(57)【要約】【課題】内燃機関において、簡単な構成でノッキングを抑制すると共に暖機促進を可能とする。【解決手段】燃焼室１８に連通する吸気ポート１９及び排気ポート２０を設け、この吸気ポート１９及び排気ポート２０を吸気弁２１及び排気弁２２により開閉可能とすると共に、吸気ポート１９に燃料を噴射するインジェクタ２９を設けて構成し、燃焼室１８と吸気ポート１９における燃料噴霧の到達部との間で熱交換を行うヒートパイプ４１を設ける。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室と、該燃焼室に連通する吸気ポート及び排気ポートと、前記吸気ポート及び前記排気ポートを開閉する吸気弁及び排気弁と、前記吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記燃焼室と前記吸気ポートとの間で熱交換を行う熱伝導体とを具えたことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関において、前記熱伝導体の一端部は、前記燃料噴射手段から噴射された燃料噴霧が到達する前記吸気ポートの壁面の近傍に位置することを特徴とする内燃機関。
【請求項３】
燃焼室と、該燃焼室に連通する吸気ポート及び排気ポートと、前記吸気ポート及び前記排気ポートを開閉する吸気弁及び排気弁と、前記吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記吸気ポートの近傍に設けられたウォータジャケットと、前記燃焼室と前記ウォータジャケットとの間で熱交換を行う熱伝導体とを具えたことを特徴とする内燃機関。
【請求項４】
請求項１記載の内燃機関において、前記熱伝導体の一端部は、前記燃焼室における吸気ポートとの連通部の近傍に位置することを特徴とする内燃機関。
【請求項５】
請求項１または３記載の内燃機関において、前記熱伝導体は、内部に作動流体が封入されたヒートパイプであって、一端の蒸発部が前記燃焼室の近傍に位置し、他端の凝縮部が前記吸気ポートまたは前記ウォータジャケットの近傍に位置することを特徴とする内燃機関。
【請求項６】
請求項１または３記載の内燃機関において、前記熱伝導体は、シリンダヘッドより熱伝導率の高い材料によりなる棒状体であることを特徴とする内燃機関。
【請求項７】
請求項１または３記載の内燃機関において、シリンダヘッドが上部ヘッドと下部ヘッドとを締結して構成され、前記熱伝導体が前記上部ヘッドと前記下部ヘッドとの締結面に封入されて設けられたことを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室に対して吸気ポート及び排気ポートが設けられると共に、冷却水を循環するウォータジャケットが設けられた内燃機関に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な内燃機関は、燃焼室の上方に混合気を吸入する吸気ポートが連通して設けられると共に、燃焼ガスを排出する排気ポートが連通して設けられ、この吸気ポート及び排気ポートが吸気弁及び排気弁により開閉可能となっており、吸気ポートに燃料を噴射するインジェクタが設けられる一方、燃焼室の混合気に点火する点火プラグが設けられて構成されている。従って、インジェクタから燃料が吸気ポートに噴射されて空気と混合し、ピストンの吸気行程における吸気弁の開放時に吸気ポートの混合気が燃焼室に吸入され、圧縮行程時にこの混合気が圧縮されてから火花着火されて爆発し、排気行程における排気弁の開放時に、排気ガスが排気ポートから外部に排出される。
【０００３】
ところが、内燃機関の冷態始動時には、吸気ポートが低温状態にあるため、インジェクタから噴射された燃料噴霧が十分に霧化せずに吸気ポートの壁面に付着してしまう。すると、燃料が空気と適正に混合せず、液状のまま燃焼室に供給されることとなり、燃焼悪化による出力低下や排ガス特性の悪化を招いてしまう。
【０００４】
そのため、例えば、下記特許文献１に記載された「内燃機関の燃料気化補助ヒータ」にあっては、吸気管内の燃料供給部下流に吸気案内筒を設けると共に、この吸気案内筒にヒータを設けることで、吸気管を流れる燃料を加熱して霧化・気化を促進するようにしている。
【０００５】
【特許文献１】特公昭６２−０２５８６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上述した特許文献１の「内燃機関の燃料気化補助ヒータ」にでは、吸気管を改造して吸気案内筒やヒータ、更に、このヒータに給電するためのリード線などを設けなければならず、構造が複雑になるばかりでなく、製造コストが増加してしまうという問題がある。一方、ヒータを用いて吸気ポート（吸気管）を加熱すると、この熱が燃焼室の温度にも影響を与えてしまう可能性がある。一般に、燃焼室における吸気ポート側を冷却することで、自己着火を防止してノッキングを抑制することにつながるものと考えられており、吸気ポートや燃料室の近傍にヒータを設けることで、ノッキングを誘発してしまう可能性がある。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためのものであって、簡単な構成でノッキングを抑制すると共に暖機促進を可能とした内燃機関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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の内燃機関は、燃焼室と、該燃焼室に連通する吸気ポート及び排気ポートと、前記吸気ポート及び前記排気ポートを開閉する吸気弁及び排気弁と、前記吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記燃焼室と前記吸気ポートとの間で熱交換を行う熱伝導体とを具えたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の内燃機関では、前記熱伝導体の一端部は、前記燃料噴射手段から噴射された燃料噴霧が到達する前記吸気ポートの壁面の近傍に位置することを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の内燃機関は、燃焼室と、該燃焼室に連通する吸気ポート及び排気ポートと、前記吸気ポート及び前記排気ポートを開閉する吸気弁及び排気弁と、前記吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記吸気ポートの近傍に設けられたウォータジャケットと、前記燃焼室と前記ウォータジャケットとの間で熱交換を行う熱伝導体とを具えたことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の内燃機関では、前記熱伝導体の一端部は、前記燃焼室における吸気ポートとの連通部の近傍に位置することを特徴としている。
【００１２】
本発明の内燃機関では、前記熱伝導体は、内部に作動流体が封入されたヒートパイプであって、一端の蒸発部が前記燃焼室の近傍に位置し、他端の凝縮部が前記吸気ポートまたは前記ウォータジャケットの近傍に位置することを特徴としている。
【００１３】
本発明の内燃機関では、前記熱伝導体は、シリンダヘッドより熱伝導率の高い材料によりなる棒状体であることを特徴としている。
【００１４】
本発明の内燃機関では、シリンダヘッドが上部ヘッドと下部ヘッドとを締結して構成され、前記熱伝導体が前記上部ヘッドと前記下部ヘッドとの締結面に封入されて設けられたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の内燃機関によれば、燃焼室に連通する吸気ポート及び排気ポートを設け、この吸気ポート及び排気ポートを吸気弁及び排気弁により開閉可能とすると共に、吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射手段を設けて構成し、燃焼室と吸気ポートとの間で熱交換を行う熱伝導体を設けたので、燃焼室の熱が熱伝導体により吸気ポートに伝達されることで、冷態時には、燃料噴霧や吸気が早期に加熱されて気化や混合が促進され、暖機を効率的に行うことができる一方、温態時には、燃焼室が冷却されてノッキングを抑制することができ、また、構造を簡素化することができる。
【００１６】
また、本発明の内燃機関によれば、燃焼室に連通する吸気ポート及び排気ポートを設け、この吸気ポート及び排気ポートを吸気弁及び排気弁により開閉可能とすると共に、吸気ポートの近傍にウォータジャケットを設けて構成し、燃焼室とウォータジャケットとの間で熱交換を行う熱伝導体を設けたので、燃焼室の熱が熱伝導体によりウォータジャケットに伝達されることで、冷態時には、冷却水が早期に加熱されて暖機を促進することができる一方、温態時には、燃焼室が冷却されてノッキングを抑制することができ、また、構造を簡素化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明に係る内燃機関の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明の実施例１に係る内燃機関を表す燃焼室近傍の断面図、図２は、図１のII−II断面図、図３は、実施例１の内燃機関を表す概略構成図である。
【００１９】
実施例１において、図１乃至図３に示すように、内燃機関としてのエンジン１１は火花点火式のエンジンであって、シリンダブロック１２上にシリンダヘッド１３が締結されており、このシリンダブロック１２に形成された複数のシリンダボア１４にピストン１５がそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック１２の下部にクランクシャフト１６が回転自在に支持されており、各ピストン１５はコネクティングロッド１７を介してこのクランクシャフト１６にそれぞれ連結されている。
【００２０】
燃焼室１８は、シリンダブロック１２とシリンダヘッド１３とピストン１５により構成されており、この燃焼室１８の上部、つまり、シリンダヘッド１３の下面に２つの吸気ポート１９及び排気ポート２０がそれぞれ対向して形成されており、各吸気ポート１９及び各排気ポート２０に対してそれぞれ吸気弁２１及び排気弁２２の下端部が位置している。従って、この吸気弁２１及び排気弁２２が所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート１９及び排気ポート２０を開閉し、吸気ポート１９と燃焼室１８、燃焼室１８と排気ポート２０とをそれぞれ連通することができる。また、シリンダブロック１２には、シリンダボア１４の外側に位置してウォータジャケット２３が設けられると共に、シリンダヘッド１３には、吸気側と排気側、その中間部にウォータジャケット２４が設けられている。
【００２１】
そして、吸気ポート１９には、インテークマニホールド２５を介して吸気管２６が連結されており、この吸気管２６の空気取入口にはエアクリーナ２７が取付けられると共に、このエアクリーナ２７の下流側にスロットル弁を有する電子スロットル装置２８が設けられている。また、シリンダヘッド１３には吸気ポート１９に燃料を噴射するインジェクタ（燃料噴射手段）２９が装着されると共に、燃焼室１８の上方に位置して混合気に着火する点火プラグ３０が装着されている。
【００２２】
一方、排気ポート２０には、エギゾーストマニホールド３１を介して排気管３２が連結されており、この排気管３２には排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘなどの有害物質を浄化処理する触媒装置３３が装着されている。
【００２３】
また、エンジン１１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）３４が搭載されており、このＥＣＵ３４は、インジェクタ２９の燃料噴射タイミングや点火プラグ３０の点火時期などを制御可能となっており、検出した吸入空気量、スロットル開度(またはアクセル開度)、エンジン回転数などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量、噴射時期、点火時期などを決定している。即ち、吸気管２４の上流側にはエアフローセンサ３５が装着され、計測した吸入空気量をＥＣＵ３４に出力している。また、電子スロットル装置２８は現在のスロットル開度をＥＣＵ３４に出力しており、エンジン回転数センサ３６は検出したエンジン回転数をＥＣＵ３４に出力している。
【００２４】
そして、本実施例のエンジン１１には、燃焼室１８と吸気ポート１９との間で熱交換を行う熱伝導体としてのヒートパイプ４１が設けられている。このヒートパイプ４１は、閉じた中空円筒形状のパイプ内に作動流体として水やフロン、ナトリウムなどを所定量だけ真空状態で封入して構成されており、上端部が凝縮部（放熱部）４１ａで、下端部が蒸発部（入熱部）４１ｂとなっている。なお、このヒートパイプ４１は、内壁面に凝縮した液体の作動流体を凝縮部４１ａから蒸発部４１ｂに戻す毛細管部として図示しないウイックが形成されている。従って、このヒートパイプ４１は、シリンダヘッド１３にて、一対の吸気ポート１９の間で、且つ、一端が燃焼室１８に連通するように形成された取付孔４２に対して、下方、つまり、燃焼室１８側から圧入されることで所定位置に固定されている。そして、ヒートパイプ４１の凝縮部４１ａがインジェクタ２９から噴射された燃料噴霧が到達する吸気ポート１９の壁面の近傍に位置して露出する一方、蒸発部４１ｂが燃焼室１８における吸気ポート１９との連通部の近傍に位置して露出することとなる。
【００２５】
このように構成された実施例１のエンジン１１において、スロットル開度に応じた所定量の燃料がインジェクタ２９から吸気ポートに１９噴射されると、この吸気ポート１９で空気と燃料との混合気が形成され、ピストン１５が下降する吸気行程時に、吸気弁２１が開放されると、吸気ポート１９の混合気が燃焼室１８に吸入される。そして、ピストン１５が上昇する圧縮行程時に、燃焼室１８内の混合気が圧縮されてから点火プラグ３０により火花着火されると、燃焼室１８内で膨張・爆発し、排気行程で排気弁２２が開放すると、燃焼室１８内の排気ガスが排気ポート２０に排出される。
【００２６】
このエンジン１１の燃焼行程にて、始動時には、吸気ポート１９が十分に暖められておらずに冷間状態にあり、インジェクタ２９が噴射された燃料噴霧が気化しにくく、吸気ポート１９の内壁面に付着して空気との良好に混合することができない。一方、燃焼室１８では、混合気の燃焼により高温状態となっている。このとき、ヒートパイプ４１では、内部の作動流体が下方の蒸発部４１ｂに滞留しており、この蒸発部４１ｂにて、作動流体が高温の燃焼ガスから熱交換により吸熱し、液体から蒸気に状態変化する。そして、この蒸気となった作動流体はヒートパイプ内４１を上方に流れて凝縮部４１ａに至り、ここで、蒸気の作動流体が吸気ポート１９の近傍で熱交換により放熱して凝縮し、蒸気から液体に状態変化し、液体となった作動流体はその重力並びにウイックによりヒートパイプ１６内を下方に流れて蒸発部４１ｂに至る。従って、燃焼室１８で発生した熱がヒートパイプ４１の作動流体により吸気ポート１９の近傍に伝達されることとなり、この吸気ポート１９が暖められることで、インジェクタ２９から噴射された燃料噴霧の気化が促進されることとなり、吸気ポート１９の内壁面への燃料付着を抑制して空気と良好に混合することができ、エンジン１１の暖機促進を図ることができる。
【００２７】
一方、エンジン１１の燃焼行程にて、暖機後における特に高負荷運転時には、吸気ポート１９は十分に暖められた温間状態にあり、インジェクタ２９が噴射された燃料噴霧は早期に気化して空気との良好に混合することができる。一方、燃焼室１８では、点火プラグ３０の近傍から吸気ポート１９側に向けて火炎が伝播するものであるが、この吸気ポート側が高温状態になると自己着火してノッキングが発生してしまう。このとき、ヒートパイプ４１では、前述したように、内部の作動流体が下方の蒸発部４１ｂにて高温の燃焼ガスにより液体から蒸気に状態変化し、この蒸気となった作動流体がヒートパイプ内４１を上方に流れて凝縮部４１ａに至り、吸気ポート１９の近傍で熱交換により放熱して凝縮し、蒸気から液体に状態変化する。この液体となった作動流体はその重力並びにウイックによりヒートパイプ１６内を下方に流れて蒸発部４１ｂに至る。従って、燃焼室１８における吸気ポート１６との連通部、つまり、吸気弁２１の近傍で発生した熱がヒートパイプ４１の作動流体により吸気ポート１９の近傍に伝達されることとなり、この燃焼室１８が局所冷却されることで、この部分での自己着火を防止し、ノッキングの発生を抑制することができ、ドライバビリティの向上を図ることができる。
【００２８】
このように実施例１のエンジン１１にあっては、燃焼室１８に連通する吸気ポート１９及び排気ポート２０を設け、この吸気ポート１９及び排気ポート２０を吸気弁２１及び排気弁２２により開閉可能とすると共に、吸気ポート１９に燃料を噴射するインジェクタ２９を設けて構成し、燃焼室１８と吸気ポート１９との間で熱交換を行うヒートパイプ４１を設けている。
【００２９】
従って、燃焼室１８の熱がヒートパイプ４１により吸気ポート１９に伝達されることで、エンジン１１の冷態時には、吸気ポート１９が早期に加熱され、インジェクタ２９から吸気ポート１９に噴射される燃料噴霧が早期に気化して空気との混合が促進されることとなり、暖機を効率的に行うことができると共に、霧化の促進により、特に、均質リーンバーン燃焼において燃料の均質化が可能となり、排気ガス特性や燃費を改善することができる。一方、エンジン１１の温態時には、燃焼室１８が局所的に冷却され、自己着火を防止することでノッキングを抑制することができる。
【００３０】
また、ノッキングの発生の抑制や暖機促進を可能とする一方で、部品点数の増加や構造の複雑化を極力抑制することができ、簡単な構成でエンジン出力を向上することができると共に、ドライバビリティを向上することができる。
【実施例２】
【００３１】
図４は、本発明の実施例２に係る内燃機関を表す燃焼室近傍の断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００３２】
実施例２において、図４に示すように、内燃機関としてのエンジン５１は、前述した実施例１とほぼ同様の構成をなしている。そして、本実施例のエンジン５１には、燃焼室１８と吸気ポート１９及びウォータジャケット２４との間で熱交換を行う熱伝導棒（熱伝導体）５２がウォータジャケット２４を貫通して設けられている。この熱伝導棒５２は、アルミニウム製のシリンダヘッド１３よりも熱伝導率の高い材料である銅製である。従って、この熱伝導棒５２は、シリンダヘッド１３にて、一対の吸気ポート１９の間で、且つ、ウォータジャケット２４を貫通して一端が燃焼室１８に連通するように形成された取付孔５３に対して、燃焼室１８側から圧入されることで所定位置に固定されている。そして、熱伝導棒５２の上端部５２ａがインジェクタ２９から噴射された燃料噴霧が到達する吸気ポート１９の壁面の近傍に位置する一方、下端部５２ｂが燃焼室１８における吸気ポート１９との連通部の近傍に位置することとなる。
【００３３】
なお、アルミニウム製のシリンダヘッド１３に対して、熱伝導棒５２をこれより熱伝導率の高い銅製としたが、鉄製のシリンダヘッドの場合には、アルミニウム製の熱伝導棒としても良く、材料はこれらに限定されるものではなく、熱伝導棒をシリンダヘッド１３よりも熱伝導率の高い材料で形成すればよい。また、熱伝導棒５２がウォータジャケット２４を貫通して設けられているため、取付孔５３と熱伝導棒５２との間には図示しないシール部材が介装されており、ウォータジャケット２４内の冷却水の漏洩を防止している。
【００３４】
このように構成された実施例２のエンジン５２において、冷間時には、燃焼室１８で発生した熱が熱伝導棒５２によりウォータジャケット２４及び吸気ポート１９の近傍に伝達されることとなる。そのため、ウォータジャケット２４内の冷却水が加熱されると共に、吸気ポート１９が暖められてインジェクタ２９から噴射された燃料噴霧の気化が促進されることとなり、吸気ポート１９の内壁面への燃料付着を抑制して空気と良好に混合することができ、また、エンジン５１の暖機促進を図ることができる。
【００３５】
一方、温間時には、燃焼室１８における吸気ポート１６との連通部、つまり、吸気弁２１の近傍で発生した熱が熱伝導棒５２によりウォータジャケット２４や吸気ポート１９の近傍に伝達されることとなり、この燃焼室１８が局所冷却されることで、この部分での自己着火を防止し、ノッキングの発生を抑制することができ、ドライバビリティの向上を図ることができる。
【００３６】
このように実施例２のエンジン５１にあっては、燃焼室１８と吸気ポート１９との間で熱交換を行う熱伝導棒５２を、アルミニウム製のシリンダヘッド１３よりも熱伝導率の高い材料である銅製し、この熱伝導棒５２をシリンダヘッド１３のウォータジャケット２４を貫通して設けている。
【００３７】
従って、燃焼室１８の熱が熱伝導棒５２によりウォータジャケット２４や吸気ポート１９に伝達されることで、エンジン５１の冷態時には、冷却水や吸気ポート１９が早期に加熱され、インジェクタ２９から吸気ポート１９に噴射される燃料噴霧が早期に気化して空気との混合が促進されることとなり、暖機を効率的に行うことができる一方、エンジン５１の温態時には、燃焼室１８が局所的に冷却され、自己着火を防止することでノッキングを抑制することができる。また、熱伝導棒５２を銅製とすることで、衝撃に強く信頼性を向上することができると共に、加工が容易であり、低コスト化を図ることができる。
【実施例３】
【００３８】
図５は、本発明の実施例３に係る内燃機関を表す燃焼室近傍の断面図、図６は、ヒートパイプの取付状態を表す断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００３９】
実施例３において、図５及び図６に示すように、内燃機関としてのエンジン６１は、前述した実施例１とほぼ同様の構成をなしている。そして、本実施例のエンジン６１には、燃焼室１８とウォータジャケット２４との間で熱交換を行う熱伝導体としてのヒートパイプ６２が設けられている。このヒートパイプ６２は、実施例１と同様に、パイプ内に作動流体を所定量だけ真空状態で封入して構成され、上端部が凝縮部６２ａで、下端部が蒸発部６２ｂとなっている。従って、このヒートパイプ６２は、シリンダヘッド１３にて、吸気ポート１９の下方で、燃焼室１８からウォータジャケット２４まで貫通して形成された取付孔６３に対して、燃焼室１８側からねじ部６４をもって所定位置に固定されている。そして、ヒートパイプ６２の凝縮部６２ａがウォータジャケット２４内に位置する一方、蒸発部６２ｂが燃焼室１８における吸気ポート１９との連通部の近傍に位置することとなる。なお、ヒートパイプ６２がウォータジャケット２４内に設けられているため、ねじ部６４には図示しないシール部材が介装され、ウォータジャケット２４内の冷却水の漏洩を防止している。
【００４０】
このように構成された実施例３のエンジン６２において、冷間時には、燃焼室１８で発生した熱がヒートパイプ６２によりウォータジャケット２４に伝達されることとなり、このウォータジャケット２４内の冷却水が加熱され、エンジン６１の暖機促進を図ることができる。一方、温間時には、燃焼室１８における吸気ポート１６との連通部、つまり、吸気弁２１の近傍で発生した熱がヒートパイプ６２によりウォータジャケット２４に伝達され、この燃焼室１８が局所冷却されることとなり、自己着火を防止してノッキングの発生を抑制することができ、ドライバビリティの向上を図ることができる。
【００４１】
このように実施例３のエンジン６１にあっては、シリンダヘッド１３に燃焼室１８とウォータジャケット２４との間で熱交換を行うヒートパイプ６２を設けている。
【００４２】
従って、燃焼室１８の熱がヒートパイプ６２によりウォータジャケット２４に伝達されることで、エンジン５１の冷態時には、ウォータジャケット２４内の冷却水が早期に加熱され、暖機を効率的に行うことができる一方、エンジン１５の温態時には、燃焼室１８が局所的に冷却され、自己着火を防止することでノッキングを抑制することができる。また、ヒートパイプ６２をシリンダヘッド１３の取付孔６３にねじ部６４により固定したことで、ヒートパイプ６２の取付を容易に行うことができ、作業コストを低減することができる。
【実施例４】
【００４３】
図７は、本発明の実施例４に係る内燃機関を表す燃焼室近傍の断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００４４】
実施例４において、図７に示すように、内燃機関としてのエンジン７１は、前述した実施例１とほぼ同様の構成をなしているものの、シリンダヘッド７２が上下分割構造となっている。即ち、シリンダヘッド７２は、上部ヘッド７２ａと下部ヘッド７２ｂとを有し、この上部ヘッド７２ａと下部ヘッド７２ｂとが所定の位置で上下に組み合わされた状態で、図示しない締結ボルトにより連結されることで、吸気ポート１９及び排気ポート２０、複数のウォータジャケット２４等が構成される。
【００４５】
また、本実施例のエンジン７１には、燃焼室１８と吸気ポート１９及びウォータジャケット２４との間で熱交換を行うヒートパイプ７３が封入されている。このヒートパイプ７３は、実施例１と同様に、パイプ内に作動流体を所定量だけ真空状態で封入して構成され、上端部が凝縮部７３ａで、下端部が蒸発部７３ｂとなっている。そして、各ヘッド７２ａ，７２ｂには、ウォータジャケット２４のための凹部２４ａ，２４ｂと共に、ヒートパイプ７３を封入するための取付穴７４ａ，７４ｂが形成されている。従って、ヒートパイプ７３の蒸発部７３ｂを下部ヘッド７２ｂの取付穴７４ｂに嵌合した状態で、凝縮部７３ａが取付穴７４ａに嵌合するように上部ヘッド７２ａを組み付け、各ヘッド７２ａ，７２ｂの間に図示しないシール部材を介して締結することで、シリンダヘッド７２内にヒートパイプ７３が封入される。すると、ヒートパイプ７３の凝縮部７３ａがウォータジャケット２４を貫通して吸気ポート１９の下方に位置する一方、蒸発部７３ｂが燃焼室１８における吸気ポート１９との連通部の近傍に位置することとなる。
【００４６】
このように構成された実施例４のエンジン７３において、冷間時には、燃焼室１８で発生した熱がヒートパイプ７３によりウォータジャケット２４及び吸気ポート１９の近傍に伝達されることとなる。そのため、ウォータジャケット２４内の冷却水が加熱されると共に、吸気ポート１９が暖められてインジェクタ２９から噴射された燃料噴霧の気化が促進されることとなり、吸気ポート１９の内壁面への燃料付着を抑制して空気と良好に混合することができ、また、エンジン７１の暖機促進を図ることができる。
【００４７】
一方、温間時には、燃焼室１８における吸気ポート１６との連通部、つまり、吸気弁２１の近傍で発生した熱がヒートパイプ７３によりウォータジャケット２４や吸気ポート１９の近傍に伝達されることとなり、この燃焼室１８が局所冷却されることで、この部分での自己着火を防止し、ノッキングの発生を抑制することができ、ドライバビリティの向上を図ることができる。
【００４８】
このように実施例４のエンジン７１にあっては、シリンダヘッド７２を上下分割構造とし、上部ヘッド７２ａと下部ヘッド７２ｂとの間に、燃焼室１８と吸気ポート１９及びウォータジャケット２４との間で熱交換を行うヒートパイプ７３を封入して設けている。
【００４９】
従って、燃焼室１８の熱がヒートパイプ７３によりウォータジャケット２４や吸気ポート１９に伝達されることで、エンジン７１の冷態時には、冷却水や吸気ポート１９が早期に加熱され、インジェクタ２９から吸気ポート１９に噴射される燃料噴霧が早期に気化して空気との混合が促進されることとなり、暖機を効率的に行うことができる一方、エンジン７１の温態時には、燃焼室１８が局所的に冷却され、自己着火を防止することでノッキングを抑制することができる。また、ヒートパイプ７３をシリンダヘッド７２内に封入することで、ウォータジャケット２４のシールが容易となり、冷却水の漏洩を確実に行うことができると共に、低コスト化を図ることができる。
【００５０】
なお、上述した実施例１，３，４では、熱伝導体としてヒートパイプ４１，６２，７３を用い、実施例２では、熱伝導体として熱伝導棒５２を用いたが、この組み合わせに限定されるものではない。また、上述した各実施例では、熱伝導体としてヒートパイプ４１，６２，７３、または、熱伝導棒５２を、一対の吸気ポート１９の間に設けたが、この位置に限定されるものではなく、エンジン特性やノック特性などに応じてその取付位置、つまり、冷却位置を変更しても良いものであり、例えば、吸気ポート１９と排気ポート２０との間であっても良い。更に、一つの熱伝導体を一対の吸気ポート１９の間に設けずに、２つの熱伝導体を各吸気ポート１９の直下にそれぞれ設けても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上のように、本発明に係る内燃機関は、燃焼室と吸気ポートまたはウォータジャケットとの間で熱交換を行う熱伝導体をもうけることで、ノッキング抑制と暖機促進を可能とするものであり、いずれの形式の内燃機関にも有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施例１に係る内燃機関を表す燃焼室近傍の断面図である。
【図２】図１のII−II断面図である。
【図３】実施例１の内燃機関を表す概略構成図である。
【図４】本発明の実施例２に係る内燃機関を表す燃焼室近傍の断面図である。
【図５】本発明の実施例３に係る内燃機関を表す燃焼室近傍の断面図である。
【図６】ヒートパイプの取付状態を表す断面図である。
【図７】本発明の実施例４に係る内燃機関を表す燃焼室近傍の断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１１，５１，６１，７１  エンジン（内燃機関）
１２  シリンダブロック
１３，７２  シリンダヘッド
１８  燃焼室
１９  吸気ポート
２１  吸気弁
２４  ウォータジャケット
２９  インジェクタ（燃料噴射手段）
３０  点火プラグ
４１，６２，７３  ヒートパイプ（熱伝導体）
５２  熱伝導棒（熱伝導体）
【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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【図７】
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