(57)【要約】【課題】  ピストンバルブを支持するバルブガイドを備えたピストンバルブ型気化器において、従来のバルブガイドがもつ、ピストンバルブとバルブガイドが噛合う危険と、ピストンバルブの下端部がバルブガイド上を通過する際の内燃機関の出力調節に係る運転者の期待値と実際の出力変化の齟齬による違和感の問題を経済的な手段で解消する。【解決手段】  ピストンバルブの下流側に吸気通路を横断する略板状のバルブガイドを、従来の水平直線形状またはアーチ形状ではなく、吸気通路の壁面との一方の接続部から他方の接続部へと単調に傾斜させた形状とする。この単調な傾斜の付与により、ピストンバルブとバルブガイドの幾何学的な噛合いが回避され、かつ、ピストンバルブの下端部がバルブガイド上を通過する際に不可避的に発生するバルブガイドにより遮られた無効開口幅が低減され、バルブ開口面積変化率の急激な変化が抑えられて違和感が解消される。【選択図】図１
2009209911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気化器本体を貫通する吸気通路と、これと交差して設けられた案内筒と、案内筒の内部に収容されて吸気通路に出入する略円筒形状のピストンバルブと、ピストンバルブに係合されたジェットニードルと、ジェットニードルを内部に収容して気化器本体に配置されたニードルジェットと、ピストンバルブが全閉状態から開く時に最初に生じる開口部の近傍の気化器本体に設けられた低速系統燃料吐出ポートとを備えるところの、火花点火内燃機関用ピストンバルブ型気化器であって、ピストンバルブの吸入空気の流れの下流側の吸気通路を横断して吸入空気の流れに沿うように配置された略板状のバルブガイドを備え、かつ、バルブガイドはピストンバルブ開度の大なる位置に配置された高位接続部とピストンバルブ開度の小なる位置に配置された低位接続部において吸気通路の壁面に接続しており、かつ、バルブガイドはその吸入空気の流れの上流側の端部に案内筒の内周面を延長してできる仮想円筒面に沿うガイド面を備え、かつ、バルブガイドのピストンバルブ開度が大である側の面とガイド面の交線たる大開度側縁線が、高位接続部より発して低位接続部に至るまでの区間のうち少なくとも吸気通路の中央部に至るまでの区間においてピストンバルブの下端部を含む平面に対し単調に傾斜して構成されたことを特徴とするピストンバルブ型気化器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、精度および出力制御性の向上を計った火花点火内燃機関用ピストンバルブ型の気化器に関する。
【背景技術】
【０００２】  吸気通路と交差して設けられた案内筒により案内されて吸気通路に出入する略円筒形状のピストンバルブをスロットルバルブとして備えるピストンバルブ型の気化器は、主に小型の火花点火内燃機関用に汎く用いられている。かかるピストンバルブ型気化器の多くは可変ベンチュリー型気化器であり、該ピストンバルブに係合されたジェットニードルと呼称されるテーパーを付された棒材と、気化器本体に装着されたニードルジェットと呼称される環状部材とにより構成される針弁たる主系統可変燃料絞り弁を備え、かつ、ピストンバルブが全閉より開き始める時に最初に生じる開口部の近傍の気化器本体上に設けられた低速系統燃料吐出ポートを備えている。【０００３】  かかるピストンバルブ型の気化器の多くは、ピストンバルブの案内筒が略垂直に、これと直交して吸気通路が略水平配置され、ピストンバルブが下方より上方に変位とバルブ開度が増す垂直型である。以下では便宜上、この垂直型の気化器に沿って説明を行い、上下、縦横、左右なる概念と用語を用いる。左右は、全て本明細書に記載の各正面図における左右を意味する。また、案内筒およびピストンバルブが垂直ではない方向に配置されたピストンバルブ型気化器も存在する。これらは本発明に関しては垂直型の均等物であり、上下、縦横、左右等の概念はしかるべく読みかえられる。【０００４】  図８は、従来のピストンバルブ型気化器例を吸気通路を吸入空気の流れの下流側、すなわち内燃機関側、から見た部分正面図である。図９は、図８の矢視Ｍ−Ｍによる部分側方断面図である。図８および、図９には、部分開度状態における気化器本体１の内部に設けられた案内筒２とピストンバルブ３と吸気通路４の関係が示されている。ピストンバルブ型気化器では、ピストンバルブの外径は案内筒の内径より僅かに小さく設定され、両者の間に間隙が確保されている。図８および図９では、説明の必要上、当該隙間は実際よりも誇張されて模式的に表現されている。【０００５】  内燃機関の運転中には、ピストンバルブ３の吸入空気の流れの下流側の吸気通路４内に吸気管内負圧が発生する。この吸気管内負圧がピストンバルブ３に作用している状態では、ピストンバルブ３と案内筒２の内面の接点は、図８中の上方支持点９１、左方支持点９２、右方支持点９３の３部位である。実際には、全ての部材は完全な剛体ではなく撓みが発生するので、接触部位は実際には線分や点ではなく小さな面積をもつ領域となる。【０００６】  ピストンバルブ３の外径は案内筒２の内径より僅かに小さいので、吸気管内負圧によりピストンバルブ３の下端部２６は、案内筒２の内面を延長してできる想像上の円筒面をこえて吸気通路４の内部を内燃機関側、すなわち図９の左方、に入り込んだ状態で左方支持点９２および右方支持点９３で気化器本体１と接触する。この入り込み量は、ある一定の吸気管内負圧の下では、案内筒２の内径とピストンバルブ３の外径の差と使用過程における接触部位の摩耗量で決り、これらの組合せによりばらつきをもつ量である。一方、上方支持点９１では、吸気管内負圧が加わっても、ピストンバルブ３の側面の側面は案内筒２の壁面に遮られるので、これをこえて内燃機関側に入り込むことはない。よって、吸��管内負圧がピストンバルブ３に作用する条件では、ピストンバルブ３は案内筒２の中心線に対し図９の時計方向に回転して定位する。【０００７】  図９において、ピストンバルブ３が全閉より開き始める時に最初に生じる開口部の近傍の気化器本体１の部位、すなわちピストンバルブ３の内燃機関側の下端部２６に対向する気化器本体１の部位、に低速系統燃料吐出ポート１１が備えられている。ピストンバルブ３の内燃機関側の下端部２６と該低速系統燃料吐出ポート１１の距離は、前記のとおりピストンバルブ３の下端部２６の内燃機関側への入り込みによりばらつく。このため該低速系統燃料吐出ポートに加わる負圧が変化し、低速系統からの燃料吐出量のばらつきが増加する問題が発生する。実用上、多くの場合、ピストンバルブ３の内燃機関側の下端部２６と該低速系統燃料吐出ポート１１の距離のばらつきのレンジは１００分の６ミリメートル程度以下に抑えることが要求される。しかしながら、この入り込み量のばらつきのレンジは、この要求レンジに対して無視できない程度の大きさをもち、ピストンバルブ型気化器の流量精度向上の上で大きな問題である。【０００８】  また、ピストンバルブ３が案内筒２に対し図９に示すように傾斜して定位するため、同図に示すジェットニードル１５とニードルジェット１６の相対角が変化し、主系統可変燃料絞り弁の抵抗が変化するため、主系統からの燃料吐出量のばらつきが増加する問題が発生する。【０００９】  ピストンバルブの下端部の内燃機関側への入り込みに起因する前記の諸問題は当業者において既に周知であり、ピストンバルブの下端部の内燃機関側への入り込みを防止する技術は従来より提案されてきた。以下に従来技術の代表的なものにつき説明する。【００１０】  第１に、ピストンバルブの直下流の吸気通路の中央部にピストンバルブの摺動方向に沿った縦リブ状のバルブガイドを設け、これに案内筒の内面を形成してピストンバルブを案内する手段が知られている。これは、ピストンバルブの端部の内燃機関側への入り込みを防止するには極めて有用な手段である。しかしながら、ピストンバルブが全閉より開き始める時に最初に生じる開口部の近傍の気化器本体上に低速系統燃料吐出ポートを設けたピストンバルブ型気化器の場合、このバルブガイドが該低速系統燃料吐出ポートの直下流かつ近傍に位置するため、該低速系統燃料吐出ポート付近の吸入空気の流れが乱れ、かつ、低速系統から吐出された燃料の多くの部分がこのリブの根本部分に衝突して一旦滞留するので、燃焼室への燃料供給が安定せず燃焼サイクルごとの空燃比が安定しない問題があり実用に供されていない。【００１１】  第２に、吸気通路を横断する水平な直線状の横リブ型のバルブガイドを設け、この端部を案内筒の一部とする手段が知られている。この横リブ型の一例として本発明の発明者により特許公開公報２０００年３１０１６０号の第１図に支持部材３０１として提示されたものがある。横リブ型では、バルブガイドは低速系統燃料吐出ポートの直下流かつ近傍に位置しないので、前記の吸入空気の流れを乱す問題等は発生しない。しかしながら、ピストンバルブが当該リブの位置よりも大きな開度から閉じられる際に、吸気管内負圧により内燃機関側に���込まれたピストンバルブの下端部がバルブガイドに乗上げる。水平な横リブ状のバルブガイドの場合、その上縁部とピストンバルブの下端部を含む平面は平行である。よって、スロットルリターンスプリングがピストンバルブを下降させる力に対応するバルブガイドからの反力は、スロットルリターンスプリングがピストンバルブを下降させ力と方向が同じでベクトルの向きが逆である。これにより、スロットルリターンスプリングがピストンバルブを下降させ力とバルブガイドからの反力は完全に打消し合い、ピストンバルブはバルブガイドの上縁部の位置より下方には下降できない。以後、この状態を幾何学的に噛合った状態と呼ぶことにする。【００１２】  なお、この乗上げを解消するためにピストンバルブの下端部に充分な大きさの面取りを付すことは容易に考えられる。しかしながら、この面取りはピストンバルブの全閉付近において吸入空気の大きな迂回通路となり、ピストンバルブ全閉時の密閉度が損われる。よって、気化器としての性能上の制約から各部の寸法ばらつきと使用過程における摩耗を考慮にいれて安全を確保できる充分な大きさの面取りを与えることは実用上不可能であることは当業者において周知である。【００１３】  さらに、水平な直線状の横リブ型のバルブガイドの場合、ピストンバルブの下端部が当該バルブガイドの上を通過する間は、ピストンバルブの位置が変化するにもかかわらずピストンバルブの実効開度が変化せず、内燃機関の出力が変化しない不感帯が発生し、ピストンバルブの下端部が当該バルブガイドを通過した直後に出力の変化が常に復する。このため、運転者が違和感を抱き、期待する出力変化を得るためにピストンバルブを過剰に開閉してしまう危険がある問題がある。【００１４】  第３に、本発明の発明者らによる特許公開公報２００２年２７６４６８号に記載の技術がある。これは、水平な直線状の横リブ型のバルブガイドのもつ前記の問題点を解決を試みたものである。当該発明では、バルブガイドの両端は低速系統燃料吐出ポートの直下流位置を避けて配置されているため前記の縦リブ型の問題を回避しており、同公報中に突起２２として記載されたピストンバルブを受止めるランプ斜面を有する突部を設けることによりピストンバルブが閉じる際に下端部がバルブガイドに乗上げるのを防止をはかり、かつ、バルブガイドをアーチ形状とすることにより、ピストンバルブの下端部がバルブガイドの上を通過する際もピストンバルブの有効開度がいくばくか変化して内燃機関の出力も相応に変化するように構成されている。当該技術により気化器を試作して検証を行った結果、所期の目的は達せられたことが確認されたが、以下に述べる２個の問題が新たに指摘された。【００１５】  第１に、リブ上にランプ斜面を有する突起を設けるには当該ランプ部を形成するためには、従来なかった新たな機械加工が必要であり製造原価が増大する問題があり、かつ、必然的に吸気通路の中央部に位置するランプ部たる突起が吸入空気の流れを乱し、吸気抵抗が増加する問題が見出された。【００１６】  第２に、従来の水平に直線状に配置された横リブ型よりは問題は軽減されたが、ピストンバルブの開閉操作量に基づく運転者の出力変化に対する期待値と実際の出力の変化の間に、内燃機関の高速運転時において無視できない差が生じる場合が残り、運転者が違和感を抱き、過剰なバルブ操作を行う場合が残っていることが見出された。
【特許文献１】特許公開公報２０００年３１０１６０号
【特許文献１】特許公開公報２００２年２７６４６８号
【発明の表示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】  本発明が解決しようとする課題は、従来のバルブガイドを備えたピストンバルブ型気化器がもつ前記の諸問題を解決することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】  本発明では、前記の２個の課題、すなわちランプ部の存在に伴う製造原価増大と吸気抵抗増大の第１の問題、およびピストンバルブの開閉操作量に基づく運転者の出力変化に対する期待値と実際の出力の変化に差が生じる第２の問題を、バルブガイドを吸気通路の一方の壁面に接続する一端から吸気通路の他の壁面に接続する他端に至る間において傾斜させ、かつ、ランプ部たる突起を除去する手段により解決する。
【００１９】  まず、図１、図２および図３により本発明になる気化器の構成につき説明する。
【００２０】  図１は、本発明になるピストンバルブ型気化器例を吸入空気の流れの下流から見た正面図である。図２は、図１中の矢視Ｐ−Ｐによる側方断面図である。図３は、図１の気化器を図１中の矢視Ｑ−Ｑによる上方断面図である。
【００２１】  気化器本体１の内部を貫通して吸気通路４が設けられている。吸気通路４と直交して案内筒２が設けられており、その内部にスロットルバルブたるピストンバルブ３が隙間をもって摺動自在に収容されている。ピストンバルブ３には、主系統用可変燃料絞りを構成するジェットニードル１５が係合されている。気化器本体１にはキャップ２１が螺合されおり、キャップ２１とピストンバルブ３に挟まれてスロットルリターンスプリング２２が圧縮されて収容されている。吸気通路４と案内筒２が交わる部分がベンチュリー３１を形成している。
【００２２】  ピストンバルブ３が全閉状態から開く時に最初に生じる開口部の近傍、すなわちピストンバルブ３の下端部２６に対向する気化器本体１の部位、に低速系統燃料吐出ポート１１が設けられている。低速系統燃料吐出ポート１１には、スロージェット１２を介して燃料溜１８に接続している。スロージェット１２の気液混合部には、図示されていない低速系統用ブリードエア通路が接続されており、該通路は低速系統のブリードエア制御バルブたるエアスクリュー１３を介して低速系統用ブリードエア取入口１４にて吸気通路４に接続している。
【００２３】  案内筒２の中心線上に位置する気化器本体１の部位に、主系統用可変燃料絞りを構成するジェットニードル１６が装着されている。ジェットニードル１６の内部にニードルジェット１５が収容されている。ニードルジェット１６は、ニードルジェットホルダー２０およびメインジェット１７を介して燃料溜１８に接続している。ニードルジェットホルダー２０の外周には、主系統用ブリードエア通路が接続されており、主系統用ブリードエア通路はメインエアジェット１９を介して主系統用ブリードエア取入口２３において吸気通路４に接続している。
【００２４】  気化器本体１には、燃料溜１８の内部に貯留される燃料のレベルを一定に保つ定油面機構を構成するフロート２４が備えられている。
【００２５】  吸入空気の流れの下流側の吸気通路４を横断して薄板状のバルブガイド５が設けられている。バルブガイド５は吸入空気の流れに沿って備えられている。バルブガイド５は、吸気通路４の壁面と高位接続部７、すなわちピストンバルブ３の開度の大なる側に位置する接続部、および低位接続部６、すなわちピストンバルブ３の開度の小なる側に位置する接続部、において接続している。
【００２６】  バルブガイド５の吸入空気の流れの上流側の端部には、案内筒２の内周面を延長した仮想円筒面と重なる形状をもつガイド面８が形成されている。このガイド面８は、たとえば案内筒２の内周面を加工する際に同一刃具により同時に機械加工により形成される。バルブガイド５のピストンバルブ３の開度の大なる側の面、すなわち図１および図２では上側の面、とガイド面８の交線が各図に示した大開度側縁線９である。
【００２７】  大開度側縁線９は、少なくとも高位接続部７から発して吸気通路４の中央部にいたるまでの区間において、単調に傾斜している。本発明の明細書、特許請求の範囲、要約書等において、単調とは変曲点を有しないこと、換言すればピストンバルブ５の下端部２６を含む平面と平行とならないことを意味する。
【００２８】  ガイド面８の吸気通路４の左右方向の中央に位置してピストンバルブ３と接触して支持する支持部位８１が、図１に示すピストンバルブ３が全閉している時に吸気管内負圧が作用したと仮定した際の吸気管内負圧がピストンバルブ３の下流側に作用する負圧中心８０よりもピストンバルブ３の閉じ方向の位置、すなわち図１、図２においてはより低い位置、をとるようにバルブガイド５は配置されている。本気化器例の吸気通路４の断面形状は真円であるからバルブ全閉時の負圧中心８０は吸気通路４の断面の中心線上に位置する。
【００２９】  図３中に角Φで示すところの、バルブガイド５の吸気通路４の壁面との低位接続部６の低速系統燃料吐出ポート１１に近い側の起点部と低速系統燃料吐出ポート１１の中心を結ぶ直線が吸入空気の流れの下流の方向になす角Φが、６０度より大きくなるように、バルブガイド５の低位接続部６の位置が選定されている。本発明にかかる一連の検討により、角Φを６０度より大きくとれば、既に述べたバルブガイドと吸気通路の壁面との接続部を低速系統燃料吐出ポートの直下流に配置した際の低速系統燃料吐出ポートに加わる負圧の乱れ、および吐出された燃料の滞留の問題を回避できることが知られた。図３中の角Φは約８５度である。
【００３０】  なお、比較の便宜上、本気化器には、バルブガイド５を除き、図８及び図９に示した従来例たる気化器および図１０の特許公開公報２００２年２７６４６８号に記載された技術による気化器例と等しい形状および寸度が与えられている。
【００３１】  以上の構成をもつ気化器の作用につき説明する。
【００３２】  まず、前記の第１の課題の解決に関する作用につき説明する。
【００３３】  ピストンバルブ３の下端部２６とバルブガイド５は、図示のバルブ開度では大開度側縁線９上の大開度側縁線上接触点１０で接触している。ピストンバルブ３が大きな開度から下降して閉弁するに従い、大開度側縁線上接触点１０は大開度側縁線９の上を高位接続部７から発して低位接続部６に向けて移動する。ピストンバルブ３の外径は案内筒２の内径より僅かに小さいので、大開度側縁線上接触点１０が吸気通路４の中央部に達したのちはピストンバルブ３がさらに下降してもそれ以上は右方には移動せず、吸気通路４の中央部付近に留まり、ピストンバルブ３とバルブガイド５の接触部位は、大開度側縁線９の上に位置する大開度側縁線上接触点１０からガイド面８の上に位置する支持部位８１へと移動する。
【００３４】  本気化器においても、図１、図２および図３に示したバルブ開度では、吸気管内負圧によりピストンバルブ３の下端部２６の内燃機関側への入り込みが発生する。この時、ピストンバルブ３の下端部２６に一部は、大開度側縁線上接触点１０より右方ではバルブガイド５の上に内燃機関側にオーバーハングする。この状態での大開度側縁線上接触点１０におけるバルブガイド５とピストンバルブ３の下端部２６の接触のパターンは、基本的に図８の左方支持点９２における両者の接触パターンと同様である。
【００３５】  本発明になるバルブガイド５は、ピストンバルブ３の下端部２６を含む平面に対して傾斜しているので、大開度側縁線上接触点１０におけるバルブガイド５からピストンバルブ３への反力の方向と、スロットルリターンスプリング２２がピストンバルブ３を押下げる力の方向とは角度をもち、二つの力は完全に打消し合わない。バルブガイド５からピストンバルブ３に作用する反力の水平分力はスロットルバルブ３を吸気管内負圧に抗して案内筒２の内部に押し戻す向きに作用し、垂直分力はリターンスプリング２２がピストンバルブ３を押下げる力の一部のみと打消しあう。このため、スロットルリターンスプリング２２の押下げ力の一部は打ち消されることなく残り、前記の幾何学的な噛合いが発生することはない。
【００３６】  以上より、ピストンバルブ３の下端部２６がバルブガイド５の上縁部に乗上げて幾何学的に噛合うのを回避するには、大開度側縁線上接触点１０が左端より吸気通路４の中央部に移動するまでの領域、すなわちバルブガイド５の大開度側縁線９の図１における左側半分、において、ピストンバルブ３の下端部２６を含む平面と大開度側縁線９が平行となる部位がないように単調に傾斜しておればよいことがわかる。
【００３７】  なお、バルブガイド５の大開度側縁線９の吸気通路４の中央部から低位接続部６に至るまでの形状に関しては、当該区間において大開度側縁線９が中央部の高さを上回らぬ限り、ピストンバルブ３の乗上げの回避の要求からの特段の制約はなく、略板状を維持すれば可である。
【００３８】  実際には、ピストンバルブ３の下端部２６とバルブガイド５の間には大開度側縁線上接触点１０において摩擦力が作用する。よって、摩擦力に打勝って下方に移動するには、バルブガイド５がある角度以上の傾斜をもたねばならない。しかしながら、幾何学的な噛合いさえ発生しなければ、関係する部材の材質、作用する吸気管内負圧、バルブガイド５を設ける位置で決る負圧の受圧面積、リターンスプリング２１の特性などを考慮して摩擦による固着が発生しないようにバルブガイド５の傾斜角を選定することが可能である。
【００３９】  二輪車用として実際に製造されている排気量１２５立方センチメートルの４サイクル火花点火内燃機関とピストンバルブ型気化器用に汎く採用されている亜鉛合金の気化器本体と陽極酸化被膜をほどこしたアルミニウム合金製のピストンバルブと手動操作が可能なスロットルリターンスプリングの実在例につき検討した結果では、傾斜角θは約２０度以上あればバルブガイドの設定位置を選定できるとの結論を得た。しかしながら、アルミニウム合金製の気化器本体と陽極酸化被膜をほどこしたアルミニウム合金製のピストンバルブの組合せで、かつ、両者の間に水が介在する可能性がある場合には、これを２５度以上とするのが好ましいと計算されている。
【００４０】  ピストンバルブ３が図示の位置からさらに閉じられて下降して大開度側縁線上接触点１０が支持部位８１に到達したのちは、ピストンバルブ３は、吸気管内負圧に抗してガイド面８上の支持部位８１において支持され、ピストンバルブ３の下端部２６が支持部位８１を乗越えて吸気通路４の内燃機関側へ入り込むことはない。なお、支持部位８１は負圧中心８０より低い位置に設定されているので、ピストンバルブ３は、上方支持点９１の周辺領域と支持部位８１の２領域で傾斜することなく保持される。よって、本発明になる気化器のバルブガイド５は、ピストンバルブ３の下端部２６が吸気通路４の内燃機関側への入り込みを防止という本来の作用をなす。
【００４１】  以上の説明のとおり、一端から他端に向けて単調な傾斜を付与するバルブガイドの構成は、ピストンバルブのバルブガイドへの乗上げを回避し、かつ、ランプ部の存在による製造コストの増大と吸気抵抗の増大を回避する作用をなす。
【００４２】  次に、前記の第２の課題の解決に関する作用につき説明する。
【００４３】  図１０は、特許公開公報２００２年２７６４６８号に記載された技術によるアーチ型のバルブガイドを備えた気化器例を、ピストンバルブの端部がバルブガイド上に位置する弁開度において、吸気通路内のピストンバルブの下端とバルブガイドの位置関係を吸入空気の流れの下流から見て要部を示した部分正面図である。図４は、図１、図２および図３に示された本発明になる気化器例を、ピストンバルブの端部がバルブガイド上に位置する弁開度において、吸気通路内のピストンバルブの下端とバルブガイドの位置関係を吸入空気の流れの下流から見て要部を示した部分正面図である。
【００４４】  図１０および図４において、ピストンバルブ３を両図において等しいピストンバルブ開度Ｈから等しい開度増分ｈだけ開く際、有効なバルブの開口面積は、各々、吸気通路４の有効幅と開度増分ｈを乗じた分だけ増加する。図１０の場合は、吸気通路４の全幅Ｗｔｘから当該開度におけるバルブガイド５により遮蔽された無効幅Ｗａｘを差引いた有効幅Ｗｅｘと開度増分ｈを乗じた面積が開口面積の増分である。同様に、図４の場合は、吸気通路４の全幅Ｗｔｙからバルブガイド５により遮蔽された無効幅Ｗｃｙを差引いた有効幅Ｗｅｙと開度増分ｈを乗じた面積が開口面積の増分である。
【００４５】  図１０および図４から理解されるように、無効幅ＷａｘおよびＷｃｙはバルブガイド５とピストンバルブ３の下端部２６を含む平面がなす角とバルブガイドの厚さにより決る。バルブガイド５の厚さは、耐摩耗性上の制限のためある限度以上は薄く出来ない。バルブガイドの厚さを一定とすれば、図４に示されたバルブガイド５とピストンバルブ３の下端部２６を含む平面がなす角θ、換言すればバルブガイド５の水平からの傾斜角、を大きくとれば、同図中の無効幅Ｗｃｙは小さくなり、θを小さくとればＷｃｙは大きくなる。バルブガイドの厚さが等しければ、当該開度においてバルブガイド５とピストンバルブ３の下端部２６が平行、すなわち相対角が零、となる図１０の無効幅Ｗａｘの方が、両者が常に零でない相対角をもつ図４の無効幅Ｗｃｙよりが大きくなることは明白である。
【００４６】  図１０において、ピストンバルブ３が図示の開度では、無効幅Ｗａｘが全幅Ｗｔｘに占める割合は約５０パーセンである。ピストンバルブ３がこの位置よりさらに上昇して、その下端部２６がバルブガイド５の上縁部をこえると、無効幅Ｗａｘは一挙に零となり有効幅は当該開度における全幅Ｗｔｘへとジャンプする。これが開口面積の変化が内燃機関の出力変化をもたらす内燃機関の運転速度領域において運転者の違和感の原因であることが予想され、実験により検証された。
【００４７】  一方、図４において、ピストンバルブ３が図示の開度では、無効幅Ｗｃｙが全幅Ｗｔｙに占める割合は約２０パーセンである。ピストンバルブ３が図示の開度よりさらに上昇しても、無効幅Ｗｃｙは変化しない。このため、ピストンバルブ３の単位操作量あたりの開口面積が急激に変化することはない。よって、開口面積の変化が内燃機関の出力変化をもたらす内燃機関の運転速度領域でも、開度の如何によらず開弁操作による出力の変化特性はバルブガイド５が存在しない場合の特性に近い滑らかな特性あり、運転者が違和感を抱くことはない。
【００４８】  本発明に係る実験、検討の過程で、内燃機関の運転者が、ピストンバルブの開閉操作量に基づく期待値と実際の出力の変化の間の齟齬に関して違和感を抱く原因に関し、以下の知見が得られた。第１に、ピストンバルブの単位開度変位あたりのバルブ有効開口面積が期待と異なる場合がある。すなわち、図３および図１０中にＨで示すバルブ開度高さにおいて、当該開度のバルブ有効開口面積をＨで微分した値が原因となる場合がある。当該バルブ開度において、無効幅が全幅に占める割合が大であり期待した出力上昇が得られない場合がこれに相当する。第２に、当該開度のバルブ有効開口面積をＨで微分した値のピストンバルブの単位開度変位あたりの変化が期待と異なる場合がある。すなわち、当該開度のバルブ有効開口面積をＨで微分した値をさらにＨで微分した値が問題となる場合である。単位開度変化あたりのバルブ有効開口面積がほぼ零から突然大きな値のジャンプする場合がこれに相当する。一般に、第２の場合の方が問題となり易い。これは、車両の乗り心地が振動の加速度の絶対値と、当該加速度をさらに時刻で微分した加加速度の双方に依存しており、後者が主に問題となる事実と類似している。第１、第２いずれの場合においても、各バルブ開度において、無効幅が全幅に占める割合を小さく抑えておくことが有効な解決手段である。ピストンバルブ型気化器の場合、これを約４０パーセント以下に抑えれば実用上問題がないことが計算により予測されている。無効幅が全幅に占める割合は、水平配置のバルブガイドでは１００パーセントに達することは明白であり、図１０の気化器の図示条件では約５０パーセント、図４の本発明になる気化器例では図示条件で２０パーセント未満である。
【００４９】  以上のとおり、一端から他端に向けて傾斜するバルブガイドの構成は、各開度における有効開口幅の急激な変化を回避し、運転者の違和感を解消するように作用する。
【発明の効果】
【００５０】  本発明になるピストンバルブ型気化器では、傾斜して吸気通路を横断するバルブガイドの採用により、燃料流量のばらつきが抑えられるとともに、バルブガイドの採用に伴う製造原価の増大と通気抵抗の増大を従来より低く抑えられ、かつ、ピストンバルブの操作量と出力変化量の間の違和感が解消され、過剰なスロットルバルブ操作を行う危険が回避される効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】  以下、本発明の実施の形態につき説明する。【００５２】  図５は、本発明の実施例たるピストンバルブ型気化器例を吸入空気の流れの下流側、すなわち内燃機関側、から見た部分正面図である。図６は、図５の気化器の図５中の矢視Ｕ−Ｕによる部分側方断面図である。図７は図５および図６の気化器を図５中の矢視Ｖ−Ｖによる上方断面図である。【００５３】  図１、図２および図３に示した気化器と図５、図６および図７に示した実施例の気化器は、気化器本体１の内燃機関側の端部の形状、吸気通路形状４の形状、ベンチュリ３１の形状、これらに伴う気化器本体１の吸気通路４の外側の形状、バルブガイド５の形状、およびピストンバルブ３の下端に設けたカッタウエー２５の形状の諸点のみ異なる。他の構成は両者において等しい。【００５４】  気化器本体１の内燃機関側の端部にはフランジ４１が設けられている。【００５５】  本実施例のベンチュリー３１を吸入空気の流れの方向の投影した形状は、図１、図２および図３に示した気化器の真円形状ではなく、図５に示した縦長形状である。図６に示したように吸入空気の流れのピストンバルブの上流側の吸気通路の高さが下流側のそれより低くし、上流側の吸気通路の有効な吸入空気通過面積が下流側のそれよりも小さくなるなるように設定されている。【００５６】  吸入空気の流れの下流側の吸気通路４を横断して薄板状のバルブガイド５が設けられている。バルブガイド５は吸入空気の流れに沿うように、すなわち通気抵抗が最小となるように配置されている。図５に示したとおり、本実施例のバルブガイド５は、吸気通路４の壁面との高位接続部７から吸気通路４の壁面との低位接続部６にかけて単調に傾斜して下降しているが直線ではない。【００５７】  バルブガイド５は、案内筒２の内面を吸気通路４の内部に延長して得られる仮想円筒面から、気化器本体１の吸入空気の流れの下流側の端部に設けられたフランジ４１にいたるまでの間、切れ目なく連続して配置されている。このようにバルブガイド５の端部がフランジ面まで到達しておれば、必要に応じ吸気通路４を実用上漏れなく完全に分割することが可能である。本気化器を装着する火花点火内燃機関が２個の互いに分離された吸気ポートを有する場合には、下方の吸気通路を一方の吸気ポートに接続し、上方の吸気通路を他方の吸気ポートにほぼ完全に分離して接続することが可能である。この場合、小スロットルバルブ開度領域では下方の吸気通路は開いており、上方の吸気通路は閉じられているので、一方の吸気ポートからのみ吸気が行われ燃焼室内にスワールなどを発生させることができる。また、バルブガイドの配置高さおよび傾斜角度を調整することにより、一方の吸気ポートのみへの吸気供給から双方の吸気ポートへ吸気供給へと移行を開始するピストンバルブ開度、および、両ポートへ供給する供給空気量の比が徐々に変化するように設定することが可能である。これは、スワール等の強さを制御する上で、ほぼ完全に漏れのないバルブガイドを傾斜して配置することにより得られる大きな利点である。２個の独立した吸気ポートは、２個の吸気バルブにつながる２個の吸気ポートによっても、また、１個の吸気バルブにつながる１個の吸気ポートを隔壁に���り分離しても実現できる。【００５８】  ピストンバルブ３の下端部２６の吸入空気の流れの上流側には、設図５中に隠れ線で示した長方形の開口部たるカッタウエー２５が設けられている。この長方形のカッタウエー２５の高さ、幅、および両者の比を変更すれば、ピストンバルブ３の各開度におけるベンチュリー負圧特性を従来の傾斜型よりも高い自由度をもって設定することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】  本発明は、車両用および固定用の高精度の燃料流量管理を要する火花点火内燃機関用気化器としての利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】  本発明になる気化器例の正面図
【図２】  図１の本発明になる気化器例の側方断面図
【図３】  図１の本発明になる気化器例の上方断面図
【図４】  図１の本発明になる気化器例の部分正面図
【図５】  本発明の実施例たる気化器の部分正面図
【図６】  図５の本発明の実施例たる気化器の部分側方断面図
【図７】  図５の本発明の実施例たる気化器の上方断面図
【図８】  従来のピストンバルブ型気化器例の部分正面図
【図９】  図８の従来のピストンバルブ型気化器例の部分側方断面図
【図１０】  特許公開公報２００２年２７６４６８号の技術適用気化器例の部分正面図
【符号の説明】
【００６１】      １  気化器本体
２  案内筒
３  ピストンバルブ
４  吸気通路
５  バルブガイド
６  低位接続部
７  高位接続部
８  ガイド面
９  大開度側縁線
１１  低速系統燃料吐出ポート
１５  ジェットニードル
１６  ニードルジェット
２６  ピストンバルブ３の下端部
【図１】
2009209911.tif 000003
【図２】
2009209911.tif 000004
【図３】
2009209911.tif 000005
【図４】
2009209911.tif 000006
【図５】
2009209911.tif 000007
【図６】
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【図７】
2009209911.tif 000009
【図８】
2009209911.tif 000010
【図９】
2009209911.tif 000011
【図１０】
2009209911.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成21年1月28日(2009.1.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】  第３に、本発明の発明者らによる特許公開公報２００２年２７６４６８号に記載の技術がある。これは、水平な直線状の横リブ型のバルブガイドのもつ前記の問題点を解決を試みたものである。当該発明では、バルブガイドの両端は低速系統燃料吐出ポートの直下流位置を避けて配置されているため前記の縦リブ型の問題を回避しており、同公報中に突起２２として記載されたピストンバルブを受止めるランプ斜面を有する突部を設けることによりピストンバルブが閉じる際に下端部がバルブガイドに乗上げるのを防止し、かつ、バルブガイドをアーチ形状とすることにより、ピストンバルブの下端部がバルブガイドの上を通過する際もピストンバルブの有効開度がいくばくか変化して内燃機関の出力も相応に変化するように構成されている。当該技術により気化器を試作して検証を行った結果、所期の目的は達せられたことが確認されたが、以下に述べる２個の問題が新たに指摘された。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】  ピストンバルブ３が全閉状態から開く時に最初に生じる開口部の近傍、すなわちピストンバルブ３の下端部２６に対向する気化器本体１の部位、に低速系統燃料吐出ポート１１が設けられている。低速系統燃料吐出ポート１１は、スロージェット１２を介して燃料溜１８に接続している。スロージェット１２の気液混合部には、図示されていない低速系統用ブリードエア通路が接続しており、該通路は低速系統のブリードエア制御バルブたるエアスクリュー１３を介して低速系統用ブリードエア取入口１４にて吸気通路４に接続している。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】  案内筒２の中心線上に位置する気化器本体１の部位に、主系統用可変燃料絞りを構成するニードルジェット１６が装着されている。ニードルジェット１６の内部にジェットニードル１５が収容されている。ニードルジェット１６は、ニードルジェットホルダー２０およびメインジェット１７を介して燃料溜１８に接続している。ニードルジェットホルダー２０の外周には、主系統用ブリードエア通路が接続しており、主系統用ブリードエア通路はメインエアジェット１９を介して主系統用ブリードエア取入口２３において吸気通路４に接続している。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】  本発明になるバルブガイド５は、ピストンバルブ３の下端部２６を含む平面に対して傾斜しているので、大開度側縁線上接触点１０におけるバルブガイド５からピストンバルブ３への反力の方向と、スロットルリターンスプリング２２がピストンバルブ３を押下げる力の方向とは角度をもち、二つの力は完全に打消し合わない。バルブガイド５からピストンバルブ３に作用する反力の水平分力はピストンバルブ３を吸気管内負圧に抗して案内筒２の内部に押し戻す向きに作用し、垂直分力はリターンスプリング２２がピストンバルブ３を押下げる力の一部のみと打消しあう。このため、スロットルリターンスプリング２２の押下げ力の一部は打ち消されることなく残り、前記の幾何学的な噛合いが発生することはない。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】  一方、図４において、ピストンバルブ３が図示の開度では、無効幅Ｗｃｙが全幅Ｗｔｙに占める割合は約２０パーセンである。ピストンバルブ３が図示の開度よりさらに上昇しても、無効幅Ｗｃｙは変化しない。このため、ピストンバルブ３の単位操作量あたりの開口面積が急激に変化することはない。よって、開口面積の変化が内燃機関の出力変化をもたらす内燃機関の運転速度領域でも、開度の如何によらず開弁操作による出力の変化特性はバルブガイド５が存在しない場合の特性に近い滑らかな特性であり、運転者が違和感を抱くことはない。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】  本実施例のベンチュリー３１を吸入空気の流れの向きに投影した形状は、図１、図２および図３に示した気化器の真円形状ではなく、図５に示した縦長形状である。図６に示したように吸入空気の流れのピストンバルブの上流側の吸気通路の高さが下流側のそれより低くし、上流側の吸気通路の有効な吸入空気通過面積が下流側のそれよりも小さくなるなるように設定されている。