携帯作業機用２サイクルエンジンおよびそれを備えた携帯作業機
【課題】未燃焼ガスの吹き抜けによる排出ガス特性の悪化の抑制と出力の向上を低コストで実現することのできる携帯作業機用２サイクルエンジン等を提供する。
【解決手段】携帯作業機用２サイクルエンジン１は、排気ポート１５に接続する排気流入口２６と外部に開口する排気流出口２７とを備えるマフラハウジング２３と、一方の端部２９が排気流入口２７に接続する両端が開放され、両端の間に第１の湾曲部２８を有する、マフラハウジング２３内に収容されるエキゾーストパイプ２４と、一方の端部３１が閉鎖され、他方の開放端部３２がマフラハウジング２３内でエキゾーストパイプ２４の第1の湾曲部２８の内側３４に接続される、ブランチパイプ２５と、を備える。
【解決手段】携帯作業機用２サイクルエンジン１は、排気ポート１５に接続する排気流入口２６と外部に開口する排気流出口２７とを備えるマフラハウジング２３と、一方の端部２９が排気流入口２７に接続する両端が開放され、両端の間に第１の湾曲部２８を有する、マフラハウジング２３内に収容されるエキゾーストパイプ２４と、一方の端部３１が閉鎖され、他方の開放端部３２がマフラハウジング２３内でエキゾーストパイプ２４の第1の湾曲部２８の内側３４に接続される、ブランチパイプ２５と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯作業機用２サイクルエンジン、特に刈払機やチェンソー等に用いられる携帯作業機用の２サイクルエンジンおよびそれを備えた携帯作業機に関する。
【背景技術】
【０００２】
２サイクルエンジンでは、排気、掃気行程中に排気口から未燃焼ガスが吹き抜けて排出ガス特性が悪化することを抑制するために様々な技術が用いられており、例えば、掃気終了時に排気ポートを正圧にすることで、シリンダ内混合気の吹き抜けを防止して充填効率を高める技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１−９２５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１の消音器では、消音器の排気ポートに連なる膨張室と排気管とを別けて設けるため、コンパクト化が難しく、携帯作業機に採用することは困難であった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、未燃焼ガスの吹き抜けによる排出ガス特性の悪化の抑制と出力の向上を低コストで実現することのできる携帯作業機用２サイクルエンジンおよびそれを備えた携帯作業機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点にかかる携帯作業機用２サイクルエンジンは、
排気ポートに接続する排気流入口と外部に開口する排気流出口とを備えるマフラハウジングと、
前記マフラハウジング内に収容され、一方の端部が前記排気流入口に接続する両端が開放され、該両端の間に第１の湾曲部を有する第１のパイプと、
一方の端部が閉鎖され、他方の開放端部が前記マフラハウジング内で前記第１のパイプの前記第1の湾曲部の内側に接続される第２のパイプと、を備える、
ことを特徴とする。
【０００７】
また、前記第２のパイプは、前記一方の端部と他方の開放端部との間に第２の湾曲部を有し、
前記第２のパイプと前記第１のパイプとは、該第２の湾曲部の内側が前記第１の湾曲部の内側に対向するように、前記マフラハウジングの内部に配置されてもよい。
【０００８】
さらに、前記第１のパイプの内部に、排気ガス浄化部材が設けられてもよい。
【０００９】
また、前記マフラハウジングは、前記マフラハウジングの外部と連通する外部連通孔を有し、
前記第１のパイプは、前記前記第１のパイプの前記両端の間において、前記マフラハウジングの外部から内部への気体の流入を許容する第１の一方向弁を介して、前記外部連通孔に接続されてもよい。
【００１０】
さらに、前記マフラハウジングの前記外部連通孔と前記第１のパイプとの接続部分において、
前記マフラハウジングと前記第１のパイプとの間に弾性部材が設けられてもよい。
【００１１】
また、前記第１のパイプは、前記排気流入口と前記排気ガス浄化部材との間に位置する前記第1の湾曲部の外側で、前記第１の一方向弁を介して、前記外部連通孔に接続されてもよい。
【００１２】
さらに、前記第２のパイプの内部に、排気ガス浄化部材が設けられてもよい。
【００１３】
また、前記第２のパイプは、前記一方の端部と他方の開放端部との間に第２の湾曲部を有し、
前記第２のパイプと前記第１のパイプとは、該第２の湾曲部の内側が前記第１の湾曲部の内側に対向するように、前記マフラハウジングの内部に配置されてもよい。
【００１４】
さらに、前記第２のパイプの前記一方の端部が、前記マフラハウジングの外部に突出し、
前記一方の端部に、前記マフラハウジングの外部から内部への気体の流入を許容する第２の一方向弁を有する貫通孔が形成されてもよい。
【００１５】
本発明の第２の観点にかかる携帯作業機は、上述の携帯作業機用２サイクルエンジンを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、携帯作業機用２サイクルエンジンは、マフラハウジング内に収容され開放された両端の間に第１の湾曲部を有する第１のパイプと、一方の端部が閉鎖され、他方の開放端部がマフラハウジング内で第１のパイプの前記第１の湾曲部の内側に接続される第２のパイプとを備えるので、未燃焼ガスの吹き抜けによる排出ガス特性の悪化の抑制と出力の向上を低コストで実現することができる。
ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る携帯作業機用２サイクルエンジンを搭載した刈払機を示す図。
【図２】本発明の第１実施形態に係る携帯作業機用２サイクルエンジンの断面図。
【図３】図２のマフラの分解斜視図。
【図４】図２のマフラ部分の変形例を示す断面図。
【図５】図２のエンジンの排気口が開口した直後におけるマフラ内の圧力伝播を説明する概略断面図。
【図６】図２のエンジンのピストンが下死点近傍に達した状態におけるマフラ内の圧力伝播を説明する概略断面図。
【図７】図２のエンジンの掃気口が閉鎖した直後におけるマフラ内の圧力伝播を説明する概略断面図。
【図８】図２のエンジンの排気口が閉鎖する直前におけるマフラ内の圧力伝播を説明する概略断面図。
【図９】本発明の第２実施形態に係る携帯作業機用２サイクルエンジンの断面図。
【図１０】図９のマフラの分解斜視図。
【図１１】本発明の第２実施形態の変形例を示すマフラ部分の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の第１実施形態を添付の図１乃至図８に沿って説明する。図１に示すように、携帯作業機用２サイクルエンジン１（以下エンジン）を搭載した刈払機１００１は、操作桿１００２の先端に回転刃１００３が取り付けられ、操作桿１００２の後端にエンジン１が取り付けられている。エンジン１の出力は、操作桿１００２内に挿通させたドライブシャフトを介して回転刃１００３に供給される。操作者は操作桿１００２に取り付けられたハンドル１００４を把持して刈払機１００１を操作する。
【００１９】
図２に示すように、エンジン１のシリンダブロック２にはクランクケース３が取り付けられる。シリンダブロック２のシリンダボア４内では、ピストン５がシリンダボア４の軸線６の方向に上下動（図２中の上下）する。なお、図２は、シリンダボア４の軸線６を含み、シリンダボア４の内周壁に形成された排気開口１６をシリンダボア４の周方向に２等分する位置での断面を示しており、ピストン５は下死点にある状態を示している。シリンダボア４上方の頂部凹所７には点火プラグ８が取り付けられる。ピストン５の上面、シリンダボア４の内側壁、および、シリンダボア４の頂部凹所７により燃焼室９が画定される。シリンダボア４は、下方でクランクケース３内のクランク室１０に接続される。ピストン５はピストンピン１１、コンロッド１２を介してクランクケース３に回転可能に支持されたクランク軸１３に接続される。クランク軸１３にはクランクウエイト１４が取り付けられる。また、シリンダボア４の内周壁には排気ポート１５に接続する排気開口１６と、吸気ポート１７に接続する吸気開口１８と、掃気通路（図示せず）に接続する掃気開口１９が開口する。さらに、シリンダブロック２には、排気ポート１５と連通するようにマフラ２０が接続する。
【００２０】
図２、図３に示すように、マフラ２０は、直方体形状の一面が開放された箱部２２と開放部分を覆う蓋部２１とから構成されるマフラハウジング２３内に、エキゾーストパイプ（第１のパイプ）２４とブランチパイプ（第２のパイプ）２５を備える。マフラハウジング２３の箱部２２には、排気ポート１７に接続する排気流入口２６とマフラハウジング２３の外部に開口する排気流出口２７が設けられる。尚、マフラ２０の構成としては、マフラハウジング２３が排気ポート１７の軸線方向に中央付近で分割される構成であってもよい。
【００２１】
エキゾーストパイプ２４は両端が開放され、両端部の間の略中央に箱部２２の内部（図の下方）に向かって凸となるよう湾曲した湾曲部（第１の湾曲部）２８を有する。エキゾーストパイプ２４の一方の端部２９は排気流入口２６に接続される。また、エキゾーストパイプ２４の他方の端部３０はマフラハウジング２３の内部に、蓋部２１、箱部２２、あるいはブランチパイプ２５等の部材から離間して配置される。そして、エキゾーストパイプ２４の管路断面積は、一方の端部２９から他方の端部３０に向かうに従い広くなる。ブランチパイプ２５は一方の端部３１が閉鎖され、他方の端部３２が開放されてエキゾーストパイプ２４に接続し、両端部の間の略中央には湾曲部（第２の湾曲部）３３を有する。また、ブランチパイプ２５の管路断面積は、他方の端部３２から閉鎖された一方の端部３１に向かうに従い狭くなる。尚、ブランチパイプの端部３１の閉鎖とは、ブランチパイプ内に伝播した圧力波が反射する程度に閉じられていればよく、例えば小径の孔が開いていてもよい。
【００２２】
ブランチパイプ２５の他方の端部３２は、エキゾーストパイプ２４の長さの約半分より排気流入口２６側であって、エキゾーストパイプ２４の湾曲部２８の内側３４に接続する。そして、ブランチパイプ２５とエキゾーストパイプ２４とが接続した状態において、ブランチパイプ２５の湾曲部３３は蓋部２１に向かって凸となり、エキゾーストパイプ２４の湾曲部２８の内側３４とブランチパイプ２５の湾曲部３３の内側３５とが互いに対向するように配置される。また、エキゾーストパイプ２４とブランチパイプ２５との接続部分において、エキゾーストパイプ２４の管路軸線（エキゾーストパイプ２４の断面における重心を結んだ線）３６とブランチパイプ２５の管路軸線（ブランチパイプ２５の断面における重心を結んだ線）３７との成す角度ａは略直角となる。なお、エキゾーストパイプ２４の管路軸線３６とブランチパイプ２５の管路軸線３７との成す角度ａは、ブランチパイプ２５の管路軸線３７が排気流入口２６側に近づくよう、直角より大きい角度であってもよい。なお、ブランチパイプ２５は、図４に示すように、直線状の管路軸線３７を有し、マフラハウジング２３の蓋部２１に形成された貫通孔３８から閉鎖された一方の端部３１側の一部が突出してもよい。この場合、ブランチパイプ２５にはフランジ３９が形成される。そして、ブランチパイプ２５は、マフラハウジング２３に対して、フランジ４０との間に気密性を有する弾性部材３９を挟むように取付けられる。
【００２３】
なお、図５にエンジン１およびマフラ２０を模式的に示すように、エンジン１は、例えば、排気量Ｖ０が３０ｃｃ乃至７０ｃｃであり、マフラハウジング２３の容積Ｖ１は１８０ｃｃ乃至７００ｃｃである。また、エキゾーストパイプ２４の長さＬ１は例えば、１７０ｍｍ乃至２３０ｍｍ、ブランチパイプ２５の長さＬ２は１５０ｍｍ乃至２００ｍｍである。また、ブランチパイプ２５とエキゾーストパイプ２４との接続位置における、エキゾーストパイプ２４の一方の端部２９からブランチパイプ２５の管路軸線３７までの距離Ｌ３は、例えば、１５ｍｍ乃至６０ｍｍである。さらに、エキゾーストパイプ２４の一方の端部２９における断面積に対する、エキゾーストパイプ２４の他方の端部３０における断面積の比は、例えば、１．２乃至２．２である。また、エキゾーストパイプ２４の一方の端部２９における断面積に対するブランチパイプ２５の断面積の比は、例えば、０．３乃至０．６である。さらに、エキゾーストパイプ２４の容積およびブランチパイプ２５の容積の和は、ピストン５の行程容積あるいはエンジン１の排気量より大きい。尚、エキゾーストパイプ２４及びブランチパイプ２５は、マフラハウジング２３内部の高温の雰囲気中に晒されることで管内の圧力波の伝播速度が上昇するため、外部に露出した場合に比べて長さＬ１、Ｌ２を長くとる必要がある。
【００２４】
このように構成されたマフラ２０を備えるエンジン１を常用回転数（例えば、９０００ｒｐｍ）で運転する場合、エンジン１およびマフラ２０内を流れる排出ガスおよび伝播する圧力波は次のようになる。シリンダボア４内で混合気が燃焼してピストン５が上死点から下降し、排気開口１６が開いた直後には、高圧のシリンダボア４内から正圧波が、図５に矢印で示すように、エキゾーストパイプ２４、ブランチパイプ２５内に伝播する。続いて、シリンダボア４内の燃焼ガスがエキゾーストパイプ２４、ブランチパイプ２５内に流出し、流出した燃焼ガスの大半は、エキゾーストパイプ２４を通る。なお、エキゾーストパイプ２４を他方の端部３０に向かって伝播した正圧波は、開放された他方の端部３０に達するとエキゾーストパイプ２４内では負圧波に反転して逆方向（一方の端部２９の方向）に伝播する。一方、ブランチパイプ２５内を伝播した正圧波は閉鎖されたブランチパイプ２５の一方の端部３１で反射してブランチパイプ２５の他方の端部３２に向かって伝播する。
【００２５】
ピストン５がさらに下降し、図６に示すように、ピストン５が下死点近傍に到達し、掃気開口１９が開いた直後には、エキゾーストパイプ２４の開放された他方の端部３０で反転して伝播した負圧波と、ブランチパイプ２５の一方の端部３１で反射してブランチパイプ２５の他方の端部３２に向かって伝播する正圧波が合成された結果、排気ポート１５および排気開口１６近傍の背圧が小さくなる。
【００２６】
一方、シリンダボア４内からは、排気開口１６、排気ポート１５、エキゾーストパイプ２４を通ってマフラハウジング２３内に燃焼ガスが排出されている。ピストン５が上昇して掃気開口１９が閉じられた直後には、図７に矢印で示すように、マフラハウジング２３内に溜まった燃焼ガスによりマフラハウジング２３内の圧力が上昇し、エキゾーストパイプ２４の他方の端部３０からエキゾーストパイプ２４内に正圧波が伝播する。そして、エキゾーストパイプ２４内を伝播する正圧波はブランチパイプ２５との接続部分で一部がブランチパイプ２５内に伝播し、他は排気ポート１５に向かって伝播し、排気ポート１５および排気開口１６近傍の圧力が上昇する。
【００２７】
ブランチパイプ２５内に伝播した正圧波は、ブランチパイプ２５の閉鎖された一方の端部３１で反射して他方の端部３２に達する。そして、ピストン５がさらに上昇し、排気開口１６が閉じられる直前には、図８に矢印で示すように、ブランチパイプ２５の一方の端部３１で反射した正圧波の一部が排気ポート側１５側に伝播し、排気ポート１５および排気開口１６近傍の圧力を高い状態に保持する。
【００２８】
したがって、上述の排気量および各部の寸法を有するエンジン１を常用回転数で運転する場合、図６に示すように、ピストン５が下死点近傍にある状態では、エキゾーストパイプ２４の開放された他方の端部３０で反転して伝播した負圧波により、排気ポート１５および排気開口１６周辺の圧力を低下させることができる。このため、シリンダボア４内の燃焼ガスを効率的にシリンダボア４内から排出させることができるとともに、クランク室１０内の混合気を掃気開口１９から効率的にシリンダボア４内流入させることができ、エンジン１の出力を向上させることができる。
【００２９】
また、図７、図８に示すように、掃気開口１９が閉じ終わり、排気開口１６が閉じるまでは、マフラハウジング２３内からエキゾーストパイプ２４を伝播する正圧波とブランチパイプ２５の一方の端部３１で反射してエキゾーストパイプ２４に伝播する正圧波により、排気ポート１５および排気開口１６周辺の圧力を高い状態に維持することができる。これにより、シリンダボア４内から排気開口１６を通って流出する混合気をシリンダボア４内に留めることが可能となる。したがって、吹き抜けを抑制して排出ガス特性の悪化を抑制することが可能となるうえ、エンジン１の出力を向上させることができる。つまり、両端が開放されたマフラハウジング２３内に収容されるエキゾーストパイプ２４の長さに対する、一方の端部３１が閉鎖され他方の開放端部３２がマフラハウジング２３内でエキゾーストパイプ２４に接続されるブランチパイプ２５の長さの比を１５０乃至２１０対１２０乃至１４０としたので、排気、掃気行程直後では、クランク室１０内から混合気を引張りだし、排気、掃気行程後半では、混合気をシリンダボア４内に押し戻す排気脈動効果をより一層活用することができる。
【００３０】
また、マフラハウジング２３の内部に、エキゾーストパイプ２４とブランチパイプ２５の２つの中空の管状部材を組み合わせた単純な構成であるため、製造コストを抑えることができ、未燃焼ガスの吹き抜けによる排出ガス特性の悪化の抑制と出力の向上を低コストで実現することができる。さらに、エキゾーストパイプ２４とブランチパイプ２５をマフラハウジング２３内に収容するため、マフラ２０の小型化が図れ、エンジン１全体の寸法をコンパクトにして、様々な携帯作業機へのエンジン１の搭載を容易に行うことができる。
【００３１】
さらに、エキゾーストパイプ２４の容積とブランチパイプ２５の容積をそれぞれ、行程容積あるいはエンジン１の排気量より大きくしている。このため、排気、掃気行程前半エキゾーストパイプ２４およびブランチパイプ２５内の圧力上昇を抑え、混合気を引張り易くしてエンジン１の出力を向上させることができる。
【００３２】
また、エキゾーストパイプ２４は、箱部２２の内部（図２の下方）に向かって凸となるよう湾曲した湾曲部２８を有しているので、マフラ２０の寸法の増大を抑えることができる。そのうえ、エキゾーストパイプ２４の湾曲部２８の内側３４にブランチパイプ２５を接続するので、ブランチパイプ２５の一部を湾曲部２８の内側３４に納めることができ、寸法の増大を抑制することができる。加えて、ブランチパイプ２５とエキゾーストパイプ２４とが接続した状態において、ブランチパイプ２５の湾曲部３３は蓋部２１に向かって凸となり、エキゾーストパイプ２４の湾曲部２８の内側３４とブランチパイプ２５の湾曲部３３の内側３５とが互いに対向するように配置される。このため、マフラハウジング２３内に所定の長さを有するエキゾーストパイプ２４とブランチパイプ２５をコンパクトに収容することが可能となる。したがって、排出ガス特性の悪化の抑制と出力向上性能を確保しながらマフラ２０の寸法の増大をより効果的に抑えることが可能となり、エンジン１全体の寸法をより抑えることができる。
【００３３】
また、エキゾーストパイプ２４の管路断面積は、一方の端部２９から他方の端部３０に向かうに従い広くなるので、負圧波の波長を大きくして排気脈動の同調回転域を広くすることが可能となり、より広い回転数でエンジン１の出力を向上させることが可能となる。さらに、エキゾーストパイプ２４とブランチパイプ２５との接続部分において、エキゾーストパイプ２４の管路軸線３６とブランチパイプ２５の管路軸線３７との成す角度ａは略直角、または、ブランチパイプ２５の管路軸線３７が排気流入口２６側に近づくよう、直角より大きい角度である。したがって、シリンダボア４内から流出する燃焼ガスの多くをエキゾーストパイプ２４に流し込み、ブランチパイプ２５との取り付け位置周辺の流体同士の衝突による圧力の上昇を抑えることができる。
【００３４】
また、ブランチパイプ２５の管路断面積は、他方の端部３２から閉鎖された一方の端部３１に向かうに従い狭くなる。したがって、正圧波の反射波の波長を大きくすることが可能となり、排気、掃気行程後半に排気開口１８付近の圧力上昇を長く維持することができる。さらに、また、ブランチパイプ２５の他方の端部３２は、エキゾーストパイプ２４の長さの約半分より排気流入口２６側でエキゾーストパイプ２４に取付けられる。このため、エキゾーストパイプ２４とブランチパイプ２５からの圧力波を同期させ、排気開口１８付近でより一層圧力上昇させることができる。
【００３５】
次に本発明の第２実施形態について、添付の図９、図１０に沿って説明する。なお、以下の説明において、上述のエンジン１およびマフラ２０と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明は省略する。第２実施形態に係るエンジン１には、マフラ１２０に触媒（排気ガス浄化部材）４１が取付けられるとともに、マフラ１２０の内部と外部を連通する外部連通孔４２が設けられる点で第１実施形態と異なっている。図９、図１０に示すように、エキゾーストパイプ２４の湾曲部２８の外側には、貫通孔４３を有するフランジ部４４が形成される。フランジ部４４は、マフラハウジング２３の蓋部２１に対向する箱部２２の底面４５に、底面４５に形成された外部連通孔４２と貫通孔４３とが連通するように取付けられる。なお、フランジ部４４と底面４５との間には、外部連通孔４２と貫通孔４３とを囲み、取付部分周囲とを気密にする、ゴム等の弾性体から成るシール部材４６と、シール部材４６に取付けられてストッパ５２との間に設けられる一方向弁（第１の一方向弁）４７を支持する弁座５１とを挟んでいる。一方向弁４７は、エキゾーストパイプ２４の内部と外部との圧力差が所定値を越えた場合に、エキゾーストパイプ２４の外部から内部への気体の流入を許容する。また、エキゾーストパイプ２４のフランジ部４４と他方の端部３０との間には、触媒４１が設けられる。触媒４１は、例えば、三元触媒や酸化触媒である。
【００３６】
このように構成されたマフラ１２０を備えるエンジン１によれば、エンジン１を常用回転数（例えば、９０００ｒｐｍ）で運転する場合には、第１実施形態の場合と同様に排出ガスが流れとともに圧力波が伝播する。そして、第１実施形態の場合と同様の効果が得られる。加えて、エキゾーストパイプ２４内に生じる圧力変動により生じる排出ガスの往来により、エキゾーストパイプ２４内の排出ガスが触媒４１と接触する時間を増加させることができる。このため、排出ガス中のＴＨＣ（全炭化水素）が触媒４１により酸化して浄化され、排出ガス特性を向上させることができる。
【００３７】
また、マフラ１２０に外部連通孔４２を設けるとともに、エキゾーストパイプ２４に一方向弁４７を有する貫通孔４３を設けている。このため、エキゾーストパイプ２４内が負圧になった場合には、マフラ１２０の外側からエキゾーストパイプ２４内に外気を導入することができる。したがって、エキゾーストパイプ２４内の排出ガス中の酸素濃度を、導入した外気中の酸素により高くすることが可能となり、排出ガス中のＴＨＣ浄化率を向上させ排出ガス特性を向上させることができる。
【００３８】
さらに、フランジ部４４と底面４５との間には、外部連通孔４２と貫通孔４３とを囲み、取付部分周囲とを気密にする、ゴム等の弾性体から成るシール部材４６を挟んでいる。このため、フランジ部４４と底面４５との間から排出ガスが外部に漏れることを防止できる。加えて、エキゾーストパイプ２４からマフラハウジング２３に伝達する振動を減衰させて、マフラ１２０およびエキゾーストパイプ２４の振動を抑制することができる。
【００３９】
また、触媒４１はエキゾーストパイプ２４のフランジ部４４と他方の端部３０との間に位置し、排気流入口２６と触媒４１との間に一方向弁４７を有する貫通孔４３が設けられる。このため、エキゾーストパイプ２４中の排出ガスは、触媒４１を通過する前に、貫通孔４３を通じて外気と混合する。したがって、排出ガス中の酸素濃度が高くなり、触媒４１でのＴＨＣ浄化率が向上し、触媒４１での排出ガスの浄化性能をより向上させることができる。
【００４０】
なお、図１１に示すように、エキゾーストパイプ２４内に触媒４１を設ける代わりに、ブランチパイプ２５内に触媒４８を設けてもよい。この場合、ブランチパイプ２５を直線状のフランジ３９を形成したパイプとする。そして、マフラハウジング２３の蓋部２１に形成された貫通孔３８から閉鎖された一方の端部３１側の一部を突出させる。ブランチパイプ２５は、マフラハウジング２３に対して、フランジ４０との間に気密性を有する弾性部材３９を挟むように取付けられる。なお、上述のマフラハウジング２３の底面４５に形成した外部連通孔４２およびエキゾーストパイプ２４に形成した貫通孔３８を有するフランジ部４４の代わりに、マフラハウジング２３の外部に突出するブランチパイプ２５の閉鎖された一方の端部３１に貫通孔４９を形成する。そして、貫通孔４９に、ブランチパイプ２５の内部と外部との圧力差が所定値を越えた場合に、ブランチパイプ２５の外部から内部への気体の流入を許容する一方向弁（第２の一方向弁）５０を設けてもよい。
【００４１】
この場合も、上述の場合と同様に、ブランチパイプ２５内に生じる圧力変動により生じる排出ガスの往来により、ブランチパイプ２５内の排出ガスが触媒４８と接触する時間を増加させることができるため、ブランチパイプ２５内の排出ガス中のＴＨＣ浄化率を向上させ、排出ガス特性を向上させることができる。また、ブランチパイプ２５内には、負圧が発生するため、ブランチパイプ２５内に貫通孔４９および一方向弁５０を通じて外気を導入することができる。したがって、ブランチパイプ２５内の排出ガス中の酸素濃度を、導入した外気中の酸素により高め、ＴＨＣ浄化率を向上させることが可能となり、排出ガス特性を向上させることができる。さらに、エキゾーストパイプ２４内のみに触媒４１を設ける場合に比べて、エキゾーストパイプ２４内に設ける触媒４１とブランチパイプ２５内に設ける触媒４８とをそれぞれ小型の触媒にすることが可能となる。したがって、触媒４１、４８のコストを抑えることができる。また、触媒が２つあることにより、各触媒の劣化を抑制することも可能となる。なお、触媒４１をエキゾーストパイプ２４に設ける、または触媒４１、４８をエキゾーストパイプ２４とブランチパイプ２５にさらに設ける構成としてもよい。
【００４２】
なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものでは無く、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、本発明に係る用２サイクルエンジンは、刈払機１００１以外に、チェンソーやヘッジトリマ等に適用することもできる。
【符号の説明】
【００４３】
１ エンジン
２ シリンダブロック
３ クランクケース
４ シリンダボア
５ ピストン
１５ 排気ポート
１６ 排気開口
１９ 掃気開口
２０ マフラ
２１ 蓋部
２２ 箱部
２３ マフラハウジング
２４ エキゾーストパイプ
２５ ブランチパイプ
２６ 排気流入口
２７ 排気流出口
２８ エキゾーストパイプの湾曲部
２９ エキゾーストパイプの一方の端部
３０ エキゾーストパイプの他方の端部
３１ ブランチパイプの一方の端部
３２ ブランチパイプの他方の端部
３３ ブランチパイプの湾曲部
４１ 触媒
４２ 外部連通孔
４３ 貫通孔
４４ フランジ部
４６ シール部材
４７ 一方向弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯作業機用２サイクルエンジン、特に刈払機やチェンソー等に用いられる携帯作業機用の２サイクルエンジンおよびそれを備えた携帯作業機に関する。
【背景技術】
【０００２】
２サイクルエンジンでは、排気、掃気行程中に排気口から未燃焼ガスが吹き抜けて排出ガス特性が悪化することを抑制するために様々な技術が用いられており、例えば、掃気終了時に排気ポートを正圧にすることで、シリンダ内混合気の吹き抜けを防止して充填効率を高める技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１−９２５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１の消音器では、消音器の排気ポートに連なる膨張室と排気管とを別けて設けるため、コンパクト化が難しく、携帯作業機に採用することは困難であった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、未燃焼ガスの吹き抜けによる排出ガス特性の悪化の抑制と出力の向上を低コストで実現することのできる携帯作業機用２サイクルエンジンおよびそれを備えた携帯作業機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点にかかる携帯作業機用２サイクルエンジンは、
排気ポートに接続する排気流入口と外部に開口する排気流出口とを備えるマフラハウジングと、
前記マフラハウジング内に収容され、一方の端部が前記排気流入口に接続する両端が開放され、該両端の間に第１の湾曲部を有する第１のパイプと、
一方の端部が閉鎖され、他方の開放端部が前記マフラハウジング内で前記第１のパイプの前記第1の湾曲部の内側に接続される第２のパイプと、を備える、
ことを特徴とする。
【０００７】
また、前記第２のパイプは、前記一方の端部と他方の開放端部との間に第２の湾曲部を有し、
前記第２のパイプと前記第１のパイプとは、該第２の湾曲部の内側が前記第１の湾曲部の内側に対向するように、前記マフラハウジングの内部に配置されてもよい。
【０００８】
さらに、前記第１のパイプの内部に、排気ガス浄化部材が設けられてもよい。
【０００９】
また、前記マフラハウジングは、前記マフラハウジングの外部と連通する外部連通孔を有し、
前記第１のパイプは、前記前記第１のパイプの前記両端の間において、前記マフラハウジングの外部から内部への気体の流入を許容する第１の一方向弁を介して、前記外部連通孔に接続されてもよい。
【００１０】
さらに、前記マフラハウジングの前記外部連通孔と前記第１のパイプとの接続部分において、
前記マフラハウジングと前記第１のパイプとの間に弾性部材が設けられてもよい。
【００１１】
また、前記第１のパイプは、前記排気流入口と前記排気ガス浄化部材との間に位置する前記第1の湾曲部の外側で、前記第１の一方向弁を介して、前記外部連通孔に接続されてもよい。
【００１２】
さらに、前記第２のパイプの内部に、排気ガス浄化部材が設けられてもよい。
【００１３】
また、前記第２のパイプは、前記一方の端部と他方の開放端部との間に第２の湾曲部を有し、
前記第２のパイプと前記第１のパイプとは、該第２の湾曲部の内側が前記第１の湾曲部の内側に対向するように、前記マフラハウジングの内部に配置されてもよい。
【００１４】
さらに、前記第２のパイプの前記一方の端部が、前記マフラハウジングの外部に突出し、
前記一方の端部に、前記マフラハウジングの外部から内部への気体の流入を許容する第２の一方向弁を有する貫通孔が形成されてもよい。
【００１５】
本発明の第２の観点にかかる携帯作業機は、上述の携帯作業機用２サイクルエンジンを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、携帯作業機用２サイクルエンジンは、マフラハウジング内に収容され開放された両端の間に第１の湾曲部を有する第１のパイプと、一方の端部が閉鎖され、他方の開放端部がマフラハウジング内で第１のパイプの前記第１の湾曲部の内側に接続される第２のパイプとを備えるので、未燃焼ガスの吹き抜けによる排出ガス特性の悪化の抑制と出力の向上を低コストで実現することができる。
ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る携帯作業機用２サイクルエンジンを搭載した刈払機を示す図。
【図２】本発明の第１実施形態に係る携帯作業機用２サイクルエンジンの断面図。
【図３】図２のマフラの分解斜視図。
【図４】図２のマフラ部分の変形例を示す断面図。
【図５】図２のエンジンの排気口が開口した直後におけるマフラ内の圧力伝播を説明する概略断面図。
【図６】図２のエンジンのピストンが下死点近傍に達した状態におけるマフラ内の圧力伝播を説明する概略断面図。
【図７】図２のエンジンの掃気口が閉鎖した直後におけるマフラ内の圧力伝播を説明する概略断面図。
【図８】図２のエンジンの排気口が閉鎖する直前におけるマフラ内の圧力伝播を説明する概略断面図。
【図９】本発明の第２実施形態に係る携帯作業機用２サイクルエンジンの断面図。
【図１０】図９のマフラの分解斜視図。
【図１１】本発明の第２実施形態の変形例を示すマフラ部分の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の第１実施形態を添付の図１乃至図８に沿って説明する。図１に示すように、携帯作業機用２サイクルエンジン１（以下エンジン）を搭載した刈払機１００１は、操作桿１００２の先端に回転刃１００３が取り付けられ、操作桿１００２の後端にエンジン１が取り付けられている。エンジン１の出力は、操作桿１００２内に挿通させたドライブシャフトを介して回転刃１００３に供給される。操作者は操作桿１００２に取り付けられたハンドル１００４を把持して刈払機１００１を操作する。
【００１９】
図２に示すように、エンジン１のシリンダブロック２にはクランクケース３が取り付けられる。シリンダブロック２のシリンダボア４内では、ピストン５がシリンダボア４の軸線６の方向に上下動（図２中の上下）する。なお、図２は、シリンダボア４の軸線６を含み、シリンダボア４の内周壁に形成された排気開口１６をシリンダボア４の周方向に２等分する位置での断面を示しており、ピストン５は下死点にある状態を示している。シリンダボア４上方の頂部凹所７には点火プラグ８が取り付けられる。ピストン５の上面、シリンダボア４の内側壁、および、シリンダボア４の頂部凹所７により燃焼室９が画定される。シリンダボア４は、下方でクランクケース３内のクランク室１０に接続される。ピストン５はピストンピン１１、コンロッド１２を介してクランクケース３に回転可能に支持されたクランク軸１３に接続される。クランク軸１３にはクランクウエイト１４が取り付けられる。また、シリンダボア４の内周壁には排気ポート１５に接続する排気開口１６と、吸気ポート１７に接続する吸気開口１８と、掃気通路（図示せず）に接続する掃気開口１９が開口する。さらに、シリンダブロック２には、排気ポート１５と連通するようにマフラ２０が接続する。
【００２０】
図２、図３に示すように、マフラ２０は、直方体形状の一面が開放された箱部２２と開放部分を覆う蓋部２１とから構成されるマフラハウジング２３内に、エキゾーストパイプ（第１のパイプ）２４とブランチパイプ（第２のパイプ）２５を備える。マフラハウジング２３の箱部２２には、排気ポート１７に接続する排気流入口２６とマフラハウジング２３の外部に開口する排気流出口２７が設けられる。尚、マフラ２０の構成としては、マフラハウジング２３が排気ポート１７の軸線方向に中央付近で分割される構成であってもよい。
【００２１】
エキゾーストパイプ２４は両端が開放され、両端部の間の略中央に箱部２２の内部（図の下方）に向かって凸となるよう湾曲した湾曲部（第１の湾曲部）２８を有する。エキゾーストパイプ２４の一方の端部２９は排気流入口２６に接続される。また、エキゾーストパイプ２４の他方の端部３０はマフラハウジング２３の内部に、蓋部２１、箱部２２、あるいはブランチパイプ２５等の部材から離間して配置される。そして、エキゾーストパイプ２４の管路断面積は、一方の端部２９から他方の端部３０に向かうに従い広くなる。ブランチパイプ２５は一方の端部３１が閉鎖され、他方の端部３２が開放されてエキゾーストパイプ２４に接続し、両端部の間の略中央には湾曲部（第２の湾曲部）３３を有する。また、ブランチパイプ２５の管路断面積は、他方の端部３２から閉鎖された一方の端部３１に向かうに従い狭くなる。尚、ブランチパイプの端部３１の閉鎖とは、ブランチパイプ内に伝播した圧力波が反射する程度に閉じられていればよく、例えば小径の孔が開いていてもよい。
【００２２】
ブランチパイプ２５の他方の端部３２は、エキゾーストパイプ２４の長さの約半分より排気流入口２６側であって、エキゾーストパイプ２４の湾曲部２８の内側３４に接続する。そして、ブランチパイプ２５とエキゾーストパイプ２４とが接続した状態において、ブランチパイプ２５の湾曲部３３は蓋部２１に向かって凸となり、エキゾーストパイプ２４の湾曲部２８の内側３４とブランチパイプ２５の湾曲部３３の内側３５とが互いに対向するように配置される。また、エキゾーストパイプ２４とブランチパイプ２５との接続部分において、エキゾーストパイプ２４の管路軸線（エキゾーストパイプ２４の断面における重心を結んだ線）３６とブランチパイプ２５の管路軸線（ブランチパイプ２５の断面における重心を結んだ線）３７との成す角度ａは略直角となる。なお、エキゾーストパイプ２４の管路軸線３６とブランチパイプ２５の管路軸線３７との成す角度ａは、ブランチパイプ２５の管路軸線３７が排気流入口２６側に近づくよう、直角より大きい角度であってもよい。なお、ブランチパイプ２５は、図４に示すように、直線状の管路軸線３７を有し、マフラハウジング２３の蓋部２１に形成された貫通孔３８から閉鎖された一方の端部３１側の一部が突出してもよい。この場合、ブランチパイプ２５にはフランジ３９が形成される。そして、ブランチパイプ２５は、マフラハウジング２３に対して、フランジ４０との間に気密性を有する弾性部材３９を挟むように取付けられる。
【００２３】
なお、図５にエンジン１およびマフラ２０を模式的に示すように、エンジン１は、例えば、排気量Ｖ０が３０ｃｃ乃至７０ｃｃであり、マフラハウジング２３の容積Ｖ１は１８０ｃｃ乃至７００ｃｃである。また、エキゾーストパイプ２４の長さＬ１は例えば、１７０ｍｍ乃至２３０ｍｍ、ブランチパイプ２５の長さＬ２は１５０ｍｍ乃至２００ｍｍである。また、ブランチパイプ２５とエキゾーストパイプ２４との接続位置における、エキゾーストパイプ２４の一方の端部２９からブランチパイプ２５の管路軸線３７までの距離Ｌ３は、例えば、１５ｍｍ乃至６０ｍｍである。さらに、エキゾーストパイプ２４の一方の端部２９における断面積に対する、エキゾーストパイプ２４の他方の端部３０における断面積の比は、例えば、１．２乃至２．２である。また、エキゾーストパイプ２４の一方の端部２９における断面積に対するブランチパイプ２５の断面積の比は、例えば、０．３乃至０．６である。さらに、エキゾーストパイプ２４の容積およびブランチパイプ２５の容積の和は、ピストン５の行程容積あるいはエンジン１の排気量より大きい。尚、エキゾーストパイプ２４及びブランチパイプ２５は、マフラハウジング２３内部の高温の雰囲気中に晒されることで管内の圧力波の伝播速度が上昇するため、外部に露出した場合に比べて長さＬ１、Ｌ２を長くとる必要がある。
【００２４】
このように構成されたマフラ２０を備えるエンジン１を常用回転数（例えば、９０００ｒｐｍ）で運転する場合、エンジン１およびマフラ２０内を流れる排出ガスおよび伝播する圧力波は次のようになる。シリンダボア４内で混合気が燃焼してピストン５が上死点から下降し、排気開口１６が開いた直後には、高圧のシリンダボア４内から正圧波が、図５に矢印で示すように、エキゾーストパイプ２４、ブランチパイプ２５内に伝播する。続いて、シリンダボア４内の燃焼ガスがエキゾーストパイプ２４、ブランチパイプ２５内に流出し、流出した燃焼ガスの大半は、エキゾーストパイプ２４を通る。なお、エキゾーストパイプ２４を他方の端部３０に向かって伝播した正圧波は、開放された他方の端部３０に達するとエキゾーストパイプ２４内では負圧波に反転して逆方向（一方の端部２９の方向）に伝播する。一方、ブランチパイプ２５内を伝播した正圧波は閉鎖されたブランチパイプ２５の一方の端部３１で反射してブランチパイプ２５の他方の端部３２に向かって伝播する。
【００２５】
ピストン５がさらに下降し、図６に示すように、ピストン５が下死点近傍に到達し、掃気開口１９が開いた直後には、エキゾーストパイプ２４の開放された他方の端部３０で反転して伝播した負圧波と、ブランチパイプ２５の一方の端部３１で反射してブランチパイプ２５の他方の端部３２に向かって伝播する正圧波が合成された結果、排気ポート１５および排気開口１６近傍の背圧が小さくなる。
【００２６】
一方、シリンダボア４内からは、排気開口１６、排気ポート１５、エキゾーストパイプ２４を通ってマフラハウジング２３内に燃焼ガスが排出されている。ピストン５が上昇して掃気開口１９が閉じられた直後には、図７に矢印で示すように、マフラハウジング２３内に溜まった燃焼ガスによりマフラハウジング２３内の圧力が上昇し、エキゾーストパイプ２４の他方の端部３０からエキゾーストパイプ２４内に正圧波が伝播する。そして、エキゾーストパイプ２４内を伝播する正圧波はブランチパイプ２５との接続部分で一部がブランチパイプ２５内に伝播し、他は排気ポート１５に向かって伝播し、排気ポート１５および排気開口１６近傍の圧力が上昇する。
【００２７】
ブランチパイプ２５内に伝播した正圧波は、ブランチパイプ２５の閉鎖された一方の端部３１で反射して他方の端部３２に達する。そして、ピストン５がさらに上昇し、排気開口１６が閉じられる直前には、図８に矢印で示すように、ブランチパイプ２５の一方の端部３１で反射した正圧波の一部が排気ポート側１５側に伝播し、排気ポート１５および排気開口１６近傍の圧力を高い状態に保持する。
【００２８】
したがって、上述の排気量および各部の寸法を有するエンジン１を常用回転数で運転する場合、図６に示すように、ピストン５が下死点近傍にある状態では、エキゾーストパイプ２４の開放された他方の端部３０で反転して伝播した負圧波により、排気ポート１５および排気開口１６周辺の圧力を低下させることができる。このため、シリンダボア４内の燃焼ガスを効率的にシリンダボア４内から排出させることができるとともに、クランク室１０内の混合気を掃気開口１９から効率的にシリンダボア４内流入させることができ、エンジン１の出力を向上させることができる。
【００２９】
また、図７、図８に示すように、掃気開口１９が閉じ終わり、排気開口１６が閉じるまでは、マフラハウジング２３内からエキゾーストパイプ２４を伝播する正圧波とブランチパイプ２５の一方の端部３１で反射してエキゾーストパイプ２４に伝播する正圧波により、排気ポート１５および排気開口１６周辺の圧力を高い状態に維持することができる。これにより、シリンダボア４内から排気開口１６を通って流出する混合気をシリンダボア４内に留めることが可能となる。したがって、吹き抜けを抑制して排出ガス特性の悪化を抑制することが可能となるうえ、エンジン１の出力を向上させることができる。つまり、両端が開放されたマフラハウジング２３内に収容されるエキゾーストパイプ２４の長さに対する、一方の端部３１が閉鎖され他方の開放端部３２がマフラハウジング２３内でエキゾーストパイプ２４に接続されるブランチパイプ２５の長さの比を１５０乃至２１０対１２０乃至１４０としたので、排気、掃気行程直後では、クランク室１０内から混合気を引張りだし、排気、掃気行程後半では、混合気をシリンダボア４内に押し戻す排気脈動効果をより一層活用することができる。
【００３０】
また、マフラハウジング２３の内部に、エキゾーストパイプ２４とブランチパイプ２５の２つの中空の管状部材を組み合わせた単純な構成であるため、製造コストを抑えることができ、未燃焼ガスの吹き抜けによる排出ガス特性の悪化の抑制と出力の向上を低コストで実現することができる。さらに、エキゾーストパイプ２４とブランチパイプ２５をマフラハウジング２３内に収容するため、マフラ２０の小型化が図れ、エンジン１全体の寸法をコンパクトにして、様々な携帯作業機へのエンジン１の搭載を容易に行うことができる。
【００３１】
さらに、エキゾーストパイプ２４の容積とブランチパイプ２５の容積をそれぞれ、行程容積あるいはエンジン１の排気量より大きくしている。このため、排気、掃気行程前半エキゾーストパイプ２４およびブランチパイプ２５内の圧力上昇を抑え、混合気を引張り易くしてエンジン１の出力を向上させることができる。
【００３２】
また、エキゾーストパイプ２４は、箱部２２の内部（図２の下方）に向かって凸となるよう湾曲した湾曲部２８を有しているので、マフラ２０の寸法の増大を抑えることができる。そのうえ、エキゾーストパイプ２４の湾曲部２８の内側３４にブランチパイプ２５を接続するので、ブランチパイプ２５の一部を湾曲部２８の内側３４に納めることができ、寸法の増大を抑制することができる。加えて、ブランチパイプ２５とエキゾーストパイプ２４とが接続した状態において、ブランチパイプ２５の湾曲部３３は蓋部２１に向かって凸となり、エキゾーストパイプ２４の湾曲部２８の内側３４とブランチパイプ２５の湾曲部３３の内側３５とが互いに対向するように配置される。このため、マフラハウジング２３内に所定の長さを有するエキゾーストパイプ２４とブランチパイプ２５をコンパクトに収容することが可能となる。したがって、排出ガス特性の悪化の抑制と出力向上性能を確保しながらマフラ２０の寸法の増大をより効果的に抑えることが可能となり、エンジン１全体の寸法をより抑えることができる。
【００３３】
また、エキゾーストパイプ２４の管路断面積は、一方の端部２９から他方の端部３０に向かうに従い広くなるので、負圧波の波長を大きくして排気脈動の同調回転域を広くすることが可能となり、より広い回転数でエンジン１の出力を向上させることが可能となる。さらに、エキゾーストパイプ２４とブランチパイプ２５との接続部分において、エキゾーストパイプ２４の管路軸線３６とブランチパイプ２５の管路軸線３７との成す角度ａは略直角、または、ブランチパイプ２５の管路軸線３７が排気流入口２６側に近づくよう、直角より大きい角度である。したがって、シリンダボア４内から流出する燃焼ガスの多くをエキゾーストパイプ２４に流し込み、ブランチパイプ２５との取り付け位置周辺の流体同士の衝突による圧力の上昇を抑えることができる。
【００３４】
また、ブランチパイプ２５の管路断面積は、他方の端部３２から閉鎖された一方の端部３１に向かうに従い狭くなる。したがって、正圧波の反射波の波長を大きくすることが可能となり、排気、掃気行程後半に排気開口１８付近の圧力上昇を長く維持することができる。さらに、また、ブランチパイプ２５の他方の端部３２は、エキゾーストパイプ２４の長さの約半分より排気流入口２６側でエキゾーストパイプ２４に取付けられる。このため、エキゾーストパイプ２４とブランチパイプ２５からの圧力波を同期させ、排気開口１８付近でより一層圧力上昇させることができる。
【００３５】
次に本発明の第２実施形態について、添付の図９、図１０に沿って説明する。なお、以下の説明において、上述のエンジン１およびマフラ２０と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明は省略する。第２実施形態に係るエンジン１には、マフラ１２０に触媒（排気ガス浄化部材）４１が取付けられるとともに、マフラ１２０の内部と外部を連通する外部連通孔４２が設けられる点で第１実施形態と異なっている。図９、図１０に示すように、エキゾーストパイプ２４の湾曲部２８の外側には、貫通孔４３を有するフランジ部４４が形成される。フランジ部４４は、マフラハウジング２３の蓋部２１に対向する箱部２２の底面４５に、底面４５に形成された外部連通孔４２と貫通孔４３とが連通するように取付けられる。なお、フランジ部４４と底面４５との間には、外部連通孔４２と貫通孔４３とを囲み、取付部分周囲とを気密にする、ゴム等の弾性体から成るシール部材４６と、シール部材４６に取付けられてストッパ５２との間に設けられる一方向弁（第１の一方向弁）４７を支持する弁座５１とを挟んでいる。一方向弁４７は、エキゾーストパイプ２４の内部と外部との圧力差が所定値を越えた場合に、エキゾーストパイプ２４の外部から内部への気体の流入を許容する。また、エキゾーストパイプ２４のフランジ部４４と他方の端部３０との間には、触媒４１が設けられる。触媒４１は、例えば、三元触媒や酸化触媒である。
【００３６】
このように構成されたマフラ１２０を備えるエンジン１によれば、エンジン１を常用回転数（例えば、９０００ｒｐｍ）で運転する場合には、第１実施形態の場合と同様に排出ガスが流れとともに圧力波が伝播する。そして、第１実施形態の場合と同様の効果が得られる。加えて、エキゾーストパイプ２４内に生じる圧力変動により生じる排出ガスの往来により、エキゾーストパイプ２４内の排出ガスが触媒４１と接触する時間を増加させることができる。このため、排出ガス中のＴＨＣ（全炭化水素）が触媒４１により酸化して浄化され、排出ガス特性を向上させることができる。
【００３７】
また、マフラ１２０に外部連通孔４２を設けるとともに、エキゾーストパイプ２４に一方向弁４７を有する貫通孔４３を設けている。このため、エキゾーストパイプ２４内が負圧になった場合には、マフラ１２０の外側からエキゾーストパイプ２４内に外気を導入することができる。したがって、エキゾーストパイプ２４内の排出ガス中の酸素濃度を、導入した外気中の酸素により高くすることが可能となり、排出ガス中のＴＨＣ浄化率を向上させ排出ガス特性を向上させることができる。
【００３８】
さらに、フランジ部４４と底面４５との間には、外部連通孔４２と貫通孔４３とを囲み、取付部分周囲とを気密にする、ゴム等の弾性体から成るシール部材４６を挟んでいる。このため、フランジ部４４と底面４５との間から排出ガスが外部に漏れることを防止できる。加えて、エキゾーストパイプ２４からマフラハウジング２３に伝達する振動を減衰させて、マフラ１２０およびエキゾーストパイプ２４の振動を抑制することができる。
【００３９】
また、触媒４１はエキゾーストパイプ２４のフランジ部４４と他方の端部３０との間に位置し、排気流入口２６と触媒４１との間に一方向弁４７を有する貫通孔４３が設けられる。このため、エキゾーストパイプ２４中の排出ガスは、触媒４１を通過する前に、貫通孔４３を通じて外気と混合する。したがって、排出ガス中の酸素濃度が高くなり、触媒４１でのＴＨＣ浄化率が向上し、触媒４１での排出ガスの浄化性能をより向上させることができる。
【００４０】
なお、図１１に示すように、エキゾーストパイプ２４内に触媒４１を設ける代わりに、ブランチパイプ２５内に触媒４８を設けてもよい。この場合、ブランチパイプ２５を直線状のフランジ３９を形成したパイプとする。そして、マフラハウジング２３の蓋部２１に形成された貫通孔３８から閉鎖された一方の端部３１側の一部を突出させる。ブランチパイプ２５は、マフラハウジング２３に対して、フランジ４０との間に気密性を有する弾性部材３９を挟むように取付けられる。なお、上述のマフラハウジング２３の底面４５に形成した外部連通孔４２およびエキゾーストパイプ２４に形成した貫通孔３８を有するフランジ部４４の代わりに、マフラハウジング２３の外部に突出するブランチパイプ２５の閉鎖された一方の端部３１に貫通孔４９を形成する。そして、貫通孔４９に、ブランチパイプ２５の内部と外部との圧力差が所定値を越えた場合に、ブランチパイプ２５の外部から内部への気体の流入を許容する一方向弁（第２の一方向弁）５０を設けてもよい。
【００４１】
この場合も、上述の場合と同様に、ブランチパイプ２５内に生じる圧力変動により生じる排出ガスの往来により、ブランチパイプ２５内の排出ガスが触媒４８と接触する時間を増加させることができるため、ブランチパイプ２５内の排出ガス中のＴＨＣ浄化率を向上させ、排出ガス特性を向上させることができる。また、ブランチパイプ２５内には、負圧が発生するため、ブランチパイプ２５内に貫通孔４９および一方向弁５０を通じて外気を導入することができる。したがって、ブランチパイプ２５内の排出ガス中の酸素濃度を、導入した外気中の酸素により高め、ＴＨＣ浄化率を向上させることが可能となり、排出ガス特性を向上させることができる。さらに、エキゾーストパイプ２４内のみに触媒４１を設ける場合に比べて、エキゾーストパイプ２４内に設ける触媒４１とブランチパイプ２５内に設ける触媒４８とをそれぞれ小型の触媒にすることが可能となる。したがって、触媒４１、４８のコストを抑えることができる。また、触媒が２つあることにより、各触媒の劣化を抑制することも可能となる。なお、触媒４１をエキゾーストパイプ２４に設ける、または触媒４１、４８をエキゾーストパイプ２４とブランチパイプ２５にさらに設ける構成としてもよい。
【００４２】
なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものでは無く、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、本発明に係る用２サイクルエンジンは、刈払機１００１以外に、チェンソーやヘッジトリマ等に適用することもできる。
【符号の説明】
【００４３】
１ エンジン
２ シリンダブロック
３ クランクケース
４ シリンダボア
５ ピストン
１５ 排気ポート
１６ 排気開口
１９ 掃気開口
２０ マフラ
２１ 蓋部
２２ 箱部
２３ マフラハウジング
２４ エキゾーストパイプ
２５ ブランチパイプ
２６ 排気流入口
２７ 排気流出口
２８ エキゾーストパイプの湾曲部
２９ エキゾーストパイプの一方の端部
３０ エキゾーストパイプの他方の端部
３１ ブランチパイプの一方の端部
３２ ブランチパイプの他方の端部
３３ ブランチパイプの湾曲部
４１ 触媒
４２ 外部連通孔
４３ 貫通孔
４４ フランジ部
４６ シール部材
４７ 一方向弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ポートに接続する排気流入口と外部に開口する排気流出口とを備えるマフラハウジングと、
前記マフラハウジング内に収容され、一方の端部が前記排気流入口に接続する両端が開放され、該両端の間に第１の湾曲部を有する第１のパイプと、
一方の端部が閉鎖され、他方の開放端部が前記マフラハウジング内で前記第１のパイプの前記第1の湾曲部の内側に接続される第２のパイプと、を備える、
ことを特徴とする携帯作業機用２サイクルエンジン。
【請求項２】
前記第２のパイプは、前記一方の端部と他方の開放端部との間に第２の湾曲部を有し、
前記第２のパイプと前記第１のパイプとは、該第２の湾曲部の内側が前記第１の湾曲部の内側に対向するように、前記マフラハウジングの内部に配置される、
ことを特徴とする請求項１に記載の携帯作業機用２サイクルエンジン。
【請求項３】
前記第１のパイプの内部に、排気ガス浄化部材が設けられる、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の携帯作業機用２サイクルエンジン。
【請求項４】
前記マフラハウジングは、前記マフラハウジングの外部と連通する外部連通孔を有し、
前記第１のパイプは、前記第１のパイプの前記両端の間において、前記マフラハウジングの外部から内部への気体の流入を許容する第１の一方向弁を介して、前記外部連通孔に接続される、
ことを特徴とする請求項３に記載の携帯作業機用２サイクルエンジン。
【請求項５】
前記マフラハウジングの前記外部連通孔と前記第１のパイプとの接続部分において、
前記マフラハウジングと前記第１のパイプとの間に弾性部材が設けられる、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の携帯作業機用２サイクルエンジン。
【請求項６】
前記第１のパイプは、前記排気流入口と前記排気ガス浄化部材との間に位置する前記第1の湾曲部の外側で、前記第１の一方向弁を介して、前記外部連通孔に接続される、
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の携帯作業機用２サイクルエンジン。
【請求項７】
前記第２のパイプの内部に、排気ガス浄化部材が設けられる、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の携帯作業機用２サイクルエンジン。
【請求項８】
前記第２のパイプは、前記一方の端部と他方の開放端部との間に第２の湾曲部を有し、
前記第２のパイプと前記第１のパイプとは、該第２の湾曲部の内側が前記第１の湾曲部の内側に対向するように、前記マフラハウジングの内部に配置される、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の携帯作業機用２サイクルエンジン。
【請求項９】
前記第２のパイプの前記一方の端部が、前記マフラハウジングの外部に突出し、
前記一方の端部に、前記マフラハウジングの外部から内部への気体の流入を許容する第２の一方向弁を有する貫通孔が形成される、
ことを特徴とする請求項７に記載の携帯作業機用２サイクルエンジン。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の携帯作業機用２サイクルエンジンを備える、
ことを特徴とする携帯作業機。
【請求項１】
排気ポートに接続する排気流入口と外部に開口する排気流出口とを備えるマフラハウジングと、
前記マフラハウジング内に収容され、一方の端部が前記排気流入口に接続する両端が開放され、該両端の間に第１の湾曲部を有する第１のパイプと、
一方の端部が閉鎖され、他方の開放端部が前記マフラハウジング内で前記第１のパイプの前記第1の湾曲部の内側に接続される第２のパイプと、を備える、
ことを特徴とする携帯作業機用２サイクルエンジン。
【請求項２】
前記第２のパイプは、前記一方の端部と他方の開放端部との間に第２の湾曲部を有し、
前記第２のパイプと前記第１のパイプとは、該第２の湾曲部の内側が前記第１の湾曲部の内側に対向するように、前記マフラハウジングの内部に配置される、
ことを特徴とする請求項１に記載の携帯作業機用２サイクルエンジン。
【請求項３】
前記第１のパイプの内部に、排気ガス浄化部材が設けられる、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の携帯作業機用２サイクルエンジン。
【請求項４】
前記マフラハウジングは、前記マフラハウジングの外部と連通する外部連通孔を有し、
前記第１のパイプは、前記第１のパイプの前記両端の間において、前記マフラハウジングの外部から内部への気体の流入を許容する第１の一方向弁を介して、前記外部連通孔に接続される、
ことを特徴とする請求項３に記載の携帯作業機用２サイクルエンジン。
【請求項５】
前記マフラハウジングの前記外部連通孔と前記第１のパイプとの接続部分において、
前記マフラハウジングと前記第１のパイプとの間に弾性部材が設けられる、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の携帯作業機用２サイクルエンジン。
【請求項６】
前記第１のパイプは、前記排気流入口と前記排気ガス浄化部材との間に位置する前記第1の湾曲部の外側で、前記第１の一方向弁を介して、前記外部連通孔に接続される、
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の携帯作業機用２サイクルエンジン。
【請求項７】
前記第２のパイプの内部に、排気ガス浄化部材が設けられる、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の携帯作業機用２サイクルエンジン。
【請求項８】
前記第２のパイプは、前記一方の端部と他方の開放端部との間に第２の湾曲部を有し、
前記第２のパイプと前記第１のパイプとは、該第２の湾曲部の内側が前記第１の湾曲部の内側に対向するように、前記マフラハウジングの内部に配置される、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の携帯作業機用２サイクルエンジン。
【請求項９】
前記第２のパイプの前記一方の端部が、前記マフラハウジングの外部に突出し、
前記一方の端部に、前記マフラハウジングの外部から内部への気体の流入を許容する第２の一方向弁を有する貫通孔が形成される、
ことを特徴とする請求項７に記載の携帯作業機用２サイクルエンジン。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の携帯作業機用２サイクルエンジンを備える、
ことを特徴とする携帯作業機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−６７６６９（Ｐ２０１２−６７６６９Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１２８７７（Ｐ２０１０−２１２８７７）
【出願日】平成２２年９月２２日（２０１０．９．２２）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２２日（２０１０．９．２２）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
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