(57)【要約】【課題】簡素な構成によって適切な燃料増量を実行可能な燃料増量装置を提供する。【解決手段】燃料増量装置を、エンジンの始動時にキャブレタ１０のベンチュリ部１１に燃料を導入するバイパス燃料流路１３と、バイパス燃料流路の開状態及び閉状態を切替える電磁弁１４と、エンジンのクランクシャフトの回転に応じて電圧を発生する点火コイル２１と、点火コイルが発生する電力の一部を蓄電する蓄電手段３３とを備え、電磁弁は、エンジンの始動後に蓄電手段に蓄電された電力の増加に応じてバイパス燃料流路を開状態から閉状態に推移させる構成とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの始動時にキャブレタのベンチュリ部に燃料を導入するバイパス燃料流路と、
前記バイパス燃料流路の開状態及び閉状態を切替える電磁弁と、
エンジンのクランクシャフトの回転に応じて電力を発生する点火コイルと、
前記点火コイルが発生する電力の一部を蓄電する蓄電手段とを備え、
前記電磁弁は、前記エンジンの始動後に前記蓄電手段に蓄電された電力の増加に応じて前記バイパス燃料流路を開状態から閉状態に推移させること
を特徴とする燃料増量装置。
【請求項２】
前記電磁弁は、前記エンジンの始動後クランクシャフトの回転速度が所定の始動完了回転数に達したときに前記バイパス燃料流路を閉状態に推移させること
を特徴とする請求項１に記載の燃料増量装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汎用エンジン等の内燃機関において始動時に燃料増量を行う燃料増量装置に関し、特に簡素な構成によって適切な燃料増量を実行可能なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
キャブレタ（気化器）を用いて混合気を形成する火花点火式の汎用エンジンにおいて、エンジンの始動時から始動直後にかけて一時的に燃料を増量して空燃比をリッチ化し、始動性や始動直後の燃焼安定性を改善することが広く知られている。
このような混合気のリッチ化を行う手法として、手動式のチョーク弁を用いる構成がよく知られているが、適切なチョーク操作を行なうためにはユーザに知識や経験が要求され、始動操作も煩雑となってしまう。
一方で、汎用エンジンにおいては、コスト等の制約が厳しく、電子制御式の燃料噴射装置などの適用も困難である場合が多い。
このため、比較的簡素な構成により、エンジンの始動時に自動的に燃料増量を行う各種機構が提案されている。
【０００３】
汎用エンジンの燃料増量等に関する従来技術として、例えば特許文献１には、船外機のキャブレタに形成された補助空気通路を開閉するソレノイドバルブを設け、シフトポジション、回転数、温度等に応じてソレノイドバルブを開閉し、始動性やアイドリング性を高めることが記載されている。
特許文献２には、スロットルバルブの下流側に電磁弁を備えたバイパスノズルを接続し、エンジン温度と回転数が低い始動時には、電磁弁を開き燃料を増量し、始動後に温度と回転数が高まったときに電磁弁を閉じるオートチョーク装置が記載されている。
また、特許文献２には、一対のコンデンサの接続中点の電圧レベルに基づいてエンジンの回転数を検出することが記載されている。
特許文献３には、スロットルバルブの下流側に、始動時に混合気を供給する始動用通路を接続し、暖気時に混合気を濃くする暖機増量用ソレノイドバルブ、スロー制御用のフィードバック用ソレノイドバルブ等を設けたチョークバルブレスキャブレタが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−０６２７０７号公報
【特許文献２】実公平  ７−０２７３９９号公報
【特許文献３】実開昭６１−  ８４１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
キャブレタのフロートチャンバからベンチュリ部に燃料を供給するメインの燃料流路に加えて、燃料増量用のバイパス燃料通路、及び、これを開閉する電磁弁を設け、エンジンの回転数等に応じて電磁弁を開閉制御すれば、チョーク操作を行うことなく必要な時期に混合気をリッチ化して、良好な始動性及び燃料安定性を得ることができる。
しかし、電磁弁の開閉や、回転数に応じて電磁弁を制御する制御系を駆動するためにバッテリ等の電源を設けた場合、構成が複雑となってコスト、重量等が増加してしまう。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、簡素な構成によって適切な燃料増量を実行可能な燃料増量装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、エンジンの始動時にキャブレタのベンチュリ部に燃料を導入するバイパス燃料流路と、前記バイパス燃料流路の開状態及び閉状態を切替える電磁弁と、エンジンのクランクシャフトの回転に応じて電力を発生する点火コイルと、前記点火コイルが発生する電力の一部を蓄電する蓄電手段とを備え、前記電磁弁は、前記エンジンの始動後に前記蓄電手段に蓄電された電力の増加に応じて前記バイパス燃料流路を開状態から閉状態に推移させることを特徴とする燃料増量装置である。
本発明においては、バイパス燃料流路が開状態（空燃比リッチ状態）でエンジンを始動後、点火コイルが発生する電力の一部が、クランクシャフトが回転する都度蓄電手段に蓄積され、蓄積された電力が電磁弁を開状態から閉状態に移行可能なレベルまで増加した際に、電磁弁が作動してバイパス燃料流路が閉状態（燃料増量終了）とされる。
これによって、蓄電手段を燃料増量実施時間タイマ及び電磁弁を駆動するための電源として利用することができ、バッテリ等の電源を設けることなく簡素な構成によって適切な燃料増量を実行することができる。
また、電磁弁は、一度開状態から閉状態に駆動された後に閉状態に維持するための電力（保持エネルギ）は、状態遷移に必要な電力に対して比較的小さくても足りることから、アイドリング回転において閉状態を維持可能なよう電磁弁等の諸元を設定すれば、エンジンの運転中にバイパス燃料流路が開状態となってしまうことはない。
【０００７】
請求項２に係る発明は、前記電磁弁は、前記エンジンの始動後クランクシャフトの回転速度が所定の始動完了回転数に達したときに前記バイパス燃料流路を閉状態に推移させることを特徴とする請求項１に記載の燃料増量装置である。
これによれば、上述した効果をより確実に得ることができる。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように、本発明によれば、簡素な構成によって適切な燃料増量を実行可能な燃料増量装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明を適用した燃料増量装置の実施例が設けられたキャブレタの構成を模式的に示す図である。
【図２】実施例の燃料増量装置の回路構成を示す図である。
【図３】実施例の燃料増量装置が設けられるエンジンの点火コイルの出力電圧波形を模式的に示す図である。
【図４】実施例の燃料増量装置が設けられるエンジンの回転数推移及び電磁弁の状態の一例を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、簡素な構成によって適切な燃料増量を実行可能な燃料増量装置を提供する課題を、バイパス燃料流路を開状態として空燃比リッチな状態でエンジンを始動後、点火コイルが発生する電力の一部をコンデンサに蓄積し、蓄積された電力量が電磁弁の駆動に必要なレベルに達したときにバイパス燃料流路を閉状態に移行させることによって解決した。
【実施例】
【００１１】
以下、本発明を適用した燃料増量装置の実施例について説明する。
実施例の燃料増量装置は、例えば建設機械や発電装置等のセット機に取り付けられこれらを駆動する汎用小型エンジンに設けられている。
実施例において、エンジンは、例えばマグネット式トランジスタ点火装置とキャブレタとを有する空冷単気筒ＯＨＣの４ストロークガソリンエンジンなどであるが、特にこれには限定されない。
【００１２】
図１は、実施例の燃料増量装置が設けられたキャブレタの構成を模式的に示す図である。
キャブレタ１０は、ベンチュリ部１１、メイン燃料流路１２、バイパス燃料通路１３、電磁弁１４等を有して構成されている。
ベンチュリ部１１は、エンジンの吸入空気（新気）が通過する円筒状の部材であるバレルの一部を縮径して流路断面積を絞って形成されている。
ベンチュリ部１１においては、ベンチュリ効果によって空気の流速が他の部分よりも速くなるとともに圧力が低くなり、メイン燃料流路１２、バイパス燃料流路１３から燃料を吸い出す負圧が形成される。
ベンチュリ部１１の下流側には、吸入空気量を調節してエンジンの出力調整を行う図示しないスロットルバルブが設けられる。
【００１３】
メイン燃料流路１２、バイパス燃料流路１３は、フロートと連動するバルブを用いて、液面がほぼ一定となるように燃料が貯留されている図示しないフロートチャンバから、ベンチュリ部１１の内部へ燃料を供給する燃料通路である。
メイン燃料流路１２、バイパス燃料流路１３は、開口端がベンチュリ部１１の内径側に突出して配置されるジェットを有し、負圧により吸い出された燃料はベンチュリ部１１の内部に霧状に噴出し、気化して混合気を形成する。
【００１４】
メイン燃料流路１２は、エンジンの運転中を通じて常時燃料を供給可能となっている。
一方、バイパス燃料流路１３は、途中に電磁弁１４が設けられ、燃料の供給を可能とする開状態と、燃料の供給が遮断される閉状態とを変更可能となっている。
【００１５】
図２は、実施例の燃料増量装置の回路構成を示す図である。
実施例において、エンジンは、点火コイル２１、点火栓２２、ストップスイッチ２３等を有する。
点火コイル２１は、図示しないクランクシャフトに取り付けられたマグネットが、クランクシャフトが所定の回転角度位置範囲にある場合にのみ微小な間隔を隔てて対向するように配置されている。
図３は、実施例の燃料増量装置が設けられるエンジンの点火コイルの出力電圧波形を模式的に示す図である。
点火コイル２１は、クランクシャフトの一回転毎に、近傍をマグネットが通過することによって、図３に示すような出力電圧波形を示す。
図３に示すように、出力電圧波形は、実質的にゼロである初期状態から、先ずプラス側に振れた後にマイナス側へ転じ、その後再びプラス側となり、最終的には実質的にゼロに収束するスパイク状の波形となる。
このようなプラス側２波、マイナス側１波からなる波形は、クランクシャフトの１回転毎に発生する。
【００１６】
点火栓（点火プラグ）２２は、図示しない燃焼室内においてスパークを発生し、混合気に点火するものである。
点火栓２２は、点火コイル２１が発生する電気エネルギのうち、主に点火コイル２１の電圧がマイナス側となる領域（図３におけるプラス側２波以外の領域）のエネルギを利用してスパークを発生させる。
【００１７】
また、点火コイル２１は、エンジンの停止時に出力端子を接地（アース）させて点火をカットするストップスイッチ２３に接続されている。
【００１８】
燃料増量装置は、以下説明する電磁弁駆動装置３０を備えている。
電磁弁駆動装置３０は、ダイオード３１、抵抗３２、コンデンサ３３等を有して構成されている。
ダイオード３１は、点火コイル２１とストップスイッチ２３とを接続する配線の途中から分岐した配線に接続された整流手段である。
ダイオード３１のアノード側は点火コイル２１に接続され、カソード側は抵抗３２を介してコンデンサ（キャパシタ）３３のプラス側の端子に接続されている。
【００１９】
コンデンサ３３は、静電容量により電荷を蓄積可能な蓄電手段である。
コンデンサ３３の抵抗３２側とは反対側の端子は接地されている。
また、コンデンサ３３の抵抗３２側の端子は、電磁弁１４の一方の端子にも接続されている。
電磁弁１４の他方の端子は接地されている。
電磁弁１４は、コンデンサ３３からの供給電圧が所定値以上となったときにバイパス燃料流路１３を開状態から閉状態へ移行させるよう構成されている。
【００２０】
また、電磁弁１４は、コンデンサ３３からの供給電圧が実質的に存在しない非励磁状態においては、図示しないリターンスプリングの付勢力によってバイパス燃料流路を開状態（エンジン始動時の状態）とするよう構成されている。
【００２１】
なお、点火コイル２１が発生するプラス側の電力は、電磁弁１４の駆動のほか、点火時期制御用のトランジスタ等の電源としても用いることができる。
【００２２】
以下、実施例の燃料増量装置の動作について説明する。
図４は、実施例の燃料増量装置が設けられるエンジンの回転数推移及び電磁弁の状態の一例を示すタイミングチャートである。
図４において、横軸は時間を示し、縦軸はエンジンの回転数（クランクシャフト回転速度）を示している。
【００２３】
先ず、エンジンの始動前には、コンデンサ３３は放電状態となっており、電磁弁１４はリターンスプリングによってバイパス燃料流路１３を開状態としている。
その後、リコイルスタータ等によってクランキングを行ってエンジンを始動するが、このときにはバイパス燃料流路１３が開状態であることから、空燃比が通常運転時に対してリッチ化された状態となっており、始動性及び燃焼安定性が確保されている。
エンジンの始動完了（完爆後）、クランクシャフトの累積回転数増加に応じて、コンデンサ３３への蓄電量は逐次増加する。
【００２４】
そして、エンジンの回転数が所定の暖気運転時回転数に達した際、あるいはその前後において、コンデンサ３３から電磁弁１４への供給電圧が、電磁弁１４の駆動に必要なレベルに達すると、電磁弁１４はバイパス燃料流路１３を開状態から閉状態へ移行させ、燃料増量を終了する。
ここで、電磁弁１４がバイパス燃料流路１３を閉状態へ移行させる時期が適切となるように（例えば、エンジンの回転数が予め設定された所定の始動完了回転数に達したときに閉状態となるように）コンデンサ３３の容量や電磁弁１４の諸元を設定するとよい。
【００２５】
その後の暖気運転、作業運転、アイドリング運転においては、エンジンにはメイン燃料流路１２のみから燃料が供給され、空燃比は例えばストイキ近傍に維持される。
なお、アイドリング運転においては、始動時に電磁弁１４の駆動が行われた状態に対して、エンジンの回転数が低くなり、コンデンサ３３から電磁弁１４への供給電圧も低い状態となり得るが、電磁弁１４の保持エネルギは、状態遷移のための駆動エネルギに対して小さいことから、このような状態でも電磁弁１４はバイパス燃料流路１３を閉状態に維持可能となっている。
そのと、エンジンの運転が終了すると、コンデンサ３３が放電することによって電磁弁１４への供給電圧が実質的にゼロとなり、電磁弁１４はリターンスプリングによってバイパス燃料流路１３を開状態に復帰させる。
【００２６】
以上説明した実施例によれば、通常は点火コイル２１からクランクシャフトの１回転につき２波発生するプラス側のエネルギを一時的にコンデンサ３３に蓄え、電磁弁１４を開状態から閉状態に推移させ、閉状態に維持する電源として用いることができる。
また、始動時には供給電圧がないことからバイパス燃料流路１３は開状態となっており、特別な操作をすることなく燃料供給量を増量させて混合気を燃料リッチ化し、始動しやすい状況をつくることができる。
【００２７】
また、汎用エンジンは、通常無負荷高速領域で暖機運転を行ってから作業運転に移行することが多いため、暖気運転では比較的高い回転数が用いられることが多い。
本実施例においては、このような特性を利用して、コンデンサ３３への充電量と時間を管理し、適切なタイミングでバイパス燃料流路１３を閉じることができる。
【００２８】
（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
燃料増量装置やエンジンの構成は、上述した実施例に限らず、適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１０    キャブレタ                    １１    ベンチュリ部
１２    メイン燃料流路                １３    バイパス燃料流路
１４    電磁弁
２１    点火コイル                    ２２    点火栓
２３    ストップスイッチ
３０    電磁弁駆動装置                ３１    ダイオード
３２    抵抗                          ３３    コンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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