JPH0823301B2 - 携帯作業機用の直列多気筒エンジン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、刈払機，チェーンソ
ー，茶刈り機，噴霧機等の携帯作業機を小型化且つ軽量
化するため、小型の気筒を複数直列に配置したエンジン
に関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯作業機の動力源であるエンジンを小
型化，軽量化するとき、持運びや刈払い等の作業が簡便
なものとなる。また、この種の作業機においては、エン
ジンの振動が作業者の手元に伝播され、種々の問題を発
生している。

【０００３】振動問題を解消するものとして、たとえば
実公昭６３−１１３００号公報で、２サイクル２気筒を
クランク回転軸に対して水平対向させたエンジンが紹介
されている。しかし、水平対向方式では、エンジン全体
の横幅が大きくなるため、エンジン側が木の枝等に当り
作業性，運搬性が低下する。また、機体のバランスが悪
く左右方向に振れ易くなり、操作性が低下する。更に
は、両方のエンジンがクランク回転軸を中心として左右
側に離れた配置であることから、吸気や排気等に関連す
る構造が複雑になり、エンジン全体の小型化，軽量化に
制約が加わる。

【０００４】そこで、本発明者等は、２サイクル１気筒
エンジンの排気量を２等分割した２気筒のシリンダを接
近させて、直列にクランクケースに固定配置することを
提案し、実用新案登録出願した。複数の気筒を直列配置
することにより、水平対向方式に比較して機器全体がコ
ンパクトになり、操作性，作業性，運搬性等が改善され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】大容量のシリンダを複
数の気筒に分割したタイプのエンジンでは、個々のシリ
ンダに爆発を行わせる点火栓が必要となる。従来のエン
ジン設計では、それぞれのシリンダに設けた点火栓にス
パーク発生用の電圧を順次印加するため、ディストリビ
ュータを必要としていた。そのため、配線系統が複雑に
なると共に、機器全体の重量も増加する。

【０００６】ディストリビュータを省略する設計として
は、複数のシリンダそれぞれにスパークを発生させ、シ
リンダ内の混合気の状態に応じて爆発及び失火を行わせ
ることが考えられる。しかし、起電力発生頻度がシリン
ダの個数分だけ倍増し、マグネト及びロータの温度上昇
が著しくなる。その結果、特にインナー式マグネトで
は、短時間に劣化すると共に、安定した起電力が得られ
なくなる。

【０００７】本発明は、このような問題を解消すべく案
出されたものであり、シリンダ冷却用に取り込まれる冷
却風でアウター式のマグネトを空冷する方式を採用する
ことにより、起電力発生頻度が大きいにも拘らず、マグ
ネト及びロータの昇温を抑制し、長期間にわたり安定し
た条件下で駆動する直列多気筒エンジンを提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の直列多気筒エン
ジンは、その目的を達成するため、クランク軸に対し直
列で近接配置された複数のシリンダと、前記クランク軸
の先端側に装着され、送風用のファンが形成されたロー
タと、該ロータの周面に前記シリンダと同じ個数で等間
隔に設けられた複数の磁石と、前記ロータの周面に対向
して配置されたアウター式のマグネトと、該マグネトか
ら延出したコードに接続され、前記シリンダの個々に設
けられた点火栓と、これら機器を覆い前記シリンダに至
る冷却風通路を内部に形成するケーシングとを備えてお
り、前記マグネトは、前記ロータのファンにより前記シ
リンダに送り込まれる冷却風の通路の途中に設けられて
いることを特徴とする。

【０００９】

【作 用】本発明においては、ディストリビュータ等を
使用することなく、複数のシリンダに設けた点火栓を同
時にスパークさせる。そして、混合気が圧縮状態にある
シリンダ内でのみ爆発を発生させ、その他のシリンダ内
で自然に失火させる。そのため、スパーク発生機構が簡
単な構造となる。また、アウター式に位置したマグネト
を冷却風通路に配置することにより、昇温に基づく劣化
や起電力不足を招くことなく、長期間にわたって安定し
たスパーク発生が可能となる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明を刈払機
に適用した実施例を説明する。本実施例の刈払機は、図
１に示すように、シリンダ１０，２０をクランク軸３０
に直列配置したエンジンを備えている。個々のシリンダ
１０，２０は、従来の２サイクル１気筒エンジンのたと
えば４０ｃｃの半分となる２０ｃｃ程度の小容量となる
排気量をもつように内部空間が設計されたシリンダブロ
ック１１，２１を備えている。シリンダブロック１１，
２１の外表面には複数の放熱フィン１２，２２が形成さ
れている。

【００１１】シリンダブロック１１，２１は、図示の例
では一体鋳造されたものが使用されている。しかし、本
発明はこれに拘束されるものではなく、たとえばシリン
ダ１０，２０ごとに独立したシリンダブロックを使用す
ることも可能である。独立したシリンダブロックを使用
するとき、その分だけ表面積が大きくなるので、放熱効
果が向上する。また、２個のシリンダ１０，２０をクラ
ンク軸３０に直列配置した状態を図示しているが、シリ
ンダの個数は３個又はそれ以上にすることができる。シ
リンダの個数が増加するほど、構造が若干複雑化する
が、個々のシリンダとして容量の小さなものが使用で
き、左右方向及び上下方向の寸法を小さくすることがで
きる。

【００１２】シリンダブロック１１，２１の内部には、
クランク軸３０に連結されたピストン１３，２３が摺動
可能に設けられている。そして、ピストン１３，２３の
外周面とシリンダブロック１１，２１の内壁面との間
に、掃気通路１４，２４が形成されている。掃気通路１
４，２４は、排気ポート（図示せず）を介して、図２に
示すようにシリンダ１１，２１の側部に設けられている
扁平状のマフラー４０に接続されている。なお、シリン
ダ１０，２０及びその周辺機器は、エンジンカバー１５
で覆われている。

【００１３】マフラー４０としては、たとえば図４に示
すように、３室タイプを使用することができる。この場
合、マフラ４０の内部を、仕切り板４１，４２で第１室
４３，第２室４４及び第３室４５に分割する。仕切り板
４１，４２には、それぞれ連通管４１ａ，４２ａを取り
付け、第１室４３と第２室４４及び第２室４２と第３室
４５とを連通させる。第１室４３にはシリンダ１０の排
気ポート１９が臨み、第３室４５にはシリンダ２０の排
気ポート２９が臨み、第２室４４にはテールパイプ４６
が開口している。なお、連通管４１ａ，４２ａに代えて
仕切り板４１，４２を単に穿孔した連通孔によっても、
第１室４３と第２室４４及び第２室４２と第３室４５と
を連通させることができる。

【００１４】シリンダ１０内で爆発した後の排気ガス
は、排気ポート１９を経由して第１室４３に流入する。
この排気ガスは、連通管４１ａを経て第２室４４に流れ
込み、一部がテールパイプ４６から排気されると共に、
残りが連通管４２ａを経て第３室に流入する（図４
ａ）。このとき、広い空間をもつ第３室４５によって、
第２室４４から流入した高温・高圧の排気ガスが減圧さ
れ且つ降温する。すなわち、第３室４５がダンパー室と
して働き、消音作用を呈する。

【００１５】逆に、シリンダ２０内で爆発した後の排気
ガスは、排気ポート２９を経由して第３室４５に流入
し、第１室４３による減圧，高温及び消音作用を受けな
がら、テールポート４６から排気される（図４ｂ）。こ
のようにして、図４のａ及びｂに示した排気ガスの流れ
が繰り返され、少ない騒音での稼動が可能となる。

【００１６】また、マフラー４０と反対側で、シリンダ
１０，２０の側方に吸気機構５０が設けられている。吸
気機構５０は、それぞれのシリンダ１０，２０に対応し
た気化器５１，５２を備えている。

【００１７】クランク軸３０の後端には、起動装置３１
が設けられている。図示の例では、起動装置３１として
リコイルスタータが示されているが、スタータモータを
使用することも可能である。クランク軸３１の前端に
は、ロータ６０が設けられている。ロータ６０には複数
のファン６１が放射状に設けられており、クランクケー
ス３２の下方に形成された吸引口３３から冷却風が取り
込まれる。

【００１８】クラッチドラム７０は、その内周面でロー
タ６０の前側端面に設けられたクラッチシュー７１に摺
接する。エンジン動力は、クランク軸３０からロータ６
０，クラッチシュー７１，クラッチドラム７０を介し
て、操作主杆７２に同心円状に内装されている駆動軸７
３に伝達される。これによって、駆動軸７３の先端に取
り付けられている刈刃（図示せず）が回転し、所定の刈
払い作業が行われる。なお、符番７４は、クラッチドラ
ム７０等を覆うクラッチケースを示す。

【００１９】 ロータ６０の周面には、図３に示すよう
に回転軸を中心として点対称に２個の磁石６２，６３が
埋め込まれている。これら磁石６２，６３に対向して、
点火コイル８０がアウター式に配置されている。このた
め、吸引口３３から取り込まれた冷却風がシリンダ１
０，２０まで送られる冷風通路の途中に点火コイル８０
が位置するように、クラッチケース７４の後方下部から
延びたカバー７５及びクランクケース３２の前方から延
びたカバー７６で点火コイル８０が取り囲まれている。

【００２０】図３の場合には、２個の磁石６２，６３が
ロータ６０の反対側周面に設けられている。しかし、磁
石の個数はこれに拘束されるものではなく、クランク軸
３０に直列配置されるシリンダ１０，２０の個数に一致
させる。たとえば、３又は４気筒のエンジンにあって
は、３個又は４個の磁石をロータ６０の周面に等間隔で
配置する。

【００２１】 点火コイル８０から引き出されたコード
８１は、途中で分岐し、それぞれのシリンダ１０，２０
の上部に設けられている点火栓８２，８３に接続されて
いる。また、点火コイル８０からエンジン停止用ストッ
プボタン（図示せず）までコード８４が延長されてお
り、コード８４を介して点火コイル８０を接地すること
によってエンジンが停止する。

【００２２】 なお、個々のシリンダブロック１１，２
１が等しく冷却されるように、エンジンカバー１５の内
部空間を冷却風ガイド１６，１７で仕切っている。ま
た、クランクケース３２の下方に、燃料タンク３４が吸
引口３３を遮らないように配置されている。燃料タンク
３４と気化器５１，５２とは、適宜の給油管を介して接
続されている。

【００２３】シリンダ１０，２０は、交互に爆発を繰り
返す。ここで、一方のシリンダ１０内でピストン１３が
上死点にあるとき、他方にシリンダ２０内でピストン２
３が下死点にある。シリンダ１０内の圧縮混合気が点火
栓８２の点火により爆発すると、混合気の燃焼膨張でピ
ストン１３が下方に押し下げられる。他方のピストン２
３は、掃気通路２４を介して混合気を送り込みながら、
シリンダ２０内を上昇する。そして、ピストン１３及び
ピストン２３がそれぞれ下死点及び上死点に達し、シリ
ンダ２０内の混合気が圧縮・爆発する。

【００２４】 従来の多気筒エンジンでは、一方のシリ
ンダ１０内で混合気を爆発させるために点火栓８２から
スパークを飛ばすとき、他方の点火栓８３でスパークが
発生しないように、点火コイル８０から点火栓８２，８
３に至る通電をディストリビュータで制御している。

【００２５】これに対し、本実施例においては、両方の
点火栓８２，８３で同様にスパークを発生させている。
発生したスパークによって混合気が圧縮されているシリ
ンダ（図１の状態ではシリンダ１０）内では爆発が生じ
るが、他方のシリンダ（図１の状態ではシリンダ２０）
内では可燃状態にないため失火する。そのため、ディス
トリビュータを省略することが可能となり、配線系統が
簡略化される。

【００２６】 そして、二つのシリンダ１０，２０内で
の爆発をピストン１３，２３の往復動に同期させるた
め、ロータ６０の回転軸を中心として磁石６２，６３を
ロータ６０の周面に対称配置している。すなわち、ロー
タ６０の１回転ごとに、スパークが２回発生する。その
結果、ロータ６０及び点火コイル８０の発熱量は、単純
計算で従来の２倍となり、高温に加熱され易い。ロータ
６０及び点火コイル８０が高温に達すると所定の起電力
が発生せず、またロータ６０及び点火コイル８０自体の
劣化も激しい。

【００２７】 この点、本実施例では、吸引口３３から
取り込まれた冷却風がロータ６０のファン６１でシリン
ダ１０，２０に送られる冷却風通路の途中に点火コイル
８０を配置することにより、点火コイル８０の冷却を図
っている。この配置によって、点火コイル８０を過熱状
態よりも十分低い温度に保持することができ、長時間に
わたってスパーク発生用の起電力を安定して得ることが
可能となる。

【００２８】 なお、図示の例では、点火コイル８０を
吸引口３３の近傍に配置している。しかし、冷却風通路
の途中に点火コイル８０が配置されている限り、点火コ
イル８０の配置位置を自由に選定することができる。た
とえば、図１においてシリンダ１０の前方でロータ６０
の上方空間に点火コイル８０を配置しても良い。この位
置においても点火コイル８０の十分な冷却が図られ、ス
パーク発生が安定して行われる。

【００２９】 また、点火コイル８０自体、イグニッシ
ョンコイルとエキサイタコイルとに分離せず、両者を一
体として冷却風通路に配置することによって、クランク
ケース３２の下方に燃料タンク３４組付け用のスペース
を確保することができる。また、クランクケース３２と
燃料タンク３４との間に冷却風流通の妨げとなる部材が
ないため、吸引口３３から十分な量の冷却風を取り込む
ことができる。

【００３０】以上に説明した構造を実公昭６３−１１３
００号公報に記載されている携帯用エンジンの構造と比
較するとき、左右方向の寸法が大幅に小さくなってい
る。そのため、作業中に木の枝等に刈払機が引っ掛かっ
たり、左右のブレが大きくなったりすることなく、安定
した刈払い作業が行われる。また、１気筒の排気量を２
分割しているので、上下方向の寸法が小さくなっている
ことも作業性の向上に有効である。しかも、それぞれの
シリンダ内でピストンが逆方向に運動するため、作業者
に伝播される振動も抑えられ、振動に起因した疲労感を
作業者に与えることも少ない。

【００３１】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の直列多
気筒エンジンにおいては、アウター式マグネトが冷却風
によって強制冷却されるため、昇温が防止され、長期間
にわたり安定した条件下での駆動が可能となる。また、
小型のシリンダを複数設けているので、起動装置として
使用するリコイルスタータを引っ張る力も僅かなもので
済む。或いは、スタータモータを起動装置として使用し
た場合でも、スタータモータの起電力を小さくすること
が可能となる。しかも、個々のシリンダ内で交互に爆発
が行われるので、着火性及び起動性が大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明実施例における刈払機用のエンジン部
分を示す横断面図

【図２】 同じくエンジン部分の水平断面図

【図３】 同じく操作主杆方向から見た側面図

【図４】 マフラーの一例を示す動作説明図

【符号の説明】

１０，２０ シリンダ １５ エンジンカバー ３０ クランク軸 ３２ クランクケース ３３ 吸引口 ６０ ロータ ６１ ファン ６２，６３ 磁石 ７４ クラッチケース ８０ 点火コイル ８１ コード ８２，８３ 点火栓

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｐ 15/00 Ｇ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クランク軸に対し直列で近接配置された
   複数のシリンダと、前記クランク軸の先端側に装着さ
   れ、送風用のファンが形成されたロータと、該ロータの
   周面に前記シリンダと同じ個数で等間隔に設けられた複
   数の磁石と、前記ロータの周面に対向して配置されたア
   ウター式マグネトと、該マグネトから延出したコードに
   接続され、前記シリンダの個々に設けられた点火栓と、
   これら機器を覆い前記シリンダに至る冷却風通路を内部
   に形成するケーシングとを備えており、前記マグネト
   は、前記ロータのファンにより前記シリンダに送り込ま
   れる冷却風の通路の途中に設けられていることを特徴と
   する携帯作業機用の直列多気筒エンジン。