WO2017130660A1 - エンジン及びエンジン作業機 - Google Patents

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cylinder
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expansion chamber
exhaust
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達哉 羽川
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日立工機株式会社
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Definitions

  • the present invention mainly relates to an engine working machine such as a brush cutter, a blower, or a chain saw, and an engine used as a power source for a generator and the like, and particularly relates to realizing a temperature reduction of exhaust gas discharged to the outside of a main housing.
  • the engine In a small engine work machine, the engine is located near the worker and high-temperature exhaust gas is exhausted from the muffler. Therefore, the arrangement of the muffler can be devised so that the worker does not touch the muffler directly, or the muffler cover Or provide.
  • the temperature of exhaust gas discharged to the outside from the main housing is limited to a predetermined value or less by standards. Therefore, a structure for reducing the exhaust gas temperature at the time of exiting from the main housing is important.
  • cooling air generated by a cooling fan is guided around a muffler, and exhaust gas temperature is reduced by mixing exhaust gas and cooling air inside the cover.
  • a technique is also known in which a plurality of exhaust outlets are provided and these distances are separated.
  • the muffler is often screwed directly to the exhaust port of the cylinder.
  • a mounting member and a cylindrical collar are fixed to the muffler, and a collar that penetrates the inside of the muffler expansion chamber. Screwing is performed by passing a screw through the inside. Since this structure increases the number of manufacturing steps due to an increase in the number of parts, the cost of a small muffler is increased and an increase in weight is inevitable. Further, in order to prevent the scraps of the work material from accumulating in the space of the collar after screwing, it is necessary to close the opening with a cap.
  • the present invention has been made in view of the above background, and an object of the present invention is to provide an engine and an engine working machine capable of sufficiently reducing the exhaust gas temperature at the time of being discharged to the outside of the main housing. Another object of the present invention is to provide an engine and an engine working machine in which the shape of a muffler is improved and a part of exhaust gas is guided in a predetermined direction to promote stirring with the atmosphere. Still another object of the present invention is to provide an engine and an engine working machine that can fix a muffler to a cylinder at an outer portion of an expansion chamber without using a cylindrical collar for passing a screw for fixing the muffler. There is to do.
  • the muffler in an engine having a cylinder connected to a crankcase and forming a combustion chamber, and a muffler fixed to the cylinder, the muffler includes an outer housing and an inner housing that constitute an outer wall of the expansion chamber, and an expansion It has a partition plate that divides the chamber into a first expansion chamber on the inner housing side and a second expansion chamber on the outer housing side, and has a substantially box shape in which these are joined.
  • the partition plate is arranged so as to be closer to the cylinder as it moves away from the crankcase as viewed in the axial direction of the cylinder, and has an exhaust outlet that exhausts exhaust gas toward the opposite cylinder side along the muffler wall surface. In the vicinity of the cylinder side of the partition plate. Further, on the wall surface where the exhaust discharge port is provided, the muffler corner portion on the downstream side in the flow direction of the exhaust gas is formed to have a larger curvature than the other muffler corner portions facing each other.
  • the muffler corner portion on the downstream side in the direction in which the exhaust gas flows is opposite to the other muffler corner portion (of the inner housing). It was formed so as to have a larger curvature than the corner close to the cylinder).
  • an inlet that is connected to the exhaust port of the cylinder and into which the exhaust gas flows is formed, and an attachment member having an opening so as to surround the inlet is fixed to the muffler.
  • the attachment member is a member for fixing to the cylinder by a plurality of fastening parts, and thereby the muffler is attached to the cylinder only by the outer portion without passing through the internal space of the expansion chamber.
  • the muffler is provided with a second attachment position for fixing to the cylinder with an additional fastening component at a place other than the attachment member.
  • the second attachment position can be formed by extending a joint portion between the outer housing and the inner housing.
  • the muffler has a partition plate that separates the first expansion chamber and the second expansion chamber, and is attached to the outer portion of the expansion chamber by two screws by an attachment member fixed to the muffler. Fixed to the cylinder exhaust port.
  • the case of the muffler is formed in an outer shape that avoids the axis of the two screws, and the width of the portion opposite to the crankcase is narrower than the distance between the two screws than the line connecting the two screws.
  • the width of the crankcase side portion is formed wider than the distance between the two screws than the line connecting the two screws.
  • the muffler is fixed to the cylinder with an additional fastening part such as a third screw at the anti-crankcase side portion (upper portion of the muffler).
  • the first expansion chamber and the second expansion chamber are formed in the front-rear direction by the partition plate, and the surface direction of the partition plate is inclined so as to be inclined with respect to the axial direction of the cylinder.
  • the muffler was configured so that the distance from the cylinder approached as the partition plate moved away from the crankcase. Also, an exhaust outlet is provided on the surface of the muffler that is close to the cylinder and far from the crankcase.
  • the distance from the exhaust outlet of the muffler to the outside of the main housing is ensured as long as possible, and a part of the exhaust gas is guided in a predetermined direction by the wall shape of the muffler and the shape of the main housing. Therefore, the exhaust gas temperature can be sufficiently reduced by promoting the stirring with the atmosphere. Further, since the cylindrical collar penetrating the expansion chamber is not used to fix the muffler, man-hours and weight can be reduced by reducing the number of parts. Furthermore, since there is no need to penetrate the collar through the partition plate in the expansion chamber, the degree of freedom in designing the shape of the expansion chamber is improved, and leakage of exhaust gas near the joint between the collar and the partition plate can be prevented. Can improve the exhaust gas performance.
  • FIG. 1 is a left side view of a chain saw 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the chain saw 1 uses a two-cycle engine (described later) to cut a tree, a branch, or the like by rotating a saw chain (not shown) that circulates around the guide bar 10 at a high speed.
  • the engine is housed in the main housing 2, and the guide bar 10 is disposed so as to extend forward from the right side surface of the main housing 2.
  • the main housing 2 not only houses the engine, but also attaches guide bars 10, covers, and spikes 12 around it, and is a skeleton part of the chain saw 1.
  • the main housing 2 is provided with a front handle 8 and a rear handle 3 that are held by an operator via a vibration isolation mechanism (not shown).
  • the rear handle 3 is provided with a throttle lever 4a for adjusting the engine output by operating a carburetor (not shown) and a lock lever 4b for releasing the lock of the throttle lever 4a.
  • a brake handle (hand guard) 9 is provided on the front side of the front handle 8, and when the brake handle 9 is tilted forward, an internal brake (not shown) is operated to stop the rotation of the saw chain instantaneously. it can.
  • An air cleaner (not shown) is provided inside the upper side of the main housing 2 and is covered with an air cleaner cover 6 that can be removed by a fixing screw 7.
  • a crankshaft (not shown) extending in the left-right direction perpendicular to the front-rear direction of the chain saw 1 is disposed inside the main housing 2, and a cooling fan (not shown) is provided at the left end of the crankshaft. It is provided and covered by the recoil starter 5.
  • a fuel injection port 14 of a fuel tank (not shown) supplied to the engine is provided on the rear side of the left side surface of the main housing 2, and a chain oil for an oil tank supplied to the saw chain is provided on the front side of the left side surface.
  • An inlet 15 is provided.
  • FIG. 1 shows a state in which caps are provided at the respective inlets 14 and 15.
  • the recoil starter 5 is provided with a starter handle 13.
  • the engine starts when an operator pulls the starter handle 13, and when the throttle lever 4a is pulled with the rear handle 3 held down and the lock lever 4b pushed down, the engine rotates. Ascending, a centrifugal clutch (not shown) is connected, and the rotational force of the engine is transmitted to rotate a saw chain (not shown).
  • a stop switch 16 is provided on the rear wall surface of the main housing 2 to stop the operating engine.
  • FIG. 2 is a partial sectional view (longitudinal sectional view) showing an arrangement structure of the cylinder 21 and the muffler 30 of the chain saw 1 according to the embodiment of the present invention.
  • the engine 20 is horizontally arranged in the crankcase 25 so that the crankshaft 26 extends in the left-right direction, and the piston 27 reciprocates in a cylindrical space above the engine 20.
  • a plurality of radiating fins 21a are formed outside the combustion chamber in the vicinity of the cylinder 21, an exhaust port 22 is provided on the front side, and an intake port (not shown) is provided on the rear side.
  • the cylinder 21 is attached to the crankcase 25 and is disposed so that its central axis extends substantially in the vertical direction.
  • the center line of the cylinder 21 has a predetermined angle ⁇ 1 on the rear side with respect to the vertical line.
  • the cylinder 21 is arranged obliquely. By inclining the cylinder 21 in this manner, the upper end position 21c of the cylinder 21 is moved slightly downward and the distance from the front handle 8 is increased, so that the main body can be downsized and the operability is improved.
  • the brake handle 9 indicated by a two-dot chain line is a position at the time of normal work. When the brake is applied, the brake handle 9 moves forward (not shown), and when moved most toward the engine 20, the solid brake handle (rear) End position) 9 'position.
  • the muffler 30 By tilting the cylinder 21 rearward, a large space occupied by the muffler 30 in the main housing 2 can be ensured, and the distance between the outside of the main housing 2 and the exhaust discharge port can be greatly separated.
  • the muffler 30 having a characteristic shape is disposed in this space.
  • a spark plug 28 is provided above the cylinder 21 (on the side opposite to the crankcase), and a high voltage current from an ignition coil (not shown) is supplied to the spark plug 28 via a high voltage cord (not shown) and a plug cap 29.
  • a substantially box-shaped muffler 30 close to a rhombus in a side view is attached to the front side of the engine 20 (on the opposite cylinder side).
  • the muffler 30 is directly attached to the exhaust port 22 of the cylinder 21, and is screwed to the portion where the exhaust port 22 is formed in the vicinity of the exhaust port 22 of the cylinder 21 by two screws (not shown). 18 is fixed to a screw boss 23 formed on a part of the radiating fin 21 a of the cylinder 21.
  • a screw is used as a fastening part to fix the muffler 30 to the cylinder 21, but another fastening part such as a rivet may be used.
  • the inlet 31b that is located on the rear surface side (side facing the cylinder 21) of the inner housing 31 and into which the exhaust gas flows from the exhaust port 22 is arranged so as to be offset upward, and the height H 3 ⁇ H 4
  • a large space below the crank port 21 (crankcase side) from the exhaust port 22 of the cylinder 21 can be secured.
  • the exhaust gas EX outlet (opening surface) of the muffler 30 is opened so as to face the front side, and the exhaust gas EX flows forward along the upper wall surface of the muffler 30.
  • a space is provided between the main housing 2 and the muffler 30 so as to prevent the radiant heat of the muffler 30 from being transmitted to the main housing 2 made of synthetic resin. At this time, by adjusting the size of this space, the direction of the exhaust gas EX is diffused upward well, and is discharged from the lower side of the upper end portion 2a of the main housing 2 to the front side.
  • the shape of the inner wall surface of the main housing 2 is such that the wall surface rises upward from the vicinity of the mounting screw 18 so that the distance from the muffler 30 increases, and the exhaust gas EX goes downstream. As a result, it was possible to diffuse sufficiently upward.
  • the outlet of the exhaust gas EX (exhaust outlet 51a, which will be described later with reference to FIG. 3) is arranged to be shifted to the rear side (cylinder side) of the upper wall surface of the muffler 30.
  • the temperature is sufficiently lowered. If comprised in this way, the possibility that a heat
  • the shape of the corner (curved surface portion 32c) in the vicinity where the exhaust gas EX flowing along the upper wall surface of the muffler 30 separates from the muffler 30 is It has a large radius of curvature.
  • the exhaust gas EX flows along the wall surface shape in the vicinity of the curved surface portion 32c and easily bends downward, so that a part of the exhaust gas EX is guided not only on the upper side but also downward on the front side of the muffler 30. Therefore, the exhaust gas EX can be further diffused.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the muffler 30 alone in FIG.
  • the muffler 30 is formed by joining respective openings of the inner housing 31 on the side close to the cylinder 21 and the outer housing 32 on the side far from the cylinder 21 like a shell, and is connected to an outer edge portion 32a formed on the outside.
  • the outer edge portion 31a of the inner housing 31 is folded back and formed into a substantially box shape.
  • the outer edge portion 32a of the outer housing 32 and the outer edge portion 31a of the inner housing 31 are joined to each other with the outer edge portion of the partition plate 33 interposed therebetween, whereby the first expansion chamber 34 communicating with the exhaust port 22 of the cylinder 21 and the exhaust A second expansion chamber 35 serving as an exhaust gas outlet side for discharging gas into the atmosphere is defined.
  • the opening (suction port) 31 b of the first expansion chamber 34 is directly connected to the cylinder 21.
  • a first expansion chamber 34 and a second expansion chamber 35 are formed in the front-rear direction by the partition plate 33.
  • the partition plate 33 is inclined so that the surface direction is inclined with respect to the axial direction of the cylinder 21, so that the distance from the cylinder 21 becomes closer as the partition plate 33 goes upward (side away from the crankcase). Placed in.
  • a catalyst 36 for purifying exhaust gas is provided between the first expansion chamber 34 and the second expansion chamber 35, and the exhaust gas EX passes through the catalyst 36 provided in the concave portion 33 b of the partition plate 33 and passes through the catalyst 36. It flows from the first expansion chamber 34 to the second expansion chamber 35 side.
  • a plurality of through holes (not visible in the cross-sectional position in the figure) through which the exhaust gas passes are formed in a portion of the recess 33b facing the exit surface of the catalyst 36.
  • the partition plate 33 can be manufactured, for example, by pressing a steel plate or a stainless steel plate.
  • the exhaust gas expanded in the second expansion chamber 35 flows from the narrowed space 46 in the rear portion of the upper wall surface of the second expansion chamber 35 to the guide cover 50 side through the discharge port 32 b, and is exhausted from the exhaust passage 51. It is discharged to the front side through the discharge port 51a.
  • the exhaust passage 51 is a passage that determines an exhaust gas discharge direction formed by a guide cover 50 that is an exhaust gas regulating member attached to the outer wall surface of the outer housing 32, and a tubular pipe line formed by the exhaust passage 51 faces forward.
  • An exhaust discharge port 51a is formed at the end of the pipeline.
  • the guide cover 50 is a member fixed to the outer housing 32, and also has a function of holding a wire net-like spark arrester 48 in the vicinity of the discharge port 32 b of the outer housing 32.
  • the spark arrester 48 is inserted between the guide cover 50 and the outer housing 32 from the front side, and is held by a screw 49 so as not to come off.
  • the exhaust passage 51 is formed by pressing a metal plate material, and the shape of the exhaust passage 51 allows the exhaust gas EX to flow in a predetermined direction along the upper wall surface of the outer housing 32 (guide cover 50). It is discharged (on the opposite cylinder side)
  • a thick plate-like attachment member 40 is provided on a portion of the muffler 30 on the cylinder 21 side.
  • the attachment member 40 is fixed to the muffler 30 side by welding or the like, and the muffler 30 is screwed to the cylinder 21 with a gasket 44 interposed between the attachment member 40 and the cylinder 21.
  • the screw referred to in this specification is not limited to a plus screw or a minus screw, and may be a bolt, a push-in pin-shaped member, or another fixing member. Any fastening member that fixes the member 40 and the cylinder 21 may be used.
  • the gasket 44 is, for example, a graphite sheet for improving the adhesion between the muffler 30 and the exhaust port 22 of the cylinder 21, but the gasket 44 may be omitted and the muffler 30 may be fixed to the cylinder 21. .
  • made from the outer wall surface at the rear side distance L becomes from (cylinder side) the front side (counter-cylinder side), the front half L F and the rear half L R of the upper muffler 30 (the anti-crankcase side) .
  • the portion through which the exhaust gas EX flows is LEX .
  • the L EX rests until the front half includes an L F, the rear half L R.
  • the exhaust discharge port 51a which is the exit of the exhaust gas EX, is arranged to be shifted to the rear side (cylinder side) of the upper wall surface of the muffler 30.
  • Front side of the corner portion of the upper outer wall surface of the muffler 30 (muffler corners) was a curved portion 32c for drawing a smooth curved surface, such as the radius of curvature R 1 is sufficiently large.
  • FIG. 4 is a perspective view of the muffler 30.
  • the screw for attaching to the cylinder 21 is positioned completely outside without passing through the inner space (expansion chamber) of the muffler 30. Therefore, there is no cylindrical collar used for screwing with conventional mufflers. Therefore, a cap for closing the opening of the collar is not necessary, and the number of parts can be reduced, thereby reducing the man-hours and weight.
  • the expansion chamber of the muffler 30 is formed by combining the inner housing 31 and the outer housing 32. However, since there is no need to make a through hole for penetrating the collar in the partition plate 33, the collar and the partition plate 33 are joined.
  • Bending portions 62a, 62b, and 62c are formed on the left and right side surfaces of the muffler 30 so as not to interfere with the outer housing 32 and the inner housing 31 when screws (not shown) are attached.
  • the bent portions 62a, 62b, and 62c are portions where the casing of the muffler 30, that is, the outer wall of the expansion chamber is retracted inward so that the inner housing 31 and the outer housing 32 are not positioned on the screw axis.
  • a mounting member 40 is provided on the cylinder 21 side of the bent portions 62a, 62b, and 62c so as to protrude from the inner housing 31 in the left-right direction. Screw holes 41 (see FIG. 5 described later) and 42 are formed in the attachment member 40.
  • a flange portion 37 for forming a screw hole 37a is formed in the vicinity of the center upper end of the joint portion of the muffler 30, and the mounting screw 18 is used by using the screw hole 37a as a second attachment location (additional attachment location). (See FIG. 3) and screwed to the cylinder 21.
  • the fixing method at the second mounting location is not limited to the method using the mounting screw, but may be fixed using riveting, press-fitting, or other fastening parts.
  • a guide cover 50 is provided on a portion of the outer housing 32 that forms the upper wall surface.
  • the guide cover 50 is a member formed with two exhaust passages 51 and 52 arranged substantially in parallel, and is configured to be detachable by screws 49.
  • the exhaust discharge ports 51a and 52a which are the openings of the exhaust passages 51 and 52, are formed obliquely so that the normal lines of the respective openings spread like a letter C when viewed from above. Since the exhaust passages 51 and 52 that determine the exhaust direction of the exhaust gas EX are provided in the guide cover 50 in this manner, the shape of the guide cover 50 can be changed without changing the shape of the outer housing 32 of the muffler 30.
  • Various exhaust directions and exhaust forms can be realized.
  • a plurality of beads 32e extending in the vertical direction are formed on the front surface portion 32d on the front side of the outer housing.
  • the bead 32e is for reinforcement to increase rigidity.
  • the upper portion of the front surface portion 32d is connected to the upper surface wall formed in a flat plate shape by a curved surface portion 32c that draws a gentle curve.
  • FIG. 5 is a front view of the muffler 30.
  • lower side of the screw center line 47a of the muffler 30 is adapted to narrow the width W 2 than the spacing of the inner screw.
  • the width W 1 on the upper side (on the opposite side of the crankcase) of the muffler 30 is larger than the distance D perpendicular to the axial direction of the cylinder 21 of the two screw holes 41 and 42 for fixing the mounting member 40 to the exhaust port 22. narrow.
  • the height H 1 of the expansion chamber above the screw center line 47a connecting the centers of the two screw holes 41, 42 (the outer edge portion 31a is the volume of the expansion chamber). than excluding does not affect) to and configured below the screw center line 47a (the direction of the crank case side) portion of the expansion chamber height H 2 increases.
  • the screw hole interval D of the mounting member 40 on both sides of the exhaust port is formed wider than that of the conventional engine. However, if this distance D is too large, the adhesion around the exhaust port 22 deteriorates and the risk of exhaust leakage increases, so there is a limit to increasing the distance D.
  • the expansion chamber volume below the screw center line 47a of the muffler 30 is formed larger to ensure a sufficient expansion chamber volume required for the muffler 30.
  • the catalyst in a large space (the expansion chamber) width W 2 on the lower side of the screw center line 47a 36 See FIG. 3.
  • the expansion chamber since there is no cylindrical collar in the expansion chamber, restrictions on the arrangement of the catalyst 36 are reduced, so that a large catalyst can be mounted.
  • there is no collar leakage of exhaust gas between the expansion chambers is prevented, so that the exhaust gas processing performance of the exhaust gas EX is improved.
  • FIG. 6 is a left side view of the muffler 30.
  • the shape of the muffler 30 is simple.
  • the shell-like inner housing 31 and the outer housing 32 manufactured by pressing a metal plate are overlapped so that the respective openings overlap, and the outer peripheral edge is caulked. Is manufactured in a box shape.
  • the thick plate-like mounting member 40 is fixed to the inner housing 31 by spot welding or the like.
  • a guide cover 50 is fixed to the outer housing 32, and a spark arrester (see FIG. 3) is interposed between the guide cover 50 and the outer housing 32.
  • the spark arrester is fixed by tightening the screw 49.
  • the position of the central axis of the screw fixed to the attachment member 40 is indicated by a one-dot chain line.
  • the collar When the cylindrical collar that allows the screw to pass through the muffler 30 is disposed in the expansion chamber as in the conventional case, the collar is disposed at the position of the screw center axis indicated by the alternate long and short dash line. However, in that case, the collar interferes with the curved surface portion 32c of the outer housing 32, and further, the collar is inclined and intersects with the internal partition plate. It is difficult to perform so-called burring. Therefore, in the conventional muffler, the partition plate and the collar are arranged so as to be orthogonal to each other. Furthermore, the conventional muffler has been arranged so that the joint surface is orthogonal to the screw center axis.
  • the muffler 30 of the present embodiment does not allow the screw to penetrate into the space in the expansion chamber, it is not necessary to penetrate the collar. Therefore, the shape of the housing forming the expansion chamber of the muffler 30 and the position of the joint surface can be arranged with a high degree of freedom, and the joint surface can be easily disposed obliquely with respect to the central axis of the screw.
  • FIG. 7 is a rear view of the muffler 30.
  • a mounting member 40 having extending portions is provided on the left and right side portions of the short side portion of the rectangular inflow port 43 on the wall surface on the rear side (cylinder side) of the muffler 30.
  • extending portions 40a and 40b projecting upward and downward so as to have a predetermined contact area for fixing to the wall surface of the inner housing 31.
  • spot welding 45a, 45b is performed at a plurality of positions, here, at three positions in the extended portions 40a, 40b.
  • a flange portion 37 having a predetermined area is formed near the upper left and right centers, and a screw hole 37a is formed at the center of the flange portion 37. Is provided.
  • the flange portion 37 has a predetermined flat area so as to be a screw seat.
  • FIG. 8 is a top view of the muffler 30.
  • a guide cover 50 having two exhaust passages 51 and 52 is fixed by welding so as to cover the rear half of the upper wall portion of the muffler 30.
  • the guide cover 50 is provided with two exhaust passages 51 and 52 having a parallel surface parallel to the upper wall portion of the muffler 30 extending in a direction parallel to the exhaust gas EX to be discharged and a side wall extending in a direction intersecting the parallel surface. It is done. From this figure, it will be understood that the direction of the exhaust outlet 51a of the exhaust passages 51 and 52 spreads left and right.
  • FIG. 9 is a top view of the guide cover 50 alone of the muffler 30 and is a view as viewed from the direction A in FIG.
  • the guide cover 50 is sized to cover the rear half of the upper wall portion when viewed from the upper side of the muffler 30, and two exhaust passages 51 and 52 are formed.
  • the guide cover 50 has a parallel surface (upper surfaces 51d, 52d) extending in a direction parallel to the exhaust gas EX to be discharged and parallel to the upper wall surface of the outer housing 32, and two side wall surfaces extending in a direction intersecting the parallel surface.
  • the exhaust passages 51 and 52 are attached to the outer wall surface of the outer housing 32 to be a passage that determines the discharge direction of the exhaust gas EX.
  • the exhaust gas EX flows forward (in the direction orthogonal to the axial direction of the cylinder 21) along the upper wall surface of the outer housing 32.
  • the size of the guide cover 50 is sufficiently larger than the discharge port 32b (shown by a dotted line in FIG. 4) of the outer housing 32 (see FIG. 2), and the end positions of the exhaust passages 51 and 52 in the left-right direction are the left and right of the discharge port 32b. It is formed so as to be located on the left and right outside of the position. Further, the rear end positions of the exhaust passages 51 and 52 are formed to be rearward of the rear end position of the discharge port 32b.
  • a substantially triangular cutout portion 52f is formed on the front side of the exhaust discharge port 52a indicated by hatching (also formed on the exhaust passage 51 side in the same manner).
  • the exhaust passage 52 of the muffler 30 is disposed such that the front end portion of the inner side wall surface 52b is located downstream of the front end portion of the outer side wall surface 52c in the exhaust gas discharge direction, and the front end portion of the inner side wall surface 52b.
  • the lower end of the outer side wall surface 52c is disposed downstream of the upper end of the front end portion of the outer side wall surface 52c in the exhaust gas discharge direction.
  • the shape of the exhaust passage 51 side is the same.
  • the upper end portion of the partition plate 33 is inclined so as to be close to the cylinder 21, and the exhaust port 32b is formed near the upper end portion, so that the exhaust gas temperature can be reduced.
  • the cylindrical collar is not used for fixing the muffler 30, it is possible to reduce the number of assembly steps and reduce the weight of the muffler 30 by reducing the number of parts.
  • no collar since no collar is used, the degree of freedom of the arrangement of internal parts can be greatly improved particularly in a muffler using a catalyst.
  • design restrictions such as the need to make the wall surface in contact with the collar opening flat must be eliminated, and the design freedom of the muffler shape can be greatly increased.
  • the chain saw that drives the saw chain is described as the work device driven by the engine.
  • the present invention is not limited to the chain saw, and various portable engine work machines such as a blower, a cutter, and a mower, Applicable to general-purpose engines.
  • SYMBOLS 1 ... Chain saw, 2 ... Main housing, 2a ... Upper tip part, 3 ... Rear handle, 4a ... Throttle lever, 4b ... Lock lever, 5 ... Recoil starter, 6 ... Air cleaner cover, 7 ... Fixing screw, 8 ... Front handle , 9 ... Brake handle, 9 '... Brake handle (rear end position), 10 ... Guide bar, 12 ... Spike, 13 ... Starter handle, 14 ... Fuel inlet, 15 ... Chain oil inlet, 16 ... Stop switch, 18 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Installation screw, 19 ... Virtual line, 20 ... Engine, 21 ... Cylinder, 21a ... Radiation fin, 21c ...

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Abstract

ハウジングの外側に排出される時点での排気ガス温度を十分低減できるエンジン及びエンジン作業機を提供する。内側ハウジング３１と外側ハウジング３２と仕切板３３を接合してなる略箱状のマフラー３０をシリンダ２１に直接固定するエンジンにおいて、シリンダ２１の中心線を後方側にθ１だけ傾けた。マフラー３０は、シリンダ側の上側角部から対向する下側角部に向けて傾斜した仕切板３３を有し、排気ポート２２付近の２本のネジと、上側角部近傍での取付ネジ１８の３点で固定される。排気ガスＥＸは、マフラー３０の上面のシリンダに近い端部付近から前方側に向けてマフラー３０の上壁面に沿って流れるように排出され、前側の角部（曲面部３２ｃ）を大きな曲率半径の曲面状として排気ガスを拡散させる。

Description

エンジン及びエンジン作業機
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に関し、特にメインハウジングの外部に排出される排気ガスの温度低減を実現することに関する。
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の配置を工夫したり、マフラーカバーを設けたりする。また特に刈払機やチェンソー等においては、規格によりメインハウジングから外側に排出される排気ガスの温度が所定の値以下となるように制限されている。そのためメインハウジングから外部に出た時点での排気ガス温度を低減する構造が重要となる。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の周囲に導いて、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。また、複数の排気出口を設けてこれらの距離を離して配置する技術も知られている。
一方、小型のエンジン作業機においてはマフラーをシリンダの排気ポートに直接ネジ止めすることが多く、その場合、マフラーに取付部材と円筒形のカラーを固定し、マフラーの膨張室の内部を貫通するカラーの内部にネジを通すようにしてねじ止めが行われる。この構造は部品点数の増加により製造工数が増大するため、小型のマフラーにおいてはコストアップにつながる上、重量増加も避けられなかった。さらにネジ止め後のカラーの空間内に被削材の屑等が堆積することを防止するために、キャップによって開口部を閉鎖する必要があった。
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、エンジン作業機がチェンソーのように小形軽量化が要求される場合には、冷却ファンによって生成された冷却風をマフラーの周囲に導くようにする構成を実現することは、部品点数の増大、装置サイズの大形化となってしまう点から採用が難しい。また、排気ガスの出口近傍においてマフラーとマフラーカバーとの距離を大きくして、マフラーカバーの排気出口部付近の空間容積を十分確保すれば良いが、この対策ではエンジン作業機の小形化が困難になる。
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、メインハウジングの外側に排出される時点での排気ガス温度を十分低減できる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、マフラーの形状を改良して、排気ガスの一部を所定方向に誘導して大気との撹拌を促進させ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。本発明のさらに他の目的は、マフラーを固定するネジを貫通させるための円筒状のカラーを用いないで、膨張室の外側部分においてマフラーをシリンダに固定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。本発明の特徴によれば、クランクケースに接続され燃焼室を形成するシリンダと、シリンダに固定されるマフラーを有するエンジンにおいて、マフラーは、膨張室の外壁を構成する外側ハウジング及び内側ハウジングと、膨張室を内側ハウジング側の第一膨張室と外側ハウジング側の第二膨張室に区切る仕切板を有して、これらを接合した略箱状とした。シリンダの軸方向にみて、仕切板はクランクケースから離れるにつれてシリンダとの距離が近づくように傾斜して配置され、排気ガスを反シリンダ側に向けてマフラーの壁面に沿って排出させる排気放出口を、仕切板のシリンダ側近傍に設けた。また、排気放出口が設けられる壁面において、排気ガスの流れる方向の下流側のマフラー角部が、対向する他のマフラー角部より大きな曲率を有するように形成した。
本発明の他の特徴によれば、排気放出口が設けられる外側ハウジングの壁面（上面）において、排気ガスの流れる方向の下流側のマフラー角部が、対向する他のマフラー角部（内側ハウジングのシリンダに近い側の角部）より大きな曲率を有するように形成した。また、シリンダの排気ポートに接続されるものであって排気ガスが流入する流入口を形成し、流入口を囲むように開口部を有する取付部材をマフラーに固定した。取付部材は複数の締結部品によってシリンダに固定するための部材であって、これにより膨張室の内部空間を通らずに外側部分だけでマフラーがシリンダに取付けられる。さらに、マフラーに、取付部材以外の箇所に追加の締結部品によってシリンダに固定するための第２の取付け位置を設けた。この第２の取付け位置は、外側ハウジングと内側ハウジングとの接合部分を延在させて形成できる。
本発明のさらに他の特徴によれば、マフラーは第一膨張室と第二膨張室を分離する仕切板を有し、マフラーに固定された取付部材によって膨張室の外側部分において２本のネジによりシリンダの排気ポートに固定される。マフラーの筐体は、２本のネジの軸線上を避けるような外形に形成され、２本のネジを結ぶ線より反クランクケース側部分の幅が２本のネジ間の距離より狭く形成され、２本のネジを結ぶ線よりクランクケース側部分の幅が２本のネジ間の距離より広く形成される。また、反クランクケース側部分（マフラーの上側部分）において、第三のネジ等の追加の締結部品にてマフラーをシリンダに固定するようにした。
本発明のさらに他の特徴によれば、仕切板により前後方向に第一膨張室と第二膨張室が形成され、仕切板の面方向をシリンダの軸線方向に対して斜めになるように傾斜させ、仕切板がクランクケースから離れるにつれてシリンダとの距離が近づくようにマフラーを構成した。また、シリンダに近く且つクランクケースに遠いマフラーの面に排気放出口を設けるようにした。
本発明によれば、マフラーの排気放出口からメインハウジングの外部に至るまでの距離をできるだけ長く確保し、マフラーの壁面形状とメインハウジングの形状によって排気ガスの一部を所定の方向に誘導するようにしたので、大気との撹拌促進により排気ガス温度を十分に低減できるようになった。また、マフラーを固定するのに膨張室を貫通する円筒形のカラーを用いないようにしたので、部品点数減少により工数低減、重量軽減を達成できる。さらに膨張室内の仕切板にカラーを貫通させる必要が無いので、膨張室の形状の設計自由度が向上し、カラーと仕切板の接合部付近における排気ガスの漏れも防止でき、触媒使用のマフラーにおいては排気ガス性能を向上させることができる。
本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。
本発明の実施例に係るチェンソー１の左側面図である。 本発明の実施例に係るチェンソー１のシリンダ２１とマフラー３０の配置構造を示す部分断面図である。 図２のマフラー３０の詳細構造を示す縦断面図である。 図２のマフラー３０の斜視図である。 図２のマフラー３０の正面図である。 図２のマフラー３０の左側面図である。 図２のマフラー３０の背面図である。 図２のマフラー３０の上面図である。 マフラー３０の案内カバー５０の図６のＡ方向からの矢視図である。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。以下の図においてはエンジン作業機の例としてチェンソーを用いて説明し、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は本発明の実施例に係るチェンソー１の左側面図である。チェンソー１は、２サイクルのエンジン（後述）を用いて、ガイドバー１０の周囲で周回するソーチェン（図示せず）を高速で回転させることによって木や枝などの切断をする。エンジンはメインハウジング２に収容され、ガイドバー１０はメインハウジング２の右側側面から前方側に延びるように配置される。メインハウジング２はエンジンを収容するだけでなく、その周囲にガイドバー１０やカバー類、スパイク１２を取り付けるもので、チェンソー１の骨格部分である。メインハウジング２には図示しない防振機構を介して作業者が把持するフロントハンドル８とリヤハンドル３が設けられる。リヤハンドル３には、図示しない気化器を操作してエンジンの出力を調整するスロットルレバー４ａと、スロットルレバー４ａのロックを解除するロックレバー４ｂが設けられる。フロントハンドル８の前方側にはブレーキハンドル（ハンドガード）９が設けられ、ブレーキハンドル９を前方側に倒すことにより、内部のブレーキ（図示せず）が作動しソーチェンの回転を瞬時に止めることができる。メ
インハウジング２の上側内部にはエアクリーナ（図示せず）が設けられ、固定用ネジ７によって取外し可能なエアクリーナカバー６によって覆われる。
図示しないエンジンは、メインハウジング２の内部においてチェンソー１の前後方向と垂直な左右方向に延びるクランク軸（図示せず）が配置され、クランク軸の左側端部には冷却ファン(図示せず)が設けられ、リコイルスタータ５によって覆われる。メインハウジング２の左側面後方側には、エンジンに供給される燃料タンク（図示せず）の燃料注入口１４が設けられ、左側面前方側にはソーチェンに供給されるオイル用のタンクのチェンオイル注入口１５が設けられる。図１ではそれぞれの注入口１４、１５にキャップが設けられた状態を示している。リコイルスタータ５にはスタータハンドル１３が設けられ、作業者がスタータハンドル１３を引くとエンジンが始動し、リヤハンドル３を握ってロックレバー４ｂを押し下げた状態でスロットルレバー４ａを引くとエンジンの回転が上昇して、図示しない遠心クラッチが接続することによりエンジンの回転力が伝達されてソーチェン（図示せず）が回転する。メインハウジング２の後方側の壁面には、運転中のエンジンを停止させるためのストップスイッチ１６が設けられる。
図２は本発明の実施例に係るチェンソー１のシリンダ２１とマフラー３０の配置構造を示す部分断面図（縦断面図）である。エンジン２０はクランクケース２５においてクランク軸２６が左右方向に延びるように水平に配置され、その上方の円筒空間においてピストン２７が往復移動する。シリンダ２１の燃焼室付近の外側には複数の放熱フィン２１ａが形成され、前方側に排気ポート２２が設けられ、後方側に吸気ポート（図示省略）が設けられる。シリンダ２１はクランクケース２５に取り付けられ、その中心軸が略上下方向に延びるように配置されるが、ここでは鉛直線に対してシリンダ２１の中心線が後方側に所定の角度θ１を有するようにシリンダ２１が斜めに配置される。このようにシリンダ２１を傾斜配置することによってシリンダ２１の上端位置２１ｃが僅かに下側に移動すると共にフロントハンドル８との距離が離れるので、本体の小形化が可能となり操作性も良くなる。二点鎖線で示すブレーキハンドル９は通常の作業時における位置であり、ブレーキをかける際はより前方側へ移動し(図示せず)、最もエンジン２０側へ移動した際は実線のブレーキハンドル（後端位置）９’の位置となる。
シリンダ２１を後方側に傾斜させることによってメインハウジング２の中でマフラー３０が占有する空間を大きく確保することができ、メインハウジング２の外側と排気放出口の距離を大きく離すことが可能となる。本実施例では、この空間内に特徴的な形状のマフラー３０を配置する。シリンダ２１の上方側（反クランクケース側）には点火プラグ２８が設けられ、点火プラグ２８は図示しないイグニッションコイルからの高圧電流が図示しない高圧コードとプラグキャップ２９を介して供給される。
エンジン２０の前方側（反シリンダ側）は側面視で菱形に近い略箱形のマフラー３０が取り付けられる。マフラー３０はシリンダ２１の排気ポート２２に直接取り付けられ、２本のネジ（図示せず）によってシリンダ２１の排気ポート２２の近傍で排気ポート２２の形成部分にネジ止めされ、さらに１本の取付ネジ１８によりシリンダ２１の放熱フィン２１ａの一部に形成されたネジボス２３に固定される。ここでマフラー３０をシリンダ２１に固定するため締結部品としてネジを使用しているが、リベット等の別の締結部品を使用してもかまわない。また、内側ハウジング３１の後面側（シリンダ２１に面する側）に位置し、排気ポート２２から排気ガスが流入する流入口３１ｂは、上側に片寄るように配置して、高さＨ３＜Ｈ４の関係とすることでシリンダ２１の排気ポート２２よりも下側（クランクケース側）の空間を大きく確保することができた。
マフラー３０の排気ガスＥＸの出口（開口面）は前方側に向くように開口させ、排気ガスＥＸはマフラー３０の上側の壁面に沿って前方側に流れる。マフラー３０の輻射熱を合成樹脂製のメインハウジング２に伝えにくいように、メインハウジング２とマフラー３０との間は所定の間隔を隔てた空間となっている。この際、この空間の大きさを調整することにより排気ガスＥＸの方向が上方向にうまく拡散するようにして、メインハウジング２の上側先端部分２ａの下側から前方側に排出される。メインハウジング２の内壁面の形状は、取付ネジ１８付近から前に行くにつれて壁面が上方に隆起するようにして、マフラー３０との距離が広がるような形状とされ、排気ガスＥＸが下流側に行くにつれて上方向に十分拡散できるようにした。ここではメインハウジング２の内壁面の延長線たる仮想線５８と、メインハウジング２のマフラー３０の上側の内壁面の仮想線５９との角度がθ２＝２０度程度に広がるようにした。
排気ガスＥＸの出口（図３で後述する排気放出口５１ａ）は、マフラー３０の上壁面の後方側（シリンダ側）に片寄せして配置した。このように排気ガスＥＸを上壁面の後方側から排出して、上壁面に沿って前方側に流すことにより、排気ガスがメインハウジングの外縁部分に沿って流れる距離が長くなり、前端部付近からメインハウジング２の外側に排出されるまでの距離が十分長くできる。この結果、外縁部分より外側に排出された時点の排気ガスＥＸの温度を十分低下させことができる。特に排気ガスＥＸが二点鎖線で示す仮想線１９に到達する時点において、十分に温度が低下している状態となる。このように構成すれば、前方側に位置する丸太等の切断対象に熱の影響を及ぼす恐れを低下させることができる。本実施例では、排気ガスＥＸの拡散効果をさらに高めるために、マフラー３０の上壁面に沿って流れた排気ガスＥＸが、マフラー３０から離合する付近の角部（曲面部３２ｃ）の形状を、大きな曲率半径を有するようにした。このため、排気ガスＥＸが曲面部３２ｃ付近においてその壁面形状に沿って流れて下向きに曲がりやすくなるため、排気ガスＥＸの一部がマフラー３０の前方側において上側だけでなく下向きにも誘導されるため、排気ガスＥＸをより拡散させることができる。
次に図３を用いてシリンダ２１にネジ固定されるマフラー３０の構造について説明する。図３は図２のマフラー３０単体の拡大断面図である。マフラー３０はシリンダ２１に近い側の内側ハウジング３１と、シリンダ２１から遠い側の外側ハウジング３２のそれぞれの開口部を貝のように合わせて接合したものであって、外側に形成した外縁部３２ａに対して内側ハウジング３１の外縁部３１ａを折り返すようにしてかしめて略箱状に形成した。その際、外側ハウジング３２の外縁部３２ａと内側ハウジング３１の外縁部３１ａは仕切板３３の外縁部分を挟んで接合することにより、シリンダ２１の排気ポート２２と連通する第一膨張室３４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３５を画定される。そして第一膨張室３４の開口（吸入口）３１ｂが直接シリンダ２１に連結される。膨張室は、仕切板３３により前後方向に第一膨張室３４と第二膨張室３５が形成される。仕切板３３は、その面方向をシリンダ２１の軸線方向に対して斜めになるように傾斜させており、仕切板３３が上側（クランクケースから離れる側）に行くにつれてシリンダ２１との距離が近づくように配置される。
第一膨張室３４から第二膨張室３５の間には排気ガスを浄化するための触媒３６が設けられ、排気ガスＥＸは、仕切板３３の凹部３３ｂに設けられた触媒３６を通過して第一膨張室３４から第二膨張室３５側に流れる。凹部３３ｂの触媒３６の出口面と対向する部分には、排気ガスが通過する複数の貫通穴（図の断面位置では見えない）が開けられている。仕切板３３は、例えば鉄板又はステンレス板のプレス加工にて製造できる。第二膨張室３５にて膨張した排気ガスは、第二膨張室３５の上側壁面の後方部分の絞り込まれた空間４６から排出口３２ｂを通過して案内カバー５０側に流れ、排気通路５１の排気放出口５１ａを通って前方側に排出される。
排気通路５１は、外側ハウジング３２の外側壁面に取り付けられる排気ガス規制部材たる案内カバー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、排気通路５１による管状の管路が前向きに延びて、その管路の端部に排気放出口５１ａが形成される。案内カバー５０は外側ハウジング３２に固定される部材であって、外側ハウジング３２の排出口３２ｂ付近に金網状のスパークアレスタ４８を保持する機能も奏する。スパークアレスタ４８は前方側から案内カバー５０と外側ハウジング３２の間に差し込まれて、ネジ４９によって抜けないように保持される。排気通路５１は金属板材をプレス加工することによって形成され、排気通路５１の形状によって、排気ガスＥＸが外側ハウジング３２（案内カバー５０）の上壁面に沿って所定の方向に流れるようにして前方側（反シリンダ側）に排出される。
マフラー３０のシリンダ２１側の取り部分には、厚板状の取付部材４０が設けられる。取付部材４０はマフラー３０側に溶接等で固定されるものであって、取付部材４０とシリンダ２１の間にはガスケット４４を介在させた上でマフラー３０がシリンダ２１にネジ止めされる。尚、本明細書でいうネジは、プラスネジ又はマイナスネジだけに限定されるものではなく、ボルトであっても押し込み式のピン状の部材であってもその他の固定部材であっても良く、取付部材４０とシリンダ２１を固定する締結部材であれば良い。ガスケット４４は例えば黒鉛シートであり、マフラー３０とシリンダ２１の排気ポート２２との密着性を良くするためのものであるが、ガスケット４４を省いてマフラー３０をシリンダ２１に固定するようにしても良い。ここで、マフラー３０の上側（反クランクケース側）の外壁面は後方側（シリンダ側）から前方側（反シリンダ側）への距離がＬとなり、前側半分ＬＦ及び後側半分ＬＲからなる。そのうち排気ガスＥＸが流れる部分はＬＥＸである。このＬＥＸは前側半分ＬＦを含み、後側半分ＬＲにまでかかっている。つまり、排気ガスＥＸの出口たる排気放出口５１ａを、マフラー３０の上壁面の後方側（シリンダ側）に片寄せして配置したものである。マフラー３０の上側外壁面の前方側の角部（マフラー角部）は、曲率半径Ｒ１が十分大きくなるようななだらかな曲面を描く曲面部３２ｃとした。
図４はマフラー３０の斜視図である。本実施例のマフラー３０は、シリンダ２１に取り付けるためのネジがマフラー３０の内部空間（膨張室）を貫通せずに、完全に外側に位置するようにした。従って、従来のマフラーでネジ固定するために用いられる円筒形のカラーが存在しない。そのためカラーの開口部を塞ぐためのキャップも不要となり部品点数減少により工数低減、重量軽減を達成できる。また、マフラー３０の膨張室は内側ハウジング３１と外側ハウジング３２を合わせて形成されるが、仕切板３３にカラーを貫通させるための貫通穴を開ける必要が無いため、カラーと仕切板３３との接合部に隙間が生ずる恐れも無く、膨張室間の排気の漏れを防止できる。さらに、触媒３６を使用する際には、仕切板３３への触媒３６の固定位置がカラーの位置により制約されなくてすむので、本実施例のマフラー３０では大きなサイズの触媒を用いることが可能となり、また膨張室間の排気の漏れが防止されているため、結果として排気ガスの処理性能を向上させることができる。
マフラー３０の左右両側の側面には、図示しないネジの取り付けの際に外側ハウジング３２と内側ハウジング３１に干渉しないように屈曲部６２ａ、６２ｂ、６２ｃを形成した。屈曲部６２ａ、６２ｂ、６２ｃは、ネジの軸線上に内側ハウジング３１と外側ハウジング３２が位置しないように、マフラー３０の筐体、即ち膨張室の外壁を内側に待避させた部分である。屈曲部６２ａ、６２ｂ、６２ｃのシリンダ２１側には、内側ハウジング３１よりも左右方向に突出するように形成された取付部材４０が設けられる。取付部材４０にはネジ穴４１（後述の図５参照）、４２が形成される。屈曲部６２ａ、６２ｂ、６２ｃを形成したことにより、ドライバー等の工具を用いて図示しないネジを容易に締め付けることが可能となるので、組立作業性が向上する。また、マフラー３０の接合部分の中央上端付近には、ネジ穴３７ａを形成するためのフランジ部３７が形成され、第２の取付け箇所（追加の取付け箇所）としてネジ穴３７ａを用いて取付ネジ１８（図３参照）によりシリンダ２１にネジ止めされる。尚、第２の取付け箇所における固定方法は、取付ネジを用いる方法だけに限定されずに、リベット止め、圧入やその他の締結部品を用いて固定するようにしても良い。
外側ハウジング３２のうち上壁面を形成する部分に、案内カバー５０が設けられる。案内カバー５０には略平行して配置される２つの排気通路５１、５２が形成される部材でネジ４９によって着脱可能に構成される。排気通路５１、５２の開口たる排気放出口５１ａ、５２ａはそれぞれの開口の法線が上面視でハの字のように広がるように斜めに形成されている。このように排気ガスＥＸの排気方向を決定する排気通路５１、５２は、案内カバー５０に設けられるので、マフラー３０の外側ハウジング３２の形状を変更すること無く案内カバー５０の形状を変更するだけで様々な排気方向、排気形態を実現できる。外側ハウジングの前方側の前面部３２ｄには縦方向に延びる複数のビード３２ｅが形成される。ビード３２ｅは剛性を高めるための補強用である。前面部３２ｄの上側部分は緩やかなカーブを描く曲面部３２ｃにより平板状に形成される上面壁に接続される。
図５はマフラー３０の正面図である。ここで、マフラー３０を排気ポート２２に固定するための２つのネジ穴４１、４２の中心を結ぶネジ中心線４７ａよりも上方側は、ネジの内側の間隔よりも狭い幅Ｗ１となっている。一方、マフラー３０のネジ中心線４７ａよりも下方側は、ネジの内側の間隔よりも狭い幅Ｗ２になっている。マフラー３０の上方側(反クランクケース側)の幅Ｗ１は、取付部材４０を排気ポート２２に固定するための２つのネジ穴４１、４２のシリンダ２１の軸方向と垂直をなす距離Ｄよりも狭い。同様にしてマフラー３０は、高さ方向に見て２つのネジ穴４１、４２の中心を結ぶネジ中心線４７ａよりも上側部分の膨張室の高さＨ１（外縁部３１ａ部分は膨張室の容積に影響しないので除く）より、ネジ中心線４７ａより下側（クランクケース側）部分の膨張室の高さＨ２の方が大きくなるように構成した。本実施例のエンジン２０のマフラー３０は、従来のエンジンに比べて排気ポート両側の取付部材４０のネジ穴の間隔Ｄが広く形成される。しかしながら、この間隔Ｄを大きくしすぎると、排気ポート２２の周囲での密着性が悪化し、排気漏れの恐れが高くなるため間隔Ｄを大きくするには限度がある。そこで本実施例ではマフラー３０のネジ中心線４７ａよりも下方側の膨張室容積を大きく形成して、マフラー３０として必要とされる膨張室容積を十分確保した。近年のマフラー３０は排気ガス規制により触媒を内蔵することが多くなったが、本実施例のマフラー３０は、ネジ中心線４７ａよりも下方側に幅Ｗ２の広い空間（膨張室）に触媒３６（図３参照）を収容することができる。しかも膨張室内には円筒形のカラーが存在しないため、触媒３６の配置上の制約が少なくなるので大きな触媒を実装可能である。さらに、カラーが存在しないため膨張室の間での排気の漏れが防止されるため、排気ガスＥＸの排気ガスの処理性能が向上する。
図６はマフラー３０の左側面図である。マフラー３０の形状はシンプルなものであり、金属板のプレス加工によって製造された貝状の内側ハウジング３１と外側ハウジング３２を、それぞれの開口部が重なり合うように重ねて、外周縁部をカシメることにより箱状に製造される。このカシメ作業を行った後に、厚板状の取付部材４０をスポット溶接等によって内側ハウジング３１に固定する。外側ハウジング３２には案内カバー５０が固定され、案内カバー５０と外側ハウジング３２の間にスパークアレスタ（図３参照）を介在させる。スパークアレスタはネジ４９を締めることによって固定される。ここで、取付部材４０に固定するネジの中心軸線の位置を一点鎖線にて示している。
マフラー３０を従来のように、ネジを貫通させる円筒形のカラーを膨張室内に配置すると、一点鎖線で示すネジ中心軸線の位置にカラーが配置される。しかしながら、その場合、外側ハウジング３２の曲面部３２ｃにカラーが干渉し、さらにカラーは内部の仕切板に対して傾斜して交差するので、排気ガス漏れ防止のために貫通穴のまわりに立ち上がり加工を行う、いわゆるバーリング加工を施すことが難しい。従って、従来のマフラーでは仕切板とカラーも直交するように配置していた。さらに従来のマフラーでは接合面をネジ中心軸線と直交させるように配置していた。これに対して本実施例のマフラー３０は、膨張室内の空間内にネジを貫通させないため、カラーを貫通させる必要も無くなる。よって、マフラー３０の膨張室を形成するハウジング形状や接合面の位置を高い自由度を持って配置できる上に、接合面をネジの中心軸線に対して斜めに配置することが容易になった。
図７はマフラー３０の背面図である。マフラー３０の後方側（シリンダ側）の壁面には、長方形の流入口４３の短辺部の左右両側部分にネジ穴４１、４２を固定するために延在部分を有する取付部材４０が設けられる。取付部材４０のうち流入口４３の長辺の上側と下側には、内側ハウジング３１の壁面と固定するための所定の接触面積を有するように上下に凸状に突出する延在部４０ａ、４０ｂが形成され、延在部４０ａ、４０ｂにて複数箇所、ここでは３カ所ずつのスポット溶接４５ａ、４５ｂがなされる。内側ハウジング３１と仕切板３３と外側ハウジング３２を重ねて接合させた部分のうち、上方の左右中央付近には所定の面積を有するフランジ部３７が形成され、フランジ部３７の中央にはネジ穴３７ａが設けられる。フランジ部３７はネジ座となるように所定の平らな面積が確保される。このようにしてマフラー３０は３本のネジ（図示せず）によってシリンダ２１に固定されるが、これらネジの軸線方向は、マフラー３０の内部空間（膨張室部分）に一切干渉せずに全て外部領域に位置するので、膨張室の容積を阻害すること無く設計自由度の高いマフラー３０を実現できた。
図８はマフラー３０の上面図である。ここでマフラー３０の上壁部分の後側半分程度を覆うようにして２つの排気通路５１、５２を有する案内カバー５０が溶接にて固定される。案内カバー５０には、排出される排気ガスＥＸと平行方向に延びるマフラー３０の上壁部分と平行な平行面と、平行面と交差する方向に延びる側壁を有する２つの排気通路５１、５２が設けられる。この図より排気通路５１、５２の排気放出口５１ａ向きが左右に広がるのが理解できるであろう
図９はマフラー３０の案内カバー５０単体の上面図であって、図６のＡ方向からの矢視図である。案内カバー５０はマフラー３０の上側から見た際に、上壁部分の後側半分程度を覆うような大きさであって、２つの排気通路５１、５２が形成される。案内カバー５０には、排出される排気ガスＥＸと平行方向に延び、外側ハウジング３２の上壁面と平行となる平行面（上面５１ｄ、５２ｄ）と、平行面と交差する方向に延びる２つの側壁面（５１ｂ、５１ｃ、５２ｂ、５２ｃ）と、平行面と側面の後方側を閉鎖する後壁面（後面５１e、５２ｅ）を有する２つの排気通路５１、５２が設けられる。排気通路５１、５２は、外側ハウジング３２の外側壁面に取り付けられることにより、排気ガスＥＸの排出方向を決定する通路となる。排気通路５１の管路の形状及び排気放出口５１ａ、５２ａの開口面の角度によって、排気ガスＥＸが外側ハウジング３２の上壁面に沿って前方側（シリンダ２１の軸方向と直交方向）に流れる。
案内カバー５０の大きさは外側ハウジング３２（図２参照）の排出口３２ｂ（図４で点線で示す）よりも十分大きく、排気通路５１、５２の左右方向の端部位置は排出口３２ｂの左右位置よりも左右外側に位置するように形成される。また、排気通路５１、５２の後方向の端部位置は、排出口３２ｂの後端位置よりも後側になるように形成される。ここで、斜線で示した排気放出口５２ａの前方側には、上面視で略三角形の切抜き部分５２ｆが形成される（排気通路５１側にも同様に形成される）。これはプレス加工を行って排気通路５２を形成するために加工性をよくするために設けたものであり、この切抜き部分５２ｆの形状は排気ガスＥＸの排出にはほとんど影響しないので、切抜き部分５２ｆを設けるか否かは任意である。排気ガスＥＸの排出方向の決定には、特に斜線によりその開口面を示したような排気放出口５２ａの向き（開口面の法線の向き）が重要であり、ここでは上面視における法線の向きＮが前方から角度θ３だけ左向きになるように形成される。マフラー３０の排気通路５２は、内側側壁面５２ｂの前端部が外側側壁面５２ｃの前端部より排気ガスの排出方向の下流側に位置するように配置されており、なおかつ内側側壁面５２ｂの前端部の下端が外側側壁面５２ｃの前端部の上端よりも排気ガスの排出方向の下流側に位置するように配置されている。ここでは排気通路５１側は排気通路５２側と左右対称の形状であるので、排気通路５１側の形状も同様となる。このように案内カバー５０を形成したことにより、排気ガスＥＸの拡散を左右方向に加えて上方向にも行うことができ、より広い範囲で大気との混合を促進し、排気ガス温度を低減可能となった。
本実施例によれば、仕切板３３の上端部がシリンダ２１に近接するよう傾斜させ、上端部付近に排出口３２ｂを構成したので、排気ガス温度低減を図ることができた。また、マフラー３０の固定のために円筒形のカラーを用いないようにしたので、部品点数減少により組立工数の低減と、マフラー３０の重量軽減を図ることができた。さらに、カラーを用いないので、特に触媒使用のマフラーにおいて内部部品配置の自由度が大幅に向上できた。さらに、カラーの開口と接する壁面を平面としなければならない等の設計上の制約が不要となるので、マフラー形状の設計自由度が大幅に増加できた。
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によって駆動される作業機器としてソーチェンを駆動するチェンソーを用いて説明したが、チェンソーだけに限らずにブロア、カッタ、草刈機等の様々な携帯型のエンジン作業機及び汎用のエンジンに適用できる。
１…チェンソー、２…メインハウジング、２ａ…上側先端部分、３…リヤハンドル、４ａ…スロットルレバー、４ｂ…ロックレバー、５…リコイルスタータ、６…エアクリーナカバー、７…固定用ネジ、８…フロントハンドル、９…ブレーキハンドル、９’…ブレーキハンドル(後端位置)、１０…ガイドバー、１２…スパイク、１３…スタータハンドル、１４…燃料注入口、１５…チェンオイル注入口、１６…ストップスイッチ、１８…取付ネジ、１９…仮想線、２０…エンジン、２１…シリンダ、２１ａ…放熱フィン、２１ｃ…（シリンダの）上端位置、２２…排気ポート、２３…ネジボス、２５…クランクケース、２６…クランク軸、２７…ピストン、２８…点火プラグ、２９…プラグキャップ、３０…マフラー、３１…内側ハウジング、３１ａ…外縁部、３１ｂ…流入口、３２…外側ハウジング、３２ａ…外縁部、３２ｂ…排出口、３２ｃ…曲面部、３２ｄ…前面部、３２ｅ…ビード、３３…仕切板、３３ｂ…凹部、３４…第一膨張室、３５…第二膨張室、３６…触媒、３７…フランジ部、３７ａ…ネジ穴、４０…取付部材、４０ａ，４０ｂ…延在部、４１，４２…ネジ穴、４３…流入口、４４…ガスケット、４５ａ，４５ｂ…スポット溶接、４６…空間、４７ａ…ネジ中心線、４８…スパークアレスタ、４９…ネジ、５０…案内カバー、５１，５２…排気通路、５１ａ，５２ａ…排気放出口、５１ｂ，５２ｂ…側面、５１ｃ，５２ｃ…側面、５１ｄ，５２ｄ…上面、５１，５２ｅ…後面、５１ｆ，５２ｆ…切抜き部分、５９…仮想線、６２ａ，６２ｂ，６２ｃ…屈曲部、ＥＸ…排気ガス

Claims (12)

  1. クランクケースに接続され燃焼室を形成するシリンダと、前記シリンダに固定されるマフラーを有するエンジンにおいて、前記マフラーは、膨張室の外壁を構成する外側ハウジング及び内側ハウジングと、前記膨張室を内側ハウジング側の第一膨張室と外側ハウジング側の第二膨張室に区切る仕切板を有して、これらを接合した略箱状であって、前記シリンダの軸方向にみて、前記仕切板は前記クランクケースから離れるにつれて前記シリンダとの距離が近づくように傾斜して配置され、前記仕切板の前記シリンダ側近傍に設けられ、排気ガスを反シリンダ側に向けて前記マフラーの壁面に沿って排出させる排気放出口を有することを特徴とするエンジン。
  2. 前記排気放出口が設けられる壁面において、前記排気ガスの流れる方向の下流側のマフラー角部が、対向する他のマフラー角部より大きな曲率を有するように形成されることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
  3. 前記マフラーには前記シリンダの排気ポートに接続されるものであって排気ガスが流入する流入口を有し、前記流入口を囲むように開口部を有する取付部材を前記マフラーに固定し、前記取付部材を複数の締結部品によって前記シリンダに固定するものであって、前記締結部品は前記膨張室の外側部分にて取付けられることを特徴とする請求項２に記載のエンジン。
  4. 前記マフラーは、前記複数のネジの中心線を結んだ線より反クランクケース側の前記膨張室の幅が、クランクケース側の前記膨張室の幅よりも狭いことを特徴とする請求項３に記載のエンジン。
  5. 前記マフラーに、前記取付部材以外の箇所に追加の締結部品によって前記シリンダに固定するための第２の取付け位置を設けたことを特徴とする請求項３又は４に記載のエンジン。
  6. 前記第２の取付け位置は、前記外側ハウジングと前記内側ハウジングの接合部分を延在させて形成されることを特徴とする請求項５に記載のエンジン。
  7. クランクケースに接続され燃焼室を形成するシリンダと、前記シリンダに取り付けられる箱状のマフラーを有するエンジンであって、前記マフラーは第一膨張室と第二膨張室を分離する仕切板を有し、前記マフラーに固定された取付部材によって膨張室の外側部分において２本のネジにより前記シリンダの排気ポートに固定され、前記２本のネジの軸線上を避けるように前記マフラーの筐体が形成され、前記２本のネジを結ぶ線より反クランクケース側部分の幅が前記２本のネジ間の距離より狭く形成され、前記２本のネジを結ぶ線よりクランクケース側部分の幅が前記２本のネジ間の距離より広く形成されることを特徴とするエンジン。
  8. 前記反クランクケース側部分において、追加の締結部品にて前記マフラーを前記シリンダに固定したことを特徴とする請求項７に記載のエンジン。
  9. 前記仕切板により前後方向に第一膨張室と第二膨張室が形成され、前記仕切板の面方向を前記シリンダの軸線方向に対して斜めになるように傾斜させ、前記仕切板が前記クランクケースから離れるにつれて前記シリンダとの距離が近づくように前記マフラーを構成し、前記シリンダに近く且つ前記クランクケースに遠い前記マフラーの面に排気放出口を設けたことを特徴とする請求項７又は８に記載のエンジン。
  10. 前記排気放出口が設けられる壁面において、排気ガスの流れる方向の下流側のマフラー角部が、他のマフラー角部より大きな曲率を有するように形成されることを特徴とする請求項９に記載のエンジン。
  11. 前記マフラーは前記膨張室内に触媒を有し、前記触媒は前記２本のネジを結ぶ線よりもクランクケース側部分に配置されることを特徴とする請求項７から１０のいずれか一項に記載のエンジン。
  12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の前記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。
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