JP6216352B2 - 内燃機関のキャブレタ - Google Patents

Description

本発明は、燃料通路に供給されるエア流量を内燃機関の負荷に応じて変化させることで空燃比を調整できる内燃機関のキャブレタに関する。

内燃機関のエミッション特性の向上等を目的として、負荷に応じて空燃比を制御することがある。空燃比制御の手法としては、電子制御を前提としたフューエルインジェクションや、キャブレタの燃料ジェットの開閉制御をソレノイドバルブにより行うもの等が知られている。

一方、電子制御によるフューエルインジェクションでは、始動時から電気が必要になることや、燃料システム自体が大型化すること、制御ユニット等が必要になるためにコストが高くなってしまうこと等の問題がある。また、ソレノイドバルブにより燃料ジェットの開閉を行う方法では、上記フューエルインジェクションに比べると廉価にできるが、燃料流量を制御する必要があり、制御対象である燃料流量が微小な値であるため、高い制御精度が要求される。

電子制御を使わないことでこのような問題を解決しつつ、空燃比を調整可能なキャブレタとして、スロットルシャフトに切欠が設けられ、キャブレタの燃料通路（ノズル）にエアを供給するためのエアブリード室に連通する第１及び第２の２本のエア通路が設けられ、そのうちの１本である第２のエア通路がスロットルシャフトの切欠を介してエアブリード室に連通するように構成されたものが提案されている（特許文献１参照）。このキャブレタでは、スロットル開度（負荷状態）が大きいときにエア通路と切欠との連通断面積が小さくなることでキャブレタのエア流量が少なくなり、これにより空燃比が小さく（リッチ方向に）なる。

特開２００４−１３７９２８号公報

しかしながら、特許文献１に記載のキャブレタでは、第２のエア通路の入口からエアブリード室までの流路が長くなるため、第２のエア通路の切り替えによってエア流量が変化しても空燃比が変化するまでには遅れが生じる。また、スロットルシャフトに切欠を設ける必要があるが、第２のエア通路の断面積確保のためにスロットルシャフトを太くすることは、スロットルボアの開口面積を低下させ、出力特性に影響するため好ましくない。そのため、第２のエア通路の断面積確保のためにはスロットルシャフトに占める切欠の割合を大きくせざるを得ず、切欠のレイアウト自由度が低くなる。従って、エア通路の連通断面積の確保と切替特性の所望な設定との両立が難しい。

本発明は、このような背景に鑑み、負荷に応じてエア流量を変化させることで空燃比を調整できる負荷追従機構を簡易な構成で実現しつつ、エア通路の切り替えによる空燃比変化の遅れを短縮し、かつエア通路の連通断面積及び切替特性の設定自由度が高いキャブレタを提供することを課題とする。

このような課題を解決するために、本発明に係るキャブレタ（１）は、吸気通路（３）に形成されたベンチュリ（４）に連通し、前記吸気通路（３）に燃料を供給する燃料通路（１３）と、前記燃料通路（１３）に連通し、前記燃料通路（１３）にエアを供給する第１エア通路（１４）と、前記吸気通路（３）に設けられたスロットルバルブ（５）に対して前記吸気通路（１３）の上流側において前記第１エア通路（１４）に設けられ、前記第１エア通路（１４）を開放する開位置と前記第１エア通路（１４）を閉塞する閉位置とをとり得る開閉部（２１、４１）と、内燃機関の負荷に応じて前記開閉部（２１、４１）を前記開位置又は前記閉位置に駆動して前記第１エア通路（１４）の連通及び遮断を切り替える切替機構（２２、４３）とを備える構成とする。

この構成によれば、内燃機関の負荷に応じて第１エア通路のエア流量を変化させることで空燃比を調整できる負荷追従機構を簡易な構成で実現できる。また、切替機構により駆動される開閉部がスロットルバルブに対して吸気通路の上流側に設けられるため、第１エア通路の流路を短くして空燃比変化の遅れを短縮できる。更に、開閉部の位置や大きさ等のレイアウトをスロットルバルブの位置やスロットルシャフトの太さに拘束されることなく自由に設定できるため、エア通路の連通断面積及び切替特性の設定自由度が高い。

また、上記の発明において、前記切替機構（２２、４３）は、前記内燃機関の高負荷運転域では前記開閉部（２１、４１）を前記閉位置に駆動して前記第１エア通路（１４）を遮断し、前記内燃機関の低・中負荷運転域では前記開閉部（２１、４１）を前記開位置に駆動して前記第１エア通路（１４）を連通させる構成とする。

この構成によれば、高負荷運転域において、第１エア通路から燃料通路へのエアの供給が停止されることで空燃比がリッチになり、エンジン出力の低下を防止できる。

また、上記の発明において、前記第１エア通路（１４）における前記開閉部（２１、４１）よりも下流側に連通し、前記第１エア通路（１４）を介して前記燃料通路にエアを供給する第２エア通路（１５）を更に備える構成とするとよい。

この構成によれば、第１エア通路が開閉部により遮断されているときにも第２エア通路から燃料通路にエアを供給することができ、燃料の霧化を促進できる。また、第２エア通路からは常時エアが燃料通路に供給されるため、第１エア通路の連通断面積及び切替特性に誤差が生じても、この誤差が空燃比に与える影響が小さくなる。そのため、開閉部の加工精度や動作精度を高くする必要性は低く、製造コストを低減できる。

また、上記の発明において、前記開閉部は、スロットルシャフト（７）と平行な軸線回りに回動可能に設けられ、前記第１エア通路（１４）の一部を形成する通路形成シャフト（２１）を含み、前記切替機構は、前記スロットルバルブ（５）と前記通路形成シャフト（２１）とを連結し、前記スロットルバルブ（５）の開度が小さいときに前記第１エア通路（１４）を連通させ、前記スロットルバルブ（５）の開度が大きいときに前記第１エア通路（１４）の連通が遮断されるように前記通路形成シャフト（２１）を回動させるリンク機構（２２）を含む構成とするとよい。

この構成によれば、通路形成シャフトがリンク機構を介してスロットルバルブの開度に応じて回動し、スロットルバルブの開度が小さいときに第１エア通路が連通し、スロットルバルブの開度が大きいときに第１エア通路が遮断される構成を、比較的簡易にかつ高いレイアウト自由度で実現できる。

また、上記の発明において、前記リンク機構（２２）は、前記スロットルシャフト（７）及び前記通路形成シャフト（２１）の一方（７）に設けられた偏心ピン（２５ｂ）と、前記スロットルシャフト（７）及び前記通路形成シャフト（２１）の他方（２１）に設けられ、前記偏心ピン（２５ｂ）に係合する長孔（２６ａ）を有するアーム（２６）とを含む構成とするとよい。

この構成によれば、通路形成シャフトを回動させるリンク機構を簡単な構成で実現できる。

また、上記の発明において、前記リンク機構（２２）は、前記スロットルシャフト（７）及び前記通路形成シャフト（２１）の一方（２１）に設けられた偏心軸（３１ａ）に支持された一端を有するロッド（３２）と、前記スロットルシャフト（７）及び前記通路形成シャフト（２１）の他方（７）に設けられ、前記ロッド（３２）の他端が係合する長孔（３３ａ）を有するアーム板（３３）とを含む構成とするとよい。

この構成によれば、通路形成シャフトがスロットルシャフトから離れた位置に配置されている場合にも、通路形成シャフトを回動させるリンク機構を簡単な構成で実現できる。また、通路形成シャフトをスロットルシャフトから離すことが可能であるため、第１エア通路の流路をより短くして空燃比変化の遅れを一層短縮できる。

また、上記の発明において、前記開閉部は、前記第１エア通路（１４）の一部と圧力室（４２）とを区画するように設けられ、前記圧力室（４２）が負圧のときには前記第１エア通路（１４）を連通させ、前記圧力室（４２）が大気圧に近いときには前記第１エア通路（１４）を遮断するダイヤフラム（４１）を含み、前記切替機構は、前記スロットルバルブ（５）よりも下流側において前記吸気通路（３）に連通する一端と、前記圧力室（４２）に連通する他端とを有し、前記吸気通路（３）の負圧を前記圧力室（４２）に供給する負圧通路（４３）を含む構成とするとよい。

この構成によれば、ダイヤフラムが負圧通路を介して作用する吸気負圧に応じて動作し、スロットルバルブの開度が小さく吸気負圧が強いときに第１エア通路が連通し、スロットルバルブの開度が大きく吸気負圧が弱いときに第１エア通路が遮断される構成を、比較的簡易にかつ高いレイアウト自由度で実現できる。

このように本発明によれば、負荷に応じてエア流量を変化させることで容易に空燃比調整を実現できる負荷追従機構を簡易な機構により実現しつつ、エア通路の切り替えによる空燃比変化の遅れを短縮し、かつエア通路の連通断面積及び切替特性を自由に設定できるキャブレタを提供することができる。

第１実施形態に係るキャブレタの概略構成図 スロットル開度と（Ａ）エンジン出力及びエンジン負荷率（Ｂ）空燃比との関係を示すグラフ エンジン負荷と空燃比との相関を示すグラフ 図１に示すスロットルボディの斜視図 図１に示すスロットルボディを一部判断して示す斜視図 図４に示すスロットルボディの動作説明図 図４に示すスロットルボディにおける第２メインエア通路のエア流量とスロットル開度との相関を示すグラフ 第２実施形態に係るスロットルボディの動作説明図 図８に示すスロットルボディにおける第２メインエア通路のエア流量とスロットル開度との相関を示すグラフ 第３実施形態に係るキャブレタの概略構成図 第４実施形態に係るキャブレタの概略構成図

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。

≪第１実施形態≫
まず、図１〜図７を参照して第１実施形態に係るキャブレタ１について説明する。図１は、第１実施形態に係るキャブレタ１の概略構成を示している。キャブレタ１は、内燃機関のスロットルボディ２に一体に設けられる。スロットルボディ２は、内燃機関に空気を供給する吸気通路３の一部を画成する吸気通路部材であり、吸気通路３の中間部分において径方向内方に突出して断面積を縮小し、吸気通路３を絞るベンチュリ４を形成している。ベンチュリ４では、吸気の流速が増加するためにその上流側部分及び下流側部分に比べて圧力が低くなる。

スロットルボディ２のベンチュリ４よりも下流側部分には、当該部分の通路面積を変更することで吸入吸気量を調節するスロットルバルブ５が設けられている。スロットルバルブ５は、吸気通路３の断面に対応した形状を有する板状の弁体６と、弁体６を軸支する弁軸（以下、スロットルシャフト７という）とを備えている。スロットルシャフト７はスロットルボディ２に回転可能に支持されている。

吸気通路３のうち、ベンチュリ４よりも上流側の部分には、スロットルバルブ５と同様の構造のチョークバルブ８が設けられている。チョークバルブ８は、通常運転時には吸気通路３を開放しており、冷間始動時等に吸気通路３を絞ることでベンチュリ４における吸気負圧を高め、キャブレタ１から供給される燃料と吸気とからなる混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）をリッチにする。これにより、内燃機関の始動性が高くなる。

スロットルボディ２のベンチュリ４に対応する吸気通路３の中間部分には、スロットルボディ２の下方に配置されて内部にフロート室１１を画成するフロート室体１２が取り付けられている。フロート室体１２は、吸気通路３に供給する燃料を一時的に貯留するものであり、図示しないフロートバルブを備えることによって所定の液位の燃料をフロート室１１に保持する。

キャブレタ１は、ベンチュリ４、フロート室体１２の他、フロート室１１内の燃料を吸気通路３のベンチュリ４に供給するメイン燃料通路１３、メイン燃料通路１３にエアを供給する第１メインエア通路１４及び第２メインエア通路１５等を備えている。

メイン燃料通路１３は、メインノズル１６により画成されており、フロート室１１内の燃料に没入する上流端１３ａ（下端）と、ベンチュリ４の底面に開口する下流端１３ｂ（上端）とを備えている。メイン燃料通路１３の上流端１３ａには、メインノズル１６に設けられた筒状部材１７によってメイン燃料通路１３の断面積を絞るメインジェット１３ｊが設けられている。

第１メインエア通路１４は、スロットルボディ２の上流側の端面に接続される図示しない吸気通路部材の吸気通路３に開口する上流端１４ａと、メインジェット１３ｊの下流側（上側）においてメイン燃料通路１３に接続する下流端１４ｂと、エア流れの中間部に設けられた第１筒状部材１８により形成される第１エアジェット１４ｊとを有している。第１メインエア通路１４がメイン燃料通路１３に接続することにより、メイン燃料通路１３を流れる燃料に空気が混入されて燃料がエマルジョン化され、メイン燃料通路１３の下流端１３ｂから吸気通路３に噴出する燃料の霧化が促進される。

第２メインエア通路１５は、スロットルボディ２の上流側の端面端に接続される図示しない吸気通路部材の吸気通路３に開口する上流端１５ａと、第１メインエア通路１４における第１エアジェット１４ｊよりも下流側に接続する下流端１５ｂと、エア流れの中間部に設けられた第２筒状部材１９により形成される第２エアジェット１５ｊとを有している。

これらのメインノズル１６や第１メインエア通路１４、第２メインエア通路１５等により、燃料を吸気通路３に供給するメイン系混合気供給機構２０が構成される。

また、第１メインエア通路１４における第２メインエア通路１５との接続部よりも上流側、かつ第１エアジェット１４ｊよりも上流側には、第１メインエア通路１４を選択的に開閉（連通及び遮断）する開閉部としてのエア通路シャフト２１が設けられている。エア通路シャフト２１は、リンク機構２２を介してスロットルバルブ５と連結されており、これによりスロットルバルブ５と連動する。つまり、リンク機構２２は、スロットルバルブ５の動作に応じてエア通路シャフト２１を駆動することで、エンジン負荷に応じて第１メインエア通路１４の連通及び遮断を切り替える切替機構をなす。リンク機構２２及びエア通路シャフト２１の詳細については後述する。

図示は省略するが、キャブレタ１は、メイン系混合気供給機構２０の他に、低負荷運転時に混合気を安定的に生成するためのスロー系混合気供給機構を備えている。スロー系混合気供給機構は、上流端が吸気通路３の上流側部分に連通し、下流端がスロットルバルブ５の閉鎖位置付近及びスロットルバルブ５よりも下流側で吸気通路３に連通するスローエア通路や、スローエア通路に燃料を供給すべくメイン燃料通路１３よりも細く形成されたスロー燃料通路等を備えている。アイドル運転時や低負荷運転時には、メインノズル１６から吸気通路３へは燃料が噴出せず、スロー燃料通路からスローエア通路に噴出された燃料によって混合気が生成され、この混合気が吸気通路３に供給される。これにより、吸入吸気量が少ないときにも安定した空燃比の混合気が内燃機関に供給される。

次に、図２及び図３を参照して、スロットルバルブ５の開度（以下、スロットル開度という）とエンジン出力、エンジン負荷率、空燃比の関係、及び目標とする空燃比について説明する。図２（Ａ）は横軸にスロットル開度を縦軸にエンジン出力をとったグラフであり、図２（Ｂ）は横軸にスロットル開度を縦軸に空燃比をとったグラフである。図２（Ａ）に示されるように、スロットルバルブ５は全閉位置の０°から全開位置（ＷＯＴ）の９０°の範囲で開度を調節され、スロットル開度が大きくなるほどエンジン出力が大きくなる。一方、エンジン出力は、スロットル開度が所定値（例えば、１５°弱）以上となった後の小開度域では、スロットル開度の増加に応じた増加量が大きく（即ち、傾きが大きく）、スロットル開度が比較的大きな大開度域では、スロットル開度の増加に応じた増加量が小さく（即ち、傾きが小さく）なる。

図２（Ａ）には、スロットル全開（ＷＯＴ）におけるエンジン出力を１００％としたときのエンジン出力の比率をエンジン負荷率（以下、単に負荷率又は負荷と称することがある）として示している。図２（Ａ）の例では、スロットル開度１０〜２０°程度でエンジン負荷率が１０％となり、スロットル開度２０〜３０°程度でエンジン負荷率が２５％となり、スロットル開度３０〜４０°程度でエンジン負荷率が５０％となり、スロットル開度４０〜５０°程度でエンジン負荷率が７５％となっている。

図２（Ｂ）に示されるように、エンジン負荷率が０％〜２５％程度の低負荷運転域は、スロー系混合気供給機構によって燃料が供給されるためにスロー系混合気供給機構の設定によって空燃比が定まる。一方、エンジン負荷率が２５％程度以上の中・高負荷運転域では、メイン燃料通路１３からの燃料供給が行われるために主にメイン系混合気供給機構２０の設定によって空燃比が定まる。なお、図２は一例を示すものであり、これらの特性は内燃機関やキャブレタ１の設定によって異なるものである。

図３は、横軸にエンジン負荷率を縦軸に空燃比をとり、エンジン回転数を３０６０ｒｐｍとしたときの値を示したグラフである。一般的なキャブレタ１では、エンジン負荷率の部分的な領域において空燃比を変更することは困難である。そのため、目標とする空燃比は、図２（Ｂ）及び図３に破線で示されるように一定の値とされる。図３に示されるように、燃費を低く抑えるためには空燃比を破線よりもリーン側のストイキ（１４．７）に近い値に設定するとよいが、このようにリーンな設定（図３中の二点鎖線）にすると、高負荷時のエンジン出力が低下してしまう。また、実際には空燃比を全てのエンジン負荷領域で一定にすることは難しく、一般的なキャブレタ１の空燃比は、図３に一点鎖線で示すように、エンジン負荷率が５０％程度で目標値と一致し、それよりも低負荷領域ではリッチに、それよりも高負荷領域ではリーンになる。

これに対し本発明は、図３に実線で示されるように、中負荷運転域（図示例では、２５％〜７５％）で部分的に空燃比をリーンにしつつ、高負荷運転域（図示例では７５％以上）で空燃比をリッチにすることで、中負荷運転域の燃費低減と高負荷運転域のエンジン出力低下の防止とを図ることを目標としている。

このような空燃比特性を実現するためには、図２（Ｂ）に示されるように、エンジン負荷が１０％となるスロットル開度１０〜２０°前後からスロットル開度の増大に伴って空燃比が一般的なキャブレタ１に比べてリーンになり始め、エンジン負荷が７５％となるスロットル開度４０〜５０°前後からスロットル開度の増大に伴って空燃比がリッチ側に進んで一般的なキャブレタ１に近付くようにするとよい。

そして、このような空燃比特性を実現するため、本実施形態のキャブレタ１を備えたスロットルボディ２は、図４及び図５に示されるような構成とされている。以下、図４及び図５を参照しながら具体的に説明する。

スロットルボディ２の吸気通路３の上流端３ａが開口する端面（以下、上流側端面２ａという）には、吸気通路３の他に、第１メインエア通路１４の上流端１４ａ及び第２メインエア通路１５の上流端１５ａが開口している。

図５に示されるように、第１メインエア通路１４は、吸気通路３と平行にスロットルボディ２の下流側の端面に向かって延び、吸気通路３の中間部を越えた位置で後述するエア通路シャフト２１の保持孔２３に至り、この保持孔２３の底面から下方へ向けて鉛直に延びている。鉛直下方へ延びた後、第１メインエア通路１４は、屈曲してスロットルボディ２の上流側の端面に向けて再び吸気通路３と平行に延び、吸気通路３の中間部において屈曲して吸気通路３の下方（より詳しくは、ベンチュリ４（図１参照）の下方）に向けて斜めに伸び、メイン燃料通路１３（図１）に接続している。第１メインエア通路１４の鉛直部分には、保持孔２３側から挿入された第１筒状部材１８が保持されている。第１筒状部材１８の内径は、第１メインエア通路１４のなかで最も細くなっており、当該最細部分が第１エアジェット１４ｊとなっている。

第２メインエア通路１５は、第１メインエア通路１４の上流側部分の下方を吸気通路３と平行にスロットルボディ２の下流側の端面に向かって延び、吸気通路３の中間部において屈曲して第１メインエア通路１４の第１エアジェット１４ｊよりも下流側の部分に接続している。第２メインエア通路１５の吸気通路３と平行に延在する上流側部分は、上流側が大径とされ、下流側が小径とされた段付き形状とされている。第２メインエア通路１５の上流側の大径部分には、上流側端面２ａ側から挿入されて段部の肩面により位置決めされた第２筒状部材１９が保持されている。第２筒状部材１９の内径は、第２メインエア通路１５のなかで最も細くなっており、当該最細部分が第２エアジェット１５ｊとなっている。

図４に示されるように、スロットルシャフト７（図１参照）は、吸気通路３の下流側部分の幅方向の中央に上下方向に延在するように配置されており、その上端にはスロットルレバー２５ａが突出形成された上端カバー部材２５が一体に設けられている。上端カバー部材２５には、スロットルシャフト７の軸線から偏心した位置に上向きに突出する偏心ピン２５ｂが設けられている。偏心ピン２５ｂはスロットルバルブ５の開度に応じてスロットルシャフト７回りに揺動する。

スロットルシャフト７の軸線から偏心ピン２５ｂよりも更に吸気通路３の上流側に離間した位置には、スロットルシャフト７と平行に延在するエア通路シャフト２１がスロットルボディ２によりスロットルシャフト７と平行な軸線回りに回動自在に支持されている。エア通路シャフト２１の上端には、径方向に突出し、径方向に延在する長孔２６ａが形成されたアーム２６が一体に設けられている。アーム２６の長孔２６ａには、上端カバー部材２５に形成された偏心ピン２５ｂが摺動可能に係合している。これにより、スロットルバルブ５が回転すると、揺動する偏心ピン２５ｂによってエア通路シャフト２１が回動駆動される。即ち、スロットルシャフト７に一体に設けられた偏心ピン２５ｂ及びこれに系統する長孔２６ａを有するアーム２６によりリンク機構２２が構成される。

図５に示されるように、エア通路シャフト２１は、下端部に第１メインエア通路１４の一部（以下、連通路２７という）が形成された通路形成部材であり、スロットルボディ２の上面に形成された保持孔２３に上方から挿入されている。連通路２７は、エア通路シャフト２１の外周面に開口する上流端２７ａと、エア通路シャフト２１の下面に開口する下流端２７ｂとを有しており、エア通路シャフト２１の内部に屈曲するように形成されている。連通路２７の下流端２７ｂは第１エアジェット１４ｊに向けて開口している。

このように構成されたスロットルボディ２の動作、及びスロットルバルブ５の開度と連通路２７の配置との関係について、図６を参照しながら説明する。図６（Ａ）に示されるように、スロットルバルブ５が全閉位置（スロットル開度０°）にあるときには、エア通路シャフト２１に形成された連通路２７の上流端２７ａ（図５）が第１メインエア通路１４の上流側部分に開口しており、連通路２７を介して第１メインエア通路１４は上流端１４ａから下流端１４ｂ（図１）まで連通している。

スロットル開度が４０°程度になると、図６（Ｂ）に示されるように、連通路２７が第１メインエア通路１４の上流側部分に開口する面積が小さくなる。このときの開口面積は、第１エアジェット１４ｊの断面積よりも小さくなっている。スロットル開度が５０°程度になると、図６（Ｃ）に示されるように、連通路２７と第１メインエア通路１４の上流側部分との連通は断たれる。即ち、エア通路シャフト２１によって第１メインエア通路１４が遮断される。スロットル開度が５０°程度よりも大きなときには、図６（Ｄ）に示されるように、エア通路シャフト２１は更に回動しているが、第１メインエア通路１４がエア通路シャフト２１によって遮断された状態が維持される。スロットル開度が５０°よりも大きな状態から０°の状態になる場合にも、エア通路シャフト２１が逆方向に回動駆動され、第１メインエア通路１４の連通状態は同様に変化する。

エア通路シャフト２１による第１メインエア通路１４の連通、遮断のスロットル開度がこのように設定されることにより、図７に示されるように、第１メインエア通路１４の最小通路断面積は、スロットル開度が４０°程度よりも小さいときに概ね全開（第２エアジェット１５ｊの断面積）となり、スロットル開度が５０°程度よりも大きいときに概ね全閉状態となる。即ち、スロットル開度が５０°程度よりも小さいときには、第２メインエア通路１５だけでなく第１メインエア通路１４からもエアがメイン燃料通路１３に供給されることによって吸気通路３に噴出される燃料が少なくなって空燃比がリーンになる。一方、スロットル開度が５０°程度よりも大きいときには、第２メインエア通路１５だけから第１メインエア通路１４の下流側部分を介してエアがメイン燃料通路１３に供給されることにより、吸気通路３に噴出される燃料が多くなって空燃比がリッチになる。

以上に説明したキャブレタ１の作用効果について説明する。キャブレタ１は、図１及び図５に示されるように、第１メインエア通路１４にエアを供給する第１メインエア通路１４と、スロットルバルブ５に対して吸気通路３の上流側に設けられた開閉部としてのエア通路シャフト２１と、エンジン負荷に応じてエア通路シャフト２１を駆動して第１メインエア通路１４の連通及び遮断を切り替える切替機構としてのリンク機構２２とを備えている。これにより、エンジン負荷に応じて第１メインエア通路１４のエア流量を変化させることで空燃比を調整できる負荷追従機構が簡易な構成により実現される。また、リンク機構２２によって駆動されるエア通路シャフト２１がスロットルバルブ５に対して吸気通路３の上流側に設けられるため、第１メインエア通路１４の流路が短くなり、空燃比変化の遅れが小さくなる。更に、エア通路シャフト２１の位置や大きさ等のレイアウトがスロットルバルブ５の位置やスロットルシャフト７の太さに拘束されることなく自由に設定可能であるため、エア通路の連通断面積及び切替特性の設定自由度が高い。なお、図６及び図７を参照して説明した特性は一例であり、これらの特性は個々のキャブレタ１に対して適宜設定されてよい。また、エア通路の切替ポイントは、上記の例に限定されるものではなく、設計者や使用者が任意に変更可能なものであってよい。

そして、キャブレタ１では、図６に示されるように、高負荷運転域においては、リンク機構２２によりエア通路シャフト２１が駆動されて第１メインエア通路１４が遮断され、低・中負荷運転域では、リンク機構２２によりエア通路シャフト２１が駆動されて第１メインエア通路１４が連通する。そのため、高負荷運転域において、第１メインエア通路１４からメイン燃料通路１３へのエアの供給が停止されることで空燃比がリッチになり、エンジン出力の低下が防止される。

また、本実施形態のキャブレタ１は、図１及び図５に示されるように、第１メインエア通路１４におけるエア通路シャフト２１よりも下流側に連通し、第１メインエア通路１４を介してメイン燃料通路１３にエアを供給する第２メインエア通路１５を備えている。そのため、第１メインエア通路１４がエア通路シャフト２１により遮断されているときにも第２メインエア通路１５からメイン燃料通路１３にエアが供給され、燃料の霧化が促進される。また、第２メインエア通路１５からは常時エアがメイン燃料通路１３に供給されるため、第１メインエア通路１４の連通断面積や切替特性に誤差が生じても、この誤差が空燃比に与える影響は小さい。そのため、エア通路シャフト２１の加工精度や動作精度を高くする必要性は低く、製造コストの低減が可能である。

また、本実施形態では、エア通路シャフト２１が、スロットルシャフト７と平行な軸線回りに回動可能に設けられ、第１メインエア通路１４の一部をなす連通路２７を形成している。そして、スロットルバルブ５とエア通路シャフト２１とを連結するリンク機構２２が、スロットル開度が小さいときに連通路２７を介して第１メインエア通路１４を連通させ、スロットル開度が大きいときに第１メインエア通路１４の連通を遮断するようにエア通路シャフト２１を回動させる構成とされている。これにより、エンジン負荷に応じて空燃比を調整できる負荷追従機構が比較的簡易にかつ高いレイアウト自由度で実現可能となっている。

更に、図４に示されるように、リンク機構２２が、スロットルシャフト７に設けられた偏心ピン２５ｂと、エア通路シャフト２１に設けられ、偏心ピン２５ｂに係合する長孔２６ａを有するアーム２６とを含むように構成されている。これにより、エア通路シャフト２１を回動させる負荷追従機構が簡単な構成で実現可能である。なお、偏心ピン２５ｂがエア通路シャフト２１に設けられ、偏心ピン２５ｂに係合する長孔２６ａを有するアーム２６がスロットルシャフト７に設けられる構成であってもよい。

≪第２実施形態≫
次に、図８及び図９を参照して第２実施形態に係るキャブレタ１について説明する。なお、第１実施形態と形態又は機能が同一又は同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図８（Ａ）〜（Ｅ）に示されるように、本実施形態のキャブレタ１は、リンク機構２２の構成が第１実施形態と異なっている。具体的に説明すると、エア通路シャフト２１は、第１実施形態に比べて更に吸気通路３の上流側に配置されている。エア通路シャフト２１の上端には、径方向に突出したアーム３１の先端であってエア通路シャフト２１の回動軸から偏心した位置に偏心軸３１ａが設けられている。偏心軸３１ａはロッド３２の一端により形成されている。一方、スロットルシャフト７の上端には、スロットルシャフト７の回転軸を中心とする円弧状の長孔３３ａが形成されたアーム板３３が一体に設けられている。この長孔３３ａにロッド３２の他端が摺動可能に係合している。

このように構成されたリンク機構２２は以下のように動作する。図８（Ａ）に示されるように、スロットルバルブ５が全閉位置（スロットル開度０°）にあるときには、エア通路シャフト２１に形成された連通路２７が第１メインエア通路１４の上流側部分に開口しており、連通路２７を介して第１メインエア通路１４は連通している。

スロットル開度が３０°程度のときにも、図８（Ｂ）に示されるように、連通路２７は第１メインエア通路１４の上流側部分に開口しているが、その開口面積は小さくなっている。スロットル開度が５０°程度になると、図８（Ｃ）に示されるように、連通路２７と第１メインエア通路１４の上流側部分との連通は断たれる。即ち、エア通路シャフト２１によって第１メインエア通路１４が遮断される。スロットル開度が５０°程度よりも大きなときには、図８（Ｄ）に示されるように、エア通路シャフト２１は更に回動するが、ロッド３２の他端が長孔３３ａを摺動するだけで、即ちロッド３２（或いはスロットルシャフト７）が空振りするだけでエア通路シャフト２１は回動しない。一方、第１メインエア通路１４がエア通路シャフト２１によって遮断された状態は、スロットル全開（ＷＯＴ）まで維持される。スロットル開度が全開側から０°側に回動する場合にも、エア通路シャフト２１が逆方向に回動駆動され、第１メインエア通路１４の連通状態は同様に変化する。

エア通路シャフト２１による第１メインエア通路１４の連通、遮断のスロットル開度がこのように設定されることにより、図９に示されるように、第１メインエア通路１４の最小通路断面積は、スロットル開度が３０°程度よりも小さいときに概ね全開（第２エアジェット１５ｊの断面積）となり、スロットル開度が５０°程度よりも大きいときに概ね全閉状態となる。即ち、スロットル開度が５０°程度よりも小さいときには、第２メインエア通路１５だけでなく第１メインエア通路１４からもエアがメイン燃料通路１３に供給されることによって空燃比がリーンになる。一方、スロットル開度が５０°程度よりも大きいときには、第２メインエア通路１５だけから第１メインエア通路１４の下流側部分を介してエアがメイン燃料通路１３に供給されることにより、空燃比がリッチになる。

このように、本実施形態では、図８に示されるように、リンク機構２２が、エア通路シャフト２１に設けられた偏心軸３１ａに支持された一端を有するロッド３２と、スロットルシャフト７に設けられ、ロッド３２の他端が係合する長孔３３ａを有するアーム板３３とを含むように構成されている。これにより、エア通路シャフト２１がスロットルシャフト７から離れた位置に配置されている場合にも、エア通路シャフト２１を回動させる負荷追従機構が簡単な構成で実現可能である。また、エア通路シャフト２１をスロットルシャフト７から離すことが可能であるため、第１メインエア通路１４の流路をより短くして空燃比変化の遅れを一層短縮することが可能である。なお、本実施形態においても、上記特性やエア通路の切替ポイントは一例であり、適宜変更可能である。

≪第３実施形態≫
次に、図１０を参照して第３実施形態に係るキャブレタ１について説明する。なお、第１実施形態と形態又は機能が同一又は同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態のキャブレタ１では、第１メインエア通路１４を選択的に開閉（連通及び遮断）する開閉部、及びエンジン負荷に応じて開閉部を駆動することで第１メインエア通路１４の連通及び遮断を切り替える切替機構が第１実施形態と異なっている。なお、図１０では、第１メインエア通路１４と第２メインエア通路１５との位置が第１実施形態と逆になっているが、この点は実質的な相違点ではない。

開閉部は、第１メインエア通路１４における第２メインエア通路１５との接続部よりも上流側であり、かつ第１エアジェット１４ｊよりも上流側に設けられたダイヤフラム４１により構成されている。ダイヤフラム４１は、第１メインエア通路１４の一部と圧力室４２とを区画するように設けられており、圧力室４２が大気圧に近いときには前記第１エア通路（１４）を遮断する。図１０は、圧力室４２が負圧になっており、第１メインエア通路１４が連通している状態を示している。切替機構は、スロットルバルブ５よりも下流側において吸気通路３に連通する一端４３ａと、圧力室４２に連通する他端４３ｂとを有し、吸気負圧を圧力室４２に供給する負圧通路４３により構成されている。

図示されるように、スロットルバルブ５の開度が比較的小さい低・中負荷運転域では、圧力室４２が負圧になり、ダイヤフラム４１が第１メインエア通路１４を連通させる。一方、スロットルバルブ５の開度が比較的大きい高負荷運転域では、圧力室４２が大気圧に近い状態になり、ダイヤフラム４１が第１メインエア通路１４を遮断する。このように、負圧通路４３は、ダイヤフラム４１により画成される圧力室４２と、スロットル開度に応じた吸気負圧を発生させる吸気通路３のスロットルバルブ５の下流側部分とを連結しており、これによりダイヤフラム４１がスロットルバルブ５と連動する。

このように本実施形態では、開閉部が、第１メインエア通路１４の一部と圧力室４２とを区画するように設けられ、圧力室４２が負圧のときには第１メインエア通路１４を連通させ、圧力室４２が大気圧に近いときには第１メインエア通路１４を遮断するダイヤフラム４１を含み、切替機構が、スロットルバルブ５よりも下流側において吸気通路３に連通する一端４３ａと、圧力室４２に連通する他端４３ｂとを有し、吸気通路３の負圧を圧力室４２に供給する負圧通路４３を含んでいる。これにより、ダイヤフラム４１が負圧通路４３を介して作用する吸気負圧に応じて動作し、スロットルバルブ５の開度が小さく吸気負圧が強いときに第１メインエア通路１４が連通し、スロットルバルブ５の開度が大きく吸気負圧が弱いときに第１メインエア通路１４が遮断される構成が、比較的簡易にかつ高いレイアウト自由度で実現可能である。

≪第４実施形態≫
次に、図１１を参照して第４実施形態に係るキャブレタ１について説明する。なお、第１実施形態と形態又は機能が同一又は同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態のキャブレタ１は、第２メインエア通路１５を備えていない点で第１実施形態と相違する。第１メインエア通路１４に設けられた開閉部であるエア通路シャフト２１は、リンク機構２２を介してスロットルバルブ５と連結されており、これによりスロットルバルブ５と連動する点は第１実施形態と同じである。一方、本実施形態では、エア通路シャフト２１の連通路２７が第１メインエア通路１４の上流側部分に開口する面積によってメイン燃料通路１３に供給されるエアの量が定まるため、連通路２７が第１実施形態と異なる形状や配置とされる。

キャブレタ１がこのように構成されていても、エア通路シャフト２１や連通路２７の加工精度は必要になるが、第１実施形態と同様に空燃比を調整することができる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態に示した各部材や部位の具体的構成や配置、数量、角度など、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。また、上記実施形態の構成を組み合わせることも可能である。一方、上記実施形態に示した各構成要素は必ずしも全てが必須ではなく、適宜選択することができる。

１ キャブレタ
３ 吸気通路
４ ベンチュリ
５ スロットルバルブ
７ スロットルシャフト
１３ メイン燃料通路
１４ 第１メインエア通路（第１エア通路）
１５ 第２メインエア通路（第２エア通路）
２０ メイン系混合気供給機構
２１ エア通路シャフト（開閉部）
２２ リンク機構（切替機構）
２５ｂ 偏心ピン
２６ アーム
２６ａ 長孔
３１ａ 偏心軸
３２ ロッド
３３ アーム板
３３ａ 長孔
４１ ダイヤフラム（開閉部）
４２ 圧力室
４３ 負圧通路（切替機構）

Claims (6)

1. 吸気通路に形成されたベンチュリに連通し、前記吸気通路に燃料を供給する燃料通路と、
   前記吸気通路の前記ベンチュリの下流側にてスロットルシャフトに支持され、前記吸気通路を開閉可能なスロットルバルブと、
   前記燃料通路に連通し、前記燃料通路にエアを供給する第１エア通路と、
   前記スロットルシャフトに平行な軸線回りに回動可能に前記第１エア通路に設けられ、前記第１エア通路の一部をなす連通路を備え、前記第１エア通路を開放する開位置と前記第１エア通路を閉じる閉位置との間を回転可能な通路形成シャフトと、
   内燃機関の負荷に応じて前記通路形成シャフトを前記開位置又は前記閉位置に駆動して前記第１エア通路の連通及び遮断を切り替える切替機構とを備え、
   前記切替機構は、前記スロットルバルブと前記通路形成シャフトとを連結し、前記スロットルバルブの開度が小さいときに前記第１エア通路を連通させ、前記スロットルバルブの開度が大きいときに前記第１エア通路の連通が遮断されるように前記通路形成シャフトを回動させるリンク機構を含み、
   前記第１エア通路は、前記吸気通路と平行に延びて前記通路形成シャフトが保持される保持孔に至る上流側部分と、前記保持孔の底面から当該保持孔の軸線に沿って延びた後、屈曲して前記燃料通路に至る下流側部分とを有し、
   前記連通路は、前記通路形成シャフトの内部に屈曲するように形成され、前記通路形成シャフトの外周面に開口する上流端と、前記通路形成シャフトの内端面に開口する下流端とを有することを特徴とするキャブレタ。
2. 前記第１エア通路の前記下流側部分における前記保持孔の軸線に沿って延びる部分には、当該第１エア通路のなかで最も細い第１エアジェットを形成する第１筒状部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のキャブレタ。
3. 前記第１エア通路における前記第１エアジェットよりも下流側に連通し、前記第１エア通路を介して前記燃料通路にエアを供給する第２エア通路を更に備えることを特徴とする請求項２に記載のキャブレタ。
4. 前記第２エア通路は、前記吸気通路と平行に延びた後、屈曲して前記第１エア通路における前記第１エアジェットよりも下流側の部分に接続し、
   前記第２エア通路における前記吸気通路と平行に延びる部分は、上流側が大径とされ、下流側が小径とされた段付き形状とされ、大径部分には、小径部分との段差を形成する肩面により位置決めされ、当該第２エア通路のなかで最も細い第２エアジェットを形成する第２筒状部材が設けられていることを特徴とする請求項３に記載のキャブレタ。
5. 前記リンク機構は、
   前記スロットルシャフトの外端に前記スロットルシャフトと平行に設けられた偏心ピンと、
   前記通路形成シャフトの外端に設けられ、前記通路形成シャフトの半径方向に延在し且つ前記偏心ピンを受容する長孔を備えたアームとを有し、
   前記スロットルシャフトの回転に応じ、前記偏心ピンの揺動によって前記アームを介して前記通路形成シャフトが回転駆動されることによって前記連通路が開閉され、
   前記スロットルバルブが全閉のときに、前記第１エア通路が前記通路形成シャフトによって開通されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のキャブレタ。
6. 前記スロットルバルブが全閉のときに、前記第１エア通路が前記通路形成シャフトによって遮断されることを特徴とする請求項５に記載のキャブレタ。

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