JPH0144901B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は圧縮解放機構を有する内燃機関に係
り、特にエンジンの燃焼室内の温度に応答する自
動圧縮解放機構に関する。

圧縮解放機構は、芝刈り機に使用されるような
小型ガソリンエンジンで、エンジンの始動に必要
な手動力の軽減及びキツクバツクによる肉体的損
傷の危険をなくすために良く使用される。このよ
うな装置での主な関心事は、クランク作動速度で
の始動に適する絞り状態を犠牲にせず、また運転
速度でのエンジンの正常な動力性能を損わずに、
エンジンの始動を容易にすることにある。

始動時の圧縮解放のための種々の手段は当業者
に知られている。通常の型の圧縮解放機構はカム
軸と協働し、始動時は圧縮を解放するため排気バ
ルブを開いた状態に保持する遠心力利用部材を含
み、エンジンが始動すると遠心力が部材に働いて
バルブの通常作動が可能になる。このような装置
の例は、米国特許第3314408号、第3620203号、第
3901199号及び第3981289号に見られる。しかしな
がら、この種の圧縮解放装置は比較的複雑な形状
の多くの部分品を要するか、または、設置には特
殊な工作及び／またはカム軸の修正を要する。

別の型の圧縮解放機構はロールダによる米国特
許第3335711号に関示されている。ロールダの特
許は、エンジンの燃焼室につながる解放通路を通
じて圧縮圧力を制御し、クランク作動時は手動で
開き、エンジンの最初の点火行程で自動的に閉じ
るバルブを開示している。しかしながら、この種
のバルブは多数の部分品を要し、またその手動操
作はエンジン操作者に失念される可能性があつ
た。

従来技術には、パーレウイツツの米国特許第
3417740号に見られる、圧縮解放機構として１対
のリードバルブを使用するもの、グリスブルツク
の米国特許第3040725号に見られる、シリンダ壁
内に常時解放している小さく制限された通路を使
用するものもある。しかしながら、これらの配置
はいずれも、可動部品の数が少なく、信頼性の高
い圧縮解放機構を提供するという問題を解決する
ものではなかつた。

本発明は、内燃機関用の圧縮解放機構の改良を
目的とする。この機構は、エンジンの燃焼室に通
ずる圧縮解放通路と、通路中に位置するバルブ手
段を含む。バルブ手段は、エンジン始動を容易に
するため、通路を通じて燃焼室内の圧縮を解放す
るよう、通常は開放位置にあり、エンジンが点火
し運転が始まると動力損失を防ぐため通路を閉鎖
するよう、燃焼室内温度の上昇に応じて閉鎖位置
に移る。

本発明において、バルブ手段は、バイメタル円
板による可撓バルブ部材からなつている。バイメ
タル円板は温度変化に伴い予想可能に変形するの
で、極めて信頼性の高い、単純で単一安価な圧縮
解放機構を提供する。このような円板は、特殊な
工作やエンジンカム軸の修正をせずに容易に設け
ることができる。

バイメタル円板は、望ましくは熱膨脹係数の異
なる２枚の金属片を全長にわたつて接合した、薄
く平坦な部材である。円板は、望ましくは圧縮解
放通路から見て放射状に拡がり、シリンダヘツド
にボルト付けされたカバーによつて、通路のこの
位置に保持される。

圧縮解放通路は、円板の外端を越えて放射状に
延在する複数の半径方向通路に通ずる、シリンダ
ヘツド壁内の通気孔を含む。各半径方向通路は、
カバー中の口径の定まつた出口孔に通ずるカバー
に形成された室に通ずる。カバーは、円板の座域
も備えており、変形時円板は座域に対し係合圧迫
して、圧縮解放通路を封鎖閉止する。エンジンを
クランク作動するとき、圧縮圧力はバイメタル円
板を周回して入口孔から出口孔へ、半径方向通路
及び室経由で洩れて、シリンダ内の圧縮を解放す
る。エンジンが数回点火すると、円板は燃焼室か
ら流れて通過する排気ガスによる周囲の温度上昇
に感応して変形し、カバーに着座するよう撓む。
このことにより、出口孔は閉塞されて圧縮圧力の
損失が防止される。

バイメタル円板は、その撓んだ形状の他にも、
座域や解放通路の種々の孔や通路の設計により、
円板が一度変形着座すると、圧縮圧力が円板にか
かつて出口の封鎖を助けるため、エンジンの通常
操作中は閉鎖位置にとどまる。バイメタル円板
は、エンジンが止まると、流入する供給燃料が円
板を冷却するため、解放し、つまり解放位置へ弛
緩し、圧縮解放通路は再び開いて始動にそなえ
る。

それゆえ本発明は、燃焼温度に反応する、ただ
一つの可動部品を有する、信頼性の高い圧縮解放
機構を提供する。本発明は従来用いられてきた多
数の部分品を有する複雑高価な機構を不必要なも
のとする。

以下図面とともに説明する。第１図は、内燃機
関のシリンダヘツド１部分の断面を示す。図示の
エンジンは単一シリンダ空冷ガソリンエンジン
で、通常の構成の２サイクルまたは４サイクル式
で、芝刈り機、除雪機などに使用される種類のも
のである。ここで、カム軸、吸気バルブ，排気バ
ルブなどのエンジン要素の詳しい説明は省略す
る。また、本発明の圧縮解放機構の動作をより明
快に理解されるようにするため、単純な単一シリ
ンダガソリンエンジンの実施例で本発明を説明を
するが、本発明は多シリンダまたはその他の異な
る設計の内燃機関に容易に適用されうる。

第１図で、シリンダヘツド１はシリンダ２を有
し、このシリンダは軸方向に摺動し通常にクラン
ク軸（図示せず）に作用的に結合する往復ピスト
ン３を収容する。シリンダヘツド１内には、通常
に空気燃料混合物を受け容れる。シリンダ２内で
ピストン３上に形成される燃焼室もある。ここで
「燃焼室」はピストン３上の容積部を意味する。
この容積部は、ピストン３が上死点，下死点、ま
たはその間のいずれにあるかにより変化する。螺
設孔５は、シリンダヘツド１の頂部に形成されて
いて、空気燃料混合物の点火に使用される点火プ
ラグ６を受容するように燃焼室４に通じている。

本発明に従い、第１図のエンジンは、エンジン
始動を容易にする自動圧縮解放機構と協働する。
自動圧縮解放機構は、エンジンのクランク作動速
度でのピストン３の圧縮行程中燃焼室４内の圧縮
を解放して、エンジンを回すのに必要な力を軽減
する。しかし、エンジンが点火すると、圧縮解放
機構は自動的に燃焼室４内の通常作動圧縮ができ
るようにして、エンジン運転中に動力損失は生じ
ない。

自動圧縮解放機構は、一端が上死点位置での往
復ピストン３上の燃焼室４内の空間に通じ、他端
がピストン３の圧縮行程中の燃焼室内圧力より低
い領域に通ずる通路と、通路中に位置するバルブ
手段からなる。第１図に示す如く、圧縮解放通路
は、燃焼室４とエンジン外の大気とを通ずるのが
好ましい。

バルブ手段は、好適には、バイメタル円板７か
らなる可撓バルブ部材からなる。バイメタル円板
７は、点火プラグ６に隣接しシリンダヘツド１か
ら突出する補強部分８に支持され、部分８にボル
ト１０により着脱可能に取着けられたカバー９に
より適所に保持される。シリコンガスケツト１１
が圧縮圧力の損失を防止するため、カバー９と補
強部分８と間におかれると好適である。円板７
は、入手が容易で当業者には周知の通常のバイメ
タル素材よりなる。典型的な場合、円板７は異な
つた熱膨脹係数の２枚の金属片より作られ、その
全長にわたつて接合されたものである。円板７の
厚さは、約0.005インチ（約0.127mm）から約0.060
インチ（約1.524mm）であり、望ましくは約0.020
インチ（約0.508mm）である。

バイメタル円板７は、第１図と第３図に示す如
く、通常は平坦つまり開放位置にあつて弛緩して
いるが、燃焼室４内の燃焼温度の上昇のような温
度上昇に応答して、自動的に変形つまり閉鎖位置
へ撓む。円板７は周囲の温度上昇に感応して、熱
膨脹係数の低い金属でできている側の方向に撓
む。円板７は、第１図に示す如く圧縮解放通路か
ら見て放射状にその直径が延びるよう位置するの
が好ましい。このため、円板７が撓むと、第１、
第３及び第４図に示す如く左へ動く。しかし、円
板７を、他の簡便な方法で圧縮解放通路を閉鎖す
る位置に設けることもできる。

第１図と第２図に示す如く、圧縮解放通路は、
シリンダヘツド１の補強部分８内の通気孔１２を
含む。通気孔１２の直径は、約1/16つまり0.0625
インチ（1.5875mm）から約1/4つまり0.25インチ
（6.35mm）までで、望ましくは5/64つまり約0.078
インチ（約1.9812mm）である。通気孔１２は燃焼
室４に解放しており、ピストン３が上死点位置に
あるときの往復ピストン上の空間に一端が通じて
いる。第１図に示す如く、通気孔１２の軸はピス
トン３の軸と平行である。しかしながら、もちろ
ん通気孔１２は他の位置であつてよく、本発明は
ピストン軸に平行な通気孔１２を有することに限
定されない。

第２図に示す如く、通気孔１２の他端は、４つ
の半径方向の溝つまり通路１３に通じている。通
路１３は、シリンダヘツド１の補強部分８に形成
されており、通気孔１２から円板７の外端を越え
た点まで放射状に延在する。通路１３の半径方向
の拡がりにより、圧縮圧力は円板部材７を周回し
て洩れる。半径方向通路１３は、第２図に示す如
くに互いに90゜をなす位置にある。しかしながら、
当業者にとり容易なように、半径方向通路１３を
互いに別の角度で設けてもよく、また通路１３を
４つではなく、他の任意の数としてもよい。

第２図に最もよく示されているように、円板部
材７はヘツド１の補強部分内の半径方向通路１３
上に形成された凹所部１４に置かれる。この凹所
部１４は、半径方向通路１３と通じ、通路１３は
溝の形をしている。通路１３は、その間に、円板
部材７を支持する４つの支持部１５を形成する。
凹所部は第２図に示す如く円形だが、部材７の形
状により、部材７と対応する幾何形状も使用しう
る。

第３図及び第４図に最もよく示されているよう
に、各半径方向通路１３は、カバー９内に形成さ
れた室１６に通じ、各室１６は座域１７を経由し
て、カバー９内に形成された出口孔１８に通じて
いる。出口孔１８は通気孔１２と同軸で、口径は
通気孔１２より適度に小さい。出口孔１８の直径
は、約0.020インチ（約0.508mm）から約0.090イン
チ（約2.286mm）であり、望ましくは0.050インチ
（1.27mm）である。

座域１７は、カバー９の底面に形成されてい
て、皿形であり、第４図に示す如く、撓んだとき
の円板部材７と形状が略一致する。座域１７の半
径方向内端は出口孔１８に通じ、半径方向外端は
各室１６に通ずる。座域１７の半径方向外端と円
板部材７の間のすきまは約0.003インチ（約0.076
mm）から約0.020インチ（約0.508mm）で、望まし
くは約0.010インチ（約0.254mm）である。円板部
材７の直径が変わる場合、座域１７を、円板部材
７が撓むとき座域１７と円板部材７とが互いに確
実に略形状一致するよう補正しなければならな
い。また、円板部材７の厚さが変わる場合、座域
１７の半径方向外端と円板部材７のすきまも、圧
縮圧力の流れを確実に十分制限するよう調節しな
ければならない。

操作で、ピストン３が上昇を初め、エンジンを
始動のため手動でクランクするとき、燃焼室４内
の圧縮圧力は極小であり大気圧に等しい。この時
点では、円板部材７は第３図に示す如く、通常の
平坦な、つまり開放位置に弛緩している。ピスト
ン３が圧縮行程で上死点まで上昇すると、燃焼室
４の燃料空気混合物の圧力は、圧縮解放通路の口
径によつて大気圧以上に増加して差を生じさせ、
燃料空気混合物は、燃焼室４から通気孔１２、半
径方向通路１３、室１６、及び出口孔１８へと流
れる。エンジンが冷えている状態でクランクされ
ると、圧縮圧力は圧縮解放通路を経由して、バイ
メタル円板７の周囲から洩れる。この場合、バイ
メタル円板部材７は、解放位置で弛緩した状態に
とどまり、燃焼室４の圧縮は解放されてクランク
作動労力を軽減し、始動を容易にする。

エンジンが何回か点火すると、バイメタル円板
部材７は、シリンダ２内で急速に上昇した燃焼温
度にさらされて自動的に変形し、第４図に示す如
く出口孔１８を閉塞する閉鎖位置へ撓む。閉鎖位
置では、バイメタル円板部材７は、カバー９の座
域１７の形状と略一致し、座域１７の半径方向外
端でのすきまを閉鎖する。第４図に見られるよう
に、座域１７、通気孔１２、及び半径方向通路１
３は、円板７がいつたん変形して着座すると室４
内の燃焼圧力がバイメタル円板部材７に対してか
かり、それが座域１７に係合圧迫し出口孔１８を
封鎖するのを助けるよう設計されている。この場
合、バイメタル円板部材７は、エンジンの通常操
作中は閉鎖位置に着座したまゝであり、動力損失
は生じない。

エンジンが停止し、燃焼室４内のガス温度が低
下すると、バイメタル円板は解放され、通常の弛
緩した、つまり開放位置に戻る。この温度低下
は、流入した燃料供給が室４内のガスを冷却する
ことと、エンジンの囲繞大気の冷却効果による。
エンジンが活動して、完全にあたたまつたあとで
は、室４内の温度は約10秒から３分かかつて充分
に下がり、バイメタル円板部材７は通常の弛緩し
た状態に戻る。圧縮開放通路は再び開放して始動
にそなえる。

通気孔１２は、ピストン３の上死点以上の燃焼
室４に通じているとして図示、説明されたが、シ
リンダヘツド側壁を通つて、ピストンの上死点以
下の燃焼室４の点に通ずるようにしてもよい。こ
の位置では、ピストン３は圧縮行程中に通気孔１
２を実際に閉鎖する。

圧縮解放機構の好適な実施例はここに図示説明
したとおりである。かかる機構は、圧縮解放通路
と、そこに置かれたバイメタル円板部材とからな
る。円板部材は通常解放位置に弛緩していて、燃
焼室内の圧縮は始動時通路から解放され、エンジ
ン運転中は燃焼温度の上昇に応じて自動的に閉鎖
位置に撓んで通路を封鎖する。単一シリンダガソ
リンエンジンにつき説明したが、本発明による圧
縮解放機構は、他の往復ピストン型エンジンにも
使用できる。その他本発明の範囲内で幾多の変形
をなしうる。

本発明の円板部材のなす封止は、特に次の２つ
の効果を有する。第１に、第４図に最も良く示さ
れる如く、円板の封止面の中央領域の全面が、カ
バー部材の座域１７に封止的に接触する。つまり
本発明では面により封止を行なうから、線による
封止を行なう場合よりも良好な封止がなされる。
第２に、本発明では燃焼室からの圧縮圧力が、円
板の封止面とは反対側の面に直接かけられ、円板
の封止面がカバー部材の座域に封止的に接するよ
うにする。これにより円板の封止はさらに強化さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による圧縮解放機構と協働す
る単一シリンダ内燃機関のシリンダヘツドの部分
断面図、第２図は、第１図の２―２線の平面にそ
つた、一部切截部分図、第３図は通常の開放位置
に弛緩している圧縮解放機構のバイメタル円板を
示す拡大部分図、第４図は、閉鎖位置へ撓んだバ
イメタル円板を示す第３図と同様な拡大部分図で
ある。 １……シリンダヘツド、２……シリンダ、３…
…ピストン、４……燃焼室、５……螺設孔、６…
…点火プラグ、７……バイメタル円板、８……補
強部分、９……カバー、１０……ボルト、１１…
…シリコンガスケツト、１２……通気孔、１３…
…半径方向通路、１４……凹所部、１５……支持
部、１６……室、１７……座域、１８……出口
孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シリンダヘツド内でシリンダに伴う燃焼室
   と、該シリンダ内に圧縮行程を有するピストンと
   からなる内燃機関の始動を容易にする自動圧縮解
   放弁装置であつて、凹所部が形成され、該凹所部
   と該燃焼室を連通せしめる通気入口孔が中央に設
   けられてなる該シリンダヘツドの壁部分と、室が
   形成され、該室と外気を連通せしめ該通気入口孔
   より小なる断面積を有する出口孔が中央に設けら
   れ、該室と凹所部が円板収容用室をなすよう該凹
   所部を包囲するように該シリンダヘツドの壁部分
   に着脱可能に固設されるカバー部材と、該室内に
   配設される薄い可撓性のバイメタル円板部材とか
   らなり、シリンダヘツドの壁部分は、該凹所部の
   底部に複数の角度が離間した通路を画成する複数
   の支持部を有し、該通路は該通気入口孔と該室に
   流れの流通が生じるよう該通気入口孔から半径方
   向に該凹所部を越える点まで延在し、該通気入口
   孔、通路、室及び出口孔は圧縮解放通路を画成
   し、該バイメタル円板部材は、機関の始動中は該
   燃焼室内の圧縮が該圧縮解放通路を通じて解放さ
   れるよう該支持部のみにより支持される解放位置
   に通常弛緩しており、機関の運転中は該燃焼室で
   の温度上昇に応じて該出口孔上に着座する閉鎖位
   置へ自動的に変形し、該バイメタル円板部材が該
   出口孔を気密に閉塞するよう該燃焼室から該バイ
   メタル円板部材の一方の面に直接かかる圧縮圧力
   により該圧縮解放通路を閉鎖するよう移動するこ
   とを特徴とする自動圧縮解放弁装置。 ２ 該通気入口孔と該出口孔とは互いに共軸の位
   置にあることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の自動圧縮解放弁装置。 ３ 該カバー部材は、該バイメタル円板部材が閉
   鎖位置にある際に該出口孔を気密に閉塞するよう
   変形時の該バイメタル円板部材の形状と一致する
   円板状表面を有するよう該室に形成される座から
   なることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の自動圧縮解放弁装置。