(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトの回動により給気カムおよび給気用プッシュロッドを介してシリンダーの給気バルブを開閉するタイプのエンジンであって、
該エンジンは、シリンダーと、シリンダーヘッドと、クランクケースと、給気ポート、給気ポートに設けられた燃料噴射装置と、前記クランクケースの筒状部と前記シリンダーヘッド間に設けられた筒状のプッシュロッドカバーと、給気カムと接触する給気用カムフォロアーと、給気用プッシュロッドと、該プッシュロッドカバーを利用する燃料ポンプとを備え、
該燃料ポンプは、前記プッシュロッドカバー内の上部に形成された燃料ポンプ室と、該プッシュロッドカバー内を前記燃料ポンプ室と該燃料ポンプ室への伝熱を抑制するための下部に形成された空気室とに区分するとともに該プッシュロッドカバー内に摺動可能に収納され、かつ前記給気用プッシュロッドの動きにより前記燃料ポンプ室内部を加圧状態および減圧状態とするピストン部材と、前記燃料ポンプ室と連通する燃料吸入孔および燃料排出孔と、該燃料ポンプ室内が減圧状態となったときに前記燃料吸入孔を開放するための吸入孔用バルブと、前記燃料ポンプ室内が加圧状態となったときに前記排出孔を開放するための排出孔用バルブとを備え、さらに、
前記燃料ポンプの燃料吸入孔と燃料供給源とを接続する燃料導入管と、
前記燃料ポンプの燃料排出孔と前記燃料噴射装置とを接続する燃料供給管とを備え、
前記給気用プッシュロッドは、前記クランクケースの筒状部および前記プッシュロッドカバーの前記空気室により形成される空間内に収納され、下端部が前記給気カムと接触するカムフォロアに当接され、上端部が前記ピストン部材に当接もしくは固定された給気用プッシュロッド下部側部材と、下部側が前記燃料ポンプ室内に収納されかつ下端部が前記ピストン部材に当接もしくは固定され、かつ、上部側が前記プッシュロッドカバーより突出しかつ上端部が前記給気バルブの開閉用部材に当接された給気用プッシュロッド上部側部材とを備えていることを特徴とするエンジン。
【請求項２】
前記給気用プッシュロッド下部側部材は、低熱伝導性材料により形成されている請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
前記燃料ポンプ室は、前記給気用プッシュロッドとほぼ液密状態に摺接する摺接部が位置するプッシュロッドカバーの上端内面と、前記ピストン部材の上面と、前記プッシュロッドカバーの上端内面と前記ピストン部材の上面間に位置するプッシュロッドカバーの内側面により、実質的に燃料の外部への流出ならびに前記空気室への流入がないようにほぼ液密状態に形成されているものである請求項１または２に記載のエンジン。
【請求項４】
前記ピストン部材は、上端側に閉塞面を有し、下端側が開口した筒状体である請求項１ないし３のいずれかに記載のエンジン。
【請求項５】
前記プッシュロッドカバーは、外周部に放熱フインを備えているものである請求項１ないし４のいずれかに記載のエンジン。
【請求項６】
前記プッシュロッドカバーと、前記クランクケースの筒状部およびシリンダーヘッドとの接続部に低熱伝導性材料により形成された伝熱阻害部材が設けられている請求項１ないし５のいずれかに記載のエンジン。
【請求項７】
前記ピストン部材は、低熱伝導性材料により形成されている請求項１ないし６のいずれかに記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は内燃機関、特に模型飛行機等においてエンジンに燃料を供給する燃料供給機構を備えたエンジンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の模型飛行機に使用されるエンジンでは、エンジンの燃焼室に燃料を供給する燃料供給機構では、キャブレーターで燃料の混合を調整して給気通路より混合燃料をシリンダーに送るものが一般的であり、燃料の量はキャブレーターのニードルバルブで調整がなされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この従来のキャブレーターでは、アイドリングの低速回転から回転数を急に上げるとき、大量の空気が吸入されるのに対して燃料の供給が追いつかず空燃比のバランスがくずれ、エンジン回転にむらが生ずること、飛行中遠心力でキャブレーターに適正な燃料が供給されないでエンジンの運転に不調を生ずることなどが問題となっていた。
また、燃料噴射を給気バルブから離れた位置で噴射する場合にはその途中で気化して周りから熱を奪うため混合気が膨張し体積効率が悪化し、また燃焼室に入った際、既に気化しているため、燃焼室の冷却も望めない。ギヤーポンプ等を使用した際の連続的な噴射ではバルブがしまっている時にも燃料が噴射され、閉じているバルブの上に燃料が溜まってしまうことになり、バルブを開いて溜まった燃料が燃焼室に入った時、気化が悪くなってしまうという問題があった。また、ギヤーポンプ、プランジャ等を使用した場合、回転数に応じて供給してしまい、高回転になればなるほど供給圧力が高くなる傾向になるという問題がある。
この問題点を解消するために、本出願人の出願にかかる特願２０００−５８３３１のエンジンの燃料供給装置では、内燃機関のエンジンの給気側プッシュロッドに関連して吸排用バルブを備えた燃料ポンプを備え、給気側のカムフォロアーをポンプのプランジャーに見立てて燃料ポンプとして利用し、プッシュロッドとカムフォロアーの昇降により燃料ポンプの燃料を吸排させ給気ポートに備えた燃料噴射装置に燃料を供給するものを提案した。この出願では、燃料ポンプの燃料ポンプ室をプッシュロッドカバーの下部とクランクケースの筒状部で構成され、カムフォロアーをピストン部材（プランジャー）としてポンプを構成している。エンジンは、オーバーヒート、高速運転直後のアイドリングなどにおける過熱、夏季等において外気温度が高くなることなどが原因で過熱が生じて、ケーシング、クランクケースの温度が上昇することがある。カムフォロアーをピストンとして燃料ポンプとする構成の場合、エンジン本体、クランク室からくる熱が燃料ポンプのカムフォロアーに伝わりやすく、燃料ポンプの温度が或る程度以上高くなると、燃料の沸騰が始まり、蒸気が発生して燃料の供給が蒸気で閉塞され燃料ポンプ中に蒸気が発生して燃料が供給されない、所謂、ベーパーロックを生じて、燃料噴射装置に正常に燃料が送られないことが生じるという問題がある。ちなみに、燃料としてメチルアルコールを使用する場合、６０℃程度で燃料の沸騰が始まる。
【０００４】
この発明はこのような問題を解決するもので、プッシュロッドカバー内をピストン部材で空気室と燃料ポンプ室に区分して燃料ポンプの作用で燃料供給を行い、また、燃料ポンプのベーパーロックの防止を図り、エンジンのレスポンスの向上、燃料気化時の燃焼室の効果的な冷却が可能なエンジンを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１のエンジンは、クランクシャフトの回動により給気カムおよび給気用プッシュロッドを介してシリンダーの給気バルブを開閉するタイプのエンジンであって、該エンジン１は、シリンダー２と、クランクケース３と、シリンダーヘッド４と、給気ポート６、給気ポートに設けられた燃料噴射装置４５と、前記クランクケース３の筒状部１０と前記シリンダーヘッド４間に設けられた筒状のプッシュロッドカバー１１と、給気カムと接触する給気用カムフォロアー１４と、給気用プッシュロッド１２と、該プッシュロッドカバー１１を利用する燃料ポンプ２０とを備え、該燃料ポンプ２０は、前記プッシュロッドカバー１１内の上部に形成された燃料ポンプ室２１と、該プッシュロッドカバー内を前記燃料ポンプ室２１と該燃料ポンプ室への伝熱を抑制するための下部に形成された空気室２２とに区分するとともに該プッシュロッドカバー内に摺動可能に収納され、かつ前記給気用プッシュロッド１２の動きにより前記燃料ポンプ室内部を加圧状態および減圧状態とするピストン部材２３と、前記燃料ポンプ室２１と連通する燃料吸入孔２４および燃料排出孔２６と、該燃料ポンプ室内が減圧状態となったときに前記燃料吸入孔２４を開放するための吸入孔用バルブ２５と、前記燃料ポンプ室内が加圧状態となったときに前記排出孔２６を開放するための排出孔用バルブ２７とを備え、さらに、前記燃料ポンプの燃料吸入孔２４と燃料供給源とを接続する燃料導入管２８と、前記料ポンプの燃料排出孔２６と前記燃料噴射装置４５とを接続する燃料供給管２９とを備え、
前記給気用プッシュロッド１２は、前記クランクケース３の筒状部１０および前記プッシュロッドカバー１１の前記空気室２２により形成される空間内に収納され、下端部が前記給気カム１３と接触するカムフォロア１４に当接され、上端部が前記ピストン部材２３に当接もしくは固定された給気用プッシュロッド下部側部材１６と、下部側が前記燃料ポンプ室内に収納されかつ下端部が前記ピストン部材２３に当接もしくは固定され、かつ、上部側が前記プッシュロッドカバー１１より突出しかつ上端部が前記給気バルブの開閉用部材９に当接された給気用プッシュロッド上部側部材１５とを備えていることを要旨とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載のエンジンの前記給気用プッシュロッド下部側部材１６は、低熱伝導性材料により形成されている。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載のエンジンの前記燃料ポンプ室２１は、前記給気用プッシュロッド１２とほぼ液密状態に摺接する摺接部２１ａが位置するプッシュロッドカバー１１の上端内面と、前記ピストン部材２３の上面と、前記プッシュロッドカバー１１の上端内面と前記ピストン部材の上面間に位置するプッシュロッドカバー１１の内側面により、実質的に燃料の外部への流出ならびに前記空気室への流入がないようにほぼ液密状態に形成されているものである。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のエンジンの前記ピストン部材２３は、上端側に閉塞面２３ａを有し、下端側が開口した筒状体２３ｂである。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のエンジンの前記プッシュロッドカバー１１は、外周部に放熱フイン１７を備えているものである。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載のエンジンの前記プッシュロッドカバーと、前記クランクケースの筒状部およびシリンダーヘッドとの接続部に低熱伝導性材料により形成された伝熱阻害部材１８が設けられている。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載のエンジンの前記ピストン部材は、低熱伝導性材料により形成されている。
【００１９】
この請求項１の発明の構成による作用は、プッシュロッドカバー内をピストン部材で区分して空気室で燃料ポンプ室への伝熱を抑制して燃料ポンプ室でベーパーロックを生じないようにする。プッシュロッドカバー内で給気カムの回動でカムフォロアーを介して給気バルブ用プッシュロッドを上昇するとともに燃料ポンプのピストン部材を上昇し、該ピストン部材の上昇による燃料の加圧時に排出孔のバルブが開放されて燃料が燃料噴射装置の噴射ノズルに送られ、その給気バルブ用プッシュロッドの上昇で給気バルブを同期して開いて給気孔を通じて燃料がシリンダーの燃焼室に噴射される。次に、カムがさらに回動され、給気バルブは閉じられるとともに給気バルブ用プッシュロッドが下降されるとともにピストン部材が降下され、その降下による燃料ポンプの減圧で燃料ポンプの排出孔のバルブが閉じられ、かつ燃料の吸引力で吸入孔のバルブが開放されて燃料供給源よりポンプ内に所要量の燃料が吸引貯留される。
このエンジンによれば、エンジン本体、クランクケース等が温度上昇しても空気室で燃料ポンプ室への伝熱を抑制して燃料ポンプの温度上昇を防いで、燃料ポンプ若しくは燃料供給管におけるベーパーロックの発生をなくし、正常に燃料を供給できる。また、エンジンのレスポンスの向上、燃料気化時の燃焼室の効果的な冷却ができる。
【００２０】
そして、前記給気用プッシュロッドは、前記空気室と燃料ポンプ室とに対応するように、給気用プッシュロッド下部側部材と給気用プッシュロッド上部側部材とをプッシュロッドカバー内に上下に連続的に備えてカムの回転により給気用プッシュロッド下部側部材と給気用プッシュロッド上部側部材を昇降して給気バルブの開閉を行うと共に、給気用プッシュロッドの昇降によりピストン部材を昇降して上部の燃料ポンプの燃料を加圧状態、又は減圧状態として吸排を行う。
給気用プッシュロッドを給気用プッシュロッド下部側部材と給気用プッシュロッド上部側部材とに分けたので、その下部側部材と上部側部材を同じ又は別の材質とでき、また、ピストン部材をプッシュロッドと別体するので、製作が容易にでき、又ピストン部材を下部又は上部プッシュロッドと一体に備える場合でも製作がし易い。
【００２１】
この請求項２の発明の構成による作用は、前記給気用プッシュロッド下部側部材は、低熱伝導性材料により形成されているので、クランクケース、カムフォロアーから燃料ポンプ室への伝熱を抑制して燃料ポンプの温度上昇を防いで、燃料ポンプ若しくは燃料供給管におけるベーパーロックの発生をなくし、正常に燃料を供給できる。
【００２３】
この請求項３の発明の構成による作用は、前記燃料ポンプ室は、前記給気用プッシュロッドがプッシュロッドカバーの上部の摺接部にほぼ液密状態に摺接させ、前記ピストン部材がプッシュロッドカバーに液密状態に昇降可能に備えられているので、実質的に燃料ポンプ室より燃料の外部への流出ならびに前記空気室への流入がない。
【００２５】
この請求項４の発明の構成による作用は、前記ピストン部材は、上端側に閉塞面を有し、下端側が開口した筒状体として、内部を空気室の一部として、空気によりピストン部材への伝熱の抑制を図り、かつプッシュロッドカバーとの接触面積を大きくして、液密状態をほぼ保ち、燃料が漏れるのを防止する。また、空気が燃料ポンプに入らないようにする。
【００２６】
この請求項５の発明の構成による作用は、前記プッシュロッドカバーは、外周部に放熱フインを備えることにより、クランクケース等からプッシュロッドカバーに伝わる熱を放熱して、内部の燃料ポンプ等の温度上昇を防ぎ、ベーパーロックの発生をなくすことができる。
【００２７】
この請求項６の発明の構成による作用は、前記プッシュロッドカバーと、前記クランクケースの筒状部およびシリンダーヘッドとの接続部に低熱伝導性材料により形成された伝熱阻害部材が設けられているので、クランクケースおよびシリンダーヘッドからの熱を遮断してプッシュロッドカバーに熱が伝わらないようにして、燃料ポンプにおけるベーパーロックをなくすことができる。
【００２８】
この請求項７の発明の構成による作用は、前記ピストン部材は、低熱伝導性材料により形成すると、給気用プッシュロッドから伝わる熱を抑制して燃料ポンプにおけるベーパーロックをなくすことができる。
【００２９】
前記ピストン部材は、前記給気用プッシュロッドが作動し前記給気バルブが開くとき、前記燃料ポンプ室内を加圧状態とすることにより燃料ポンプ室の燃料排出孔のリードバルブを開放し、また、燃料吸入孔のリードバルブを閉鎖する。
【００３３】
【発明の実施の形態】
この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１はこの発明のエンジンを示す縦断面図、図２は燃料ポンプの加圧状態における要部断面図、図３は同減圧状態における要部断面図、図４は別の実施例を示す縦断面図、図５はクランクケースに空気を導入するタイプのエンジンを示す縦断面図、図６は燃料制御レギュレータを示す断面図である。
【００３４】
この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
本発明のエンジンを図１ないし図５を用いて説明する。
なお、この実施例のエンジンは、本発明のエンジンを４サイクルエンジンの模型用エンジンに利用したものである。
本発明のエンジンは、クランクシャフトの回動によりカムが回転し、カムにより給気用プッシュロッドおよび排気用プッシュロッドが動き、シリンダーの給気バルブおよび排気バルブを開閉するタイプのエンジンである。
この発明のエンジン１は、シリンダー２、クランクケース３、シリンダーヘッド４、ヘッドカバー５、給気ポート６、給気バルブ７、バネ４２、給気バルブの開閉用部材９、そのクランクケースの筒状部１０とシリンダーヘッド４との間にプッシュロッドカバー１１を備え、クランクシャフトの回動により給気カムおよび給気用プッシュロッドを介してシリンダーの給気バルブを開閉するタイプのエンジンである。
【００３５】
この発明のエンジン１は、上記エンジンであって、シリンダー２と、シリンダーヘッド４と、クランクケース３と、給気ポート６、給気ポート６に設けられた燃料噴射装置４５と、前記クランクケース３の筒状部１０と前記シリンダーヘッド４間に設けられた筒状のプッシュロッドカバー１１と、給気カムと接触する給気用カムフォロアー１４と、給気用プッシュロッド１２と、該プッシュロッドカバー１１を利用する燃料ポンプ２０とを備え、該燃料ポンプ２０は、前記プッシュロッドカバー１１内の上部に形成された燃料ポンプ室２１と、該プッシュロッドカバー１１内を前記燃料ポンプ室２１と該燃料ポンプ室への伝熱を抑制するための下部に形成された空気室２２とに区分するとともに該プッシュロッドカバー１１内に摺動可能に収納され、かつ前記給気用プッシュロッド１２の動きにより前記燃料ポンプ室２１の内部を加圧状態および減圧状態とするピストン部材２３と、前記燃料ポンプ室２１と連通する燃料吸入孔２４および燃料排出孔２６と、該燃料ポンプ室２１内が減圧状態となったときに前記燃料吸入孔２４を開放するための吸入孔用バルブ２５と、前記燃料ポンプ室２１内が加圧状態となったときに前記排出孔２６を開放するための排出孔用バルブ２７とを備え、さらに、前記燃料ポンプ２０の燃料吸入孔２４と燃料供給源とを接続する燃料導入管２８と、前記燃料ポンプ２０の燃料排出孔２６と前記燃料噴射装置４５とを接続する燃料供給管２９とを備える。
【００３６】
エンジン１はアルミ製等の金属製である。前記筒状のプッシュロッドカバー（筒状部材）１１は長尺で、エンジン本体と同じくアルミ製等の金属製であり、クランクケース３の筒状部１０とシリンダーヘッド４との間に備えられている。このプッシュロッドカバー１１の下部の前記筒状部１０にはカムに接するカムフォロアー１４が備えられている。プッシュロッドカバー１１内には、プッシュロッド１２と共動するピストン部材２３が昇降自由に備えられて、前記カムフォロアー１４とピストン部材２３との間に空気室２２と、該プッシュロッドカバー１１の上端内面とピストン部材２３との間に液密状態の燃料ポンプ室２１とが連続的に構成されている。プッシュロッドカバー１１には少なくとも下部に空気室２２を設けて燃料ポンプ室へに伝熱を抑制できるようにすることが必要である。
実施形態のカムフォロアー１４は、ピストン型で、ピストンを逆さにしたもので、下端側にカム１３の当接する閉塞面１４ａを有し、上部に筒状部１０内に摺動可能に備えられる上端を開口した筒状体１４ｂ、すなわち、円筒のスカート部を有し、その内底面にプッシュロッドの下端を当接する凹部１４ｃが形成される。カムフォロアー１４の昇降ストロークは給気カム１３により決められる。該カムフォロアー１４の筒状体のスカート部は長くして、筒状部１０との接触面積を大きくして、ほとんど空気が漏れないようにする。このカムフォロアー１４と筒状部１０との間からクランクケースに空気が僅かに漏れたり、クランクケースより僅かに空気が入ることはピストン部材の昇降に影響しない。
【００３７】
なお、実施例では、プッシュロッドカバー内部を上記のように空気室と燃料ポンプ室に２分した構成としたが、これに限定されるものではなく、燃料ポンプ室をプッシュロッドカバーの中間部に備えることもできる。すなわち、プッシュロッドカバーのピストン部材より下部に空気室を設け、そのピストン部材より上部に燃料ポンプ室を設け、さらに燃料ポンプ室の上部から上端部までの間に空気室を設けることもできる。
【００３８】
前記プッシュロッドカバー１１には、外周部に放熱フイン１７が設けられているものである。放熱フイン１７はプッシュロッドカバーの燃料ポンプ室側の外周面に一定間隔を置いて複数一体形成されている。放熱フイン１７は放熱に適した長さ、厚み、間隔とするのが好ましい。この放熱フインを設けることによりプッシュロッドカバーに伝わる熱を放熱させて燃料ポンプにおけるベーパーロックを防止するのに役立てることができる。模型飛行機の場合、クランクシャフトの軸にはプロペラが備えられ、プロペラの回転による風がプッシュロッドカバーの上部に当たるので、放熱フインはプッシュロッドカバーの上部の燃料ポンプの外周に設けるのが効果的である。実施例では、プッシュロッドカバーの燃料ポンプ室の下部から空気室の上部付近まで放熱フインが設けられている。
【００３９】
前記プッシュロッドカバー１１と前記クランクケース３の筒状部１０との接続部に低熱伝導性材料等により形成された伝熱阻害部材１８が設けられる。前記プッシュロッドカバーとクランクケースの筒状部およびシリンダーヘッドとの接続部に伝熱阻害部材１８として、例えば合成樹脂製、セラミック製等のインシュレータ１８が設けられている。このインシュレータ１８を接続部に介在されることで、プッシュロッドカバーに伝わる熱を放熱させて燃料ポンプにおけるベーパーロックを防止するのに役立てることができる。
【００４０】
前記給気用プッシュロッド１２は、前記クランクケース３の筒状部１０および前記プッシュロッドカバー１１の前記空気室２２により形成される空間内に収納され、下端部が前記給気カム１３と接触するカムフォロア１４に当接され、上端部が前記ピストン部材２３に当接もしくは固定された給気用プッシュロッド下部側部材１６と、下部側が前記燃料ポンプ室２１内に収納されかつ下端部が前記ピストン部材２３に当接もしくは固定され、かつ、上部側が前記プッシュロッドカバー１１より突出しかつ上端部が前記給気バルブの開閉用部材９に当接された給気用プッシュロッド上部側部材１５とを備えている。その下部側部材と上部側部材を同じ又は別の材質とできる。前記下部側部材と上部側部材はロッカーアームのバネ圧によりカムフォロアー、ピストン部材、ロッカーアームと当接される。
【００４１】
前記給気用プッシュロッド１２は、前記プッシュロッドカバー１１の上部の摺接部２１ａにほぼ液密状態に摺接させ、前記ピストン部材２３がプッシュロッドカバー１１に液密状態に昇降可能に備えられ、その下端部が前記給気カム１３と接触するカムフォロア１４に当接して備えられ、その上端部が該プッシュロッドカバー１１より突出して前記給気バルブ７の開閉用部材９の直下に臨ませて当接されいる。前記プッシュロッド１２はロッカーアームのバネ圧によりカムフォロアー、ピストン部材、ロッカーアームと当接される。
【００４２】
前記給気用プッシュロッド下部側部材１６は、低熱伝導性材料により形成され、カムから燃料ポンプ室に伝わる熱を抑制するようにするのが好ましい。実施形態では、カムフォロア、プッシュロッドはスチール製としたが、空気室と燃料ポンプ室を区分するピストン部材はセラミック等の低熱伝導性材料で作成してカムより、カムフォロア、プッシュロッドに伝わる熱をピストン部材で抑制、遮断して燃料ポンプ室に熱が伝わらないようにするのが好ましい。また、前記給気用プッシュロッド上部側部材１５は、スチール製でも、低熱伝導性材料製でもよい。なお、プッシュロッド１２で燃料ポンプ２０のピストン部材を加圧するので、カムによるプッシュロッドの上昇動作が少し重くなるが、実際上はカムの駆動力が大きいので特に調整の必要はない。若し、燃料ポンプでピストン部材の動きが重くなり、調整が必要とすれば、プッシュロッドの慣性力が大きくなるので、給気バルブ７の開閉用部材９の給気バルブのバネ圧を少し強く調整することで解決できる。
【００４３】
図１乃至図４に示す実施形態では、前記プッシュロッド１２はスチール製で、上部プッシュロッド１２Ａと、下部プッシュロッド１２Ｂとに２分割されている。
下部プッシュロッド１２Ｂは、クランクケース３の筒状部１０に摺動可能に備えられたカムフォロアー１４とプッシュロッドカバー１１に液密状態に摺動可能に備えられたピストン部材２３との間に備えられ、給気カム１３の回動によりカムフォロアー１４でプッシュロッド１２Ｂとピストン部材２３が共動して上昇可能に備えられる。
上部プッシュロッド１２Ａは、プッシュロッドカバー１１に摺動可能に備えられたピストン部材２３と上部の給気バルブの開閉用部材９、例えばロッカーアームとの間に備えられ、ピストン部材２３の上昇により上部プッシュロッド１２Ａで開閉用部材９が押し上げられる。
プッシュロッドを２分割した理由は、空気室と燃料ポンプ室に備え易くすること、ピストン部材２３をプッシュロッドの中間部付近に一体に形成することは製作上手間がかかるので、２分割して上下のプッシュロッド間に別体のピストン部材を備えるか、或いは上下何れかのプッシュロッドの端部にピストン部材を一体に形成するようにして、簡単に製作可能とするためである。図１乃至図３に示す実施例は、下部プッシュロッドとピストン部材を別体とした場合であり、図４に示す実施例は、下部プッシュロッドの上端にピストン部材を一体に形成した場合である。ピストン部材を下部又は上部プッシュロッドと一体に備える場合でも製作がし易い。
【００４４】
図に示すプッシュロッドは、２分割した場合を示したが、プッシュロッドは１本で、そのプッシュロッドの略中央にピストン部材を一体に形成して燃料ポンプを構成することもできる。前記したようにプッシュロッドの中間に設けることは製作上手間がかかるが、このようにした場合はプッシュロッドの下端は前記クランクケースの筒状部に摺動可能に備えたカムフォロアーの内部に嵌合され、上端はロッカーアームに直接当接される。ピストン部材の構成は、前記と同様に閉塞面を上部とし、筒状体（スカート部）を下部としてプッシュロッドに形成される。
【００４５】
前記ピストン部材２３は、上端側に閉塞面２３ａを有し、下端側が開口した筒状体２３ｂである。
前記ピストン部材２３は、低熱伝導性材料により形成されている。
前記ピストン部材２３は、前記給気用プッシュロッド１２が作動し前記給気バルブ７が開くとき、前記燃料ポンプ室２１内を加圧状態とするものである。
【００４６】
前記ピストン部材２３は、スチール製、セラミック製等で、筒状体（スカート部）２３ｂが長く設けられ、下端が開口されている。実施形態ではピストン部材２３はカムフォロアーと同じ構造で、上下を反対として、使用してある。すなわち、ピストン部材２３は、上端側に閉塞面とし、下部の円筒状スカート部を長く設け、スカート部の長さで燃料ポンプ室の燃料が漏れないような液密状態を保つ。また、空気室の空気がこのピストン部材より上方に入らないようにする。ただ、ピストン部材をシリンダーに堅く嵌合すると、ピストン部材の昇降動作に支障が生じるので、液密状態を保ち、軽く昇降動作できるように備えられる。空気室には空気が入っていいるので、空気圧の作用でも燃料の漏れを無くすことができる。たとえ、燃料が空気室側に極く僅か漏れることがあっても、問題となることはない。ピストン部材には内部にカムフォロアーと同様にプッシュロッドの上端を嵌合しうる凹部が設けられている。カムフォロアー、プッシュロッドを通じて熱が伝わるので、ピストン部材を低熱伝導性材料、断熱性のある材質、例えばセラミックで成形するのが好ましい。
【００４７】
前記空気室２２は、ピストン部材２３と前記カムフォロアー１４と、プッシュロッドカバー１１の内側面より構成されている。そして、このピストン部材２３とカムフォロアー１４との間に下部プッシュロッド１２Ｂが備えられている。カムフォロアー１４とピストン部材２３は筒状体側を対向させて備え、カムフォロアー１４の内部から、ピストン部材２３の内部までが空気室２２とされ、空気で熱を遮断して燃料ポンプの燃料がベーパーロックを生じないようにする。カムフォロアー１４、ピストン部材２３は空気室内部に空気があるも関係なく昇降動作できる。この空気室２２の空気圧はクランクケース３と通じているので、クランクケース３の内圧と略同じである。カムフォロアー１４とプッシュロッドとピストン部材２３とが略一体的に昇降されるので、空気室全体が上下することになり、カムフォロアー１４と、ピストン部材２３との間に形成された空気室２２はカムフォロアー１４とピストン部材２３が略共動して昇降されるので、空気室２２の容積は変化することはない。
【００４８】
前記燃料ポンプ室２１は、前記給気用プッシュロッド１２とほぼ液密状態に摺接する摺接部２１ａが位置するプッシュロッドカバーの上端内面と、前記ピストン部材２３の上面と、前記プッシュロッドカバー１１の上端内面と前記ピストン部材２３の上面間に位置するプッシュロッドカバー１１の内側面により、実質的に燃料の外部への流出ならびに前記空気室への流入がないようにほぼ液密状態に形成されているものである。
【００４９】
前記燃料ポンプ室２１は、プッシュロッドカバー１１に摺動可能に備えたピストン部材２３と上端内面との間に液密状態に形成され、該燃料ポンプ室内が減圧状態となったときに前記燃料吸入孔２４を内側に開放するための吸入孔用バルブ２５と、前記燃料ポンプ室内が加圧状態となったときに前記排出孔２６を外側に開放するための排出孔用バルブ２７とを備えて構成される。
燃料ポンプ室２１は空気室２２の上部に設けることで、クランクケースの熱が伝わりにくくでき、また、プッシュロッドカバーの上部ほどクランク軸に備えるプロペラの回転による風が当たり冷却できるメリットもある。
【００５０】
吸入孔用バルブ２５は、前記燃料ポンプ室２１内が減圧状態となったときに前記燃料吸入孔２４を内側に開放する吸入孔リードバルブであり、前記排出孔用バルブ２７は、前記燃料ポンプ室内が加圧状態となったときに前記排出孔を開放する排出孔リードバルブである。
【００５１】
燃料ポンプ室２１は、上部一側に前記燃料吸入孔２４を内側に開放するための吸入孔リードバルブ２５と、前記燃料ポンプ室内が加圧状態となったときに前記排出孔２６を外側に開放するための排出孔リードバルブ２７とが並設して備えられ、その燃料吸入孔より下方にピストン部材２３を所定ストローク昇降できるように備える。燃料ポンプ室２１の容積はピストン部材２３の昇降により変化する。燃料ポンプ室の容積はピストン部材が下限位置で最大の容積となり、上限位置で最小の容積となる。このピストン部材２３の昇降ストロークで、一度に燃料ポンプ２０に吸引しうる量と、燃料ポンプから排出される量が決まる。燃料の吸引量と排出量はほぼ同じである。燃料ポンプ室２１とピストン部材２３間から燃料が漏れないようにする。また、燃料ポンプ室２１の上部にはプッシュロッド１２の摺接部２１ａとして、上方に伸びる筒部が設けられ、その内径がプッシュロッドの外径と略同じとされ、かつ筒部を長くしてプッシュロッドとの接触面積を大きくしてプッシュロッドと摺接部間より燃料が漏れないようにして燃料ポンプ室を液密状態に保つ。また、ピストン部材側、上部摺接部２１ａの筒部の漏れは完全には防げないが、僅かに漏れることはあっても燃料ポンプに支障はない。
【００５２】
２８は前記燃料ポンプ２０の燃料吸入孔２４と燃料供給源とを接続する燃料導入管、２９は前記燃料ポンプ２０の燃料排出孔２６と前記燃料噴射装置４５とを接続する燃料供給管である。燃料吸入孔２４と燃料排出孔２６には管接続具が備えられている。燃料供給源の燃料タンク（図示せず）にはガソリン、メチルアルコール等の燃料が貯留されている。
【００５３】
前記構造の燃料ポンプ２０の作用を説明すると、ピストン部材２３が上昇されると、燃料ポンプ室の容積が段々狭くなり、加圧状態（押圧状態）となって、燃料ポンプの内圧が高くなり、吸入孔のリードバルブはその加圧で自動的に閉じられ、同時に排出孔２６のリードバルブ２７は自動的に外側に押されて開放され、燃料が排出孔２６を通じて燃料供給管２９へ押し出される。
ピストン部材が下降されると、減圧状態（吸引状態）となり、燃料ポンプの容積が段々広くなり、燃料ポンプの内圧が下がり、吸入孔２４のリードバルブ２５が自動的に内側に吸引されて開放され、同時に排出孔のリードバルブが閉じられ、燃料供給源の燃料タンクより所要量の燃料が吸入孔２４を通じて吸引されて燃料ポンプに貯留される。
【００５４】
このエンジンでは、シリンダー２の上部の給気ポート６には、給気バルブ７を指向するように、給気バルブ７の斜め上方に燃料噴射装置４５が設置されている。燃料噴射装置４５は、本体４６と噴射ノズル４７を備える。燃料噴射装置４５は、シリンダーヘッド４の給気ポート６に、燃料噴射ノズル４７が給気バルブ７を指向するように斜めに設置されている。燃料噴射装置４５には、上述した燃料ポンプ２０の燃料排出孔２６と燃料供給管２９により接続されており、クランクシャフト３２の回動による給気カム１３の回転により燃料ポンプ２０の燃料ポンプ室２１内に吸入（貯留）された燃料がピストン部材２３による加圧で排出孔２６、燃料供給管２９を通じて燃料噴射装置４５より間歇的に噴射可能となっている。なお、このエンジンでは、燃料ポンプ室２１内、燃料噴射装置と燃料ポンプ２０の燃料排出孔を接続する管内および燃料供給源と燃料ポンプの燃料吸入孔を接続する管内が、空気を実質的に含まず燃料が充填された状態において使用される。
【００５５】
この実施例のエンジンでは、クランクシャフトの回動により給気カム１３が給気用プッシュロッド１２を押し上げる時（上昇時）、燃料ポンプ２０内は加圧（陽圧）状態となり、排出孔２６のバルブ２７が開き、燃料ポンプ２０内に吸引（貯留）している燃料をその排出孔２６より排出し、燃料噴射装置４５の噴射ノズル４７に送る。また、給気用プッシュロッド１２の下部と上部のプッシュロッドが押し上げられた時給気バルブ７が開き、上述のように送られた燃料は、給気孔８を通じて燃料噴射装置４５によりシリンダーの燃焼室に噴射される。給気カムがさらに回転し、給気用プッシュロッドが下がり始めた時、給気バルブ７は閉じ、燃料ポンプ２０内は減圧状態となり、燃料ポンプ２０の排出孔２６のバルブ２７は閉塞し、吸入孔２４のバルブ２５が開き、燃料供給源よりポンプ２０内に燃料が流入する。給気用プッシュロッド１２が下に下がり、実質的に動かない間は、燃料ポンプ内は加圧も減圧もされていない状態となり、燃料ポンプには燃料の流入も送出もない状態となる。従って、この実施例のエンジンでは、給気用プッシュロッドの昇降運動による給気バルブの開閉に伴い、給気用プッシュロッドの昇降運動と連動する燃料ポンプの作用により燃料が燃料噴射ノズルより間歇的に噴射されるので、エンジンのレスポンスの向上、燃料気化時の燃焼室の効果的な冷却ができる。また、プッシュロッドカバー内のプッシュロッドに燃料ポンプのピストン部分を構成するので、エンジン特に、燃料供給装置部分を簡潔な構成とすることができる。
【００５６】
エンジン１は、シリンダー２の内部にピストン３０、コンロッド３１、クランクシャフト３２、シリンダー２の上面に設けられた給気ポート６および排気ポート（図示せず）を備えている。また、給気ポート６の給気孔８には、開閉手段により開閉可能となっている給気バルブ７が備えられている。排気ポートの排気孔には、排気弁、排気管（ともに図示せず）が設けられている。
【００５７】
給気バルブ７と排気バルブの駆動機構について説明する。この実施例のエンジン１では、給気バルブ７および排気バルブの駆動機構は、クランクシャフト３２、クランクシャフト３２に設けられた歯車伝導機構３４により回転が減速して伝導されるカムシャフト３３に設けられた給気カム１３および排気カム、給気カム１３により昇降駆動する給気用プッシュロッド１２、排気カムにより昇降駆動する排気用プッシュロッド、給気バルブ７、給気バルブを開閉するためのものでありかつ給気用プッシュロッドにより駆動する給気用ロッカーアーム（言い換えれば、給気バルブ用ロッカーアーム）９、排気バルブ、排気バルブを開閉するためのものであり排気用プッシュロッドにより駆動する排気用ロッカーアームを備えている。この実施例のエンジンでは、歯車伝導機構３４として、クランクシャフト３２の駆動歯車３５と、この駆動歯車３５と交差状に噛み合うカムシャフト３３の被動歯車３６により構成されている。そして、この歯車伝導機構３４により、例えば、クランクシャフト３２の回転数の１／２が、カムシャフト３３に伝導され、クランクシャフト３２の２回転でカムシャフト３３が１回転する。このカムシャフト３３に給気カム１３と排気カムが位相差をもって取付けられている。
【００５８】
シリンダー２の給気バルブ７を開閉する開閉手段は、シリンダー２の上部に設けられたシリンダーヘッド４のヘッドカバー５内に配置されかつ支軸４１により回動可能に軸支された給気バルブ７を開閉するための開閉部材であるロッカーアーム９と、ロッカーアーム９の一端側に設けられたプッシュロッド１２との当接部、ロッカーアーム９の他端側に設けられた給気孔８を開閉する給気バルブ７との当接部、ロッカーアーム９の他端側を上方に押し上げ、給気バルブ７を常時閉止状態とするためのバネ４２を備えている。このエンジン１では、クランクシャフト３２が回転すると、給気カム１３も回転し、給気カムの回転と連動して給気用プッシュロッド１２およびロッカーアーム９が動くようになっている。具体的には、カムシャフト３３の給気カム１３とロッカーアーム９間に設けられた給気用プッシュロッド１２は、クランクシャフト３２の回動による給気カム１３の回転により、昇降動作し、ロッカーアーム９を作動させて給気バルブ７を開閉する。排気バルブも給気バルブと同様に、カムシャフトの回転により排気カム、排気用プッシュロッド、排気バルブ用ロッカーアームを介して開閉される。前記給気用又は排気用プッシュロッドには上部のシリンダーヘッドと下部のクランクケース間にプッシュロッドカバーが設けられている。なお、排気バルブの開閉機構は図示していない。
【００５９】
図１乃至４において、本発明のエンジンを４サイクルエンジンに応用した実施例のエンジンの燃料供給機構について説明する。
エンジン１は、クランクシャフトの回動によりカムが回転し、カムにより給気用プッシュロッドおよび排気用プッシュロッドが動き、シリンダーの給気バルブおよび排気バルブを開閉し、給気ポート６に送気管３８が接続され、送気管３８には、空気の給気量を調整するためのスロットル３９を内部に備えたキャブレター４０が設けられているタイプのエンジンである。
このタイプのエンジンにおいて、筒状プッシュロッドカバー１１が給気バルブ側の上部部分、バネ４２、ロッカーアーム９および上部のプッシュロッド１２Ａの上部部分を被包するシリンダーヘッド４とヘッドカバー５と、クランクケース３の側部に一体形成された筒状部１０と、シリンダーヘッド４に上端部が伝熱阻害部材の筒状体１８を介在して固定され、また、クランクケース３の筒状部１０に下端部が伝熱阻害部材の筒状体１８を介在して固定されている。この伝熱阻害部材を接続部に介在されることで、プッシュロッドカバーに伝わる熱を遮断して燃料ポンプにおけるベーパーロックを防止することができる。筒状部１０とプッシュロッドカバー１１との間に設ける伝熱阻害部材とするインシュレータ１８ｂは熱が伝わらないような長さの合成樹脂製筒状体で、上部にプッシュロッドカバーを嵌合しうる内径の嵌合孔を有し、かつ下部の内径はプッシュロッドカバーの内径と同じで、外径はクランクケースの筒状部の上端部に形成した環状の嵌合孔に嵌合しうる径とし、クランクケースの筒状部１０にインシュレータ１８ｂを嵌合し、インシュレータ１８ｂの嵌合孔にプッシュロッドカバー１１を嵌合する。また、プッシュロッドカバー１１とシリンダーヘッド４との間に設けるインシュレータ１８ａは、同じく熱が伝わらない合成樹脂製筒状体で、外径をシリンダーヘッド４の貫通孔に嵌合する径とし、かつその内周下部にプッシュロッドカバーの上端の筒部を嵌合しうる嵌合孔を設け、シリンダーヘッドにインシュレータ１８ａを固定し、インシュレータ１８ａにプッシュロッドカバーの上端の筒部を嵌合固定するものである。
【００６０】
カムフォロア１４は、プッシュロッドカバー１１の下部内、具体的には、クランクケース３の筒状部１０の内部に摺動可能に備えられている。このカムフォロア１４とピストン部材２３との間に空気室２２が構成される。このピストン部材２３とプッシュロッドカバー１１の上部との間に燃料ポンプ室２１が構成されている。そして、ロッカーアームのバネ圧により、プッシュロッド１２の下端は、給気カム１３に接触して筒状部１０内を昇降するカムフォロア１４に当接されており、また、プッシュロッド１２の上端はシリンダーヘッド４の摺接部の筒部を通り、ヘッドカバー５内のロッカーアーム９の一端に当接されている。
また、筒状プッシュロッドカバー１１の内部は上部の摺接部とピストン部材２３で燃料を吸入、排出する燃料ポンプ室２１が形成されている。プッシュロッド１２は、摺接部２１ａの筒部にほぼ液密状態で接触するとともにほぼ液密状態において摺動する。具体的には、下部プッシュロッド１２Ｂが空気室２２のカムフォロア１４とピストン部材２３とに当接して中心に備えられ、かつ上部プッシュロッド１２Ａがピストン部材２３とヘッドカバー５内のロッカーアーム９とに当接して中心に備えられ、カムの回転でカムフォロア１４が筒状部１０内に沿って、上方へ上昇すると下部プッシュロッド１２Ｂが上昇して、それとともにピストン部材２３が上昇して燃料ポンプ室内を加圧状態とし、また、下降時に燃料ポンプ内を減圧状態とする。ピストン部材の上昇で上部プッシュロッド１２Ｂが上昇してロッカーアームの一端をバネに抗して押し上げ、給気バルブ７を開く。
【００６１】
実施例では、下部のプッシュロッド１２Ｂは下部のカムフォロアー１４の内底面に設けた凹部１４ａと、中間のピストン部材２３の円筒体であるスカート部内の上面の凹部２３ａとに当接されて、カムフォロアー、ピストン部材と共動可能に備えられている。カムフォロアー１４とピストン部材２３の凹部は擂り鉢型でプッシュロッド１２Ｂの上下端がずれないように凹部の中心に挿入当接されている。プッシュロッド１２の上下端は、ピストン部材２３、カムフォロア１４の凹部の円弧部に合致するように円弧形状となっている。
また、上部のプッシュロッド１２Ａは中間のピストン部材２３の上面の閉塞面２３ａに下端が当接され、燃料ポンプ室２１の上部摺接部２１ａの筒部に挿通され、プッシュロットカバー内に突出されて、ロッカーアームの一側に臨ませ、上部プッシュロッドはピストン部材とロッカーアームに当接状態を保って、上下に昇降される。すなわち、給気カム１３の回転時に大径部による押し上げ力とロッカーアームのバネ圧で、下部プッシュロッド１２Ｂとカムフォロアー１４、ピストン部材２３は当接状態を保って上昇され、ピストン部材２３と上部プッシュロッド１２Ａでロッカーアーム９を押し上げ（図２参照）、カムが回転してその大径部を越して小径部に移行すると上部のロッカーアームのバネによる復元力で下降する力がかかるので、上部プッシュロッドでピストン部材が押し下げられ、下部プッシュロッド１２Ｂとカムフォロアー１４、ピストン部材２３は当接状態を保って、下方へ降下される（図３参照）。
【００６２】
この実施例のエンジンの燃料供給機構は、給気用プッシュロッド１２Ａが燃料ポンプ室２１に液密状態で摺動可能備えられ、この燃料ポンプ室２１内を液密状態にて摺動する上部給気用プッシュロッド１２Ａを当接するピストン部材２３と、前記筒状部材内面および前記ピストン部材により形成される燃料ポンプ室２１と連通するように筒状部材に設けられた燃料吸入孔２４と燃料排出孔２６と、燃料ポンプ室２１内が減圧状態となったときに燃料吸入孔２４を開放するための吸入孔リードバルブ２５と、燃料ポンプ室２１内が加圧状態となったときに排出孔２６を開放するための排出孔リードバルブ２７とを備えている。
そして、燃料ポンプ２０は、燃料ポンプ室２１が減圧状態となったとき（言い換えれば、下部プッシュロッド１２Ｂの下降時、すなわちピストン部材２３の下降時）に開き、吸入孔２４からの燃料供給を可能とする吸入孔リードバルブ２５と、燃料ポンプ室２１が加圧状態となったとき（言い換えれば、下部プッシュロッド１２Ｂの上昇時、すなわちピストン部材２３の上昇時）に開き、排出孔２６からの燃料の排出を可能とする排出孔リードバルブ２７を備えている。
吸入孔２４の内側には、リードバルブ２５が内側に開く（言い換えれば、減圧時に開く）ように備えられている。また、排出孔２６の内側には、リードバルブ２７が外側に開く（言い換えれば、加圧時に開く）ように設けられている。このため、燃料ポンプ室２１のピストン部材２３の昇降動作により、吸入孔のリードバルブ２５と排出孔のリードバルブ２７が交互に開閉する。
【００６３】
燃料ポンプ２０の吸入孔と排出孔に備えるリードバルブを具体的に説明する。前記燃料吸入孔２４は、燃料吸引口２４ａとバルブ室２４ｂが燃料ポンプ室２１と連通口２４ｃで連通して設けられ、該バルブ室２４ｂに減圧時内側に開放される吸入孔リードバルブ２５が備えられている。また、燃料排出孔２６は、燃料排出口２６ａとバルブ室２６ｂが燃料ポンプ室と連通口２６ｃで連通して設けられ、該バルブ室２６ｂに加圧時外側に開放される排出孔リードバルブ２７が備えられている。
燃料ポンプ吸引孔２４の吸引孔リードバルブ２５は、吸引孔のバルブ室２４ｂの吸引口２４ａ側に内側に開放可能に備えられる。また、排出孔リードバルブ２７は排出孔のバルブ室２６ｂの排出口と対向する連通口２６ｃ側に外側に開放可能に備えられる。
さらに、燃料ポンプ２０の吸入孔２４は、燃料供給源の燃料タンク（図示せず）と燃料導入管２８を介して接続されており、排出孔２６は燃料噴射装置４５と燃料供給管２９を介して接続されている。吸入孔２４および排出孔２６には、燃料導入管と燃料供給管の管接続具が取り付けられている。
具体的には、給気カム１３の回動によりカムフォロア１４、ピストン部材２３が下降するとき、その吸引力により排出側リードバルブ２７は閉じ、吸入側リードバルブ２５が開き、燃料タンクより燃料導入管２８を通じて燃料を燃料ポンプ２０は吸入する。また、給気カム１３の回動によりカムフォロア１４、ピストン部材２３が上昇するとき、燃料が加圧されることにより燃料の押圧力により吸入側リードバルブ２５は閉じ、排出側リードバルブ２７が開き、燃料ポンプ室内に貯留している燃料は燃料供給管２９を通じて燃料噴射装置４５に送られる。燃料ポンプの吸入孔、排出孔にはバルブとして、リードバルブを設けた場合を説明したが、これに限られるものではない。例えば、バネで付勢されたバルブを備え、ポンプに吸排作用により開閉しうるようにしたものでもよい。
【００６４】
図１乃至図４に示す本発明のエンジンにおける燃料供給の作用を説明する。図１は、エンジンの給気バルブ７が閉止し、燃料噴射ノズル４７から燃料は噴射されていない状態、つまり、給気カム１３が横向きの位置で、燃料ポンプ２０のリードバルブ２５、２７が閉じられている状態を示す。この状態において、燃料ポンプ２０には燃料（図示せず）が吸入されている。図２に示すように、クランクシャフト３２が回動すると、歯車伝導機構３４を介してカムシャフト３３が回動し、給気カム１３も回転し、大径部の側面がカムフォロア１４を上昇させる。カムフォロア１４の上昇により、下部プッシュロッド１２Ｂとピストン部材２３が上昇する。ピストン部材の上昇で燃料ポンプが加圧され、吸入孔のリードバルブ２５が閉じられ、排出孔のリードバルブ２７が開き、燃料供給管２９を通じて燃料噴射装置４５へ燃料が供給される。同時に上昇したピストン部材２３で上部プッシュロッド１２Ａは、ロッカーアーム９をバネ４２に抗して押し上げる。ロッカーアーム９の他端は押し下げられて、給気バルブ７を押し、給気孔８が開き始めるとともに燃料ポンプ室内の排出孔２６のリードバルブ２７が開き、燃料ポンプ室の燃料を燃料噴射装置４５の噴射ノズル４７より噴射して、開いた給気孔を通じて給気とともにシリンダー内に燃料が吸入される。
図３に示すようにシリンダー内の燃料の吸入行程が終わると、クランクシャフトの回動によりカムが回動し、カムの小径部の側面にカムフォロア１４が当接して下降する。給気バルブ７は、バネ４２の復元力により閉じられる。プッシュロッド１２の下降およびピストン部材２３の下降により、排出孔２６のリードバルブ２７が閉塞され、吸入孔２４のリードバルブ２５が開き、燃料タンクの燃料が燃料導入管２８を通じて燃料ポンプ室２１に吸入される。本発明のエンジンでは、このように作用するようになっているので、エンジンのクランクシャフトの回転に応じてカムの回動により燃料ポンプの吸入バルブ、排出バルブを交互に開閉して燃料噴射装置より間歇的に燃料噴射を行うことができる。
【００６５】
次に、図５に示す別の実施例のエンジンについて説明する。
この実施例のエンジン５１は、クランクシャフトの回動により給気カム、給気用プッシュロッドを介してシリンダーの給気バルブを開閉し、クランクケース５３に給気管６２を備え、シリンダ５２の上部の給気ポート６には、前記クランクケース内部と接続された送気管６１を備えたタイプのエンジンである。すなわち、この実施例のエンジンは、クランクケース５３に空気が導入されるタイプのエンジンである。なお、このエンジンにおける他の構成、例えば、クランクシャフトの回動によるカムシャフト、歯車伝導機構、カム、プッシュロッド１２、ロッカーアームなどの駆動機構、給気バルブ７、排気バルブの開閉機構、燃料ポンプ２０、燃料噴射装置４５などについては上述したエンジンと同じである。それらの説明については、上述の説明を参照する。
【００６６】
このタイプのエンジン５１は、 前記クランクケース５３は、給気管６２を備え、前記給気ポート６は、前記クランクケース内部と接続された送気管６１を備え、前記燃料供給管２９には、前記クランクケース内圧もしくは前記送気管内圧に対応し、該内圧が高いほど燃料供給量が多くなるように燃料供給量を調整する燃料供給用レギュレータ７０が設けられている。このタイプのような空気を導入する形式の４サイクルもしくは２サイクルエンジンの場合には、急加速或いは減速時に、エンジン回転数と燃料の必要量が合わないことが生じる。このため、それを補正するためにクランクケースもしくは送気管の内圧に、燃料ポンプの燃料の供給量を対応（好ましくは、比例）させる必要がある。
【００６７】
このエンジン５１の燃料供給機構は前記実施形態のものと同じである。このエンジンではその燃料供給機構の燃料ポンプ２０と燃料噴射装置４５とを接続する燃料供給管２９にクランクケース５３或いは送気管６１の圧力に影響を受ける燃料制御レギュレーター７０を設ける。
図６において、燃料供給用レギュレータ７０は、内部を燃料流入口７３、燃料流出口７４および燃料リターン孔７５と連通する一次側７１ａと、前記クランクケース５３内もしくは前記送気管６１内と連通される二次側７１ｂとに区分するとともに、該二次側の圧力変動により動くダイヤフラム７２と、該ダイヤフラムの動きにより、前記燃料リターン孔７５の開口度を調整するためのものであり、かつ、前記二次側の圧力が高いほど燃料リターン孔７５の開口度を小さくするように調整可能な燃料リターン孔用バルブ７６とを備えている。
そして、燃料供給用レギュレータ７０は、二次側７１ｂの圧力が一次側７１ａの圧力より所定値以上高い場合、ダイヤフラム７２および燃料リターン孔用バルブ７６により、燃料リターン孔７５を閉塞するものとなっている（図５と図６は燃料リターン孔をバルブで閉じている状態）。
【００６８】
この実施例のエンジン５１では、クランクシャフト３２の回動による給気用プッシュロッド１２の昇降運動により、燃料噴射装置４５の燃料の間歇的噴射と給気バルブ７の開閉が同期しており、かつクランクケースもしくは送気管の内圧を用いる燃料制御レギュレーター７０により燃料供給量を内圧に対応した制御（好ましくは、比例制御）している。このためこの実施例のエンジン５１では、適正な量の燃料を供給することができる。
燃料制御レギュレーター７０は、本体７１の内部を２つに区画するダイヤフラム７２と、このダイヤフラム７２により区画された本体の一次側７１ａに設けられ、燃料ポンプ室２１と燃料供給管２９で接続される吸入孔７３と、このダイヤフラム７２により区画された本体の一次側に設けられ、燃料噴射装置４５と燃料供給管２９で接続される排出孔７４と、このダイヤフラム７２により区画された本体の一次側に設けられ、燃料ポンプ２０の上流（吸入孔２４より上流側）と燃料戻し管８０で接続される燃料を戻すための燃料リターン孔７５と、ダイヤフラム７２に設けられ、燃料リターン孔７５の開口度を調整する燃料リターン用バルブ７６と、ダイヤフラム７２により区画された本体の二次側７１ｂに設けられたクランクケース５３もしくは送気管６１の圧力を伝える圧力孔７７とを備えている。８０は燃料リターン孔７５と燃料ポンプ２０の上流の燃料導入管２８と接続する燃料戻し管である。
また、レギュレーター７０は、燃料リターン孔用バルブ７６を燃料リターン孔側に常時付勢するバネ７８を備えている。さらに、燃料リターン孔用バルブ７６の先端部の先端面は、先端側に向かって縮径するように形成されている。これに対応して、燃料リターン孔７５の本体内側開口は、本体内部側（一次側）に向かって拡径するように形成されている。燃料リターン孔７５の開口度は、燃料リターン孔の傾斜開口部への燃料リターン孔用バルブ７６の先端部の近接度により調整される。
また、この実施例のエンジンでは、圧力孔７７はクランクケース５３の圧力孔６７と接続されている。このため、ダイヤフラムの二次側７１ｂはクランクケース５３内の圧力と同じになりダイヤフラム７２は二次側の圧力変動により動き、二次側の圧力が高いほど、燃料リターン孔用バルブの先端部は、燃料リターン孔７５の開口部に近接し、燃料リターン孔７５の開口度を少ないものとする。燃料リターン孔７５の開口度が少なくなるほど、燃料の返還量も少なくなる。そして、レギュレータ７２の一次側７１ａが二次側７１ｂ（クランクケースの内圧）より所定値以上高くなると、ダイヤフラム７２に押されて、燃料リターン孔バルブ７６の先端は、燃料リターン孔７５に密着し、燃料リターン孔を実質的に閉塞する（図６の状態）。また、レギュレータ７０の二次側７１ｂの圧力が低くなると、ダイヤフラムが動き、燃料リターン孔用バルブ７６も燃料リターン孔７５より離れ、燃料リターン孔７５の開口度が高くなる（言い換えれば、燃料変換量が多くなる）。なお、圧力孔７７は、送気管６１の圧力孔６８と接続されていてもよい。
【００６９】
燃料リターン用バルブ７６を閉塞する方向に押圧するバネ７８には、バネ圧を調整する調整手段として、バネを受けるねじ体７９が本体７１に螺合されている。このねじ体７９の凹部にバネ７８が収容されており、該バネがダイヤフラムの中央のバルブの基部に常時当接され、ねじ体７９の締め加減によりバネ圧を調整可能となっている。具体的には、この実施例のエンジンの場合には、バネ７８のバネ圧は、定常時は燃料タンク側（一次側）の圧力をクランクケース側（二次側）より大として、燃料リターン用バルブが開いた状態となるようにセットされる。レギュレーター７０の吸入孔、排出孔、リターン孔、圧力孔等には燃料管接続具が取付られている。
このように、この実施例のエンジンに用いるレギュレータでは、ダイヤフラムの一方側にバルブを取付、ダイヤフラムの他方側にバルブの位置を調整するスプリングを備えているので、スプリングの堅さを調整することによって容易に一次室と二次室のバランスの最適位置を決定できる。
本発明のエンジンは、上述した実施例のような４サイクルエンジンに限られるものではなく、内燃機関のクランクケース内に空気を導入する２サイクルエンジン等にも適用することができる。
【００７０】
図５および図６を用いて、燃料供給用レギュレーターを備えた本発明のエンジンについてさらに説明する。
クランクケース内に空気を導入する４サイクルエンジンであるこの実施例のエンジン５１においても、前述したエンジン１と同様に、給気用プッシュロッド１２の動きに同調して、加圧、減圧により燃料ポンプ２０の吸入孔２４と排出孔２６はリードバルブ２５およびリードバルブ２７により開閉し、燃料ポンプ室内に吸入（貯留）した燃料を燃料噴射装置４５より噴射する。この実施例のエンジン５１においても、クランクシャフトの回動による給気カム１３の回転により、下部と上部の給気用プッシュロッド１２Ａ、１２Ｂが押し上げられる時、給気バルブ７が開くとともに燃料ポンプ２０内の排出孔２６のリードバルブ２７も開き、燃料を燃料噴射装置４５に送り噴射し、シリンダーの燃焼室に給気とともに吸入させる。そして、カム１３がさらに回転し、給気用プッシュロッド１２Ａ、１２Ｂが下がり始めると、給気バルブ７が閉じ、燃料ポンプ２０の排出孔２６のリードバルブ２７も閉じ、かつ吸入孔２４のリードバルブ２５が開き、ポンプ２０内に燃料を吸入する。
そして、この実施例のエンジンの燃料供給機構では、燃料ポンプ２０をクランクケース５３（もしくは送気管）内の圧力に対応する（比例制御可能な）燃料制御レギュレーター７０を介して燃料噴射装置４５に接続している。このため、クランクシャフトの回動による給気用プッシュロッド１２Ａ、１２Ｂの昇降運動により燃料ポンプ２０を作用して燃料を吸排する際にクランクケース５３に導入された給気圧と燃料ポンプからの燃料の圧力の差に応じて燃料制御レギュレーター７０が実質的に比例制御を行い、余分の燃料は燃料ポンプ２０の上流に戻し、常時燃料噴射装置４５より適正な量の燃料をシリンダーの燃焼室に間歇的に噴射しうるようにしてエンジンのレスポンスの向上、燃料気化時の燃焼室の効果的な冷却ができる。
具体的には、このエンジンでは、燃料供給用レギュレーターにより、常時余分な燃料が燃料ポンプの燃料吸入孔より上流側に戻される状態となっている。そして、エンジンの回転数が急激に上昇した場合には、クランクケース内および送気管内の圧力が上昇し、レギュレータの二次側圧力が高くなると、ダイヤフラムが動き、燃料リターン孔用バルブにより燃料リターン孔の開口度が小さくなり、場合によっては、燃料リターン孔用バルブにより燃料リターン孔が閉塞され、燃料ポンプのピストン部材の動きに起因して送られる燃料の多くの量が燃料噴射装置に送られる。つまり、この燃料供給機構では、エンジンの回転数上昇時、高回転数維持時といった通常の状態より多くの燃料供給が必要な場合に、自動的に燃料供給量を増加することができる。
つまり、このエンジンに設けられている燃料供給用レギュレータは、エンジンの定常時では、燃料ポンプ２０側がクランクケース側の圧力と同じもしくは高く、リターン用バルブ７６は開放状態となっており、燃料の一部はリターン孔７５を通じて戻りうる状態となっている。このため、燃料ポンプのピストン部材の動きに起因して送られる燃料の全量が燃料噴射装置に送られず、余分な燃料は、リターン孔７５より燃料戻し管８０を通じて燃料ポンプ２０の上流側の燃料導入管２８に戻される。そして、この状態で、エンジンのスロットルを開いて、例えば、急加速すると空気が大量に給気されて空気圧が高くなる。その空気量に対応した必要量の燃料を供給するために、レギュレータの二次側は、クランクケースもしくは送気管と接続されている。給気量が増加することにより、クランクケースおよび送気管の内圧が上昇し、これにより、燃料制御レギュレーター７０の二次側の圧力が高くなるとダイヤフラム７２が一次側へ押圧され、バネ７８の作用と相まって燃料リターン用バルブ７６を押圧して燃料リターン孔７５の開口度を小さくする。燃料リターン孔７５の開口度の減少に従って、燃料ポンプのピストン部材の動きで送られる燃料のうち、燃料リターン孔より返還される量が少なくなり、多くの量の燃料が燃料噴射装置に送られる。このため、大量の給気量に対応した燃料の量を噴射混合でき、高回転に適した燃焼をさせることができる。
またエンジンのスロットルを戻して減速すると、クランクケース側および送気管側の内圧（空気圧）が下がり、同時に、ダイヤフラム７２の二次側にかかる圧力も下がり、一次側の圧力が上回ると、ダイヤフラム７２が二次側へバネ７８に抗して押圧されレギュレーターのリターン用バルブ７６がリターン孔７５より離反し、燃料リターン孔の開口度が高くなり、燃料リターン孔を通じて返還される燃料の量が多くなり、やがて、通常状態に復帰する。レギュレーターがないと回転数は高いままでスロットルバルブを閉じてしまい空気が入らない状態にかかわらず燃料が送られることになり、給気ポートに燃料が溜まる恐れがある。しかし、この実施形態では、余分の燃料が燃料ポンプ２０の上流に戻される通常状態に自動的に復帰するので、給気ポートに燃料が溜まらないようにでき、適正な燃料供給を行うことができる。
【００７１】
この実施例のエンジン５１は、エンジンの下部に位置するクランクケース５３とシリンダー５２の上部の給気ポート６とを接続する送気管６１を備えている。また、クランクケース５３には、スロットル６４を内部に備えたキャブレター６３を有する給気管６２が設けられている。給気管６２による給気量は、スロットル６４で調整可能となっている。また、クランクケース５３の給気管６２の接続部には、クランクケース５３の給気管６２を開閉するリードバルブ６５が設けられている。また、クランクケース５３の送気管６１の開口部には、送気管６１の入り口を開閉するリードバルブ６６が設けられている。
ピストン３０が上昇する時、クランクケース５３内は減圧状態となるため、給気管６２のリードバルブ６５が開き、送気管６１のリードバルブ６６は閉じ、給気管６２よりクランクケース５３内に空気が流入する。そして、ピストン３０が下降する時（吸入行程時）には、クランクケース５３内が加圧状態となるため、リードバルブ６５は閉じ、送気管６１の入り口のリードバルブ６６が開き、クランクケース５３の空気が送気管６１を通じて送られる。送気管６１より送られた空気は、開いた給気バルブ７を通じてシリンダーの燃焼室に供給され、燃料噴射装置４５の燃料噴射ノズル４７から噴射される燃料と混合される（吸入行程）。燃料空気混合物は、圧縮行程で圧縮され、膨張行程で点火爆発し、排気行程で排気される。
クランクケース５３に圧力孔６７を備えるか、若しくは送気管６１に圧力孔６８を備える。圧力孔６７はクランクケース５３の底部に設けられている。圧力孔６７は、クランクケースの圧力信号を得るために用いられる。送気管６１に設けられた圧力孔６８は、送気管の圧力信号を得るために用いられる。燃料制御レギュレーター７０はクランクケースもしくは送気管のいずれかの圧力を感受可能となっている。
【００７２】
この発明はこの形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で、様々な形態を実施しうるものである。上記は模型用の小型のエンジンの場合を説明したが、これに限られるものではなく、ゴーカートのエンジン等各種エンジンに適用することができる。エンジンのケーシング、シリンダーヘッド、ヘッドカバー、プッシュロッドカバー、プッシュロッドの材質は上記のものに限られるものではない。
【００７３】
【発明の効果】
この発明のエンジンによれば、エンジンのレスポンスの向上、燃料気化時の燃焼室の効果的な冷却ができる。また、エンジン本体、クランクケース等が温度上昇しても空気室で燃料ポンプ室への伝熱を抑制して燃料ポンプの温度上昇を防いで、燃料ポンプ若しくは燃料供給管におけるベーパーロックの発生をなくし、正常に燃料を供給できる。
【００７４】
この発明のエンジンによれば、給気用プッシュロッドを給気用プッシュロッド下部側部材と給気用プッシュロッド上部側部材とに分けたので、その下部側部材と上部側部材を同じ又は別の材質とでき、また、ピストン部材をプッシュロッドと別体するので、製作が容易にでき、又ピストン部材を下部又は上部プッシュロッドと一体に備える場合でも製作がし易い。
【００７５】
この発明のエンジンによれば、給気用プッシュロッド下部側部材は、低熱伝導性材料により形成されているので、クランクケース、カムフォロアーから燃料ポンプ室への伝熱を抑制して燃料ポンプの温度上昇を防いで、燃料ポンプ若しくは燃料供給管におけるベーパーロックの発生をなくし、正常に燃料を供給できる。
【００７７】
この発明のエンジンによれば、前記燃料ポンプ室は、前記給気用プッシュロッドがプッシュロッドカバーの上部の摺接部にほぼ液密状態に摺接させ、前記ピストン部材がプッシュロッドカバーに液密状態に昇降可能に備えられているので、実質的に燃料ポンプ室より燃料ポンプ室より燃料供給管に燃料を供給でき、燃料の外部への流出ならびに前記空気室への流入がない。
【００７８】
この発明のエンジンによれば、吸入孔リードバルブは、前記燃料ポンプ室内が減圧状態となったときに前記燃料吸入孔を内側に開放でき、また排出孔リードバルブは、前記燃料ポンプ室内が加圧状態となったときに前記排出孔を開放できる。
【００７９】
この発明のエンジンによれば、ピストン部材を筒状体として内部を空気室の一部として、空気によりピストン部材への伝熱の抑制を図り、かつプッシュロッドカバーとの接触面積を大きくして、液密状態をほぼ保ち、燃料が漏れるのを防止する。また、空気が燃料ポンプに入らないようにする。
【００８０】
この発明のエンジンによれば、前記プッシュロッドカバーは、外周部に放熱フインを備えることにより、クランクケース等からプッシュロッドカバーに伝わる熱を放熱して、内部の燃料ポンプ等の温度上昇を防ぎ、ベーパーロックの発生をなくすことができる。
【００８１】
この発明のエンジンによれば、前記プッシュロッドカバーと、前記クランクケースの筒状部およびシリンダーヘッドとの接続部に伝熱阻害部材が設けられているので、クランクケースおよびシリンダーヘッドからプッシュロッドカバーへ伝わる熱を抑制、遮断して、燃料ポンプにおけるベーパーロックをなくすことができる。
【００８２】
この発明のエンジンによれば、前記ピストンを低熱伝導性材料により形成することにより給気用プッシュロッドから伝わる熱を遮断して燃料ポンプにおけるベーパーロックをなくすことができる。
【００８３】
この発明のエンジンによれば、前記ピストン部材は、給気用プッシュロッドが作動して給気バルブが開くとき、燃料ポンプ室内を加圧状態として燃料ポンプ室の燃料排出孔のリードバルブを開放し、また、燃料吸入孔のリードバルブを閉鎖できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のエンジンを示す縦断面図である。
【図２】  燃料ポンプの加圧状態における要部断面図である。
【図３】同減圧状態における要部断面図である。
【図４】別の実施例を示す縦断面図である。
【図５】クランクケースに空気を導入するタイプのエンジンを示す縦断面図である。
【図６】燃料制御レギュレータを示す断面図である。この発明の燃料供給装置を備えたエンジンの断面図である。
【符号の説明】
１  エンジン
２  シリンダー
３  クランクケース
４  シリンダーヘッド
６  給気ポート
７  給気バルブ
９  開閉用部材（ロッカーアーム）
１０  筒状部
１１  プッシュロッドカバー
１２  給気用プッシュロッド
１２Ａ  上部プッシュロッド
１２Ｂ  下部プッシュロッド
１３  給気カム
１４  カムフォロア
１５  上部側部材
１６  下部側部材
２０  燃料ポンプ
２１  燃料ポンプ室
２２  空気室
２３  ピストン部材
２４  燃料吸入孔
２５  吸入孔用バルブ
２６  燃料排出孔
２７  排出孔用バルブ
２８  燃料導入管
２９  燃料供給管
３２  クランクシャフト
３８  送気管
４５  燃料噴射装置
４７  燃料噴射ノズル
５３  クランクケース
６１  送気管
６７  圧力孔
６８  圧力孔
７０  燃料制御レギュレーター
７２  ダイヤフラム
７３  吸入孔
７４  排出孔
７５  燃料リターン孔
７６  リターン用バルブ
７７  圧力孔
【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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