JP3648474B2

JP3648474B2 - エンジンのマフラ冷却構造

Info

Publication number: JP3648474B2
Application number: JP2001348453A
Authority: JP
Inventors: 常由湯浅; 正典小林
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2001-11-14
Filing date: 2001-11-14
Publication date: 2005-05-18
Anticipated expiration: 2021-11-14
Also published as: JP2003148124A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば刈払機や清掃用ブロワのような携帯型作業機の動力源として用いられる小型汎用エンジンのマフラ冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のエンジンでは、エンジン本体のシリンダおよびマフラの周囲がシュラウドで覆われており、マフラの排気キャップから排出される排気ガスはシュラウドに一体形成される排気口から機外に排気される。また、エンジン本体の前部には冷却ファンが設けられており、冷却ファンからの冷却風はエンジン本体のシリンダへ送られると共に、その冷却風の一部はさらにマフラへと送られて、シリンダおよびマフラを冷却するようにされている。前記冷却ファンはクランクケースに一体形成されたファンケース内に収納されており、ファンケースの側方上方においてファンケースとマフラとの間は、シュラウドに設けた区画壁によって遮断されて、冷却ファンからの冷却風のすべてが一旦シリンダに向かうようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、排気ガスの出口温度、つまり、シュラウドを有する場合にはシュラウドの排気口端面での排気ガス温度を低下させる要請が一層強くなっているが、前記構造では、冷却風によるマフラの冷却効果がさほど大きくないために、マフラにおける排気キャップが高温化して、排気ガスの排気キャップ出口での温度を十分下げることができない。そのため、前記排気ガスの出口温度をさらに下げようとすれば、マフラ出口、つまり排気キャップの出口とシュラウドにおける排気口との距離を大きくしなければならないので、シュラウドが大型化する。
【０００４】
本発明は、以上の事情に鑑みてなされたもので、シュラウドを小型化しながら排気ガスの出口温度を十分下げることのできるエンジンのマフラ冷却構造を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１構成に係るエンジンのマフラ冷却構造は、エンジンの冷却ファンからの冷却空気でマフラを冷却するマフラ冷却構造であって、マフラの排気出口に、この排気出口からの排気ガスが衝突する平坦な受熱部と前記冷却空気の通路内に位置し、マフラから前後方向に突出している冷却部とを有する冷却プレートが取り付けられている。
【０００６】
前記エンジンのマフラ冷却構造によれば、マフラの排気出口からの排気ガスが冷却プレートの平坦な受熱部に衝突して、排気ガスの熱が受熱部に効果的に伝達されると共に、冷却空気の通路内に位置し、マフラから前後方向に突出している冷却部で冷却プレートが冷却されるので、排気ガスのマフラ出口での温度を低下させることができる。その結果、シュラウドを小型化しながら、シュラウドの排気口における排気ガスの出口温度を下げることができる。
【０００７】
本発明の第２構成に係るエンジンのマフラ冷却構造は、エンジンの冷却ファンからの冷却空気でマフラを冷却するマフラ冷却構造であって、マフラの一側壁に設けた排気出口に、この排気出口からの排気ガスが衝突する平坦な受熱部と前記冷却空気の通路内に位置する冷却部とを有する冷却プレートが取り付けられて、前記受熱部とマフラの一側壁との間に、前記排気出口からの排気ガスを導入する導入室が形成され、前記受熱部における前記排気出口と対向する対向位置から偏位した位置に排気ガスを前記導入室から導出する導出口が形成され、前記一側壁に取り付けられて前記導出口からの排気ガスのみを、前記エンジンを覆うシュラウドの排気口に向かわせる排気キャップを有し、前記冷却プレートが、前記マフラの一側壁と排気キャップとの間で挟持されている。
【０００８】
この第２構成によれば、やはり、マフラの一側壁に設けた排気出口からの排気ガスが冷却プレートの平坦な受熱部に衝突して、排気ガスの熱が受熱部に効果的に伝達されると共に、冷却空気の通路内に位置する冷却部で冷却プレートが冷却されるので、排気ガスのマフラ出口での温度を低下させることができる。ここで、排気ガスは、冷却プレートの平坦な受熱部とマフラの一側壁との間に形成された導入室から、前記受熱部における排気出口と対向する位置から偏位した導出口を経て導出されるので、排気出口を出た排気ガスの熱が受熱部に十分伝達されることになり、それだけ排気ガスの冷却効果が向上して、排気ガスの温度低下が大きくなる。その結果、シュラウドを小型化しながら、シュラウドの排気口における排気ガスの出口温度を十分下げることができる。
【０００９】
本発明の第１構成または第２構成の好ましい実施形態では、前記エンジンのシリンダを覆うシリンダカバー部と前記マフラを覆うマフラカバー部とを有するシュラウドを備え、このシュラウドにおける前記冷却ファン側で、前記シリンダカバー部とマフラカバー部とを区画する区画壁に、シリンダカバー部内からマフラカバー部内の前記冷却プレートの冷却部に向けて冷却空気を導入する冷却風孔が形成されている。
【００１０】
このように構成した場合には、冷却ファンからの冷却空気の一部が、シリンダを経ないで冷却風孔から直接冷却プレートに導かれるので、冷却プレートの冷却効果が向上し、マフラ出口での排気ガス温度が一層低下する結果、シュラウドの排気口における排気ガス温度、すなわち排気ガスの出口温度をより一層下げることができる。
【００１１】
本発明の第２構成の好ましい実施形態では、さらに前記冷却プレートに、前記冷却空気を前記排気キャップの外面に導入する導入孔が形成されている。
【００１２】
このように構成した場合には、冷却ファンからの冷却空気が、冷却プレートで妨げられず、排気キャップの外面に円滑に導入されるので、排気キャップを十分に冷却できる結果、排気ガスの出口温度をさらに下げることができる。
【００１３】
本発明の第３構成に係るエンジンのマフラ冷却構造は、エンジンの冷却ファンからの冷却空気でマフラを冷却するマフラ冷却構造であって、前記マフラに、マフラからの排気ガスを所定の排出方向に向かわせる排気キャップが設けられ、前記排気キャップに、前記冷却空気中に放熱し、前記冷却空気を前記排気キャップの外面に向けるガイド部を有する放熱板が取り付けられている。
【００１４】
このように構成した場合には、放熱板の放熱作用により排気キャップを効率良く冷却できるので、排気キャップから排出される排気ガスの温度が低下する結果、排気ガスの出口温度が低下する。また、冷却空気が放熱板のガイド部のガイド作用により排気キャップの外面に案内されるので、排気キャップの冷却効果が向上し、排気キャップから排出される排気ガスの温度をさらに下げることができる。
【００１７】
本発明の第３構成の好ましい実施形態では、前記排気キャップは、その後端壁に、後方へ排気ガスを排出する複数の排気孔が、前記後端壁に隣接する周壁に近接した位置で、周壁に沿うように並んで形成されている。
【００１８】
このように構成した場合には、排気ガスが、放熱板で放熱される排気キャップの周壁に触れて冷却されたのち排出されることになるので、排気キャップから排出される排気ガスの温度をさらに下げることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら詳述する。
図１および図２は本発明のマフラ冷却構造を備える刈払機の動力源として用いられる小型汎用エンジンを後方から見た背面図および一部破断平面図である。図１において、エンジン本体１は、クランクケース２の上方にシリンダ３を設けてなり、クランクケース２には前後方向に延びるクランク軸２５が回転自在に支持されている。前記シリンダ３の後方から見て左側方にはキャブレタ４およびエアクリーナ５が、右側方には本発明のマフラ冷却構造を備えた金属製のマフラ６が、それぞれ配置されている。前記シリンダ３の頂部には点火プラグ７が設けられ、前記クランクケース２の下部には燃料タンク８が取り付けられている。前記シリンダ３およびマフラ６は、樹脂製のシュラウド３０により覆われている。この例では、シュラウド３０は、シリンダ３を覆うシリンダカバ−部３０Ａとマフラ６を覆うマフラカバー部３０Ｂとが一体形成されているが、両部３０Ａ，３０Ｂは別体に形成してもよい。
【００２０】
また、図２の平面図で示すように、前記クランクケース２の後部には、エンジン始動用のリコイルスタータを収納したリコイルスタータケース９が、前部には、カッタを備えた作業機を連結するための連結用ハウシング１０がそれぞれ設けられ、さらにクランクケース２の前端に形成されたファンケース２０内には、クランク軸２５に固定されて回転し冷却空気ＣＡを生成する空冷用の冷却ファン１１が設けられている。冷却空気ＣＡはシリンダ３に送られて、これを冷却したのち、一部はシュラウド３０の後部から外部へ排出され、他部はマフラ６に送られてこれを冷却したのち、外部に排出される。
【００２１】
図３に示すように、マフラ６の外壁におけるエンジン本体１と反対側の一側壁６ａには、円形の排気出口１２が設けられており、この排気出口１２の周囲は、後述する導入室１５を形成するために内方へ凹入された凹所となっている。この凹所を覆うように位置して、前記排気出口１２からの排気ガスＥＧが衝突する受熱部１３ａと、前記冷却ファン１１からの冷却空気ＣＡの通路内に位置する冷却部１３ｂ，１３ｃとを有する金属製の冷却プレート１３が、マフラ６に取り付けられている。この冷却プレート１３は、図５（Ａ），（Ｂ）に側面図および平面図で示すように、前後の両端部をシリンダ３側に向け折り曲げて冷却部１３ｂ，１３ｃとし、中間の平坦面部を受熱部１３ａとしている。
【００２２】
このように、冷却部１３ｂ，１３ｃは、図３のマフラ６の排気出口１２が設けられた一側壁６ａにつながる前壁６ｂの前方および後壁６ｃの後方に対向してそれぞれ位置し、これら前後壁６ｂ，６ｃから離間して、冷却空気ＣＡの通路内に位置している。つまり、冷却部１３ｂ，１３ｃは、排気出口１２が設けられた壁６ａに沿った方向（前後方向）に延びて、マフラ６から前記方向（前後方向）に突出しており、これによって、冷却空気ＣＡを十分受けるようになっている。冷却部１３ｂ，１３ｃの一方、例えば後ろ側の冷却部１３ｃは、割愛してもよい。マフラ６におけるエンジン本体１側の他側壁６ｄは、シリンダ３に取り付けられている。
【００２３】
図６に分解斜視図で示すように、マフラ６の外壁と冷却プレート１３との間には第１のガスケット１４が介挿される。このガスケット１４には、マフラ６の排気出口１２側の周囲の前記凹所に整合する開口１４ａが形成されている。マフラ６の前記凹所と、冷却プレート１３の受熱部１３ａとにより、その間に前記ガスケット１４を介在させた状態で、前記排気出口１２からの排気ガスＥＧを導入する導入室１５が形成されている。また、冷却プレート１３の受熱部１３ａにおける前記排気出口１２と対向する対向位置から偏位した位置には、排気ガスＥＧを前記導入室１５から導出する導出口１６が形成されている。
【００２４】
図３に示すように、前記シュラウド３０には、その冷却ファン１１側で、前記シリンダカバー部３０Ａとマフラカバー部３０Ｂとを区画する区画壁３１が一体形成されている。この区画壁３１には、シリンダカバー部３０Ａ内からマフラカバー部３０Ｂ内の前記冷却プレート１３に向けて冷却空気ＣＡを導入する、図４に側面図で示す冷却風孔３２が形成されている。
【００２５】
図３に示すマフラ６には、マフラ６からの排気ガスＥＧをシュラウド３０の排気口３３に向かわせる排気キャップ１７が設けられている。この排気キャップ１７は、前記冷却プレート１３の受熱部１３ａの上に第２のガスケット１８を介して配置され、前記第１のガスケット１４、冷却プレート１３および第２のガスケット１８と共にビス１９により、マフラ６の外壁の内側に設けた溶接ナット（図示せず）に締付け固定されている。排気キャップ１７のマフラ６に対向する開口部にはアレスタ２７（図７（Ｃ））がかしめ止めにより取り付けられている。第２のガスケット１８は、図６のように冷却プレート１３の導出口１６に整合する開口１８ａを有し、前記導出口１６および開口１８ａを経て図３の排気キャップ１７内に排気ガスＥＧが導入される。こうして、冷却プレート１３は、マフラ６の外壁の一部である一側壁６ａと排気キャップ１７との間で挟持されている。
【００２６】
また、前記冷却プレート１３には、前記シュラウド３０における区画壁３１の冷却風孔３２からの冷却空気ＣＡを前記排気キャップ１７の外面に導入する導入孔２２（図６）が形成されている。排気キャップ１７には、前記冷却空気ＣＡ中に放熱する放熱板２３が溶接により取り付けられている。溶接は、図８に示す放熱板２３のエンボス部２６で行われる。この放熱板２３の前端部にはガイド部２３ａが形成されており、このガイド部２３ａにより、図３の冷却空気ＣＡを排気キャップ１７の外面に向けるようにガイドする。放熱板２３には、排気キャップ１７をマフラ６に前記ビス１９で締付け固定するときに、一部のビス１９の締め付けのためにドライバを挿入させるドライバ用孔２８（図８）が形成されている。図７（Ａ）〜（Ｃ）は、前記排気キャップ１７の側面図、背面図、および水平断面図を示す。この排気キャップ１７は、その後端壁１７ａに、後方へ排気ガスＥＧを排出する複数の排気孔２４が、前記後端壁１７ａに隣接する周壁１７ｂに近接した位置で、周壁１７ｂに沿うように並んで形成されている。
【００２７】
上記構成のマフラ冷却構造によると、図６に示すマフラ６の排気出口１２からの排気ガスＥＧが冷却プレート１３の受熱部１３ａに衝突して、排気ガスＥＧの熱が前記受熱部１３ａで伝達されると共に、冷却プレート１３の冷却部１３ｂ，１３ｃが図３に示す冷却ファン１１からの冷却空気ＣＡで冷却されるので、排気ガスＥＧの温度を下げることができる。しかも、冷却プレート１３の受熱部１３ａとマフラ６の外壁との間には、マフラ６の排気出口１２からの排気ガスＥＧを導入する導入室１５が形成され、図６の受熱部１３ａにおける排気出口１２と対向する対向位置から偏位した位置に排気ガスＥＧを前記導入室１５から導出する導出口１６が形成されているので、排気出口１２を出た排気ガスＥＧの熱が冷却プレート１３の受熱部１３ａに十分伝達されることになり、それだけ排気ガスＥＧの冷却効果が向上して、排気ガスＥＧのマフラ出口での温度、つまり図３に示す排気キャップ１７の排気孔２４での温度低下が大きくなる。
【００２８】
その結果、シュラウド３０の排気口３３における排気ガスＥＧの温度を下げる、すなわち、排気ガスＥＧの出口温度を下げる目的で、排気キャップ１７の排気孔２４とシュラウド３０の排気口３３との距離を大きくとる必要がなくなるので、シュラウド３０を小型化しながら、排気ガスＥＧの出口温度を十分に下げることができる。
【００２９】
なお、前記導入室１５は必ずしも設けなくてもよい。その場合、排気出口１２からの排気ガスＥＧの熱を冷却プレート１３の受熱部１３ａに効率よく伝達するために、排気出口１２に向けて受熱部１３ａの一部を突出させるなど、排気ガスＥＧからの熱が受熱部１３ａに十分伝達される構造を採用するのが好ましい。
【００３０】
また、シュラウド３０における冷却ファン１１側では、シリンダ３を覆うシリンダカバー部３０Ａとマフラ６を覆うマフラカバー部３０Ｂとを区画する区画壁３１に、シリンダカバー部３０Ａ内からマフラカバー部３０Ｂ内の冷却プレート１３に向けて冷却空気ＣＡを導入する冷却風孔３２が形成されているから、冷却ファン１１からの冷却空気ＣＡの一部がシリンダ３を経ないで、冷却風孔３２から直接冷却プレート１３に導かれるので、冷却プレート１３の冷却効果が向上し、排気キャップ１７の出口での排気ガスＥＧの温度が一層低下する結果、前記排気ガスＥＧの出口温度をより一層下げることができる。
【００３１】
さらに、マフラ６には、冷却プレート１３の導出口１６からの排気ガスＥＧをシュラウド３０の排気口３３に向かわせる排気キャップ１７が設けられ、冷却プレート１３には、冷却空気ＣＡを排気キャップ１７の外面に導入する導入孔２２（図６）が形成されているので、冷却ファン１１からの冷却空気ＣＡは、冷却プレート１３で妨げられることなく排気キャップ１７の外面に円滑に導入される。これにより、排気キャップ１７を十分冷却でき、排気キャップ１７の排気孔２４における排気ガスＥＧの温度、つまりマフラ出口温度をさらに下げることができる。
【００３２】
また、このマフラ冷却構造では、前記排気キャップ１７に、前記冷却ファン１１からの冷却空気ＣＡ中に放熱する放熱板２３が取り付けられているので、この放熱板２３による放熱作用により排気キャップ１７を冷却できる。したがって、排気キャップ１７の排気孔２４における排気ガスＥＧの温度を一層下げることができる。
【００３３】
さらに、前記放熱板２３は、前記冷却ファン１１からの冷却空気ＣＡを排気キャップ１７の外面に向けるガイド部２３ａを有しているので、冷却空気ＣＡが効率良く排気キャップ１７の外面に案内され、排気キャップ１７の冷却効果がさらに向上し、排気キャップ１７の排気孔２４における排気ガスＥＧの温度をさらに下げることができる。
【００３４】
しかも、前記排気キャップ１７は、図７（Ｂ）に示したように、その後端壁１７ａに、後方へ排気ガスＥＧを排出する複数の排気孔２４が、前記後端壁１７ａに隣接する周壁１７ｂに近接した位置で、周壁１７ｂに沿うように並んで形成されているので、排気ガスＥＧが前記放熱板２３で放熱される周壁１７ｂに触れて冷却されたのち排気孔２４から排出されることになり、排気孔２４における排気ガスＥＧの温度をさらに下げることができる。
【００３５】
図９（Ａ）〜（Ｃ）は、前記放熱板２３の変形例を用いたマフラ６の背面図、右側面図、および同マフラ６における排気キャップ１７の水平断面図をそれぞれ示す。この場合、放熱板２３はガイド部を有しないで、排気キャップ１７の周壁１７ｂの一つである頂壁に取り付けられた取付部に複数のパンチ孔３４が分散形成されている。放熱板２３の前端部は排気キャップ１７の前端壁１７ｄに被さる側に折り曲げられた折り曲げ部２３ｂとされている。放熱板２３の折り曲げ部２３ｂにはパンチ孔３４が形成されていないが、この部分にもパンチ孔３４を形成しても良い。その他の構成は先の実施形態と同様である。
【００３６】
このように、放熱板２３にパンチ孔３４を分散形成した場合には、放熱板２３の放熱効果だけでなく、排気キャップ１７の頂壁の一部分がパンチ孔３４から露出するので、排気キャップ１７の熱をパンチ孔３４からも直接放熱できるから、排気キャップ１７の冷却効果が上がり、それだけ排気キャップ１７の排気孔２４における排気ガスＥＧの温度を下げることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、排気ガスのマフラ出口での温度が下がるので、シュラウドを小型化しながら、シュラウドの排気口における排気ガスの出口温度を十分に下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るマフラ冷却構造を備えた小型汎用エンジンを示す背面図である。
【図２】同エンジンの部分破断平面図である。
【図３】同エンジンのマフラ部分を示す部分破断平面図である。
【図４】同エンジンのマフラ部分を示す側面図である。
【図５】（Ａ）は同エンジンにおける冷却プレートの側面図、（Ｂ）は同冷却プレートの平面図である。
【図６】同エンジンにおける冷却プレート取付部の分解斜視図である。
【図７】（Ａ）は同エンジンにおける排気キャップの側面図、（Ｂ）は同排気キャップの背面図、（Ｃ）は（Ａ）のVII-VII 線に沿った断面図である。
【図８】（Ａ）は前記排気キャップにおける放熱板の平面図、（Ｂ）は同放熱板の側面図、（Ｃ）は（Ａ）のVIII-VIII 線に沿った断面図である。
【図９】（Ａ）は前記放熱板の変形例を用いたマフラの背面図、（Ｂ）は同マフラの右側面図、（Ｃ）は（Ｂ）のIX-IX線に沿った断面図である。
【符号の説明】
１…エンジン本体、３…シリンダ、６…マフラ、６ａ〜６ｄ…マフラ外壁、１１…冷却ファン、１２…マフラの排気出口、１３…冷却プレート、１３ａ…受熱部、１３ｂ，１３ｃ…冷却部、１５…導入室、１６…導出口、１７…排気キャップ、１７ａ…後端壁、１７ｂ…周壁、２２…冷却プレートの導入孔、２３…放熱板、２３ａ…ガイド部、２４…排気孔、３０…シュラウド、３０Ａ…シリンダカバー部、３０Ｂ…マフラカバー部、３１…区画壁、３２…冷却風孔、３３…シュラウドの排気口、ＥＧ…排気ガス、ＣＡ…冷却空気

Claims

エンジンの冷却ファンからの冷却空気でマフラを冷却するマフラ冷却構造であって、
マフラの排気出口に、この排気出口からの排気ガスが衝突する平坦な受熱部と前記冷却空気の通路内に位置し、マフラから前後方向に突出している冷却部とを有する冷却プレートが取り付けられているエンジンのマフラ冷却構造。
エンジンの冷却ファンからの冷却空気でマフラを冷却するマフラ冷却構造であって、
マフラの一側壁に設けた排気出口に、この排気出口からの排気ガスが衝突する平坦な受熱部と前記冷却空気の通路内に位置する冷却部とを有する冷却プレートが取り付けられて、
前記受熱部とマフラの一側壁との間に、前記排気出口からの排気ガスを導入する導入室が形成され、
前記受熱部における前記排気出口と対向する対向位置から偏位した位置に排気ガスを前記導入室から導出する導出口が形成され、
前記一側壁に取り付けられて前記導出口からの排気ガスのみを、前記エンジンを覆うシュラウドの排気口に向かわせる排気キャップを有し、
前記冷却プレートが、前記マフラの一側壁と排気キャップとの間で挟持されているエンジンのマフラ冷却構造。
請求項１または２において、エンジンのシリンダを覆うシリンダカバー部と前記マフラを覆うマフラカバー部とを有するシュラウドを備え、このシュラウドにおける前記冷却ファン側で、前記シリンダカバー部とマフラカバー部とを区画する区画壁に、シリンダカバー部内からマフラカバー部内の前記冷却プレートの冷却部に向けて冷却空気を導入する冷却風孔が形成されているエンジンのマフラ冷却構造。
請求項２において、さらに前記冷却プレートに、前記冷却空気を前記排気キャップの外面に導入する導入孔が形成されているエンジンのマフラ冷却構造。
エンジンの冷却ファンからの冷却空気でマフラを冷却するマフラ冷却構造であって、
前記マフラに、マフラからの排気ガスを所定の排出方向に向かわせる排気キャップが設けられ、
前記排気キャップに、前記冷却空気中に放熱し、前記冷却空気を前記排気キャップの外面に向けるガイド部を有する放熱板が取り付けられているエンジンのマフラ冷却構造。
請求項５において、前記排気キャップは、その後端壁に、後方へ排気ガスを排出する複数の排気孔が、前記後端壁に隣接する周壁に近接した位置で、周壁に沿うように並んで形成されているエンジンのマフラ冷却構造。