(57)【要約】【課題】内燃エンジン用キャブレータのための燃料調量において、平坦なダイヤフラムと流量制御弁レバーとにより、エンジンの円滑運転を計る。【解決手段】内燃エンジン用キャブレータのための燃料調量システムが、キャブレータボディに係合する周縁とを備えたフレキシブルで平坦なダイヤフラムを有する。該ボディと該ダイヤフラムの第一側との間に燃料調量チャンバが形成され、該ボディと該ダイヤフラムの第二側との間に基準チャンバが形成される。該ダイヤフラムの該第一側と接触する流量制御弁が設けられる。該燃料調量チャンバ内の燃料圧が該基準チャンバの基準圧より小さい場合に、該ダイヤフラムが該燃料調量チャンバ内に撓んで、該流量制御弁を開く。該燃料調量チャンバ内の燃料圧が該基準チャンバの基準圧と等しい場合に、該ダイヤフラムが基準位置に戻って、該燃料調量チャンバ内に撓んで、該流量制御弁が閉じる。【選択図】　　　図１
2004084649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃エンジン用キャブレータのための燃料調量システムであって、
キャブレータボディと
第一側と、反対側の第二側と、該ボディに係合された周縁とを備えたフレキシブルで平坦なダイヤフラムと、
該ボディと該ダイヤフラムの該第一側との間に形成された燃料調量チャンバと、
該ボディと該ダイヤフラムの該第二側との間に形成された基準チャンバと、
該ダイヤフラムの該第一側と接触する流量制御弁と、を具備し、
該燃料調量チャンバ内の燃料圧が該基準チャンバの基準圧より小さい場合に、該ダイヤフラムが該燃料調量チャンバ内に撓んで、該流量制御弁を開き、
該燃料調量チャンバ内の燃料圧が該基準チャンバの基準圧と等しい場合に、該ダイヤフラムが基準位置に戻って、該流量制御弁を閉じるように構成された上記燃料調量システム。
【請求項２】
前記ダイヤフラムは、合成ゴムを含浸させた合成織物製の複合部材である請求項１記載の燃料調量システム。
【請求項３】
前記合成織物はナイロン製であり、前記合成ゴムはニトリルゴムである請求項２記載の燃料調量システム。
【請求項４】
前記ダイヤフラムの前記第一側に直接隣接して配置された剛体ディスクを具備し、
前記流量制御弁はニードルを有し、該ニードルは前記ダイヤフラムと垂直に該剛体ディスクに接触している請求項１記載の燃料調量システム。
【請求項５】
前記流量制御弁は前記ニードルを前記ディスクに対して偏倚させるスプリングを有する請求項４記載の燃料調量システム。
【請求項６】
前記ダイヤフラムは、合成ゴムを含浸させた合成織物製の複合部材である請求項５記載の燃料調量システム。
【請求項７】
前記流量制御弁は枢動レバーを有し、該枢動レバーは一端が前記ダイヤフラムと接触し、他端が前記流量制御弁の頭部に連結した請求項１記載の燃料調量システム。
【請求項８】
前記レバーの前記一端は、前記ダイヤフラムの前記第一側に磨耗しないように当接する凸面を有する請求項７記載の燃料調量システム。
【請求項９】
前記レバーはアルミニューム材を打抜成形したものである請求項８記載の燃料調量システム。
【請求項１０】
前記レバーはプラスチックを成形したものである請求項８記載の燃料調量システム。
【請求項１１】
前記ダイヤフラムは、合成ゴムを積層した合成織物製の複合部材である請求項８記載の燃料調量システム。
【請求項１２】
キャブレータであって、
ボディと、
環状ひだの無いフレキシブルで平坦な調量ダイヤフラムであり、両側を該ボディに保持され、両側の差圧に応答する該ダイヤフラムと、
該ボディと該ダイヤフラムの一方側との間に形成された空気チャンバと、
該ボディと該ダイヤフラムの他側との間に形成された燃料調量チャンバと、
該燃料調量チャンバは燃料供給側に通じる入口と、燃料が該燃料調量チャンバから排出される出口とを有し、
入口弁と、
該入口弁は、環状の弁座と弁体とを有し、該弁体は該弁座と選択的に係合して該弁座を通る燃料流を阻止する弁頭部と、該弁座内に延びるニードルとを有し、該弁頭部が閉位置に弾力的に偏倚し該弁頭部が該弁座に当接すると燃料調量チャンバに入る燃料流を阻止し、また、該弁頭部が開位置に偏倚し得て該弁頭部が該弁座から離間して該燃料調量チャンバ内に燃料が入るのを許容し、
略剛体のディスクと、
を具備し、
該ディスクは、該燃料調量チャンバ内に配置され、該ダイヤフラムの動きに応答して該ニードルに選択的に係合し、該ダイヤフラムの前後の差圧が該入口弁の方に該ダイヤフラムを動かすと、該入口弁を開位置に動かして、燃料が燃料調量チャンバに流入するのを許容するように構成された上記キャブレータ。
【請求項１３】
前記燃料調量チャンバと前記空気チャンバと間に配置された前記ダイヤフラムは、貫通孔が無いように構成させた請求項１２記載のキャブレータ。
【請求項１４】
内燃エンジン用キャブレータのための燃料調量システムであって、
キャブレータボディと
耐磨耗性の第一側と、反対側の第二側と、該ボディに係合された周縁とを備えた、貫通孔の無いフレキシブルなダイヤフラムと、
該ボディと該ダイヤフラムの該第一側との間に形成された燃料調量チャンバと、
該ボディと該ダイヤフラムの該第二側との間に形成された基準チャンバと、
流量制御弁と、を具備し、
該流量制御弁は枢動レバーと弁頭部とピンとを備え、該枢動レバーは、該ダイヤフラムの該第一側に直接接触する第一端を有し、該レバーの他端は作動するように該弁頭部に係合し、該ピンは該レバーの該第一・第二端間に配置され該レバーを枢動させるためのものであり、該レバーの該第一端が該ダイヤフラムの該第一側に直接当接する耐磨耗性の凸面を有し、
該燃料調量チャンバ内の燃料圧が該基準チャンバの基準圧より小さい場合に、該ダイヤフラムが該燃料調量チャンバ内に撓んで、該枢動レバーを枢動させて該流量制御弁を開き、
該燃料調量チャンバ内の燃料圧が該基準チャンバの基準圧と等しい場合に、該ダイヤフラムが基準位置に戻って、該枢動レバーを枢動し戻して、該流量制御弁が閉じるように構成された上記燃料調量システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
この出願が優先権を主張する元の出願は、２０００年８月２９日出願日の米国特許出願第０９／６５０，１６６号の、一部継続出願である。
【０００２】
【発明の属する技術分野】
この発明は燃料調量システムに関し、より詳しくは、外部パージ式キャブレータ用の平坦ダイヤフラムを有する燃料調量システムに関する。
【０００３】
【従来の技術】
発明の背景
一般的には、キャブレータは、四行程及び二行程内燃エンジンに吸気路を介して、燃料・空気混合気を供給するために使用されている。小型二行程エンジンが使われる多くの用途では、例えば、手持ち動力チェンソー、草刈機、落葉ブロアー、ガーデン用機器等では、ダイヤフラム式燃料供給ポンプとダイヤフラム式燃料調量システムを有するキャブレータが使用されている。エンジン運転時には、ダイヤフラム式燃料供給ポンプは、燃料調量システムの入口または流量制御弁を介して、加圧した燃料をダイヤフラム式燃料調量システム　に供給する。次に、燃料調量システムは、燃料をキャブレータの燃料空気混合通路に供給して、空気と混合して、エンジンの燃焼用シリンダに送る。
【０００４】
燃料調量システムの環状ひだ（ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）付フレキシブルダイヤフラムまたはメンブレンは、典型的には、キャブレータボディにシールされる周縁を有する。これにより、分離される調量チャンバと空気チャンバが、ダイヤフラムの上下に分離して形成される。運転中に、調量チャンバの燃料量が減ると、環状ひだ付ダイヤフラムは燃料調量ポンプ内の負圧により動かされて、流量制御弁が、ダイヤフラムと共に動く枢動レバーにより、スプリング力に抗して開く。そのレバーは、支持シャフトでキャブレータボディの壁に付けられている。この様にして、燃料が燃料供給ポンプから燃料調量チャンバに送られる。その結果、調量チャンバ内の燃料は、ほぼ一定レベルまたは一定量に保たれる。
【０００５】
普通は、キャブレータは、外部パージ式または手動のプライミング（吸入）ポンプを有する。そのポンプは、キャブレータボディの底側に取り付けられたフレキシブルなバルブ（球）を有する。そのバルブの内側はポンプチャンバを形成し、その内部にある複合弁が、ポンプチャンバへの燃料流入を許容し、また、燃料調量システムの調量チャンバに燃料を送るようにできる。更に、エンジンの始動前に、そのバルブは、手で圧縮され開放されて、好ましくない燃料蒸気と空気を、燃料ポンプ・燃料調量システムから、その複合弁を介して、外部パージするためにポンプチャンバに送る。その燃料蒸気と空気は、その複合弁を介して、燃料タンクに戻される場合もある。この時、調量チャンバは負圧になり、燃料タンク内の燃料が、燃料供給ポンプの燃料チャンバと流量制御弁とを介して、調量チャンバに供給される。
【０００６】
燃料調量システムのダイヤフラムは、典型的には、下記の５個の基本的機能を必要とする。
（１）大気と調量チャンバ間のシール。
（２）差圧に瞬時に応答（大気とエンジンマニホールドとの間の差圧）。
（３）エンジンの燃料要求に応じて流量制御弁を開く。
（４）エンジンにおける燃料が十分である時に、流量制御弁を閉じる。
（５）エンジンの使用寿命と調和した作動（経年変化又は燃料に晒されることによる環　　　　　　状ひだダイヤフラムの弾力性低下がない）。
【０００７】
環状ひだ付調量ダイヤフラムは、一般的には、エラストマーメンブレン製であり、フレキシブルであり、予め定めた移動可能距離を有して、流量制御弁を開閉する。この移動距離は、一般的には、約０．０２０〜０．０６５インチ（０．５１〜１．６５ｍｍ）の範囲であり、ある量の遊びがあり、流量制御弁の頭部を動かしてその弁を開閉する。アイドリング状態からスロットル拡開状態までの、エンジン運転時には、その環状ひだダイヤフラムは、典型的には、ほぼ０．００１〜０．０１５インチ（０．０３〜０．３８ｍｍ）の範囲で動いて、流量制御弁の頭部が、それに比例して動く。この動きの範囲は、キャブレータとその用途に関連している。図８〜１０は、先行技術を図示し、環状ひだ２２を有するそのような調量ダイヤフラム２０を示している。エンジンとキャブレータの通常の運転状態では、環状ひだ２２により形成されたダイヤフラムの中央の円形部２４が、流量制御弁２６を主体的に作動する。環状ひだ自体は調量チャンバ（図示せず）内の必要な燃料供給圧のバランスを達成するのに殆ど貢献しない。そのダイヤフラムの前後の差圧に応じて、調量ダイヤフラム２０はその動きを枢動レバー２８に伝えて、そのレバーの反対側の動きが流量制御弁２６の頭部３０に伝わる。その差圧は、燃料調量ポンプにより調量チャンバに送られる負圧と、その調量システムの空気チャンバの基準大気圧とから生じる。
【０００８】
図８、９は、一般的な環状ひだ調量ダイヤフラム２０を図示し、そのダイヤフラムは、中央剛体部３２と、ワッシャー３４と、リベットボタン３６とを有する。これにより、ダイヤフラムより力が、流量制御弁２６の枢動レバー２８に伝えられ、次に、キャブレータボディに取り付けられた弁座３８から、頭部３０を離間させるように動かして開き、一方、頭部３０は、スプリング（図示せず）の反発力により弁座３８に当接して弁を閉じる。ダイヤフラムは差圧に比例して、移動力を伝える弾力性と、エンジンの加速・始動時などの急激な圧力変化に対応可能な柔軟性とを持つ必要がある。ダイヤフラムとシール性を維持して係合する剛性のある金物とを有するフレキシブルなダイヤフラムを製作することは、費用が高く、好ましくない。また、ダイヤフラムを金物に貫入固定することは、調量チャンバと空気チャンバとの間のリークの可能性を残す。
【０００９】
この剛性のある金物とは別に、標準的なダイヤフラム式キャブレータデザインにおける、環状ひだにより生じるダイヤフラムの付加的な移動には、幾つかの目的がある。繊維又はエラストマーコーティング（一般的には絹繊維とニトリルゴム製）が、炭化水素燃料に晒されると、または経年変化により、縮むと、環状ひだは、ダイヤフラムの柔軟性を保つための部分となる。この部分は、そのダイヤフラムの基本面から隆起していて、その縮みが生じても、枢動レバーとダイヤフラムとの間の必要な作動用間隙または遊びが保てる。この環状ひだ部分は、また、ダイヤフラムの更なる移動（関連調量レバーをより大きく動かす）を可能とし、流量制御弁の針形頭部を開けて、手動の外部パージ又はバルブ機構を有しないキャブレータおいて特に、強い負圧を生じる。言いかえれば、この環状ひだは、絞り弁と共に、エンジンマニホールドの弱い負圧を利用しているキャブレータの針形ヘッドを、開放するように機能して、調量チャンバに負圧を生じて、流量制御弁を開いて、キャブレータの空気と蒸気をパージして、エンジンを良好に始動させる。
【００１０】
しかし、キャブレータ性能に悪影響のある、調量ダイヤフラムに関連する問題がまだある。それらの問題は、キャブレータの燃料流の設定の不用意なずれ、燃料供給と排気ガスの不調和、貧弱な加速応答性、キャブレータ主ノズルからの燃料リークの可能性である。例えば、歪んだ環状ひだダイヤフラムは、枢動頭部ボタンとレバーとの間の最初の設定間隙を変化させて、振動やエンジンの向きにより、アイドリング時の性能に悪影響があって、燃料のリ−クが生じて、エンジンに多すぎる燃料を供給する。スロットルが広く開いた状態では、そのような燃料リークが生じると、アイドリング状態に移行する間にエンジンが失速する可能性がある。エンジンが停止状態でも、歪んだ環状ひだにより前述の間隙がなくなると、レバーを押して、燃料がキャブレータから漏れて燃料がタンクからリークする。
【００１１】
環状ひだの形成過程で、形成時の温度と圧力に応じて、ダイヤフラムの柔軟性が変化することが分かっている。その経年変化は、エラストマー材料と、基質繊維の組成により影響される。天然綿又は絹繊維が、柔軟性とエラストマーの接着のために使われてきたが、これらの天然繊維を環状ひだと組み合わせると、吸湿し易くなり、周囲湿度により環状ひだの高さが変わって、前述の作動用間隙に悪影響を及ぼす。環状ひだの形成工程で、基材として、天然繊維の代わりにナイロンまたは他の合成ポリマーを使用すると、環状ひだに付加的な応力と形状に影響とを与えて、ダイヤフラムが堅くなり、小さい差圧に対して応答が悪くなる。調量ダイヤフラムの環状ひだの形成中における、エラストマーコーティングの厚さと加硫状態のばらつきは、ダイヤフラムの応答性を悪くし、柔軟性を変化させる。その形成過程で、基材は、熱と圧力により収縮・進展するので、ピンホール又はエラストマーに亀裂が、環状ひだ基部に発生して、調量ダイヤフラムの前後で、燃料及び／又は空気の漏れが起こる可能性がある。
【００１２】
加えて、ダイヤフラム材の製造・製作工程による残留応力は、燃料中の炭化水素や芳香族化合物に晒されると顕在化して、ダイヤフラムの環状ひだに歪みが生じ、又は材料の特性が変化する。例えば、従来のニトリルゴム化合物は、燃料によりゴムに混ざった可塑材が失われて、エラストマーの接着性が壊れて、剛性に悪影響を及ぼして、ひだのある調量ダイヤフラムの柔軟性を悪くする。別の種類のエラストマーと基材では、伸縮・柔軟性の度合いが相違し、それらは、環状ひだの影響を受けて、ダイヤフラムが安定して繰り返し小さい差圧に応答する能力に変化を及ぼす。
【００１３】
調量ダイヤフラムに関連する特別な環状ひだの不具合点は、レバーとダイヤフラムの間隙に影響がある環状ひだ基準高さのばらつきであり、ダイヤフラムの圧力応答と戻りに影響を及ぼす非対称の環状ひだ軸または歪んだ環状ひだであり、ダイヤフラムが屈曲する間に油をかみ込んで不安定なダイヤフラムの動きが生じることであり、ピンホール又は亀裂又はまたはエラストマーコーティングの不具合からダイヤフラムの前後で燃料および空気のリークが生じることである。これらは、不安定なキャブレータ内の燃料流、エンジンの劣った加速性能、横揺れ時のエンジンの失速、始動の不具合、燃料のリークと溢れとをもたらす。これらが広く問題と場合は、比較的小さいマニホールド負圧、少ない排気物質量とするためのキャブレータの薄い燃料設定、エンジンにおける摩擦性能の大きさの差異（新品と使い馴らしたエンジンとの差異）に関連したエンジンであり、これらのエンジンは、ダイヤフラムにおける柔軟性の変化により敏感である。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の目的・特徴・優位性には、調量ダイヤフラムを提供することを含み、その調量ダイヤフラムは、従来のダイヤフラムと相違して、環状ひだが無く、製作における環状ひだ高さのばらつきが無く、ダイヤフラムに燃料が浸潤することもなく、それによるダイヤフラムの経年劣化もなく、従って、流量制御弁の作動にそしてエンジンの運転に悪影響がない。更に、この発明による新規な流量制御弁レバーにより、調量チャンバと空気チャンバとの間のリークがなくなり、それによりエンジンが安定して円滑に運転される。更に優位なことは、部品数が減り、製作工程数が減り、このデザインは既存キャブレータに簡単に組み込まれる。このデザインは、エンジンの性能を改善し、比較的簡明であり、経済的に製作・組み立てができて、使用有効寿命が著しく長くなる。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
発明の概要
内燃エンジン用の燃料調量システム（系統又は装置）は、ひだの無い平らなフレキシブルダイヤフラムを使用し、従来の環状ひだを形成する工程を必要としない。そのダイヤフラムは、その片側で、燃料調量チャンバを部分的に形成し、他側で略大気圧の基準チャンバを部分的に形成する。エンジンの運転中に、燃料空気混合通路の大気圧以下の圧力により、燃料が調量チャンバから引かれて、エンジン内の燃焼用に、空気と混ぜられる。調量チャンバ内の圧力が減少すると、ダイヤフラムは調量チャンバの方に動く。このダイヤフラムの移動により、調量システムの流量制御弁が作動して、ダイヤフラムが基準位置に戻るまで、加圧した燃料が調量チャンバ内に流れる。好ましくは、流量制御弁の金物は、調量チャンバに面したダイヤフラム面と直接接触していて、ダイヤフラムに食い込む必要がなく、従来のリベットとワシャによる組み立てと相違する。それ故、製作コストは、減少し、燃料調量チャンバと基準チャンバ間のリークの惧れがない。好ましくは、キャブレータは手動外部パージ式であり、調量チャンバ内に十分な負圧を生じさせて、平坦なダイヤフラムを動かして、流量制御弁を開いて、エンジンの始動前に、好ましくない燃料蒸気と空気とをキャブレータからパージする。この新規な平坦なダイヤフラムは、これにより、従来のひだ付き調量ダイヤフラムに関する問題である、レバーとダイヤフラムの間隙に影響がある環状ひだ基準高さのばらつきと、ダイヤフラムの圧力応答と戻りに影響を及ぼす非対称の環状ひだ軸または歪んだ環状ひだの問題を解決する。
【００１６】
好ましくは、柔軟性と燃料非吸収性を有して、平坦な調量ダイヤフラムの特別な運転性能を達成するために、従来のニトリルゴムと絹繊維との複合材は、合成繊維に合成ゴムを含浸させたもの、例えば、ナイロン織物とニトリル合成ゴム等に置換される。ナイロン織物は、極細径の繊維の束を織ったものであり、柔軟性が助長され、復帰性も適切である（ダイヤフラムの前後の差圧が無くなると基準位置に戻る）。更に、そのエラストマーの成分は、以前使用されていた一般的なダイヤフラム材に比べて、燃料の浸透性が小さい。この小さい燃料浸透性は、排出ガス物質の規制に好ましい。更に、その合成ゴムと合成繊維の組み合わせは、表面がきめこまかく、エラストマーの特性を有して、その磨耗性は極く小さくなる。調量ダイヤフラムのこれらの性能は、この発明による新規な流量制御弁用レバーに必要である。そのレバーは、湿った及び乾いた状況において、調量ダイヤフラムと作動するものである。
【００１７】
この発明のこれら及び他の目的・特徴・優位性は、以下の実施例の詳細な説明、請求項の記載、添付図により明らかにされる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図面を詳しく説明すると、図１は、この発明の第一実施例のキャブレータ４０であり、そのキャブレータはバタフライバルブ式である。キャブレータ４０の主ボディ４２を貫通して燃料空気混合通路４４が延びている。主ボディ４２に保持された燃料調量システム４６は、燃料を制御した圧力で燃料空気混合通路４４に送り、燃料ポンプ５０から流量制御弁４８を介して燃料を受ける。燃料ポンプ５０もまたキャブレータボディに保持されている。パージポンプアセンブリ５２は、一般的には、キャブレータボディの外側に搭載されて、燃料蒸気と空気を、燃料調量システム４６と燃料ポンプ５０と関連する流路とからパージして、エンジンの安定した始動を助長する。
【００１９】
主ボディ４２に形成された圧力パルス路５４は、その一端がエンジン（図示せず）のクランクケースに通じ、他端は、燃料ポンプ５０の圧力パルスチャンバ５６に開いている。燃料ポンプ５０は、燃料ポンプダイヤフラム５８を有し、その燃料ポンプダイヤフラム５８は、その周縁６０に概して沿って主ボディ４２にシールするように係合している。燃料ポンプダイヤフラム５８は、その一方側で燃料ポンプチャンバ６２を部分的に形成し、他側で圧力パルスチャンバ５６を部分的に形成し、圧力パルスチャンバ５６と燃料ポンプチャンバ６２との間の差圧に応じて移動可能である。
【００２０】
エンジンの運転中では、圧力はクランクケースから圧力パルス路５４を通って圧力パルスチャンバ５６に伝達される。負圧パルスが圧力パルスチャンバ５６に伝達されると、フレキシブルなポンプダイアフラム５８が、燃料ポンプチャンバ６２の体積を増加し、圧力パルスチャンバ５６の体積を減少する方向に動かされる。燃料ポンプチャンバの体積が増加すると、燃料が燃料ポンプリザーバまたはタンク（図示せず）から、キャブレータ主ボディ４２に形成された入口ノズル６４を通り、入口弁６８付き入口流路６６を通って燃料ポンプチャンバ６２に引かれる。入口弁６８は、入口流路６６から燃料ポンプチャンバ６２への流体の流れを制御し、ポンプダイアフラム５８と一体のフラップ弁であり、主ボディ４２に設けられた弁座７０と選択的に係合して閉じる。燃料ポンプチャンバ６２の体積の増加により生じる圧力降下は、入口弁６８を開き、燃料が入口ノズル６４から燃料ポンプチャンバ６２に流れる。
【００２１】
エンジンの行程において、エンジンクランクケース内圧力が増加すると、正の圧力パルスは、クランクケース圧力パルス通路を通って圧力パルスチャンバ５６に伝達されて、燃料ポンプチャンバ６２の体積を減少し圧力パルスチャンバ５６の体積を増加する方向に、ポンプダイアフラム５８を動かす。燃料ポンプチャンバ６２の体積減少により、出口弁７４付き出口流路７２の方に燃料が押し出される。出口弁７４は好ましくはポンプダイアフラム５８と一体のフラップ弁であり、選択的に弁座７６に係合して、出口流路７２を閉じる。燃料ポンプチャンバ６２の内部が負圧の時は、出口弁７４は閉じ、燃料ポンプチャンバ６２が正圧の時は、出口弁７４は開き、燃料を燃料ポンプチャンバ６２から押し出して、下流の燃料調量システム４６に送給する。スクリーンまたは他の多孔部材のような燃料フィルタ７８が、好ましくは主ボディ４２内の出口流路７２に配置される。
【００２２】
燃料フィルタ７８を通る燃料は、燃料調量入口路８０に入り、加圧されてキャブレータ４０の燃料調量システム４６に送られる。燃料調量システム４６は、圧力レギュレータとして機能して、燃料ポンプ５０から加圧した燃料を受け、その圧力を通常大気圧以下の所定圧力に調整して、燃料調量システム４６からの燃料の供給を調整する。燃料調量入口路８０は燃料調量システム４６の燃料調量チャンバ８４に、燃料を送る。流量制御弁４８は、燃料調量入口路８０から燃料調量チャンバ８４への燃料流を選択的に許容する。流量制御弁４８は、弁ボディ８６と、ボディから延びて環状弁座９０に係合できて燃料調量チャンバ８４の入口を形成する円錐形弁頭８８と、環状弁座９０を通り燃料調量チャンバ８４内に延びるニードル９２とを有する。スプリング９４が、ニードル９２に対向して主ボディ４２の端部に当接し、流量制御弁４８をその閉状態に付勢し、弁頭８８が弁座９０に当接して、燃料調量チャンバ８４内に燃料が流れないようにする。スプリング９４の他端は、スロットル弁プレート１４を通ってねじ付ボア９８に収容され、ネジ９６である調整部材に当接する。ねじ付ボア９８内におけるネジ９６の位置は調整され得て、スプリング９４の稼動長さを調整して、流量制御弁４８に働くスプリング力を変えて、流量制御弁４８の作動特性を変化させる。
【００２３】
燃料調量チャンバ８４は、主ボディ４２と、そのボディにより周縁１０２に沿ってシールされたフレキシブルな平坦ダイヤフラム１００の第一側９９とにより形成される。燃料調量チャンバ８４は燃料出口１０４を有し、燃料出口１０４を通って燃料がエンジンに送出され、また、逆止弁１０８を備えたパージ出口路１０６を有する。逆止弁１０８は、パージポンプアセンブリ５２が作動して燃料調量チャンバ８４からの燃料蒸気または空気泡を除き、エンジン始動に先立ってそこに燃料を満たすことを促進するときにだけ、そこを通る流れを許容する。ダイヤフラム１００の他側１０９では、空気チャンバ１１０が主ボディ４２により部分的に形成さる。空気チャンバ１１０は、その内部に連通するベント１１２により大気圧が維持される。ベント１１２は、大気圧源、例えばキャブレータの外部に通じている。概して剛体のディスク１１４が、燃料調量チャンバ８４内に、ダイヤフラム１００と、主ボディ４２から調量チャンバ８４に突出する一つまたは複数のピボット１１６との間に配置される。ディスク１１４はピボット１１６に対して延設され、流量制御弁４８のニードル９２に対向して設けられる。
【００２４】
エンジン吸気マニホールド内に生じ、燃料空気混合通路４４を通り、燃料流量制御アセンブリ１１８を通り、燃料調量チャンバ８４に伝達される圧力パルスに応じて、燃料は燃料出口１０４から流れ出る。燃料調量チャンバ８４に伝達される負圧は、燃料調量チャンバ８４と空気チャンバ１１０との間の差圧を生じ、燃料出口１０４から燃料を引く。ダイヤフラム１００の両側の差圧は、燃料調量チャンバ８４の体積を減少させ、空気チャンバ１１０の体積を増加する方向に、ダイヤフラム１００を動かす。
【００２５】
ダイヤフラム１００の動きは、ディスク１１４を同じ方向に動かす。ディスク１１４が動くと、その片側でピボット１１６と係合して、反対側で流量制御弁４８のニードル９２と係合して、ディスク１１４を停止または枢動させる。燃料調量チャンバ８４と空気チャンバ１１０との間の差圧が増加すると、ダイヤフラム１００によりディスク１１４に掛かる力は、流量制御弁４８を開状態に移動するのに十分になり、燃料調量入口路８０内の加圧した燃料が燃料調量チャンバ８４に流れるのを許容する。加圧燃料が燃料調量チャンバ８４に入ると、そこの圧力は増加し、空気チャンバ１１０の両側の差圧が減少する。従って、ダイヤフラム１００によりディスク１１４に掛かる力が減少して、流量制御弁４８が、その閉位置に付勢する力に打ち勝てない状態になり、閉じた状態になり燃料調量チャンバ８４内への燃料の流れを止める。この様に、流量制御弁４８は、連続的に、ダイヤフラム１００の両側の差圧に応じて開閉位置の間を繰り替えし動き、燃料調量チャンバ８４内の燃料が、空気チャンバ１１０内の圧力に対して所定平均圧を維持できる。尚、吸気マニホールドからの負圧パルスが、ダイヤフラム１００を作動するのに使用されるので、燃料調量チャンバ８４内の平均圧力は、少なくとも少し大気圧より低い。
【００２６】
燃料調量チャンバの出口１０４から送出される燃料は、燃料流量制御アセンブリ１１８の主燃料送給路内に流れる。その主燃料送給路は低速用ニードル弁１２０と、更に下流にある高速用ニードル弁１２２とに通じる。低速用ニードル弁１２０と高速用ニードル弁１２２の各々は、概して従来構造であって、燃料流量制御アセンブリ１１８の主燃料送給路の下流で分岐される低速用燃料送給路１２４と高速用燃料送給路１２６の各々を絞って調節するように配置される。低速用燃料送給路１２４を通って流れる燃料は、バタフライ形スロットル弁１３０の近くで燃料空気混合通路４４に通じる従来の複数の燃料噴出孔１２８に至る。高速用燃料送給路１２６を通って流れる燃料は、ベンチュリ１３３で燃料空気混合通路４４に開いた高速燃料ノズル１３２に通じる高速用燃料送給路１２６に入る。高速燃料ノズル１３２は、高速用燃料送給路１２６に配置された、絞り又はノズルを有する。
【００２７】
燃料空気混合通路４４内に収容されたスロットル弁１３０の上流にベンチュリ部１３３が設けられる。スロットル弁１３０は、アイドリング位置では、燃料空気混合通路４４をほぼ閉じてそこを通る燃料流を制限し、拡開位置では、燃料空気混合通路４４の軸と平行になり、そこを通る制限されない流体の流れを許容する。複数の噴出孔１２８は、閉じた状態のスロットル弁１３０の下流に設けられた主噴出孔１３６と、開位置にある時のスロットル弁１３０の上流に位置する一つ又は複数の副噴出孔１３８とを有する。図示した主および副噴出孔１３６、１３８の数は、より多くまたは少なくして、特定の用途応じて設けられる。
【００２８】
燃料は、前述したマニホールドの圧力信号に応じて、燃料調量チャンバ８４から、燃料流量制御アセンブリ１１８の主燃料送給路と、低速用ニードル弁１２０と、高速用ニードル弁１２２とを通って、従って、アイドリング燃料噴出孔１２８にそして高速燃料ノズル１３２に流れる。図１に示すように、エンジンのアイドリング運転の間、スロットル弁１３０は、燃料空気混合通路４４をほぼ閉じたアイドル位置にある。マニホールドの負圧信号は、閉じたスロットル弁１３０により、高速燃料ノズル１３２に到達しない。従って、高速用ニードル弁１２２を通る燃料はない。何故ならば、高速用燃料送給路１２６を通る流れを生じる、高速燃料ノズル１３２の前後の圧力降下が殆ど無いからである。
【００２９】
アイドリング時に、エンジンを運転するために必要な燃料流が、低速用燃料送給路１２４を通って供給される。しかし、副噴出孔１３８はマニホールドの負圧信号に晒されない。それは、スロットル弁がアイドリング位置のとき、副噴出孔の位置が閉じたスロットル弁１３０の上流にあるからである。一方、燃料空気混合通路４４内の空気は、副噴出孔１３８を通って中継ポケット１３９内に漏れて、燃料・空気混合気を中継ポケットに供給する。燃料空気混合通路４４から高速用燃料送給路１２６を通って流れる空気は、好ましくは逆止弁１４０により阻止されて、中継ポケット１３９に供給される空気量を制御する。主噴出孔１３６はマニホールドの負圧信号に晒され、従って、中継ポケット１３９内の燃料空気混合気が主噴出孔１３６を通って燃料空気混合通路４４に引かれ、そこで、燃料空気混合通路４４を流れる空気と混ぜられてエンジンに送られる。それ故、エンジンのアイドリング運転状態で、エンジンに送られる全ての燃料が、主噴出孔１３６を通って供給される。副噴出孔１３８を通って、中継ポケット１３９に空気を供給できて、使用状態で、主噴出孔１３６を通って引かれる液体燃料の流量を減らす。副噴出孔１３８が無く、空気が中継ポケット１３９に供給されないと、主噴出孔１３６が同じ寸法であれば多すぎる液体燃料が主噴出孔１３６を通って流れる。従ってその場合は、エンジンをアイドリング運転状態で適切に運転するために、適切な液体燃料流量を供給するためには、主燃料噴出孔をずっと小さくする必要があり、製作がずっと難しくなる。
【００３０】
スロットル弁１３０が、エンジン速度を増加するためにそのアイドリング位置から拡開位置に回転されると、エンジンからのマニホールド負圧は、副噴出孔１３８でより大きくなる。スロットル弁を開く間のある点では、副噴出孔１３８の負圧またはその前後の圧力降下は大きくなって、空気が燃料空気混合通路４４から中継ポケット１３９に流れなくなり、むしろ、中継ポケット内の燃料が副噴出孔１３８を通って燃料空気混合通路４４内に引かれる。主噴出孔１３６と副噴出孔１３８の各々の寸法と間隔とは、それらの間のそしてスロットル弁１３０との関係において、特定のエンジンの運転に極めて重要であり、それにより、エンジンに、広範囲の運転状態において、好ましい燃料・空気混合気が確実に供給される。
【００３１】
スロットル弁１３０が更に拡開位置に開くと、エンジンマニホールドの負圧信号はベンチュリ部１３３と高速燃料ノズル１３２に到達して、高速燃料ノズル１３２の前後で圧力降下が生じて、そこを通って燃料を引いて、それが燃料空気混合通路４４を通って流れる空気と混ざる。ベンチュリ部１３３を通る空気はまた、高速燃料ノズル１３２の前後で圧力降下が生じて、そこを通って引かれる燃料を増加する。スロットル弁１３０がアイドリング位置から拡開位置に迅速に開けられると、高速燃料ノズル１３２の前後の増加した負圧により、高速燃料ノズル１３２を通る、エンジンの良好な加速に必要な燃料流を増加する。高速燃料ノズル１３２のスロットル弁１３０およびベンチュリ部１３３に対する流路断面積と位置とは、所望の燃料・空気混合気をエンジン確実に送るために重要である。スロットル拡開位置のエンジン運転状態で、高速燃料ノズル１３２を通って供給される燃料に加えて、燃料の一部は、好ましくは、噴出孔１２８から供給される。
【００３２】
パージポンプアセンブリ５２は、キャブレータ４０を立ち上げるために使用され、燃料リザーバから燃料調量チャンバ８４への流路の全部に液体燃料が確実に存在するようにし、エンジンが始動する前に、そこから空気と燃料蒸気が除かれるようにする。これにより、エンジンが始動するのに必要なエンジンの回転数を著しく減らす。パージポンプアセンブリ５２は柔軟性にあるバルブ１４２を有し、そのバルブ１４２は径方向外側に延びるリム１４４を有する。リム１４４は、カバー１４６と主ボディ４２の底との間に捕捉されてバルブチャンバ１４８を形成し、パージポンプアセンブリ５２はまた、空気パージ入口路１５０と空気パージ出口路１５２とを有する。空気パージ入口路１５０は燃料調量チャンバ８４のパージ出口路１０６からバルブチャンバ１４８に延びており、バルブチャンバ１４８からパージ出口路１５２に至る。パージ出口路１５２は、パージ出口ノズル１５４を経て燃料リザーバに至り、キャブレータ４０からの流体がそのリザーバに排出される。逆止弁１５６が空気パージ出口路１０６を閉じている時に、バルブが潰されると、バルブチャンバ１４８内の圧力が逆止弁１５６を移動して、そこを通ってリザーバに流体が流れるようになる。同時に、逆止弁１０８は燃料調量チャンバ８４のパージ出口路１０６を閉じて、バルブチャンバ１４８から燃料調量チャンバ８４への流体の流れを止め、逆止弁１０８の前後の差圧が、閉じる方向に付勢するスプリングに抗して、それが開く時にだけ、燃料調量チャンバ８４からの流体がバルブチャンバ１４８に流れるようにする。
【００３３】
空気パージ行程は、バルブ１４２を押しつぶして始まり、それにより、バルブチャンバ１４８内の空気、燃料蒸気および／または燃料を押し出して、逆止弁１５６と空気パージ出口路１５２とを通って燃料リザーバに戻す。パージ出口路１０６における逆止弁１０８は、流体が押されて燃料調量チャンバ８４に入るのを防ぐ。バルブ１４２が開放されると、バルブチャンバ１４８内の体積の増加に対して、逆止弁１５６はバルブチャンバ１４８へ流体が戻るの妨げるので、負圧を発生する。その負圧は、空気パージ入口路１５０を通って、パージ出口路１０６にある逆止弁１０８に伝達される。逆止弁１０８を付勢するスプリングと、負圧の大きさまたは力により、その弁が開くかどうか決まり、開くと、燃料調量チャンバ８４内の流体が空気パージ入口路１５０を通って、バルブチャンバ１４８に流れる。エンジン運転中に、そのスプリングは、燃料調量チャンバ８４内に広がる負圧に対して、逆止弁１０８に付加力を与えて、燃料調量チャンバ８４と空気パージ入口路１５０との間を良好に確実にシールして、全てのエンジン運転状態（空気パージ行程以外）で燃料調量チャンバからの流体の漏れを防止する。逆止弁１０８における負圧がそれを開くに十分であれば、燃料調量チャンバ８４内の燃料は、空気パージ入口路１５０を通ってバルブチャンバ１４８に引かれる。ひき続き、バルブ１４２を押しつぶすと、この流体を逆止弁１５６と空気パージ出口路１５２とを通って燃料リザーバに押し出す。
【００３４】
パージポンプアセンブリ５２のような手動外部パージ方式は、前述の自動絞りような他の方式よりも好ましい。何故ならば、自動パージ行程の間に調量チャンバ８４に伝達される負圧は、特に強力であり、平坦なダイヤフラム１００を移動可能である。一方、従来の環状ひだダイヤフラムは、同じ移動に対して負圧はより小さい。その逆止弁１０８が開いている時に、その強い負圧により平坦なダイヤフラム１００が移動すると、平坦ディスク１１４を流量制御弁４８の方へ移動して、流量制御弁４８を開いて、燃料は、燃料ポンプ５０から、燃料調量入口路８０を介して、調量チャンバ８４に引かれて、それらをその液体燃料で満たす。調量チャンバ８４の燃料出口１０４における逆止弁１５８は、空気パージにおける負圧を調量チャンバ８４に伝達すると閉じて、空気が燃料空気混合通路４４から燃料噴出孔１２８と低速用燃料送給路１２４、高速用燃料送給路１２６、主燃料送給路を通って、調量チャンバ８４に引かれるのを阻止する。バルブ１４２を数回圧縮することが、燃料をリザーバから燃料ポンプ５０、燃料調量システム４６を通ってバルブチャンバ１４８に引くのに必要である。バルブ１４２の必要作動回数は、バルブチャンバ１４８の体積と、燃料リザーバからバルブチャンバ１４８への流路の体積との比の関数である。
【００３５】
調量チャンバ８４内で、剛体ディスク１１４は流量制御弁４８を作動する。故に、従来のキャブレータにおける、レバー、入口弁、スプリング偏倚弁を収容するための多くのポケット又は空洞を無くす。従来のキャブレータ内のそのような空洞は、キャブレータの内面に不連続面を形成して、そこに燃料蒸気が集積・成長して、キャブレータの燃料流路を通って、エンジンに運ばれることがあり、エンジンに一時的に薄い燃料・空気混合気を供給することになり、好ましくない。更に、フレキシブル平坦ダイヤフラム１００上の平坦ディスク１４４は、従来のキャブレータとは相違して、ダイヤフラム１００を通って孔を形成する必要がなく、ダイヤフラムの製作とキャブレータへの組み付けを簡明にし、その使用有効寿命を長くする。望ましくは、剛体ディスク１１４と湿ったフレキシブル平坦ダイヤフラム１００との間の表面張力が、通常の運転状態では、剛体ディスク１１４とフレキシブル平坦ダイヤフラム１００との接触を保ち、剛体ディスク１１４がダイヤフラムと共に動いて流量制御弁４８を動かす。従って、剛体ディスク１１４は流量制御弁４８のレバーまたは駆動機構となるだけでなく、従来のキャブレータにおける燃料蒸気が集積するポケットの数を減らす。
【００３６】
図２、３を説明すると、フレキシブル平坦ダイヤフラム１００は略平坦であり、環状ひだが無い。従って、従来の環状ひだ付きダイヤフラムと関連する燃料流量制御弁との間の予定しない間隙の変化により生じる、予定しない燃料調量の変化を無くす。平坦ダイヤフラムは、環状ひだを造るに必要な成形工程を無くして製作コストを減らす。フレキシブル平坦ダイヤフラム１００の垂直な又は横方向の動きは、環状ひだダイヤフラムの動きより正確なので、その垂直な動きが小さくて、関連する流量制御弁４８の応答が維持できる。フレキシブル平坦ダイヤフラム１００のこの小さい移動は、９０°Ｆ（３２．２°Ｃ）より略高い周囲温度でエンジンの始動、又は前回の走行により過熱したキャブレータ状態のエンジンの始動を、改善する。これは、流量制御弁４８の下流の加熱された液体燃料において、より軽い芳香族成分の蒸発が起こり易いからである。エンジン始動の間におけるフレキシブル平坦ダイヤフラム１００の減少した移動は、従来の環状ひだダイヤフラム程には、流量制御弁４８の頭部８６を動かさない。それ故、エンジンを各始動において、頭部８６は、着座し又は部分的に絞られて、その始動の間、調量チャンバ８４に燃料が入るのを少なくする。エンジンが始動すると、燃料ポンプ５０が燃料を加圧するので、蒸気の生成を抑える。
【００３７】
燃料調量ダイヤフラム１００は好ましくは、例えばナイロンのような合成繊維織物１６０であり、エラストマーが含浸またはコーティングされており、または、均一なポリマーの薄いフィルムであり、柔軟性があり、環状ひだが無くても前後の差圧に応答して動く。また、好ましくは、ダイヤフラム１００は、液体に晒されると膨張する材料で作られ、柔軟性と応答性とを増す。２％〜１０％の膨張が好ましく、それにより、意図的にダイヤフラムを伸張させなくても、ダイヤフラムの柔軟性を増して、組み立てがし易い。燃料調量ダイヤフラム用の他の最近の好ましい構成材料は、マイラー（Ｍｙｌａｒ：登録商標）又はカプトン（Ｋａｐｔｏｎ：登録商標）、又は高密度ポリエチレンである。それらの材料は、優れた柔軟性と強度とを有し、燃料内での劣化に耐性があり、静電気が発生しにくい。ダイヤフラムは、０．５〜２ｍｍの厚さが好ましい。平坦燃料ダイヤフラムに適したある特別な複合シートは、ニュージャーシー州モントバレのコンチテクノースアメリカ社製であり、識別型式番号は２３−００９である、概してニトリルゴムとナイロン織物製であって、約０．１８ｍｍの厚さである。別のポリマーが使用されても良く、それらは例えば、線状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、フルオロエラストマー、フロオロシリコン、クロロトリフルオロエチレンコポリマー、ポリビニリデンフルオリド、ポリビニールフルオリド、ポリアミド、ポリエーテルエーテルケイトン、弗化エチレンプロピレン、織物でなくステンレス鋼のような極薄い金属板等である。従来の環状ひだダイヤフラムを構成する絹織物にニトリルゴムを含浸させた複合材料は、平坦なダイヤフラムには好ましくない。何故ならば、この材料は、燃料に浸すと延びすぎて、緊張力が小さくなり、ダイヤフラムが元の位置に戻らないからである。
【００３８】
図４〜７を説明すると、フレキシブル平坦ダイヤフラム１００’を有する第二実施例のロータリバルブ１３０’式キャブレータ４０’が図示されている。キャブレータ４０’はロータリー式であり、パージポンプアセンブリ５２’を有し、鴨のくちばし形逆止弁１５６’を使用して、その弁は、第一実施例の調量逆止弁１０８とパージ逆止弁１５６とを組み合わせた機能で作動する。
【００３９】
図５〜７に明瞭に図示したように、燃料調量システム４６’は第一実施例の剛体ディスク１１４を無くし、それを枢動レバー１１４’で置き換えているのが特徴である。枢動レバー１１４’は、図８に図示されている前述の枢動レバー２８と同様に作動する。しかし、平坦なダイヤフラムの使用では、一般的なリベットボタン３６とワッシャー３４と中央板３２とは不要である。その代わりに、枢動レバー１１４’の端又はカップ形端部１６６の耐磨耗性の凸部１６４が、フレキシブル平坦ダイヤフラム１００’の略中央点に直接載る。延長した枢動レバー１１４’の反対端１６８は、フォーク状でありそのレバーの縦方向に開いていて、流量制御弁（図示せず）頭部の端部に作動するように当接する。縦長の孔又は通路１７０が枢動レバー１１４’を貫通して横方向に延びていて、キャブレータボディに固定されたロッド（図示せず）をぴったりと受け入れて、レバーがその回りに枢動する。従来技術の枢動レバー２８は、一般的にはアルミニューム製であり、製作工程でレバー自体が曲げられて、調量ダイヤフラム２０の環状ひだ２２と流量制御弁金物との間隙と許容誤差のばらつきを調節する。環状ひだのある場合と違って、そのようなばらつきはフレキシブル平坦ダイヤフラム１００’には無いので、曲げ加工が省略されて、枢動レバー１１４’を好ましくは、一品の射出成形プラスチック部品として製作される。そのレバーは好ましくは、ナイロン又はアセタル製である。
【００４０】
ここに開示した発明の形態は現在好ましい実施例であるが、多くの他の実施例も可能である。この発明について、可能な全ての形態または分岐例をここで説明することは意図していない。ここで使用した術語は説明のためのものであり、発明を限定するものではない。この発明の範囲内で種々の変化例が可能である。
【００４１】
【発明の効果】
この発明が提供する調量ダイヤフラムは、従来のダイヤフラムと相違して、環状ひだが無く、製作における環状ひだ高さのばらつきが無く、ダイヤフラムに燃料が浸潤することもなく、それによるダイヤフラムの経年劣化もなく、従って、流量制御弁の作動に、そして、エンジンの運転に悪影響がない。更に、この発明による新規な流量制御弁レバーにより、調量チャンバと空気チャンバとの間のリークがなくなり、それによりエンジンが安定して円滑に運転される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による燃料調量システムを有する外部パージ及びバタフライバルブ式キャブレータの横断面図である。
【図２】平坦調量ダイヤフラムの平面図である。
【図３】図２の線３−３に沿った平坦調量ダイヤフラムの一部拡大横断面図である。
【図４】第二実施例の燃料調量システムを有する外部パージ及びロータリーバルブ式キャブレータの横断面図である。
【図５】その第二実施例の燃料調量システムのレバーの上面図でる。
【図６】そのレバーの底面図である。
【図７】図５の線７−７に沿ったそのレバーの横断面図である。
【図８】先行技術の燃料調量システムの部分側面図でる。
【図９】その先行技術の燃料調量システムの環状ひだ調量ダイヤフラムの平面図でる。
【図１０】図９の線１０−１０に沿ったその環状ひだ調量ダイヤフラムの横断面図でる。
【符号の説明】
４０、４０’　キャブレータ
４２　主ボディ
４４　燃料空気混合通路
４６、４６’　燃料調量システム
４８、４８’　流量制御弁
５４、５４’　圧力パルス路
５０、５０’　燃料ポンプ
５２、５２’　パージポンプアセンブリ
５６、５６’　圧力パルスチャンバ
５８、５８’　燃料ポンプダイヤフラム
６２、６２’　燃料ポンプチャンバ
７４、７４’　出口弁
８０、８０’　燃料調量入口路
８４　燃料調量チャンバ
９２　ニードル
１００、１００’　平坦ダイヤフラム
１１０　空気チャンバ
１１４　剛体ディスク
１１４’　枢動レバー
１１６　ピボット
１１８　燃料流量制御アセンブリ
１３０　スロットル弁
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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