JPWO2016152382A1

JPWO2016152382A1 - エンジン及びエンジン作業機

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Publication number: JPWO2016152382A1
Application number: JP2017507634A
Authority: JP
Inventors: 直人一橋; 圭介池田; 大塚　和弘; 和弘大塚
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2015-03-25
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2017-07-20
Anticipated expiration: 2036-02-26
Also published as: WO2016152382A1; CN107208525A; JP6260738B2; DE112016000471T5; CN107208525B; US10280827B2; US20180016964A1

Abstract

シリンダを冷却する冷却風を用いて、マフラーカバーから排出される排気ガスの温度を低減する。シリンダ２１の排気口にマフラー４０が固定され、冷却ファン２５によって空冷シリンダを冷却するエンジンにおいて、マフラーを覆うマフラーカバー３３を設けて、排気ガスＥＸ１をマフラーカバーの内側においてマフラーの壁面に沿って排出する。排気ガスの上流側から第２の冷却風ＣＡ２を略平行に合流させ、排気ガスの下流側において、マフラーの下側を通した第１の冷却風ＣＡ１を排気ガスと直交方向に衝突させる。このようにマフラーカバーの内側にて排気ガスに冷却風ＣＡ１、ＣＡ２を合流させることによりマフラーカバーの開口３５から外部に排出される時点での排気ガスの温度を十分に低下させる。

Description

本発明は主に刈払機、送風機、チェンソーなどのエンジン作業機や、発電機などの動力源として用いられるエンジンの排気ガスの冷却構造に関する。

小型のエンジン作業機においては、作業者の近くにエンジンが位置し、マフラーから高温の排気ガスが排出されるため、作業者がマフラーに直接触れないようにマフラーカバーを設けたり、マフラーカバーから外部に排出される排気ガスの温度を低減させるために様々な試みがなされている。例えば特許文献１では冷却ファンによって生成された冷却風をマフラー室の内部に導入し、カバーの内部で、排気ガスと冷却風を混合させることで排気ガス温度を低減させるようにしている。

特開２０１３−２１３４１４号公報

特許文献１の技術では、排気ガスと冷却風を混合させているが、マフラーの排気出口がマフラーカバーの排気出口部に近いため、マフラーカバーの排気出口付近で排気ガスと冷却風を混合したとしてもマフラーカバーから外部に排出される時点での排気ガス温度を十分に低減させることができない可能性がある。また、排気ガスに合流する冷却風の流れる方向にマフラーカバーが存在しているため、冷却風によって排気ガスの流れが乱れて、乱れた排気ガスがマフラーカバーと接触して排気ガス含有成分や温度上昇によるマフラーカバーの変色や劣化を引き起こす恐れがあった。この変色・劣化現象を回避するにはマフラーとマフラーカバーの距離を大きくして、マフラーカバーの排気出口部の開口面積を大きく取れば良いが、その対策ではエンジン作業機の小形化が難しくなる。

本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、マフラーカバーとマフラーとの距離を大きくすること無く、排気ガスの十分な冷却効果を達成できるようにしたエンジン及びエンジン作業機を提供することにある。

本発明の他の目的は、エンジンのハウジング又はカバー内で排気ガス温度を十分に低減させてからマフラーカバー外に排出するようにしたエンジン及びエンジン作業機を提供することにある。

本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。本発明の一つの特徴によれば、外周部に複数のフィンを有し燃焼室を形成するシリンダと、シリンダを冷却する冷却風を生成する冷却ファンと、シリンダに取り付けられる略直方体状のマフラーを有するエンジンであって、排気ガスをマフラーの第１の壁面に沿って排気ガスをシリンダの軸方向と直交方向に排出するようにマフラーに排気ガス出口を設け、フィンの間を通過した第１の冷却風を、第１の壁面からみて排気ガスの排出方向下流側に位置する第２の壁面に沿って流して排気ガスと衝突させることにより合流するように構成した。この構成により第１の冷却風を排気ガスと混合させるので、排気ガス温度を大きく低減することができる。また、マフラーに排気ガス出口を有し排気ガスの排出方向を決定する排気ガス通路を形成し、マフラーの第１の壁面上において、排気ガス通路を排気ガス流出方向の上流側に片寄せして配置するようにした。この構成により、排気ガス規制部材の排気ガス出口と交差領域との距離を長くできるので、第２の冷却風と排気ガスの混合距離を長くすることができ、排気ガス温度を更に低減できる。

本発明の他の特徴によれば、マフラーを覆ってマフラー室を形成するマフラーカバーを設け、マフラーカバーには排気ガスを外気中に排出するための開口が形成され、第１の冷却風と排気ガスの交差領域が、マフラーカバーの外縁輪郭位置よりも内側に位置するよう形成した。この構成よりマフラーカバー内部において確実に第１の冷却風と排気ガスを混合させることができ、マフラーカバーから外部に排出された時点での排気ガス温度を十分に低減できる。また、マフラーカバーの開口の縁部の一部に、排気ガスの排出方向と平行方向に延びるように排気ガスを案内するためのリブを設けた。これにより停止時に開口付近から異物やゴミがマフラーに当たりにくくなる上に、エンジン運転時には排気ガスの排出方向を整流することができる。

本発明のさらに他の特徴によれば、フィンの間を通過した第２の冷却風を、第１の壁面から排気ガスの排出方向上流側に位置し第２の壁面と隣接しない第３の壁面に沿って流した後に第１の壁面に沿って流して、排気ガスの流出方向上流側から排気ガスと略平行に合流させるようにした。このように第２の冷却風を排気ガス流出方向上流側から略平行に排気ガスと合流させたので、排気ガスとマフラーカバーの間に第２の冷却風による空気流の層が形成されるため、マフラーとマフラーカバーの距離を小さくしてマフラーカバーを小形化した場合でも、排気ガスをマフラーカバーに接触させることなく、第２の冷却風と排気ガスを混合させて排気ガス温度を低減できる。

本発明のさらに他の特徴によれば、エンジンの出力を取り出すクランク軸を有し、クランク軸の一端に冷却ファンを設け、冷却ファンからみてシリンダの軸に対して反対側にマフラーを配置し、第１の冷却風と第２の冷却風は、シリンダを冷却した後の排風とした。この構成により冷却ファンからの冷却風の一部を取り出してシリンダとは別の風路形成する必要がないので、安価かつコンパクトな構造にできる。さらに、冷却風を一部取り出すことでシリンダを冷却するための風量が減少しシリンダ温度が上昇することもない。通常、排気ガス温度（たとえば４００℃〜５００℃）に対してシリンダ冷却風の排風は十分に低いため（たとえば１００℃以下）、排気ガス温度を低減する効果を十分得ることができる。

本発明のさらに他の特徴によれば、マフラーカバーに、第２の冷却風を第３の壁面に沿った流れから第１の壁面にそった流れに変針させる遮蔽部を設けた。この構成によりマフラーカバーとマフラーの間に第２の冷却風による空気流の層が形成されるので、マフラー周囲の高温空気からマフラーカバーを保護することができる。また、マフラー自体を冷却してマフラー表面温度も低減できるので、マフラーからマフラーカバーへ伝達する放射熱を低減できる。従って、マフラーとマフラーカバーの距離を小さくしてマフラーカバーを小形化した場合でも、マフラーカバー温度を十分に低減することができる。

本発明のさらに他の特徴によれば、外周部に複数のフィンを有し燃焼室を形成するシリンダと、シリンダを冷却する冷却風を生成する冷却ファンと、シリンダに取り付けられる略直方体状のマフラーを有するエンジンであって、シリンダの軸線方向にみて放熱フィンの外辺の中心位置に対してマフラーの中心位置が法線方向にオフセットするようにマフラーを片寄せ配置し、片寄せ配置により開いた空間にシリンダを冷却した後の排風たる第１の冷却風を流し、シリンダからみて反対側に位置するマフラーの第１の壁面に沿って排気ガスを第１の冷却風に衝突させる方向に排出させる排気ガス出口を設けた。この構成によりシリンダからマフラーが側に向かう風路を曲がりなくスムーズに形成でき、その後に第１の冷却風と排気ガスを合流させるので排気ガス温度を効果的に低減させることができる。

本発明によれば、シリンダを冷却した後の冷却風を用いることによって、マフラー及び排気ガスの冷却を効率よく行うことができる。特に、マフラー室から外部に排出させた時点での排ガス温度を十分低下させることができるエンジン及びエンジン作業機を実現できる。

本発明の実施例に係るチェンソー１の左側面図である。図１のＡ−Ａ断面図である。図１のＢ−Ｂ断面図である。本発明の実施例に係るチェンソー１のマフラー室の形状を説明するための図である。本発明の実施例に係るチェンソー１のシリンダ２１に対するマフラー４０のオフセット配置を説明するための概略図である。本発明の実施例に係るチェンソー１のマフラー４０の構成を説明するための断面図である。本発明の実施例に係るチェンソー１の右側側面図である。本発明の実施例に係るマフラーカバー３３を取り外した状態のチェンソー１の右側側面図である。図１のマフラーカバー３３単体の斜視図である。本発明の第二の実施例に係るマフラーカバー８３の斜視図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、本明細書においては、前後左右、上下の方向は図中に示す方向であるとして説明する。

図１はエンジン作業機の一例であるチェンソー１のファン側（左側）側面図である。チェンソー１は、エンジンカバー２内部に小型のエンジン（後述）が収容される。本実施例のエンジン作業機では、発熱するエンジン本体や、回転機構部分、マフラー部分を全体的に金属又は合成樹脂製のカバーによって大部分が覆うように構成する。図示しないエンジンは、合成樹脂製のエンジンカバー２に固定される。エンジンカバー２には、チェンソー１の前方（図の右方）に向かって突出するソーチェンを案内する平板状のガイドバー１０が取付けられ、作業者が把持するフロントハンドル３と、エンジンの出力を調整するトリガ６を備えたリヤハンドル（トップハンドル）４が設けられる。また、チェンソー１のフロントハンドル３の前側には上方(図の上方）に向かって延びるようにハンドガード１３が取り付けられる。エンジンカバー２の左側側面には、エンジンのクランク軸２４（図２で後述）に設けられる冷却ファン２５を覆うためのファンカバー９が設けられる。ファンカバー９には上面、側面後方、下面及び前面に複数の風窓９ａ、９ｂ、９ｃが設けられる。ファンカバー９の内部にはリコイル式のスタータ（図示せず）が設けられ、スタータハンドル１７がその上方に配置される。エンジンカバー２の前方側には、ガソリンと潤滑油の混合燃料をいれるための燃料タンク（図２で後述）が設けられ、その開口部を塞ぐタンクキャップ１８ａが設けられる。タンクキャップ１８ａの下側には、ソーチェンに供給されるチェン油を貯蔵するオイルタンク（図示せず）用の開口を塞ぐオイルキャップ１９ａが設けられる。エンジンの後方側には図示しないエアクリーナ室が設けられ、エアクリーナ室はエアクリーナカバー８によって塞がれる。

図２は図１のＡ−Ａ断面図である。エンジンは、エンジン本体部２０と気化器（後述）やマフラー４０等の補機類と、エンジンカバー２、エアクリーナカバー８（図１参照）、ファンカバー９、マフラーカバー３３等の各種カバー類を含んで構成される。エンジン本体部２０に対してカバー類を全部設けるか又は一部だけ設けるかは、製造者は使用する作業機器の特性によって選択することができる。エンジン本体部２０は２サイクルの空冷エンジンであって、クランク軸２４が左右方向に延びるように配置され、ピストン２２の往復移動方向（シリンダの円筒面の軸線）が前後方向となる。円筒形のシリンダ２１の外周部には複数の放熱フィン２１ａが形成され、放熱フィン２１ａが冷却風ＣＡに晒されることによりシリンダ２１が冷却される。ここではシリンダ２１はアルミニウム合金の一体成形にて製造され、点火プラグ２７が配置されるヘッド部分からクランク軸方向に６枚の冷却フィンが、シリンダ２１の軸線と垂直方向に延びるように略板状に形成される。シリンダ２１の円筒部の側面（ここでは上側）には燃焼室から排気ガスを排出するための排気口２１ｂが設けられ、排気口２１ｂに隣接するようにマフラー４０がボルト５３により取り付けられる。ここでは、エンジン本体部２０とマフラー４０は、接続管路を介することなく、シリンダ２１の排気口２１ｂの開口とマフラー４０の流入側の開口が直接接合される形態である。但し、シリンダ２１とマフラー４０の間にはマフラーガスケット４９が介され、密着性を高めている。

ピストン２２のシリンダ軸方向（前後方向）の往復運動は、クランクによってクランク軸２４の回転運動に変換される。クランク軸２４の一端側（右側）には遠心クラッチ３１が接続され、遠心クラッチ３１によってクラッチケース３２と連動して回転するスプロケット１２へ動力を伝達する。スプロケット１２とガイドバー１０の外周側にはソーチェン（図示せず）が配設され、スプロケット１２の回転によってソーチェンは回転駆動される。スプロケット１２と遠心クラッチ３１の周囲は、サイドカバー５によって覆われる。クランク軸２４の他端側（左側）にはシリンダ２１を冷却するための冷却風を生成する冷却ファン２５が設けられる。冷却ファン２５は、マグネトロータと一体的に構成されるもので、例えばアルミニウム合金にて製造され、外周側の一部にイグニッションコイル２６に電力を発生させるためのマグネット（図示せず）が配置される。また冷却ファン２５はリコイルスタータ２９からクランク軸２４を駆動させるための起動爪の取り付け基台も兼ねている。

クランクケース２３の反ピストン側（前方側）には燃料タンク１８が設けられる。燃料タンク１８から燃料が供給され、図示しない気化器によって空気と燃料の混合気が生成され、混合気が図示しない吸気口からシリンダ２１の内部（燃焼室）に供給される。供給された混合気は点火プラグ２７により所定の時期に点火される。燃焼後にピストン２２が下死点側に移動して排気口２１ｂが開口されると排気ガスＥＸ１は排気口２１ｂから排出され、点線にて示すようにマフラー４０の内部に流入する。一方、クランク軸２４の回転によって冷却ファン２５が高速に回転するため、冷却ファン２５はファンカバー９の風窓９ａ、９ｂ（図１参照）を介して矢印ＩＮに示すように外気を吸引して、導風カバー２８の内壁に沿って冷却風ＣＡを送風する。冷却風ＣＡはボリュート形状に形成される導風カバー２８による風路を経てシリンダ２１の方向に導かれ、シリンダ２１の円筒部分の周囲に延びる放熱フィン２１ａの間を通ってマフラー４０の方向に流れる。ここでは放熱フィン２１ａはシリンダ２１の円筒部から径方向に延在するものが軸方向に複数積層されるため、冷却風ＣＡの矢印の先端部分のように前後方向に放熱フィン２１ａによって挾まれる空間内に流入する。図２の矢印では、放熱フィン２１ａのうち点火プラグに一番近い放熱フィン（１番フィン）と、その次の放熱フィン（２番フィン）の間に流入している状態を示しているが、冷却風ＣＡはシリンダの３番〜６番フィンの間にも流れるし、１番フィンよりも後方のシリンダヘッド部分のフィンにも流れる。１番〜４番フィンの間に流入した冷却風は、シリンダ２１の円筒部分によって上下に分けられて、マフラー４０のシリンダ側の壁面（ここではマフラーガスケット４９が介在）に衝突する。マフラーガスケット４９はマフラー４０とシリンダ２１の間に配置され遮熱板及び導風板としての機能も兼ねるもので、冷却風はマフラー４０の上側と下側部分においてマフラー室の内部に流入する。

エンジン本体部２０においては、図示しない気化器とマフラー４０は、エンジンの軸線まわりに略９０°程度離れるように配置される。シリンダの軸線方向からみると、一方側（左側）に冷却ファン２５が配置され、対向する側（右側）にマフラー４０が配置され、冷却ファン２５、シリンダ２１、マフラー４０がクランク軸の軸線方向に直線状に配置される。この配置の結果、シリンダ２１を冷却した後の冷却風ＣＡの風下側にマフラー４０が位置するため、マフラー４０の冷却を効率よく行うことができる。

図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。マフラー４０の排気ガスＥＸ１は点線のように流れて、排気ガス出口５１ａからマフラー４０の第１の壁面（反エンジン側の壁面）に沿って下方に排出される。ここでは排気ガス出口５１ａから排出された排気ガスＥＸ１が、リブ３４に挟まれる開口３５（詳細は後述）付近から主に下方向に向けて外部に排出される。気化器３０はシリンダ２１の上側に配置され、マフラー４０と気化器３０は、シリンダ２１の軸線方向からみて約９０度隔てるように配置される。

図２で示した冷却風ＣＡは、放熱フィン２１ａに沿って流れながら上側と下側に分離し、下側の冷却風ＣＡ１はマフラー４０の下側の第２の壁面に沿って、マフラーカバー３３の開口３５付近に向かって流れる。よって、冷却ファンＣＡ１は排気ガスＥＸ１と直交するように衝突して交わることにより排気ガスＥＸ１と合流する。この冷却風ＣＡ１は、冷却ファン２５の下側部分からシリンダ２１に向かい、マフラー４０の底面から開口３５に至るように直線的に流れるために、冷却風ＣＡ１の風路は曲がりがなくてスムーズに形成でき、風路抵抗が少ないので、十分な風量を確保することができる。

上側の冷却風ＣＡ２は、冷却ファン２５から積層された放熱フィン２１ａの間の空間に到達したら、シリンダ２１の筒部分の上側を通ってマフラーガスケット４９によってマフラー室の上側空間に導かれ、マフラー４０の上側の壁面（第３の壁面）を通って右方向に流れ、その後、マフラーカバー３３の内壁面に沿って流れ方向が右方向から下方向に曲げられ、排気ガスＥＸ１とマフラーカバー３３の間の空間を通って開口３５付近に向かって流れる。この際、冷却風ＣＡ２は排気ガスＥＸ１と同方向にマフラー４０の外側の壁面（第１の壁面）に沿って流れながら排気ガスＥＸ１と徐々に混合される。この混合によって排気ガスＥＸ１の温度が低下する。このようにマフラーカバー３３とマフラー４０の間に、排気ガス流出方向上流側から略平行に排気ガスと合流させたので、排気ガスとマフラーカバーの間に第２の冷却風による空気流の層が形成されるため、マフラーとマフラーカバーの距離を小さくしてマフラーカバーを小形化した場合でも、排気ガスをマフラーカバーに接触させることなく、第２の冷却風と排気ガスを混合させて排気ガス温度を低減できる。本実施例では更に、マフラー４０の下側に流れる冷却風ＣＡ１を排気ガスＥＸ１及び冷却風ＣＡ２に略直交する方向に衝突させて、排気ガスＥＸ１に更なる冷却風ＣＡ１を混合させることにより、マフラーカバー３３の開口３５から外部に排出される排気ガス温度を十分に低減できる。排気ガスＥＸ１の流速は、冷却風ＣＡ１、ＣＡ２の流れに対して十分大きい。よって、排気ガスＥＸ１とＣＡ２の混合、排気ガスＥＸ１と冷却風ＣＡ１の混合によっても、排気ガスＥＸ１は流れの向きが拡散するものの、大部分は方向を変えずに下方向に流れて、マフラーカバー３３の開口３５から外部に排出される。

図４は、排気ガスＥＸ１と冷却風ＣＡ１、ＣＡ２との流れる方向の関係を説明するための図である。本実施例では第１の冷却風ＣＡ１を排気ガスＥＸ１と交差（衝突）させるように案内するものであって太枠で囲んだ第一の冷却風路３７を有し、かつ、排気ガス規制部材５０から排気ガス流出方向の上流側から第２の冷却風ＣＡ２を排気ガスＥＸ１と略平行に合流させるよう案内する太枠で囲んだ第二の冷却風路３８を形成するようにした。排気ガスＥＸ１が排出される排気ガス出口５１ａの延長領域６０は、第一の冷却風路３７の延長領域６１（下流側の流れる方向）と斜線に示す交差領域６３で交差するようにした。ここでは断面図によって２次元で図示しているが、実際には交差空間となる。本実施例では交差領域６３を含む交差空間が、マフラーカバー３３の外縁輪郭位置（図３の矢印３４ａ〜３４ｅで示す部分）よりも内側（シリンダ２１に近い側）に位置することに特徴がある。このような位置関係とすれば、開口３５よりも内側空間において冷却風ＣＡ１によって排気ガスＥＸ１の温度が低減されるので、開口３５から外気中に排出された排気ガスＥＸ１の温度は大きく低下した状態となる。本実施例では更に冷却風ＣＡ２を排気ガスＥＸ１に沿って流して、冷却風ＣＡ２の冷却風路の延長領域６２において排気ガスＥＸ１と混合することにより、排気ガスＥＸ１の温度を更に低下させることができる。この際、排気ガス出口５１ａより下流側において冷却風ＣＡ２の下方向に向けた流れの作用により外気が、開口３６を介してマフラーカバー３３の内部に冷却風ＣＡ３として導入され、冷却風ＣＡ２と排気ガスＥＸ１と合流する。尚、本実施例では冷却風ＣＡ１と排気ガスＥＸ１を側面視で略９０度の角度で衝突させているが、衝突させる角度は９０度だけに限定されず、衝突によって排気ガスＥＸ１と冷却風ＣＡ１、ＣＡ２が効果的に混ざり合いさえすれば衝突角は３０〜１５０度程度の衝突角度としても良い。

図５は本発明の実施例に係るチェンソー１のシリンダ２１に対するマフラー４０のオフセット配置を説明するための図である。本実施例では、冷却風ＣＡ１のための第一の冷却風路３７を形成するために、シリンダ２１の放熱フィン２１ａに対してマフラー４０を矢印４８のように上側にオフセットさせて配置した。つまり、シリンダ２１の軸線方向にみて放熱フィン２１ａの外辺の中心位置に対してマフラー４０の上下方向中心位置が法線方向にオフセットするようにマフラー４０を片寄せ配置した。また、マフラー４０の下端から排気ガス出口５１ａまでの距離Ｌは、マフラー４０の全体の高さＨに対して半分以上となるようにして、排気ガス出口５１ａから開口３５（図４参照）までの距離を十分確保している。さらに、マフラー４０の下端位置をシリンダ２１の放熱フィン２１ａの下端よりも上方にオフセットした結果、排気ガス出口５１ａから開口３５の出口までの距離をさらに長くすることが可能となったので、排気ガスＥＸ１の温度低減のためには好適である。一方、マフラー４０の上端位置は、シリンダ２１の放熱フィン２１ａの位置よりも十分上方になる。よって、シリンダ２１の放熱フィン２１ａの外辺の中心線に対してマフラー４０の中心線が上側にオフセットした片寄せ配置となっている。このように本実施例では、シリンダ２１の軸線方向から見た際に、マフラー４０をシリンダ２１に対して片寄せ配置をして、そのオフセットにより開いた空間にシリンダ２１を冷却した後の排風たる第１の冷却風ＣＡ１を流すようにしたので、排気ガスＥＸ１と大きな交差角を持たせて衝突させることができる。

次に図６を用いてシリンダ２１にネジ固定されるマフラー４０の構造について説明する。図６は図３のマフラー４０の部分拡大断面図である。マフラー４０はシリンダ２１に近い側の内側ハウジング４１と、シリンダ２１から遠い側の外側ハウジング４２のそれぞれの開口部を合わせて接合したものであって、外側に形成したリブ４１ａに対して外側ハウジング４２の外縁部４２ａを折り返すようにしてかしめて略直方体状に形成した。その際、内側ハウジング４１と外側ハウジング４２は仕切り板４３を介して接合することにより、シリンダ２１の排気口２１ｂと連通する第一膨張室４６と、排気ガスを大気中に排出する排気ガス出口側となる第二膨張室４７が画定される。ここでは第一膨張室４６の開口（吸入口）が直接シリンダ２１に固定される形状であり、２本のボルト５３によって固定される。第一膨張室４６から第二膨張室４７の間には排気ガスを浄化するための触媒４４が設けられ、排気ガスＥＸ１（図３参照）は、仕切り板４３の開口部に設けられた触媒４４を通過して第一膨張室４６から第二膨張室４７側に流れるが、ここでは触媒４４から排出される高温の排気ガスが外側ハウジング４２に直接当たらないようにして外側ハウジング４２の温度上昇を抑制するための触媒カバー４５が設けられる。仕切り板４３及び触媒カバー４５は、例えばステンレス板のプレス加工にて製造できる。第二膨張室４７にて膨張した排気ガスは、第二膨張室４７の開口４７ａから排気ガス通路５１側に流れ、排気ガス通路５１の排気ガス出口５１ａからマフラーカバー３３によって覆われる空間内（マフラー室内）に排出される。

排気ガス通路５１は、外側ハウジング４２の外側壁面に取り付けられる排気ガス規制部材５０によって形成された排気ガスの排出方向を決定する通路であって、排気ガス通路５１による管状の管路が下向きに延びて、その開口たる排気ガス出口５１ａが下側に形成される。排気ガス規制部材５０は外側ハウジング４２にネジにて固定される別部材であって、外側ハウジング４２の開口４７ａ付近に金網状のスパークアレスタ５８を保持して設けられるものである。排気ガス通路５１は金属板材をプレス加工によって形成され、排気ガス通路５１の形状によって、排気ガスＥＸ１が外側ハウジング４２（排気ガス規制部材５０）の壁面に沿って下方側（シリンダ２１の軸方向と直交方向）に流れる。マフラー室内に排出された排気ガスは、リブ３４にてその前後が挟まれる開口３５から大気中に排出される。リブ３４は排気ガスＥＸ１の排出方向と略平行方向に延びるように形成される。

マフラー４０の輻射熱を合成樹脂製のマフラーカバー３３に伝えにくいように、マフラーカバー３３とマフラー４０との間は所定の間隔を隔てた空間となっている、マフラー４０とシリンダ２１との間には、マフラーガスケット４９が設けられる。マフラーガスケット４９は例えば黒鉛シートであり、マフラー４０とシリンダ２１の排気口２１ｂとの密着性を良くするために介在されるものである。本実施例ではマフラーガスケット４９を、ガスケットとしての機能だけで無く、遮熱板としてマフラー４０の熱がシリンダ２１側に伝達されることを抑制しながら、冷却風を所定方向に導くための整流板としても用いている。マフラーカバー３３の排気ガス出口５１ａの近傍には風窓たる開口３６が設けられる。開口３６は排気ガスの出口となる大きな開口３５に隣接して設けられるものであって、停止時の放熱性を向上させるとともに、冷却風ＣＡ２の流れにより温度の低い外気を吸引させるために設けられる。

図７はチェンソー１の右側側面図である。マフラーカバー３３の側面には、排気ガスＥＸ１の大気中への出口となる開口３５が形成され、排気ガス出口５１ａから流出された排気ガスＥＸ１は矢印のように下方向に排出される。２枚のリブ３４の間に開口３５が形成され、２枚のリブ３４の上端付近を結んだ仮想線よりも上側に略長方形の開口３６が形成される。開口３５と開口３６の間にはマフラーカバー３３の強度を高めるために横方向に延びる梁３６ａが形成される。尚、開口３５においても、斜めに延びる梁３５ａを設けているが、排気ガスＥＸ１の流れを乱さないならば、梁３５ａをどの位置にどのように設けるかは任意に設定できる。本実施例で排気ガスＥＸ１はマフラーカバー３３の開口３５から略下方向に排出されるが、その際に上から下方向に排気ガスＥＸ１に覆い被さるようにして流れる冷却風ＣＡ２、ＣＡ３（図３、図４参照）が交わり、その後、マフラー４０の下側を水平方向に左から右方向に流れる冷却風ＣＡ１（図３参照）と交差する。ただし、排気ガスＥＸ１の流速が大きいため、冷却風ＣＡ１、ＣＡ２、ＣＡ３と混合させても排気ガスＥＸ１の流れ方向は基本的に下方向で変わらない。このように本実施例では排気ガスＥＸ１を拡散させると共に、排気ガスＥＸ１に対して十分低い温度の冷却風ＣＡ１、ＣＡ２、ＣＡ３を混合できるので、排気ガスＥＸ１がマフラーカバー３３の外側に排出される時点での温度を大幅に低減させることができる。

図８はマフラーカバー３３を取り外した状態のチェンソー１の右側側面図である。マフラー４０の排気ガス通路５１は、マフラー４０に３本のネジ５４にて固定される排気ガス規制部材５０に形成される。マフラー４０の反エンジン側の壁面（第１の壁面）はその大部分が排気ガス規制部材５０により覆われるが、排気ガス規制部材５０の大きさだけでなく、その仕様の有無は任意である。排気ガスＥＸ１の排出方向の周囲の黒い太線５１ｂは、排気ガス通路５１の壁面の延長線であって、排気ガスＥＸ１はこの太線の間の延長領域内を主に、徐々に拡散しながら放出される。排気ガスＥＸ１の排出方向は、下方向ではあるがやや後方側にほんのわずかに斜めに排出される。そして、マフラーカバー３３の開口３５の点線で示す輪郭線３５ｂよりも内側領域において排気ガスＥＸ１と冷却風ＣＡ１が交差するため、排気ガスＥＸ１がマフラーカバー３３の外側に排出される際には排気ガスＥＸ１の温度が大きく低下させることができる。さらに、マフラーカバー３３の開口３５の上側にさらなる開口３６（図７参照）を設けたので、エンジン本体部２０やマフラー４０によって加熱されていない常温空気を開口３６を介して外部からマフラーカバー３３の内部に供給することができる。

図９はマフラーカバー３３の外観を示す斜視図である。本実施例においてはマフラーカバー３３は右側面３３ａ、前側面、上面３３ｃ、後側面３３ｄ、後面を有する形状であって、２つの開口３５、３６だけが形成される。このように構成すれば、マフラー室に流入した冷却風ＣＡ１、ＣＡ２は排気ガスＥＸ１と共に開口３５から外部に排出される。特に冷却風ＣＡ２は、マフラーカバー３３の上面３３ｃの点線で示す部分の内壁部分（遮蔽部３９）によって、左から右に向かう水平方向から下方向に向かう流れに変針されるので、排気ガスＥＸ１に対して排気ガス流出方向の上流側から下方側に向けて、排気ガスＥＸ１と略平行に流して排気ガスＥＸ１と合流させることができる。この結果、排気ガスＥＸ１とマフラーカバー３３の間に温度の低い空気流の層を形成させることができる。さらに、マフラー４０の下側とマフラーカバー３３との間に第１の冷却風による空気流の層が形成されるので、マフラー４０の高温からマフラーカバー３３を効果的に保護できる。本実施例では、マフラー４０の冷却効果の向上に加えて、マフラーカバー３３への熱の伝達を低減したので、マフラー４０とマフラーカバー３３の距離を小さくしてマフラーカバー３３を小形化することができる。

次に図１０を用いて本実施例の変形例を説明する。図９にて示したマフラーカバー３３は、エンジンの運転時には排気ガスの温度低下効果が大きいものの、エンジンの停止時には冷却風ＣＡ１、ＣＡ２の流れが停止するため加熱したマフラー４０の輻射熱によりマフラーカバー３３が加熱してしまう。そこで、現在のエンジン作業機で広く使われているマフラーカバーと同様に複数の風窓を形成したのがマフラーカバー８３である。マフラーカバー８３の上面には、風窓９１が形成され、右側面には風窓９４が、後側面には風窓９５、９６が形成される。但し、上面の窪み９２は、前後に隣接する風窓９１と同形状の窪みとなっているが内部と非貫通として風を通さないようにした。同様にして右側側面の窪み９３は前後に隣接する風窓９４と同形状となっているが内部と貫通しないようにした。リブ８４、開口８５、８６の形状は第一の実施例のリブ３４、開口３５、３６とほぼ同系状に形成される。このように構成することによって図９で示す遮蔽部３９の機能を維持しつつも放熱性の良いマフラーカバーを実現できた。尚、窪み９２、９３を風窓９１、９４と同様に貫通する開口として、９３と９４に相当する部分（図９でたとえれば遮蔽部３９の部分）の内側に、別部材からなる遮風板、導風板を設けても良い。例えばやや厚めのアルミ箔を遮蔽部３９の部分においてマフラーカバー８３に貼り付けるようにしても良い。

図１０のように風窓を多数形成したとしても、シリンダ２１の放熱フィン２１ａの間を通って、マフラー４０の上方向に分流した冷却風ＣＡ２は、上面の壁部分（矢印９７付近）と窪み９２、９３によって形成される遮蔽部によって図３〜図７で説明したように、排気ガスＥＸ１と同じ方向に流れるので、エンジンの運転時の排気ガスＥＸ１の温度低減効果を損なうことがない。本変形例でも、排気ガス規制部材の排気ガス出口と交差領域との距離を長くできるので、第２の冷却風と排気ガスの混合距離を長くすることができ、排気ガス温度を十分低減できる。また、第１の冷却風と混合した後の排気ガスをマフラーカバーの排気出口部に接触させることなくマフラーカバー外部に排出することができる。さらに、冷却ファンからの冷却風の一部を取り出してシリンダとは別の風路形成する必要がないので、安価かつコンパクトな構造にできる。この際、冷却風を一部取り出すことでシリンダを冷却するための風量が減少しシリンダ温度が上昇することもない。

以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上述の実施例ではエンジン作業機の例としてチェンソーを用いてそのエンジンの構造を説明したが、エンジン作業機はチェンソー用のエンジンだけで無く、刈り払い機、ヘッジトリマ、カッタ等のその他のエンジン作業機や、発電機や小型動力源としてのエンジンにおいても同様に適用することができる。また、エンジン本体部は２サイクルエンジンだけでなく４サイクルエンジンでも同様に適用でき、使用するマフラーの形態も作業機器に合わせた様々な形態のものを用いることが可能である。

１…チェンソー、２…エンジンカバー、３…フロントハンドル、４…リヤハンドル（トップハンドル）、５…サイドカバー、６…トリガ、８…エアクリーナカバー、９…ファンカバー、９ａ，９ｂ，９ｃ…風窓、１０…ガイドバー、１２…スプロケット、１３…ハンドガード、１７…スタータハンドル、１８…燃料タンク、１８ａ…タンクキャップ、１９ａ…オイルキャップ、２０…エンジン本体部、２１…シリンダ、２１ａ…放熱フィン、２１ｂ…排気口、２２…ピストン、２３…クランクケース、２４…クランク軸、２５…冷却ファン、２６…イグニッションコイル、２７…点火プラグ、２８…導風カバー、２９…リコイルスタータ、３０…気化器、３１…遠心クラッチ、３２…クラッチケース、３３…マフラーカバー、３４…リブ、３５…開口、３５ａ…梁、３５ｂ…輪郭線、３６…開口、３６ａ…梁、３７…第一の冷却風路、３８…第二の冷却風路、３９…遮蔽部、４０…マフラー、４１…内側ハウジング、４１ａ…リブ、４２…外側ハウジング、４２ａ…外縁部、４３…仕切り板、４４…触媒、４５…触媒カバー、４６…第一膨張室、４７…第二膨張室、４７ａ…開口、４９…マフラーガスケット、５０…排気ガス規制部材、５１…排気ガス通路、５１ａ…排気ガス出口、５３…ボルト、５４…ネジ、５８…スパークアレスタ、６３…交差領域、８３…マフラーカバー、８４…リブ、８５，８６…開口、９１，９４，９５，９６…風窓、９２，９３…窪み、ＣＡ，ＣＡ１，ＣＡ２，ＣＡ３…冷却風、ＥＸ１…排気ガス

Claims

外周部に複数のフィンを有し燃焼室を形成するシリンダと、前記シリンダを冷却する冷却風を生成する冷却ファンと、前記シリンダに取り付けられる略直方体状のマフラーを有するエンジンであって、排気ガスを前記マフラーの第１の壁面に沿って前記シリンダの軸方向と直交方向に排出するように前記マフラーに排気ガス出口を設け、前記フィンの間を通過した第１の冷却風を、前記第１の壁面からみて前記排気ガスの排出方向下流側に位置する第２の壁面に沿って流して前記排気ガスと合流させることを特徴とするエンジン。
前記マフラーに前記排気ガス出口を有し前記排気ガスの排出方向を決定する排気ガス通路を形成し、前記マフラーの第１の壁面上において、前記排気ガス通路を排気ガス流出方向の上流側に片寄せして配置したことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
前記マフラーを覆ってマフラー室を形成するマフラーカバーを設け、前記マフラーカバーには前記排気ガスを外気中に排出するための開口が形成され、前記第１の冷却風と前記排気ガスの交差領域が、前記マフラーカバーの外縁輪郭位置よりも内側に位置するよう形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジン。
前記マフラーカバーの前記開口の縁部の一部に、前記排気ガスの排出方向と平行方向に延びるように前記排気ガスを案内するためのリブを設けたことを特徴とする請求項３に記載のエンジン。
前記フィンの間を通過した第２の冷却風を、前記第１の壁面から前記排気ガスの排出方向上流側に位置し前記第２の壁面と隣接しない第３の壁面に沿って流した後に前記第１の壁面に沿って流して、前記排気ガスの流出方向上流側から前記排気ガスと略平行に合流させることを特徴とする請求項３又は４に記載のエンジン。
前記エンジンの出力を取り出すクランク軸を有し、前記クランク軸の一端に前記冷却ファンを設け、前記冷却ファンからみて前記シリンダの軸に対して反対側に前記マフラーを配置し、前記第１の冷却風と前記第２の冷却風は、前記シリンダを冷却した後の排風であることを特徴とする請求項５に記載のエンジン。
前記マフラーカバーに、前記第２の冷却風を前記第３の壁面に沿った流れから前記第１の壁面にそった流れに変針させる遮蔽部を設けたことを特徴とする請求項６に記載のエンジン。
外周部に複数のフィンを有し燃焼室を形成するシリンダと、前記シリンダを冷却する冷却風を生成する冷却ファンと、前記シリンダに取り付けられる略直方体状のマフラーを有するエンジンであって、前記シリンダの軸線方向にみて前記フィンの外辺の中心位置に対して前記マフラーの中心位置が法線方向にオフセットするように前記マフラーを片寄せ配置し、前記片寄せ配置により開いた空間に前記シリンダを冷却した後の排風たる第１の冷却風を流し、前記シリンダからみて反対側に位置する前記マフラーの第１の壁面に沿って排気ガスを前記第１の冷却風に衝突させる方向に排出させる排気ガス出口を設けたことを特徴とするエンジン。
請求項１から８のいずれか一項に記載のエンジンを用いて作業機器を駆動させることを特徴とするエンジン作業機。