JP2007092663A

JP2007092663A - エンジン

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Publication number: JP2007092663A
Application number: JP2005283812A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Ono; 雅治大野
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2005-09-29
Filing date: 2005-09-29
Publication date: 2007-04-12
Anticipated expiration: 2025-09-29
Also published as: JP4538397B2

Abstract

【課題】排気マフラの耐久性を高めることができるエンジンを提供する。
【解決手段】排気マフラ１３のマフラ本体ケース１３ａ内に排気浄化用の触媒コンバータ１７を収容した、エンジンにおいて、マフラ本体ケース１３ａ内を隔壁３９・３５・４０で区画して、複数の膨張室３１・３２・３３・３４を形成し、一対の隣り合う膨張室３２・３３同士を筒状触媒ケース１７ａ内の触媒コンバータ１７を介して連通させ、この一対の膨張室３２・３３を区画する隔壁３５に筒状触媒ケース１７ａの一端部１７ｂを固定し、この一対の膨張室３２・３３のうち、一方の膨張室３３の内部に筒状触媒ケース１７ａの支持体３６を設け、この支持体３６に挿通孔３７を設け、この挿通孔３７に筒状触媒ケース１７ａの他端部１７ｃを遊嵌させた。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンに関し、詳しくは、排気マフラの耐久性を高めることができるエンジンに関するものである。

従来のエンジンとして、本発明と同様、排気マフラのマフラ本体ケース内に排気浄化用の触媒コンバータを収容したものがある。
この種のエンジンでは、排気マフラで排気騒音を低減できるとともに、触媒コンバータで排気を浄化することができる利点がある。

しかし、上記従来のエンジンでは、触媒コンバータを収容した触媒ケースの両端部をステーを介してマフラ本体ケースに固定しているため、問題が生じている。

上記従来技術では、次の問題がある。
《問題》排気マフラの耐久性が低い。
触媒ケースの両端部をステーを介してマフラ本体ケースに固定しているため、触媒コンバータの発熱で触媒ケースが熱膨張すると、この熱膨張力がマフラ本体ケースにかかる。このため、マフラ本体ケースが歪みやすく、排気マフラの耐久性が低い。

本発明は、上記問題点を解決することができるエンジン、すなわち、排気マフラの耐久性を高めることができるエンジンを提供することを課題とする。

請求項１に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
図１に例示するように、排気マフラ(１３)のマフラ本体ケース(１３ａ)内に排気浄化用の触媒コンバータ(１７)を収容した、エンジンにおいて、
マフラ本体ケース(１３ａ)内を隔壁(３９)(３５)(４０)で区画して、複数の膨張室(３１)(３２)(３３)(３４)を形成し、一対の隣り合う膨張室(３２)(３３)同士を筒状触媒ケース(１７ａ)内の触媒コンバータ(１７)を介して連通させ、この一対の膨張室(３２)(３３)を区画する隔壁(３５)に筒状触媒ケース(１７ａ)の一端部(１７ｂ)を固定し、この一対の膨張室(３２)(３３)のうち、一方の膨張室(３３)の内部に筒状触媒ケース(１７ａ)の支持体(３６)を設け、この支持体(３６)に挿通孔(３７)を設け、この挿通孔(３７)に筒状触媒ケース(１７ａ)の他端部(１７ｃ)を遊嵌させた、ことを特徴とするエンジン。

（請求項１に係る発明）
《効果》排気マフラの耐久性を高めることができる。
図１に例示するように、膨張室(３３)の内部に筒状触媒ケース(１７ａ)の支持体(３６)を設け、この支持体(３６)に挿通孔(３７)を設け、この挿通孔(３７)に筒状触媒ケース(１７ａ)の他端部(１７ｃ)を遊嵌させたので、触媒コンバータ(１７)の発熱で筒状触媒ケース(１７ａ)が熱膨張でその軸長方向に伸長しても、筒状触媒ケース(１７ａ)の熱膨張力がマフラ本体ケース(１３ａ)にかかるのを抑制することができる。このため、マフラ本体ケース(１３ａ)の歪みが起こりにくく、排気マフラ(１３)の耐久性を高めることができる。

《効果》排気マフラの消音機能の低下を抑制することができる。
図１に例示するように、筒状触媒ケース(１７ａ)の熱膨張力で膨張室(３２)(３３)を区画する隔壁(３５)を歪ませることがないので、隔壁(３５)の歪みで膨張室(３２)(３３)の容積が変化することもない。このため、隔壁(３５)の歪みによる排気マフラ(１３)の消音機能の低下を防止することができる。

（請求項２に係る発明）
請求項１に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》筒状触媒ケースの端部を安定に支持することができる。
図１に例示するように、支持体(３６)は、その周縁をマフラ本体ケース(１３ａ)の周壁に固定した隔壁状に形成したので、支持体(３６)がぐらつかず、筒状触媒ケース(１７ａ)の端部(１７ｃ)を安定に支持することができる。
なお、支持体(３６)に連通孔(３８)を設け、支持体(３６)で区画した膨張室(３３)の内部を連通孔(３８)で連通状態としたので、膨張室(３３)の機能は維持される。

（請求項３に係る発明）
請求項１または請求項２に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》排気マフラの耐久性をより高めることができる。
図５に例示するように、エンジンの後側に前記排気マフラ(１３)を配置し、排気マフラ(１３)のマフラ本体ケース(１３ａ)をシリンダ冷却風路(５)の排風出口(５ａ)にその後方から臨ませ、シリンダ冷却排風(８)がマフラ本体ケース(１３ａ)に吹き当たるようにしたので、排気マフラ(１３)の温度を低下させることができ、排気マフラ(１３)の耐久性をより高めることができる。

（請求項４に係る発明）
請求項３に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》排気マフラの耐久性をより高めることができる。
図４に例示するように、クランク軸(１)と平行な向きに見て、シリンダ(７)をクランクケース(１２)から左右斜め上に突出させたＶ型配置とし、左右のシリンダ(７)のシリンダヘッド(６)にそれぞれシリンダ冷却風通路(５)を形成したので、シリンダ冷却風通路(５)(５)の総通路断面積を大きくとることができ、排気マフラ(１３)の温度を効率的に低下させ、排気マフラ(１３)の耐久性をより高めることができる。

（請求項５に係る発明）
請求項４に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》排気マフラの耐久性をより高めることができる。
図７に例示するように、排気マフラ(１３)のマフラ本体ケース(１３ａ)から左右排気導入管(１５)(１５)を突出させ、この左右排気導入管(１５)(１５)を、排気マニホルドの介在なしに、左右一対のシリンダヘッド(６)(６)の各排気ポート出口(１６)(１６)に接続したので、マフラ本体ケース(１３ａ)をシリンダ冷却風通路(５)により近づけることができ、排気マフラ(１３)の温度を効率的に低下させ、排気マフラ(１３)の耐久性をより高めることができる。

本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１から図８は本発明の実施形態に係るエンジンを説明する図で、この実施形態では、Ｖ型２気筒の空冷ガソリンエンジンについて説明する。

本発明の実施形態の概要は、次の通りである。
図４に示すように、クランクケース(１２)の上部にシリンダ(７)を設け、シリンダ(７)の上部にシリンダヘッド(６)を組み付けている。クランクケース(１２)とシリンダ(７)とでシリンダブロック(３)を形成している。図５に示すように、シリンダブロック(３)の前方にファンケース(４)を配置し、シリンダブロックの後方に排気マフラ(１３)を配置している。

排気マフラの構成は、次の通りである。
図１に示すように、排気マフラ(１３)のマフラ本体ケース(１３ａ)内に排気浄化用の触媒コンバータ(１７)を収容している。マフラ本体ケース(１３ａ)内を隔壁(３９)(３５)(４０)で区画して、４個の膨張室(３１)(３２)(３３)(３４)を形成している。すなわち、マフラ本体ケース(１３ａ)内を第１隔壁(３９)と第２隔壁(３５)と第３隔壁(４０)で区画して、第１膨張室(３１)と第２膨張室(３２)と第３膨張室(３３)と第４膨張室(３４)とを形成している。隣り合う第２膨張室(３２)と第３膨張室(３３)同士を筒状触媒ケース(１７ａ)内の触媒コンバータ(１７)を介して連通させ、この第２膨張室(３２)と第３膨張室(３３)を区画する第２隔壁(３５)のボス部(３５ａ)に筒状触媒ケース(３４)の左端部(１７ｂ)を貫通させ、これらを全周溶接で接合している。第３膨張室(３３)の内部に筒状触媒ケース(３４)の支持体(３６)を設け、この支持体(３６)に挿通孔(３７)を設け、この挿通孔(３７)のボス部(３７ａ)内の挿通孔(３７)に筒状触媒ケース(１７ａ)の右端部(１７ｃ)を遊嵌させている。支持体(３６)は、その周縁をマフラ本体ケース(１３ａ)の周壁に固定した隔壁状に形成し、この支持体(３６)に連通孔(３８)を設け、支持体(３６)で区画した第３膨張室(３３)の内部を連通孔(３８)で連通状態としている。

図１に示すように、マフラ本体ケース(１３ａ)内には、左から順に、第２隔壁(３５)、支持体(３６)、第３隔壁(４０)、第１隔壁(３９)を配置している。これらは全て周縁に円筒部を形成し、これらを周方向に所定間隔を保持した複数箇所のスポット溶接でマフラ本体ケース(１３ａ)の周壁に固定している。マフラ本体ケース(１３ａ)内には、左から順に、第２膨張室(３２)、第３膨張室(３３)、第４膨張室(３４)、第１膨張室(３１)を配置している。すなわち、第２隔壁(３５)の左側に第２膨張室(３２)を形成し、第２隔壁(３５)と第３隔壁(４０)との間に第３膨張室(３３)を形成し、第３隔壁(４０)と第１隔壁(３９)との間に第４膨張室(３４)を形成し、第１隔壁(３９)の右側に第１膨張室(３１)を形成している。第２膨張室(３２)と第１膨張室(３１)にはそれぞれ左右の排気導入管(１５)(１５)を挿入している。第１膨張室(３１)と第２膨張室(３２)とは第１連通管(４１)で連通させている。第２膨張室(３２)と第３膨張室(３３)とは筒状触媒ケース(１７ａ)内の触媒コンバータ(１７)を介して連通させている。第３膨張室(３３)と第４膨張室(３４)とは第２連通管(４２)で連通させている。

第１連通管(４１)は第１隔壁(３９)と第３隔壁(４０)と支持体(３６)と第２隔壁(３５)のすべてを貫通している。第１連通管(４１)は支持体(３６)のバーリング部分(３６ａ)を貫通し、周方向に所定間隔を保持した複数箇所のスポット溶接で、第１連通管(４１)と支持体(３６)のバーリング部分(３６ａ)が接合されている。第１連通管(４１)は第１隔壁(３９)と第３隔壁(４０)と第２隔壁(３５)の各丸孔を貫通し、全周溶接で、第１連通管(４１)と各丸孔の周肉壁が気密状に接合されている。第２連通管(４２)は支持体(３６)と第３隔壁(４０)とを貫通させている。第２連通管(４２)は支持体(３６)の丸孔を貫通し、周方向に所定間隔を保持した複数箇所のスポット溶接で、第２連通管(４２)と丸孔の周肉壁とが接合されている。第２連通管(４２)は第３隔壁(４０)のバーリング部(４０ａ)を貫通し、全周溶接で、第２連通管(４２)とバーリング部(４０ａ)とが気密状に接合されている。

排気マフラ(１３)を組み立てる際、最初に支持体(３６)をマフラ本体ケース(１３ａ)に固定し、第１連通管(４１)を支持体(３６)のバーリング部(３６ａ)に貫通させて接合すると、第１連通管(４１)の姿勢が定まり、この第１連通管(４１)に第３隔壁(４０)の丸孔と第２隔壁(３５)の丸孔と第１隔壁(３９)の丸孔を嵌めると、第１連通管(４１)をガイドとして、第３隔壁(４０)と第２隔壁(３５)と第１隔壁(３９)の丸孔とをマフラ本体ケース(１３ａ)内に適正な姿勢で挿入することができる。他方、排気マフラ(１３)を組み立てる際、最初に第３隔壁(４０)をマフラ本体ケース(１３ａ)に固定し、第２連通管(４２)を第３隔壁(４０)のバーリング部(４０ａ)に貫通させて接合すると、第２連通管(４２)の姿勢が定まり、この第２連通管(４２)に支持体(３６)の丸孔と第１隔壁(３９)の丸孔を嵌めると、第２連通管(４２)をガイドとして、支持体(３６)をマフラ本体ケース(１３ａ)内に適正な姿勢で挿入することができる。

排気の流れは、次の通りである。
図１中に、排気の流れを矢印で示す。右の排気導入管(１５)から導入された排気は、第１膨張室(３１)に流入し、ここで膨張した後、第１連通管(４１)から第２膨張室(３２)に流入し、ここで更に膨張する。左の排気導入管(１５)から導入された排気は、第２膨張室(３２)に流入し、ここで膨張する。第２膨張室(３２)内では、左右の排気導入管(１５)(１５)から導入された排気が合流し、この合流した排気は、筒状触媒ケース(１７ａ)内の触媒コンバータ(１７)を介して、第３膨張室(３３)に流入し、ここで膨張した後、第２連通管(４２)から第４膨張室(３４)に流入し、ここで膨張した後、尾管(４３)から大気中に放出される。

触媒コンバータの構成は、次の通りである。
図２(Ａ)(Ｂ)に示すように、触媒コンバータ(１７)は、網目状のワイヤからなる担体(４４)に触媒粒子を担持させたものである。この担体(４４)は網目上のワイヤシートを渦巻き状に巻いた円柱状のものである。この網目状のワイヤはステンレス製で一般にワイヤーメッシュと呼ばれるものである。この触媒コンバータ(１７)は酸化触媒であり、触媒粒子には白金を用いている。この触媒コンバータ(１７)を収容した筒状触媒ケース(１７ａ)はステンレス製で、円柱状のものである。

排気マフラの冷却の工夫は、次の通りである。
図３に示すように、クランク軸(１)の一端に冷却ファン(２)を取り付け、クランク軸(１)の架設方向を前後方向として、冷却ファン(２)を取り付けた方を前とし、シリンダブロック(３)の前部にファンケース(４)を取り付け、ファンケース(４)内に冷却ファン(２)を収容し、図４に示すように、ファンケース(４)内で発生した冷却風をシリンダ冷却風路(５)で案内することにより、シリンダ(７)とシリンダヘッド(６)を空冷し、図５に示すように、その冷却排風(５ａ)をシリンダ冷却風路(５)から後向きに放出するようにしている。図５〜図８に示すように、エンジンの後側に前記排気マフラ(１３)を配置し、排気マフラ(１３)のマフラ本体ケース(１３ａ)をシリンダヘッド冷却風路(５)の排風出口(５ａ)にその後方から臨ませ、シリンダ冷却排風(８)がマフラ本体ケース(１３ａ)に吹き当たるようにしている。マフラ本体ケース(１３ａ)の上半部をマフラカバー(２２)で覆い、下半部にシリンダ冷却排風(８)が吹き当たるようにし、この下半部に排気浄化用の触媒コンバータ(１７)を収容している。

図４に示すように、クランク軸(１)と平行な向きに見て、シリンダ(７)をクランクケース(１２)から左右斜め上に突出させたＶ型配置とし、左右のシリンダ(７)のシリンダヘッド(６)にそれぞれシリンダ冷却風通路(５)を形成している。図７に示すように、排気マフラ(１３)のマフラ本体ケース(１３ａ)から左右排気導入管(１５)(１５)を突出させ、この左右排気導入管(１５)(１５)を、排気マニホルドの介在なしに、左右一対のシリンダヘッド(６)(６)の各排気ポート出口(１６)(１６)に接続している。

他の工夫は、次の通りである。
図３に示すように、冷却ファン(２)はフライホイル(１８)に取り付けられている。フライホイル(１８)には出力軸(１９)を取り付け、この出力軸(１９)をファンケース(４)から前方に突出させ、その突出端にユニバーサルジョイント(２０)を取り付けている。このエンジンは、オイルクーラ(９)を備え、このオイルクーラ(９)でエンジンオイルを空冷できるようになっている。

オイルクーラの空冷構造の概要は、次の通りである。
図３に示すように、ファンケース(４)の後方にオイルクーラ(９)を配置し、ファンケース(４)の後壁(４ａ)に後部送風口(４ｂ)をあけることにより、ファンケース(４)内で発生した冷却風を後部送風口(４ｂ)から後向きに送風してオイルクーラ(９)を空冷し、オイルクーラ冷却排風(１０)をオイルクーラ(９)から後向きに放出するようにしている。このように、シリンダ冷却排風(８)とオイルクーラ冷却排風(１０)とをいずれも後向きに放出するので、冷却排風の向きが後向き一方向に統一される。このため、このエンジンを搭載する機械は、この後向き一方向の冷却排風(８)(１０)を支障なく放出できるものであればよく、冷却排風の放出方向が二方向となるエンジンに比べ、エンジン搭載機種の制限を緩和することができる。また、シリンダ冷却風路(５)の風路出口(５ａ)から漏れたファン風切り音と、後部送風口(４ｂ)から漏れたファン風切り音は、いずれも後方に放出されるので、ファン風切り音の放出方向が後向き一方向に統一され、騒音がエンジン周囲の広い範囲に伝播するのを抑制することができる。

オイルクーラの空冷構造の工夫は、次の通りである。
図３、図４に示すように、ファンケース(４)の後壁(４ａ)に導風板(１１)を取り付け、ファンケース(４)内で発生した冷却風を導風板(１１)で後部送風口(４ｂ)に案内するようにしている。このため、オイルクーラ(９)に冷却風を効率よく送風することができ、オイルクーラ(９)の冷却効率を高めることができる。また、後部送風口(４ｂ)をあけたことによるファンケース(４)の後壁(４ａ)の強度低下が、導風板(１１)の取り付けによって改善され、ファンケース(４)の後壁(４ａ)の振動騒音を低減することができる。

図４に示すように、クランク軸中心軸線(１ａ)と平行な向きに見て、シリンダ(７)(７)をクランクケース(１２)から左右斜め上に突出させたＶ型配置とし、左右にシリンダ冷却風路(５)(５)を形成し、前から見て、オイルクーラ(９)を左のシリンダ冷却風路(５)の真下(或いは左のシリンダヘッド(６)の真下)に配置している。このため、本来はデッドスペースとなるシリンダ冷却風路壁(５)の真下のスペースをオイルクーラ(９)の収容空間として有効利用し、オイルクーラ(９)が横に大きく張り出すのを防止することができる。このため、エンジンの横幅を小さくすることができ、エンジン搭載機種の制限を緩和することができる。冷却ファン(２)の回転方向は前から見て時計廻り方向である。前から見て、ファンケース(４)の構造を左右対称とし、冷却ファン(２)の回転方向を反時計廻り方向とした場合には、オイルクーラ(９)は右のシリンダ冷却風路(５)の真下(或いは右のシリンダヘッド(６)の真下)に配置する。

図６に示すように、クランク軸中心軸線(１ａ)と平行な向きに見て、排気マフラ(１３)の排気放出口(１４)をオイルクーラ(９)と重なる位置に配置している。このため、オイルクーラ冷却排風(１０)で排気マフラ(１３)の排気放出口(１４)が冷却され、排気放出口(１４)から放出される排気の膨張が緩和され、排気騒音を低減することができる。なお、クランク軸中心軸線(１ａ)と平行な向きに見て、オイルフィルタ(２１)もオイルクーラ(９)と重なる位置に配置している。

本発明の実施形態に係るエンジンで用いる排気マフラを説明する図で、図１(Ａ)は横断平面図、図１(Ｂ)は図１(Ａ)のＢ矢視部分の拡大図である。図２(Ａ)は図１のIIＡ−IIＡ線断面図、図２(Ａ)は図１のIIＢ−IIＢ線断面図である。本発明の実施形態に係るエンジンの横断平面図である。図３のIV−IV線断面図である。図３のエンジンの側面図である。図３のエンジンの背面図である。図３のエンジンの平面図である。図３のエンジンの斜視図である。

符号の説明

(１) クランク軸
(２) 冷却ファン
(３) シリンダブロック
(４) ファンケース
(５) シリンダ冷却風路
(５ａ) 排風出口
(６) シリンダヘッド
(７) シリンダ
(８) シリンダ冷却排風
(１３) 排気マフラ
(１３ａ) マフラ本体ケース
(１７) 触媒コンバータ
(１７ａ) 筒状触媒ケース
(３１) 第１膨張室
(３２) 第２膨張室
(３３) 第３膨張室
(３４) 第４膨張室
(３４ａ) 一端部
(３４ｂ) 他端部
(３５) 第２隔壁
(３６) 支持体
(３７) 挿通孔
(３８) 連通孔
(３９) 第１隔壁
(４０) 第３隔壁

Claims

排気マフラ(１３)のマフラ本体ケース(１３ａ)内に排気浄化用の触媒コンバータ(１７)を収容した、エンジンにおいて、
マフラ本体ケース(１３ａ)内を隔壁(３９)(３５)(４０)で区画して、複数の膨張室(３１)(３２)(３３)(３４)を形成し、一対の隣り合う膨張室(３２)(３３)同士を筒状触媒ケース(１７ａ)内の触媒コンバータ(１７)を介して連通させ、この一対の膨張室(３２)(３３)を区画する隔壁(３５)に筒状触媒ケース(１７ａ)の一端部(１７ｂ)を固定し、この一対の膨張室(３２)(３３)のうち、一方の膨張室(３３)の内部に筒状触媒ケース(１７ａ)の支持体(３６)を設け、この支持体(３６)に挿通孔(３７)を設け、この挿通孔(３７)に筒状触媒ケース(１７ａ)の他端部(１７ｃ)を遊嵌させた、ことを特徴とするエンジン。
請求項１に記載したエンジンにおいて、
前記支持体(３６)は、その周縁をマフラ本体ケース(１３ａ)の周壁に固定した隔壁状に形成し、この支持体(３６)に連通孔(３８)を設け、支持体(３６)で区画した膨張室(３３)の内部を連通孔(３８)で連通状態とした、ことを特徴とするエンジン。
請求項１または請求項２に記載したエンジンにおいて、
クランク軸(１)の一端に冷却ファン(２)を取り付け、クランク軸(１)の架設方向を前後方向として、冷却ファン(２)を取り付けた方を前とし、シリンダブロック(３)の前部にファンケース(４)を取り付け、ファンケース(４)内に冷却ファン(２)を収容し、ファンケース(４)内で発生した冷却風をシリンダ冷却風路(５)で案内することにより、シリンダ(７)とシリンダヘッド(６)を空冷し、その冷却排風(５ａ)をシリンダ冷却風路(５)から後向きに放出するようにし、
エンジンの後側に前記排気マフラ(１３)を配置し、排気マフラ(１３)のマフラ本体ケース(１３ａ)をシリンダ冷却風路(５)の排風出口(５ａ)にその後方から臨ませ、シリンダ冷却排風(８)がマフラ本体ケース(１３ａ)に吹き当たるようにした、ことを特徴とするエンジン
請求項３に記載したエンジンにおいて、
クランク軸(１)と平行な向きに見て、シリンダ(７)をクランクケース(１２)から左右斜め上に突出させたＶ型配置とし、
左右のシリンダ(７)にそれぞれシリンダ冷却風通路(５)を形成した、ことを特徴とするエンジン。
請求項４に記載したエンジンにおいて、
排気マフラ(１３)のマフラ本体ケース(１３ａ)から左右排気導入管(１５)(１５)を突出させ、この左右排気導入管(１５)(１５)を、排気マニホルドの介在なしに、左右一対のシリンダヘッド(６)(６)の各排気ポート出口(１６)(１６)に接続した、ことを特徴とするエンジン。