JP4560790B2

JP4560790B2 - 膜式気化器

Info

Publication number: JP4560790B2
Application number: JP2005204546A
Authority: JP
Inventors: 悟荒木
Original assignee: ザマ・ジャパン株式会社
Priority date: 2005-07-13
Filing date: 2005-07-13
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2025-07-13
Also published as: US7309061B2; JP2007023829A; US20070013085A1

Description

本発明は、主として汎用エンジンに用いられ、ダイヤフラムおよびレバー機構により所要の燃料圧力を維持する定燃料室を備えた膜式気化器に関し、殊に、定燃料室内に混入または発生した燃料蒸気の気泡を除去するための気泡除去手段を備えた膜式気化器に関する。

汎用エンジン、殊に小排気量の汎用エンジンに燃料を供給する気化器の多くは膜式気化器が用いられており、その内部にはメタリングダイヤフラムとメタリングレバー機構等により燃料計量の規準となる燃料の一定圧力を得るための定燃料室（定圧室）を備えているのが一般的である。

斯かる定燃料室は、圧力の安定性を実現するために液体の燃料のみで満たされていることが望ましいが、定燃料室に燃料を送出するための燃料ポンプ周辺がエンジンの熱で高温となって燃料の圧力が上昇しその後吐出室に送入されて圧力が低下した場合等、種々の要因により燃料ポンプによる燃料吐出圧力に変動を来して定燃料室内で燃料蒸気を発生することがあり、特に、夏期の高温時には気泡が発生し問題である。

発生した燃料蒸気の気泡が定燃料室に流入し、主ノズルなどから吸気通路に送出されると、混合気希薄によるエンジンの回転速度低下やエンジン停止を招くというトラブルを生じる。その対策として、吸気管の脈動圧力を燃料ポンプの駆動力とするものについて気化器吸気通路のスロットル弁上流部分を燃料ポンプのパルス室に接続することで無負荷乃至低負荷運転域でのパルス室内の高負圧化を抑制し、燃料吐出圧力の過剰な上昇をなくすものとした技術が、特開平９−１５８８０６号公報に提示されている。

また、吸気管の脈動圧力を駆動力とするパージポンプを設けて気化器の定燃料室高所部分に溜まる燃料蒸気を排出させることが、特開２０００−２９７７０２号公報に提示され、或いは定燃料室に流入する燃料通路の燃料流入制御弁の下流部分に気泡抜き通路の一端を開口し、他端を定燃料室から主ノズルに接続する燃料通路の途中に開口させ、燃料蒸気と燃料との比重差を利用して燃料蒸気を吸気通路に吸引・排出させることが、特開２００３―１６６４４４号公報に提示されている。

しかしながら、特開平９−１５８８０６号公報記載の技術は、クランク室の脈動圧力を燃料ポンプの駆動力とするものについては適用することができないものである。また、特開２０００−２９７７０２号公報記載の技術および特開２００３―１６６４４４号公報記載の技術は、燃料蒸気が定燃料室高所から吸気通路に排出されて混合気を過薄化する問題を完全に払拭することができないばかりか、定燃料室内の燃料圧力を不安定にしてしまうという心配がある。
特開平９−１５８８０６号公報特開２０００−２９７７０２号公報特開２００３―１６６４４４号公報

本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、圧力調整手段を備えた膜式気化器について、混合気の過薄化や燃料圧力の不安定化を招かないものとして、燃料をエンジンに安定的に供給できるようにすることを課題とする。

そこで、本発明は、エンジンのクランク室または吸気管に発生する脈動圧力を駆動力とする燃料ポンプと、ダイヤフラムおよびレバー機構を有し所要の燃料圧力を維持するための定燃料室とを備えた膜式気化器において、前記定燃料室と空気通路の上流側である排出先とを接続するとともに入口側および出口側にそれぞれ逆止弁を備えた気泡排出路と、該気泡排出路に接続され運転者によるスロットル軸の開閉操作に伴う回転に連動して気泡を前記定燃料室から前記気泡排出路に吸込ませスロットル軸の開き操作に連動して吸い込んだ気泡を前記排出先に排出させるポンプ機構とを備えたものとした。

このように、スロットルの開閉動作に連動して吸引・吐出動作を行うポンプ機構を気泡排出路に配設した比較的簡易な構成により、定燃料室内に溜まった燃料蒸気の気泡をエンジンによる脈動圧力を利用することなく確実に排出でき、また気泡の排出先を計量通路以外の燃料タンク等の空間としてもよく、排出のタイミングをスロットルの開弁時としたことにより、気泡を吸気通路に排出してもエンジン運転への影響を殆ど問題ないものとすることができる。

また、ポンプ機構を気泡排気路に接続されスロットル軸の開き操作に連動して気泡を定燃料室から気泡排出路に吸込ませスロットル軸の閉じ操作に連動して吸い込んだ気泡を排出先に排出させるものとしてもよい。

本発明によると、混合気の過薄化や燃料圧力の不安定化を招かないものとして、エンジンへの燃料供給を安定よく行い、エンジン運転を良好なものとすることができる。

図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明すると、図１の縦断面図に示すように、膜式気化器１の本体２は、スロットル弁５を設けた横向きの吸気通路３を有しており、この本体２の下面にダイヤフラム６によって下方のダイヤフラムカバー８内の大気室９と区画された定燃料室７が設置されている。定燃料室７にはダイヤフラム６の変位に応じてレバー機構１０ａにより開閉動作する入口弁１０ｂを通って燃料ポンプ２１から送られる燃料が送入され、この燃料は主燃料通路１１を通り主ノズル１３より吸気通路３に送出される。

本体２の上面には、ポンプダイヤフラム２２、ポンプカバー２５が順に重ねて配置されており、ポンプダイヤフラム２２には入口逆止弁２６、出口逆止弁２７が形成されている。また、ポンプダイヤフラム２２を挟んで本体２側にパルス室２９が形成され、ポンプカバー２５側にはポンプ室２８が形成され、ポンプ室２８上流の本体２側に吸込室３０が形成され、ポンプ室２８下流の本体２側には吐出室３１が形成されて、これらで燃料ポンプ２１を構成している。

パルス室２９には、エンジンのクランク室または吸気管に発生する脈動圧力がパルス通路３４を通って導入される。また、燃料タンク３５の燃料は吸引通路３６を通り入口逆止弁２６、吸込室３０を経てポンプ室２８に吸い込まれ、加圧されて出口逆止弁２７から吐出室３１に入り、送入通路１８から入口弁１０を経て定燃料室７に送入されるようになっている。以上の燃料ポンプ２１を組付けた膜式気化器１の構成、およびこれらの前述の作用は、従来から広く知られているものと同様である。

実施の形態においては、定燃料室７の頂壁側に上方向に延びる気泡排出路４１が接続され、これが気泡戻し配管３７を経て燃料タンク３５に接続されているとともに、気泡排出路４１に気泡を吸引・排出するためのポンプ機構が接続されている点を特徴としている。

気泡排出路４１は、入口側に逆止弁４１ａが配設されており出口側には所定のバネで弁圧を設定された逆止弁４１ｂが配設されている。また、気泡排出路４１の中途位置でポンプ通路４１ｄが分岐してこれが気泡除去ポンプ４０Ａに接続されており、これらでポンプ機構を構成している。

気泡除去ポンプ４０Ａは、ポンプ通路４１ｄが接続するシリンダ４０ａと、これに下方向から挿入され外周にシール部材４００を配設されたピストン４０ｂと、ピストン４０ｂ上面側に配設されこれを拡開方向に付勢するバネ４０ｃとからなり、ピストン４０ｂ上面とシリンダ４０ａ内面とで形成される空間がポンプ室４０ｄとなる。そして、このピストン４０ｂの底面にはスロットル軸５０Ａの末端に設けられたカム５１が当接しており、スロットル軸５０Ａの開閉動作に連動してピストン４０ｂが上下動するようになっている。

次に、本実施の形態の特徴である定燃料室７内の気泡の吸引・排出動作について、図１の膜式気化器１の縦断面図、およびそのＸ−Ｘ線に沿う気泡除去ポンプ４０Ａ部分の部分断面図を示す図２（Ａ），（Ｂ）を参照しながら、詳細に説明する。

種々の要因により、定燃料室７内に流入または発生した燃料蒸気の気泡は、液体燃料との比重差によりその頂壁側に溜まる。図２（Ａ）を参照して、運転者がスロットル操作によりスロットル軸５０Ａを閉じ方向に回すと、その末端側に設けられたカム５１の突出部は横向きになり、バネ４０ｃの付勢力によりピストン４０ｂは下降する。

すると、シリンダ４０ａ内のポンプ室４０ｄの体積が拡大して内部圧力が低下するため、ポンプ通路４１ｄを介して定燃料室７の気泡を気泡排出路４１内に吸引する。このとき、気泡排出路４１出口側の逆止弁４１ｂは閉じており、燃料タンク３５側から燃料や燃料蒸気を吸引しない。

そして、図２（Ｂ）を参照して、運転者がスロットル操作でスロットル軸５０Ａを開き方向に回すと、カム５１の突出部は上向きとなり、バネ４０ｃの付勢力に抗してピストン４０ｂを押し上げる。すると、ポンプ室４０ｄの体積が縮小して内部圧力が上昇するため、ポンプ通路４１ｄを介して気泡排出路４１内圧力を上昇させ、吸引された気泡を逆止弁４１ｂの弁圧に抗して排出させる。このとき、気泡排出路４１入口側の逆止弁４１ａが閉じるため、定燃料室７内に気泡が逆流しない。

このようにして、エンジンによる脈動圧力を利用することなく運転者によるスロットル軸５０Ａの開閉操作に連動して、定燃料室７内に溜まった気泡を強制的に吸引・除去して燃料タンク３５側に排出するものである。このことにより、排出した気泡で吸気通路３の混合気を過薄化することがないとともに、定燃料室７内燃料圧力への影響も殆どないものとしながら、供給燃料中の気泡を確実に除去してエンジンへの燃料供給を安定良く行えるものである。また、定燃料室７から気泡が除去されたら、直ちに入口弁１０から新燃料が補給され、定燃料室７内は支障なく一定圧に維持される。

尚、気泡排出路４１の出口側逆止弁４１ｂには、バネが配設されて所定の弁圧に設定されていることから、一定速運転時、即ち気泡除去ポンプ４０Ａの非作動時には燃料タンク３５側への連通が遮断されているため、燃料の流出や気泡の流入がないものとなっている。

また、図３（Ａ）、および図３（Ｂ）に示すように、スロットル軸５０Ａの末端側にカム５１を設けないものとして、軸自体をカム状に削ったスロットル軸５０Ｂとした気泡除去ポンプ４０Ｂとしても、上記同様の機能を発揮させることができる。このようにすることで、装置の構成を簡略化して製造コストの低廉化が実現される。

さらに、上述の説明において、気泡の排出先の空間を燃料タンク３５とした場合を説明したが、排出先は例えば燃料の計量通路に関係しない空気通路の上流側等、エンジン運転状態への影響が少ない他の空間としても、上記同様に実施することができるものである。

尚、本実施の形態では、スロットル軸の閉じ操作に連動して気泡を定燃料室から気泡排出路に吸込ませスロットル軸の開き操作に連動して吸い込んだ気泡を排出先に排出させるポンプ機構を用いたが、スロットル軸の開き操作に連動して気泡を定燃料室から気泡排出路に吸込ませスロットル軸の閉じ操作に連動して吸い込んだ気泡を排出先に排出させるポンプ機構についても同様に実施可能であり、詳細については省略する。

本発明の実施の形態を示す縦断面図。（Ａ）は、気泡除去ポンプの吸引動作中の状態を示す図１のＸ−Ｘ線に沿う部分断面図、（Ｂ）はその排出動作中の状態を示す部分断面図。（Ａ）および（Ｂ）は、図２の気泡除去ポンプの異なる態様を示す部分断面図。

符号の説明

１膜式気化器、７定燃料室、２１燃料ポンプ、３５燃料タンク、４０Ａ，４０Ｂ気泡除去ポンプ、４１気泡排出路、４１ａ，４１ｂ逆止弁、５０Ａ，５０Ｂスロットル軸、５１カム

Claims

エンジンのクランク室または吸気管に発生する脈動圧力を駆動力とする燃料ポンプと、ダイヤフラムおよびレバー機構を有し所要の燃料圧力を維持するための定燃料室とを備えた膜式気化器において、前記定燃料室と空気通路の上流側である排出先とを接続するとともに入口側および出口側にそれぞれ逆止弁を備えた気泡排出路と、該気泡排出路に接続され運転者によるスロットル軸の開閉操作に伴う回転に連動して気泡を前記定燃料室から前記気泡排出路に吸込ませスロットル軸の開き操作に連動して吸い込んだ気泡を前記排出先に排出させるポンプ機構とを備えている、ことを特徴とする膜式気化器。
前記スロットル軸自体をカム状に削って前記気泡除去ポンプのピストンの底面に当接させることによりスロットル軸の開閉動作によりピストンが上下動して前記気泡除去ポンプが連動することを特徴とする請求項１に記載の膜式気化器。