JP6478689B2

JP6478689B2 - マフラ付きエンジン、手持ち作業機

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Publication number: JP6478689B2
Application number: JP2015026915A
Authority: JP
Inventors: 勝野澤
Original assignee: Yamabiko Corp
Current assignee: Yamabiko Corp
Priority date: 2015-02-13
Filing date: 2015-02-13
Publication date: 2019-03-06
Anticipated expiration: 2035-02-13
Also published as: CN105888776B; JP2016148318A; CN105888776A

Description

本発明は、マフラ付きエンジン、マフラ付きエンジンを搭載する手持ち作業機に関するものである。

従来、小型エンジンに用いられるマフラにおいて、比較的コンパクトな箱状のマフラーハウジング内に排気ガスの拡張空間を形成するものが知られている。図１に示すように、このような従来のマフラＪ１は、マフラーハウジングＪ２の内部に仕切り板Ｊ３を設けて、仕切り板Ｊ３の一方側に排気ガス入口Ｊ４を有する第１拡張室Ｊ５を形成し、仕切り板Ｊ３の他方側に排気ガス出口Ｊ６を有する第２拡張室Ｊ７を形成して、仕切り板Ｊ３に第１拡張室Ｊ５と第２拡張室Ｊ７を連通させるように触媒をコーティングした排気ガス浄化器Ｊ８を設ける基本構造を備えている（下記特許文献１参照）。

特開２０００−１８０２８号公報

従来のマフラＪ１は、マフラーハウジングＪ２が排気ガス浄化器Ｊ８の厚みに第１拡張室Ｊ５の厚みの一部と第２拡張室Ｊ７の厚みの一部を加えた厚さを備えており、エンジンの排気口に装着した状態では、エンジンの側面Ｅｓから厚さＴだけ外側に突出することになる。このようなマフラＪ１付きのエンジンを各種の作業機に搭載する場合、エンジンが搭載される作業機本体が厚幅になったり、作業機本体の重量バランスが悪くなったりする問題がある。

また、作業機本体に手持ち式のハンドルを備える作業機などでは、作業機本体の側方にマフラＪ１が突出することになって、周囲に障害物が存在する場所で作業したり、狭い幅の間に作業機本体を保持して作業するような場合に、マフラＪ１の突出が邪魔になって、良好な作業性が得られない問題があった。

また、従来のマフラＪ１は、排気ガス入口Ｊ４から排気ガス浄化器Ｊ８までの距離を長くした方が、排気ガスで加熱された第１拡張室Ｊ５により未燃焼ガスが完全燃焼されて、排気ガスの中に含まれる一酸化炭素や窒素酸化物などが少なくなることが知られており、図１に示すように、排気ガス入口Ｊ４の位置と排気ガス浄化器Ｊ８の位置を上下にシフトさせている。しかしながら、このような排気ガス浄化器Ｊ８では、エンジン自体から発せられる熱の影響を排気ガス浄化器Ｊ８が受け易くなり、排気ガス浄化器Ｊ８にコーティングされた触媒が熱によって劣化し易くなる問題があった。

本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、マフラがエンジンや作業機本体の側方に突出する突出量を少なくすることで、作業機本体をコンパクトにすると共に重量バランスを改善して、手持ち作業機の作業性を向上すること、マフラ内に配備される排気ガス浄化器（触媒）の耐久性を改善すること、などが本発明の目的である。

このような目的を達成するために、本発明によるマフラ付きエンジンは、以下の構成を具備するものである。
マフラが取り付けられたマフラ付きエンジンであって、前記マフラは、エンジンの排気口に接続される排気ガス入口を有する内側壁面と排気ガス出口を有する外側壁面とを有するマフラーハウジングと、前記マフラーハウジングの内部空間を前記排気ガス入口が開口する第１室と前記排気ガス出口が開口する第２室を仕切る仕切り板と、前記仕切り板に取り付けられ、前記第１室と前記第２室を連通させる排気ガス浄化器とを備え、前記内側壁面は、前記排気ガス入口に対してエンジン側に膨出する膨出部を備え、該膨出部の内部に前記排気ガス浄化器の少なくとも一部が収容されており、前記膨出部がエンジンのシリンダヘッドより上側に配置されることを特徴とするマフラ付きエンジン。

このような特徴を有する本発明のマフラは、膨出部をエンジンのシリンダヘッド上側などに配置して、その内部に排気ガス浄化器の少なくとも一部を収容することで、マフラがエンジンや作業機本体の側方に突出する突出量を抑えることができる。これによって、作業機本体をコンパクトにすると共に、作業機本体の重量バランスを改善して、手持ち作業機の作業性を向上させることができる。

また、シリンダヘッド上側に排気ガス浄化器を配置した場合には、熱による排気ガス浄化器（触媒）の劣化を防ぐことができ、重量の大きい排気ガス浄化器の一部を膨出部の内部に収容させて、エンジン側により近づけることができるので、エンジンが搭載される作業機本体の重量バランスをより改善することができる。また、シリンダヘッド近くでマフラからの排気を行うことで、マフラ全体の過度な温度上昇を抑え、エンジン側のシリンダ側部における温度上昇を抑えることができる。

従来技術の説明図（断面図）である。本発明の実施形態に係るマフラの説明図（分解斜視図）である。本発明の実施形態に係るマフラの説明図（（ａ）が側面図、（ｂ）がＡ−Ａ断面図）である。本発明の実施形態に係るマフラを備えたマフラ付きエンジンを示した斜視図である。本発明の実施形態に係るマフラを備えたマフラ付きエンジンを示した説明図（（ａ）が側面図、（ｂ）がＡ−Ａ断面図）である。本発明の実施形態に係るマフラを備えたマフラ付きエンジンを搭載した作業機の作業機本体を示した斜視図である。本発明の実施形態に係るマフラを備えたマフラ付きエンジンを搭載した手持ち作業機の一例を示した斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図２及び図３は、本発明の実施形態に係るマフラを示している。マフラ１は、マフラーハウジング２、仕切り板３、排気ガス浄化器４を備えている。マフラーハウジング２は、図示省略したエンジンの排気口に接続される排気ガス入口２０を有する内側壁面２Ａと、排気ガス出口２１を有する外側壁面２Ｂとを有している。ここでの内側はマフラ１が装着されるエンジンに対面する側を指し、外側は外部に対面する側を指す。

仕切り板３は、マフラーハウジング２内に配備され、マフラーハウジング２の内部空間を排気ガス入口２０が開口する第１室２Ｓ１と排気ガス出口２１が開口する第２室２Ｓ２に仕切っている。図示の例では、マフラーハウジング２は、内側壁面２Ａを有する内側分割体２Ｘと外側壁面２Ｂを有する外側分割体２Ｙからなり、内側分割体２Ｘの外周縁部２Ｘ１と外側分割体２Ｙの外周縁部２Ｙ１との間に仕切り板３の外周縁部３Ａが挟持されている。

排気ガス浄化器４は、第１室２Ｓ１と第２室２Ｓ２とを連通させるように、仕切り板３を貫通して取り付けられている。この排気ガス浄化器４は、周知の構造を備えており、例えば、ステンレス製の円筒体の内部にハニカム状のステンレス製内壁を設けて、それらに排気ガスを浄化する触媒をコーティングした構造を有している。この排気ガス浄化器４は一般に触媒と称される部品である。

マフラーハウジング２の内側壁面２Ａは、エンジンに対面する平坦な面に排気ガス入口２０が設けられており、その排気ガス入口２０が形成されている平面に対してエンジン側に膨出するように膨出部２２が設けられている。膨出部２２は、その内部空間によって、排気ガス入口２０が開口する第１室２Ｓ１をエンジン側に向けて部分的に突出させており、その内部に排気ガス浄化器４の少なくとも一部が収容されている。図示の例では、排気ガス浄化器４の内端部が膨出部２２の内部に収容されている。

このようなマフラ１は、基本的には、エンジンの排気口から排出されて排気ガス入口２０を通ってマフラーハウジング２内に入った排気ガスを、先ず第１室２Ｓ１内で拡張し、排気ガス浄化器４を通して第２室２Ｓ２に移して再度拡張した後、排気ガス出口２１から外部に放出する。これより、排気ガス浄化器４を通過させることで排気ガスの浄化を行い、第１室２Ｓ１から第２室２Ｓ２への移動による段階的な排気ガスの拡張によって排気ガス温度の低下や消音を行っている。

そして、このマフラ１は、内側壁面２Ａに排気ガス入口２０に対してエンジン側に膨出する膨出部２２を設け、膨出部２２の内部に排気ガス浄化器４の内端部を収容することで、排気ガス浄化器４の厚さを収容するために必要なマフラ１内部のスペースを、エンジン側に膨出させた膨出部２２内に確保している。これによって、マフラ１を外側に突出させること無くエンジンに装着することができる。この際、エンジン側に膨出した膨出部２２の配置スペースは、エンジン側面の凹凸やエンジンのシリンダヘッド上方の空きスペースなどのデッドスペースを利用することができ、これによって、エンジンの側方への突出量が小さいマフラ１を実現することができる。

ここで、マフラ１の内側壁面２Ａに設けられる排気ガス入口２０と膨出部２２は、その一方を内側壁面２Ａの長手方向一端側に設け、他方を内側壁面２Ａの長手方向他端側に設けるなどして、両者を離間して配置することが好ましい。排気ガス入口２０と膨出部２２とを離間して配置すると、排気ガス入口２０からマフラーハウジング２内の第１室２Ｓ１に流入した排気ガスが膨出部２２内の排気ガス浄化器４の内端部に到達するまでの距離を長くすることができる。これにより、排気ガスで加熱された第１室２Ｓ１により未燃焼ガスが完全燃焼され、また、排気ガス浄化器４に到達するまでに排気ガスの温度が低下するので、排気ガス浄化器４の浄化性能を適正に維持することができる。

マフラ１の内側壁面２Ａには、排気ガス入口２０から膨出部２２に至る間に、第１段階の内側凸部２Ａ１が設けられ、そこから連続して膨出部２２に繋がっている。これによって、排気ガス入口２０からマフラーハウジング２の第１室２Ｓ１内に流入した排気ガスは、最初に排気ガス入口２０の近くにある内側凸部２Ａ１にて拡張され、その後に排気ガス浄化器４の内端部が収納されている膨出部２２内の比較的狭い空間に流入する。

第１室２Ｓ１における膨出部２２内の空間に達した排気ガスは、排気ガス浄化器４の内端側から排気ガス浄化器４に流入して、仕切り板３で仕切られた第２室２Ｓ２内に流入する。ここで、排気ガス浄化器４はその外端部が仕切り板３に取り付けられているので、排気ガス浄化器４における第２室２Ｓ２側に突出する部分は僅かである。これにより、仕切り板３と外側壁面２Ｂを近接させることができ、マフラ１の外側への突出量を小さくすることができる。その際、第２室２Ｓ２を十分に確保するために、仕切り板３の排気ガス浄化器４の外端部周辺には、第１室２Ｓ１側に突出する凹部３Ｂを設けて、第２室２Ｓ２の必要な容積を確保している。

このような構造のマフラ１を用いると、排気ガス入口２０からマフラーハウジング２内に流入した排気ガスは、第１室２Ｓ１から排気ガス浄化器４を通り、第２室２Ｓ２を経由して排気ガス出口２１から外部に放出され、その間に、繰り返しの拡張・収縮を繰り返すことになるので、十分な冷却と消音効果を得ることができる。

外側壁面２Ｂにおける排気ガス出口２１の周囲には、排気ガス出口２１から放出される排気ガスの方向を規制する放出方向規制部５が取り付けられている。放出方向規制部５は、図示のように、排気ガス出口２１の正面側を覆って、外側壁面２Ｂの面に沿った向きに開放している。これによると、排気ガスの放出方向を作業機の操作などに影響しない向きに適宜設定することができる。

図４及び図５は、前述したマフラ１を装着したマフラ付きのエンジン１０を示している。図示のエンジン１０は、手持ち作業機などに搭載される小型エンジンであり、シリンダ１１、シリンダヘッド１１Ａに取り付けられた点火プラグ１２、ピストン１３、コンロッド１４、クランクシャフト１５、クランク室１６、クランクシャフト１５に装着されるフライホイール１７などを備える単気筒エンジンである。

ここで、エンジン１０の排気口に排気ガス入口２０が接続されるマフラ１は、エンジン１０のシリンダ１１に沿って配備されている。そして、マフラ１の膨出部２２がエンジン１０のシリンダヘッド１１Ａより上側に配置されている。シリンダヘッド１１Ａの上側は、シリンダヘッド１１Ａの中心部に点火プラグ１２が取り付けられているので、点火プラグ１２の周りが空きスペースになっている。この空きスペースを利用して、マフラ１のエンジン側に突出する膨出部２２をスペース効率よく配置している。

このようにエンジン１０にマフラ１を装着すると、シリンダヘッド１１Ａの上側に膨出部２２に収容される排気ガス浄化器４が配置されることになり、重量の大きい排気ガス浄化器４の一部を膨出部２２の内部に収容させて、エンジン１０側により近づけることができるので、エンジン１０の重量バランスをより改善することができる。また、シリンダヘッド１１Ａの近くでマフラ１からの排気を行うことになり、マフラ１全体の過度な温度上昇を抑えると共に、エンジン１０側のシリンダ１１側部における温度上昇を抑えることができる。

このように、マフラ１をエンジン１０に装着することで、エンジン１０のシリンダ１１から側方に大きく突出すること無くマフラ１を配備することができる。また、シリンダヘッド１１Ａの上側にマフラ１の膨出部２２を配置すると、マフラ１内の排気ガス浄化器４がシリンダヘッド１１Ａ周りを通過する冷却風で冷却されることになるので、熱による排気ガス浄化器４の劣化を防ぐことができる。

図６は、前述したマフラ１付きのエンジン１０を搭載した作業機の作業機本体を示している。作業機本体１０１は、手持ち用の上部ハンドル１０１Ａと側部ハンドル１０１Ｂを備えている。搭載されたエンジン１０は、横向きに設置されており、クランクシャフト１５にはクラッチ１８が取り付けられている。このような作業機本体１０１によると、マフラ１が作業機本体１０１の側方に突出するのを抑えることができるので、上部ハンドル１０１Ａを持った状態の作業機本体１０１の重量バランスが改善され、作業性を向上することができる。また、作業機本体１０１の幅をコンパクト化することができるので、狭隈部や周囲に障害物がある作業環境であっても快適に作業を行うことができる。

図７には、本発明の実施形態に係るマフラ１付きのエンジン１０を搭載した手持ち作業機１００の例として、チェンソーを示している。この手持ち作業機（チェンソー）１００は、前述した作業機本体１０１にガイドバー１０２とソーチェン１０３が装着されている。また、作業機本体１０１にはブレーキレバー（ハンドガード）１０４が取り付けられており、エンジン１０やマフラ１は、カバー１０５で覆われている。このような、手持ち作業機（チェンソー）１００によると、作業機本体１０１の幅をコンパクトにできることで、木枝が密集したところでの枝打ち作業や作業スペースが少ないところでの伐採作業などを快適に行うことができる。

以上説明したように、本発明の実施形態に係るマフラ１を採用することで、マフラ１がエンジン１０や作業機本体１０１の側方に突出する突出量を少なくすることができ、作業機本体１０１をコンパクトにすると共に、手持ち作業機１００の作業性を改善することができる。また、エンジン１０のシリンダヘッド１１Ａ上側にマフラ１の排気ガス浄化器４を配置することで、熱による排気ガス浄化器（触媒）４の劣化を防ぐことができる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

１：マフラ，２：マフラーハウジング，２Ａ：内側壁面，
２Ａ１：内側凸部，２Ｂ：外側壁面，
２Ｘ：内側分割体，２Ｙ：外側分割体，２Ｘ１，２Ｙ１：外周縁部，
２Ｓ１：第１室，２Ｓ２：第２室，２０：排気ガス入口，２１：排気ガス出口，
２２：膨出部，
３：仕切り板，３Ａ：外周縁部，３Ｂ：凹部
４：排気ガス浄化器，５：放出方向規制部，
１０：エンジン，１１：シリンダ，１１Ａ：シリンダヘッド，
１２：点火プラグ，１３：ピストン，１４：コンロッド，
１５：クランクシャフト，１６：クランク室，１７：フライホイール，
１８：クラッチ，１００：手持ち作業機（チェンソー），１０１：作業機本体，
１０１Ａ：上部ハンドル，１０１Ｂ：側部ハンドル，１０２：ガイドバー，
１０３：ソーチェン，１０４：ブレーキレバー（ハンドガード），１０５：カバー

Claims

マフラが取り付けられたマフラ付きエンジンであって、
前記マフラは、
エンジンの排気口に接続される排気ガス入口を有する内側壁面と排気ガス出口を有する外側壁面とを有するマフラーハウジングと、
前記マフラーハウジングの内部空間を前記排気ガス入口が開口する第１室と前記排気ガス出口が開口する第２室を仕切る仕切り板と、
前記仕切り板に取り付けられ、前記第１室と前記第２室を連通させる排気ガス浄化器とを備え、
前記内側壁面は、前記排気ガス入口に対してエンジン側に膨出する膨出部を備え、該膨出部の内部に前記排気ガス浄化器の少なくとも一部が収容されており、
前記膨出部がエンジンのシリンダヘッドより上側に配置されることを特徴とするマフラ付きエンジン。
前記排気ガス浄化器の内端部が前記膨出部の内部に収容されることを特徴とする請求項１記載のマフラ付きエンジン。
前記排気ガス入口に対して前記膨出部を離間して配置したことを特徴とする請求項１又は２記載のマフラ付きエンジン。
前記排気ガス浄化器は、その外端部が前記仕切り板に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のマフラ付きエンジン。
前記マフラーハウジングは、前記内側壁面を有する内側分割体と前記外側壁面を有する外側分割体からなり、前記内側分割体の外周縁部と前記外側分割体の外周縁部との間に前記仕切り板の外周縁部が挟持されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のマフラ付きエンジン。
請求項１〜５のいずれか１項に記載されたマフラ付きエンジンを搭載する作業機本体を備え、
前記作業機本体の側方に前記マフラを配置したことを特徴とする手持ち作業機。