JPH1018931A - クランクケース圧縮式２サイクルエンジンの燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クランクケース圧縮式２サイクルエンジンの
もつ性質、特にクランクケース圧縮機のように、低圧で
も良好な燃料供給性能が期待できる事に着目して、気化
器の性質および噴射ノズルの性質を最大限に活用した軽
量で小型かつ安価な燃料供給装置を供給することを目的
とする。 【解決手段】 燃料ポンプ１は、クランクケース圧縮式
２サイクルエンジンのクランクケース内に発生する正圧
と負圧で、ダイヤフラム１１を駆動して行う膜式燃料ポ
ンプ１で構成される。ケース圧が負圧の時ダイヤフラム
１１が燃料室１２を広げる方向に働くので、燃料タンク
に通じる吸入弁（一方弁）１３は閉じている。次に、ケ
ース圧が正圧になるとダイヤフラム１１が燃料室１２を
圧縮する方向に働くので吸入弁１３が閉じ、排出弁１５
が開き燃料室１２内の燃料を蓄圧室３１に送る作用をし
ている。そして前記蓄圧室３１に蓄圧された燃料はケー
ス圧でニードル２１を駆動して噴口２２を開閉制御に行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は燃料と空気を別々に
シリンダに供給する複合層状掃気型クランクケース圧縮
式２サイクルエンジンにおいて、汎用小型エンジンの燃
料供給に好適な燃料供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンに使用されている周知の燃料供
給装置例には、下記３方式があり、その構成を簡単に記
述する。先ず汎用小型２サイクルエンジンの燃料供給装
置には図４に示す気化器が使用されている。その構成を
簡単に説明するに、燃料ポンプ１１０が図外の燃料タン
クから燃料を汲み出し、メーンダイヤフラム室１０７に
送給される。送給された燃料は、エンジンの吸入工程時
にベンチュリー１０２に発生する負圧によって、ニード
ルジェット１０３とジェットニードル１０４との隙間お
よびメーンジェット１０６を通って吸い出され、ベンチ
ュリー１０２で外から流入してきた空気と混合されエン
ジンに吸い出される機能を持っている。１０１はスロッ
トバルブ、１０５はメーンアジェストスクリュー、１０
８はメーンダイヤフラムである。

【０００３】又ガソリンエンジンの燃料供給装置におい
て、燃料だけをエンジンに供給する、自動車用ガソリン
エンジンの燃料噴射装置例を図５に示す。図５には燃料
噴射装置の要部たる噴射ノズルだけを示しているが、他
に燃料を供給する燃料ポンプ、噴射期間を制御するコン
トローラ、コントローラや噴射ノズルの中の励磁コイル
を作動させる電源がある。噴射ノズルの役目は、図外の
燃料ポンプから圧送され噴射ノズルに送給された燃料
を、スペーサ（ストッパ）１１４を必要期間作動させて
噴口１２１を開き、燃料をエンジンに供給することであ
る。励磁コイルが図外の電源で図外のコントローラを介
して励磁されるとコアー１１６が作動し、連結している
スペーサ（ストッパ）１１４が噴口１２１を開く方向に
作動し、燃料がエンジンに供給される。燃料量は図外の
コントローラで励磁コイルの励磁時間をコントロールし
て調整する。１１１はスリーブ、１１２はバルブボデ
ー、１１３はバルブニードル、１１５はハウジング、１
１７はスプリング、１１８は調整パイプ、１１９は励磁
コイル、１２０はコネクターパイプである。

【０００４】更に図６には高い圧力で燃料をシリンダに
噴射するディーゼルエンジンの噴射装置例が示されてい
る。図において、噴射ポンプ１３１で高圧化して噴射ノ
ズル１３９に送り、高圧化した燃料自身の圧力で噴射ノ
ズル１３９内のニードルバルブ１４０を開いて噴口を開
け、シリンダに燃料を供給する例である。尚、噴射ポン
プ１３１はプランジャー式容量ポンプで、インレットポ
ート１３６からシリンダ内に流入した燃料は、プランジ
ャー１３３がカムシャフト１３２のカムで駆動されるこ
とにより圧縮される構造である。１３４はスピルポー
ト、１３５はデリバリーバルブ、１３７はインレットギ
ャラリー、１３８はコントロールロッドである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
前記３例の従来技術においては次のような問題点と課題
がある。先ず、図４に示す汎用小型２サイクルエンジン
の燃料供給装置においては、気化器は簡単な構造で、エ
ンジンが要求する空気量と燃料量を同時に供給できる優
れた特徴を持ち、且つ、安価である長所を持つが、燃料
と空気を別々にシリンダに供給する複合層状掃気型クラ
ンクケース圧縮式２サイクルエンジンにおいては、空気
と燃料を同時に提供する機能が欠点になる。即ち、空気
と燃料を分離して供給できない気化器は使用できない。

【０００６】又図５に示すガソリンエンジンの燃料噴射
装置の噴射ノズルは燃料量を電気的にコントロールでき
るので、エンジン全運転域に良好な燃料量を供給でき、
また燃料と空気を別々にシリンダに供給する複合層状掃
気型クランクケース圧縮式２サイクルエンジンにも使用
できるが、気化器を使用し、且つ、電源を持たない従来
の燃料供給装置に較べると、数倍のコストアップと重量
アップになる弱点がある。特にハンドヘルド型作業機に
多く使用され、軽量・小型・安価が要求される汎用小型
２サイクルエンジンの燃料供給装置には不向きである。

【０００７】更に図５に示すディーゼルエンジンの噴射
装置は、燃料と空気を別々にシリンダに供給する複合層
状掃気型クランクケース圧縮式２サイクルエンジンにも
使用できるが、従来の燃料供給装置に較べると新たにカ
ムが必要なこと、微量の燃料量をコントロールするのに
高い精度が必要なことなどから高価になる、重量が重い
などの欠点がある。従って燃料と空気を別々にシリンダ
に供給する複合層状掃気型クランクケース圧縮式２サイ
クルエンジンであって、軽量・小型かつ安価が要求され
る汎用小型２サイクルエンジンにおいては、燃料だけを
提供する機能と軽量・小型かつ安価が両立する機能を有
する燃料供給機構は、前述した従来技術には存在しな
い。

【０００８】本発明はかかる技術的課題に鑑み、複合層
状掃気型クランクケース圧縮式２サイクルエンジンのも
つ性質、特にクランクケース圧縮機のように、低圧でも
良好な燃料供給性能が期待できる事に着目して、気化器
の性質および噴射ノズルの性質を最大限に活用した軽量
で小型かつ安価な燃料供給装置を供給することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる技術的課
題を達成するために、クランクケース圧縮式２サイクル
エンジンのクランクケース内の圧力は、正圧と負圧を繰
り返しているからこれをポンプ動力に用いることおよび
クランクケース内の圧力は、給気比（吸入空気量）に対
し、正圧の発生する時間、および、正圧の発生する時間
と正圧の最大値の１／２乗の積に、概ね比例する性質を
持つことに着目し、該知見を燃料供給量制御に利用して
前記した課題を解決したものである。

【００１０】即ち請求項１記載の第１発明においては、
クランクケース圧縮式２サイクルエンジンの燃料供給装
置において、クランクケース内で発生する圧力により作
動され、燃料タンクからの燃料を供給する膜式燃料ポン
プと、同膜式燃料ポンプに接続され、前記クランクケー
ス内で発生する圧力により適正なタイミングで開閉され
て、前記膜式燃料ポンプから供給される燃料を燃焼室内
に噴射する噴射ノズルとを具備してなることを特徴とす
るものである。

【００１１】この場合請求項２記載の発明のように、前
記膜式燃料ポンプと前記噴射ノズルとを一体的に構成す
ることにより軽量化が達成され、一方記膜式燃料ポンプ
と前記噴射ノズルとを別体に構成し噴射ノズルのみをシ
リンダヘッド側に設けてもシリンダヘッド廻りの構造が
簡単化する。又請求項３記載のように、前記膜式燃料ポ
ンプと前記噴射ノズルとの間に燃料を一定圧に調整する
蓄圧室を設けるのがよい。更に請求項４記載のように、
前記噴射ノズルを噴口を開閉するニードルを備えたニー
ドル式噴射ノズルとなすと共に、前記ニードルを前記ク
ランクケース内で発生する圧力により作動する膜を有す
るように構成してもよい。この場合請求項５記載のよう
に、前記膜とニードルとの間にヒンジを介装するのがよ
い。

【００１２】請求項６記載の第２発明は、クランクケー
ス圧縮式２サイクルエンジンの燃料供給装置において、
燃料タンクからの燃料を供給する燃料ポンプと、同燃料
ポンプに接続され、前記クランクケース内で発生する圧
力により適正なタイミングで開閉されて、前記燃料ポン
プから供給される燃料を燃焼室内に噴射する噴射ノズル
とを具備してなることを特徴とするものである。即ち本
発明においては燃料ポンプを膜式燃料ポンプに限定して
いない。この場合も請求項７記載のように、燃料ポンプ
からの燃料を一定圧に調整する蓄圧室を前記噴射ノズル
に一体に設けるのがよい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例
に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相
対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この発
明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例
にすぎない。図１は本発明の第１実施形態たる燃料供給
装置で、膜圧式燃料ポンプ１と該ポンプ１に連設された
噴射ノズル２からなり、燃料ポンプ１は、パルス通路１
６を介してクランクケース内の圧力（以下ケース圧とい
う）を受圧し、ダイヤフラム室１７を形成するダイヤフ
ラム１１、ダイヤフラム１１の下方に設けられた燃料室
１２、不図示の燃料タンクよりの燃料をインレット通路
１４を介して燃料室１２に供給する吸入弁１３、燃料室
１２の燃料を蓄圧室３１に供給する排出弁１５、蓄圧室
３１とインレット通路１４間をバイパスさせる圧力調整
弁３２と圧力調整スプリング３３からなる。噴射ノズル
２は、蓄圧室３１の燃料を燃料通路２６を介して噴口２
２に供給制御（開閉制御）するニードル２１、パルス第
２通路２３を介してダイアフラム室１１を介して、クラ
ンクケース圧を受圧するニードル室２４、該ニードル室
２４内に設けられ前記クランクケース圧によりニードル
２１開閉制御を行うニードルピストン２５、ニードルス
プリング２７とからなる。

【００１４】かかる実施例の作用を説明するに、図外の
燃料タンクから燃料を汲みだして蓄圧室３１に送るため
の燃料ポンプ１は、図外のクランクケース圧縮式２サイ
クルエンジンのクランクケースに発生する正・負圧で、
ダイヤフラム１１を駆動して行う。即ち本実施例ではク
ランクケースの圧力が負圧の時、ダイヤフラム１１には
パルス通路１６とダイヤフラム室１７を介して負圧のケ
ース圧が作用し、ダイヤフラム１１は燃料室１２を広げ
る方向に働く。そのため吸入弁１３（一方弁）が開きイ
ンレット通路１４を通して燃料タンク（図外）から燃料
が燃料室１２に流入する。尚、この時、蓄圧室３１に通
じる排出弁１５（一方弁）は閉じている。次に、ケース
圧が正圧になるとダイヤフラム１１が燃料室１２を圧縮
する方向に働くので吸入弁１３が閉じ、排出弁１５が開
き、燃料室１２内の燃料を蓄圧室３１に送る作用をして
いる。蓄圧室３１は、圧力調整弁３２（一方弁）で圧力
が一定に保たれている。即ち、蓄圧室３１の圧力が圧力
調整スプリング３３の力以上になると、圧力調整弁３２
が開き、インレット通路１４に蓄圧室３１内の燃料を排
出する。当然、蓄圧室３１の圧力が圧力調整スプリング
３３の力以下時は圧力調整弁３２は閉じている。蓄圧さ
れた燃料をエンジン（図外）に送るのは噴射ノズル２
で、正圧のケース圧でニードル２１を駆動して噴口２２
を開き行う。本実施例ではケース圧が正圧の時、パルス
通路１６とダイヤフラム室１７及びパルス第２通路２３
を経由して、ニードル室２４に導かれたケース圧がニー
ドルピストン２５に作用して、噴口２２が開く方向にニ
ードル２１を駆動するので噴口２２が開き、蓄圧室３１
内の燃料が燃料通路２６を通って噴口２２からエンジン
に供給される。尚、ニードル２１を駆動するタイミング
はニードルスプリング２７の力で調整される。

【００１５】従って本実施例によれば、不図示の燃料タ
ンクから燃料を汲みだして蓄圧室３１に送るための燃料
ポンプ１は、クランクケース圧縮式２サイクルエンジン
のクランクケース内に発生する正圧と負圧で、ダイヤフ
ラム１１を駆動して行う膜式燃料ポンプ１で構成され
る。そしてクランクケース内の圧力（以下ケース圧とい
う）が負圧の時ダイヤフラム１１が燃料室を広げる方向
に働くので、燃料タンクに通じる吸入弁（一方弁）１３
は閉じている。次に、ケース圧が正圧になるとダイヤフ
ラム１１が燃料室１２を圧縮する方向に働くので吸入弁
１３が閉じ、排出弁１５が開き燃料室１２内の燃料を蓄
圧室３１に送る作用をしている。そして前記蓄圧室３１
に蓄圧された燃料はケース圧でニードル２１を駆動して
噴口２２を開閉制御に行う。本実施例ではケース圧が正
圧の時、この圧力は噴口２２が開く方向にニードル２１
を駆動するので噴口２２が開き、蓄圧室３１内の燃料が
噴口２２からエンジン（シリンダ内）に供給される。供
給時間は負荷が大きくなり、吸入空気量が大になると、
ケース内の正圧の大きさとその接続時間が大になり、長
くなるから燃料供給量が大になる。この場合軽量化を図
るため燃料ポンプ１と噴射ノズル２は一体構造になって
いる。

【００１６】図２は本発明の他の実施例を示す。図１の
燃料ポンプを切り離した実施例で燃料の蓄圧機能も備え
ている例を記載するが、蓄圧機能を備えている燃料ポン
プを使用する場合は、本実施例の蓄圧機能を省いてもよ
い。図２において、噴射ノズル２は、ニードル２１、噴
口２２、ケース圧を導くパルス第２通路２３、ニードル
室２４、ニードルピストン２５、ニードルスプリング２
７、及び蓄圧室３１よりの燃料通路２６を具えている点
は前記実施例と同様である。又蓄圧室３１には不図示の
燃料ポンプよりの燃料を取込む燃料通路３４、ドレン３
５と蓄圧室３１間をバイパスさせて蓄圧室３１の圧力を
一定に維持する圧力調整弁３２と圧力調整スプリング３
３が設けられている。

【００１７】かかる実施例における作用を説明する。図
外の燃料ポンプより送られた燃料は、燃料通路３４から
蓄圧室３１に蓄えられる。蓄圧室３１は、圧力調整弁３
２（一方弁）で圧力が一定に保たれている。即ち、蓄圧
室３１の圧力が圧力調整スプリング３３の力以上になる
と、圧力調整弁３２が開き、ドレン３５から燃料タンク
（図外）もしくは燃料ポンプ（図外）に戻される。当
然、蓄圧室３１の圧力が圧力調整スプリング３３の力以
下時は圧力調整弁３２は閉じている。蓄圧された燃料を
エンジン（図外）に送るのは噴射ノズル２で、正圧のケ
ース圧でニードル２１を駆動して噴口２２を開いて行
う。本実施例ではケース圧が正圧の時、パルス通路２３
から、ニードル室２４に導かれたケース圧がニードルピ
ストン２５に作用して、噴口２２が開く方向にニードル
２１を駆動するので噴口２２が開き、蓄圧室３１内の燃
料が燃料通路２６を通って噴口２２からエンジンに供給
される。尚、ニードル２１を駆動するタイミングはニー
ドルスプリング２７の力で調整される。

【００１８】従ってかかる実施例においては燃料ポンプ
を切り離し、噴射ノズル単独で適用出来るのでシリンダ
ヘッドに取り付ける燃料供給部を可能な限りコンパクト
にして、エンジン全体のコンパクト化を図ることができ
る。

【００１９】図３は図１に対し噴射ノズルの構成を異な
らせ該噴射ノズル２に新しい機能を加えた実施例であ
る。燃料ポンプ１は、前記図１に示す実施例と同様にダ
イヤフラム１１、燃料室１２、吸入弁１３、インレット
通路１４、排気弁１５、パルス通路１６、ダイヤフラム
室１７、蓄圧室３１、圧力調整弁３２、圧力調整スプリ
ング３３からなる点は前記実施例と同様である。噴射ノ
ズル２は、ニードル２１、噴口２２、パルス第２通路２
３、燃料通路２６を有する点は前記実施例と同様である
が、パルス第２通路２３よりケース圧を受圧するメーン
ダイヤフラム室３７、該メーンダイヤフラム室３７によ
り揺動し、突起３７ａを有するメーンダイヤフラム３
８、突起３７ａに接触し、メーンダイヤフラム３８に揺
動に対応して支点３９ａを中心に変位するヒンジ３９、
メーンダイヤフラム３８にヒンジ３９を追従させるため
のヒンジスプリング４１を含み前記ヒンジはその他端を
ニードル２１に係合させている。

【００２０】かかる実施例の作用は次の通りである。蓄
圧室３１に蓄圧された燃料をエンジン（図外）に送るの
は噴射ノズル２で、正圧のケース圧でニードル２１を駆
動して噴口２２を開き行う。本実施例ではケース圧が正
圧の時、パルス通路１６とダイヤフラム室１７及びパル
ス第２通路２３を経由して、メーンダイヤフラム室３７
に導かれたケース圧が、メーンダイヤフラム３８をヒン
ジ３９を介して、噴口２２が開く方向にニードル２１を
駆動させて噴口２２が開き、蓄圧室３１内の燃料が燃料
通路２６を通って噴口２２からエンジンに供給される。
尚、ニードル２１を駆動するタイミングはヒンジスプリ
ング４１の力で調整される。

【００２１】従ってかかる実施例によれば蓄圧室３１に
蓄圧された燃料をエンジンに送る噴射ノズル２はノズル
ケース２０内でメーンダイヤフラム３８を駆動し、更
に、メーンダイヤフラム３８にヒンジ３９を介して実質
的に連結しているニードル２１を駆動して噴口２２を開
閉する。本実施例ではケース圧が正圧の時、メーンダイ
ヤフラム３８はニードル２１が噴口２２を開く方向に押
し上げる、即ちメーンダイヤフラム３８はヒンジ３９を
介してニードル２１とも実質的に連結しているので、メ
ーンダイヤフラム３８が押されると、蓄圧室３１内の燃
料が噴口２２からエンジンに供給される。そしてニード
ル２１を駆動するのにヒンジ３９を介してメーンダイヤ
フラム３８で行うのは、ニードル２１の作動をよりスム
ーズに、且つ、低い圧力でもできるようにするためであ
る。

【００２２】

【発明の効果】以上記載のごとく図１に示す発明によれ
ばクランクケース圧縮式２サイクルエンジンのクランク
ケースの圧力で燃料ポンプと噴射ノズルを駆動すること
から、余分な補機の必要としないので安価に提供でき
る。又動作圧力はクランクケース圧力、即ち、低い圧力
が使用できるので構造が簡単で構造物の肉厚も薄くで
き、また軽量材の使用できるので、安価、小型かつ軽量
にできる。更に燃料ポンプと噴射ノズルは一体構造にな
っているので安価、小型かつ軽量にできる。又図２に示
す発明によれば図１に示す効果とともに、噴射ノズルが
コンパクトにできるので、シリンダヘッド周りのコンパ
クトにまとまり、エンジン全体のコンパクト化が図れ
る。図３に示す発明によれば図１に示す効果とともにニ
ードルを駆動するのに、ヒンジ介してダイヤフラムで行
うので、ニードルの作動がよりスムーズに、且つ、低い
圧力でもできるので、信頼性が高まる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係わる燃料供給装置の断
面図である。

【図２】本発明の第２実施例に係わる燃料供給装置の断
面図である。

【図３】本発明の第３実施例に係わる燃料供給装置の断
面図である。

【図４】従来の汎用小型２サイクルエンジンの気化器式
燃料供給装置を示す断面図である。

【図５】従来のガソリンエンジンの燃料噴射式燃料供給
装置を示す断面図である。

【図６】従来のディーゼルエンジンの燃料噴射式燃料供
給装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 燃料ポンプ ２ 噴射ノズル １１ ダイヤフラム １２ 燃料室 １３ 吸入弁 １４ インレット通路 １５ 排出弁 １６ パルス通路 １７ ダイヤフラム室 ２１ ニードル ２２ 噴口 ２３ パルス第２通路 ２４ ニードル室 ２５ ニードルピストン ２６ 燃料通路 ２７ ニードルスプリング ３１ 蓄圧室 ３２ 圧力調整弁 ３３ 圧力調整スプリング ３４ 燃料通路 ３５ ドレン ３７ メーンダイヤフラム室 ３８ メーンダイヤフラム ３９ ヒンジ ４１ ヒンジスプリング

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クランクケース圧縮式２サイクルエンジ
   ンの燃料供給装置において、クランクケース内で発生す
   る圧力により作動され、燃料タンクからの燃料を供給す
   る膜式燃料ポンプと、同膜式燃料ポンプに接続され、前
   記クランクケース内で発生する圧力により適正なタイミ
   ングで開閉されて、前記膜式燃料ポンプから供給される
   燃料を燃焼室内に噴射する噴射ノズルとを具備してなる
   ことを特徴とするクランクケース圧縮式２サイクルエン
   ジンの燃料供給装置。
2. 【請求項２】 前記膜式燃料ポンプと前記噴射ノズルと
   を一体的に構成してなることを特徴とする請求項１記載
   のクランクケース圧縮式２サイクルエンジンの燃料供給
   装置。
3. 【請求項３】 前記膜式燃料ポンプと前記噴射ノズルと
   の間に燃料を一定圧に調整する蓄圧室を設けてなること
   を特徴とする請求項１記載又は請求項２記載のクランク
   ケース圧縮式２サイクルエンジンの燃料供給装置。
4. 【請求項４】 前記噴射ノズルを噴口を開閉するニード
   ルを備えたニードル式噴射ノズルとなすと共に、前記ニ
   ードルを前記クランクケース内で発生する圧力により作
   動する膜を有してなることを特徴とする請求項１記載乃
   至請求項３記載のクランクケース圧縮式２サイクルエン
   ジンの燃料供給装置。
5. 【請求項５】 前記膜とニードルとの間にヒンジを介装
   してなることを特徴とする請求項４記載のクランクケー
   ス圧縮式２サイクルエンジンの燃料供給装置。
6. 【請求項６】 クランクケース圧縮式２サイクルエンジ
   ンの燃料供給装置において、 燃料タンクからの燃料を供給する燃料ポンプと、同燃料
   ポンプに接続され、前記クランクケース内で発生する圧
   力により適正なタイミングで開閉されて、前記燃料ポン
   プから供給される燃料を燃焼室内に噴射する噴射ノズル
   とを具備してなることを特徴とするクランクケース圧縮
   式２サイクルエンジンの燃料供給装置。
7. 【請求項７】 燃料ポンプからの燃料を一定圧に調整す
   る蓄圧室を前記噴射ノズルに一体に設けてなることを特
   徴とする請求項６記載のクランクケース圧縮式２サイク
   ルエンジンの燃料供給装置。