JP6098292B2 - エンジン及び携帯作業機 - Google Patents

Description

本発明は、チェンソー、カッター等の携帯作業機における動力源として用いられるエンジン、及びエンジンを備えた携帯作業機に関する。

チェンソー、カッター等に代表される携帯作業機の多くは、動力源となるエンジンの高出力化、小型化、軽量化が求められるため、動力源として２サイクルエンジンを用いることが主流である。この２サイクルエンジンは、エンジンの排気・掃気行程時に燃焼室の排気ポートから未燃焼ガスが排出されて排出ガス特性が悪化する。そこで、２サイクルエンジンにおける排出ガス特性の悪化を抑制するために、触媒方式、空気先導掃気方式、排気脈動方式等が採用されている。

触媒方式は、排気ガスの排出経路に触媒を配置して排気ガスを浄化するものである。空気先導方式は、エンジンの排気・掃気行程中に、未燃焼ガスが燃焼室から排出される前に、掃気通路の空気を燃焼室に先導させる方式である。また、排気脈動方式は、排気ポートから排出された燃焼ガスの圧力波を、エンジンの排気工程の後半に排気ポートに伝播させることで、未燃焼ガスを燃焼室に留まらせる方式である。これらの方式のうち、排気脈動方式により排出ガス特性の悪化を抑制する構造のエンジン、及びそのエンジンを備えた携帯作業機の一例が、特許文献１に記載されている。

この特許文献１に記載されたエンジンは、排気ポートの下流に設けたエキゾーストパイと、エキゾーストパイプから分岐されたブランチパイプとを有する。エキゾーストパイプの下流端は、膨張室を介してマフラーの外部に接続されている。特許文献１に記載されたエンジンは、燃焼室からエキゾーストパイプへ排出ガスが排出され、排気行程が終了する直前に、膨張室の圧力がエキゾーストパイプを経由して排気ポート付近に伝播され、ブランチパイプ内で反射された圧力が、エキゾーストパイプを介して排気ポート付近に伝播されるようになっている。このため、排気行程の終了直前における排気ポート付近の圧力が上昇し、未燃焼ガスが燃焼室内に留められ、排出ガスの特性が悪化することを抑制でき、エンジン出力を向上できる。

特開２０１２−６７６６８号公報

しかしながら、排出ガスの流出を抑えるためには、さらに圧力波の伝播効果を高める必要がある。

本発明の目的は、未燃焼ガスを燃焼室に留まらせる機能を一層向上できるエンジン、及びエンジンを備えた携帯作業機を提供することにある。

一実施形態のエンジンは、シリンダ内に燃焼室が設けられており、前記シリンダ内で往復動作するピストンにより、前記シリンダ内面に形成されて前記燃焼室に接続された排気ポートが開閉され、前記排気ポートにマフラが接続されるエンジンであって、前記シリンダに設けられて前記排気ポートに上流端が接続された第１排気通路と、前記排気ポートから排出される燃焼ガスの排出方向で前記第１排気通路の下流端に形成された開口部と、前記マフラに設けられ、前記開口部に接続通路を介して接続された第２排気通路と、を有し、前記ピストンの動作方向における前記接続通路の中心は、前記ピストンの動作方向における前記開口部の中心よりも、前記ピストンの動作方向で前記燃焼室に近い位置に配置され、前記ピストンの動作方向における前記接続通路の長さは、前記ピストンの動作方向における前記排気ポートの長さよりも短く構成されている。

他の実施形態の携帯作業機は、一実施形態のエンジンと、前記エンジンの動力が伝達されて動作する動作部材と、を有する。

本発明のエンジンによれば、第２排気通路から接続通路を通って排気ポートに伝播される圧力波が、排気ポートへ向けて伝播し易くなり、未燃焼ガスを燃焼室に留まらせる機能の低下を抑制できる。

本発明のエンジンを有する携帯作業機を示す正面断面図である。 本発明のエンジンの構造例を示す拡大断面図である。 図１に示すエンジンの外観図である。 図１に示すエンジンのシリンダ及びマフラの一部を示す分解図である。 本発明のエンジンの動作を示す模式図である。 本発明のエンジンの動作を示す模式図である。 本発明のエンジンの動作を示す模式図である。 本発明のエンジンの動作を示す模式図である。 本発明のエンジンの動作を示す模式図である。 本発明のエンジンの他の構造例を示す拡大断面図である。 本発明のエンジンの他の構造例を示す拡大断面図である。 本発明のエンジンの他の構造例を示す拡大断面図である。 本発明のエンジンの他の構造例を示す拡大断面図である。

本発明のエンジンの実施形態、及びエンジンを備えた携帯作業機の実施形態について、図１〜図４を参照して詳細に説明する。図１に携帯作業機としての切断機１０が示されており、切断機１０は、本体ケース１１と、本体ケース１１の内部に設けられたエンジン１２と、本体ケース１１の外部に設けた切断刃１３とを有する。切断刃１３は、本発明の動作部材に相当する。切断刃１３は回転可能に支持されており、切断刃１３を覆うカバー１４が設けられている。本体ケース１１の外部には、フロントハンドル１５及びリヤハンドル１６が取り付けられており、作業者はフロントハンドル１５及びリヤハンドル１６を掴んで切断機１０を持ち上げることができる。なお、リヤハンドル１６にはスロットルレバー１７が設けられている。スロットルレバー１７は、作業者がエンジン１２の回転数を調節するために設けられている。

エンジン１２は、燃料と空気とが混合された混合気を、燃焼室１８で燃焼させて動力を発生する内燃機関である。エンジン１２は、シリンダ１９、マフラ２０、燃料供給装置２１を有しており、シリンダ１９の内部にピストン２２が中心線Ａに沿った方向に往復動作可能に設けられている。中心線Ａに沿った方向が、本発明におけるピストンの動作方向である。図１及び図２では、シリンダ１９の内部におけるピストン２２の上方に燃焼室１８が形成される。また、シリンダ１９には、燃焼室１８に露出する点火プラグ２３が設けられている。さらに、シリンダ１９の内面には掃気ポート２４が形成されており、掃気ポート２４は掃気通路を介してクランク室２５に接続されている。

一方、シリンダ１９の下方にクランクケース２６が設けられており、クランクケース２６内にクランク室２５が形成されている。クランク室２５にはクランクシャフト２７が回転可能に設けられており、シリンダ１９の内部からクランク室２５に亘ってコンロッド２８が設けられている。コンロッド２８の一端はクランクシャフト２７に連結され、コンロッド２８の他端はピストン２２に連結されている。

シリンダ１９には吸気管２９が取り付けられており、吸気管２９の内部に設けられた吸気通路３０がクランク室２５に接続される。燃料供給装置２１は、吸気通路３０に供給される空気の流れ方向で、吸気通路３０よりも上流に設けられており、燃料と空気との混合気が吸気通路３０を経由してクランク室２５に供給されている。シリンダ１９を内面から外面に向けて貫通する第１排気通路３１が設けられており、第１排気通路３１とシリンダ１９の内部とを接続する排気ポート３２が設けられている。

排気ポート３２は、ピストン２２の動作により開閉される。図１でピストン２２が中心線Ａに沿って第１の動作方向に動作する、つまり、シリンダ１９内で上昇すると、排気ポート３２がピストン２２により閉じられる。これに対して、図１でピストン２２が中心線Ａに沿って第２の動作方向に動作する、つまり、シリンダ１９内で下降すると、排気ポート３２がピストン２２により開かれる。

マフラ２０は、エキゾーストパイプ３３、ブランチパイプ３４、第１膨張室３５、第２膨張室４４を有しており、エキゾーストパイプ３３の内部に第２排気通路３６が形成されている。排気ポート３２から第１排気通路３１に排出される排出ガスの流れ方向で、第１排気通路３１の下流端に第２排気通路３６が接続されている。第１排気通路３１の断面積は、排出ガスの流れ方向で第２排気通路３６に近づくことに伴い広くなっている。図４のように第１排気通路３１を側面視すると、その開口形状は四角形に近似する形状である。

また、第１排気通路３１の上下方向の中心線Ｂは、中心線Ａに対して非直角に交差するように、第１排気通路３１が延ばされている。第１排気通路３１内における排出ガスの流れ方向で、第２排気通路３６に近づくことに伴い、中心線Ｂが水平線から離れる向きで、中心線Ｂが傾斜している。具体的には、ピストン２２の中心線Ａが鉛直線に沿って延ばされている状態で、第１排気通路３１の下流端の中心Ｃは、排気ポート３２の中心Ｄよりも低い位置にある。

一方、第２排気通路３６は、排出ガスの流れ方向で最上流端から下流に向けて略水平に延ばされており、次いで、湾曲部分を介して下方へ向けて延ばされ、第２排気通路３６の最下流端は第１膨張室３５に接続されている。第２排気通路３６の断面積は、排出ガスの流れ方向で第１膨張室３５に近づくことに伴い広くなっている。さらに、第１膨張室３５は壁部材３７及び隔壁３８によって取り囲まれた空間である。隔壁３８には第３排気通路３９が設けられている。第３排気通路３９は、第１膨張室３５と第２膨張室４４とを接続しており、第２膨張室４４は第４排気通路４５を介してマフラ２０の外部につながっている。

本発明のエンジン１２は、シリンダ１９とマフラ２０との接続箇所の構造に特徴があり、以下、エンジン１２の特徴部分の構造を順次説明する。

（実施の形態１）
エンジン１２の実施の形態１を、図２を参照して説明する。まず、第１排気通路３１の下流端に開口部３１ａが形成されている。また、壁部材３７とシリンダ１９との間にガスケット４０が介在されている。壁部材３７を厚さ方向に貫通する開口部４１が設けられており、ガスケット４０を厚さ方向に貫通する開口部４２が設けられている。開口部４１は、本発明の接続通路に相当し、第１排気通路３１は、２つの開口部４２，４１を介して第２排気通路３６に接続されている。第２排気通路３６の上流端に開口部３６ａが形成されている。開口部４１の断面積は、ブランチ通路３４ａの断面積の最大値よりも広い。なお、本明細書において、上流、下流は、排気ポート３２から排出される燃焼ガスの排出方向における上流、下流を意味する。

さらに、エキゾーストパイプ３３の一部は第１膨張室３５に配置されており、エキゾーストパイプ３３の外周面における第１排気通路３１側の端部にフランジ４３が設けられている。フランジ４３は、エキゾーストパイプ３３の外周面から外側に向けて張り出した環状体であり、フランジ４３とシリンダ１９との間にガスケット４０及び壁部材３７が介在されている。そして、フランジ４３に形成された孔にねじ部材が挿入されており、そのねじ部材が締め付けられて、エキゾーストパイプ３３、壁部材３７、ガスケット４０が固定されている。

第１排気通路３１の開口部３１ａの形状、ガスケット４０の開口部４２の形状、第２排気通路３６の開口部３６ａの形状は、略四角形であり、開口部の四隅が湾曲されている。そして、開口部３１ａ，３６ａ，４２は開口幅が同じである。ここで、開口幅はピストン２２の動作方向、つまり、中心線Ａに沿った方向の幅である。また、中心線Ａに沿った方向で、開口部３１ａ，３６ａ，４２を形成する上下の縁は同じ位置にある。これに対して、壁部材３７に設けられた開口部４１の開口幅は、開口部３１ａ，３６ａ，４２の開口幅よりも狭い。

また、中心線Ａに沿った方向で、開口部４１を形成する上縁は、開口部３１ａ，３６ａ，４２を形成する上縁と同じ位置にある。さらに、中心線Ａに沿った方向で、開口部４１を形成する下縁４１ｂは、開口部３１ａ，３６ａ，４２を形成する下縁とは異なる位置にある。

すなわち、開口部４１の下縁４１ｂは、開口部３１ａの下縁３１ｃ及び第２排気通路３６の下縁から、上方に向けて所定量突出している。そして、中心線Ａに沿った方向で、開口部４１の中心Ｅと、開口部３１ａの中心Ｃとは異なる位置に配置されている。具体的に説明すると、中心線Ａに沿った方向で、中心Ｅから排気ポート３２の上縁３２ａまでの長さは、中心Ｃから上縁３２ａまでの長さよりも短い。排気ポート３２の上縁３２ａは、ピストン２２が上死点に向けて動作するときに、排気ポート３２が開口している箇所の上端である。このように、中心線Ａに沿った方向で、中心Ｅは中心Ｃよりも燃焼室１８に近い位置に配置されている。

さらに、ブランチパイプ３４の内部にブランチ通路３４ａが設けられており、排出ガス流れ方向で、第２排気通路３６の開口部３６ａから、第２排気通路３６とブランチ通路３４ａとが接続された箇所までの範囲は、第２排気通路３６が略水平となっており、その範囲における第２排気通路３６の中心線Ｆは、第１排気通路３１の開口部３１ａの中心Ｃと同じ高さにある。つまり、中心線Ｂと中心線Ｆとが、中心Ｃで交差する。また、中心線Ｆは開口部４１の中心Ｅよりも低い位置にある。

ブランチ通路３４ａは第２排気通路３６から分岐されており、分岐箇所から上方に向けて延ばされている。次いで、ブランチ通路３４ａは略水平に延ばされ、更に下方に向けて延ばされ、第２排気通路３６とは反対側の端部は閉じられている。ブランチ通路３４ａの断面積は、排出ガスの流れ方向で第２排気通路３６から、閉じられた端部に向かって一定となっている。なお、ブランチ通路３４ａにおける第２排気通路３６とは反対側の端部は、閉じられていてもよいし、小径の孔を介して第１膨張室３５につながっていてもよい。つまり、ブランチ通路３４ａは、第２排気通路３６から伝播される排出ガスの圧力波を、第２排気通路３６へ反射できる構造であればよい。

上記のように構成されたエンジン１２を常用回転数、例えば、毎分９０００ｒｐｍで運転する場合、エンジン１２内及びマフラ２０内における排出ガスの流れ、及び排出ガスの圧力波の伝播状態を、図１、図２、図５〜図９を参照して説明する。図５のように、ピストン２２が上死点に向けて上昇し、掃気ポート２４及び排気ポート３２が共に閉じられることにより、燃焼室１８内の圧力が上昇し、かつ、所定のタイミングで点火プラグ２３による点火制御が行われて、燃焼室１８で混合気が燃焼、即ち、爆発する。

上記の爆発行程により、燃焼室１８の内部が高温・高圧となり、かつ、ピストン２２が下降する。ピストン２２が下降して図６のように排気ポート３２が開くと、燃焼室１８の燃焼ガスが、排気ポート３２、第１排気通路３１を経て第２排気通路３６へ排出される。この排気行程では、第２排気通路３６及びブランチ通路３４ａに正圧波が矢印Ｇで示すように伝播する。第２排気通路３６から第１膨張室３５に向かって伝播した正圧波が第２排気通路３６の最下流端に達すると、正圧波が負圧波に反転して逆向き、つまり、第２排気通路３６内を逆流する矢印Ｈの向きで伝播する。

一方、ブランチ通路３４ａ内に伝播された正圧波は、ブランチ通路３４ａの下流端に到達して反射し、その正圧波がブランチ通路３４ａ内を第２排気通路３６に戻る矢印Ｊの向きで伝播される。上記の作用中、掃気ポート２４はピストン２２により閉じられている。

ピストン２２がさらに下降して、図７のように掃気ポート２４が開くと、クランク室２５内の混合気が掃気ポート２４を経由して燃焼室１８に吸入され、かつ、燃焼室１８内の燃焼ガスが第１排気通路３１へと排出される。つまり、吸気行程及び掃気行程が併行して生じる。掃気ポート２４が開いた初期の段階では、第２排気通路３６内を反転して伝播される矢印Ｈの向きの負圧波と、ブランチ通路３４ａ内で反射して伝播される矢印Ｊの向きの正圧波が合成される。その結果、排気ポート３２及び第１排気通路３１の背圧が低下する。

なお、排気ポート３２が開いてから、ピストン２２が下死点に到達するまでの間、燃焼室１８の燃焼ガスは、排気ポート３２、第１排気通路３１、第２排気通路３６を経由して第１膨張室３５に排出され、さらに燃焼ガスは、第１膨張室３５から第２膨張室４４を経由してマフラ２０の外部に排出される。

一方、ピストン２２が下死点に到達して動作の向きが逆となり、ピストン２２が上昇して掃気ポート２４が閉じられると、図８に矢印Ｋで示すように、第１膨張室３５内に溜まった燃焼ガスの正圧波が、第２排気通路３６に伝播される。そして、第２排気通路内３６に伝播された正圧波は、第２排気通路３６とブランチ通路３４ａとの分岐箇所を経て、その一部がブランチ通路３４ａ内に伝播し、他は第１排気通路３１に向かって伝播する。このため、第１排気通路３１及びおよび排気ポート３２の圧力が上昇する。

ブランチ通路内３４ａに伝播した正圧波は、ブランチ通路３４ａの下流端で反射されて第２排気通路３６に戻る。そして、ピストン２２の上昇により掃気ポート２４が閉じられてから、排気ポート３２が閉じられるまでの間は、図９矢印Ｌで示すように、ブランチ通路３４ａ内で反射した正圧波の一部が第１排気通路３１に伝播される。このため、第１排気通路３１及び排気ポート３２は高圧状態に維持される。

さらに、ピストン２２が上昇して排気ポート３２が閉じられると、燃焼室１８内の混合気が圧縮される圧縮行程となり、次いで前述した爆発行程に戻る。以後、爆発行程、排気行程、掃気・吸入工程を繰り返し、ピストン２２が往復する動力がクランクシャフト２７の回転力に変換される。本実施形態におけるエンジン１２は、ピストン２２が２ストロークする過程で、吸入・掃気行程、圧縮行程、爆発行程、排気行程の１サイクルが行われる、いわゆる、２ストローク１サイクルエンジン（２サイクルエンジン）である。そして、クランクシャフト２７のトルクは、動力伝達機構を介して切断刃１３に伝達され、切断刃１３が回転する。

上記のように、本実施形態のエンジン１２によれば、ピストン２２が上昇して掃気ポート２４が閉じられてから、排気ポート３２が閉じられるまでの間は、第１膨張室３５から第２排気通路３６に伝播される正圧波と、ブランチ通路３４ａ内で反射して第２排気通路３６に伝播される正圧波とが、共に第１排気通路３１及び排気ポート３２に伝播されて、排気ポート３２の圧力を高い状態に維持することができる。

このため、燃焼室１８から排気ポート３２を通って第１排気通路３１に流出しようとする新気、すなわち未燃焼ガスを、燃焼室１８内へ押し戻すことが可能となる。つまり、マフラ２０内部における排出ガスの圧力脈動を利用して、未燃焼ガスの吹き抜けを抑制している。したがって、エンジン１２における排出ガス特性が悪化することを抑制でき、かつ、エンジン出力を向上させることができる。

特に、本実施形態のエンジン１２は、第１排気通路３１と第２排気通路３６との間にの開口部４１が設けられており、中心線Ａに沿った方向で、開口部４１の中心Ｅは開口部３１ａの中心Ｃよりも、排気ポート３２の上縁３２ａに近い位置にある。つまり、ピストン２２が上死点に向けて動作する際、排気ポート３２が開いている部分と、開口部４１の中心Ｅとの距離をなるべく短くできる。

このため、第２排気通路３６から第１排気通路３１に伝播される圧力波の向きを、排気ポート３２のうち開いている箇所に向けて偏向、または指向させ易くなる。すなわち、開口部４１を形成する下縁４１ｂは、圧力波を排気ポート３２に集中させ易くするための堰として作用する。したがって、エンジン１２は、未燃焼ガスを燃焼室１８内に留まらせる性能が一層向上する。

また、壁部材３７に設ける開口部４１の断面積は、排気ポート３２の断面積の最大値に対して０．７倍〜１．３倍に設定することができる。排気ポート３２の断面積の最大値とは、ピストン２２が上昇する過程で掃気ポート２４が閉じられてから、排気ポート３２が閉じられるまでの間における断面積の最大値を意味する。そして、エンジン１２の排気行程、つまり、ピストン２２が下降して排気ポート３２が開く際、排気ポート３２の断面積は、ピストン２２の下降に伴い広くなっていく。このため、開口部４１の断面積を、排気ポート３２の断面積の最大値に対して１．０以下にしても、燃焼ガスが開口部４１を通る際に流通抵抗が高くなることを抑制できる。

また、第１排気通路３１の中心線Ｂ、第２排気通路３６の中心線Ｆに沿った方向で、排気ポート３２から下縁４１ｂまでの距離は、２０ｍｍ〜５０ｍｍの間に設定することができる。これは、第２排気通路３６から第１排気通路３１に伝播される圧力波が、排気ポート３２に向かって集中的に流れるようにするためである。

また、単一の部品である壁部材３７が、第１膨張室３５を形成し、かつ、開口部４１を形成する。このため、エンジン１２の部品点数が増加することを抑制でき、エンジン１２の製造コストの上昇を抑制でき、安価なエンジン１２を提供できる。

また、排出ガスの流れ方向で、第２排気通路３６の長さ方向の途中にブランチ通路３４ａを接続しているため、マフラ２０の全体を小型化することができる。すなわち、本実施形態のエンジン１２を小型化、軽量化するためにエキゾーストパイプ３３の長さ、ブランチパイプ３４の長さを短くしたり、第２排気通路３６の断面積、容積を縮小したり、ブランチ通路３４ａの断面積、容積を縮小したりする設計を行う場合でも、未燃焼ガスを燃焼室１８内に留まらせることができる。言い換えれば、エンジン１２の排出ガス特性が悪化することを防止する効果、エンジン１２を小型化、軽量化する効果を、両立することができる。

また、エンジン回転数が所定の常用回転数である際に、第１膨張室３５に蓄えられていた圧力が、ピストン２２が上昇して排気ポート３２が閉じられる直前に、第１排気通路３１を経て排気ポート３２に伝播されるように、第２排気通路３６の有効長さ、ブランチ通路３４ａの有効長さを設定することも可能である。

さらに、開口部４１の断面積は、ブランチ通路３４ａの最上流端の断面積よりも大きくすることが好ましい。このように構成すると、ブランチ通路３４ａで反射して戻ってきた圧力波が開口部４１を通り排気ポート３２に伝播される際に、流通抵抗により圧力損失が生じることを抑制できる。したがって、エンジン１２は、未燃焼ガスを燃焼室１８内に留まらせる性能が一層向上する。

（実施の形態２）
次に、エンジン１２における実施の形態２を、図１０を参照して説明する。図１０のエンジン１２では、開口部４２が本発明の接続通路に相当し、第１排気通路３１の開口部３１ａは、開口部４２，４１を介して、第２排気通路３６の開口部３６ａに接続されている。図１０に示すエンジン１２は、中心線Ａに沿った方向で、ガスケット４０の開口部４２の中心Ｍは、開口部３１ａの中心Ｃとは異なる位置に配置されている。具体的に説明すると、中心線Ａに沿った方向で、ガスケット４０の開口部４２の中心Ｍから排気ポート３２の上縁３２ａまでの長さは、開口部３１ａの中心Ｃから排気ポート３２の上縁３２ａまでの長さよりも短い。

つまり、中心線Ａに沿った方向で、中心Ｍから排気ポート３２のうち開いている箇所までの長さは、中心Ｃから排気ポート３２のうち開いている箇所までの長さよりも短い。このように、中心線Ａに沿った方向で、中心Ｍは中心Ｃよりも燃焼室１８に近い位置に配置されている。また、図１０のエンジン１２は、中心線Ａに沿った方向で、開口部４１の中心と、開口部３１ａの中心Ｃとが同じ位置にある。図１０のエンジン１２におけるその他の構造は、図１〜図３のエンジン１２と同じである。

図１０のエンジン１２の動作は、図５〜図９で説明したエンジン１２の動作と同じである。また、図１０のエンジン１２は、中心線Ａに沿った方向で、開口部４２の中心Ｍから排気ポート３２の上縁３２ａまでの長さは、中心Ｃから排気ポート３２の上縁３２ａまでの長さよりも短い。

したがって、ピストン２２が上昇して掃気ポート２４が閉じられてから、排気ポート３２が閉じられるまでの間、第２排気通路３６を通って排気ポート３２に伝播される圧力波を、排気ポート３２が開いている箇所に集中させることができ、エンジン１２の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、図１０のエンジン１２においては、ガスケット４０に設けられる開口部４２の開口幅、高さ方向の位置を設計することにより、排出ガスの特性が悪化することを防止できる。したがって、専用の部品を設けずに済み、部品点数が増加することを防止できる。なお、図１０のエンジン１２において、ガスケット４０の開口部４２の位置及び開口幅以外の構造は、図２のエンジン１２と同様の設計にすることができ、図２のエンジン１２と同様の効果を得られる。

（実施の形態３）
次に、エンジン１２における実施の形態３を、図１１を参照して説明する。図１１に示すエンジン１２は、中心線Ａに沿った方向で、開口部３１ａ，４１，４２の下縁が同じ位置にあり、フランジ４３の下縁が、開口部３１ａ，４１，４２の下縁から上方へ突出した位置にある。また、エキゾーストパイプ３３のうち、第１排気通路３１側の端部は、フランジ４３の下縁に乗り上げるように屈曲されている。すなわち、第２排気通路３６の上流端に形成された開口部３６ａの断面積は、開口部３１ａ，４１，４２のそれぞれの断面積よりも狭い。上記開口部３６ａが、本発明の接続通路に相当する。

そして、中心線Ａに沿った方向で、開口部３６ａの中心Ｎは、開口部３１ａの中心Ｃとは異なる位置に配置されている。具体的に説明すると、中心線Ａに沿った方向で、開口部３６ａの中心Ｎから、排気ポート３２の上縁３２ａまでの長さは、開口部３１ａの中心Ｃから、排気ポート３２の上縁３２ａまでの長さよりも短い。このように、中心線Ａに沿った方向で、中心Ｎは中心Ｃよりも燃焼室１８に近い位置に配置されている。図１１のエンジン１２におけるその他の構造は、図１〜図３のエンジン１２と同じである。

図１１のエンジン１２の動作は、図５〜図９で説明したエンジン１２の動作と同じである。また、図１１のエンジン１２では、中心線Ａに沿った方向で、開口部３６ａの中心Ｎから排気ポート３２の上縁３２ａまでの長さは、開口部３１ａの中心Ｃから排気ポート３２の上縁３２ａまでの長さよりも短い。すなわち、中心線Ａに沿った方向で、開かれている部分の排気ポート３２と、中心Ｎとの距離をなるべく短くしている。

したがって、ピストン２２が上昇して掃気ポート２４が閉じられてから、排気ポート３２が閉じられるまでの間、第２排気通路３６の開口部３６ａを通って排気ポート３２に伝播される圧力波を、排気ポート３２付近に集中させることができ、エンジン１２の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、図１１のエンジン１２においては、開口部３６ａの開口幅、高さ方向の位置を設計することにより、排出ガスの特性が悪化することを防止できる。したがって、専用の部品を設けずに済み、部品点数が増加することを防止できる。なお、図１１のエンジン１２において、開口部３６ａの位置及び開口幅以外の構造は、図２のエンジン１２と同様の設計にすることができ、図２のエンジン１２と同様の効果を得られる。

（実施の形態４）
次に、エンジン１２における実施の形態４を、図１２を参照して説明する。図１２に示すエンジン１２は、中心線Ａに沿った方向で、開口部３１ａ，４１，４２の下縁が同じ位置にあり、フランジ４３の下縁が、開口部３１ａ，４１，４２の下縁から上方へ突出した位置にある。また、エキゾーストパイプ３３のうち、第１排気通路３１側の端部は、フランジ４３の下縁に乗り上げている。図１２のエンジン１２では、開口部３６ａが、本発明に接続通路に相当する。そして、中心線Ａに沿った方向で、開口部３６ａの中心Ｎは、開口部３１ａの中心Ｃとは異なる位置に配置されている。具体的に説明すると、中心線Ａに沿った方向で、開口部３６ａから排気ポート３２の上縁３２ａまでの長さは、開口部３１ａの中心Ｎから排気ポート３２の上縁３２ａまでの長さよりも短い。

また、エキゾーストパイプ３３のうち、フランジ４３が取り付けられている箇所から下流側は、上壁３６ｂが略水平に延ばされ、下壁３６ｃが傾斜して延ばされている。下壁３６ｃは、開口部３６ａに近づくほど、上壁３６ｂと間隔が狭くなる向きで傾斜している。より具体的には、下壁３６ｃの内面は中心線Ｂと平行である。図１２のエンジン１２におけるその他の構造は、図１〜図３のエンジン１２と同じである。

図１２のエンジン１２の動作は、図５〜図９で説明したエンジン１２の動作と同じである。また、図１２のエンジン１２では、中心線Ａに沿った方向で、開口部３６ａの中心Ｎは、開口部３１ａとは異なる位置にある。すなわち、中心線Ａに沿った方向で、開かれている部分の排気ポート３２と、中心Ｎとの距離をなるべく短くしている。このように、中心線Ａに沿った方向で、中心Ｎは中心Ｃよりも燃焼室１８に近い位置に配置されている。したがって、ピストン２２が上昇して掃気ポート２４が閉じられてから、排気ポート３２が閉じられるまでの間、第２排気通路３６の開口部３６ａを通って排気ポート３２に伝播される圧力波を、排気ポート３２付近に集中させることができ、エンジン１２の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

さらに、図１２のエンジン１２は、上壁３６ｂの内面が水平であり、開口部３６ａに近づくほど、上壁３６ｂと下壁３６ｃとの間隔が狭くなる向きで下壁３６ｃが傾斜している。したがって、第２排気通路３６の開口部３６ａを通って排気ポート３２に伝播される圧力波を、排気ポート３２付近に一層集中させることができる。

また、図１２のエンジン１２においては、フランジ４３の形状、エキゾーストパイプ３３の構造を設計して、開口部３６ａの開口幅、高さ方向の位置を調整し、排出ガスの特性が悪化することを防止できる。したがって、専用の部品を設けずに済み、部品点数が増加することを防止できる。なお、図１２のエンジン１２において、開口部３６ａの位置及び開口幅以外の構造は、図２のエンジン１２と同様の設計にすることができ、図２のエンジン１２と同様の効果を得られる。

（実施の形態５）
次に、エンジン１２における実施の形態５を、図１３を参照して説明する。図１３に示すエンジン１２は、中心線Ａに沿った方向で、開口部３１ａ，３６ａ，４２の下縁が同じ位置あり、壁部材３７の一部が、開口部３１ａ，３６ａ，４２の下縁よりも中心線Ｆに近い位置まで突出され、かつ、その位置から湾曲部３７ａを介して第１排気通路３１に向けて延びた張り出し部３７ｂが設けられている。

張り出し部３７ｂは、開口部３１ａ，４２に亘って配置されており、張り出し部３７ｂの上方に開口部４１が形成されている。湾曲部３７ａに、開口部４１の内面に連続する湾曲面３７ｃが形成されている。張り出し部３７ｂは、開口部３１ａの中心Ｃよりも下方に位置しており、開口部４１の中心Ｐは、中心Ｃよりも高い位置にある。図１３のエンジン１２では、開口部４１が、本発明の接続通路に相当する。なお、図１３のエンジン１２におけるその他の構造は、図１〜図３のエンジン１２と同じである。

図１３のエンジン１２の動作は、図５〜図９で説明したエンジン１２の動作と同じである。また、図１３のエンジン１２では、中心線Ａに沿った方向で、開口部４１の中心Ｐは、開口部３１ａの中心Ｃとは異なる位置にある。すなわち、ピストン２２が動作して排気ポート３２が閉じられる前の段階で、中心線Ａに沿った方向で、中心Ｐから排気ポート３２のうち開いている箇所までの長さは、中心Ｃから排気ポート３２のうち開いている箇所までの長さよりも短い。このように、中心線Ａに沿った方向で、中心Ｐは中心Ｃよりも燃焼室１８に近い位置に配置されている。したがって、ピストン２２が上昇して掃気ポート２４が閉じられてから、排気ポート３２が閉じられるまでの間、第２排気通路３６の開口部３６ａを通って排気ポート３２に伝播される圧力波を、排気ポート３２付近に集中させることができ、エンジン１２の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

さらに、図１３のエンジン１２は、壁部材３７に湾曲部３７ａが設けられており、圧力波が湾曲部３７ａの表面に沿って曲面形状または円弧形状に伝播される。したがって、圧力波が第２排気通路３６の開口部３６ａを通って排気ポート３２に伝播される際に、圧力損失が生じることを抑制できる。

また、図１３のエンジン１２は、壁部材３７の形状を設計して、開口部４１の開口幅、中心線Ａに沿った方向で開口部４１の中心Ｐの位置を調整し、排出ガスの特性が悪化することを防止できる。したがって、専用の部品を設けずに済み、部品点数が増加することを防止できる。なお、図１３のエンジン１２において、壁部材３７の形状以外の構造は、図２のエンジン１２と同様の設計にすることができ、図２のエンジン１２と同様の効果を得られる。

本発明のエンジン及び携帯作業機は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、本発明のエンジンは、中心線Ａが鉛直線に沿って配置されている構造の他、中心線Ａが鉛直線に対して傾斜しているエンジンも含む。また、本発明のエンジンは、中心線Ａと中心線Ｂとが、非略直角に交差する構造のエンジンの他、中心線Ａと中心線Ｂとが略直角に交差する構造のエンジンを含む。なお、本発明において、開口部の断面形状、接続通路の断面形状は、楕円形、円形等を含む。

本発明の携帯作業機は、動力源としてのエンジンの動力を動作部材に伝達するエンジン工具であり、携帯作業機は、上記した切断機の他、ブロワ、ヘッジトリマ、ドリル、耕耘機、チェンソー、草刈り機等を含む。草刈り機における動作部材は刈刃である。チェンソーにおける動作部材はチェーン状の刃である。ブロワにおける動作部材は羽根車である。耕耘機における動作部材は耕刃である。ヘッジトリマにおける動作部材はブレードである。ドリルにおける動作部材は穴あけ刃である。本発明における動作部材は、回転運動する動作部材、往復運動する動作部材、循環運動する部材を含む。

１２…エンジン、１３…切断刃、１８…燃焼室、１９…シリンダ、２２…ピストン、３１…第１排気通路、３１ａ，３６ａ，４１，４２…開口部、３２…排気ポート、３３…エキゾーストパイプ、３４ａ…ブランチ通路、３５…第１膨張室、３６…第２排気通路、３７…壁部材、３７ｃ…湾曲面、４０…ガスケット、４３…フランジ、Ｃ，Ｅ，Ｍ，Ｎ，Ｐ…中心。

Claims (11)

1. シリンダ内に燃焼室が設けられており、前記シリンダ内で往復動作するピストンにより、前記シリンダ内面に形成されて前記燃焼室に接続された排気ポートが開閉され、前記排気ポートにマフラが接続されるエンジンであって、
   前記シリンダに設けられて前記排気ポートに上流端が接続された第１排気通路と、
   前記排気ポートから排出される燃焼ガスの排出方向で前記第１排気通路の下流端に形成された開口部と、
   前記マフラに設けられ、前記開口部に接続通路を介して接続された第２排気通路と、
   を有し、
   前記ピストンの動作方向における前記接続通路の中心は、前記ピストンの動作方向における前記開口部の中心よりも、前記ピストンの動作方向で前記燃焼室に近い位置に配置され、
   前記ピストンの動作方向における前記接続通路の長さは、前記ピストンの動作方向における前記排気ポートの長さよりも短く構成されている、エンジン。
2. 前記接続通路によって前記第２排気通路からみて断面積が絞られる位置を前記開口部と前記マフラとの接続部上から第１排気通路上とした、請求項１に記載のエンジン。
3. 前記ピストンの動作方向における前記排気ポートの上縁が、前記ピストンの動作方向における前記接続通路の上縁より上方に位置するよう、前記第１排気通路が前記燃焼ガスの排出方向の下流に向けて下方に傾斜している、請求項１または請求項２に記載のエンジン。
4. 前記第２排気通路から分岐されたブランチ通路を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジン。
5. 前記接続通路の断面積は、前記ブランチ通路の断面積よりも広い、請求項４に記載のエンジン。
6. 前記第２排気通路を有するエキゾーストパイプと、
   前記第２排気通路から燃焼ガスが排出される膨張室と、
   前記膨張室を形成する壁部材と、
   を有し、
   前記壁部材のうち、前記シリンダと前記エキゾーストパイプの端部との間に介在された箇所に、前記接続通路が形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のエンジン。
7. 前記壁部材に、前記接続通路の内面に連続する湾曲面が形成されている、請求項６に記載のエンジン。
8. 前記第２排気通路を有するエキゾーストパイプと、
   前記エキゾーストパイプの端部と前記シリンダとの間に介在されたガスケットと、
   を有し、
   前記ガスケットに、前記接続通路が設けられている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のエンジン。
9. 前記第２排気通路を有するエキゾーストパイプと、
   前記エキゾーストパイプに設けられ、かつ、前記シリンダに固定されるフランジと、
   を有し、
   前記フランジの一部が前記ピストンの動作方向に延ばされて前記接続通路が形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のエンジン。
10. 前記接続通路の断面積は、前記排気ポートの断面積の最大値に対して、０．７倍〜１．３倍である、請求項１〜９のいずれか１項に記載のエンジン。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載されたエンジンと、
    前記エンジンから動力が伝達されて動作する動作部材と、
    を有する、携帯作業機。

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