(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-12-07
(45)【発行日】2022-12-15
(54)【発明の名称】手動燃料調整装置を含む気化器
(51)【国際特許分類】
F02M 17/08 20060101AFI20221208BHJP
F02M 19/04 20060101ALI20221208BHJP
【ＦＩ】
F02M17/08 B
F02M19/04 A
【請求項の数】
16
(21)【出願番号】P 2018152124
(22)【出願日】2018-08-10
(65)【公開番号】P2020026769
(43)【公開日】2020-02-20
【審査請求日】2021-07-13
(73)【特許権者】
【識別番号】509264132
【氏名又は名称】株式会社やまびこ
(74)【代理人】
【識別番号】100098187
【弁理士】
【氏名又は名称】平井 正司
(72)【発明者】
【氏名】龍崎 育民
(72)【発明者】
【氏名】野中 匠
(72)【発明者】
【氏名】齋藤 保
(72)【発明者】
【氏名】工藤 友善
【審査官】中田 善邦
(56)【参考文献】
【文献】特開平０５－２５６２０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭５７－１０９２５５（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２００１－２８０１９６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－２８４７６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭６０－１００５５５（ＪＰ，Ｕ）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１３０６７７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開平０２－０６１３５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第１００８２１０７（ＵＳ，Ｂ２）
【文献】米国特許第０４８９９６９９（ＵＳ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２６８４５８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２９８５５１（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０２Ｍ１／００－５／１６，９／００－１９／１２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
エアクリーナでろ過した空気を受け取って混合気を生成し、生成した混合気をエンジン本体に供給することのできる気化器において、前記混合気を生成するための混合気生成通路と、
該混合気生成通路に燃料を供給する燃料吐出部と、
燃料源からの燃料を前記燃料吐出部に供給する燃料供給通路と、
手動で操作するニードル弁体とを含み、
前記ニードル弁体を操作することにより前記燃料供給通路を通る燃料の量を調整することができる燃料調整装置を有し、
前記ニードル弁体は、
該ニードル弁体の先端領域において、軸線方向に延び且つ前方に向けて開放したニードル中空部と、
前記ニードル弁体の前記先端領域に形成され、該ニードル弁体の先端面から軸線方向に延び且つ前記ニードル中空部に連通するスリットとを有し、
前記気化器のボディは、
該気化器のボディに形成され、前記ニードル弁体を軸線に沿って前後に変位可能に受け入れるボディ孔と、
該ボディ孔に形成され且つ前記スリットとの間にオリフィスを形成する固定弁座を構成する段部円周縁とを有し、
前記ニードル弁体を操作することにより前記オリフィスの大きさを調整することができ、
該オリフィスの大きさを調整することにより、前記燃料源から、前記オリフィスを通り、次いで前記ニードル中空部を通過して前記燃料吐出部に供給される燃料の量を調整することができることを特徴とする気化器。
【請求項2】
前記ニードル弁体が金属製である、請求項１に記載の気化器。
【請求項3】
前記ニードル弁体が合成樹脂の成型品である、請求項１に記載の気化器。
【請求項4】
前記ニードル弁体は、該ニードル弁体の先端部に、前記ボディ孔の内径よりも大きな外径の第１の凸条を有し、該第１の凸条は、前記スリットを除く部分に周方向に連続して延びている、請求項１に記載の気化器。
【請求項5】
前記ニードル弁体が合成樹脂の成型品であり、前記第１の凸条が、前記ニードル弁体と一体成形されている、請求項４に記載の気化器。
【請求項6】
前記ニードル弁体は、前記ボディ孔の内径よりも大きな外径の第２の凸条を更に有し、該第２の凸条は、前記スリットの開口周縁において連続して延びている、請求項４に記載の気化器。
【請求項7】
前記ニードル弁体が合成樹脂の成型品であり、前記第２の凸条が、前記ニードル弁体と一体成形されている、請求項６に記載の気化器。
【請求項8】
前記ニードル弁体は、前記ボディ孔の内径よりも大きな外径の複数の第３の凸条を更に有し、各第３の凸条は、前記ニードル弁体の先端領域において軸線方向に延びており、
前記複数の第３の凸条は、前記ニードル弁体の周方向に離間している、請求項４又は６に記載の気化器。
【請求項9】
前記ニードル弁体が合成樹脂の成型品であり、前記第３の凸条が、前記ニードル弁体と一体成形されている、請求項８に記載の気化器。
【請求項10】
エアクリーナでろ過した空気を受け取って混合気を生成し、生成した混合気をエンジン本体に供給することのできる気化器であって、前記混合気を生成するための混合気生成通路と、
該混合気生成通路に燃料を供給する燃料吐出部と、
燃料源からの燃料を前記燃料吐出部に供給する燃料供給通路と、
手動で操作するニードル弁体とを含む燃料調整装置を有し、
前記ニードル弁体を操作することにより前記燃料供給通路を通る燃料の量を調整することができ、
前記ニードル弁体は、
該ニードル弁体の先端領域に形成され且つ軸線方向に延びる長溝を有し、
前記気化器のボディは、
前記ニードル弁体を軸線に沿って前後に変位可能に受け入れるボディ孔と、
該ボディ孔に形成され且つ前記長溝との間にオリフィスを形成する固定弁座を構成する段部円周縁とを有し、
前記ニードル弁体は、
該ニードル弁体の先端部に、前記長溝を除く部分に周方向に連続して延びる第１の凸条を有し、
該第１の凸条の外径が、前記ボディ孔の内径よりも大きく、
前記ニードル弁体を前記ボディ孔の中に設置したときに、前記第１の凸条が前記ボディ孔と密着して、前記ニードル弁体の先端部と前記ボディ孔との間をシールすることを特徴とする気化器。
【請求項11】
前記ニードル弁体が合成樹脂の成型品であり、前記第１の凸条が、前記ニードル弁体と一体成形されている、請求項１０に記載の気化器。
【請求項12】
前記ニードル弁体は、前記ボディ孔の内径よりも大きな外径の第２の凸条を更に有し、該第２の凸条は、前記長溝の開口周縁において連続して延びている、請求項１０に記載の気化器。
【請求項13】
前記ニードル弁体が合成樹脂の成型品であり、前記第２の凸条が、前記ニードル弁体と一体成形されている、請求項１２に記載の気化器。
【請求項14】
前記ニードル弁体は、前記ボディ孔の内径よりも大きな外径の複数の第３の凸条を更に有し、各第３の凸条は、前記ニードル弁体の先端領域において軸線方向に延びており、
前記複数の第３の凸条は、前記ニードル弁体の周方向に離間している、請求項１０又は１２に記載の気化器。
【請求項15】
前記ニードル弁体が合成樹脂の成型品であり、前記第３の凸条が、前記ニードル弁体と一体成形されている、請求項１４に記載の気化器。
【請求項16】
前記ニードル弁体の長手方向中間部分に位置し、且つ前記ボディ孔の内面に圧接する中間シール凸条を更に有する、請求項１～１５のいずれか一項に記載の気化器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エンジン本体に供給する混合気を生成する気化器に関し、より詳しくは、混合気の空燃比を調整するための手動の燃料調整装置を含む気化器に関する。
【背景技術】
【0002】
エンジン駆動式作業機には、気化器を備えたエンジンシステムが搭載されている。特許文献１は、気化器付きエンジンシステムによって駆動されるポータブル発電機を開示している。特許文献２は、気化器付きエンジンシステムによって駆動されるチェーンソー、ブロワー、刈払機を開示している。
【0003】
気化器は、特許文献３、４に開示されているように、手動のニードル弁体を含む燃料調整装置を備えている。気化器は、エンジン出力制御弁の種類によって区分することができる。一つはロータリ弁を用いたロータリ式気化器（特許文献３）であり、他の一つは、バタフライ弁を用いたバタフライ式気化器である。手動の燃料調整装置は、気化器の混合気生成通路に燃料を吐出する燃料吐出部に燃料を供給する燃料供給通路に設けられる。
【0004】
メーカーがエンジン駆動式作業機を出荷する際に、個体差によるバラツキを解消するために、作業者が燃料調整装置を操作する。また、現地では、必要に応じて、環境に適合させるために燃料調整装置を操作して燃料供給通路を通る燃料の量を適正化する場合もある。
【0005】
特許文献５は、ロータリ式気化器及びバタフライ式気化器において、主燃料供給通路と合流する副燃料供給通路を用意し、この副燃料供給通路に手動の燃料調整装置を配置することを提案している。
【0006】
ニードル弁体を含む手動の燃料調整装置は、燃料の供給量を調整する方法によって２つの種類に分類できる。第１は、ニードル弁体の円形外周面の全てで「全周オリフィス」を形成するタイプの燃料調整装置である（特許文献７）。第２は、ニードル弁体の外周面の一部で「部分オリフィス」を形成するタイプの燃料調整装置である（特許文献３、６、８）。
【0007】
気化器は、混合気を生成する混合気生成通路を有している。この混合気生成通路にはエアクリーナでろ過した空気が供給され、そして、混合気生成通路で生成した混合気はエンジン本体に供給される。バタフライ式気化器は、一般的に、低負荷時に燃料を混合気生成通路に供給するスロー系燃料吐出部と、高負荷時に燃料を混合気生成通路に供給するメイン系燃料吐出部とを有する。特許文献７は、スロー系とメイン系の双方の燃料供給通路に燃料調整装置を配置した具体例を開示している。
【0008】
この明細書に添付した図２１、図２２は、特許文献７に開示の「全周オリフィス」タイプの手動の燃料調整装置２の概要を説明するための図である。参照符号４はニードル弁体を示す。ニードル弁体４の先端部４aは断面円形であり且つ先細りの形状を有している。気化器ボディ６は、ニードル弁体４の軸線Ａx方向に延びるボディ孔１０を有する。ボディ孔１０は、燃料源１２から燃料吐出部１４に通じる燃料供給通路の一部を構成している。
【0009】
ボディ孔１０は、相対的に大径の上流側部分１０aと小径の下流側部分１０bとを有し、上流側部分１０aは燃料源１２に通じている。下流側部分１０bは燃料吐出部１４に通じている。上流側部分１０aと下流側部分１０bとの間のボディ段部１６は、その円周縁１６aの全周が「固定弁座」を構成する。ボディ孔１０の中に挿入されたニードル弁体４の先細りの先端部４aの外周面が「可動弁体」を構成している。
【0010】
作業者がニードル弁体４を操作してニードル弁体４を後退させると、ボディ段部１６の円周縁１６aからニードル先端部４aの外周面が離れる。そして、ニードル先端部４aとボディ段部１６との間に、全周に亘って連続する環状オリフィス１８が形成される（図２２）。この環状オリフィス１８を「全周オリフィス」と呼ぶと、可動弁体としての全周オリフィス１８を通じて、燃料源１２から燃料吐出部１４に燃料を供給することが可能になる。
【0011】
この明細書に添付した図２３～図２５は、特許文献３、８に開示の「部分オリフィス」タイプの手動の燃料調整装置３０の概要を説明するための図である。従来の「部分オリフィス」タイプは、図２３に図示のニードル弁体３２を有している。ニードル弁体３２の先端部分３２aは中実の円柱形状である。そして、その周面の一部を軸線Ａx方向に切り欠いたニードル燃料通路３４を有している。ニードル燃料通路３４は断面がV字状であり、先端に向かうに従ってその深さＤp及びその開口幅Ｗgが大きくなる形状を有している。
【0012】
「部分オリフィス」タイプでは、ボディ段部１６の円周縁１６a（以下、「段部円周縁」という）は、その全周の一部が「固定弁座」を構成する。ニードル弁体３２を操作して前進又は後退させると、断面V字状のニードル燃料通路３４と段部円周縁１６aで規定されるオリフィス３６（図２５）の通路有効断面積を変化させることができる。このオリフィス３６は、段部円周縁１６aの周方向の一部で規定されることから、これを「部分オリフィス」と呼ぶ。
【0013】
「全周オリフィス」タイプと「部分オリフィス」タイプのそれぞれのオリフィス１８、３６が同じ通路有効断面積に設定されたと仮定したときに、「全周オリフィス」タイプの全周オリフィス１８は、段部円周縁１６aの全周に亘って延びている。これに対して「部分オリフィス」タイプの部分オリフィス３６は、段部円周縁１６aの一部で規定される。このことから、全周オリフィス１８の深さＤall（図２２）と部分オリフィス３６の深さＤp（図２５）とを対比すると、部分オリフィス３６の深さＤpの方が大きい（Ｄall＜Ｄp）。
【0014】
「部分オリフィス」タイプを開示する特許文献８は「全周オリフィス」タイプの問題点を指摘している。燃料は、フィルタを通過した微粒子を含んでいる可能性がある。燃料中に混在するゴミやその他の微小な異物は全周オリフィス１８を目詰まりさせてしまう可能性がある。これが「全周オリフィス」タイプの問題点である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0015】
【文献】US2017/0268458A1
【文献】US2016/0298551A1
【文献】JP特開平２－６１３５８号公報
【文献】US2004/0007788A1
【文献】US2014/0299099A1
【文献】US2018/0023514A1
【文献】U.S. Patent 5,948,325
【文献】U.S. Patent 4,360,481
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0016】
周知のように、地球温暖化、環境汚染が世界的に叫ばれる中で、ポータブル発電機やチェーンソーなどの手持ちエンジン駆動式作業機においても厳しい排気ガス対策が求められている。
【0017】
昨今の気化器は、その本体がダイカスト法によって製造されている。ダイカスト法は金型を用いて溶融金属を鋳造する精密鋳造法である。精密鋳造されたダイカスト品であっても、一定の許容誤差を含む。気化器ボディの材料は一般的にアルミニウム合金である。他方、ニードル弁体は、黄銅、いわゆる真鍮や鉄によって製造され、アルコール燃料対策としてメッキによる表面処理が施されている。このニードル弁体も一定の許容誤差を含む。
【0018】
特許文献３、８に開示の「部分オリフィス」タイプの燃料調整装置３０において、ニードル弁体３２（図２３）の先端部分３２aは中実の円柱形状を有している。ニードル弁体３２を受け入れるボディ孔１０の下流側部分１０bは、ニードル先端部分３２aの外周面と相補的な内周面で規定される断面円形孔で構成されている（図２５）。ニードル弁体３２とボディ孔１０の下流側部分１０bとの間には僅かなクリアランスが存在する。このクリアランスの大きさは、気化器の個体差、ニードル弁体の個体差によって様々である。また、ニードル弁体３２のボディ孔１０に対する位置、つまり前進位置あるいは後退位置によって、ニードル弁体とボディ孔のクリアランスも様々に変化する。
【0019】
「部分オリフィス」タイプの燃料調整装置３０は、燃料中に混在するゴミや、その他の微小な異物がオリフィスを目詰まりさせるという問題を発生する可能性が低いという利点があるものの、ニードル弁体３２とボディ孔１０との間のクリアランスに燃料が侵入し、このクリアランス中を通過する燃料量がニードル弁体３２の位置によって変化するという現象が現れる。そして、この現象によって燃料通路に流入する燃料は、正規に燃料通路を通る燃料に対して、予測不能な付加的な外乱要因となり、ニードル弁体３２の位置、すなわち部分オリフィスの開口面積によって燃料量をリニアに調整できないという問題を引き起こす。
【0020】
さらに、この外乱要因となるクリアランスを通過する燃料量は安定的でないため、ニードル弁体３２による燃料調整の再現性を悪化させる要因ともなる。
【0021】
本発明の目的は、ニードル弁体と、これを受け入れるボディ孔との間のシール性を確保することのできる、混合気の空燃比を調整するための手動の燃料調整装置含む気化器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0022】
本発明は、第１の観点によれば、「部分オリフィス」タイプの燃料調整装置を備えた気化器において、ニードル弁体の先端領域を中空構造にして、この中空部分でニードル弁体の内部に軸線Ａx方向に延びるニードル燃料通路を形成すると共に、ニードル弁体の先端領域の周面に軸線Ａx方向に延びる一本のスリットを設けた点に特徴がある。ニードル燃料通路及びスリットは共にニードル弁体の先端面で開放している。また、スリットはニードル燃料通路に開放している。
【0023】
第１の観点の発明によれば、スリット付きの中空構造によって、ニードル弁体の先端領域に、径方向に拡大・縮小する自由度を提供することができる。この自由度を使って、ニードル弁体と、該ニードル弁体を受け入れるボディ孔との間のシール性を高めることができる。
【0024】
本発明に含まれるニードル弁体のこの特性により、ニードル弁体の先端部分の直径をボディ孔の直径よりも大きく設計しても先端部の弾性変形により、ニードル弁体をボディ孔に組み込む際に、容易にニードル弁体をボディ孔に挿入することができる。
【0025】
これに対して、本発明によれば、ニードル弁体の先端部分の長さ寸法を大きく設計できるため、ニードル弁体とボディ孔とのクリアランスを狭めることができるとともに、ニードル弁体とボディ孔との間のシール面積を大きくし、これによりシール性を高めることもできる。また、このことは、ニードル弁体の調整時にニードル弁体の先端部分が軸ブレするのを防止できる利点を含む。
【0026】
本発明は、第２の観点によれば、「部分オリフィス」タイプの手動の燃料調整装置において、ニードル弁体の先端部に、その周方向に延びる凸条を設けたことを特徴とする。この凸条は、ニードル弁体と、該ニードル弁体を受け入れるボディ孔との間をシールする機能を有し、またニードル弁体の軸ブレを防止する機能を有する。
【0027】
第２の観点の発明は、特許文献３、８に開示の「部分オリフィス」タイプの燃料調整装置を備えた気化器において、ニードル弁体、つまり、中実且つ周面に断面Ｖ字状のニードル燃料通路を形成した図２３に図示のニードル弁体３２にも適用可能である。また、第２の観点の発明は、上述した第１の観点の発明に含まれるニードル弁体つまりスリット付きの中空構造のニードル弁体にも適用可能である。
【0028】
本発明に含まれるニードル弁体は、従来と同様に金属製であってもよいが、好ましくは合成樹脂から製造するのが好ましい。ニードル弁体の材料として合成樹脂を採用したときには、鉄や黄銅製のニードル弁体よりも製造コストを下げることができる。ちなみに、従来の鉄や黄銅製のニードル弁体は、アルコール燃料対策としてメッキによる表面処理が行われていたが、本発明に含まれるニードル弁体を耐薬品性に優れた樹脂材料で作ることで、このメッキ処理が不要となる。
【0029】
以下に、図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳しく説明する。この詳細な説明から本発明の作用効果及び他の目的が明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】本発明に従う気化器を適用したエンジンシステムの概要を説明するための図である。
【図2】本発明が適用可能なバタフライ式気化器の概要を説明するための図である。
【図3】本発明が適用可能なロータリ式気化器の概要を説明するための図である。
【図4】本発明に従う手動の燃料調整装置の概要を説明するための図であり、これに含まれるニードル弁体は第１の具体例である。
【図5】第１の具体例のニードル弁体の斜視図である。
【図6】第１の具体例のニードル弁体の正面図である。
【図8】第２の具体例のニードル弁体の斜視図である。
【図9】第２の具体例のニードル弁体の正面図である。
【図11】第３の具体例のニードル弁体の斜視図である。
【図13】第４の具体例のニードル弁体の斜視図である。
【図15】第５の具体例のニードル弁体の斜視図である。
【図17】第６の具体例のニードル弁体の斜視図である。
【図19】第７の具体例のニードル弁体の斜視図である。
【図21】全周オリフィスタイプの手動の燃料調整装置の概要を説明するための図である。
【図23】部分オリフィスタイプの手動の燃料調整装置に含まれる従来のニードル弁体の概要を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【0031】
図１は、本発明に従う気化器を適用したエンジンシステム１００の概要を説明するための図である。図１において、エンジンシステム１００は内燃エンジン本体１０２を含み、この内燃エンジン本体１０２は空冷式単気筒２サイクルエンジンで構成されており、典型的には刈払機やチェーンソー、ポータブル発電機の動力源として用いられる。もちろん、エンジンシステム１００に含まれる内燃エンジン本体１０２は２サイクルエンジンに代えて４サイクルエンジンで構成してもよい。
【0032】
内燃エンジン本体１０２は、シリンダ１０４の中で往復動するピストン１０６を有する。シリンダ１０４は吸気ポート１０８と排気ポート１１０とを有し、これらポート１０８、１１０は、往復動するピストン１０６によって開閉される。吸気ポート１０８は吸気系１１２に接続され、他方、排気ポート１１０は排気系１１４に接続されている。
【0033】
吸気系１１２は、エアクリーナ１１６でろ過したエアを受け入れて混合気を生成する気化器CAを含む。図示の気化器CAは、エンジン出力制御弁としてバタフライ弁を採用したバタフライ式気化器である。特にバタフライ式気化器を説明するときには、参照符号「CA」に「(Bu)」を付記する。バタフライ式気化器CA(Bu)には、燃料タンク１１８に設置した燃料フィルタ１１８aでろ過した燃料が供給される。バタフライ式気化器CA(Bu)はダイアフラム式の定圧燃料供給チャンバー１２０を含み、この定圧燃料供給チャンバー１２０が実質的な燃料源を構成する。
【0034】
吸気ポート１０８が開くと、バタフライ式気化器CA(Bu)で生成した混合気がクランク室１２２に供給される。クランク室１２２の混合気は、下降するピストン１０６によって予圧縮され、そして掃気行程で燃焼室１２４に導入される。燃焼室１２４に充填された混合気は点火プラグ１２６によって着火される。
【0035】
図２は、バタフライ式気化器CA(Bu)の概要を説明するための断面図である。気化器CA(Bu)は、混合気を生成するための混合気生成通路１３０を有し、混合気生成通路１３０の入口１３０aはエアクリーナ１１６でろ過されたエアを受け入れる。参照符号１３２はベンチュリ―部を示し、参照符号１３４はバタフライ式スロットル弁を示す。ベンチュリ―部１３２にはメイン燃料吐出部１３６が配置され、また、スロットル弁１３４の近傍にスロー系燃料吐出部１３８が配置されている。
【0036】
メイン燃料吐出部１３６はメイン燃料供給通路１４０を介して定圧燃料供給チャンバー１２０と接続されている。スロー系燃料吐出部１３８はスロー系燃料供給通路１４２を介して定圧燃料供給チャンバー１２０と接続されている。なお、定圧燃料供給チャンバー１２０は、ダイアフラム１４４を介して大気チャンバー１４６から区画されており、大気チャンバー１４６は大気開放ポート１４６aを通じて常時大気に連通している。
【0037】
本発明は、図３に図示のロータリ式気化器にも適用可能である。ロータリ式気化器を特定するときには、参照符号「CA」に「(Ro)」を付記する。ロータリ式気化器CA(Ro)の説明において、上記バタフライ式気化器CA(Bu)と同じ要素には同じ参照符号を付して、その説明を省略する。
【0038】
ロータリ式気化器CA(Ro)は軸回転可能な筒状スロットル弁１５０を有する。筒状スロットル弁１５０は、回転軸線と直交する方向に延びる貫通孔１５０aを有し、この貫通孔１５０aで気化器内混合気生成通路１３０が構成されている。
【0039】
ロータリ式気化器CA(Ro)は、筒状スロットル弁１５０の回転軸線上に配置した燃料吐出ノズル１５２を有する。燃料吐出ノズル１５２には、吐出する燃料の量を調整するための制御棒１５４が挿入されている。燃料吐出ノズル１５２は、燃料供給通路１５６を通じて定圧燃料供給チャンバー１２０に連通している。
【0040】
図２を参照して説明したバタフライ式気化器CA(Bu)に含まれるメイン燃料供給通路１４０及び/又はスロー系燃料供給通路１４２に、本発明に従う燃料調整装置Ｆcを適用できる。また、図３を参照して説明したロータリ式気化器CA(Ro)の燃料供給通路１５６に本発明に従う手動の燃料調整装置Ｆcを適用できる。更に、特許文献５を引用して前述した副燃料供給通路に、本発明に従う燃料調整装置Ｆcを適用できる。
【0041】
以下の説明において、燃料調整装置Ｆcを設置可能なメイン燃料供給通路１４０、スロー系燃料供給通路１４２、燃料供給通路１５６、特許文献５に開示の副燃料供給通路を「燃料供給通路」という言葉で総称し、また、これに参照符号２００を付して燃料調整装置Ｆcを説明する。また、メイン燃料吐出部１３６、スロー系燃料吐出部１３８、燃料吐出ノズル１５２を「燃料吐出部」という言葉で総称し、これに参照符号「Ｆout」を付記する。
【0042】
図４は、本発明に従う手動の燃料調整装置Ｆcの概要を説明するための図である。燃料調整装置Ｆcは、気化器ボディＢに形成されたボディ孔２０２を有し、このボディ孔２０２は燃料供給通路２００の一部を構成する。
【0043】
ボディ孔２０２は、その軸線方向に順に、燃料吐出部Ｆout側の小径空間２０４、該小径空間２０４よりも大径の第１中間空間２０６、該第１中間空間２０６よりも大径の第２中間空間２０８、該第２中間空間２０８よりも大径の後端空間２１０を有している。後端空間２１０は外部に隣接しており、この後端空間２１０にネジ山が形成されている。ボディ孔２０２の第１中間空間２０６にボディIN-ポート２１２が開口している。このボディIN-ポート２１２を通じて燃料源から第１中間空間２０６に燃料が供給される。
【0044】
ボディ孔２０２にはニードル弁体Ｎvが挿入される。図示のニードル弁体Ｎvは第１の具体例である。第１の具体例のニードル弁体には、後に説明する他の具体例のニードル弁体と識別するために、参照符号「２２０」が付記されている。第１の具体例のニードル弁体２２０は、その先端から順に、相対的に小径の且つ円筒状の先端部分２２２、該先端部分２２２よりも大径の且つ円筒状の第１中間部分２２４、該第１中間部分２２４よりも大径の且つ略円筒状の第２中間部分２２６、該第２中間部分２２６よりも大径のネジ部分２２８を有し、このネジ部分２２８が上記ボディ孔２０２の後端空間２１０で螺着されている。ネジ部分２２８の外端面には、図示を省略した工具を受け入れる操作部が形成されている。作業者は工具を使ってニードル弁体２２０を軸回転させることができる。
【0045】
図５、図６は第１の具体例のニードル弁体２２０の全体図である。図７は第１の具体例のニードル弁体２２０の先端部分の拡大図である。比較的小径の先端部分２２２は、先端面２２２aから途中部分までの先端領域Ｔe（図６、図７）が中空構造である。すなわち、先端領域Ｔeは、先端面２２２aに開放した中空部２３０（以下、「ニードル中空部２３０」をいう。）を有している（特に図４を参照のこと）。ニードル中空部２３０は軸線Ａx方向に延びており、実質的に「ニードル燃料通路」を構成している。
【0046】
さらに、先端領域Ｔeの周面には、先端面２２２aから軸線Ａx方向に延びるスリット２３２が形成されている（図７）。スリット２３２は、正面視したときに、細長い略長方形の形状を有している（図６）。このスリット２３２は、ニードル先端面２２２aで前方に開放し且つ中空部２３０に通じている。
【0047】
ニードル中空部２３０は軸線Ａxを中心とした円形断面の形状が好ましいが、略矩形断面、略半円形状の断面など任意の断面形状を有していてもよい。また、ニードル中空部２３０は、軸線Ａx方向に同じ断面形状を有していてもよいし、ニードル中空部２３０の先端開口２３０aに向かうに従って徐々に断面積を拡大した形状を有していてもよい。
【0048】
図４を参照して、ボディ孔２０２の各部とニードル弁体２２０の各部との対応関係は次の通りである。
(1)気化器ボディＢの小径空間２０４は、ニードル弁体２２０の先端部分２２２を受け入れている。
(2)気化器ボディＢの第１中間空間２０６は、ニードル弁体２２０の第１中間部分２２４を受け入れている。第１中間空間２０６は、第１中間部分２２４との間に環状燃料空間Ｆsを形成している。燃料源から供給される燃料はボディIN-ポート２１２を通じて環状燃料空間Ｆsに入る。
(3)気化器ボディＢにおいて、小径空間２０４と第１中間空間２０６との間に形成された段部２４０の円周縁（以下、「段部円周縁」という。）２４０a(図４)は「固定弁座」を構成している。
(1)気化器ボディＢの小径空間２０４は、ニードル弁体２２０の先端部分２２２を受け入れている。
(2)気化器ボディＢの第１中間空間２０６は、ニードル弁体２２０の第１中間部分２２４を受け入れている。第１中間空間２０６は、第１中間部分２２４との間に環状燃料空間Ｆsを形成している。燃料源から供給される燃料はボディIN-ポート２１２を通じて環状燃料空間Ｆsに入る。
(3)気化器ボディＢにおいて、小径空間２０４と第１中間空間２０６との間に形成された段部２４０の円周縁（以下、「段部円周縁」という。）２４０a(図４)は「固定弁座」を構成している。
【0049】
(4)気化器ボディＢの第２中間空間２０８は、ニードル弁体２２０の第２中間部分２２６を受け入れている。第２中間空間２０８の内径は、ニードル弁体２２０の第２中間部分２２６の外径よりも若干大きな寸法に設定されている。ニードル弁体２２０の第２中間部分２２６の前端部には、軸線Ａx方向に離間して２つの中間シール凸条２４２、２４４が形成され（図５、図６）、各中間シール凸条２４２、２４４は円周方向に連続して延びている。ニードル弁体２２０が合成樹脂（例えば液晶ポリマ）製の場合には、気化器ボディＢの第２中間空間２０８の内径よりも若干大きな外形を備えた中間シール凸条２４２、２４４を一体成型によって形作るのが好ましい。もちろん、中間シール凸条２４２、２４４を環状シール部材で構成してもよい。
【0050】
２つの中間シール凸条２４２、２４４のうち、ニードル弁体２２０の第２中間部分２２６の前端に位置する第１中間シール凸条２４２は、前述した環状燃料空間Ｆsを実質的に規定している。これにより、ニードル弁体２２０の周辺に存在する空気が環状燃料空間Ｆsに侵入するのを阻止することができる。また、ニードル弁体２２０の長手方向中間部分に２つの中間シール凸条２４２、２４４のうち少なくとも一つの凸条を配置することで、ニードル弁体２２０の軸ブレを防止できる。
【0051】
ニードル弁体２２０を従来と同様に黄銅や鉄で作る場合、先端から少なくとも第1中間シール凸条２４２の部位までメッキ処理を行えばよい。あるいは、ニードル弁体２２０の先端から少なくとも第1中間シール凸条２４２の部位までを樹脂で作る設計を行ってもよい。
【0052】
(5)ニードル弁体２２０が樹脂製の場合、一体成型した２つの中間シール凸条２４２、２４４の間に環状シール部材を配置してもよい。
【0053】
(6)ニードル弁体２２０が樹脂製の場合、ニードル弁体２２０の後端から第２中間空間２０８に亘って軸線Ａx上を延びる後部中空部２４６（図４）を設けてもよい。この後部中空部２４６はニードル弁体２２０を形成するときに中子を使って一体成型することができ、この後部中空部２４６によって、気化器ボディＢの第２中間空間２０８を断面環状形状に形作ることができる。これによりニードル弁体２２０の後部を中実構造にした場合と比較して、気化器ボディＢの第２中間空間２０８の外周面の成形精度を高め、材料量を抑え、コストダウンにもなる。後部中空部２４６は、図示のように、気化器ボディＢの第１中間空間２０６まで延びていてもよい。
【0054】
図４を参照して、先述したように段部円周縁２４０aは「固定弁座」を構成している。ニードル弁体２２０を操作して前進又は後退させると、スリット２３２の上流端２３２aと段部円周縁２４０aで規定される部分オリフィス２５０の通路有効断面積を変化させることができる。ボディIN-ポート２１２を通じて環状燃料空間Ｆsに入った燃料は、部分オリフィス２５０を通り、次いで、ニードル中空部２３０で構成されるニードル燃料通路を通り、そしてニードル弁体２２０の先端開口２３０aを通って燃料吐出部Ｆoutに供給される。したがって、ニードル弁体２２０を操作することにより、燃料吐出部Ｆoutに供給する燃料の量を調整して混合気の空燃比を調整することができる。
【0055】
図４を参照して、スリット２３２の上流端２３２aは断面したときに前下がりに傾斜した面で構成するのがよい。また、スリット２３２の上流端２３２aは、正面視したときに、軸線Ａxに直交する直線で構成してよいが、ニードル弁体２２０の後端に向けて凸に湾曲した形状であってもよい（図６）。
【0056】
図４に図示のように、スリット２３２の上流端２３２aを断面したときに、上流端２３２aを前下がりに傾斜した面で構成した場合、ニードル弁体２２０の先端部分２２２の外周面において軸線Ａxと平行なラインに対する傾斜角度θ（図４）を３０°よりも小さな角度、好ましくは１５°～６０°に設定するのがよい。これにより、環状燃料空間Ｆsからニードル中空部２３０に入る燃料の量が急激に変化するのを抑制することができる。また、図７に図示のように、スリット２３２を正面視したときに、スリット２３２の上流端２３２aを上流側に向けて凸の湾曲した形状に形作ることによっても、ニードル弁体２２０の操作に伴って部分オリフィス２５０を通過する燃料の量が急激に変化するのを抑制することができる。つまり、ニードル弁体２２０の操作に対して部分オリフィス２５０を通過する燃料の変化量が過敏に反応するのを緩和することができる。
【0057】
図４を参照して、ニードル弁体２２０において、円形断面の外形形状を有する先端部分２２２の直径は、この先端部分２２２を受け入れる気化器ボディＢの小径空間２０４の内径と実質的に同じであり、先端部分２２２は小径空間２０４に密に嵌合される。また、この先端部分２２２の長さ寸法は従来に比べて長くすることができる。
【0058】
ニードル弁体２２０の先端領域Ｔe（図６、図７）は前述したようにスリット付きの中空構造である。この構造は、先端領域Ｔeに弾性変形の自由度を高めることができる。この弾性変形により、先端領域Ｔeは気化器ボディＢの小径空間２０４に密着した状態を維持できる。したがって、ニードル弁体２２０の先端領域Ｔeにおいて高いシール性を維持できる。また、これによりニードル弁体２２０の先端部分２２２の軸ブレを防止できる。
【0059】
図８以降の図面は、ニードル弁体Ｎvに関する他の具体例を説明するための図である。これら他の具体例の説明において上述した第１の具体例であるニードル弁体２２０と同じ要素には同じ参照符号を付すことによりその説明を省略する。
【0060】
図８～図１０は、第２の具体例のニードル弁体３２０を示す。第２のニードル弁体３２０は、スリット付き中空構造である点で第１の具体例であるニードル弁体２２０と共通する。前述した第１のニードル弁体２２０に含まれるスリット２３２は正面視略長方形であるのに対して第２のニードル弁体３２０に含まれるスリット３２２は、正面視略二等辺三角形の形状（図９）である点で異なっている。すなわち、スリット３２２は、その上流端２３２aを頂点とし、下流側に向けて徐々に開口面積を拡大した形状を有している。
【0061】
この第２のニードル弁体３２０によれば、スリット３２２の上流端２３２aの部分で燃料調整を行うときに、当該部分の幅が小さいことから微妙な調整が可能であるという利点がある。
【0062】
第２のニードル弁体３２０は、第１のニードル弁体２２０と同様に、ニードル中空部２３０を有し、ニードル中空部２３０は、正面視略三角形のスリット３２２に対応して先端に向かって広がる円錐状の形状を有していてよいし、円柱状の形状を有していてもよい。また、第２のニードル弁体３２０に含まれるニードル中空部２３０は略矩形断面、略半円形状の断面など任意の断面形状を有していてもよい。
【0063】
図１１、図１２は、第３の具体例のニードル弁体３３０を示す。図示の第３のニードル弁体３３０は、第１の具体例であるニードル弁体２２０（図５）の変形例でもある。ニードル弁体３３０は、その先端部且つ先端面２２２aの近傍に、一部を欠落した略環状の第１の凸条３３２を有している。第１の凸条３３２はニードル先端部分２２２から径方向外方に突出している。この第１の凸条３３２は、前述した第２のニードル弁体３２０（図８）に対しても適用可能である。
【0064】
第１の凸条３３２は、スリット２３２の部分を除いて周方向に連続して延びている。略環状の第１の凸条３３２は、径方向の圧縮力が加わったときに弾性変形可能な材料で構成される。典型的には、第３のニードル弁体３３０は液晶ポリマー（LCP）などの耐薬品性に優れた合成樹脂の成型品であり、第１の凸条３３２は一体成型により形成される。変形例として、第１の凸条３３２を弾性シール材で構成すると共に、この弾性シール材の内周部分を受け入れる円周溝を第３のニードル弁体３３０の先端部に形成してもよい。
【0065】
第１の凸条３３２の外径は、気化器ボディＢの小径空間２０４の内径よりも若干大きな寸法に設定されている。すなわち、第３のニードル弁体３３０を、ボディ小径空間２０４に設置したときに、略環状の第１の凸条３３２が径方向に圧縮変形し、これにより小径空間２０４を規定する内周面に第１の凸条３３２が密着するように第１の凸条３３２の外径が設定されている。
【0066】
周方向に延びる略環状の第１の凸条３３２によって、ニードル弁体３３０とボディ孔２０２との間のクリアランスの中に存在する燃料を、スリット２３２を通じて、正規の燃料通路を通って流出させることができる。
【0067】
ニードル弁体３３０はエンジン振動が常時作用する環境に置かれる。第１の凸条３３２の弾性によってニードル弁体３３０の先端部分２２２の軸ブレを防止することができる。
【0068】
図１３、図１４は、第４の具体例のニードル弁体３４０を示す。図示の第４のニードル弁体３４０は、第３のニードル弁体３３０（図１１）の変形例でもある。ニードル弁体３４０は、上記周方向に延びる第１の凸条３３２に加えて、スリット２３２の開口周縁に沿って延びる第２の凸条３４２を備え、第２の凸条３４２は、第１の凸条３３２に連続している。スリット２３２の開口周縁に位置する第２の凸条３４２は、上記第１の略環状の凸条３３２と同様に、前述した第２のニードル弁体３２０（図８）つまり正面視略三角形のスリット３２２を備えたニードル弁体３２０に対しても適用可能である。
【0069】
第２の凸条３４２はニードル先端部分２２２から径方向外方に突出している。第２の凸条３４２は、径方向の圧縮力が加わったときに弾性変形可能な材料で構成される。典型的には、第４のニードル弁体３４０は合成樹脂の成型品であり、第１の凸条３３２と共に第２の凸条３４２は一体成型により形成される。変形例として、第２の凸条３４２を弾性シール材で構成すると共に、この弾性シール材の内周部分を受け入れる溝を第４のニードル弁体３４０のスリット２３２の開口周縁に形成してもよい。この変形例は、第４のニードル弁体３４０が合成樹脂製である場合に限らず金属製であっても適用可能である。
【0070】
第４のニードル弁体３４０をボディ孔２０２（図４）に設置したときに、第２の凸条３４２が圧縮変形し、これによりスリット開口周縁の第２の凸条３４２が、気化器ボディＢの小径空間２０４の内周面に密着するように第２の凸条３４２の外径が設定されている。典型的には、第２の凸条３４２の外径を第１の凸条３３２の外径と同じに設定するのがよい。
【0071】
周方向に延びる第１の凸条３３２及びスリット２３２の開口周縁に第２の凸条３４２を配置することによって、ニードル弁体３４０とボディ孔２０２との間のシール性を確保することができる。これにより、ニードル弁体３４０とボディ孔２０２の間のクリアランスの変動に左右されることなく燃料供給量を制御することができる。したがって、燃料供給量の精度を高めることができる。また、第２の凸条３４２の弾性によって、ニードル弁体３４０の先端部分２２２の軸ブレを防止することができる。
【0072】
図１５、図１６は、第５の具体例のニードル弁体３５０を示す。図示の第５のニードル弁体３５０は、第４のニードル弁体３４０（図１３）の変形例でもある。ニードル弁体３５０は、その先端部分２２２に、軸線Ａx方向に延びる複数の第３の凸条３５２を有している。複数の第３の凸条３５２は周方向に離間しており、好ましくは等間隔に複数の第３の凸条３５２を配置するのがよい。軸線Ａx方向に延びる複数の第３の凸条３５２によってニードル弁体３５０の先端部分２２２の軸ブレを防止できる。
【0073】
図示のニードル弁体３５０において、軸ブレ防止の第３の凸条３５２の前端が周方向に延びる第１の凸条３３２に合流しているが、第３の凸条３５２の前端は第１の凸条３３２から離れていてもよい。
【0074】
典型的には、第５のニードル弁体３５０は合成樹脂の成型品であり、第３の凸条３５２は一体成型により形成される。変形例として、各第３の凸条３５２を弾性部材で構成すると共に、この弾性部材の内周部分を受け入れる軸線Ａx方向に延びる溝をニードル先端部分２２２に形成してもよい。この変形例は、第５のニードル弁体３５０が合成樹脂製である場合に限らず金属製であっても適用可能である。
【0075】
図１７、図１８は、第６の具体例のニードル弁体３６０を示す。図示の第６のニードル弁体３６０は、中実の円柱形状を有している点で特許文献３、８に開示のニードル弁体と共通している。第６のニードル弁体３６０は、「ニードル燃料通路」を形成するために、先端領域Ｔeの周面に軸線Ａx方向に延びる長溝３６２を有し、長溝３６２は、ニードル弁体３６０の先端面３６０aに開放している。前方に向けて開放した長溝３６２は、正面視略長方形の形状を有している。
【0076】
図示の正面視略長方形の長溝３６２は扁平な断面矩形の形状を有し、長溝底面３６２aが平坦であるが、例えば下方に向けて凸に湾曲した断面形状を有していてもよい。また、図示の正面視略長方形の長溝３６２は、その深さＤgrが軸線Ａx方向に同じであるが、先端に向かうに従って徐々に深さＤgr（図１８）が大きくなる形状を有していてもよい。すなわち、長溝３６２の底面３６２aは前方に向けて傾斜した面で構成してもよい。
【0077】
また、図示の長溝３６２は、その幅Ｗgr（図１８）が軸線Ａx方向において実質的に同じであるが、先端（下流側）に向かうに従って徐々に幅Ｗgrが拡大する形状を有していてもよい。換言すれば、長溝３６２は、正面視したときに、上流側に向けて先細りの形状を有していてもよい。
【0078】
第６のニードル弁体３６０は例えば液晶ポリマー(LCP)などの合成樹脂からなる成形品である。第６のニードル弁体３６０は、上述した周方向に延びる第１の凸条３３２を有し、この第１の凸条３３２は一体成型により形成される。
【0079】
第６のニードル弁体３６０は、また、好ましくは、長溝３６２の開口周縁に沿って延びる第２の凸条３４２を有している。この第２の凸条３４２も樹脂一体成型により形成される。
【0080】
図示のように、第６のニードル弁体３６０は、また、第２の凸条３４２と共に、第３の凸条３５２を有していてもよい。この第３の凸条３５２も樹脂一体成型により形成される。
【0081】
図１９、図２０は、第７の具体例のニードル弁体３７０を示し、上記第６のニードル弁体３６０の変形例である。図示の第７のニードル弁体３７０は、中実の円柱形状を有している点で、上記の第６のニードル弁体３６０と共通している。第６のニードル弁体３６０は、正面視したときに、略長方形の形状の長溝３６２を有していたが、第７のニードル弁体３７０は正面視したときに、略二等辺三角形の長溝３７２を有している。
【0082】
正面視略二等辺三角形の長溝３７２を断面したときに、その底面３７２aはＶ字状の形状（図２０）を有しているが、平らな面で構成してもよい。
【符号の説明】
【0083】
１００ 本発明に従う気化器を適用したエンジンシステム
１０２ 内燃エンジン本体
CA 気化器
Ｆc 本発明に従う燃料調整装置
Ｂ 気化器ボディ
２００ 燃料供給通路
Ｆout 燃料吐出部
２０２ ボディ孔
Ｎv ニードル弁体
２２０ 第１の具体例のニードル弁体
Ｔe ニードル弁体の先端領域
２３０ ニードル中空部
Ａx 軸線
２３２ スリット
２４０ 気化器ボディの段部
２４０a 段部円周縁
２５０ 部分オリフィス
３２０ 第２の具体例のニードル弁体
３２２ 第２のニードル弁体のスリット
３３０ 第３の具体例のニードル弁体
３３２ 周方向に延びる第１の凸条
３４０ 第４の具体例のニードル弁体
３４２ スリット開口周縁の第２の凸条
３５０ 第５の具体例のニードル弁体
３５２ 軸ブレ防止の第３の凸条
３６０ 第６の具体例のニードル弁体
３６０a 第６ニードル弁体の先端面
３６２ 長溝
３７０ 第７の具体例のニードル弁体
１０２ 内燃エンジン本体
CA 気化器
Ｆc 本発明に従う燃料調整装置
Ｂ 気化器ボディ
２００ 燃料供給通路
Ｆout 燃料吐出部
２０２ ボディ孔
Ｎv ニードル弁体
２２０ 第１の具体例のニードル弁体
Ｔe ニードル弁体の先端領域
２３０ ニードル中空部
Ａx 軸線
２３２ スリット
２４０ 気化器ボディの段部
２４０a 段部円周縁
２５０ 部分オリフィス
３２０ 第２の具体例のニードル弁体
３２２ 第２のニードル弁体のスリット
３３０ 第３の具体例のニードル弁体
３３２ 周方向に延びる第１の凸条
３４０ 第４の具体例のニードル弁体
３４２ スリット開口周縁の第２の凸条
３５０ 第５の具体例のニードル弁体
３５２ 軸ブレ防止の第３の凸条
３６０ 第６の具体例のニードル弁体
３６０a 第６ニードル弁体の先端面
３６２ 長溝
３７０ 第７の具体例のニードル弁体
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】