤフラム式キャブレータは、何十年も前から発展してきていて、小型単気筒二行程サイクルエンジンに使用されて、チェーンソー、生垣トリマー等の手持形エンジン駆動機器に搭載されてきた。何故ならば、この形のキャブレータは、２０世紀の初めから普通に使用されている、ボール内フロート式キャブレータの限られた運転状態への対応能力に比較して、全ての運転状態に対応可能であったからである。フロートの代わりに、ダイヤフラム６４によって、入口ニードル弁４２を調整することは、勿論、そのような手持形二行程単気筒エンジンを、全ての運転状態に対応させるためのキーポイントである。
【００１７】キャブレータ３０用の空気パージシステムは、ダイヤフラム式キャブレータの導入後、数年経って開発され、そのシステムは、空気パージ通路システムと、エンジン始動に先だって調量チャンバ５８から空気を押し出す手動パージポンプとを有する。これにより、液体燃料が、燃料源から、ニップル３８と、燃料ポンプのポンプ流路と、入口弁４２とを通って、調量チャンバ５８内に引かれ、エンジン始動のために、チャンバ５８を液体燃料を満たして、キャブレータ３０を適切な状態にする。その空気パージシステムは、空気パージ吸入孔６２を有している。空気パージ吸入孔６２は、ポンプボディ内において、燃料吸入または流入孔６０から間隔のある位置に、調量チャンバに開いている。エンジン運転中に、液体燃料が調量チャンバ５８から燃料流入孔６０を通って、燃料供給路内に吸い取られ、そして、アイドリング用ニードル５４および高速用ニードル５６とバタフライ弁４４、５２の設定とにより制御されて、燃料供給路に流れる。空気パージ吸入孔６２は、パージ通路６６と傘形弁３３を通って、空気パージシステムの圧搾球３２の内部に通じる。パージポンプの出口は、弁３３のカモノハシ形部３５を通って、燃料源に至る戻りライン３４に通じる。その燃料源は、一般的には、手持形エンジンに搭載された燃料タンクである。
【００１８】このように、エンジン始動に先だって、球３２が最初に圧搾されて、その内部空気チャンバが縮むと、一般的には、空気はカモノハシ形部３５を通ってタンクに押し戻される。球３２が解放されると、膨らんで、図１に示す自由な状態になり、その負圧により吸引される空気が、調量チャンバからパージ通路６６を通って、弁３３の傘形フラップを通って、圧搾球の内部に引かれる。その球３２の圧搾と解放とは、燃料供給システムの空気をパージするのと、液体燃料を引いてエンジン始動のために調量チャンバを整えるのに有効である。但し、その空気パージは、調量チャンバ５８の最も高い領域に気泡を残し得る。
【００１９】一般的には、キャブレータ３０の標準運転姿勢（ＳＯＰ）は、一般的には、図１に図示したように通常上向きであり、一方、スロットル４６は水平に向いており、調量チャンバはスロットル通路の下にあり、球３２は上に向いている。その始動時の方向条件の基に、二行程サイクルエンジンに使用されると、始動時の空気パージ運転が終わった後に、気泡が残っていると、燃料供給における重大な問題が残る。即ち、かなりひどくエンジン始動または運転性能に悪影響を与える。それは、発明の背景の項で前述した理由による。
【００２０】しかし、典型的先行技術ダイヤフラム式キャブレータ３０を適用して、前述の２０〜３５ｃｍ3、より特定すると、２５〜３０ｃｍ3に設計された、前述の小型四行程単気筒エンジンに燃料を供給する場合に、エンジンおよび／またはエンジン駆動機器メーカーにより決められた標準運転姿勢（ＳＯＰ）により、図１に示す典型的方向付と相違して、キャブレータ３０の種々の方向が要求されると、アイドリングの不安定性と欠陥のある加速性能という前述の問題が表面化する。
【００２１】第一実施例図２は、図１の先行技術キャブレータ３０に関して説明したダイヤフラム式キャブレータと同じ型のものであるが、前述の問題を解決できるこの発明の改良したキャブレータ１００を図示している。キャブレータ１００は、小型四行程エンジンにおいて、アイドリング時の全ての状態における安定性を達成でき、一方、二行程単気筒エンジンに先ず主に使用されるように、最新デザイン・製作のダイヤフラム式キャブレータとなっている。キャブレータ１００のキャブレータ３０と共通な構成要素は、同じ符号を付けて、それらの説明は繰り返さない。それ故、ダイヤフラム式キャブレータ１００が、この発明の方式に従って提供され、主として通常の構成要素からなり、それら構成要素は、既存キャブレータ３０と一般的には同様に配置され、同様に機能するように組み合わされ、一般的には同じ運転モードで作動する。この発明は、ダイヤフラム式キャブレータを、手持形機器を駆動するように設計された小型四行程単気筒エンジンに、迅速に経済的に適用する最大の機会を提供する。
【００２２】本発明に従って、ダイヤフラム式キャブレータを二行程サイクル単気筒エンジンへの使用から、小型四行程単気筒エンジンへ適用する場合に遭遇する問題を解析すると、キャブレータ設計者は先ず、ダイヤフラム式キャブレータの調量チャンバ内の最も高い領域に、何を配置するかを決めることが必要であることが分かった。その際、そのキャブレータは、エンジンメーカーの（または、顧客の）標準運転姿勢（ＳＯＰ）仕様に従って、エンジンに搭載され、エンジンに搭載されたキャブレータとエンジンは、ＳＯＰに方向付けされる。その場合の問題と原因とを分析すると、如何なるＳＯＰが、エンジンメーカーおよび／または手持形機器メーカーにより特定されても、十分に作動する万能デザインは、無理であること明らかになった。何故ならば、手持形機器は、デザインに多様性があり、特別の使用目的により、キャブレータの方向付けは、いろいろであることによる。それ故、キャブレータメーカーが、キャブレータの設計・適用に先立って、標準運転姿勢（ＳＯＰ）のパラメーターを把握した状態で、この発明の方法に従って、標準ダイヤフラム式キャブレータの適用を熟考する。
【００２３】再び図２に言及すると、図２に図解的に図示したキャブレータ１００は、エンジンに搭載されるキャブレータの標準運転姿勢（ＳＯＰ）を、図２に示すキャブレータ１００の方向付けとなるように考慮される。即ち、通路４６の軸が水平であり、球３２とダイヤフラム６４の軸は、重力方向に向いている。このように決められたＳＯＰに対応して、燃料流入孔６０が、調量チャンバ５８を構成する空洞の頂部に、より詳しくは、チャンバ５８の最も高い領域に設けられる。
【００２４】更に、キャブレータ１００は、好ましくは、空気パージシステムが設けられ、その空気パージ通路６６は、キャブレータ３０において、燃料流入孔６０から離れた、調量チャンバ室の側壁に位置する吸入孔に連結する構成と相違する。キャブレータ１００には、分岐入口パージ通路１０２が設けられる。その通路１０２は、チャンバ５８に開いた燃料流入孔６０を有する金具１０５にある入口ポート１０４に通じる。その金具１０５はまた、燃料供給路に至る下流側入口１０６を有する。その下流側入口１０６は、燃料供給逆止弁５３の上流に位置する。従って、このパージシステムの入口ポート１０４と燃料供給路入口１０６は、共通の単一吸入または流入孔６０を共有し、その孔６０は、調量チャンバ５８の頂壁に直接形成されていること分かる。入口１０６と入口ポート１０４はこのように、共通流入孔６０を通じて調量チャンバ５８の頭部のスペースと直接通じる。この配置は、この発明の主設計パラメータであり、標準運転姿勢（ＳＯＰ）に対応して、調量チャンバの最高位置領域で行われる。キャブレータ１００は、この発明の好適実施例に従って設計されている。
【００２５】図３〜１３は、機械設計図で図示されており、図２に図解的に示したキャブレータ１００に適用されたこの発明の方法を、バタフライ弁を有して作動する設計の箱形キャブレータの既存デザインのものに、実際に如何に適用・使用するかを示している。図３〜１３に示すこれらの設計図は、図１５〜２８のもの同様に、製図寸法で描かれていて、明細書の詳細な説明に参照される。図３、４、５、１１は、キャブレータボディ２００を示す図であり、これらの図では、キャブレータボディは、立面図であり、これらの立面図を基にした断面図が添付されている。そのキャブレータボディは、所定の標準運転姿勢（ＳＯＰ）を満足するように方向付けされている。即ち、キャブレータが特定の小型四行程エンジンに搭載され、そのエンジンが予定された特定のエンジン駆動機器に搭載される時に、キャブレータがその側面２０２が上を向くようにする。図４における、そのＳＯＰの上向きを示す矢印２０４は、図３、５、７にも適用される。
【００２６】キャブレータ１００の上側ポンプボディ部分１１０は、図３〜１２に図示されていないが、機械仕上げされた鋳物であり、キャブレータボディ２００の頂面２１０となる部分に搭載される。ボディ２００は、鋳造された空洞２１４（図５、６）を有し、調量チャンバ５８の天井部を構成する。入口ニードル弁４２を収容する貫通孔２１６が図７と同様に図３、５に図示されている。
【００２７】図５において、入口ニードルボア２１６を囲む段肩面２２０は、それが調量室のリセス２１４（その室がダイヤフラム６４により被われて、それらの間に、調量チャンバ５８を形成する）に入る点が、キャブレータボディ２００の予め定めた標準運転姿勢（ＳＯＰ）において、チャンバ５８の最も高い場所に位置することが分かる。一方、キャブレータ１００が、所定のＳＯＰ２０４に位置付けされると、キャブレータ３０のダイヤフラム６４は、鉛直面に位置し、そして、ダイヤフラム６４は、ＳＯＰ２０４の方向に搭載される。従って、キャブレータ３０または１００は、キャブレータボディ２００のＳＯＰ２０４方向が採用されると、この発明の要求を満足しないことが分かる。即ち、燃料調量チャンバから燃料供給路への取り出し点は、及び、空気パージ系路の取り出し点は、キャブレータがＳＯＰ２０４の方向に搭載されると、ダイヤフラム調量チャンバの最高位置の領域に通じない。
【００２８】それ故、ＳＯＰ２０４方向であるキャブレータボディ２００にこの発明を適用するために、高所点吸入位置が、図５、７に図示されたように、面２１２内にある部分的カウンターボアに形成された側壁２２２に位置し、肩２２０まで延びている。この目的のために、短い単一共通取り出し通路２２４（図７）が、ボディ２００に穿設され、上流端の孔６０から下流端から延びて、下流端で連結ウエル２２７の空洞の段面２２６内に開いている。ウエル２２７は、面２０２で最大直径となるカウンタボアを有する。そのカウンタボアは、ウェルチ（ｗｅｌｃｈ）プラグ（図示せず）を受け入れ、そのウエル空洞をシールする。逆止弁空洞２２８は、ウエル２２７内に開いていて、金物１０５に対応し、燃料供給路（図２）の逆止弁５３を収容する金物（図示せず）を受け入れる。
【００２９】燃料供給系のために、減径ブラインドボア２３０が、連通ウエル２２７から分岐して形成される。そのブラインドボア２３０は、横方向に穿設通路２３２により、ウエル室２３４に連結されている。その穿設通路２３２は、ボディ２００の端面２３６に開いている。ウエル室２３４は、連通連結ウエルを形成し、ウェルチプラグ（図示せず）によりシールされるように構成される。そのプラグは、端面２３６に設けられたカウンタボア内に収容される。もう一つの供給系路２３８は、ボディ２００内に、横方向に穿設され、その入口はウエル室３４内に開いていて、別の連結ウエル２４０迄延びている。そのウエル２４０は、同様に鋳造・機械加工され、調量空洞２１４の天井部に位置し、ウェルチプラグ（図示せず）によりシールされ閉鎖されている。高速ニードル用分岐路は、ウエル２４０のポート２４２に通じる。低速またはアイドリング用燃料供給分岐路は、ポート２４４に通じ、そして、ウエル２４０内に通じる（図５、８、１０）。
【００３０】キャブレータボディ２００は、キャブレータ１００に組み込まれて、このシステムに使用されるので、この発明の方法に従って、新標準運転姿勢（ＳＯＰ）２０４に対応して、再度方向付けされ、空気パージシステム調量チャンバの取り出し点は、調量チャンバ５８の最高位置６０に通じるように位置している。この配置は、好ましくは、燃料供給路の取り出し通路２２４を、燃料供給路と空気パージ系路との両方の共通入口通路として、使用することにより達成される。この目的のために、空気パージ吸入路２５０が、穿設されウエル２２７に通じ、別の穿設された通路２５２（図３、４、６、１１）に通じる。通路２５２は傾斜していて、主ボディ２００のポンプボディ１１０の搭載面まで延びている。面２１０内にある通路２５２の開口２５４（図３）は、ポンプボディ１１０内にあるパージ通路６６と心が合うように配置される（図２参照）。この様に、空気パージ球３２と関連する入口・出口傘形弁３３とが、空気パージ通路２５２に、作動するように組みつけられ、空気および／または燃料を、燃料調量空洞と燃料供給系路とから、カモノハシ形部３５を通り、そして、戻りライン３４を通って、燃料タンクに戻す。
【００３１】図３〜１３の機械設計図から分かるように、標準デザインの箱形キャブレータボディは、簡単に変形でき、別の鋳造空洞および／または機械加工した空洞と、関連する穿設路と、連通ウエルとが形成される。その連通ウエルはウェルチプラグでシールされて閉じられ、主ボディ２００に系路を経済的に形成し、図２のキャブレータ１００について前述した運転モードを達成する。従って、この発明の方法を実行することにより、キャブレータ１００は、キャブレータの新方向付けが適用され、新標準運転姿勢（ＳＯＰ）２０４で作動し（図２のＳＯＰ１０１に対して）、発明の前述の目的を達成して、既存のまたは万能デザインのダイヤフラム式キャブレータを、小型四行程単気筒手持形機器エンジンに搭載したときの不適合により生じる、前述のアイドリング時の不安定性と加速問題を解決する。図２のキャブレータ１００と、主キャブレータボディ２００を使用するキャブレータとは、第一実施例キャブレータとそれに関連する方法とであるが、実際には、別の二種類である。
【００３２】第二実施例図１４は、標準先行技術デザインの回転弁式キャブレータ（ＲＶＣ）３００の組立図を図示しており、図１４（Ａ）は中央断面図であり、以下に記載の公知の構成要素を有する。
部品名 部品番号
キャブレータボディ ３０２ 燃料供給クランクケース 空気パージ金具 ３０３ パルス駆動ポンプダイヤフラム ３０４ ポンプスプリング ３０５ 燃料ポンプおよび調量チャンバボディ ３０６ ダイヤフラムカバー ３０７ 調量ダイヤフラム ３０８ 調量チャンバ ３１２ 燃料供給路逆止弁 ３１３ 逆止弁金具 ３１５ ０リングシール ３１７ 主ノズルサブアセンブリ ３１９ カム駆動回転スロットルサブアセンブリ ３２１【００３３】従来デザインのキャブレータ３００は、二つの別の取り出しポート（図示せず）を有する。その一つのポートは、燃料供給系路用であり、ノズル３１９に通じる。他の一つのポ−トは、空気パージ系路用であり、金物３０３を介して、離れたパージポンプサブアセンブリ（図示せず）に通じる。そのパージポンプサブアセンブリは、傘形弁と圧搾球ポンプ要素を有する。置換例として、キャブレータ３００は、キャブレータボディ３０２の下に一体に配置されたそのパージポンプと、キャブレータの頂部に配置されたカム駆動スロットルサブアセンブリ３２１とを有するように、一般的には製作され、設計され、方向付けされる。しかし、キャブレータ３００が、手持形機器にその駆動用に搭載された典型的二行程サイクル単気筒小排気量エンジンに使用される場合には、キャブレータ３００は、図１４（Ａ）に図示した方向付けで、満足に作動する。キャブレータ３００は、前述の通常位置から約１２０°または１３０°回転している。しかし、先行技術キャブレータ３００は、図１４（Ａ）に図示されたように方向付けされ、前述の種類の小型四行程単気筒エンジンに搭載されて使用されると、十分に作動しない。
【００３４】それ故、図１６〜２８に図示したように、先行技術の回転弁式キャブレータ（ＲＶＣ）キャブレータ３００は、この発明の方法により改良される。それにより、図１４（Ａ）の矢印３０１で示す標準運転姿勢（ＳＯＰ）において、キャブレータ３００は、標準運転位置を所定の再方向付けという新しい条件の基に十分に作動可能である。そのためには、ポンプと調量チャンバボディ３０６を図１６〜２８の機械設計図に示す様に、そして、以下に記載したように、変形したボディ３０６’を提供するだけで良い。繰り返すと、これらの図は、機械設計製図寸法で描かれていて、これらは参照されて、前述の機械設計図３〜１３と同様に、発明の記載・開示を補随する。
【００３５】より詳しくは、変形したポンプと調量チャンバボディ３０６’が、この発明に従って、キャブレータ３００のボディ３０６と置き換えられて、図１５のＳＯＰ方向を示す矢印３０１による標準運転位置に方向付けされる。ＳＯＰ３０１の方向付けに先立って、調量チャンバ３１２の最も高い領域点が決められる。図１６に見られるように、この最も高い領域点は、チャンバ３１２からの共通の燃料／パージ取り出し用の高所流入口６０と一致する。それ故、取り出し通路が設けられて、点６０に入口を有し、ブラインドボア３０８が形成され、ブラインドボア３０８は、カウンタボア３１０（図１５、２２）に開いている。カウンタボア３１０は、調量チャンバ３１２に通じ、拡幅ボア部として鋳造形成されている。高所吸入位置６０が、一旦決められると、通路を穿設し、連結・連通ウエルを配置するだけで、燃料供給路を流入孔６０に連結する。
【００３６】従って、段差のある径を有する通路３１４（図１５、１７、１８、２２）が、ボディ３０６’に穿設され、その一端がカウンタボア３０８内に開き、他端が、ポート３０６’の側面３１８に位置する連結ウエル３１６内に開いている。ウエル３１６は、カウンタボアであり、シール用ウェルチプラグ（図示せず）を収容する。別の穿設通路３２０（図１５、７、１８、２０〜２２）が、ウエル３１６から交差部に延びている。その交差部には、更に別の通路３２２が通じる。その通路３２２は、調量チャンバ３１２を形成するボディ空洞の面に形成された連結ウエル３２４から延びている。ウエル３２４は、同様にシール用ウェルチプラグ（図示せず）で閉じている。更に別の燃料供給路３２６（図１９）が、ウエル３２４から穿設されて、燃料供給路の逆止弁用空洞３２８に通じる。前述の燃料供給路の吸入連通系は、高所６０から燃料供給路の主逆止弁３１３に至るように設けられ、主ノズル３１９に通じるので、アイドリング時の不安定性と加速時の劣性能との前述の問題が、エンジン運転中に調量チャンバの高所から燃料を引き入れることにより、解決されることが分かる。
【００３７】キャブレータ３００は、この発明の方法に従って、同様に変形され、改良した空気パージシステムを提供する。その空気パージシステムは、図１５、１６、１７、２１、２２に図示したように、ボディ３０６’の側面３１８に連結される。適切な寸法の方向付けされたボア３４０を設けて、そのボア３４０を、燃料供給路の第一分岐路３１４の内部端に連結させる。それにより、第一分岐路３１４は、高所燃料／パージ吸入用のブラインドボア３０８への共通吸入点連結部として機能する。このパージシステムのボア３４０は、比較的大きい径であり、金物３０３をプレスばめするように構成され、金物３０３は、圧搾球／空気パージ器サブアセンブリ（図示せず）の突出円筒入口ニップルに連結する。その空気パージ器サブアセンブリは従来の構造であり、そのボディ部には入口ステムが設けられ、その入口ステムは、傘形弁の入口チャンバに通じる。その傘形弁は、この空気パージ器サブアセンブリに設けられ、前述の弁３３と同じ型である。その傘形弁のカモノハシ形出口は、そのサブアセンブリボディから突出する戻りニップルに通じ、そのニップルは、戻りライン（図示せず）に連結され、パージされた空気および／または燃料をタンクに戻す。それはキャブレータ１００の戻りライン３４と同様である。従って、その駆動サブアセンブリの駆動球は、キャブレータ１００のパージ駆動球３２と同様に作動する。その駆動アセンブリの入口ニップルまたはステムピースを燃料ライン（図示せず）と金物３０３とを介して、ボア３４０に連結し、そして、通路３１４によって、高所吸入部６０に連結されて、キャブレータの通常方向の取り付けにもかかわらず、エンジン始動に先だって、完全な空気の排出が出来る。その通常方向とは、エンジンメーカーおよび／またはエンジン駆動手持形機器メーカーで設計された所定ＳＯＰ方向３０１である。
【００３８】図２４〜２８から明らかなように、キャブレータポンプと調量チャンバボディ３０６’に設けられた燃料ポンプ系路を、変化させることなしに、横穿設連結ウエル空洞を設けて、この発明の前述の燃料供給パージおよび空気パージシステムを提供できる。ポンプ系路と、燃料ポンプ空洞と燃料ポンプダイヤフラムとに関連する燃料ポンプ系路とについては、構造が良く知られているので、更に詳細な説明は、図２４〜２８に図解した設計寸法図を考慮して、省略する。
【００３９】前述の詳細な説明とそこで言及した添付図から、この改良した方法は、内燃エンジンのためのダイヤフラム式キャブレータの液体調量チャンバ内にガス層が存在することを減らし、前述の目的を他の目的と同様に、十分達成し、先行技術よりも多くの特徴と優位性を有することが分かる。この発明によるシステム・方法・装置は、簡明で経済的で信頼性があり、小型四行程エンジンにおいて、アイドリング時の全ての状態で安定性が著しく改善されて、独特であって有益である。この発明は更に、簡単な変形で、既存の最新デザインのダイヤフラム式キャブレータを使用ができる便宜性がある。そのキャブレータは、主として二行程単気筒軽排気量エンジン用に設計され製作されてきたものである。この発明のシステムはまた、その空気パージ始動システムを備えたキャブレータにおいて、エンジン始動に先だって、空気パージシステムの作動により、気泡と蒸気を調量チャンバから確実に逃がす。エンジン運転中に、この発明のシステムは、燃料と空気との燃焼用混合気を小型四行程エンジンに供給にして、加速性能を改善する。即ち、キャブレータ調量チャンバ内に気泡が溜まると、加速性能に問題が生じることを改善する。これは、キャブレータ構造について、極少しのコスト増加で達成できる。そのための変更は、キャブレータ組立体は多部品を有するが、調量チャンバボディ部分に基本的に集中している。従って、キャブレータ構造について最小のコスト増加で良く、しかも、アイドリング時と広く開いたスロットル状態（ＷＯＴ）の安定性について著しく改善する。好ましくは、共通の単一吸入通路が設けられ、燃料供給路と空気パージシステム通路との両方に使用され、従って、このピックアップ点は、運転中エンジンに燃料を調量チャンバから引き、そして、始動に先だって、燃料および／または空気を調量チャンバから引いて、燃料供給システムと調量チャンバから空気を逃がし、それにより負圧を生じさせて、燃料を入口ニードル弁を通って引いて、調量チャンバを満たして、エンジン始動を促進する。このシステムは、キャブレータに搭載されたパージ球を有する組込型空気パージシステム、または、パージ球と入口弁・出口弁とが別の組立体に組込まれて、適切な管と金物で連結されているいわゆる遠隔空気パージシステムのどちらでも良い。
【００４０】この発明は、標準運転状態についての仕様を決めて、前もって、所定キャブレータデザインについて、高所領域が調量チャンバ内に確実にできるようにして、改良した燃料供給システムを提供する。そのシステムは、エンジン運転中に、調量チャンバ内の、燃料蒸気による気泡または燃料気泡が通常集積するその高所領域から燃料を引く。この発明のシステムは、液体燃料内に小気泡の形成は防げないが、泡の寸法を大きくせず、しかし小気泡だけを残し、それらの泡は、キャブレータの吸引により、エンジンに引かれる。エンジン始動前に、調量チャンバの最初のパージ時に、この発明に基づいて、高所吸入空気パージを実施すると、気泡の殆ど全てが、エンジン始動に先だって除かれる。その後、エンジン運転中に、キャビテーションによる形成される気泡、または、熱による蒸気気泡が、燃料供給システムを通って、エンジンに急速に吸入される。何故ならば、それらの気泡は、調量チャンバのその頂部に移動し、形成されると同じ位速く消費されるからである。その空気と燃料蒸気気泡は、通常の噴出口内に引かれ、キャブレータの主混合通路または喉部に供給され、それらは、小気泡の状態で引かれる。それらは、小さいので、エンジン性能に何ら問題が生じない。エンジン始動に先だって、通常運転パージと空気パージ用の共通吸入点を使用することにより、燃料供給・調量チャンバからその空気が確実に排出される。
【００４１】エンジン運転中では、キャブレータが逆さの状態でも、エンジン性能に悪影響がないことが分かる。即ち、この発明は、全姿勢型ダイヤフラム式キャブレータを提供し、調量チャンバ内の空気の捕集または集積の影響がない。それ故、重力方向は、キャブレータの運転に悪影響はない。更に、エンジン始動に先だって、そのシステムにおいて、空気がパージされ、そのパージは、標準運転姿勢（ＳＯＰ）において、普通に実施される。同様に、そのために、約９０％の手持形機器エンジンは、最初は標準運転姿勢（ＳＯＰ）で運転される。この発明に従ったキャブレータ構造における空気パージシステムを運転することによって、気泡の全てが、調量チャンバから、手動で排出されると、調量チャンバ内は、液体燃料だけになる。従って、キャブレータが過度に加熱されなければ、気泡が無く、エンジン性能に影響がない。
【００４２】この発明のキャブレータは、手持形機器に搭載した小型四行程エンジンに取り付けられ、気泡を効率的に取り除くシステムを有することが分かる。頭上で作業する時のように、逆さの状態で運転される場合に、気泡または蒸気気泡、またはその凝集は、前述の吸入点から離れた所に集まる。機器が標準運転姿勢に戻ると、気泡がエンジンを失速させる可能性がある。しかし、パージングは、標準運転姿勢（ＳＯＰ）で一般的には実施されるので、そのシステムは、空気パージ球を使用して確実に空気をパージできる。一方、この発明と相違する先行技術キャブレータは、その機器の運転者は、気泡または蒸気ロックを簡単に除くことができない。運転者は、エンジンをどの方向に持つか考慮して、気泡または蒸気気泡が重力の上方向に向かうようにし、取り出しポートが調量チャンバの上にくるようにしなけばならない。
【００４３】しかし、この発明では、どの場合でも、キャブレータを標準運転姿勢（ＳＯＰ）に戻して、パージが通常に実施されて、気泡が除かれる。更に、エンジンが運転中で、非標準運転姿勢で使用され、吸入点から離れた場所で、過度のガス層が蓄積生成されると、過熱状態による蒸気ロックが生じるかもしれない。その場合には、その機器は、標準運転姿勢に戻される。エンジンのスロットルが広く開かれ、または、エンジンを急加速させると、この発明のシステムでは、自動的に、空気および／または蒸気の蓄積は、調量チャンバから排出される。この発明を適用しない従来のキャブレータは、この自動または半自動的に、蒸気の堆積を排出することについて、非効率的である。
【００４４】最初のデザイン状態として、調量チャンバ空洞の鋳造構造を設計するときに、予想される幾つかの吸入位置に変えて、単一共通高所吸入位置となるようにするのが好ましいことが分かる。キャブレータボディ部分は、使用目的に対して、より一般的に設計され得る。空気パージ通路システムと燃料供給路システムに対して、キャブレータ内に設けられる種々位置から、標準運転姿勢（ＳＯＰ）におけるエンジンメーカー仕様に最も適合する適切な孔が選択されて、設けられる。しかし、キャブレータにこの発明を組み込んで、複数の高所吸入位置を設けて、キャブレータボディを通る横穿設路の量を減らすこともできる。
【００４５】
【発明の効果】本発明は、内燃エンジン用のダイヤフラム式キャブレータにおける液体燃料調量において、空気または燃料蒸気の過度の凝集、および／または、燃料蒸発による気泡成長、および／または、エンジン運転中またはエンジン始動前に調量チャンバ内の液体燃料からの沸騰等の、ガス状の状態を減らす新しい改良した方法を提供できる。また、そのキャブレータは、空気と蒸気気泡が、空気パージ開始運転、および／または、通常エンジン運転中に確実に消費されるように運転され得る。このように空気・蒸気量を消費することにより、エンジンは、加速状態と同じく、アイドリングの全域で安定した性能を示し、スロットルが広く開いた状態で安定している。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９１０１２７５０
【氏名又は名称】ウオルブロ コーポレイシヨン
【氏名又は名称原語表記】ＷＡＬＢＲＯ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
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| 【出願日】 |
平成１３年１月１１日（２００１．１．１１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６０６９０
【弁理士】
【氏名又は名称】瀧野 秀雄 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２１４８１０（Ｐ２００１−２１４８１０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年８月１０日（２００１．８．１０） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−３７８４（Ｐ２００１−３７８４） |
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