JP2018132033A - ２気筒汎用エンジンの燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多様な２気筒汎用エンジンに対し燃料噴射システムを低コストで適用できるようにする。【解決手段】インジェクタとスロットルバルブ２８をスロットルボディ１０Ａに備えて２気筒汎用エンジンの吸気マニホルド５Ａとエアクリーナ４Ａの間に配設され、１基のインジェクタで２気筒汎用エンジンの両気筒に対し所定の空燃比に調整した燃料を供給する燃料供給装置１Ａにおいて、そのスロットルボディ１０Ａが、インジェクタを有した燃料供給部３Ａとスロットルバルブ２８を有した空気量制御部２Ａで構成されており、その燃料供給部３Ａと空気量制御部２Ａが分離・結合可能な別部品からなるものとした。【選択図】図４

Description

本発明は、２気筒汎用エンジンの燃料供給装置に関し、殊に、芝刈り機や発電器などに用いられるＶ型２気筒汎用エンジンに好適な燃料供給装置に関する。

近年、芝刈り機、発電機、水上レジャー用動力機などに用いられる複数気筒の汎用エンジンにおいても、燃費向上や排ガス規制などの環境対策の要求に対応するため、キャブレータ（気化器）を用いた燃料供給システムから気筒毎の空燃比の制御性に優れているインジェクタを用いた燃料供給システム（燃料噴射システム：ＦＩ）に移行しつつある。

しかし、汎用エンジンは、その多くが作業機の動力目的で使用されるため最終消費者の利便性を考慮してコンパクトかつ低価格であることが求められているところ、現在流通している汎用エンジンでは、エアクリーナと吸気マニホルドの間にキャブレータを介装することを前提としており、ＦＩに移行する際には燃料供給装置の変更に伴い、エンジンシステムの構成要素である吸気マニホルドの接続構造とエアクリーナの接続構造を全面的に変更する必要が生じて、エンジンシステム全体として製造コストの高騰を招いてしまうことになる。

また、汎用エンジンの多くを占めるＶ型２気筒エンジンでは、それに用いるキャブレータに各気筒を独立で制御する２ボア式と１つのボアで両気筒を制御する単ボア式の２タイプがあるため、適用していたキャブレータのボア数に応じて、新たな燃料供給装置における吸気マニホルドへの接続構造とエアクリーナへの接続構造を変更する必要が生じるとともに、２ボア式の場合は高価なインジェクタが２基必要となるため、さらなる製造コストの高騰を招くことになる。

これに対し、本願発明者・出願人らは、先に特開２００３−１０６２４６号公報において、２気筒汎用エンジンの各気筒に接続される２つの吸気通路の間の領域に接する１基のインジェクタで燃料を供給する方式の燃料供給装置を提案しており、インジェクタ数の削減によりコストの低減を実現している。しかしながら、この燃料供給装置においても、２つのスロットルバルブを配置したスロットルボディが必要であることに加え、様々な方式の既存の汎用エンジンにそのまま接続することが出来ない構造であることから、コストの低減効果は不充分と言わざるを得ない。

さらに近年では、ランニングコストの低減を目的として電子制御によるモータで駆動するスロットル（電制スロットル）を用いた燃料供給システムも普及しつつあり、芝刈り機や発電器等に用いられる汎用エンジンにおいても、斯かる電制スロットルを用いて高効率領域での運転を実現させたいというニーズも高まっている。

上述したような要求を総て考慮してＦＩによる燃料供給装置を現状の汎用エンジンに導入する場合は、単ボア式で機械式スロットル、単ボア式で電制スロットル、２ボア式で機械制御スロットル、２ボア式で電制スロットルの４タイプのエンジンに適用することが想定され、少なくとも４タイプの燃料供給装置を用意する必要が生じることから、その低コスト化の達成は極めて困難と考えられる。

特開２００３−１０６２４６号公報

本発明は、上記のような問題を解決しようとするものであり、多様な２気筒汎用エンジンに対し燃料噴射システムを低コストで適用できるようにすることを課題とする。

そこで、本発明は、インジェクタとスロットルバルブをスロットルボディに備えて２気筒汎用エンジンの吸気マニホルドとエアクリーナの間に配設され、１基のインジェクタで２気筒汎用エンジンの両気筒に対し所定の空燃比に調整した燃料を供給する燃料供給装置において、前記スロットルボディは、インジェクタを有した燃料供給部とスロットルバルブを有した空気量制御部で構成されており、その燃料供給部と空気量制御部が分離・結合可能な別部品からなる、ことを特徴とするものとした。

このように、ＦＩ方式による燃料供給装置のスロットルボディを、インジェクタを有した部分とスロットルバルブを有した部分が別部品からなるものとして、その分離・結合を可能としたことにより、適用する汎用エンジンのタイプに応じてインジェクタ側またはスロットルバルブ側の部品を交換して組み合わせながら容易に適合可能なものとなるため、汎用エンジンのタイプ毎に異なる態様の吸気マニホルドとエアクリーナに各々対応した構造とともに機械式または電制式のスロットルバルブを一体的に備えた燃料供給装置を全タイプ用意する場合と比べ、低廉な製造コストで多様な汎用エンジンに対し燃料噴射システムを適用できるようになる。

また、この燃料供給装置において、その燃料供給部は、空気量制御部の下流側に配置されているとともにその下流側端部に吸気マニホルドに接続するための接合端面が形成されており、その空気量制御部には、上流側端部にエアクリーナに接続するための接合端面が形成されている、ことを特徴としたものとすれば、燃料供給装置を吸気マニホルドとエアクリーナの間に容易に配設可能なものとなる。

この場合、その空気量制御部のエアクリーナ側の接合端面には、単ボア用エアクリーナの２孔式取付けフランジと２ボア用エアクリーナの４孔式取付けフランジの両方に取付け可能とするための５つのボルト孔が貫通して開口しており、その５つのボルト孔は、前記４孔式取付けフランジの各ボルト孔に連通するように方形に配置した４つのボルト孔のうちの１つのボルト孔が、前記２孔式取付けフランジの２つのボルト孔のうち一方に連通するボルト孔を兼ねており、このボルト孔の吸気通路を挟んだ対向側に前記２つのボルト孔の他方に連通する５つ目のボルト孔が貫通して開口してなるものである、ことを特徴としたものとすれば、１つの空気量制御部で単ボア用と２ボア用の両タイプのエアクリーナにそのまま接続可能なものとなる。

更に、上述した燃料供給装置において、その燃料供給部は、１本の直線状の吸気通路を有した単ボア用吸気マニホルド対応型のものまたは１本の吸気通路がインジェクタ下流側で拡径して２ボア用吸気マニホルドの２本の吸気通路の両方に接続する２ボア用吸気マニホルド対応型のものとされている、ことを特徴としたものとすれば、２タイプの燃料供給部を構成する部品を用意しておけば、単ボア用と２ボア用の両タイプの吸気マニホルドに対し容易に対応して接続可能なものとなる。

更にまた、上述した燃料供給装置において、その空気量制御部のスロットルバルブは、機械制御式または電子制御式のものが使用可能とすることを特徴としたものとすれば、機械制御式と電子制御式の２タイプの空気量制御部を用意して前述した燃料供給部に適宜組み合わせることで、機械制御式と電子制御式の両方の要求に対応しながら様々なタイプのエンジンに対応可能なものとなる。

加えて、上述した燃料供給装置において、その適用対象がＶ型エンジンであることを特徴としたものとすれば、エンジンヘッドの間隔が狭く燃料供給装置の配置の自由度が低い状況において、上述した本発明によるメリットが一層顕著なものとなる。

燃料供給装置のスロットルボディにおいてインジェクタを備えた部分とスロットルバルブを備えた部分を別部品にしてその分離・結合を可能にした本発明によると、多様な２気筒汎用エンジンに対し燃料噴射システムを低コストで適用できるものである。

本発明における実施の形態の燃料供給装置の正面図である。 （ａ）は図１の燃料供給装置における空気量制御部の左側面図、（ｂ）は（ａ）の空気量制御部の正面図である。 （ａ）は図１の電制式の空気量制御部に代えて組み合わせる機械式の空気量制御部の左側面図、（ｂ）は（ａ）の空気量制御部の正面図である。 （ａ）は図１の燃料供給装置を吸気マニホルドとエアクリーナの間に介装した状態を示す吸気通路の中心線に沿う縦断面図、（ｂ）は（ａ）の燃料供給装置の左側面図である。 （ａ）は図４（ａ）の燃料供給装置の単ボア用吸気マニホルド対応型の燃料供給部を２ボア用吸気マニホルド対応型の燃料供給部に変更した場合の縦断面図、（ｂ）は（ａ）の燃料供給装置の左側面図である。 キャブレータを吸気マニホルドとエアクリーナの間に介装した状態を示す正面図である。 単ボア式のキャブレータをエアクリーナに取付ける状況を示す斜視図である。 ２ボア式のキャブレータをエアクリーナに取付ける状況を示す斜視図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を説明する。

図１は、本実施の形態である燃料供給装置１Ａを示している。この燃料供給装置１Ａは、Ｖ型の２気筒汎用エンジンに使用することを想定したものであるが、このような汎用エンジンに燃料供給装置を配設する場合、従来は図６に示すようにレギュレータ２００を吸気マニホルド５Ａとエアクリーナ４Ａの間に介装して長いボルト１００でこれらを一体的に締結・固定するのが一般的であった。

そのため、本実施の形態の燃料供給装置１Ａにおけるスロットルボディ１０Ａは、既存のエンジンシステムのレギュレータ２００と置き換えて配設することを考慮して、レギュレータ２００のスロットルボディ１０Ｅの幅Ｘと同等の幅Ｙにするとともに、その両端側の接続端面にレギュレータ２００とほぼ共通したボルト孔位置の接続構造を採用して、既存の吸気マニホルド５Ａとエアクリーナ４Ａの間にそのまま配設できるようにしている。

また、この燃料供給装置１Ａは、１基のインジェクタ３５で２気筒汎用エンジンの両気筒に対し所定の空燃比に調整した燃料を噴射・供給するＦＩ方式を採用したものであるが、そのスロットルボディ１０Ａは、図示しないスロットルバルブを有した空気量制御部２Ａの下流側に、インジェクタ３５を有した燃料供給部３Ａを備えており、その空気量制御部２Ａと燃料供給部３Ａとが、ボアセンタ（吸気通路の中心線）に対し直角な面で分離した別部品により構成されている点が、本発明における特徴部分となっている。

このように、通常は１ピースで構成されるスロットルボディ１０Ａを、インジェクタ３５を有した部分とスロットルバルブを有した部分が別部品からなるものとして、その分離・結合を容易に行えるようにしたことで、適用するエンジンのタイプに応じてインジェクタ側またはスロットルバルブ側の部品を適宜組み合わせながら適合させる方式を実現したものである。

即ち、２気筒汎用エンジンにおいては、以下の表１の上段に示すように、その燃料供給御方式に単ボア式（Ｓ）と２ボア式（Ｔ）の２タイプ、その空気量制御方式に機械式（Ｍ）と電制式（Ｅ）の２タイプ、合計４タイプが存在する。そのため、これらに対応して燃料を供給するには４タイプの燃料供給装置が必要になるところ、上述したようにインジェクタを有した燃料供給部とスロットルバルブを有した空気量制御部を別部品とし、その組み合わせにより既存のエンジンに対応する方式を採用したことにより、生産コストの大幅な低減効果が期待できるものである。

図２（ａ）は、前述した燃料供給装置１Ａにおける空気量制御部２Ａの左側面図、図２（ｂ）はその正面図を示している。この空気量制御部２Ａは、電動モータによる駆動部２５を電子的に作動制御する電制式スロットルを採用しており、吸気通路５０ａに配設したスロットルバルブ２８を電子制御で開閉操作しながら、最適な空気流量を確保して理想的な空燃比を実現しようとするものである。

その空気量制御部２Ａを構成しているボディ２０には、そのエアクリーナ側の接合端面から燃料供給部３Ａ側の接合端面まで貫通した５つのボルト孔２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅが設けられている。そして、そのボルト孔２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅが、エアクリーナ側における単ボア用２孔式取付けフランジと２ボア用４孔式取付けフランジの両方に取付け可能とされており、その点が本実施の形態における重要な特徴部分となっている。

即ち、エアクリーナの４孔式取付けフランジの各ボルト孔に連通するように、ボディ２０に長方形に配置した４つのボルト孔２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄのうち、１つのボルト孔２１ｂが、エアクリーナが２孔式取付けフランジの場合にその２つのボルト孔の一方に連通するボルト孔を兼ねており、このボルト孔２１ｂの吸気通路５０ａを挟んだ対向側に前記２つのボルト孔の他方に連通する５つ目のボルト孔２１ｅが、貫通して開口した構成となっている。尚、ボルト孔２１ｂがボアセンタを中心にした回転方向に拡径されているのは、２孔式フランジの配置角度と２孔式フランジの配置角度のズレに対応可能とするためである。

斯かる構成を採用したのは、表１の上段に記載した４タイプのエンジンに対応するために、単ボア式または２ボア式で機械式または電制式の４タイプの空気量制御部を用意する必要があるところ、そのエアクリーナ側の接合端面の構成を、上述のように単ボア用の２孔式と２ボア用の４孔式の両方に１つで対応可能としたことにより、表１の下段に記載したように、２タイプの空気量制御部（Ｍ），（Ｅ）を用意すれば足りるからである。

また、上述した４タイプのエンジンの生産数量が均等になることは考えにくいことから、４タイプの燃料供給装置を用意する場合は、少量生産のものについてスロットルボディの金型を初めとする設備の償却が進みにくい事態が生じやすいところ、本発明による組み合わせ方式を採用すれば、その可能性は単純計算で２分の１となるため、生産コストの低減において極めて有利と考えられる。

一方、図３（ａ）は、機械式のスロットルを採用した空気量制御部２Ｂの左側面図を示し、図３（ｂ）はその正面図を示している。この空気量制御部２Ｂは、ボディ２２を貫通している吸気通路５０ｂ内に配設したスロットルバルブ２９を、エンジンのガバナー（調速機）とリンクしながら機械的に開閉制御し、最適な空気流量を確保して理想的な空燃比を実現しようとするものである。

この空気量制御部２Ｂも、前述した空気量制御部２Ａと同様に、ボディ２２を貫通して方形に配置した４つのボルト孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄのうち、１つのボルト孔２３ｂがエアクリーナの２孔式取付けフランジの２つのボルト孔の一方に連通するボルト孔を兼ねており、このボルト孔２３ｂの吸気通路５０ｂを挟んだ対向側に前記２つのボルト孔の他方に連通する５つ目のボルト孔２３ｅが貫通して開口しており、前述と同様に４孔式と２孔式の両方に対応してボルトで締結・固定できるようになっている。

図４（ａ）は、図１の燃料供給装置１Ａを、単ボア用２孔式の吸気マニホルド５Ａと単ボア用２孔式のエアクリーナ４Ａの間に介装した状態を示す縦断面図、図４（ｂ）はその燃料供給装置１Ａの左側面図を示している。エアクリーナ４Ａに形成された１本の吸気通路５ａは、スロットルバルブ２８を有した空気量制御部２Ａの吸気通路５０ａ、図示しないインジェクタ３５を有した燃料供給部３Ａの吸気通路５０ｃ、吸気マニホルド５Ａに形成された１本の吸気通路５ｂに連通しており、これらの４部品が２本のボルト１００，１００で一体的に締結・固定されている。

その２本のボルト１００，１００は、図４（ｂ）に示すように、空気量制御部２Ａの５つのボルト孔２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅのうち、ボルト孔２１ｂ，２１ｅ及び、燃料供給部３Ａのボルト孔３１ａ，３１ｂを挿通して締結・固定されており、空気量制御部２Ａのボルト孔２１ａ，２１ｃ，２１ｄは使用されていない。

これに対し、図５（ａ）は、２ボア用４孔式の吸気マニホルド５Ｂと２ボア用４孔式のエアクリーナ４Ｂの間に、本発明による燃料供給装置１Ｃを介装した状態の縦断面図を示している。この実施の形態では、燃料供給装置１Ａにおける空気量制御部２Ａはそのままで、１本の直線状の吸気通路５０ｃを有した単ボア用吸気マニホルド対応型の燃料供給部３Ａに代えて、１本の吸気通路５０ｄがインジェクタ下流側で拡径して吸気マニホルド５Ｂで２本並列して開口した吸気通路５ｅ，５ｆの両方に接続する２ボア用吸気マニホルド対応型の燃料供給部３Ｂを配設したものとなっている。

この燃料供給装置１Ｃの場合、図４（ｂ）の燃料供給装置１Ａにおいて２孔式で固定していた空気量制御部２Ａを、その４つのボルト孔２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄが、４孔式のエアクリーナ４Ｂの取付けフランジに設けた４つのボルト孔の位置に一致するまで、図５（ｂ）に示すようにボアセンタ（吸気通路５０ａの中心線）を中心として矢印方向に回転させて位置合わせを行い、それに対し４孔式の燃料供給部３Ｂのボディ３２に設けた４つのボルト孔３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄを一致させ、それらと４孔式の吸気マニホルド５Ｂの取付けフランジに設けた４つのボルト孔を位置合わせした状態で、４本のボルト１００で一体的に締結・固定している。

このように、電制式のスロットルバルブ２８を備えた空気量制御部２Ａは、そのエアクリーナ側の接合端面が単ボア用２孔式と２ボア用４孔式の両方のエアクリーナ４Ａ，４Ｂに接続することができ、また、単ボア用の燃料供給部３Ａと２ボア用の燃料供給部３Ｂの両方にそのまま接続することができる。また、図示は省略するが、機械式のスロットルバルブ２９を有した空気量制御部２Ｂを組み合わせる場合も同様である。

上述したように、従来、表１上段に記載した４タイプのエンジンに燃料供給装置を設ける場合は専用の４つのスロットルボディが必要であったのに対し、本発明による燃料供給装置においては、表１下段に記載したように２つの空気系部品と２つの燃料供給系部品を組み合わせて対応する構成であることから、単純計算で各部品の生産数量は倍になるため、生産コストの大幅な低減効果が期待できるものであり、且つ、既存のエンジンにおける吸気マニホルド及びエアクリーナがそのまま使用できるというメリットもある。

また、上述した４タイプのエンジンの生産数量が均等であることは稀であるため、数量の少ないものにあってはスロットルボディの金型を初めとする製造設備の償却が進みにくくなるというリスクがあったが、本発明による組み合わせ方式を採用すれば、前記リスクは単純計算で２分の１になるため、長期的な意味における製造コストの削減効果も大いに期待できるものである。

以上、述べたように、本発明により多様な２気筒汎用エンジンに対し燃料噴射システムを低コストで適用できるようになった。

１Ａ，１Ｃ 燃料供給装置、２Ａ，２Ｂ 空気量制御部、３Ａ，３Ｂ 燃料供給部、４Ａ，４Ｂ エアクリーナ、５Ａ，５Ｂ 吸気マニホルド、５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｅ，５ｆ，５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ 吸気通路、１０Ａ スロットルボディ、２０，２２，３０，３２ ボディ、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ ボルト孔、２８，２９ スロットルバルブ、３５ インジェクタ、１００ ボルト

Claims (6)

1. インジェクタとスロットルバルブをスロットルボディに備えて２気筒汎用エンジンの吸気マニホルドとエアクリーナの間に配設され、１基のインジェクタで前記２気筒汎用エンジンの両気筒に対し所定の空燃比に調整した燃料を供給する燃料供給装置において、前記スロットルボディは、前記インジェクタを有した燃料供給部と前記スロットルバルブを有した空気量制御部で構成されており、前記燃料供給部と前記空気量制御部が分離・結合可能な別部品からなる、ことを特徴とする２気筒汎用エンジンの燃料供給装置。
2. 前記燃料供給部は、前記空気量制御部の下流側に配置されているとともに、その下流側端部に前記吸気マニホルドに接続するための接合端面が形成されており、前記空気量制御部には、上流側端部に前記エアクリーナに接続するための接合端面が形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載した２気筒汎用エンジンの燃料供給装置。
3. 前記空気量制御部のエアクリーナ側の接合端面には、単ボア用エアクリーナの２孔式取付けフランジと２ボア用エアクリーナの４孔式取付けフランジの両方に取付け可能とするための５つのボルト孔が貫通して開口しており、前記５つのボルト孔は、前記４孔式取付けフランジの各ボルト孔に連通するように方形に配置した４つのボルト孔のうちの１つのボルト孔が、前記２孔式取付けフランジの２つのボルト孔のうち一方に連通するボルト孔を兼ねており、前記１つのボルト孔の吸気通路を挟んだ対向側に前記２つのボルト孔の他方に連通する５つ目のボルト孔が貫通して開口してなるものである、ことを特徴とする請求項２に記載した２気筒汎用エンジンの燃料供給装置。
4. 前記燃料供給部は、１本の直線状の吸気通路を有した単ボア用吸気マニホルド対応型または１本の吸気通路がインジェクタ下流側で拡径して２ボア用吸気マニホルドの２本の吸気通路の両方に接続する２ボア用吸気マニホルド対応型とされている、ことを特徴とする請求項１，２または３に記載した２気筒汎用エンジンの燃料供給装置。
5. 前記空気量制御部のスロットルバルブが、機械制御式または電子制御式のものである、ことを特徴とする請求項１，２，３または４に記載した２気筒汎用エンジンの燃料供給装置。
6. 適用対象がＶ型エンジンである、ことを特徴とする請求項１，２，３，４または５に記載した２気筒汎用エンジンの燃料供給装置。

Images