JPH0874666A - ガバナ機構付きエンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】調速操作手段１にガバナ機構２を介して燃料調
量手段３を連動連結した、ガバナ機構付きエンジンにお
いて、次のようにした。すなわち、吸気経路４と燃焼室
のうち、少なくとも一方に補助燃料供給手段５を連通さ
せ、この補助燃料供給手段５を急負荷予知手段６に連携
させ、この急負荷予知手段６がエンジンにかかる急負荷
の投入を予知したことに基づいて、吸気経路４と燃焼室
のうち、少なくとも一方に、所定時間だけ補助燃料供給
手段５により補助燃料を供給するようにした。 【効果】急負荷の投入から遅れることなく、燃料を増量
することができるため、エンジン回転速度の低下を抑制
でき、エンストが起こりにくくなる。特に、希薄燃焼方
式を採用した火花点火式エンジンでは、その効果が顕著
に現れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガバナ機構付きエンジ
ンに関し、詳しくは、急負荷投入時のエンジン回転速度
の低下を抑制できるものに関する。

【０００２】

【従来技術】ガバナ機構付きエンジンの従来技術として
図５に示すものがある。これは、本発明と同様、調速操
作手段１０１にガバナ機構１０２を介して燃料調量手段
１０３を連動連結してある。

【０００３】この従来技術のエンジンは、空燃混合器１
０７を備えたガソリンエンジンであり、調速操作手段１
０１には調速レバーが用いられ、ガバナ機構１０２には
メカニカルガバナが用いられ、燃料調量手段１０３には
スロットルバルブ１０８が用いられている。空燃混合器
１０７のフロート室１０９とメインノズル１１０とは、
メインジェット１１１を備えた燃料通路１１２のみを介
して連通させてある。そして、負荷の増加に基づく燃料
増量は、ガバナ機構１０２によってスロットルバルブ１
０８の開度を大きくし、空気流量を増加させてメインノ
ズル１１０からの燃料吸い上げ量を増加させることによ
り行っている。この従来技術では、クラッチ接続時等の
急負荷投入時に、エンジン回転速度が大きく低下する。

【０００４】その原因は、次のように考えられる。すな
わち、クラッチを接続すると、エンジンに急負荷がかか
り、エンジン回転数が急勾配で下降するため、ガバナ機
構１０２が強力に働いて、スロットルバルブ１０８が大
きく開弁し、燃料供給量を急増させようとする。しか
し、スロットルバルブ１０８の開弁による空気流量の増
加タイミングに対し、フロート室１０９からメインノズ
ル１１０への燃料吸い上げの増加タイミングは、メイン
ジェット１１１の絞り抵抗のために相当遅れる。このた
め、混合気が異常に希薄になり、エンジン回転速度が大
きく低下するものと考えられる。

【０００５】近年、排気ガス対策が重要視され、その有
効な手段として、希薄燃焼方式が採用されているが、こ
の方式を採用する場合には、メインジェット１１１の孔
径を一層絞ることになるため、燃料吸い上げの増加タイ
ミングは著しく遅れ、エンジン回転速度の低下は一層顕
在化する。

【０００６】図４は希薄燃焼方式を採用したガソリンエ
ンジンの試験データを示しており、符号１１３は空燃混
合比の変化を示すグラフ、１１４はエンジン回転速度の
変化を示すグラフ、横軸１１５は測定経過時間、１１６
は負荷投入時点を示す。この試験では、空燃混合比を１
２．０付近に設定し、無負荷状態でエンジン回転速度を
３０００ｒｐｍ付近に設定し、負荷投入時点１１６で急
負荷を投入した。

【０００７】負荷投入直後、空燃混合比の変化を示すグ
ラフ１１３には、空燃混合比が大きく上昇する２つのピ
ーク１１７・１１８ができる。第１のピーク１１７は１
４．０付近まで上昇している。第２のピーク１１８は測
定レンジの上限１１９からスケールアウトしており、１
４．０を大幅に越えるものと思われる。一方、負荷投入
直後、エンジン回転速度の変化を示すグラフ１１４に
は、エンジン回転速度が大きく低下する１つのピーク１
２０ができる。このピーク１２０は、１５００ｒｐｍ以
下まで下降している。

【０００８】尚、このような問題は、ガソリンエンジン
に限らず、ガスエンジン等、空燃混合器を備えた他の火
花点火式エンジンでも起こる。また、ディーゼルエンジ
ンでも、急負荷投入時には、ガバナ機構や燃料調量ラッ
クの静止慣性により、これらの応答が遅れ、燃料の増量
タイミングが遅れて、同様の問題が起こることがある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、急
負荷投入時に、エンジン回転速度が大きく低下し、エン
ストが起こりやすい。特に、火花点火式エンジンで希薄
燃焼方式を採用した場合には、その問題が顕在化する。

【００１０】本発明の課題は、急負荷投入時のエンジン
回転速度の低下を抑制できる、ガバナ機構付きエンジン
を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、図１に例示す
るように、調速操作手段１にガバナ機構２を介して燃料
調量手段３を連動連結した、ガバナ機構付きエンジンに
おいて、次のようにしたことを特徴とする。

【００１２】すなわち、吸気経路４と燃焼室のうち、少
なくとも一方に補助燃料供給手段５を連通させ、この補
助燃料供給手段５を急負荷予知手段６に連携させ、この
急負荷予知手段６がエンジンにかかる急負荷の投入を予
知したことに基づいて、吸気経路４と燃焼室のうち、少
なくとも一方に、補助燃料供給手段５により所定時間だ
け補助燃料を供給するようにしたことを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明では、エンジンに急負荷がかかることを
急負荷予知手段６が予知したことに基づいて、吸気経路
４と燃焼室のうち、少なくとも一方に補助燃料が供給さ
れる。このため、急負荷の投入から遅れることなく、燃
料を増量することができる。

【００１４】このため、空燃混合器７を備えた火花点火
式エンジンでは、混合気の異常な希薄化が抑制され、エ
ンジン回転速度の低下が抑制される。特に、希薄燃焼方
式を採用するために、メインジェット１１の孔径を相当
に絞った場合には、この作用が顕著に現れる。また、デ
ィーゼルエンジンでは、ガバナ機構や燃料調量ラックの
静止慣性に基づく燃料の増量タイミングの遅れが防止さ
れ、エンジン回転速度の低下が抑制される。

【００１５】更に、補助燃料の供給は、急負荷予知後、
所定時間だけ一時的に行われるので、急負荷投入後、エ
ンジン回転速度が回復する時期には、無用な補助燃料の
供給は行われない。このため、空燃混合器７を備えた火
花点火式エンジンでは無用に過濃混合気が形成されるの
を防止できる。また、ディーゼルエンジンでは、無用な
燃料が吸気経路や燃焼室に供給されるのを防止できる。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、次の効果・を奏す
る。 急負荷の投入から遅れることなく、燃料を増量するこ
とができるため、エンジン回転速度の低下を抑制でき、
エンストが起こりにくくなる。特に、希薄燃焼方式を採
用した火花点火式エンジンでは、その効果が顕著に現れ
る。

【００１７】補助燃料の供給は一時的に行われるの
で、急負荷等投入後、エンジン回転速度が回復する時期
には、無用な補助燃料の供給が行われず、無用な過濃混
合気の形成や、吸気経路や燃焼室への無用な燃料の供給
を防止できるので、排気ガス中の未燃焼有害成分が増加
するおそれもなく、また、燃費が高くなるおそれもな
い。

【００１８】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
この実施例では、希薄燃焼方式のガソリンエンジンが用
いられている。このエンジンでは、図１に示すように、
調速操作手段１にガバナ機構２を介して燃料調量手段３
を連動連結してある。調速操作手段１には調速レバーを
用い、ガバナ機構２にはメカニカルガバナを用い、燃料
調量手段３には空燃混合器７のスロットルバルブ８を用
いている。

【００１９】ガバナ機構２の構成は次の通りである。す
なわち、調速操作手段１にガバナスプリング４１を介し
てガバナレバー４０を連動連結してある。ガバナ軸３８
にガバナスリーブ３９を摺動自在に取り付け、ガバナス
リーブ３９にガバナウェイト３７を連携させてある。ガ
バナレバー４０はスロットルバルブ８を連動連結してあ
る。このガバナ機構２では、ガバナスプリング４１のス
プリング力とガバナウェイト３７で発生するガバナ力と
の不釣り合い力により、ガバナレバー４０を揺動させて
スロットルバルブ８の開度を調節し、負荷の変動に拘わ
らずエンジン回転速度を一定に維持する。

【００２０】また、空燃混合器７の構成は次の通りであ
る。すなわち、ミキシングボディ２１の下部に燃料収容
カップ２５を取り付け、その内部にフロート室９を設け
てある。ミキシングボディ２１の内部には吸気経路４の
一部を構成するベンチュリを設け、ベンチュリからメイ
ンノズル収容筒２４を垂設してある。メインノズル収容
筒２４には下からメインノズル１０を差し込み、その上
端をベンチュリに突き出している。メインノズル１０の
下方の筒内通路４４は燃料通路１２を介してフロート室
９に連通させてある。燃料通路１２にはメインジェット
１１を設け、これらを筒内通路４４に臨ませてある。希
薄燃焼方式を採用するため、メインジェット１１の口径
は通常よりも絞り込んである。

【００２１】この実施例では、急負荷投入時のエンジン
回転速度の低下を抑制するため、次のような構成を採用
した。すなわち、吸気経路４に補助燃料供給手段５を連
通させ、この補助燃料供給手段５を急負荷予知手段６に
連携させ、この急負荷予知手段６がエンジンにかかる急
負荷の投入を予知したことに基づいて、吸気通路４に補
助燃料供給手段５により所定時間だけ補助燃料を供給す
るようにしてある。

【００２２】このような構成によれば、急負荷の投入か
ら遅れることなく、燃料を増量することができるため、
混合気の異常な希薄化が抑制され、エンジン回転速度の
低下が抑制される。更に、補助燃料の供給は、急負荷予
知後、所定時間だけ一時的に行われるので、急負荷投入
後、エンジン回転速度が回復する時期には、無用な補助
燃料の供給は行われない。このため、無用に過濃混合気
が形成されるのを防止できる。

【００２３】上記構成の具体的内容を説明する。まず、
補助燃料供給手段５の具体的内容は次の通りである。す
なわち、燃料収容カップ２５の底壁２６に補助ジェット
支持具２７を挿通し、補助ジェット支持具２７の上端に
補助ジェット４３を取り付けて、補助ジェット４３を筒
内通路４４に臨ませている。燃料収容カップ２５の底壁
２６と補助ジェット支持具２７には一連の補助燃料通路
２８を内設し、この補助燃料通路２８を補助ジェット４
３を介して筒内通路４４に連通させてある。燃料収容カ
ップ２５の底壁２６にはアクチュエータ２９を取り付
け、アクチュエータ２９に通路開閉弁３０を連動連結し
てある。

【００２４】急負荷予知手段６は、クラッチ操作手段３
４によるクラッチ接続操作に基づいて、急負荷投入の予
知を行うようになっている。すなわち、クラッチ操作手
段３４にはクラッチ操作レバーを用い、その揺動中心に
カム３６を取り付け、負荷予知手段６にリミットスイッ
チを用い、クラッチ操作手段３４を矢印３５方向に操作
してクラッチ接続操作を行うと、クラッチ接続直前にカ
ム３６が急負荷予知手段６であるリミットスイッチを押
すようになっている。クラッチ操作手段３４では、エン
ジンから作業機への動力伝達を断続するクラッチを断続
操作する。

【００２５】急負荷予知手段６は制御手段３１とタイマ
装置３２とを介してアクチュエータ２９に連携させ、急
負荷予知手段６による予知に基づいて、制御手段３１が
アクチュエータ２９により通路開閉弁３０を開弁させ、
補助燃料通路２８を開通させる。通路開閉弁３０の開弁
タイミングは、急負荷がかかる直前に設定してある。通
路開閉弁３０の開弁時間はタイマ装置３２により所定時
間に限られている。

【００２６】このような構成によれば、クラッチ操作手
段３４によるクラッチ接続直前に、所定時間だけ通路開
閉弁３０が開弁され、補助燃料通路２８が開通し、フロ
ート室９からメインノズル１０へは、燃料通路１２から
通常燃料が吸い上げられるとともに、補助燃料通路２８
から補助燃料が吸い上げられる。このため、クラッチ接
続時にガバナ機構２によってスロットルバルブ８が大き
く開弁すると、空気流量の増加に対応して、フロート室
９からメインノズル１０に燃料がスムーズに吸い上げら
れ、空気流量の増加タイミングに対する燃料吸い上げの
タイミングの遅れが防止される。このため、混合気の異
常な希薄化が抑制され、エンジン回転速度の低下が抑制
される。

【００２７】この実施例の試験データを図３に示す。符
号１３は空燃混合比の変化を示すグラフ、１４はエンジ
ン回転速度の変化を示すグラフ、横軸１５は測定経過時
間、１６は負荷投入時点を示す。この試験では、従来技
術の試験データである図４と同様、空燃混合比を１２．
０付近に設定し、無負荷状態でエンジン回転速度を３０
００ｒｐｍ付近に設定し、負荷投入時点１６で急負荷を
投入した。そして、負荷投入時点１６の０．１秒前から
０．２秒間アクチュエータを作動させて、補助燃料通路
を開通させた。図中の符号４５はアクチュエータへの供
給電流を示すグラフである。

【００２８】負荷投入直後、空燃混合比の変化を示すグ
ラフ１３には、空燃混合比が上昇する２つのピーク１７
・１８ができるが、第１のピーク１７は１２．５以下に
押さえられている。第２のピーク１８は１４．０以下に
押さえられいる。一方、負荷投入直後、エンジン回転速
度の変化を示すグラフ１４には、エンジン回転速度が低
下する１つのピーク２０ができるが、このピーク２０
は、１９００ｒｐｍ程度に押さえられている。このよう
に、急負荷投入の予知により急負荷投入から遅れること
なく補助燃料を供給することにより、エンジン回転速度
の低下を抑制できることが分かる。

【００２９】尚、上記実施例の構造では、クラッチ接続
操作の他、クラッチ切断操作時にもカム３６が急負荷予
知手段６に当たり、補助燃料を供給することになるが、
供給時間が短時間であれば、排気ガス特性に大きな影響
を与えることはない。排気ガス特性が悪化するおそれが
ある場合には、クラッチ操作手段３４の操作状態をセン
サで検出し、クラッチ操作手段３４のクラッチ接続操作
を検出した時にのみ、補助燃料を供給するようにしても
よい。

【００３０】図２は急負荷予知手段の変更例を説明する
図である。この例は、田植え機等に用いられる遠心クラ
ッチに適用するものである。この遠心クラッチ４６は、
駆動側フランジ４７にフライウェイト４８を揺動自在に
取り付け、フライウェイト４８をスプリング５１で回転
中心側に付勢し、駆動側フランジ４７を従動側クラッチ
ハウジング４９で取り囲んで構成してある。この遠心ク
ラッチ４６は、駆動側フランジ４７がアイドリング回転
を越えて常用負荷回転領域に近づくと、フライウェイト
４８のクラッチシュー５２が従動側クラッチハウジング
４９に接し、従動側クラッチハウジング４９が駆動側フ
ランジ４７に自動的に接続される。この変更例では、急
負荷予知手段６として、フライウェイト４８の位置セン
サを用い、フライウェイト４８が従動側クラッチハウジ
ング４９に接する直前の位置にあることをあることを位
置センサで検出し、急負荷投入を予知する。他の構造及
び機能は図１に示す実施例と同じである。

【００３１】本発明の実施例の内容は上記の通りである
が、本発明は上記実施例に限定されるものではない。本
発明は、ガソリンエンジンに限らず、ガスエンジン等、
空燃混合器を備えた他の火花点火式エンジンでも適用で
きる。また、ディーゼルエンジンでは、ガバナ機構や燃
料調量ラックの静止慣性に基づく燃料増量遅れが生じる
ことがあるので、これを抑制するため、本発明を有効に
適用できる。また、ガバナ機構は電子ガバナでもよい。
また、補助燃料の供給箇所は、吸気経路と燃焼室のう
ち、少なくとも一方であればよい。また、補助燃料供給
手段には燃料供給ポンプ等を用いてもよい。また、遠心
クラッチ４９を用いる場合、急負荷予知手段６には駆動
側フランジ４７の回転速度を検出するセンサを用いても
よい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るガバナ機構付きエンジン
の要部縦断面図である。

【図２】図１のエンジンの負荷予知手段の変更例の説明
図である。

【図３】図１のエンジンの試験データを示すグラフであ
る。

【図４】従来技術のエンジンの試験データを示すグラフ
である。

【図５】従来技術に係るガバナ機構付きエンジンの要部
縦断面図である。

【符号の説明】

１…調速操作手段、２…ガバナ機構、３…燃料調量手
段、４…吸気経路、５…補助燃料供給手段、６…急負荷
予知手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 調速操作手段(１)にガバナ機構(２)を介
   して燃料調量手段(３)を連動連結した、ガバナ機構付き
   エンジンにおいて、 吸気経路(４)と燃焼室のうち、少なくとも一方に補助燃
   料供給手段(５)を連通させ、この補助燃料供給手段(５)
   を急負荷予知手段(６)に連携させ、この急負荷予知手段
   (６)がエンジンにかかる急負荷の投入を予知したことに
   基づいて、吸気経路(４)と燃焼室のうち、少なくとも一
   方に、補助燃料供給手段(５)により所定時間だけ補助燃
   料を供給するようにした、ことを特徴とするガバナ機構
   付きエンジン。