(57)【要約】【課題】吸気行程でシリンダボアに現れる燃料ミスト群を、シリンダブロックの大幅な強度低下のような問題を招来させることなく蒸発させる。【解決手段】シリンダブロック２を構成する吸気側の側壁１０のうちウォータジャケット９の下方の部位に、ヒータ等の加熱手段１２を鋳込み又は後付けで配置する。燃料ミスト群１４が存在しても、加熱手段１２によって速やかに蒸発するため、シリンダボア１内での混合気の均一化を促進して出力・燃費の向上に貢献できる。また、ノッキングの防止も防止できる。加熱手段１２はウォータジャケット９の下方に部分的に設けるだけであるため、シリンダブロック２の強度低下の問題は殆ど生じない。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダボアを囲う側壁のうち吸気ポートの下方の一部に、前記シリンダボアに吸入された燃料の気化を外部からのエネルギによって促進する加熱手段が設けられている、
シリンダブロック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、内燃機関を構成するシリンダブロックの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
火花点火式の内燃機関において、シリンダボアに吸入した吸気にタンブル流を付与すると、燃料と空気との混合性が高まって出力向上に貢献できる。そこで、強いタンブル流を生成するために、多くの提案が成されている。
【０００３】
他方、本願発明者が吸気・圧縮行程における混合気の状態を分析したところ、下死点近傍においてミスト化した燃料が局部的に存在することが判明した。このミスト化した燃料は、燃料の気化が不十分なために存在するのか、それとも、いったん気化した燃料がシリンダボア内で凝集してミスト化しているのかは不明であるが、いずれにしても、ミスト化した燃料が局部的に存在すると、圧縮行程において蒸発したとしても、シリンダボア内に空燃比のバラツキが発生して、リッチ化した部分が点火前に燃焼してノッキングの原因になるおそれがある。
【０００４】
この点については、例えば特許文献１に開示されている加熱装置をシリンダブロックに設けて、シリンダブロックの熱によって燃料の気化を促進することが考えられる。
【０００５】
特許文献１はコールドスタート時の暖機運転時間の低減を目的としており、加熱手段として蓄熱材を使用している。つまり、運転時に発生した熱を蓄熱材に蓄えておいて、始動時に蓄熱材から放熱させてシリンダブロックの温度を昇温させることにより、混合気の燃焼性を向上させて暖機運転時間を短縮させんとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１８２３９３公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１は、蓄熱材による加熱であるため、蓄熱材が放熱してしまうと加熱効果を保持できず、効果の安定性・確実性に欠けるという問題がある。また、ミスト化した燃料はシリンダボアに局部的に存在するため、シリンダボアは局部的に加熱したら足りるが、特許文献１はシリンダボアを広く包囲するように蓄熱材が配置されているため、シリンダブロックの強度低下といった別の問題が発生するおそれがある。
【０００８】
本願発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明のシリンダブロックは、
「シリンダボアを囲う側壁のうち吸気ポートの下方の一部に、前記シリンダボアに吸入された燃料の気化を外部からのエネルギによって促進する加熱手段が設けられている」
という構成になっている。
【００１０】
ここに、外部からのエネルギによって促進する加熱手段としては、電気エネルギによって発熱するヒータや、排気ガスを利用した加熱部などが挙げられる。電気式ヒータとしては、ペルチェ素子やシーズヒータ、カーボンヒータなど各種のものを使用できる。
【発明の効果】
【００１１】
さて、本願発明者が解析したところ、シリンダボア内のオイルミストは、シリンダボアのうち吸気側に偏って存在することが判明した。その理由は解明していないが、燃料が十分に気化することなくタンブル流に乗って吸気側に寄せられ、下死点付近において高い濃度になると推測される。
【００１２】
そして、本願発明は、シリンダブロックの側壁のうち吸気ポートの下方部に加熱手段を設けているため、ミスト化した燃料を蒸発させて、圧縮行程においてシリンダボア内に均一に拡散させることができる。これにより、燃焼の均一化を促進して熱効率の向上や燃費の向上に貢献できると共に、ノッキングの防止にも貢献できる。
【００１３】
そして、本願発明の加熱手段は外部からのエネルギを受けて発熱等するものであるため、加熱効果の確実性・維持性において優れている。従って、高い信頼性を有する。また、加熱手段はシリンダブロックにおける側壁の一部に設けるものであるため、強度低下を抑制できる点でも優れている。特に、加熱手段を側壁に鋳込むと、強度低下を殆ど無くすことができるため好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態の縦断正面図である。
【図２】第１実施形態の作用を示す図である。
【図３】図２のIII-III 視断面図である。
【図４】第２実施形態の縦断正面図である。
【図５】第３実施形態の縦断正面図である。
【図６】図５のVI-VI 視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、自動車用内燃機関のシリンダブロックに適用している。まず、図１〜３に示す第１実施形態を説明する。
(1).第１実施形態
内燃機関の基本構造は従来と同様であり、複数のシリンダボア１がクランク軸線方向に並べて形成されたシリンダブロック２と、その上面に固定されたシリンダヘッド３とを備えており、シリンダヘッド３には、一対ずつの吸気ポート４と排気ポート５とが形成されている。吸気ポート４の出口は吸気バルブ６で開閉され、排気ポート５の入口は排気バルブ７で開閉される。
【００１６】
シリンダブロック２には、ピストン８が摺動自在に嵌挿されている。また、シリンダブロック２には、シリンダボア１の群を囲ってウォータジャケット９が形成されている。ウォータジャケット９は、ピストン８のストロークの２／３程度の深さになっている。
【００１７】
そして、シリンダブロック２は吸気側の側壁１０と排気側の側壁１１とを有しているが、吸気側の側壁１０のうち、吸気ポート４の下方部位でウォータジャケット９よりも下方の部位でかつ下死点（図１の一点鎖線及び図２の実線の位置）にあるピストン８よりも上の領域に、加熱手段の一例として、ペルチェ素子１２を鋳込みによって配置している。ペルチェ素子１２には、側壁１０の外側に露出した電極１３を設けており、電極１３には、バッテリーから給電される。ペルチェ素子１２は、シリンダボアに向いた面が発熱するようになっている。
【００１８】
以上の構成において、図２に示すように、吸気行程から圧縮行程にかけて、シリンダボア１のうち吸気側の部位に燃料ミスト群１４が存在することがあるが、ペルチェ素子１２の加熱によって蒸発し、圧縮行程においてシリンダボア１の全体に拡散していく。これにより、空燃比を、シリンダボア１の全体で均一化できる。その結果、出力の向上と燃費の向上とに貢献できると共に、ノッキングも防止できる。
【００１９】
ペルチェ素子１２には、内燃機関が運転されている状態で常に通電しておいてもよいし、シリンダブロック２が温まって、シリンダブロック２の熱によって燃料のミスト群１４を蒸発できる状態になっていたり、ピストン８の熱によって蒸発できる状態になっていたりしている状態では通電を停止することも可能である。
【００２０】
なお、ペルチェ素子１２を配置している部分には燃料の爆発による力はあまり作用しないため、ペルチェ素子１２を埋め込んだことによってシリンダブロック２の強度が低下するようなことはない。実施形態ではペルチェ素子１２を鋳込みによって側壁１０に埋設したが、側壁１０に外向きに開口した凹所を形成して、この凹所にペルチェ素子１２を嵌め込んで固定することも可能である。また、ペルチェ素子１２でないヒータを鋳込むことも可能である。
【００２１】
(2).他の実施形態
図４に示す第２実施形態では、加熱手段としてマイクロ波発振機１５を使用しており、側壁１０に開けた穴１６に、燃料ミスト群１４に対してマイクロ波を照射する発振機１５が嵌め込み装着されている。発振機１５は、シール剤を介して穴１６に嵌め込まれている。また、発振機１５の先端面は、シリンダボア１と同じ曲率に形成されている。
【００２２】
この実施形態では、ピストン８が下死点に位置しているタイミングで発振機１５に通電することにより、燃料ミスト群１４をタイムリーに蒸発させることができる。
【００２３】
第１実施形態及び第２実施形態は外部エネルギとして電気を使用したが、図５，６に示す第３実施形態では、加熱手段のエネルギ源として排気ガスを利用している。すなわち、シリンダブロック２における吸気側の側壁１０に、クランク軸線方向に長い排気ガス通路１６を形成して、この排気ガス通路１６に、その一端から他端に向けて排気ガスを流すことにより、吸気側の側壁１０のうちウォータジャケット９の下方の部位を部分的に加熱している。
【００２４】
この実施形態では、排気ガス通路１７とシリンダボア１との間隔は、一対の吸気ポート４を隔てる隔壁の下方において最も薄くなっているため、燃料ミスト群１４の近傍部において、シリンダボア１の内部と最も熱交換されやすい状態なっている。また、排気ガスは高温であるため、大きな熱量を供給できる。従って、燃料ミスト群１４の蒸発を的確に行えるといえる。
【００２５】
第３実施形態では、ウォータジャケット９のうち、少なくと吸気ポート４の下方の部位の下半部を外側に寄らせた幅狭部９ａと成すことにより、燃料ミスト群１４が発生する部位の昇温を促進させている。ウォータジャケット９のうち吸気ポート４の下方部から外れた部位（ボア間部を中心にした部位）は等しい溝幅になっている。ウォータジャケット９のうち、吸気ポート４の下方の部位のみを浅く形成することも可能である（例えば、幅狭部９ａの部分を無くして、ウォータジャケット９の深さを部分的に浅くすることが可能である。）。
【００２６】
排気ガス通路１７への排気ガスの供給は、バルブによって制御することが可能である。これにより、過剰な昇温によるシリンダブロック２の変形を防止できる。
【００２７】
以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は他にも様々に具体化できる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本願発明は、シリンダブロック２に具体化できる。従って、産業上利用できる。
【符号の説明】
【００２９】
１  シリンダボア
２  シリンダブロック
３  シリンダヘッド
４  吸気ポート
６  吸気バルブ
８  ピストン
９  ウォータジャケット
１０  吸気側の側壁
１２  加熱手段の一例としてのペルチェ素子
１４  燃料ミスト群
１５  加熱手段の一例としての発振機
１７  加熱手段の一例として排気ガス通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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