JP2014194164A - Engine and portable work machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、チェンソー、カッター等の携帯作業機における動力源として用いられるエンジン、及びエンジンを備えた携帯作業機に関する。 The present invention relates to an engine used as a power source in a portable work machine such as a chain saw and a cutter, and a portable work machine including the engine.
チェンソー、カッター等に代表される携帯作業機の多くは、動力源となるエンジンの高出力化、小型化、軽量化が求められるため、動力源として2サイクルエンジンを用いることが主流である。この2サイクルエンジンは、エンジンの排気・掃気行程時に燃焼室の排気ポートから未燃焼ガスが排出されて排出ガス特性が悪化する。そこで、2サイクルエンジンにおける排出ガス特性の悪化を抑制するために、触媒方式、空気先導掃気方式、排気脈動方式等が採用されている。 Many portable work machines represented by chain saws, cutters, and the like require the use of a two-cycle engine as a power source because high output, miniaturization, and weight reduction of the engine serving as a power source are required. In this two-cycle engine, unburned gas is discharged from the exhaust port of the combustion chamber during the exhaust / scavenging stroke of the engine, and the exhaust gas characteristics deteriorate. Therefore, in order to suppress the deterioration of exhaust gas characteristics in the two-cycle engine, a catalyst system, an air leading scavenging system, an exhaust pulsation system, and the like are employed.
触媒方式は、排気ガスの排出経路に触媒を配置して排気ガスを浄化するものである。空気先導方式は、エンジンの排気・掃気行程中に、未燃焼ガスが燃焼室から排出される前に、掃気通路の空気を燃焼室に先導させる方式である。また、排気脈動方式は、排気ポートから排出された燃焼ガスの圧力波を、エンジンの排気工程の後半に排気ポートに伝播させることで、未燃焼ガスを燃焼室に留まらせる方式である。これらの方式のうち、排気脈動方式により排出ガス特性の悪化を抑制する構造のエンジン、及びそのエンジンを備えた携帯作業機の一例が、特許文献1に記載されている。
The catalyst system purifies exhaust gas by arranging a catalyst in the exhaust gas discharge path. The air leading method is a method in which air in the scavenging passage is led to the combustion chamber before the unburned gas is discharged from the combustion chamber during the exhaust / scavenging stroke of the engine. The exhaust pulsation system is a system in which uncombusted gas remains in the combustion chamber by propagating the pressure wave of the combustion gas discharged from the exhaust port to the exhaust port in the second half of the exhaust process of the engine. Among these methods,
この特許文献1に記載されたエンジンは、排気ポートの下流に設けたエキゾーストパイと、エキゾーストパイプから分岐されたブランチパイプとを有する。エキゾーストパイプの下流端は、膨張室を介してマフラーの外部に接続されている。特許文献1に記載されたエンジンは、燃焼室からエキゾーストパイプへ排出ガスが排出され、排気行程が終了する直前に、膨張室の圧力がエキゾーストパイプを経由して排気ポート付近に伝播され、ブランチパイプ内で反射された圧力が、エキゾーストパイプを介して排気ポート付近に伝播されるようになっている。このため、排気行程の終了直前における排気ポート付近の圧力が上昇し、未燃焼ガスが燃焼室内に留められ、排出ガスの特性が悪化することを抑制でき、エンジン出力を向上できる。
The engine described in
しかしながら、排出ガスの流出を抑えるためには、さらに圧力波の伝播効果を高める必要がある。 However, in order to suppress the outflow of exhaust gas, it is necessary to further enhance the effect of pressure wave propagation.
本発明の目的は、未燃焼ガスを燃焼室に留まらせる機能を一層向上できるエンジン、及びエンジンを備えた携帯作業機を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an engine that can further improve the function of retaining unburned gas in a combustion chamber, and a portable work machine including the engine.
一実施形態のエンジンは、シリンダ内に燃焼室が設けられており、前記シリンダ内で往復動作するピストンにより、前記燃焼室に接続された排気ポートが開閉されるエンジンであって、前記シリンダに設けられて前記排気ポートに接続された第1排気通路と、前記排気ポートから排出される燃焼ガスの排出方向で前記第1排気通路の下流端に形成された開口部と、前記開口部に接続通路を介して接続された第2排気通路と、を有し、前記ピストンの動作方向における前記接続通路の中心と、前記ピストンの動作方向における前記開口部の中心とが、前記ピストンの動作方向で異なる位置に配置されている。 An engine according to an embodiment is an engine in which a combustion chamber is provided in a cylinder, and an exhaust port connected to the combustion chamber is opened and closed by a piston that reciprocates in the cylinder. The engine is provided in the cylinder. A first exhaust passage connected to the exhaust port, an opening formed at the downstream end of the first exhaust passage in the discharge direction of the combustion gas discharged from the exhaust port, and a connection passage to the opening A center of the connection passage in the direction of movement of the piston and a center of the opening in the direction of movement of the piston are different in the direction of movement of the piston. Placed in position.
他の実施形態の携帯作業機は、一実施形態のエンジンと、前記エンジンの動力が伝達されて動作する動作部材と、を有する。 A portable work machine according to another embodiment includes the engine according to one embodiment and an operation member that operates by transmitting power of the engine.
本発明のエンジンによれば、第2排気通路から接続通路を通って排気ポートに伝播される圧力波が、排気ポートへ向けて伝播し易くなり、未燃焼ガスを燃焼室に留まらせる機能の低下を抑制できる。 According to the engine of the present invention, the pressure wave propagated from the second exhaust passage through the connection passage to the exhaust port is easily propagated toward the exhaust port, and the function of retaining unburned gas in the combustion chamber is reduced. Can be suppressed.
本発明のエンジンの実施形態、及びエンジンを備えた携帯作業機の実施形態について、図1〜図4を参照して詳細に説明する。図1に携帯作業機としての切断機10が示されており、切断機10は、本体ケース11と、本体ケース11の内部に設けられたエンジン12と、本体ケース11の外部に設けた切断刃13とを有する。切断刃13は、本発明の動作部材に相当する。切断刃13は回転可能に支持されており、切断刃13を覆うカバー14が設けられている。本体ケース11の外部には、フロントハンドル15及びリヤハンドル16が取り付けられており、作業者はフロントハンドル15及びリヤハンドル16を掴んで切断機10を持ち上げることができる。なお、リヤハンドル16にはスロットルレバー17が設けられている。スロットルレバー17は、作業者がエンジン12の回転数を調節するために設けられている。
An embodiment of an engine of the present invention and an embodiment of a portable work machine including the engine will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 shows a
エンジン12は、燃料と空気とが混合された混合気を、燃焼室18で燃焼させて動力を発生する内燃機関である。エンジン12は、シリンダ19、マフラ20、燃料供給装置21を有しており、シリンダ19の内部にピストン22が中心線Aに沿った方向に往復動作可能に設けられている。中心線Aに沿った方向が、本発明におけるピストンの動作方向である。図1及び図2では、シリンダ19の内部におけるピストン22の上方に燃焼室18が形成される。また、シリンダ19には、燃焼室18に露出する点火プラグ23が設けられている。さらに、シリンダ19の内面には掃気ポート24が形成されており、掃気ポート24は掃気通路を介してクランク室25に接続されている。
The
一方、シリンダ19の下方にクランクケース26が設けられており、クランクケース26内にクランク室25が形成されている。クランク室25にはクランクシャフト27が回転可能に設けられており、シリンダ19の内部からクランク室25に亘ってコンロッド28が設けられている。コンロッド28の一端はクランクシャフト27に連結され、コンロッド28の他端はピストン22に連結されている。
On the other hand, a
シリンダ19には吸気管29が取り付けられており、吸気管29の内部に設けられた吸気通路30がクランク室25に接続される。燃料供給装置21は、吸気通路30に供給される空気の流れ方向で、吸気通路30よりも上流に設けられており、燃料と空気との混合気が吸気通路30を経由してクランク室25に供給されている。シリンダ19を内面から外面に向けて貫通する第1排気通路31が設けられており、第1排気通路31とシリンダ19の内部とを接続する排気ポート32が設けられている。
An
排気ポート32は、ピストン22の動作により開閉される。図1でピストン22が中心線Aに沿って第1の動作方向に動作する、つまり、シリンダ19内で上昇すると、排気ポート32がピストン22により閉じられる。これに対して、図1でピストン22が中心線Aに沿って第2の動作方向に動作する、つまり、シリンダ19内で下降すると、排気ポート32がピストン22により開かれる。
The
マフラ20は、エキゾーストパイプ33、ブランチパイプ34、第1膨張室35、第2膨張室44を有しており、エキゾーストパイプ33の内部に第2排気通路36が形成されている。排気ポート32から第1排気通路31に排出される排出ガスの流れ方向で、第1排気通路31の下流端に第2排気通路36が接続されている。第1排気通路31の断面積は、排出ガスの流れ方向で第2排気通路36に近づくことに伴い広くなっている。図4のように第1排気通路31を側面視すると、その開口形状は四角形に近似する形状である。
The
また、第1排気通路31の上下方向の中心線Bは、中心線Aに対して非直角に交差するように、第1排気通路31が延ばされている。第1排気通路31内における排出ガスの流れ方向で、第2排気通路36に近づくことに伴い、中心線Bが水平線から離れる向きで、中心線Bが傾斜している。具体的には、ピストン22の中心線Aが鉛直線に沿って延ばされている状態で、第1排気通路31の下流端の中心Cは、排気ポート32の中心Dよりも低い位置にある。
Further, the
一方、第2排気通路36は、排出ガスの流れ方向で最上流端から下流に向けて略水平に延ばされており、次いで、湾曲部分を介して下方へ向けて延ばされ、第2排気通路36の最下流端は第1膨張室35に接続されている。第2排気通路36の断面積は、排出ガスの流れ方向で第1膨張室35に近づくことに伴い広くなっている。さらに、第1膨張室35は壁部材37及び隔壁38によって取り囲まれた空間である。隔壁38には第3排気通路39が設けられている。第3排気通路39は、第1膨張室35と第2膨張室44とを接続しており、第2膨張室44は第4排気通路45を介してマフラ20の外部につながっている。
On the other hand, the
本発明のエンジン12は、シリンダ19とマフラ20との接続箇所の構造に特徴があり、以下、エンジン12の特徴部分の構造を順次説明する。
The
(実施の形態1)
エンジン12の実施の形態1を、図2を参照して説明する。まず、第1排気通路31の下流端に開口部31aが形成されている。また、壁部材37とシリンダ19との間にガスケット40が介在されている。壁部材37を厚さ方向に貫通する開口部41が設けられており、ガスケット40を厚さ方向に貫通する開口部42が設けられている。開口部41は、本発明の接続通路に相当し、第1排気通路31は、2つの開口部42,41を介して第2排気通路36に接続されている。第2排気通路36の上流端に開口部36aが形成されている。開口部41の断面積は、ブランチ通路34aの断面積の最大値よりも広い。なお、本明細書において、上流、下流は、排気ポート32から排出される燃焼ガスの排出方向における上流、下流を意味する。
(Embodiment 1)
A first embodiment of the
さらに、エキゾーストパイプ33の一部は第1膨張室35に配置されており、エキゾーストパイプ33の外周面における第1排気通路31側の端部にフランジ43が設けられている。フランジ43は、エキゾーストパイプ33の外周面から外側に向けて張り出した環状体であり、フランジ43とシリンダ19との間にガスケット40及び壁部材37が介在されている。そして、フランジ43に形成された孔にねじ部材が挿入されており、そのねじ部材が締め付けられて、エキゾーストパイプ33、壁部材37、ガスケット40が固定されている。
Further, a part of the
第1排気通路31の開口部31aの形状、ガスケット40の開口部42の形状、第2排気通路36の開口部36aの形状は、略四角形であり、開口部の四隅が湾曲されている。そして、開口部31a,36a,42は開口幅が同じである。ここで、開口幅はピストン22の動作方向、つまり、中心線Aに沿った方向の幅である。また、中心線Aに沿った方向で、開口部31a,36a,42を形成する上下の縁は同じ位置にある。これに対して、壁部材37に設けられた開口部41の開口幅は、開口部31a,36a,42の開口幅よりも狭い。
The shape of the
また、中心線Aに沿った方向で、開口部41を形成する上縁は、開口部31a,36a,42を形成する上縁と同じ位置にある。さらに、中心線Aに沿った方向で、開口部41を形成する下縁41bは、開口部31a,36a,42を形成する下縁とは異なる位置にある。
Further, in the direction along the center line A, the upper edge that forms the
すなわち、開口部41の下縁41bは、開口部31aの下縁31c及び第2排気通路36の下縁から、上方に向けて所定量突出している。そして、中心線Aに沿った方向で、開口部41の中心Eと、開口部31aの中心Cとは異なる位置に配置されている。具体的に説明すると、中心線Aに沿った方向で、中心Eから排気ポート32の上縁32aまでの長さは、中心Cから上縁32aまでの長さよりも短い。排気ポート32の上縁32aは、ピストン22が上死点に向けて動作するときに、排気ポート32が開口している箇所の上端である。このように、中心線Aに沿った方向で、中心Eは中心Cよりも燃焼室18に近い位置に配置されている。
That is, the
さらに、ブランチパイプ34の内部にブランチ通路34aが設けられており、排出ガス流れ方向で、第2排気通路36の開口部36aから、第2排気通路36とブランチ通路34aとが接続された箇所までの範囲は、第2排気通路36が略水平となっており、その範囲における第2排気通路36の中心線Fは、第1排気通路31の開口部31aの中心Cと同じ高さにある。つまり、中心線Bと中心線Fとが、中心Cで交差する。また、中心線Fは開口部41の中心Eよりも低い位置にある。
Further, a
ブランチ通路34aは第2排気通路36から分岐されており、分岐箇所から上方に向けて延ばされている。次いで、ブランチ通路34aは略水平に延ばされ、更に下方に向けて延ばされ、第2排気通路36とは反対側の端部は閉じられている。ブランチ通路34aの断面積は、排出ガスの流れ方向で第2排気通路36から、閉じられた端部に向かって一定となっている。なお、ブランチ通路34aにおける第2排気通路36とは反対側の端部は、閉じられていてもよいし、小径の孔を介して第1膨張室35につながっていてもよい。つまり、ブランチ通路34aは、第2排気通路36から伝播される排出ガスの圧力波を、第2排気通路36へ反射できる構造であればよい。
The
上記のように構成されたエンジン12を常用回転数、例えば、毎分9000rpmで運転する場合、エンジン12内及びマフラ20内における排出ガスの流れ、及び排出ガスの圧力波の伝播状態を、図1、図2、図5〜図9を参照して説明する。図5のように、ピストン22が上死点に向けて上昇し、掃気ポート24及び排気ポート32が共に閉じられることにより、燃焼室18内の圧力が上昇し、かつ、所定のタイミングで点火プラグ23による点火制御が行われて、燃焼室18で混合気が燃焼、即ち、爆発する。
When the
上記の爆発行程により、燃焼室18の内部が高温・高圧となり、かつ、ピストン22が下降する。ピストン22が下降して図6のように排気ポート32が開くと、燃焼室18の燃焼ガスが、排気ポート32、第1排気通路31を経て第2排気通路36へ排出される。この排気行程では、第2排気通路36及びブランチ通路34aに正圧波が矢印Gで示すように伝播する。第2排気通路36から第1膨張室35に向かって伝播した正圧波が第2排気通路36の最下流端に達すると、正圧波が負圧波に反転して逆向き、つまり、第2排気通路36内を逆流する矢印Hの向きで伝播する。
Due to the explosion stroke, the inside of the
一方、ブランチ通路34a内に伝播された正圧波は、ブランチ通路34aの下流端に到達して反射し、その正圧波がブランチ通路34a内を第2排気通路36に戻る矢印Jの向きで伝播される。上記の作用中、掃気ポート24はピストン22により閉じられている。
On the other hand, the positive pressure wave propagated in the
ピストン22がさらに下降して、図7のように掃気ポート24が開くと、クランク室25内の混合気が掃気ポート24を経由して燃焼室18に吸入され、かつ、燃焼室18内の燃焼ガスが第1排気通路31へと排出される。つまり、吸気行程及び掃気行程が併行して生じる。掃気ポート24が開いた初期の段階では、第2排気通路36内を反転して伝播される矢印Hの向きの負圧波と、ブランチ通路34a内で反射して伝播される矢印Jの向きの正圧波が合成される。その結果、排気ポート32及び第1排気通路31の背圧が低下する。
When the
なお、排気ポート32が開いてから、ピストン22が下死点に到達するまでの間、燃焼室18の燃焼ガスは、排気ポート32、第1排気通路31、第2排気通路36を経由して第1膨張室35に排出され、さらに燃焼ガスは、第1膨張室35から第2膨張室44を経由してマフラ20の外部に排出される。
Note that the combustion gas in the
一方、ピストン22が下死点に到達して動作の向きが逆となり、ピストン22が上昇して掃気ポート24が閉じられると、図8に矢印Kで示すように、第1膨張室35内に溜まった燃焼ガスの正圧波が、第2排気通路36に伝播される。そして、第2排気通路内36に伝播された正圧波は、第2排気通路36とブランチ通路34aとの分岐箇所を経て、その一部がブランチ通路34a内に伝播し、他は第1排気通路31に向かって伝播する。このため、第1排気通路31及びおよび排気ポート32の圧力が上昇する。
On the other hand, when the
ブランチ通路内34aに伝播した正圧波は、ブランチ通路34aの下流端で反射されて第2排気通路36に戻る。そして、ピストン22の上昇により掃気ポート24が閉じられてから、排気ポート32が閉じられるまでの間は、図9矢印Lで示すように、ブランチ通路34a内で反射した正圧波の一部が第1排気通路31に伝播される。このため、第1排気通路31及び排気ポート32は高圧状態に維持される。
The positive pressure wave propagated into the
さらに、ピストン22が上昇して排気ポート32が閉じられると、燃焼室18内の混合気が圧縮される圧縮行程となり、次いで前述した爆発行程に戻る。以後、爆発行程、排気行程、掃気・吸入工程を繰り返し、ピストン22が往復する動力がクランクシャフト27の回転力に変換される。本実施形態におけるエンジン12は、ピストン22が2ストロークする過程で、吸入・掃気行程、圧縮行程、爆発行程、排気行程の1サイクルが行われる、いわゆる、2ストローク1サイクルエンジン(2サイクルエンジン)である。そして、クランクシャフト27のトルクは、動力伝達機構を介して切断刃13に伝達され、切断刃13が回転する。
Further, when the
上記のように、本実施形態のエンジン12によれば、ピストン22が上昇して掃気ポート24が閉じられてから、排気ポート32が閉じられるまでの間は、第1膨張室35から第2排気通路36に伝播される正圧波と、ブランチ通路34a内で反射して第2排気通路36に伝播される正圧波とが、共に第1排気通路31及び排気ポート32に伝播されて、排気ポート32の圧力を高い状態に維持することができる。
As described above, according to the
このため、燃焼室18から排気ポート32を通って第1排気通路31に流出しようとする新気、すなわち未燃焼ガスを、燃焼室18内へ押し戻すことが可能となる。つまり、マフラ20内部における排出ガスの圧力脈動を利用して、未燃焼ガスの吹き抜けを抑制している。したがって、エンジン12における排出ガス特性が悪化することを抑制でき、かつ、エンジン出力を向上させることができる。
For this reason, it is possible to push back fresh air that is about to flow out from the
特に、本実施形態のエンジン12は、第1排気通路31と第2排気通路36との間にの開口部41が設けられており、中心線Aに沿った方向で、開口部41の中心Eは開口部31aの中心Cよりも、排気ポート32の上縁32aに近い位置にある。つまり、ピストン22が上死点に向けて動作する際、排気ポート32が開いている部分と、開口部41の中心Eとの距離をなるべく短くできる。
In particular, the
このため、第2排気通路36から第1排気通路31に伝播される圧力波の向きを、排気ポート32のうち開いている箇所に向けて偏向、または指向させ易くなる。すなわち、開口部41を形成する下縁41bは、圧力波を排気ポート32に集中させ易くするための堰として作用する。したがって、エンジン12は、未燃焼ガスを燃焼室18内に留まらせる性能が一層向上する。
For this reason, the direction of the pressure wave propagated from the
また、壁部材37に設ける開口部41の断面積は、排気ポート32の断面積の最大値に対して0.7倍〜1.3倍に設定することができる。排気ポート32の断面積の最大値とは、ピストン22が上昇する過程で掃気ポート24が閉じられてから、排気ポート32が閉じられるまでの間における断面積の最大値を意味する。そして、エンジン12の排気行程、つまり、ピストン22が下降して排気ポート32が開く際、排気ポート32の断面積は、ピストン22の下降に伴い広くなっていく。このため、開口部41の断面積を、排気ポート32の断面積の最大値に対して1.0以下にしても、燃焼ガスが開口部41を通る際に流通抵抗が高くなることを抑制できる。
The cross-sectional area of the
また、第1排気通路31の中心線B、第2排気通路36の中心線Fに沿った方向で、排気ポート32から下縁41bまでの距離は、20mm〜50mmの間に設定することができる。これは、第2排気通路36から第1排気通路31に伝播される圧力波が、排気ポート32に向かって集中的に流れるようにするためである。
The distance from the
また、単一の部品である壁部材37が、第1膨張室35を形成し、かつ、開口部41を形成する。このため、エンジン12の部品点数が増加することを抑制でき、エンジン12の製造コストの上昇を抑制でき、安価なエンジン12を提供できる。
Further, the
また、排出ガスの流れ方向で、第2排気通路36の長さ方向の途中にブランチ通路34aを接続しているため、マフラ20の全体を小型化することができる。すなわち、本実施形態のエンジン12を小型化、軽量化するためにエキゾーストパイプ33の長さ、ブランチパイプ34の長さを短くしたり、第2排気通路36の断面積、容積を縮小したり、ブランチ通路34aの断面積、容積を縮小したりする設計を行う場合でも、未燃焼ガスを燃焼室18内に留まらせることができる。言い換えれば、エンジン12の排出ガス特性が悪化することを防止する効果、エンジン12を小型化、軽量化する効果を、両立することができる。
Further, since the
また、エンジン回転数が所定の常用回転数である際に、第1膨張室35に蓄えられていた圧力が、ピストン22が上昇して排気ポート32が閉じられる直前に、第1排気通路31を経て排気ポート32に伝播されるように、第2排気通路36の有効長さ、ブランチ通路34aの有効長さを設定することも可能である。
In addition, when the engine speed is a predetermined normal speed, the pressure stored in the
さらに、開口部41の断面積は、ブランチ通路34aの最上流端の断面積よりも大きくすることが好ましい。このように構成すると、ブランチ通路34aで反射して戻ってきた圧力波が開口部41を通り排気ポート32に伝播される際に、流通抵抗により圧力損失が生じることを抑制できる。したがって、エンジン12は、未燃焼ガスを燃焼室18内に留まらせる性能が一層向上する。
Further, the cross-sectional area of the
(実施の形態2)
次に、エンジン12における実施の形態2を、図10を参照して説明する。図10のエンジン12では、開口部42が本発明の接続通路に相当し、第1排気通路31の開口部31aは、開口部42,41を介して、第2排気通路36の開口部36aに接続されている。図10に示すエンジン12は、中心線Aに沿った方向で、ガスケット40の開口部42の中心Mは、開口部31aの中心Cとは異なる位置に配置されている。具体的に説明すると、中心線Aに沿った方向で、ガスケット40の開口部42の中心Mから排気ポート32の上縁32aまでの長さは、開口部31aの中心Cから排気ポート32の上縁32aまでの長さよりも短い。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the
つまり、中心線Aに沿った方向で、中心Mから排気ポート32のうち開いている箇所までの長さは、中心Cから排気ポート32のうち開いている箇所までの長さよりも短い。このように、中心線Aに沿った方向で、中心Mは中心Cよりも燃焼室18に近い位置に配置されている。また、図10のエンジン12は、中心線Aに沿った方向で、開口部41の中心と、開口部31aの中心Cとが同じ位置にある。図10のエンジン12におけるその他の構造は、図1〜図3のエンジン12と同じである。
That is, in the direction along the center line A, the length from the center M to the open portion of the
図10のエンジン12の動作は、図5〜図9で説明したエンジン12の動作と同じである。また、図10のエンジン12は、中心線Aに沿った方向で、開口部42の中心Mから排気ポート32の上縁32aまでの長さは、中心Cから排気ポート32の上縁32aまでの長さよりも短い。
The operation of the
したがって、ピストン22が上昇して掃気ポート24が閉じられてから、排気ポート32が閉じられるまでの間、第2排気通路36を通って排気ポート32に伝播される圧力波を、排気ポート32が開いている箇所に集中させることができ、エンジン12の実施の形態1と同様の効果を得ることができる。また、図10のエンジン12においては、ガスケット40に設けられる開口部42の開口幅、高さ方向の位置を設計することにより、排出ガスの特性が悪化することを防止できる。したがって、専用の部品を設けずに済み、部品点数が増加することを防止できる。なお、図10のエンジン12において、ガスケット40の開口部42の位置及び開口幅以外の構造は、図2のエンジン12と同様の設計にすることができ、図2のエンジン12と同様の効果を得られる。
Accordingly, the pressure wave propagated to the
(実施の形態3)
次に、エンジン12における実施の形態3を、図11を参照して説明する。図11に示すエンジン12は、中心線Aに沿った方向で、開口部31a,41,42の下縁が同じ位置にあり、フランジ43の下縁が、開口部31a,41,42の下縁から上方へ突出した位置にある。また、エキゾーストパイプ33のうち、第1排気通路31側の端部は、フランジ43の下縁に乗り上げるように屈曲されている。すなわち、第2排気通路36の上流端に形成された開口部36aの断面積は、開口部31a,41,42のそれぞれの断面積よりも狭い。上記開口部36aが、本発明の接続通路に相当する。
(Embodiment 3)
Next, a third embodiment of the
そして、中心線Aに沿った方向で、開口部36aの中心Nは、開口部31aの中心Cとは異なる位置に配置されている。具体的に説明すると、中心線Aに沿った方向で、開口部36aの中心Nから、排気ポート32の上縁32aまでの長さは、開口部31aの中心Cから、排気ポート32の上縁32aまでの長さよりも短い。このように、中心線Aに沿った方向で、中心Nは中心Cよりも燃焼室18に近い位置に配置されている。図11のエンジン12におけるその他の構造は、図1〜図3のエンジン12と同じである。
In the direction along the center line A, the center N of the
図11のエンジン12の動作は、図5〜図9で説明したエンジン12の動作と同じである。また、図11のエンジン12では、中心線Aに沿った方向で、開口部36aの中心Nから排気ポート32の上縁32aまでの長さは、開口部31aの中心Cから排気ポート32の上縁32aまでの長さよりも短い。すなわち、中心線Aに沿った方向で、開かれている部分の排気ポート32と、中心Nとの距離をなるべく短くしている。
The operation of the
したがって、ピストン22が上昇して掃気ポート24が閉じられてから、排気ポート32が閉じられるまでの間、第2排気通路36の開口部36aを通って排気ポート32に伝播される圧力波を、排気ポート32付近に集中させることができ、エンジン12の実施の形態1と同様の効果を得ることができる。また、図11のエンジン12においては、開口部36aの開口幅、高さ方向の位置を設計することにより、排出ガスの特性が悪化することを防止できる。したがって、専用の部品を設けずに済み、部品点数が増加することを防止できる。なお、図11のエンジン12において、開口部36aの位置及び開口幅以外の構造は、図2のエンジン12と同様の設計にすることができ、図2のエンジン12と同様の効果を得られる。
Therefore, the pressure wave propagated to the
(実施の形態4)
次に、エンジン12における実施の形態4を、図12を参照して説明する。図12に示すエンジン12は、中心線Aに沿った方向で、開口部31a,41,42の下縁が同じ位置にあり、フランジ43の下縁が、開口部31a,41,42の下縁から上方へ突出した位置にある。また、エキゾーストパイプ33のうち、第1排気通路31側の端部は、フランジ43の下縁に乗り上げている。図12のエンジン12では、開口部36aが、本発明に接続通路に相当する。そして、中心線Aに沿った方向で、開口部36aの中心Nは、開口部31aの中心Cとは異なる位置に配置されている。具体的に説明すると、中心線Aに沿った方向で、開口部36aから排気ポート32の上縁32aまでの長さは、開口部31aの中心Nから排気ポート32の上縁32aまでの長さよりも短い。
(Embodiment 4)
Next, a fourth embodiment of the
また、エキゾーストパイプ33のうち、フランジ43が取り付けられている箇所から下流側は、上壁36bが略水平に延ばされ、下壁36cが傾斜して延ばされている。下壁36cは、開口部36aに近づくほど、上壁36bと間隔が狭くなる向きで傾斜している。より具体的には、下壁36cの内面は中心線Bと平行である。図12のエンジン12におけるその他の構造は、図1〜図3のエンジン12と同じである。
Moreover, the
図12のエンジン12の動作は、図5〜図9で説明したエンジン12の動作と同じである。また、図12のエンジン12では、中心線Aに沿った方向で、開口部36aの中心Nは、開口部31aとは異なる位置にある。すなわち、中心線Aに沿った方向で、開かれている部分の排気ポート32と、中心Nとの距離をなるべく短くしている。このように、中心線Aに沿った方向で、中心Nは中心Cよりも燃焼室18に近い位置に配置されている。したがって、ピストン22が上昇して掃気ポート24が閉じられてから、排気ポート32が閉じられるまでの間、第2排気通路36の開口部36aを通って排気ポート32に伝播される圧力波を、排気ポート32付近に集中させることができ、エンジン12の実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
The operation of the
さらに、図12のエンジン12は、上壁36bの内面が水平であり、開口部36aに近づくほど、上壁36bと下壁36cとの間隔が狭くなる向きで下壁36cが傾斜している。したがって、第2排気通路36の開口部36aを通って排気ポート32に伝播される圧力波を、排気ポート32付近に一層集中させることができる。
Further, in the
また、図12のエンジン12においては、フランジ43の形状、エキゾーストパイプ33の構造を設計して、開口部36aの開口幅、高さ方向の位置を調整し、排出ガスの特性が悪化することを防止できる。したがって、専用の部品を設けずに済み、部品点数が増加することを防止できる。なお、図12のエンジン12において、開口部36aの位置及び開口幅以外の構造は、図2のエンジン12と同様の設計にすることができ、図2のエンジン12と同様の効果を得られる。
Further, in the
(実施の形態5)
次に、エンジン12における実施の形態5を、図13を参照して説明する。図13に示すエンジン12は、中心線Aに沿った方向で、開口部31a,36a,42の下縁が同じ位置あり、壁部材37の一部が、開口部31a,36a,42の下縁よりも中心線Fに近い位置まで突出され、かつ、その位置から湾曲部37aを介して第1排気通路31に向けて延びた張り出し部37bが設けられている。
(Embodiment 5)
Next, a fifth embodiment of the
張り出し部37bは、開口部31a,42に亘って配置されており、張り出し部37bの上方に開口部41が形成されている。湾曲部37aに、開口部41の内面に連続する湾曲面37cが形成されている。張り出し部37bは、開口部31aの中心Cよりも下方に位置しており、開口部41の中心Pは、中心Cよりも高い位置にある。図13のエンジン12では、開口部41が、本発明の接続通路に相当する。なお、図13のエンジン12におけるその他の構造は、図1〜図3のエンジン12と同じである。
The
図13のエンジン12の動作は、図5〜図9で説明したエンジン12の動作と同じである。また、図13のエンジン12では、中心線Aに沿った方向で、開口部41の中心Pは、開口部31aの中心Cとは異なる位置にある。すなわち、ピストン22が動作して排気ポート32が閉じられる前の段階で、中心線Aに沿った方向で、中心Pから排気ポート32のうち開いている箇所までの長さは、中心Cから排気ポート32のうち開いている箇所までの長さよりも短い。このように、中心線Aに沿った方向で、中心Pは中心Cよりも燃焼室18に近い位置に配置されている。したがって、ピストン22が上昇して掃気ポート24が閉じられてから、排気ポート32が閉じられるまでの間、第2排気通路36の開口部36aを通って排気ポート32に伝播される圧力波を、排気ポート32付近に集中させることができ、エンジン12の実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
The operation of the
さらに、図13のエンジン12は、壁部材37に湾曲部37aが設けられており、圧力波が湾曲部37aの表面に沿って曲面形状または円弧形状に伝播される。したがって、圧力波が第2排気通路36の開口部36aを通って排気ポート32に伝播される際に、圧力損失が生じることを抑制できる。
Further, in the
また、図13のエンジン12は、壁部材37の形状を設計して、開口部41の開口幅、中心線Aに沿った方向で開口部41の中心Pの位置を調整し、排出ガスの特性が悪化することを防止できる。したがって、専用の部品を設けずに済み、部品点数が増加することを防止できる。なお、図13のエンジン12において、壁部材37の形状以外の構造は、図2のエンジン12と同様の設計にすることができ、図2のエンジン12と同様の効果を得られる。
13 designs the shape of the
本発明のエンジン及び携帯作業機は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、本発明のエンジンは、中心線Aが鉛直線に沿って配置されている構造の他、中心線Aが鉛直線に対して傾斜しているエンジンも含む。また、本発明のエンジンは、中心線Aと中心線Bとが、非略直角に交差する構造のエンジンの他、中心線Aと中心線Bとが略直角に交差する構造のエンジンを含む。なお、本発明において、開口部の断面形状、接続通路の断面形状は、楕円形、円形等を含む。 The engine and portable work machine of the present invention are not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, the engine of the present invention includes an engine in which the center line A is inclined with respect to the vertical line in addition to the structure in which the center line A is arranged along the vertical line. The engine of the present invention includes an engine having a structure in which the center line A and the center line B intersect at a substantially right angle, in addition to an engine having a structure in which the center line A and the center line B intersect at a substantially right angle. In the present invention, the cross-sectional shape of the opening and the cross-sectional shape of the connection passage include an ellipse and a circle.
本発明の携帯作業機は、動力源としてのエンジンの動力を動作部材に伝達するエンジン工具であり、携帯作業機は、上記した切断機の他、ブロワ、ヘッジトリマ、ドリル、耕耘機、チェンソー、草刈り機等を含む。草刈り機における動作部材は刈刃である。チェンソーにおける動作部材はチェーン状の刃である。ブロワにおける動作部材は羽根車である。耕耘機における動作部材は耕刃である。ヘッジトリマにおける動作部材はブレードである。ドリルにおける動作部材は穴あけ刃である。本発明における動作部材は、回転運動する動作部材、往復運動する動作部材、循環運動する部材を含む。 The portable work machine according to the present invention is an engine tool that transmits the power of the engine as a power source to the operating member. Etc. The operating member in the mower is a cutting blade. The operating member in the chain saw is a chain-like blade. The operating member in the blower is an impeller. The operating member in the cultivator is a tilling blade. The operating member in the hedge trimmer is a blade. The operating member in the drill is a drilling blade. The motion member in the present invention includes a motion member that rotates, a motion member that reciprocates, and a member that circulates.
12…エンジン、13…切断刃、18…燃焼室、19…シリンダ、22…ピストン、31…第1排気通路、31a,36a,41,42…開口部、32…排気ポート、33…エキゾーストパイプ、34a…ブランチ通路、35…第1膨張室、36…第2排気通路、37…壁部材、37c…湾曲面、40…ガスケット、43…フランジ、C,E,M,N,P…中心。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記シリンダに設けられて前記排気ポートに接続された第1排気通路と、
前記排気ポートから排出される燃焼ガスの排出方向で前記第1排気通路の下流端に形成された開口部と、
前記開口部に接続通路を介して接続された第2排気通路と、
を有し、
前記ピストンの動作方向における前記接続通路の中心と、前記ピストンの動作方向における前記開口部の中心とが、前記ピストンの動作方向で異なる位置に配置されている、エンジン。 A combustion chamber is provided in the cylinder, and an exhaust port connected to the combustion chamber is opened and closed by a piston that reciprocates in the cylinder.
A first exhaust passage provided in the cylinder and connected to the exhaust port;
An opening formed at a downstream end of the first exhaust passage in a discharge direction of the combustion gas discharged from the exhaust port;
A second exhaust passage connected to the opening through a connection passage;
Have
The engine, wherein a center of the connection passage in the operation direction of the piston and a center of the opening in the operation direction of the piston are arranged at different positions in the operation direction of the piston.
前記第2排気通路から燃焼ガスが排出される膨張室と、
前記膨張室を形成する壁部材と、
を有し、
前記壁部材のうち、前記シリンダと前記エキゾーストパイプの端部との間に介在された箇所に、前記接続通路が形成されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載のエンジン。 An exhaust pipe having the second exhaust passage;
An expansion chamber from which combustion gas is discharged from the second exhaust passage;
A wall member forming the expansion chamber;
Have
The engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the connection passage is formed at a location of the wall member interposed between the cylinder and an end of the exhaust pipe.
前記エキゾーストパイプの端部と前記シリンダとの間に介在されたガスケットと、
を有し、
前記ガスケットに、前記接続通路が設けられている、請求項1〜4のいずれか1項に記載のエンジン。 An exhaust pipe having the second exhaust passage;
A gasket interposed between an end of the exhaust pipe and the cylinder;
Have
The engine according to claim 1, wherein the connection passage is provided in the gasket.
前記エキゾーストパイプに設けられ、かつ、前記シリンダに固定されるフランジと、
を有し、
前記フランジの一部が前記ピストンの動作方向に延ばされて前記接続通路が形成されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載のエンジン。 An exhaust pipe having the second exhaust passage;
A flange provided on the exhaust pipe and fixed to the cylinder;
Have
The engine according to any one of claims 1 to 4, wherein a part of the flange is extended in an operation direction of the piston to form the connection passage.
前記エンジンから動力が伝達されて動作する動作部材と、
を有する、携帯作業機。 An engine according to any one of claims 1 to 10;
An operation member that operates by transmitting power from the engine;
Having a portable work machine.
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