(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２ストローク層状掃気エンジン用のエア供給装置であって、前記エア供給装置は、
空気出口と、前記空気出口を第１開口と第２開口とに略分割する仕切部と、内部空間を略分割するリブとを有するエアクリーナと、
通路と、前記通路内に設けられる少なくともスロットルバルブとを備え、前記スロットルバルブにより前記通路が空気部と混合気部とに略分割されるキャブレタを有するエア供給装置において、
前記第１開口は、前記空気部に対応した位置に設けられ、前記第２開口は、前記混合気部に対応した位置に設けられ、
前記仕切部と前記リブとは略直線上に配置されており、
前記第１開口の開口面積と前記第２開口の開口面積とでは異なることを特徴とするエア供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエア供給装置であって、
前記第１開口の開口面積は、前記第２開口の開口面積よりも大きい
ことを特徴とするエア供給装置。
【請求項３】
請求項１に記載のエア供給装置であって、
前記第１開口の開口面積は、前記第２開口の開口面積よりも小さい
ことを特徴とするエア供給装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のエア供給装置であって、
前記エアクリーナの内部には、前記空気出口を覆う円筒状部が設けられ、
前記円筒状部の内部は、前記仕切部で仕切られた第１セクションおよび第２セクションとされ、
前記円筒状部の外周には、前記第１セクションに対応した前記第１開口および前記第２セクションに対応した第２開口が設けられている
ことを特徴とするエア供給装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のエア供給装置であって、
前記仕切部は板状である
ことを特徴とするエア供給装置。
【請求項６】
請求項５に記載のエア供給装置であって、
前記通路内にはバタフライバルブからなるチョークバルブが設けられ、
前記仕切部は全開状態の前記チョークバルブを受ける
ことを特徴とするエア供給装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のエア供給装置であって、
前記仕切部は、水平部及び垂直部を有する略Ｌ字状であり、
前記仕切部の水平部で前記空気出口が前記第１開口及び前記第２開口に仕切られる
ことを特徴とするエア供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は２ストロークエンジン用のエア供給装置に関する。特に、本発明はエア供給装置のエアクリーナに関する。
【背景技術】
【０００２】
２ストローク層状掃気エンジンは、当業種で公知である。このようなエンジンでは、エンジンの１サイクルは、ピストンの上方向ストロークと下方向ストロークとを含む。上方向ストローク中に、新鮮な混合気が取り入れられるのに対し、点火後のその後の下方向ストローク中では、掃気が行われる。掃気用空気は、掃気工程中に燃焼済ガスと未燃焼混合気との間に層状層を形成して燃焼済ガスとともに未燃焼混合気が排出されるのを最小化するのに用いられる。
【０００３】
従来、特殊なキャブレタがエンジンに掃気用空気を提供するのに用いられる。このようなキャブレタは、別々の混合気通路と掃気用空気通路とを有する（特許文献１。許文献１には、隔壁によって空気通路と混合気通路とに分けられた吸気通路を有するキャブレタが開示される。
【０００４】
通常のキャブレタが、２ストローク層状掃気エンジンとともに用いられても良い。従来、通常のキャブレタは、一つの通路内にスロットルバルブとチョークバルブとを有する。さらに、通常のキャブレタは、２ストロークエンジン、４ストロークエンジンなどの様々な内燃機関とともに利用可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】アメリカ特許公開番号２００５／００７３０６２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このようなキャブレタは複雑な構造を伴い、一つの通路のみを有する通常のキャブレタよりも高価である。さらに、場合によっては、混合気通路内のスロットルバルブに加えて、掃気用空気通路に空気制御弁が設けられることもある。加えて、この空気制御弁は、その駆動をスロットルバルブの駆動と同期させるために特殊な制御機構が必要となりうる。これによって、さらにこのようなキャブレタのコストが増大する。
【０００７】
しかしながら、通常のキャブレタが２ストローク層状掃気エンジンに用いられると、混合気の一部が空気通路内に流入する可能性がある。したがって、掃気用空気が未燃焼混合気を含み、これが燃焼済ガスとともに流出する可能性がある。これにより、エンジンの排出基準が悪化する。
【０００８】
上記に鑑み、２ストローク層状掃気エンジン用の、コンパクト、シンプルかつ費用効率が良く、エンジンの排出物の質を向上可能なエア供給装置が求められる。
【０００９】
上記に鑑み、本発明の目的は、上述の課題を解決ないし少なくとも緩和することである。特に、本発明の目的は、エンジンの排出物の質を向上可能な２ストローク層状掃気エンジン用のエア供給装置を提供することである。さらに、このエア供給装置は、シンプル、コンパクトかつ費用効率の良い構造を有しても良い。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は、本発明の新規な２ストローク層状掃気エンジン用のエア供給装置によって少なくとも部分的に達成される。
【００１１】
このエア供給装置は、空気出口と、前記空気出口を第１開口と第２開口とに略分割する仕切部と、内部空間を略分割するリブとを有するエアクリーナと、通路と、前記通路内に設けられる少なくともスロットルバルブとを備え、前記スロットルバルブにより前記通路が空気部と混合気部とに略分割されるキャブレタを有するエア供給装置において、前記第１開口は、前記空気部に対応した位置に設けられ、前記第２開口は、前記混合気部に対応した位置に設けられ、前記仕切部と前記リブとは略直線上に配置されており、前記第１開口の開口面積と前記第２開口の開口面積とでは異なることを特徴とする。
【００１２】
このようなエアクリーナの構成により、掃気用空気と混合気用の別々の通路を有する特殊なキャブレタに要する追加コストが不要となり、またエア供給装置の構造をよりコンパクトにすることができる。さらに、第１開口と第２開口の面積を最適化することにより、通路の空気部と混合気部との間に圧力差や流速差が生じる。これにより、エンジンの動作中に混合気部から空気部へ混じる混合気の流れをほぼ最小化することができる。したがって、掃気用空気は、最小量の混合気しか含まないことになる。これにより、ピストンの下方向ストローク中、燃焼済ガス中にある未燃焼混合気を相当量低減することができ、これによりエンジンの排出基準が向上する。
【００１３】
本発明のエア供給装置では、前記第１開口の開口面積は、前記第２開口の開口面積よりも大きいことを特徴とする。
【００１４】
本発明の絵供給装置では、前記第１開口の開口面積は、前記第２開口の開口面積よりも小さいことを特徴とする。
【００１５】
本発明のエア供給装置では、前記エアクリーナの内部には、前記空気出口を覆う円筒状部が設けられ、前記円筒状部の内部は、前記仕切部で仕切られた第１セクションおよび第２セクションとされ、前記円筒状部の外周には、前記第１セクションに対応した前記第１開口および前記第２セクションに対応した前記第２開口が設けられていることを特徴とする。
【００１６】
本発明のエア供給装置では、前記仕切部は板状であることを特徴とする。
【００１７】
本発明のエア供給装置では、前記通路内にはバタフライバルブからなるチョークバルブが設けられ、前記仕切部は全開状態の前記チョークバルブを受けることを特徴とする。
【００１８】
本発明のエア供給装置では、前記仕切部は、水平部及び垂直部を有する略Ｌ字状であり、前記仕切部の水平部で前記空気出口が前記第１開口及び前記第２開口に仕切られることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
下記の本発明は、添付の図面を参照してより詳細に説明される。以下において：
【図１】本発明の一実施形態にかかるエア供給装置付きの２ストローク層状掃気エンジンの断面図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態にかかるエアクリーナの正面分解図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態にかかるエアクリーナの背面分解図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態にかかるエアクリーナの本体の正面斜視図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態にかかる前記本体の正面図である。
【図３Ｃ】本発明の一実施形態にかかる前記本体の背面図である。
【図４Ａ】本発明の他の実施形態にかかるエアクリーナの本体の正面斜視図である。
【図４Ｂ】本発明の他の実施形態にかかる前記本体の正面図である。
【図４Ｃ】本発明の他の実施形態にかかる本体の背面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の一つ以上の特徴を含む例示的実施形態が示される添付の図面を参照して、以下に本発明をより詳細に説明する。本発明は、しかしながら、多くの異なる形態で実施可能であり、ここに記載される実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示を詳細かつ完全とし、本発明の範囲を当業者に十分に知らせるために提供される。例えば、本発明の一つ以上の特徴は別の実施形態にも、他の種類の装置にも利用可能である。図面中、同じ番号は同じ部材を示す。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態にかかる、エア供給装置１０２を有する２ストロークエンジン１００を示す。この２ストローク層状掃気エンジン１００(以下、「エンジン１００」とする)は、チェーンソー、ライントリマ、ヘッジトリマ、芝刈り機、船外機、及び自動車などの各種動力システムに利用可能である。加えて、任意の適当なサイズ、形状ないし種類の部材ないし材料を利用可能である。
【００２２】
図１に示されるように、エンジン１００は、シリンダブロック１０４とクランクケース１０６とを有する。このシリンダブロック１０４は、シリンダチェンバ１１０を備えるシングルシリンダ１０８(以下、「シリンダ１０８」とする)を有する。しかしながら、本発明の範囲内においてシリンダブロック１０４は二つ以上のシリンダ(図示略)を有しても良い。クランクケース１０６は、クランクシャフト１１４を収納するクランクケースチェンバ１１２を有する。ピストン１１６がシリンダチェンバ１１０内部を往復運動し、連結ロッド１１７を介してクランクシャフト１１４に連結される。さらに、シリンダ１０８は吸気ポート１１８と、排気ポート１２０と、一つ以上の掃気ポート(図示略)とを有する。あるいは、吸気ポート１１８はクランクケース１０６の一部とされても良い。本発明の趣旨を逸脱することなく、掃気ポートをシリンダの異なる位置に配置しても良い。さらに吸気ポート１１８及び／又は掃気ポートは、流体の流れを規制するリードバルブ(図示略)を有しても良い。掃気ポートは、クランクケースチェンバ１１２とシリンダチェンバ１１０とを接続する掃気通路(図示略)に開口する。さらに、スパークプラグ１２２もシリンダ１０８内部の混合気に点火するために設けられる。
【００２３】
エア供給装置１０２は、吸気ポート１１８と掃気ポートをそれぞれ介してエンジン１００に混合気と掃気用空気とを供給する。図１に示されるように、エア供給装置１０２はエアクリーナ１２４と、キャブレタ１２６と、インシュレータ１２８とを有する。エアクリーナ１２４は、板状の仕切部１３１によって第１セクション１３２と第２セクション１３４とに略分割された空気出口１３０を有する。仕切部材１３１の一部によって、完全開位置のチョークバルブ１３８が受けられても良い。
【００２４】
図１に示されるように、キャブレタ１２６は、チョークバルブ１３８を有する通路１３６と、通路１３６内に設けられるスロットルバルブ１４０とを有する。あるいは、キャブレタ１２６はスロットルバルブ１４０のみを有しても良い。図１に示されるように、チョークバルブ１３８とスロットルバルブ１４０とによって、通路１３６がメインジェット（不図示）から遠い図中上部側の空気部１４２と、メインジェット側である図中下側の混合気部１４４とにおよそ分割される。さらに、空気部１４２と混合気部１４４とは、それぞれ空気出口１３０の第１セクション１３２と第２セクション１３４に連通する。さらに、図１に示されるように、チョークバルブ１３８とスロットルバルブ１４０はバタフライバルブである。しかしながら、当業者にとって、チョークバルブ１３８とスロットルバルブ１４０は、本発明の範囲を逸脱しない範囲で空気流を規制する任意の他の適切なバルブ、例えば、ロータリバルブなどであってもよいことは明らかであろう。混合気部１４４内部を流れる空気に燃料を供給するため、一つ以上の入口(図示略)が設けられても良い。空気部１４２と混合気部１４４とは、それぞれインシュレータ１２８の第１通路１４６と第２通路１４８とに接続される。インシュレータ１２８は、完全開位置のスロットルバルブ１４０を受ける延長部１５０も有する。この延長部１５０は、混合気と空気とが混ざり合うことをほぼ防止する。さらに、第一通路１４６と第二通路１４８とは、それぞれエンジン１００の掃気ポートと吸気ポート１１８とに接続される。インシュレータ１２８は、動作中のエンジン１００からの熱を遮断するため断熱材からなっても良い。
【００２５】
エンジン１００の動作が、本発明の様々な側面をより良く説明するために以下に記載される。ピストン１１６の上方向ストローク及び下方向ストロークによって、一般にエンジン１００の一動作サイクルが構成される。下死点からほぼ始まるピストン１１６の上方向ストロークによって、エアクリーナ１２４からエンジン１００に空気が吸入される。シリンダチェンバ１１０に既にある混合気が、上方向ストローク中に圧縮される。ピストンバルブタイプの場合では、吸気ポート及び／又は掃気ポートがピストン１１６の動きによって開閉する。リードバルブタイプの場合では、吸気ポート及び/又は掃気ポート中のリードバルブも開閉する。さらに、エアクリーナ１２４からの空気は、第１セクション１３２と第２セクション１３４とを通って空気部１４２と混合気部１４４とにそれぞれ流入する。
【００２６】
混合気部１４４では、空気が燃料と混合されて新鮮な混合気を形成する。掃気部１４２中の空気は、掃気用空気として用いられ、燃料とは混合されない。通路１３６内のチョークバルブ１３８とスロットルバルブ１４０の駆動は、エンジン１００の動作サイクルの位相、エンジン動作の種別(例えば、アイドル、フル負荷)などの様々なパラメータによって決定される。掃気用空気と新鮮な混合気は、その後それぞれインシュレータ１２８の第１通路１４６と第２通路１４８とに流入する。その後、新鮮な混合気と掃気用空気とは、吸気ポート１１８と掃気ポートにそれぞれ流入する。新鮮な混合気が、その後クランクケースチェンバ１１２に充満する。さらに、シリンダチェンバ１１０に既に存在する混合気は、ピストン１１６が上死点にほぼ達した時点でスパークプラグ１２２によって点火される。これに代えて、ピストン１１６が上死点に到達する前または後に点火が行われても良い。上死点からのピストン１１６のその後の下方向ストローク中、燃焼済ガスが排気ポート１２０を介してシリンダチェンバ１１０から排出される。掃気用空気によって燃焼済ガスの排出が助けられる。新鮮な混合気が、その後掃気通路を介してシリンダチェンバ１１０に充満する。
【００２７】
当業者であれば、エアクリーナ１２４の空気出口１３０を、仕切部１３１によって第１セクション１３２と第２セクション１３４とに分割することで、図１に示されるキャブレタ１２６に類似の通常のキャブレタを２ストローク層状掃気エンジンに利用可能となることが分かるであろう。これにより、掃気と混合気用の別々の通路を有する特殊なキャブレタに要する追加コストが不要となり、またエア供給装置１０２の構造をよりコンパクトにすることができる。本実施形態では、第１セクション１３２と連通した通路１３６の空気部１４２と、第２セクション１３４(図３Ａ-３Ｃと合わせて説明)と連通した混合気部１４４との間には圧力差が生じており、混合気部１４４側で生成される混合気が空気部１４２側を流れる掃気用空気と混ざらないようになっている。
【００２８】
より具体的に、混合気部１４４には、空気部１４２よりもより大きな負圧が生じる。これにより、エンジン１００の動作中に混合気部１４４から空気部１４２への混合気の流れをほぼ最小化することができる。したがって、掃気は、最小量の混合気しか含まないことになる。これにより、ピストン１１６の下方向ストローク中、燃焼済ガス中にある未燃焼混合気を相当量低減することができ、これによりエンジン１００の排出基準が向上する。
【００２９】
当業者にとって、上述のエンジン１００とエア供給装置１０２の詳細は説明のためにすぎず、エンジン１００とエア供給装置１０２とは本発明の範囲を逸脱しない限りで異なる構造とされてもよいことは明らかであろう。例えば、インシュレータ１２８は、複数の掃気用空気流路を有しても良い。
【００３０】
図２Ａ及び２Ｂは、本発明の一実施形態にかかるエアクリーナ１２４の分解図である。エアクリーナ１２４は、カバー２０２と、支持板２０４と、フィルタエレメント２０６と、エアクリーナ本体２０８とを有する。カバー２０２は、カバー２０２を脱着してエアクリーナ１２４の修理又は保守作業を行うためのつまみ２１０を有する。さらに、カバー２０２は、周辺空気を吸入するための複数の開口２１１を有する。支持板２０４が、フィルタエレメント２０６を固定位置及び固定形状に保つために設けられる。支持板２０４は、複数の開口２１２を有し、空気がこの開口２１２を通過しフィルタエレメント２０６に入って清浄化可能とされる。フィルタエレメント２０６は、紙フィルタ、発泡体フィルタなどであって良い。
【００３１】
図２Ａ及び２Ｂに示されるように、エアクリーナ本体２０８は、本体２１４と取付部材２１６とを有する。取付部材２１６は、エアクリーナ本体２０８にカバー２０２を位置決めするための一つ以上の位置決め孔２１８を有する。本体２１４の内部には、空気出口１３０に対応した略円筒状部２２０が設けられ、空気出口１３０を覆っている。この円筒状部２２０は、フィルタエレメント２０６および支持板２０４をエアクリーナ本体２０８に固定するための取付部２２２を有する。さらに、円筒状部２２０内には、前述来の仕切部１３１が設けられ、円筒状部材２２０内の空間を図中上部側の第１セクション１３２と下部側の第２セクション１３４とに分割している。
【００３２】
当業者にとって、上述のエアクリーナ１２４の詳細は説明のためにすぎず、エアクリーナ１２４は本発明の範囲内で他の構造とされてもよいことは明らかであろう。例えば、複数のフィルタエレメント２０６が設けられても良い。さらに、支持板２０４は、別部材ではなく、カバー２０２またはエアクリーナ本体２０８と一体化されても良い。
【００３３】
図３Ａ-３Ｃは、本実施形態にかかる取付部材２１６を取り外した本体２１４の様々な図を示す。円筒状部２２０の外周には、それぞれ第１セクション１３２と第２セクション１３４とに対応して開口した第１開口３０２と第２開口３０４とが設けられている。従って、このような第１開口３０２は通路１３６の空気部１４２に対応し、第２開口３０４は混合気部１４４に対応していることになる。図３Ｂに示されるように、第１開口３０２の開口面積は、第２開口３０４の開口面積とは異なる。より具体的に、第１開口３０２の開口面積は、第２開口３０４の面積よりも大きい。さらに、円筒状部材２２０の壁部３０６，３０８は、第１開口３０２と第２開口３０４とに流入する空気を分離する役割を果たす。第１開口３０２の開口面積が大きく、第２開口３０４の開口面積が小さいことにより、第２開口３０４の下流側での第２セクション１３４および混合気部１４４での圧力は、第１開口３０２の下流側での第１セクション１３２および空気部１４２での圧力よりもより低くなり、また、混合気部１４４を流れる混合気の流速は空気部１４２を流れる掃気用空気の流速よりも速くなる。このことから、混合気部１４４側の混合気は、そのまま第２通路１４８に向けて流れ易くなり、前述したように、空気部１４２側の掃気用空気に混ざることがないのである。
【００３４】
しかしながら、本体２１４の各部分の開口面積の相違は、単に説明目的のためだけであり、異なる構成要素の開口面積は、エンジン１００の排出物の質を向上するために本発明の範囲内で任意の形に最適化されて良い。例えば、第１開口３０２の開口面積は、第２開口３０４の開口面積よりも小さくても良い。このような場合には、空気部１４２側の圧力がより低くなり気味であるが、開口面積の設定により空気部１４２側での掃気用空気の流速を、混合気部１４４側での混合気の流速よりも格段に大きくできることから、混合気部１４４側からの混合気を空気部１４２との境界付近で弾いて空気部１４２内に寄せ付けず、やはり掃気用空気に混ざるのを防止できる。
【００３５】
さらに、仕切部１３１は、本体２１４の水平軸Ｈ１に関してある角度で傾斜されても良い。加えて、第１開口３０２と第２開口３０４の少なくとも一方は、本体２１４の垂直軸Ｖ１に関してある角度で傾斜されても良い。
【００３６】
図４Ａ-４Ｃは、本発明の他の実施形態にかかるエアクリーナ１２４の本体４０２の各種図を示す。エアクリーナ１２４の様々な他の構成要素は、説明目的で示されることはない。本体４０２は、本体４０２に取り付けられた板４０４を有する。この板４０４は、機械的留め具、接着剤などによって本体４０２に取り付けられる。図４Ａ-４Ｃに示されるように、板４０４は水平部４０６と垂直部４０８とを有する略Ｌ字状である。本発明の範囲内において、垂直部４０８は、水平部４０６に対して斜めに(例えば１００度)傾斜しても良い。さらに、板４０４の垂直部４０８は、エアクリーナ１２４の留め具(例えばボルト)を挿入するための孔４１０を有する。水平部４０６は、エアクリーナ１２４の空気出口１３０を、第１セクション１３２と第２セクション１３４とにほぼ分割する。水平部４０６は、完全開位置のチョークバルブ１３８を受けても良い。第１セクション１３２で開口した第１開口３０２の開口面積も、第２セクション１３４で開口した第２開口３０４の開口面積とは異なる。より具体的に、第１開口３０２の開口面積は、第２開口３０４の開口面積よりも大きい(ｈｉｇｈｅｒ)。当業者にとって、板４０４が本発明の範囲内で任意の形状及び構造を有しても良いことは明らかであろう。例えば、板４０４は、尖ったエッジを有しない円弧状とされても良い。
【００３７】
明細書及び図面において、本発明の好ましい実施形態及び実験例が開示されており、特定の用語が用いられるものの、これらは一般的かつ説明上の意味で用いられるのみであり、限定目的ではなく、本発明の範囲は以下のクレームに述べられる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、２ストロークエンジン用のエア供給装置として利用できる。
【符号の説明】
【００３９】
１００…エンジン
１０２…エア供給装置
１０４…シリンダブロック
１０６…クランクケース
１０８…シリンダ
１１０…シリンダチェンバ
１１２…クランクケースチェンバ
１１４…クランクシャフト
１１６…ピストン
１１７…連結ロッド
１１８…吸気ポート
１２０…排気ポート
１２２…スパークプラグ
１２４…エアクリーナ
１２６…キャブレタ
１２８…インシュレータ
１３０…空気出口
１３１…仕切部
１３２…第１セクション
１３４…第２セクション
１３６…通路
１３８…チョークバルブ
１４０…スロットルバルブ
１４２…空気部
１４４…混合気部
１４６…第１通路
１４８…第２通路
１５０…延長部
２０２…カバー
２０４…支持板
２０６…フィルタエレメント
２０８…エアクリーナ本体
２１０…つまみ
２１１…複数の開口
２１２…複数の開口
２１４…本体
２１６…取付部材
２１８…位置決め孔
２２０…円筒状部
３０２…第１開口
３０４…第２開口
３０６，３０８…壁部
４０２…本体
４０４…板
４０６…水平部
４０８…垂直部
４１０…孔
【図１】
0005873479.tif 000002
【図２Ａ】
0005873479.tif 000003
【図２Ｂ】
0005873479.tif 000004
【図３Ａ】
0005873479.tif 000005
【図３Ｂ】
0005873479.tif 000006
【図３Ｃ】
0005873479.tif 000007
【図４Ａ】
0005873479.tif 000008
【図４Ｂ】
0005873479.tif 000009
【図４Ｃ】
0005873479.tif 000010