JP3499741B2 - 内燃エンジンのマフラー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、刈払機やチェーン
ソー等の携帯型小型作業機用として好適な内燃エンジ
ン、例えば小型空冷２サイクルガソリンエンジンのマフ
ラーに係り、特に、排気ガス規制に効果的に対応できる
ようにしたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、環境問題に対する関心の高まりか
ら、刈払機やチェーンソー等の携帯型作業機に使用され
る小型空冷２サイクルガソリンエンジン等の内燃エンジ
ンにおいても、それから排出される排ガス中のＨＣ、Ｃ
Ｏ、ＮＯｘ等を低減浄化することが強く要望されて来て
おり、例えば、アメリカ合衆国のカリフォルニア州にお
ける排ガス規制法案、所謂カーブ（ＣＡＲＢ）ＴＩＥＲ
２等のように、排ガス規制は、将来、ますます厳しくな
ることが推測される。

【０００３】このような排ガス規制に対処するため、本
発明の出願人は、内燃エンジンの、特にマフラーに排ガ
ス浄化機能を持たせるべく、精力的に研究開発を行って
おり、先に、次のような構成のマフラーを提案した（特
開平９−２７３４１６号公報参照）。このマフラーは、
エンジンの排気口から噴出した排ガスが導入される膨張
室を備え、該膨張室が仕切り部材により第１の膨張室と
第２の膨張室とに左右に分割されるとともに、前記仕切
り部材に通気性を有する金属発泡体からなる酸化触媒等
の排ガス浄化部材が配置され、排ガスが前記第１の膨張
室から前記排ガス浄化部材内を通って前記第２の膨張室
に導かれるようにされてなる。

【０００４】さらに、前記特開平９−２７３４１６号に
おいては、前記構成に加えて、前記膨張室の外周部を、
相互間に間隙空間が形成されるように適宜に離隔せしめ
られた内壁パネルと外壁パネルとからなる二重壁部によ
り形成することも開示されている。また、さらに、特願
平１０−１４２４６号においては、前記膨張室が仕切り
部材により第１の膨張室と第２の膨張室とに内燃エンジ
ンのシリンダ軸線に沿って上下に分割されるとともに、
前記仕切り部材に酸化触媒等の排ガス浄化部材が配置さ
れ、前記排気口からの排ガスが前記第１の膨張室から前
記排ガス浄化部材内を通って前記第２の膨張室に導かれ
るようにされてなるマフラーを提案している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記提案のマフラー
は、排ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等を低減浄化すると
いう排ガス浄化機能については有効性が立証されてい
る。ところが、前記した携帯型作業機等に用いられる内
燃エンジンのマフラーにおいては、安全性や操作性等の
観点から、その排出口（最終排出口）から排出される排
ガスの温度やマフラー表面温度等をできるだけ低くする
ことが望まれ、それらに関する各種の規格が定められて
おり、例えば、米国のいわゆるＳＡＥ（スパークアレス
ターマフラー）規格では、マフラーから排出される排ガ
ス温度、露出部表面温度を所定値以下にすることが要求
されているが、従来のマフラーでは、前記排ガス温度や
マフラー表面温度等が前記要求を満たすことができない
虞があった。本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、最終排出口から排
出される排ガス温度や露出部表面温度を効果的に低下さ
せることのできる、内燃エンジンのマフラーを提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく、
本発明に係る内燃エンジンのマフラーは、基本的には、
内燃エンジンの排気口から噴出した排ガスが導入される
排気導入口を有する膨張室と、この膨張室を画成する外
壁パネルと、を備えた内燃エンジンのマフラーにおい
て、前記外壁パネルの外側に、前記膨張室からの排ガス
を導入する排ガス案内部材が取り付けられ、該排ガス案
内部材の断面外形を小さくした排出口の近傍に、該排出
口から噴出される排ガス中に該排ガスの噴流を利用して
外気を混入すべく、前記排出口との間に外気導入用間隙
が形成されるようにスロート部に外気導入孔が形成され
たベンチュリ管が取り付けられていることを特徴として
いる。好ましい態様では、前記ベンチュリ管の前記外気
導入孔に外気導入管が連結されている。

【０００７】本発明のマフラーは、好ましくは、前記膨
張室が仕切り部材により第１の膨張室と第２の膨張室と
に分割されるとともに、前記仕切り部材に酸化触媒等の
排ガス浄化部材が配置され、前記排気口からの排ガスが
前記第１の膨張室から前記排ガス浄化部材内を通って前
記第２の膨張室に導かれるようにされ、さらに、好まし
くは、前記膨張室は、全体が内燃エンジンのシリンダ軸
線に沿った縦長とされる。また、好ましい態様では、前
記排ガス浄化部材は、前記排気口から、排ガスの噴出方
向に対して交差する方向に任意の距離だけ離隔して配置
できるようにされる。また、さらに好ましい態様では、
前記第２の膨張室を画成する外壁パネルに排ガスの排出
開口が設けられるとともに、この排出開口を内側から覆
うように容器状の内空間形成部材が取り付けられ、前記
第２の膨張室に導入された排ガスが前記内空間形成部材
に形成された導出開口及び前記排出開口を通じて外部に
排出されるようになされる。

【０００８】このような構成とされた本発明に係る内燃
エンジンのマフラーの好ましい態様においては、内燃エ
ンジンの排気口から噴出した排ガスは、例えば、仕切り
部材により上下に分割されている膨張室のうちの第１の
膨張室に音速に近い速度で放射状に導入されてそこで膨
張拡散せしめられ、それによって排気音が減衰せしめら
れる。この場合、前記第１の膨張室に噴出せしめられた
排ガスの略全部が前記排気口に対面する、前記第１の膨
張室を画成するパネル部分（外壁パネル）に当たり、そ
こで反射した排ガスが排ガス浄化部材の入口側に略均一
状態に導かれることになる。このため、前記内燃エンジ
ンの排気口からの排ガスが、前記排ガス浄化部材に直接
当たらないようにできるとともに、前記排ガス浄化部材
の入口側全面に偏りなく導かれる。また、前記第１の膨
張室及び第２の膨張室からなる膨張室は、好ましい態様
では、全体が縦長とされているので、排ガス浄化部材の
配置自由度が増し、前記排ガス浄化部材は、前記排気口
から排ガスの噴出方向に対して交差する方向に任意の距
離だけ離隔して配置できるようにされていることから、
前記排ガス浄化部材の配置位置を最適位置に選定するこ
とができ、この結果、前記排ガス浄化部材の入口側の温
度分布がより均一化されるとともに、その活性化に最適
の温度になし得、また、前記排ガス浄化部材を最適位置
に配置することにより、排ガスの出口温度、前記排ガス
浄化部材の発熱によるマフラー等の露出部表面温度の上
昇を低く抑えることができるとともに、前記排ガス浄化
部材の劣化率を最小限に抑えて耐久性を向上させ得る。

【０００９】そして、前記第１の膨張室に導入された排
ガスは、仕切り部材を隔てて隣接配置されている第２の
膨張室との圧力差により、前記仕切り部材を貫くように
配置された排ガス浄化部材内を通じて前記第２の膨張室
に導かれる。この際、排ガスは、前記排ガス浄化部材
（酸化触媒等）の作用により前記膨張室内の酸素と効率
良く反応（酸化燃焼）するので、排ガス中に含まれるＣ
Ｏ及びＨＣ成分が大幅に低減される。そして、前記第２
の膨張室に導入された排ガスは、ここでも膨張拡散せし
められてその排気音がさらに減衰せしめられた後、好ま
しい態様では、内空間形成部材に形成された導出開口及
びスパークアレスタースクリーンで覆われた排出開口を
通じて、例えば、外壁パネルに取り付けられた排ガス案
内部材に導出され、この排ガス案内部材により適切な方
向に誘導されながら、それに設けられた排出口から、そ
の近傍に取り付けられたベンチュリ管内に噴出せしめら
れる。

【００１０】ここで、前記ベンチュリ管は、前記排出口
との間に外気導入用間隙が形成されるように取り付けら
れていることから、該ベンチュリ管内に噴出せしめられ
た排ガスの噴流によって、外気が前記外気導入用間隙を
通じて前記ベンチュリ管の前半部を形成する縮径状通路
部内に吸入されるとともに、前記ベンチュリ管のスロー
ト部に設けられられている外気導入孔を通じて前記スロ
ート部に吸入されて、そこを流れる排ガス中に混入せし
められ、これによって、前記ベンチュリ管内を流れる排
ガスは更に希釈冷却され、外気により希釈冷却された排
ガスは、前記ベンチュリ管の後半部を形成する拡径状通
路部を介してその出口側端部から外部に拡散放出され
る。

【００１１】このように、排出口近傍にベンチュリ管を
取り付けて、排ガスの噴流を利用して外気を排ガス中に
混入させるようにしたことにより、マフラーにおける排
ガスの最終出口であるベンチュリ管の出口側端部から外
部に放出される排ガスの温度（最終排出温度）が効果的
に低下せしめられるとともに、マフラーの表面温度も顕
著に低下せしめられることが、本発明の発明者等により
確認された。また、排ガスの最終排出温度及びマフラー
の表面温度が低く抑えられることから、当該マフラーを
構成する外壁パネル等に、高温マフラー用ステンレス鋼
材等の高価で加工の難しい耐熱特殊材料を使用しなくて
済むため、コスト及び製造上の観点からも有利となっ
た。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図１は、本発明に係るマフラ
ーの第１実施形態を内燃エンジンと共に示している。図
において、内燃エンジン１は、刈払機やチェーンソー等
の手持式作業機の動力源として組み込まれているシュニ
ューレ掃気式の小型空冷２サイクルガソリンエンジン
（以下単に内燃エンジンという）とされ、排気量は、例
えば約２３〜２６ｃｃ程度のものである。このエンジン
１は、点火プラグ１５が装着された半球形の燃焼室５を
有するシリンダ２と、その下側に連結されたクランクケ
ース３と、を備え、前記シリンダ２にはピストン４が嵌
挿されるとともに、図１で見てその左右に気化器の混合
気供給通路部８が接続された吸気口７と、後述するマフ
ラー２０が接続された排気口１０がそれぞれ周知の態様
で設けられ、さらに、図１で見てその前後に一対の掃気
口９（その一方のみ図示）がそれぞれ所定の態様で設け
られている。

【００１３】また、通常の内燃エンジンと同様に、前記
ピストン４の上下方向の往復運動は、コンロッド１１を
介して、バランスウエイト１４を備えたクランクシャフ
ト１２の回転運動に変換され、その軸出力が前記可搬式
作業機の動力として利用されるようになっている。そし
て、前記構成の内燃エンジン１の前記シリンダ２におけ
る前記排気口１０側の外側部に、本実施形態の全体が前
記エンジン１のシリンダ軸線Ｘ−Ｘに沿って縦長のマフ
ラー２０が、ガスケットを兼ねる断熱板２２を介して取
り付けられている。このマフラー２０は、横方向（前記
内燃エンジン１の幅方向）に略水平に配置された仕切り
部材４０により、上下に仕切られた第１の膨張室３１と
第２の膨張室３２とを有している。

【００１４】前記第１の膨張室３１及び前記第２の膨張
室３２は、片側が開口した左右の外壁パネル３６、３７
の組み合わせにより画成されている。すなわち、前記内
燃エンジン１側の内側外壁パネル３６と反対側の外側外
壁パネル３７の外周端縁部３６ａ、３７ａが相互に溶接
等により密封接合されており、これらの外壁パネル３
６、３７間を上下に仕切るように前記仕切り部材４０が
前記両外壁パネル３６、３７の内周面に溶接等により密
封接合され、その上下に前記第１の膨張室３１と前記第
２の膨張室３２とが画成されている。なお、前記内燃エ
ンジン１側の前記内側外壁パネル３６の前記外周端縁部
３６ａは断面Ｌ字状とされていて、図２を参照すればよ
くわかるように、その上部中央部分と下部の左右部分に
は、ボルト類挿通穴３６ｄが形成された幅広部３６ｃが
設けられ、この幅広部３６ｃの裏面側にマフラーカバー
（図示せず）の取付固定用雌ねじ部材３５が溶接等によ
り固着されている。

【００１５】前記仕切り部材４０には、それを上下方向
に貫くように、言い換えれば前記第１の膨張室３１及び
前記第２の膨張室３２の両方に突出するように、メタル
担体からなる排ガス接触面積を出来るだけ大きくせしめ
るべく、角柱状の酸化触媒５０が排ガス浄化部材として
配置されている。すなわち、前記仕切り部材４０には、
矩形の触媒取付開口４０ａが形成され、この触媒取付開
口４０ａに、角筒状のシェル５２が挿通せしめられて、
前記仕切り部材４０に溶接等により接合固定されてお
り、このシェル５２に前記メタル担体からなる角柱状の
酸化触媒５０が上面（入口側）５０ａを前記第１の膨張
室３１に、また、その下面（出口側）５０ｂを前記第２
の膨張室３２に露出させた状態で嵌挿固定されている。
このように、前記シェル５２と一体の前記酸化触媒５０
を、前記仕切り部材４０に保持させるようにしたことに
より、酸化触媒の形状をシンプルにできるとともに、酸
化触媒の大きさの変更や取付位置の変更、交換、増設等
を容易に行うことができ、さらに、前記仕切り部材４０
及び前記酸化触媒５０は、前記排気口１０から、排ガス
の噴出方向に対して直交する方向に任意の距離だけ離隔
して配置できる。なお、ここでは、前記排気口１０の中
心線Ｏから前記酸化触媒５０の上面（入口面）５０ａま
での触媒離隔距離Ｌは約１０ｍｍとなっている（図１に
加えて図４も参照）。

【００１６】また、酸化触媒としては、前記角柱状のシ
ェルをもつメタル担体からなるもの以外のものを使用し
ても何ら差し支えない。一方、前記第１の膨張室３１内
における前記排気口１０及び排気導入口２７と略同じ高
さ位置には、図１、図２に加えて図３及び図４を参照す
ればよくわかるように、補強板材２４と前記外側外壁パ
ネル３７とを橋絡するようにボルト挿入用締結スリーブ
５５，５５が横設されている。したがって、前記マフラ
ー２０を前記シリンダ２の外側部に取り付ける際には、
ボルト５６，５６を、それぞれ前記マフラー２０の右側
面側から前記ボルト挿入用締結スリーブ５５，５５に挿
入し、その雄ねじ部先端を前記シリンダ２の外側部に設
けられている雌ねじ部１０ａ，１０ａに螺入して強固に
締め付けるようにされる。

【００１７】一方、図１及び図２に加えて図５及び図６
を参照すればよくわかるように、前記外側外壁パネル３
７における反エンジン１側に位置する先細り状となって
いる下部の斜面部３７ａには、前記第２の膨張室３２の
排ガスを外部に排出するための概略矩形の排出開口３７
Ａが形成されるとともに、この排出開口３７Ａを内側か
ら覆うようにステンレス鋼網よりなるスパークアレスタ
ースクリーン７２が配設され、さらに、前記第２の膨張
室３２に導入された排ガスが直線的に外部へ直接排出さ
れないようにすべく、前記排出開口３７Ａ及び前記スパ
ークアレスタースクリーン７２の両方を内側から覆うよ
うに、断面三角形の容器状の内空間形成部材８１が配設
され、前記第２の膨張室３２に導入された排ガスが前記
内空間形成部材８１の前後側面に形成された導出開口８
２、８２から、その内部空間８０に導入された後、前記
スパークアレスタースクリーン７２及び前記排出開口３
７Ａを通じて、前記外壁パネル３７の前記斜面部３７ａ
外面側に排出されるようになっている。

【００１８】なお、前記内空間形成部材８１は、折り箱
のように、展開図の状態の板金を折り曲げて要所を溶接
等により前記外側外壁パネル３７の内面に接合したもの
である。前記外壁パネル３７における前記斜面部３７ａ
の外面側には、図２、図５及び図６を参照すればよくわ
かるように、前記排出開口３７Ａ及び前記スパークアレ
スタースクリーン７２を覆うように、排出口７１を有す
る排ガス案内部材７５が配設されている。前記外壁パネ
ル３７における前記排出開口３７Ａの周縁部付近の内面
側（裏面側）に配置された前記内空間形成部材８１の周
辺三箇所に、ナット７６，７６，７６が溶接固定されて
おり、前記排ガス案内部材７５及び前記スパークアレス
タースクリーン７２は前記外壁パネル３７を挟んで、そ
の外側から前記ナット７６，７６，７６に螺入せしめら
れたねじ７７，７７，７７により共締め固定されている
（図６参照）。

【００１９】前記排ガス案内部材７５は、前記排出開口
３７Ａより若干大きな矩形断面外形を有する、底面及び
一側面が開口した箱形本体部７５ａと、この箱形本体部
７５ａの一側面側に連なる排出通路部７５ｂとからな
り、底面及び一側面が開口した凸形状とされており、前
記排出通路部７５ｂの外端部開口部分が前記マフラー２
０における排ガスの排出口７１（図６参照）となってい
る。そして、さらに、前記排ガス案内部材７５の前記排
出口７１における排ガス噴出方向に沿った外方側の近傍
には、図６に加えて図７を参照すればよくわかるよう
に、前記排出口７１から噴出される排ガス中に該排ガス
の噴流を利用して外気を混入すべく、前記排出口７５と
の間に外気導入用間隙８５が形成されるように、両端が
前記排出口７１の開口面積より大なる径のベンチュリ管
６５が取り付けられている。より詳しくは、前記ベンチ
ュリ管６５は、その前半部を形成する先細りの縮径円錐
状通路部６５Ａに挿入された細長板状のブラケット６７
を介して、前記排ガス案内部材７５の前記排出通路部７
５ｂの外面に連結保持されるとともに前記排ガス案内部
材７５に点付け溶接により固定されており、前記ベンチ
ュリ管６５の前記排出口７１側の排ガス入口側端部６５
ｂと前記排出口７１との間には環状に外気導入用間隙８
５が形成されている（図５、図６参照）。

【００２０】また、このベンチュリ管６５は、全長Ｋが
約３０ｍｍとされ、そのスロート部６５ａには、直径が
６〜８ｍｍ程度の外気導入孔６６が形成されている。な
お、前記ベンチュリ管６５のスロート部６５ａ（の外気
導入孔６６）に、図８に示される如くに、外気導入管９
０を溶接等により連結接合し、前記ベンチュリ管６５と
は多少離れた部位から、前記ベンチュリ管６５に近接し
た部位より低温の外気を導入するようにしてもよい。ま
た、前記外気導入管９０にフレキシブルパイプ等を連結
して、任意の場所から低温の外気を導入するようにして
もよい。このような構成とされた本実施形態のマフラー
２０においては、内燃エンジン１の排気口１０からの排
ガスは、まず、第１の膨張室３１に音速に近い速度で放
射状に導入されてそこで膨張拡散せしめられ、それによ
って排気音が減衰せしめられる。この場合、前記第１の
膨張室３１に噴出せしめられた排ガスの略全部が前記排
気口１０に対面する、前記第１の膨張室３１を画成する
パネル部分（外壁パネル３７）に当たり、そこで反射し
た排ガスが排ガス浄化部材としての酸化触媒５０に導か
れることになる。

【００２１】このため、前記内燃エンジン１の前記排気
口１０からの排ガスが、前記酸化触媒５０に直接当たら
ないようにできるとともに、前記酸化触媒５０の入口側
全面に偏りなく導かれる。また、前記第１の膨張室３１
及び前記第２の膨張室３２からなる膨張室は、全体がシ
リンダ軸線Ｘ−Ｘに沿った縦長とされているので、酸化
触媒５０の配置位置の自由度が増し、該酸化触媒５０
は、前記排気口１０から排ガスの噴出方向に対して、例
えば、直交する方向に所要距離だけ離隔して配置できる
ようにされていることから、その配置位置の設定によ
り、酸化触媒５０の入口側の温度分布がより均一化され
るとともに、その活性化に最適の温度になし得、また、
排ガスの出口温度、酸化触媒５０の発熱によるマフラー
表面温度の上昇を低く抑えることができるとともに、酸
化触媒５０の劣化率を最小限に抑えて耐久性を向上させ
得る。そして、前記第１の膨張室３１に導入された排ガ
スは、前記仕切り部材４０を隔てて下側に隣接配置され
ている第２の膨張室３２との圧力差により、前記仕切り
部材４０を貫くように配置された酸化触媒５０内を通じ
て前記第２の膨張室３２に導かれる。この際、排ガス
は、前記酸化触媒５０の作用により前記膨張室３１、３
２内において酸素と効率良く反応（酸化燃焼）するの
で、排ガス中に含まれるＣＯ及びＨＣ成分が大幅に低減
される。

【００２２】前記第２の膨張室３２に導入された排ガス
は、ここでも膨張拡散せしめられてその排気音がさらに
減衰せしめられた後、内空間形成部材８１に形成された
導出開口８２及びスパークアレスタースクリーン７２で
覆われた排出開口３７Ａ、排ガス案内部材７５に導出さ
れる。この場合、前記内空間形成部材８１及びスパーク
アレスタースクリーン７２の存在により、前記第２の膨
張室３２で消火しきれなかった火の粉が残っていても、
それが直接外部に放出されることを確実に防止できると
ともに、外部に排出される排ガス温度がさらに低下せし
められ、かつ、スパークアレスタースクリーン７２の耐
久性が向上するとともに、その目詰まり等も少なくする
ことができる。そして、前記排ガス案内部材７５に導出
された排ガスは、該排ガス案内部材７５により適切な方
向に誘導されながら、それに設けられた排出口７１か
ら、その近傍に取り付けられたベンチュリ管６５内に噴
出せしめられる。

【００２３】ここで、前記ベンチュリ管６５は、前記排
出口７１との間に外気導入用間隙８５が形成されるよう
に取り付けられていることから、前記ベンチュリ管６５
内に噴出せしめられた排ガスの噴流によって、外気が前
記外気導入用間隙８５を通じて前記ベンチュリ管６５の
前半部を形成する先細り状縮径通路部６５Ａ内に吸入さ
れるとともに、前記ベンチュリ管６５のスロート部６５
ａに設けられられている外気導入孔６６を通じて前記ス
ロート部６５ａに吸入されて、そこを流れる排ガス中に
混入せしめられ、これによって、前記ベンチュリ管６５
内を流れる排ガスは希釈冷却され、外気により希釈冷却
された排ガスは、前記ベンチュリ管６５の後半部を形成
する先太り状拡径通路部６５Ｂを介してその出口側端部
６５ｃから外部に拡散放出される。このように、排出口
７１近傍に外気導入孔６６をスロート部６５ａに設けた
ベンチュリ管６５を取り付けて、排ガスの噴流を利用し
て外気を排ガス中に効果的に混入させるようにしたこと
により、マフラーにおける排ガスの最終出口であるベン
チュリ管６５の出口側端部６５ｃから外部に放出される
排ガスの温度（最終排出温度）が効果的に低下せしめら
れるとともに、当該マフラー２０の表面温度も顕著に低
下せしめられることが、本発明の発明者等により確認さ
れた（後述する評価試験結果を参照）。

【００２４】また、排ガスの最終排出温度及びマフラー
の表面温度が低く抑えられることから、当該マフラー２
０を構成する外壁パネル等に、高温マフラー用ステンレ
ス鋼材等の高価で加工の難しい耐熱特殊材料を使用しな
くて済むため、コスト及び製造上の観点からも有利とな
った。図９及び図１０は、本発明に係るマフラーの第２
実施形態を示している。図示実施形態のマフラー２０
は、前記した第１実施形態とベンチュリ管６５を含む基
本構成及び外観は同一であるが、前記仕切り部材４０及
び酸化触媒５０の位置が下方に下げられている。すなわ
ち、本実施形態では、前記排気口１０の中心線Ｏから前
記酸化触媒５０の上面（入口面）５０ａまでの触媒離隔
距離Ｌは、前記第１実施形態の触媒離隔距離Ｌ（約１０
ｍｍ）より長い約３３ｍｍとなっている。上記のよう
に、前記触媒離隔距離Ｌを長くしたことにより、前記酸
化触媒５０における入口側のガス温度が前記第１実施形
態におけるそれより低くなり、酸化反応に必要な温度以
上とはならぬようにできる。これによって、前記酸化触
媒５０の出口側のガス温度も低くなり、その結果、前記
マフラー２０から外部へ排出される排ガスの温度も低く
なる。また、触媒離隔距離Ｌを長くすることにより、前
記第１の膨張室３１の容積を大きくすることができ、こ
れによって、背圧が下げられ、特に、使用回転域での安
定性を向上させることができる。

【００２５】前記に加え、本実施形態のマフラー２０に
おいては、前記第１実施形態で用いられていた断面三角
形状の内空間形成部材８１に代えて、それより内空間容
積の大きな直方体状の内空間形成部材８３が用いること
によって、該内空間形成部材８３が第３の膨張室的作用
も奏することができるようになし、もって、消音効果を
高め、エンジン回転の安定性も一層高めるようにしてい
る。なお、本実施形態で使用されている内空間形成部材
８３も、折り箱のように、展開図の状態の板金を折り曲
げて要所を溶接等により接合したものであり、両側面に
円形の導出開口８４、８４が形成されている。図１１及
び図１２は、本発明に係るマフラーの第３実施形態を示
している。図示実施形態のマフラー２０は、前記した実
施形態とベンチュリ管６５を含む基本構成及び外観は同
一であるが、前記外壁パネル３６、３７の内面側に、内
壁パネル４１を配設してそれらのパネル３６−３７，４
１間に断熱用の間隙空間Ｓを形成するとともに、前記第
１の膨張室３１における排ガスの導入部近傍に、導入さ
れた排ガスの噴流を利用して外気を前記第１の膨張室３
１に吸入する外気吸入手段として、排ガスがその内部を
吹き抜けるようにベンチュリ管２５を配置するととも
に、このベンチュリ管２５のスロート部２５ａと外部と
を連通させる外気導入管２６を配設したものである。か
かるマフラー２０においても、前記した実施形態と略同
様な作用効果が得られることに加えて、断熱用の間隙空
間Ｓが形成されていることから、当該マフラー２０の外
表面温度をさらに低下させることができるとともに、前
記第１の膨張室３１に、前記外気吸入管２６及びベンチ
ュリ管２５を通じて外部の空気が導入されるので、前記
第１の膨張室３１内のＯ₂ 量が増加するため、ＣＯの酸
化作用が増進され、ＣＯ成分が大幅に低減される。

【００２６】〔評価試験〕前記した如くの、本発明に係
るマフラーの、特に、前記ベンチュリ管６５を取り付け
たことによる排ガス温度低減効果とマフラー表面温度低
減効果とを確認すべく、次のような条件で評価試験を行
い、排ガス温度低減効果については表１に、また、マフ
ラー表面温度低減効果については表２に示される如くの
試験結果を得た。 （１）本発明による排ガス温度低減効果を評価すべく、
前記した図１に示される第１実施形態の、触媒離隔距離
Ｌが１０ｍｍでベンチュリ管６５を備えたマフラー２０
を用意し、図８及び図１３に示される如くに、前記ベン
チュリ管６５の外気導入孔６６に外気導入管９０を連結
し、この外気導入管９０を開いたままにしたものを本発
明品Ｉとし、前記外気導入管９０に盲蓋等を装着して閉
じたものを本発明品Ｉ’とし、前記ベンチュリ管６５を
取り除いたもの（図１３の実線で示されている）を比較
品Ｉとし、また、前記した図９に示される第２実施形態
の、触媒離隔距離Ｌが３３ｍｍでベンチュリ管６５を備
えたマフラー２０を用意し、図８及び図１３に示される
如くに、前記ベンチュリ管６５の外気導入孔６６に外気
導入管９０を連結し、この外気導入管９０を開いたまま
にしたものを本発明品IIとし、前記外気導入管９０に盲
蓋等を装着して閉じたものを本発明品II’とし、前記ベ
ンチュリ管６５を取り除いたもの（図１３の実線で示さ
れている）を比較品IIとして用いて、前記本発明品Ｉ、
Ｉ’、II、II’については、前記ベンチュリ管６５の出
口側端部６５ｃ（本発明品ではここが最終排出口とな
る）から５ｍｍづつ離れた地点において排ガス温度を測
定し、前記比較品Ｉ、IIについては、排出口７１（比較
品ではここが最終排出口となる）から５ｍｍづつ離れた
位置において排ガス温度を測定した。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１からもわかるように、本発明品Ｉ、
Ｉ’、II、II’においては、その最終排出口（６５ｃ）
から１０〜１５ｍｍ程度離れた地点で、排ガス温度が、
例えば前記したＳＡＥ規格による排ガス温度規制値であ
る２４６°Ｃ以下に低下しているのに対し、比較品Ｉ、
IIにおいては、その最終排出口（７１）から３５〜４５
ｍｍ程度離れないと、前記排ガス温度規制値である２４
６°Ｃ以下には低下しない。このことから、本発明によ
れば、顕著な排ガス温度低減効果が得られることが理解
されよう。 （２）本発明によるマフラー表面温度低減効果を評価す
べく、前記した図１に示される第１実施形態の、触媒離
隔距離Ｌが１０ｍｍでベンチュリ管６５を備えたマフラ
ー２０を用意し、図８及び図１３に示される如くに、前
記ベンチュリ管６５の外気導入孔６６に外気導入管９０
を連結し、この外気導入管９０を開いたままにしたもの
を本発明品Ｉとし、前記ベンチュリ管６５を取り除いた
もの（図１３の実線で示されている）を比較品Ｉとし、
また、前記した図９に示される第２実施形態の、触媒離
隔距離Ｌが３３ｍｍでベンチュリ管６５を備えたマフラ
ー２０を用意し、図８及び図１３に示される如くに、前
記ベンチュリ管６５の外気導入孔６６に外気導入管９０
を連結し、この外気導入管９０を開いたままにしたもの
を本発明品IIとし、前記ベンチュリ管６５を取り除いた
もの（図１３の実線で示されている）を比較品IIとして
用いて、前記本発明品Ｉ、II及び比較品Ｉ、IIについ
て、図１及び図２に示される如くの、マフラー２０の上
面（ＵＰ）、正面（ＦＲ）、横面（ＲＩ）、背面（Ｂ
Ａ）、下面（ＵＮ）の各点の温度を測定した。

【００２９】

【表２】

【００３０】表２からもわかるように、本発明品Ｉ、II
では、マフラー表面温度が各測定点において比較品Ｉ、
IIより１５〜５０°Ｃ程度低くなっており、これから、
本発明によれば、顕著なマフラー表面温度低減効果が得
られることが理解されよう。以上、本発明の一実施形態
について詳述したが、本発明は、前記実施形態に限定さ
れるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の
精神を逸脱しない範囲で、設計において、種々の変更が
できるものである。例えば、本発明のマフラーは、前記
実施形態で使用された空冷２サイクルガソリンエンジン
以外の４サイクルエンジン等にも同様に適用できるもの
である。また、排ガス浄化部材５０も、前記したもの以
外の、発泡成形体、セラミック担体等を用いることがで
き、仕切り部材４０への取り付け方法も、粘着状とする
等各種の方法を採用することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発
明に係る内燃エンジンのマフラーは、排出口近傍にベン
チュリ管を取り付けて、排ガスの噴流を利用して外気を
排ガス中に混入させるようにしたので、マフラーにおけ
る排ガスの最終出口であるベンチュリ管の出口側端部か
ら外部に放出される排ガスの温度（最終排出温度）を効
果的に低下させることができるとともに、該マフラーの
表面温度も大幅に低下させることができ、また、排ガス
の最終排出温度及びマフラーの表面温度を低く抑えるこ
とができるので、当該マフラーを構成する外壁パネル等
に、高温マフラー用ステンレス鋼材等の高価で加工の難
しい耐熱特殊材料を使用しなくて済み、コスト及び製造
上の観点からも有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るマフラーの第１実施形態を、それ
が取り付けられた内燃エンジンと共に示す縦断面図。

【図２】図１に示されるマフラーの斜視図。

【図３】図１のIII −III 矢視断面図。

【図４】図１のIV−IV矢視断面図。

【図５】図１に示されるマフラーにおける排ガス排出口
付近を拡大して示す部分拡大断面図。

【図６】図５のVI−VI矢視断面図。

【図７】図６のVII−VII矢視断面図。

【図８】図６に示されるベンチュリ管に外気導入管を連
結した変形例を示す断面図。

【図９】本発明に係るマフラーの第２実施形態を、それ
が取り付けられた内燃エンジンと共に示す縦断面図。

【図１０】図９に示されるマフラーにおける排ガス排出
口付近を拡大して示す部分拡大断面図。

【図１１】本発明に係るマフラーの第３実施形態を、そ
れが取り付けられた内燃エンジンと共に示す縦断面図。

【図１２】図１１に示されるマフラーの部分切欠斜視
図。

【図１３】本発明に係るマフラーの作用効果を確認すべ
く行った評価試験の説明に供される図。

【符号の説明】

１…空冷２サイクルガソリンエンジン（内燃エンジン） １０…排気口 ２０…マフラー、 ３１…第１の膨張室 ３２…第２の膨張室 ３６、３７…外壁パネル ３７Ａ…排出開口 ４０…仕切り部材 ５０…酸化触媒（排ガス浄化部材） ６５…ベンチュリ管 ６５ａ…スロート部 ６６…外気導入孔 ７１…排出口 ７５…排ガス案内部材 ８１…内空間形成部材 ８２…導出開口 ８５…外気導入用間隙 ９０…外気導入管 Ｌ…触媒離隔距離 Ｘ−Ｘ…シリンダ軸線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−273419（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−44998（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−108835（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−8715（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 7/20 F01N 1/08 F01N 3/02 F01P 1/06 F02B 63/00

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃エンジン（１）の排気口（１０）か
   ら噴出した排ガスが導入される排気導入口（２７）を有
   する膨張室（３１，３２）と、この膨張室（３１，３
   ２）を画成する外壁パネル（３７）と、を備えた内燃エ
   ンジンのマフラー（２０）において、前記外壁パネル（３７）の外側に、前記膨張室（３１，
   ３２）からの排ガスを導入する排ガス案内部材（７５）
   が取り付けられ、該排ガス案内部材（７５）の断面外形
   を小さくした 排出口（７１）の近傍に、該排出口（７
   １）から噴出される排ガス中に該排ガスの噴流を利用し
   て外気を混入すべく、前記排出口（７１）との間に外気
   導入用間隙（８５）が形成されるように、スロート部
   （６５ａ）に外気導入孔（６６）が形成されたベンチュ
   リ管（６５）が取り付けられていることを特徴とする内
   燃エンジンのマフラー。
2. 【請求項２】 前記ベンチュリ管（６５）の前記外気導
   入孔（６６）に外気導入管（９０）が連結されているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の内燃エンジンのマフラ
   ー。
3. 【請求項３】 前記膨張室が仕切り部材（４０）により
   第１の膨張室（３１）と第２の膨張室（３２）とに分割
   されるとともに、前記仕切り部材（４０）に排ガス浄化
   部材（５０）が配置され、前記排気口（１０）からの排
   ガスが前記第１の膨張室（３１）から前記排ガス浄化部
   材（５０）内を通って前記第２の膨張室（３２）に導か
   れるようにされていることを特徴とする請求項１又は２
   に記載の内燃エンジンのマフラー。
4. 【請求項４】 前記膨張室（３１，３２）は、全体が前
   記内燃エンジン（１）のシリンダ軸線Ｘ−Ｘに沿った縦
   長とされていることを特徴とする請求項１から３のいず
   れかに記載の内燃エンジンのマフラー。
5. 【請求項５】 前記排ガス浄化部材（５０）は、前記排
   気口（１０）から、排ガスの噴出方向に対して交差する
   方向に任意の距離（Ｌ）だけ離隔して配置できるように
   されていることを特徴とする請求項３に記載の内燃エン
   ジンのマフラー。
6. 【請求項６】 前記排ガス浄化部材が、酸化触媒（５
   ０）であることを特徴とする請求項３又は５に記載の内
   燃エンジンのマフラー。
7. 【請求項７】 前記第２の膨張室（３２）を画成する外
   壁パネル（３７）に排ガスの排出開口（３７Ａ）が設け
   られるとともに、この排出開口（３７Ａ）を内側から覆
   うように容器状の内空間形成部材（８１）が取り付けら
   れ、前記第２の膨張室（３２）に導入された排ガスが前
   記内空間形成部材（８１）に形成された導出開口（８
   ２）及び前記排出開口（３７Ａ）を通じて外部に排出さ
   れることを特徴とする請求項３から６のいずれか一項に
   記載の内燃エンジンのマフラー。