(57)【要約】  本発明は、クランクケース壁に潤滑油タンクと連通する前段定量給油孔が設けられ、シリンダーカバーに終段定量通気孔が設けられ、前段定量給油孔の直径Ｄ1と終段定量通気孔の直径Ｄ3がＤ1／Ｄ3＝０．８〜１．５を満たし、前記前段定量給油孔と終段定量通気孔の間に、一方向に連通するオイルエア潤滑経路が１本設けられ、クランクケースが前段定量給油孔から吸い込む潤滑オイルエアは、オイルエア潤滑経路に沿って流動しつつ、通過するエンジン部品を順に潤滑し、最終的に、終段定量通気孔に排出された微量の廃棄オイルエアがシリンダーに導入されて完全に燃焼する４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑システム及び方法を開示する。本発明は、潤滑油の供給量を正確に制御可能であるとともに、余分な潤滑オイルエアが終段定量通気孔から排出されることがほぼないため、定量且つ一方向の潤滑が実現される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑システムであって、
クランクケース壁に潤滑油タンクと連通する前段定量給油孔が設けられ、シリンダーカバーに終段定量通気孔が設けられ、前段定量給油孔の直径Ｄ1と終段定量通気孔の直径Ｄ3がＤ1／Ｄ3＝０．８〜１．５を満たし、前記前段定量給油孔と終段定量通気孔の間に、一方向に連通するオイルエア潤滑経路が１本設けられていることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記前段定量給油孔の直径Ｄ1と終段定量通気孔の直径Ｄ3は、Ｄ1／Ｄ3＝１〜１．２を満たすことを特徴とする請求項１記載の４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑システム。
【請求項３】
前記前段定量給油孔の直径Ｄ1と、潤滑油タンクの容積及びエンジン排気量との関係は、Ｄ1＝Ｋ（潤滑油タンクの容積−エンジン排気量）となり、Ｄ1の単位がｍｍ、潤滑油タンクの容積とエンジン排気量の単位がｃｍ3であり、前記Ｋの値が０．０１１〜０．０２の範囲であることを特徴とする請求項１又は２記載の４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑システム。
【請求項４】
前記クランクケースの内壁各面と、クランク回転空間の対応する各面との間隔が≦２ｍｍであることを特徴とする請求項３記載の４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑システム。
【請求項５】
前記クランクケースにおけるクランクシャフトの軸方向両側に対応する両側内壁には、クランクシャフトの軸方向中央位置に向かって突出する突起部が設けられていることを特徴とする請求項４記載の４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑システム。
【請求項６】
前記クランクケースとカム室の間には中段定量通油孔が設けられており、前記中段定量通油孔の直径Ｄ2≦３Ｄ1であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑システム。
【請求項７】
前記潤滑油タンクにおけるクランクシャフトと垂直な断面はＵ字形状をなしており、前記クランクケースは潤滑油タンクに囲繞され、クランクケースの左右両側壁には前段定量給油孔が１つずつ設けられており、エンジンが水平配置された状態において、２つの前段定量給油孔は、潤滑油タンクの容積中心面における前後方向の中心線と、クランクケースの左右両側壁における前後方向の中心線との交点箇所に位置することを特徴とする請求項６記載の４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑システム。
【請求項８】
エンジンが水平配置された状態において、前記前段定量給油孔は、潤滑油タンクの容積中心面とクランクケース壁との交差線上に位置することを特徴とする請求項６記載の４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑システム。
【請求項９】
前記クランクケースの外壁における前段定量給油孔の両側又は周方向に、油防止リブが設けられていることを特徴とする請求項７記載の４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑システム。
【請求項１０】
前記終段定量通気孔は、連通管を介してシリンダーに連通していることを特徴とする請求項６記載の４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑システム。
【請求項１１】
４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑方法であって、
請求項１〜１０のいずれか１項記載の４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑システムにおいて、Ｄ1／Ｄ3＝０．８〜１．５を満たすよう前段定量給油孔の直径Ｄ1と終段定量通気孔の直径Ｄ3を制御することで、終段定量通気孔の出口端圧力を常にクランクケース内の圧力よりも小さくし、クランクケースが前段定量給油孔から吸い込む潤滑オイルエアは、オイルエア潤滑経路に沿って流動しつつ、通過するエンジン部品を順に潤滑し、最終的に、終段定量通気孔に排出された微量の廃棄オイルエアがシリンダーに導入されて完全に燃焼することを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記オイルエア潤滑経路は、前段定量給油孔から終段定量通気孔に向かって順に、クランクケース、カム室、プッシュロッド孔路、上部ロッカーアーム室を連通することを特徴とする請求項１１記載の４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑方法。
【請求項１３】
前段定量給油孔の直径Ｄ1と、潤滑油タンクの容積及びエンジン排気量との関係がＤ1＝Ｋ（潤滑油タンクの容積−エンジン排気量）となるよう制御するとともに、Ｄ1の単位をｍｍ、潤滑油タンクの容積とエンジン排気量の単位をｃｍ3とし、Ｋの値を０．０１１〜０．０２の範囲とすることで、潤滑油タンク内の潤滑油に対するパルス気流の吸排圧力を制御して、潤滑油タンクからクランクケースへの潤滑オイルエアの流量が１．５〜２ｇ／ｋｗ．ｈとなるよう制御することを特徴とする請求項１１記載の４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑方法。
【請求項１４】
中段定量通油孔の直径Ｄ2≦３Ｄ1となるよう制御することで、運転中のクランクケース内が負圧０．００３〜０．００８ＭＰａとなるよう保証することを特徴とする請求項１１記載の４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑方法。
【請求項１５】
請求項１〜１０のいずれか１項記載の４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑システムが取り付けられることを特徴とするチェーンソー。
【請求項１６】
請求項１〜１０のいずれか１項記載の４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑システムが取り付けられることを特徴とする剪定ばさみ。
【請求項１７】
請求項１〜１０のいずれか１項記載の４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑システムが取り付けられることを特徴とする草刈り機。
【請求項１８】
請求項１〜１０のいずれか１項記載の４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑システムが取り付けられることを特徴とする刈払機。
【請求項１９】
請求項１〜１０のいずれか１項記載の４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑システムが取り付けられることを特徴とする吸排ファン。
【請求項２０】
請求項１〜１０のいずれか１項記載の４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑システムが取り付けられることを特徴とする芝刈り機。
【請求項２１】
請求項１〜１０のいずれか１項記載の４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑システムが取り付けられることを特徴とする発電機。
【請求項２２】
請求項１〜１０のいずれか１項記載の４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑システムが取り付けられることを特徴とするポンプ。
【請求項２３】
請求項１〜１０のいずれか１項記載の４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑システムが取り付けられることを特徴とする高圧洗浄機。
【請求項２４】
請求項１〜１０のいずれか１項記載の４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑システムが取り付けられることを特徴とする小型汎用エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの潤滑システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、国内外には４ストロークエンジンの潤滑システムに関する特許が数多く存在する。我々が調査したデータによれば、いわゆる４ストロークエンジンの原理に必須の部品構造を除くと、特許としての主な内容はいずれも潤滑システムについてのアイデアとなっている。即ち、回転使用中に通気管がオイルを噴射することなく十分に潤滑するよう、例えば、一方向弁、ロータリーバルブ、オイル撹拌ロッド、給油経路、オイルリターン経路、給油管、オイルリターン管等が設計されており、例外なく「循環潤滑システム」の設計思想が援用されている。
【０００３】
しかし、上記のような複雑な設計を用いたとしても、運転中に機器は任意に回転するため、動作位置によっては潤滑油が通気管から噴出することもあり、これが最大の欠点となっていることが国内外の複数の機種をテストする中で見出された。第二に、全ての機種において通気管はエアフィルターに接続されている。よって、正常な動作位置であったとしても、一定時間運転しているうちに排出された潤滑油がエアフィルターのコットン全体を浸漬し、筐体から流出することさえある。このことは、「循環潤滑システム」の設計理論及び機械機構が多くの面においていまだ不完全であることの表れといえる。
【０００４】
４ストロークエンジンの潤滑システムについて、任意の回転時に正常に使用でき、潤滑油の消費が抑えられ、且つ通気管に接続されるエアフィルターのコットンが浸漬するとの不具合が回避されるよう、性能に信頼がおけ、構造がシンプルであり、コストが抑えられる技術方案を探ることが、依然として本分野における解決すべき重大な課題となっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、潤滑油の消費が抑えられ、通気管に接続されるエアフィルターのコットンが浸漬するとの不具合が回避される４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑システム及び方法を提供することを解決しようとする技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の技術的課題を解決するために、本発明は以下の技術方案を用いる。即ち、４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑システムであって、クランクケース壁に潤滑油タンクと連通する前段定量給油孔が設けられ、シリンダーカバーに終段定量通気孔が設けられ、前段定量給油孔の直径Ｄ1と終段定量通気孔の直径Ｄ3がＤ1／Ｄ3＝０．８〜１．５を満たし、前記前段定量給油孔と終段定量通気孔の間に、一方向に連通するオイルエア潤滑経路が１本設けられている。
【０００７】
好ましくは、前記前段定量給油孔の直径Ｄ1と終段定量通気孔の直径Ｄ3は、Ｄ1／Ｄ3＝１〜１．２を満たす。
【０００８】
好ましくは、前記前段定量給油孔の直径Ｄ1と、潤滑油タンクの容積及びエンジン排気量との関係は、Ｄ1＝Ｋ（潤滑油タンクの容積−エンジン排気量）となり、Ｄ1の単位がｍｍ、潤滑油タンクの容積とエンジン排気量の単位がｃｍ3であり、前記Ｋの値が０．０１１〜０．０２の範囲である。
【０００９】
好ましくは、前記クランクケースの内壁各面と、クランク回転空間の対応する各面との間隔が≦２ｍｍである。
【００１０】
好ましくは、前記クランクケースにおけるクランクシャフトの軸方向両側に対応する両側内壁には、クランクシャフトの軸方向中央位置に向かって突出する突起部が設けられている。
【００１１】
好ましくは、前記クランクケースとカム室の間には中段定量通油孔が設けられており、前記中段定量通油孔の直径Ｄ2≦３Ｄ1である。
【００１２】
好ましくは、前記潤滑油タンクにおけるクランクシャフトと垂直な断面はＵ字形状をなしており、前記クランクケースは潤滑油タンクに囲繞され、クランクケースの左右両側壁には前段定量給油孔が１つずつ設けられており、エンジンが水平配置された状態において、２つの前段定量給油孔は、潤滑油タンクの容積中心面における前後方向の中心線と、クランクケースの左右両側壁における前後方向の中心線との交点箇所に位置する。
【００１３】
好ましくは、エンジンが水平配置された状態において、前記前段定量給油孔は、潤滑油タンクの容積中心面とクランクケース壁との交差線上に位置する。
【００１４】
好ましくは、前記クランクケースの外壁における前段定量給油孔の両側又は周方向に、油防止リブが設けられている。
【００１５】
好ましくは、前記終段定量通気孔は、連通管を介してシリンダーに連通している。
【００１６】
本発明は更に、Ｄ1／Ｄ3＝０．８〜１．５を満たすよう前段定量給油孔の直径Ｄ1と終段定量通気孔の直径Ｄ3を制御することで、終段定量通気孔の出口端圧力を常にクランクケース内の圧力よりも小さくし、クランクケースが前段定量給油孔から吸い込む潤滑オイルエアは、オイルエア潤滑経路に沿って流動しつつ、通過するエンジン部品を順に潤滑し、最終的に、終段定量通気孔に排出された微量の廃棄オイルエアがシリンダーに導入されて完全に燃焼する４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑方法を提供する。
【００１７】
更に、前記オイルエア潤滑経路は、前段定量給油孔から終段定量通気孔に向かって順に、クランクケース、カム室、プッシュロッド孔路、上部ロッカーアーム室を連通する。
【００１８】
更に、前段定量給油孔の直径Ｄ1と、潤滑油タンクの容積及びエンジン排気量との関係がＤ1＝Ｋ（潤滑油タンクの容積−エンジン排気量）となるよう制御するとともに、Ｄ1の単位をｍｍ、潤滑油タンクの容積とエンジン排気量の単位をｃｍ3とし、Ｋの値を０．０１１〜０．０２の範囲とすることで、潤滑油タンク内の潤滑油に対するパルス気流の吸排圧力を制御して、潤滑油タンクからクランクケースへの潤滑オイルエアの流量が１．５〜２ｇ／ｋｗ．ｈとなるよう制御する。
【００１９】
更に、中段定量通油孔の直径Ｄ2≦３Ｄ1となるよう制御することで、運転中のクランクケース内が負圧０．００３〜０．００８ＭＰａとなるよう保証する。
【００２０】
このほか、本発明は更に、上記の４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑システムが取り付けられるチェーンソー、上記の４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑システムが取り付けられる剪定ばさみ、上記の４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑システムが取り付けられる草刈り機、上記の４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑システムが取り付けられる刈払機、上記の４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑システムが取り付けられる吸排ファン、上記の４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑システムが取り付けられる芝刈り機、上記の４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑システムが取り付けられる発電機、上記の４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑システムが取り付けられるポンプ、上記の４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑システムが取り付けられる高圧洗浄機、上記の４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑システムが取り付けられる小型の汎用のエンジン、をそれぞれ提供する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明が用いる技術方案によれば、前段定量給油孔の直径Ｄ1と終段定量通気孔の直径Ｄ3を制御することで、終段定量通気孔の出口端圧力を常にクランクケース内の圧力よりも小さくするとともに、この負圧を一定の範囲に維持できる。前段定量給油孔の直径Ｄ1はパルス気流の圧力及び油滴の発生量を制御するために用いられ、終段定量通気孔の直径Ｄ3は、機器内部の潤滑油の排出ができるだけ少量となるよう寸法設計される。従って、前段定量給油孔の直径Ｄ1と終段定量通気孔の直径Ｄ3を共に制御することで、潤滑油の供給量を正確に制御可能となり、余分な潤滑オイルエアが終段定量通気孔から排出されることはほぼなくなる。よって、定量且つ一方向の潤滑が実現される。
【００２２】
更に、前段定量給油孔と終段定量通気孔の間の潤滑油の進行経路は一方向の連通構造であり、各段における潤滑を要するチャンバー間には互いに連通するオイルエアオリフィスが１つしかない。従って、各部品の潤滑が満たされることを前提に、潤滑に用いられた余分な潤滑油がクランクケース又はその他のチャンバーから再び潤滑油タンクに戻ることがない。潤滑システム全体としては、オイルリターン孔路及び一方向弁、オイルトラップ等が設けられず、潤滑油を攪拌してオイルミストを発生させる機械装置も設けられていないため、同種の機器についてすでに開示されている特許、又はその他世間に開示済みの技術及び関連構造とは原理が異なっている。
【００２３】
更に、定量のオイルエアは順に次の部品を潤滑し、最終的には残った微量の廃棄オイルエアのみが直接シリンダーに導入され、完全に燃焼する。よって、潤滑油の消費が抑えられ、汚染物質の排出が低減することから、余剰エアーの通気管をエアフィルターに接続することでフィルターコットンが浸漬し、機器及び環境が汚染されるという従来技術の不具合が完全に解消される。従って、性能の信頼性、構造の簡易化、コスト抑制との要求が満たされる。
【００２４】
このほか、クランクケースの内壁各面とクランク回転空間における対応する各面との間隔が≦２ｍｍとなるようクランクケースを設計することで、任意の回転時の使用であっても余分な潤滑油がクランクケース内に蓄積されることがなく、任意の回転時における正常使用との要求が満たされる。
【００２５】
以下に、図面と具体的実施形態を組み合わせて本発明について更に述べる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、エンジンが水平状態の場合を示す構造図である。
【図２】図２は、エンジンが右側に配置された状態を示す構造図である。
【図３】図３は、エンジンが左側に配置された状態を示す構造図である。
【図４】図４は、エンジンが倒置状態の場合を示す構造図である。
【図５】図５は、エンジンが後側に配置された状態を示す構造図である。
【図６】図６は、エンジンが前側に配置された状態を示す構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１〜図６に示すように、従来の４ストロークエンジンには、クランクケース１、潤滑油タンク２、カム室４、プッシュロッド５、上部ロッカーアーム室６、シリンダーが設けられており、シリンダーの上部にはシリンダーカバー３が設けられている。
【００２８】
図１に示すように、エンジンが水平状態の場合を正面からみると、潤滑油タンク２におけるクランクシャフトと垂直な断面は略Ｕ字形状をなしている。また、クランクケース１は潤滑油タンク２に囲繞されており、クランクケース壁１１と潤滑油タンク壁の間に潤滑油タンク２のＵ型チャンバーが形成されている。クランクケース１と潤滑油タンク２は、底部が下方に突出した円弧形状をなしており、左右両側辺が外側に突出した円弧形状をなしている。
【００２９】
本発明における４ストロークエンジンのパルスオイルエア潤滑システムでは、クランクケース１の左右両側壁に前段定量給油孔が１つずつ設けられている。即ち、クランクケース１の左側壁に位置する第１前段定量給油孔１１１と、クランクケース１の右側壁に位置する第２前段定量給油孔１１２が設けられている。エンジンが水平配置されている状態では、これら２つの前段定量給油孔は、潤滑油タンクの容積中心面における前後方向の中心線と、クランクケース１の左右両側壁における前後方向の中心線との交点箇所付近に位置するが、例えば当該交点の２０ｍｍ以内というように適宜ずらしてもよい。また、エンジンが水平配置されている場合、２つの前段定量給油孔は潤滑油の液面から上方５０ｍｍ以内の高さに位置する。潤滑油タンク２の形状が多少変化したとしても、エンジンが水平配置された状態において、前段定量給油孔が潤滑油タンクの容積中心面とクランクケース壁との交差線上に位置するよう前段定量給油孔の位置を設計することが好ましい。具体的に交差線のどの位置とするかについては、潤滑油タンクの形状変化に応じて更に選択すればよい。
【００３０】
潤滑油タンク２とクランクケース１の間は前段定量給油孔を介して連通しており、カム室４と上部ロッカーアーム室６の間はプッシュロッド孔路を介して連通している。また、シリンダーカバー３には終段定量通気孔３１が開設されており、終段定量通気孔３１と上部ロッカーアーム室６が連通している。これにより、前段定量給油孔と終段定量通気孔３１の間に、一方向に連通するオイルエア潤滑経路が１本形成される。
【００３１】
本発明における４ストロークエンジンのパルスオイルエア潤滑システムでは、ピストンの上下運動によって発生するパルス気流を利用して、潤滑油タンク２内の潤滑油を吸排する。前段定量給油孔の直径Ｄ1と終段定量通気孔の直径Ｄ3がＤ1／Ｄ3＝０．８〜１．５、好ましくはＤ1／Ｄ3＝１〜１．２を満たすよう、前段定量給油孔の直径Ｄ1と終段定量通気孔の直径Ｄ3が制御される。前段定量給油孔の直径Ｄ1の寸法によって、潤滑油タンク２内の潤滑油に対するパルス気流の吸排圧力を制御可能であり、結果として潤滑油タンク２からクランクケース１への潤滑油の流量が制御される。また、機器内部の潤滑油の排出ができるだけ少量となるよう終段定量通気孔の直径Ｄ3の寸法を設計する場合には、機器の出力に影響がでないよう配慮する必要もある。そこで、前段定量給油孔と終段定量通気孔の間に一方向に連通するオイルエア潤滑経路が１本しか存在しないことから、前段定量給油孔の直径Ｄ1と終段定量通気孔の直径Ｄ3を共に制御すれば、終段定量通気孔３１の出口端圧力を負圧０．０１〜０．０３Ｍｐａとなるよう正確に制御できる。これにより、潤滑オイルエアの供給量を正確に制御可能となるため、オイルエア潤滑経路の通過箇所における各部品が十分に潤滑するとともに、余分な潤滑オイルエアが終段定量通気孔３１から排出されることがほぼなくなる。更に、潤滑オイルエアがクランクケース壁上の前段定量給油孔からシリンダーカバー上の終段定量通気孔３１に向かう潤滑過程において、各段の潤滑部品間には互いに連通するオイルエアオリフィスが１つしか設けられておらず、一方向に連通するオイルエア潤滑経路が形成されている。よって、潤滑に用いられた余分な潤滑油がクランクケース１又はその他チャンバーから再び潤滑油タンク２に戻ることがなく、定量一方向潤滑が実現される。
【００３２】
更に、図５に示すように、クランクケース１とカム室４の間には中段定量通油孔４１が設けられており、中段定量通油孔の直径Ｄ2≦３Ｄ1とされる。中段定量通油孔４１は階層制御の理念を取り入れたものである。前段定量給油孔の直径Ｄ1と終段定量通気孔の直径Ｄ3が決定された状況において、中段定量通油孔の直径Ｄ2の寸法を制御することで、前段定量給油孔から終段定量通気孔までの潤滑オイルエアの進行速度と潤滑オイルエアの搬送量を制御し、正確な階層制御を実現する。
【００３３】
前記２つの前段定量給油孔の設計は、任意の回転時のいずれにおいても前段定量給油孔を作用させることで、当該４ストロークエンジンにおける定量一方向オイルエア潤滑システムを正常に使用可能とするためである。図１に示すように、エンジンが水平状態の場合、第１前段定量給油孔１１１と第２前段定量給油孔１１２はともに作用する。図２に示すように、エンジンが右側に配置された状態では、主に第２前段定量給油孔１１２が作用する。また、図３に示すように、エンジンが左側に配置された状態では、主に第１前段定量給油孔１１１が作用する。図４〜図６に示すように、エンジンが倒置状態の場合、後側に配置された状態の場合、及び前側に配置された状態の場合には、第１前段定量給油孔１１１と第２前段定量給油孔１１２がともに作用する。
【００３４】
図１に示すように、クランクケース１の左右両外壁における前段定量給油孔の上下両側には、油防止リブ１１３がそれぞれ設けられている。上下両側の油防止リブ１１３は、これらの間に前段定量給油孔を挟持している。油防止リブ１１３によって阻まれることから、機器が何らかの角度で回転する場合であっても、前段定量給油孔が位置するケース壁に密接するわずかな潤滑油が、前段定量給油孔からクランクケース１に流入することはない。その他の選択としては、前段定量給油孔の周方向全体に油防止リブを設けてもよく、これによれば油防止効果はより良好となる。
【００３５】
潤滑油タンクの容積とエンジンの排気量は多少変動する。よって、前段定量給油孔の直径Ｄ1と、潤滑油タンクの容積及び４ストロークエンジンの排気量の関係は、Ｄ1＝Ｋ（潤滑油タンクの容積−エンジン排気量）となる。Ｄ1の単位はｍｍ、潤滑油タンクの容積とエンジン排気量の単位はｃｍ3であり、前記Ｋの値は０．０１１〜０．０２の範囲となる。Ｋの値は排気量に関連して大きさが決定され、一般的に、排気量が大きいほど値は大きくなり、排気量が小さいほど値は小さくなる。
【００３６】
最後に、連通管３２を介して終段定量通気孔３１をシリンダーに連通する。これにより、たとえ一部の潤滑オイルエアが終段定量通気孔３１から排出されたとしても、余分な微量の廃棄オイルエアのみが連通管３２を通じて直接シリンダーに導入され、完全に燃焼する。よって、潤滑油の消費が抑えられ、汚染物質の排出が低減するとともに、最終的には定量一方向潤滑との要求が満たされる。従って、潤滑に用いられた余分な潤滑油がクランクケース１又はその他のチャンバーから再び潤滑油タンク２に戻ることがない。
【００３７】
このほか、任意の回転時における正常使用を保証するためには、更なる必須条件として、クランクケース１の内壁各面とクランク回転空間における対応面との間隔を≦２ｍｍとする設計を実現せねばならない。図５に示すように、クランクケースの内壁とクランク回転空間におけるあらゆる対応面との間隔について≦２ｍｍが完全に実現されるよう、クランクケース１には、クランクシャフトにおけるクランク軸方向の端面に向かって突出する突起部１２が設けられている。これにより、任意の動作位置において、クランクケース１内には潤滑油タンク２から流入した潤滑油が蓄積するような余分な空間はなくなる。クランクケース１内に流入した定量の潤滑油は、クランクケース１内の部品を潤滑するほかは、余った潤滑油が中段定量通油孔４１を通って引き続き一方向に進み、カム室４を潤滑する。
【００３８】
上述した４ストロークエンジンにおけるパルスオイルエア潤滑システムは、前段定量給油孔の直径Ｄ1と終段定量通気孔の直径Ｄ3がＤ1／Ｄ3＝０．８〜１．５を満たすとともに、前段定量給油孔の直径Ｄ1と潤滑油タンクの容積及びエンジン排気量との関係がＤ1＝Ｋ（潤滑油タンクの容積−エンジン排気量）となるよう制御することで、潤滑オイルエアの供給量とオイルエア潤滑経路における潤滑オイルエアの進行速度を正確に制御し、定量一方向潤滑を形成するものである。オイルエア潤滑経路は、前段定量給油孔から終段定量通気孔に向かって順に、クランクケース１、カム室４、プッシュロッド孔路、上部ロッカーアーム室６を連通しており、最終的には終段定量通気孔３１に排出された微量の廃棄オイルエアをシリンダーに導入して完全に燃焼させる。
【００３９】
エンジン排気量が一定且つクランクケースの容積が一定の場合、ピストンが０．０１〜０．００２秒の頻度で上下運動して形成されるパルス気流の圧力及び速度はほぼ安定する。よって、前段定量給油孔の孔径を変更すれば、潤滑油タンク内の潤滑油に対するパルス気流の吸排圧力が決定し、結果として、潤滑油タンク２からクランクケース１への潤滑油の流量が制御される。上記条件における潤滑油タンク２からクランクケース１への潤滑オイルエアの流量は、１．５〜２ｇ／ｋｗ．ｈに制御される。
【００４０】
クランクケース１が潤滑されると、続いてカム室４が潤滑される。クランクケース１とカム室４の間の中段定量通油孔４１の寸法設計は、中段定量通油孔の直径Ｄ2≦３Ｄ1を満たす。これにより、運転中のクランクケース１が負圧０．００３〜０．００８Ｍｐａとなるとともに、カム室４に流入する潤滑油量でカム及びタイミングギヤを潤滑可能に制御される。また、残りの油量で次の部位の潤滑がほぼ可能となる。即ち、上部ロッカーアーム室６の部品が正常に潤滑される。
【００４１】
上部ロッカーアーム室６が潤滑されると、残りの微量な廃棄オイルエアのみがシリンダーカバー３上部の終段定量通気孔３１を通じてシリンダーに導入される。機器内部の潤滑油の排出ができるだけ少量となるよう終段定量通気孔３１の寸法を設計する場合には、機器の出力に影響がでないよう配慮する必要もある。そこで、終段定量通気孔からシリンダーまでの油滴の進行速度が３〜５ｍｍ／ｓとなるよう終段定量通気孔の直径を制御することが好ましい。
【００４２】
本発明が提供する４ストロークエンジンの定量一方向オイルエア潤滑システムは、４ストロークエンジンが取り付けられた各種工具、例えば、チェーンソー、剪定ばさみ、草刈り機、刈払機、吸排ファン、芝刈り機、発電機、ポンプ、高圧洗浄機、小型汎用エンジンなどに適用可能である。なお、いうまでもなく、本発明の保護の範囲は上記の例に限定されない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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