(57)【要約】【課題】より高効率に排熱を回収することができ、更に高いエネルギ効率を実現することができるエンジンを提供する。【解決手段】エンジンは、エンジン本体と排熱回収装置７とを備える。エンジン本体のシリンダヘッド２２には、排気ポート２１６が形成されている。排気ポート２１６は、排気ポート開口部２１２から斜め上方に立ち上がった後に、上向きに凸の形状で湾曲形成されている。排熱回収装置７は、一部が排気ポート２１６内に差し込まれたヒートパイプ７１を有する。ヒートパイプ７１は、排気ポート２１６内において、当該排気ポート２１６のポート中心軸Ａｘ２１６よりも上側（湾曲に係る弧の外側）に配置されている。また、排気ポート２１６内において、ヒートパイプ７１は、排気ポート２１６の上壁面２１６ｂとの間に隙間Ｇを空けた状態で配置されている。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室を構成する気筒と、当該燃焼室に接続された排気ポートと、を有するエンジン本体と、
前記排気ポート中に少なくとも一部が配設されたヒートパイプを有し、当該ヒートパイプで前記排気ポート中を流れる排気ガスから受熱する排熱回収装置と、
を備え、
前記排気ポートは、前記気筒の軸方向上側に向けて凸となるように湾曲されており、
前記ヒートパイプにおける前記排気ポート中に配設された部分は、前記排気ポートの中心軸よりも前記湾曲に係る弧の外側に受熱部分に配置されている、
エンジン。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジンであって、
前記ヒートパイプにおける前記燃焼室側の先端部を通り、前記排気ポートの中心軸に直交する垂線と、当該垂線と前記排気ポートにおける前記気筒の軸方向下側の壁面との交点と、当該交点を通り、前記排気ポートにおける前記軸方向下側の壁面に接する接線と、を仮定する場合に、
前記排気ポートは、前記接線が、前記燃焼室に対する前記排気ポートの接続部分における当該排気ポートの中心点よりも前記気筒の軸方向上側を通過するように湾曲されている、
エンジン。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のエンジンであって、
前記ヒートパイプにおける前記排気ポート中に配設された部分は、前記排気ポートにおける前記軸方向上側の壁面に対して、隙間を空けて沿った状態で配置されている、
エンジン。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れかに記載のエンジンであって、
前記排気ポートは、
前記燃焼室に対して開口された第１開口部に繋がる第１独立排気ポートと、
前記燃焼室に対して前記第１開口部とは別に開口された第２開口部に繋がる第２独立排気ポートと、
前記排気ガスの流れ方向の下流側で前記第１独立排気ポートと前記第２独立排気ポートとが集合されてなり、前記第１独立排気ポートおよび前記第２独立排気ポートに連続する集合排気ポートと、
を有する、
エンジン。
【請求項５】
請求項４に記載のエンジンであって、
前記集合排気ポートを、当該集合排気ポートの中心軸に直交する断面である横断面で見る場合に、前記集合排気ポートの高さＨと幅Ｗとは、Ｈ／Ｗ＜１／２の関係を満たす、
エンジン。
【請求項６】
燃焼室を構成する気筒と、当該燃焼室に接続された排気ポートと、を有するエンジン本体と、
前記排気ポート中に少なくとも一部が配設されたヒートパイプを有し、当該ヒートパイプで前記排気ポート中を流れる排気ガスから受熱する排熱回収装置と、
を備え、
前記排気ポートを、当該排気ポートの中心軸に直交する断面である横断面で見る場合に、前記排気ポートの高さＨ１と幅Ｗ１とは、Ｈ１／Ｗ１＜１／２の関係を満たす、
エンジン。
【請求項７】
請求項６に記載のエンジンであって、
前記排気ポートは、
前記燃焼室に対して開口された第１開口部に繋がる第１独立排気ポートと、
前記燃焼室に対して前記第１開口部とは別に開口された第２開口部に繋がる第２独立排気ポートと、
前記排気ガスの流れ方向の下流側で前記第１独立排気ポートと前記第２独立排気ポートとが集合されてなり、前記第１独立排気ポートおよび前記第２独立排気ポートに連続する集合排気ポートと、
を有し、
前記集合排気ポートを、当該集合排気ポートの中心軸に直交する断面である横断面で見る場合に、前記集合排気ポートの高さＨ２と幅Ｗ２とは、Ｈ２／Ｗ２＜１／２の関係を満たす、
エンジン。
【請求項８】
請求項６に記載のエンジンであって、
前記燃焼室には、排気用として気筒あたり１つの開口部が開口されており、
前記排気ポートは、前記開口部に繋がり、気筒あたり１本設けられた独立排気ポートであり、
前記独立排気ポートを、当該独立排気ポートの中心軸に直交する断面である横断面で見る場合に、前記独立排気ポートの高さＨ３と幅Ｗ３とは、Ｈ３／Ｗ３＜１／２の関係を満たす、
エンジン。
【請求項９】
請求項１から請求項８の何れかに記載のエンジンであって、
前記排気ガスから凝縮水を回収し、当該回収した前記凝縮水を前記燃焼室内に供給する水供給装置を更に備え、
前記排熱回収装置は、前記受熱した熱を前記水供給装置における前記凝縮水に供給する、
エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンに関し、特に、排熱回収装置を備えるエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等で用いられるエンジンには、省燃費および環境負荷の低減などのために更なるエネルギ効率の向上が求められている。エンジンにおけるエネルギ効率の向上のための一方策として、燃焼室から排出される排気ガスの熱を回収し、当該回収した熱を再利用する方法がある。
【０００３】
特許文献１には、２つのループ式ヒートパイプを備える排熱回収構造が開示されている。２つのループ式ヒートパイプのうちの一方は、排気通路における触媒装置よりも下流側を流れる排気ガスから熱を回収し、当該回収した熱を触媒装置に供給するように構成されている。他方のループ式ヒートパイプは、触媒装置から排出される熱を回収し、当該回収した熱をエンジンの冷却水に供給するように構成されている。
【０００４】
特許文献１では、上記のように回収した排熱を利用して、触媒装置の昇温促進と冷却水の昇温促進とを図ることができるので、エネルギ効率の向上を図ることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−５９９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、エンジンのエネルギ効率を更に高効率化しようとするとき、上記特許文献１に開示の技術をはじめとする従来技術には更なる改良の余地がある。例えば、上記特許文献１に開示の構成では、排気通路における触媒装置よりも下流側の箇所、および触媒装置からそれぞれ排熱を回収する構成としているので、エンジンの燃焼室から触媒装置までの間の熱が外部へと逃げて行くこととなる。
【０００７】
本発明は、上記のような問題の解決を図ろうとなされたものであって、より高効率に排熱を回収することができ、更に高いエネルギ効率を実現することができるエンジン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】
本発明の一態様に係るエンジンは、燃焼室を構成する気筒と、当該燃焼室に接続された排気ポートと、を有するエンジン本体と、前記排気ポート中に少なくとも一部が配設されたヒートパイプを有し、当該ヒートパイプで前記排気ポート中を流れる排気ガスから受熱する排熱回収装置と、を備え、前記排気ポートは、前記気筒の軸方向上側に向けて凸となるように湾曲されており、前記ヒートパイプにおける前記排気ポート中に配設された部分は、前記排気ポートの中心軸よりも前記湾曲に係る弧の外側に受熱部分に配置されている。
【０００９】
上記態様に係るエンジンでは、排気ポート内にヒートパイプが配設されているので、排気通路における触媒装置よりも下流側にヒートパイプが配設された上記特許文献１の構造に比べて、より高効率に排熱の回収が可能である。
【００１０】
また、上記態様に係るエンジンでは、排気ポートが上側に凸の状態に湾曲し、ヒートパイプが排気ポートの中心軸よりも湾曲に係る弧の外側に配設されている。即ち、上記態様に係るエンジンでは、排気ポートの横断面における排気ガスの流速が相対的に速い領域にヒートパイプが配設されており、高効率に排熱の回収が可能である。
【００１１】
従って、上記態様に係るエンジンでは、より高効率に排熱を回収することができ、更に高いエネルギ効率を実現することができる。
【００１２】
なお、上記における「気筒の軸方向」とは、気筒内におけるピストンの移動方向に基づく方向であり、「上側」は、ピストンの移動における下死点から上死点に向けての方向である。
【００１３】
本発明の別態様に係るエンジンは、上記態様であって、前記ヒートパイプにおける前記燃焼室側の先端部を通り、前記排気ポートの中心軸に直交する垂線と、当該垂線と前記排気ポートにおける前記気筒の軸方向下側の壁面との交点と、当該交点を通り、前記排気ポートにおける前記軸方向下側の壁面に接する接線と、を仮定する場合に、前記排気ポートは、前記接線が、前記燃焼室に対する前記排気ポートの接続部分における当該排気ポートの中心点よりも前記気筒の軸方向上側を通過するように湾曲されている。
【００１４】
上記態様に係るエンジンでは、排気ポートの湾曲形状が、上記規定のようになっており、燃焼室から排出された排気ガスが、スムーズに排気ポートを流通するとともに、上記のように、ヒートパイプにより高効率に排熱回収が可能である。
【００１５】
なお、上記における「気筒の軸方向下側」とは、気筒内のピストンの移動における上死点から下死点に向けての方向である。
【００１６】
本発明の別態様に係るエンジンは、上記態様であって、前記ヒートパイプにおける前記排気ポート中に配設された部分は、前記排気ポートにおける前記軸方向上側の壁面に対して、隙間を空けて沿った状態で配置されている。
【００１７】
上記態様に係るエンジンでは、排気ポートにおける軸方向上側の壁面に対して隙間を空けた状態でヒートパイプを配設しているので、排気ポートにおける上側の壁面とヒートパイプとの間も排気ガスが流れ、高い受熱効率を実現することができる。
【００１８】
本発明の別態様に係るエンジンは、上記態様であって、前記排気ポートは、前記燃焼室に対して開口された第１開口部に繋がる第１独立排気ポートと、前記燃焼室に対して前記第１開口部とは別に開口された第２開口部に繋がる第２独立排気ポートと、前記排気ガスの流れ方向の下流側で前記第１独立排気ポートと前記第２独立排気ポートとが集合されてなり、前記第１独立排気ポートおよび前記第２独立排気ポートに連続する集合排気ポートと、を有する。
【００１９】
上記態様に係るエンジンでは、１つの燃焼室に対して２つの独立排気ポートを接続しているので、高い排気効率を実現することができる。
【００２０】
本発明の別態様に係るエンジンは、上記態様であって、前記集合排気ポートを、当該集合排気ポートの中心軸に直交する断面である横断面で見る場合に、前記集合排気ポートの高さＨと幅Ｗとは、Ｈ／Ｗ＜１／２の関係を満たす。
【００２１】
上記態様に係るエンジンでは、集合排気ポートを上記のように扁平形状としているので、排気ガスの流速を速くすることができ、ヒートパイプによる排熱回収の効率を高めることができる。
【００２２】
本発明の一態様に係るエンジンは、燃焼室を構成する気筒と、当該燃焼室に接続された排気ポートと、を有するエンジン本体と、前記排気ポート中に少なくとも一部が配設されたヒートパイプを有し、当該ヒートパイプで前記排気ポート中を流れる排気ガスから受熱する排熱回収装置と、を備え、前記排気ポートを、当該排気ポートの中心軸に直交する断面である横断面で見る場合に、前記排気ポートの高さＨ１と幅Ｗ１とは、Ｈ１／Ｗ１＜１／２の関係を満たす。
【００２３】
上記態様に係るエンジンでは、排気ポート内にヒートパイプが配設されているので、排気通路における触媒装置よりも下流側にヒートパイプが配設された上記特許文献１の構造に比べて、より高効率に排熱の回収が可能である。
【００２４】
また、上記態様に係るエンジンでは、排気ポートを上記のように扁平形状（Ｈ１／Ｗ１＜１／２の関係を満たす形状）としているので、排気ガスの流速を速くすることができ、ヒートパイプによる排熱回収の効率を高めることができる。
【００２５】
従って、上記態様に係るエンジンでは、より高効率に排熱を回収することができ、更に高いエネルギ効率を実現することができる。
【００２６】
本発明の別態様に係るエンジンは、上記態様であって、前記排気ポートは、前記燃焼室に対して開口された第１開口部に繋がる第１独立排気ポートと、前記燃焼室に対して前記第１開口部とは別に開口された第２開口部に繋がる第２独立排気ポートと、前記排気ガスの流れ方向の下流側で前記第１独立排気ポートと前記第２独立排気ポートとが集合されてなり、前記第１独立排気ポートおよび前記第２独立排気ポートに連続する集合排気ポートと、を有し、前記集合排気ポートを、当該集合排気ポートの中心軸に直交する断面である横断面で見る場合に、前記集合排気ポートの高さＨ２と幅Ｗ２とは、Ｈ２／Ｗ２＜１／２の関係を満たす。
【００２７】
上記態様に係るエンジンでは、集合排気ポートを上記のように扁平形状（Ｈ２／Ｗ２＜１／２の関係を満たす形状）としているので、排気ガスの流速を速くすることができ、ヒートパイプによる排熱回収の効率を高めることができる。
【００２８】
本発明の別態様に係るエンジンは、上記態様であって、前記燃焼室には、排気用として気筒あたり１つの開口部が開口されており、前記排気ポートは、前記開口部に繋がり、気筒あたり１本設けられた独立排気ポートであり、前記独立排気ポートを、当該独立排気ポートの中心軸に直交する断面である横断面で見る場合に、前記独立排気ポートの高さＨ３と幅Ｗ３とは、Ｈ３／Ｗ３＜１／２の関係を満たす。
【００２９】
上記態様に係るエンジンでは、独立排気ポートを上記のように扁平形状（Ｈ３／Ｗ３＜１／２の関係を満たす形状）としているので、排気ガスの流速を速くすることができ、ヒートパイプによる排熱回収の効率を高めることができる。
【００３０】
本発明の別態様に係るエンジンは、上記態様であって、前記排気ガスから凝縮水を回収し、当該回収した前記凝縮水を前記燃焼室内に供給する水供給装置を更に備え、前記排熱回収装置は、前記受熱した熱を前記水供給装置における前記凝縮水に供給する。
【００３１】
上記態様に係るエンジンでは、回収した排熱を用いて水供給装置の凝縮水の温度上昇を図るので、更なる熱効率の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００３２】
上記の各態様に係るエンジンは、より高効率に排熱を回収することができ、更に高いエネルギ効率を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施形態１に係るエンジンの概略構成を示す模式図である。
【図２】エンジン本体における気筒の構成を示す模式平面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す図であって、エンジン本体における気筒の構成を示す模式断面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ断面を示す図であって、燃焼室に対する水噴射弁の配設構造を示す模式断面図である。
【図５】排気ポートに対する排熱回収装置の配設構造を示す模式平面図である。
【図６】排気ポートに対する排熱回収装置の配設構造を示す模式断面図である。
【図７】排熱回収装置の構成を示す模式断面図である。
【図８】排気ポートに対するヒートパイプの配設形態を説明するための模式断面図である。
【図９】（ａ）は、実施形態に係るヒートパイプの配設形態を採用した場合における排気ガス流れを説明するための模式図であり、（ｂ）は、参考例に係るヒートパイプの配設形態を採用した場合における排気ガス流れを説明するために模式図であり、（ｃ）は、（ｂ）のヒートパイプおよびその周辺を矢印の向きに見た模式図である。
【図１０】排気ポート開口部を示す模式図である。
【図１１】集合排気ポートを示す模式図である。
【図１２】実施形態２に係るエンジンでの、排気ポートに対する排熱回収装置の配設構造を示す模式断面図である。
【図１３】実施形態３に係るエンジンが備える排熱回収装置の構成を示す模式断面図である。
【図１４】実施形態３に係るエンジンでの、排気ポートに対する排熱回収装置の配設構造を示す模式断面図である。
【図１５】実施形態４に係るエンジンでの、排気ポートに対する排熱回収装置の配設構造を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下では、本発明の実施形態について、図面を参酌しながら説明する。なお、以下で説明の形態は、本発明の一態様であって、本発明は、その本質的な構成を除き何ら以下の形態に限定を受けるものではない。
【００３５】
なお、以下で用いる図面において、「Ｉｎ」は吸気側、「Ｅｘ」は排気側を示し、また、「Ｕｐ」は気筒軸方向上側、「Ｌｏ」は気筒軸方向下側を示す。
【００３６】
［実施形態１］
１．エンジン１の概略構成
実施形態１に係るエンジン１の概略構成について、図１を用い説明する。
【００３７】
図１に示すように、本実施形態に係るエンジン１は、エンジン本体２と、吸気装置３と、排気装置４と、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置５と、水供給装置６と、を備える。エンジン本体２は、一例として、直列に配列された４つの気筒２０を有する直列４気筒のガソリンエンジンである。
【００３８】
吸気装置３は、吸気通路３０と、吸気マニホールド３１と、エアクリーナ３２と、スロットルバルブ３３と、を有する。吸気マニホールド３１は、エンジン本体２の各気筒２０に接続された４つの独立吸気通路と、４つの独立吸気通路が集合されてなる集合吸気通路とから構成されている。
【００３９】
エアクリーナ３２は、吸気通路３０の空気の流れ方向上流端に設けられている。スロットルバルブ３３は、吸気通路３０におけるエアクリーナ３２よりも空気の流れ方向下流側の箇所に挿設されている。
【００４０】
排気装置４は、排気通路４０と、排気マニホールド４１と、排気シャッターバルブ４２と、触媒装置４３と、を有する。排気マニホールド４１は、エンジン本体２の各気筒２０に接続された４つの独立排気通路と、４つの独立排気通路が集合されてなる集合排気通路とから構成されている。
【００４１】
触媒装置４３は、排気通路４０における排気マニホールド４１の排気ガスの流れ方向下流側に設けられている。本実施形態に係るエンジン１では、触媒装置４３は、後述する熱交換器６５の保温ケース６５０の内方に収納されている。
【００４２】
ＥＧＲ装置５は、ＥＧＲ通路５０と、ＥＧＲクーラ５１と、ＥＧＲバルブ５２と、を有する。ＥＧＲ通路５０は、排気通路４０と排気マニホールド４１との接続部分と、吸気通路３０と吸気マニホールド３１との接続部分と、を接続するように設けられている。ＥＧＲクーラ５１は、ＥＧＲガスの温度を低減するために設けられており、水冷式又は空冷式の何れか、あるいは併用式である。
【００４３】
ＥＧＲバルブ５２は、ＥＧＲ通路５０におけるＥＧＲクーラ５１よりもＥＧＲガスの流れ方向上流側に設けられている。ＥＧＲバルブ５２は、排気通路４０から吸気通路３０に還流させるＥＧＲガスの流量を制御するために設けられている。
【００４４】
水供給装置６は、コンデンサ６０と、水配管６１，６３，６６と、水タンク６２と、低圧ポンプ６３および高圧ポンプ６７と、蓄圧レール６８と、４つの水噴射弁６９と、を有する。コンデンサ６０は、排気通路４０における排気シャッターバルブ４２よりも排気ガスの流れ方向上流側に配設されている。
【００４５】
コンデンサ６０は、排気通路４０中を流れる排気ガスに含まれる水分を凝縮させるための熱交換器である。即ち、コンデンサ６０では、冷媒との熱交換により排気ガスを冷却し、排気ガス中に含まれる水分が凝縮する。そして、コンデンサ６０で得られた凝縮水Ｗは、水配管６１を通り水タンク６２へと送られる。なお、図１では、コンデンサ６０と水タンク６２との詳細な配置関係を図示していないが、実際にはコンデンサ６０の鉛直下方側に水タンク６２が配されており、自然流下により凝縮水がコンデンサ６０から水タンク６２へと流れる。
【００４６】
低圧ポンプ６４は、水配管６３中に挿設されており、水タンク６２に貯留された凝縮水を加圧して、熱交換器６５へと送り込む。
【００４７】
熱交換器６５は、排気通路４０におけるコンデンサ６０が挿設された箇所よりも排気ガスの流れ方向上流側に配設されている。そして、熱交換器６５は、保温ケース６５０と、蓄熱部材６５１と、細管６５２と、を有する。
【００４８】
保温ケース６５０は、触媒装置４３および排気通路４０の一部（触媒下流配管部４０ａ）の外側を覆うように形成されている。保温ケース６５０の外周壁は、二重壁構造となっており、当該二重壁構造の壁部同士の間に蓄熱部材６５１が充填されている。
【００４９】
細管６５２は、保温ケース６５０の内方において、触媒下流配管部４０ａの周囲を螺旋状に巻回形成されている。細管６５２は、一端が水配管６３に接続され、他端が水配管６６に接続されている。細管６５２には、水配管６３から供給された凝縮水が流れる。細管６５２を流れる凝縮水は、保温ケース６５０内で触媒装置４３および触媒下流配管部４０ａからの熱を受けて昇温される（例えば、１５０℃〜２５０℃）。
【００５０】
なお、本実施形態では、蓄熱部材６５１の一例として、エリスリトールなどを用いた潜熱蓄熱部材や、塩化カルシウムなどを用いた化学蓄熱部材などを採用することができる。エリスリトールなどを用いた潜熱蓄熱部材は、加熱に伴う溶融により熱エネルギを蓄熱する。塩化カルシウムなどを用いた化学蓄熱部材は、加熱に伴う化学反応により熱エネルギを蓄熱する。
【００５１】
高圧ポンプ６７は、水配管６６中に挿設されており、熱交換器６５で昇温された凝縮水を加圧して、蓄圧レール６８へと送り込む。高圧ポンプ６７は、凝縮水の流れ方向上流側の低圧ポンプ６４で加圧された凝縮水を更に加圧するものであり、蓄圧レール６８内の凝縮水の圧力が、例えば２２ＭＰａとなるように凝縮水を加圧する。
【００５２】
蓄圧レール６８は、水配管６６の下流端に接続されている。蓄圧レール６８は、エンジン本体２における気筒２０の配列方向に延び、各気筒２０毎に分岐されている。４つの水噴射弁６９のそれぞれは、蓄圧レール６８における分岐された枝管（図示を省略。）に接続されている。
【００５３】
４つの水噴射弁６９のそれぞれからは、各気筒２０の燃焼室内に対して、高温・高圧化された状態（超臨界状態）の凝縮水が噴射される。ここで、超臨界状態とは、３７４℃（６４７Ｋ）以上の温度と、２２ＭＰａ以上の圧力を有することにより、液体と気体との性質を併せ持った特殊な状態（液体、気体、固体の三相の何れにも当てはまらない状態）の水のことをいう。
【００５４】
なお、燃焼室に対して超臨界水を噴射するのは、圧縮行程の後期から膨張行程の初期にかけての期間内であって、且つ、燃料噴射後から燃焼開始前の期間内に実行される。
【００５５】
２．エンジン本体２における気筒２０の構成
エンジン本体２における気筒２０の構成について、図２から図４を用い説明する。図２は、エンジン本体２における気筒２０の構成を示す模式平面図であり、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す模式断面図であり、図４は、図２のＩＶ−ＩＶ断面を示す模式断面図である。
【００５６】
図２に示すように、本実施形態に係るエンジン本体２の気筒２０には、２つの吸気ポート開口部２０１，２０２と２つの排気ポート開口部２１１，２１２とが設けられている。吸気ポート開口部２０１からは独立吸気ポート２０３が吸気側（Ｉｎ側）に延び、吸気ポート開口部２０２からは独立吸気ポート２０４が吸気側（Ｉｎ側）に延びている。独立吸気ポート２０３は、吸気ポート開口部２０１を介して燃焼室２００に接続され、独立吸気ポート２０４は、吸気ポート開口部２０２を介して燃焼室２００に接続されている。
【００５７】
独立吸気ポート２０３と独立吸気ポート２０４とは、空気の流れ方向上流側で集合されている（集合吸気ポート２０５）。本実施形態では、独立吸気ポート２０３，２０４と集合吸気ポート２０５とを合せて吸気ポート２０６と呼ぶ。
【００５８】
排気ポート開口部２１１からは独立排気ポート２１３が排気側（Ｅｘ側）に延び、排気ポート開口部２１２からは独立排気ポート２１４が排気側（Ｅｘ側）に延びている。独立排気ポート２１３と独立排気ポート２１４とは、排気ガスの流れ方向下流側で集合されている（集合排気ポート２１５）。独立排気ポート２１３は、排気ポート開口部２１１を介して燃焼室２００に接続され、独立排気ポート２１４は、排気ポート開口部２１２を介して燃焼室２００に接続されている。本実施形態では、独立排気ポート２１３，２１４と集合排気ポート２１５とを合わせて排気ポート２１６と呼ぶ。
【００５９】
気筒２０には、燃料噴射弁２２０と、点火栓２２１と、水噴射弁６９と、が設けられている。燃料噴射弁２２０および点火栓２２１は、気筒２０における吸排気方向（Ｉｎ−Ｅｘ方向）の中央部に設けられている。
【００６０】
一方、水噴射弁６９は、気筒２０の排気側（Ｅｘ側）の外縁部分であって、独立排気ポート２１３と独立排気ポート２１４との間の部分に設けられ、ノズル部６９ａが吸気側（Ｉｎ側）を向くように配設されている。
【００６１】
図３に示すように、エンジン本体２は、シリンダブロック２１と、シリンダヘッド２２と、シリンダライナ２３と、ピストン２４と、バルブシート２５，２６と、吸気バルブ２７と、排気バルブ２８と、を有する。シリンダライナ２３は、シリンダブロック２１に対して、気筒２０のボアを取り囲む状態で嵌め込まれている。
【００６２】
ピストン２４は、シリンダライナ２３の内側に設けられており、上下方向（Ｕｐ−Ｌｏ方向）に摺動する。本実施形態に係るエンジン本体２では、シリンダライナ２３の内周面と、ピストン２４の冠面（上側の面）と、シリンダヘッド２２の天井面２００ａと、で燃焼室２００が画定されている。
【００６３】
バルブシート２５は、吸気ポート開口部２０２の燃焼室側周縁に対して嵌入されており、バルブシート２６は、排気ポート開口部２１２の燃焼室側周縁に対して嵌入されている。吸気バルブ２７は、吸気ポート開口部２０２の開閉を実行する。吸気バルブ２７によって吸気ポート開口部２０２が閉じられている状態では、吸気バルブ２７の傘部２７ａの上側面がバルブシート２５と気密に当接した状態となる。
【００６４】
同様に、排気バルブ２８は、排気ポート開口部２１２の開閉を実行する。排気バルブ２８によって排気ポート開口部２１２が閉じられている状態では、排気バルブ２８の傘部２８ａの上側面がバルブシート２６と気密に当接した状態となる。
【００６５】
燃料噴射弁２２０は、燃焼室２００に対して天井面２００ａの上方から燃料を噴射できるように配設されている。
【００６６】
図４に示すように、シリンダヘッド２２には、排気側（Ｅｘ側）の部分に水噴射弁６９が配設されている。水噴射弁６９は、ノズル部６９ａが天井面２００ａに開けられた孔部２００ｂから燃焼室２００を臨むようになっている。
【００６７】
水噴射弁６９の配設姿勢は、当該水噴射弁６９の中心軸Ａｘ６９が気筒軸（気筒２０の中心軸）Ａｘ２０に対してなす角度が、バルブ２７，２８の各中心軸Ａｘ２７，Ａｘ２８がなす角度よりも大きくなっている。即ち、水噴射弁６９からの水の噴射は、気筒軸Ａｘ２０に対して大きな角度を以ってなされるようになっている。これにより、水がピストン２４の冠面に対して直撃しないようになっている。
【００６８】
３．シリンダヘッド２２に対する排熱回収装置７の配設構造
本実施形態に係るエンジン１では、上記の各構成に加えて、エンジン本体２のシリンダヘッド２２に取り付けられた排熱回収装置７を備える。シリンダヘッド２２に対する排熱回収装置７の配設構造について、図５および図６を用い説明する。図５は、シリンダヘッド２２の一部と排熱回収装置７とを気筒軸方向上側から見た状態で示す模式平面図であり、図６は、シリンダヘッド２２と排熱回収装置７とを断面方向に見た模式断面図である。
【００６９】
図５に示すように、排熱回収装置７は、水タンク７０から一方向（シリンダヘッド２２の吸気側方向）に向けて延びる１０本のヒートパイプ７１を有する。４本のヒートパイプ７１は、その先端が独立排気ポート２１３内に位置するように延びており、４本のヒートパイプ７１は、その先端が独立排気ポート２１４内に位置するように延びており、残りの２本のヒートパイプ７１は、その先端が集合排気ポート２１５に位置している。
【００７０】
図６に示すように、排熱回収装置７の水タンク７０は、シリンダヘッド２２の排気側（Ｅｘ側）の外部に配置されており、１０本のヒートパイプ７１は、フランジ部４４を挿通して排気ポート２１６内に挿入されている。
【００７１】
４．排熱回収装置７の詳細構造
排熱回収装置７の詳細構造について、図７を用い説明する。図７は、排熱回収装置７の詳細構成を示す模式断面図である。
【００７２】
図７に示すように、排熱回収装置７は、水を貯留する水タンク７０と、水タンク７０の内方と外方とを挿通するように設けられたヒートパイプ７１と、を有する。水タンク７０からヒートパイプ７１が延出された部分は、耐熱シール部７２が設けられている。耐熱シール部７２の内部においては、ヒートパイプ７１の周囲が無機シール部７３でシールされている。
【００７３】
ヒートパイプ７１内には、長手方向に延びる内空部分が設けられており、当該内空部分には、伝熱媒体が封入されている。本実施形態においては、伝熱媒体の一例としてナトリウム（Ｎａ）が採用されている。
【００７４】
水タンク７０の外周部には、耐食層７５およびコーティング層７４が順に積層されている。本実施形態において、耐食層７５は、一例として、ニッケル基超合金を用い形成されている。また、コーティング層７４は、耐熱性および断熱性を有する構成とされている。
【００７５】
ヒートパイプ７１により回収された排気ガスの熱は、水タンク７０内の水を昇温する。水タンク７０内で昇温された水は、水噴射弁６９に対して供給される。これにより、水供給装置６における熱交換器６５で昇温された凝縮水が、更に昇温されて３７４℃（６４７Ｋ）以上の状態となり、水噴射弁６９から燃焼室２００に噴射される。
【００７６】
なお、水噴射弁６９から噴射される凝縮水は、上記のように超臨界状態（３７４℃以上、２２ＭＰａ以上の状態）であるため、燃焼室２００に噴射された直後に気相状態となる。
【００７７】
５．排気ポート２１６の形状と排気ポート２１６に対するヒートパイプ７１の配設構造
排気ポート２１６の形状と排気ポート２１６に対する排熱回収装置７のヒートパイプ７１の配設構造について、図８を用い説明する。図８は、シリンダヘッド２２における排気ポート２１６が形成された部分を示す模式断面図である。
【００７８】
先ず、図８に示す模式断面図において、ヒートパイプ７１の先端部７１ａから排気ポート２１６の中心軸Ａｘ２１６に直交する仮想線（垂線）Ｌ１を引く。そして、仮想線Ｌ１と排気ポート２１６の気筒軸方向下側（Ｌｏ側）の下壁面（下側の内壁面）２１６ａとの交点を点Ｐ２とする。
【００７９】
次に、点Ｐ２から下壁面２１６ａに接する仮想線（接線）Ｌ２を引く。そして、スロート部２１７において仮想線Ｌ２が通過する点を点Ｐ３とする。
【００８０】
一方、スロート部２１７に対して排気ポート開口部２１２の中心軸Ａｘ２１２が交差する点を点Ｐ１とする。
【００８１】
上記のように各点Ｐ１〜Ｐ３と仮想線Ｌ１〜Ｌ２を規定する場合に、仮想線Ｌ２は、点Ｐ１よりも気筒軸方向上側（Ｕｐ側）を通過する。換言すると、スロート部２１７において、点Ｐ３は、点Ｐ１よりも吸気側（Ｉｎ側）にある。
【００８２】
即ち、図８に示すように、本実施形態に係るシリンダヘッド２２では、排気ポート２１６が気筒軸方向上側（Ｕｐ側）に凸となるように湾曲した形状となっている。なお、図８では、１つの気筒２０についてだけ図示をしているが、他の気筒２０においても同様の構成の排気ポート２１６を備える構造となっている。
【００８３】
ここで、図８のＡ部に示すように、バルブシール２６の内周面には、燃焼室２００側から順に２段のテーパ部２６ａ，２６ｂが形成されている。スロート部２１７については、テーパ部２６ａとテーパ部２６ｂとの境界部分により規定されている。
【００８４】
図８に示すように、排気ポート２１６は、上記のように上側（Ｕｐ側）に凸となるように湾曲した形状を以って構成されているが、排熱回収装置７におけるヒートパイプ７１は、排気ポート２１６の中心軸Ａｘ２１６よりも湾曲に係る弧の外側に配設されている。このように、本実施形態に係るエンジン１では、ヒートパイプ７１を排気ポート２１６における排気ガスの流速の速い領域に配設し、高効率での排熱回収が可能となる。
【００８５】
さらに、図８のＢ部に示すように、ヒートパイプ７１は、排気ポート２１６における気筒軸方向上側（Ｕｐ側）の上壁面（上側の内壁面）２１６ｂとの間に隙間Ｇを空けた状態で配設されている。このように上壁面２１６ｂに対して隙間Ｇを空けてヒートパイプ７１を配設することにより、隙間Ｇの部分にも排気ガスが流れ、ヒートパイプ７１への熱の伝達効率の向上を図ることができる。
【００８６】
６．ヒートパイプ７１の配設形態と受熱効率
ヒートパイプ７１の配設形態と受熱効率との関係について、図９を用い説明する。図９（ａ）は、本実施形態に係るヒートパイプ７１の配設形態を採用した場合における排気ガス流れを説明するための模式図であり、図９（ｂ）は、参考例に係るヒートパイプの配設形態を採用した場合における排気ガス流れを説明するために模式図であり、図９（ｃ）は、図９（ｂ）のヒートパイプおよびその周辺を矢印の向きに見た模式図である。
【００８７】
先ず、図９（ａ）に示すように、本実施形態に係るエンジン１では、排気ポート２１６の長手方向に沿うようにヒートパイプ７１を配設している。このため、排気ガス流れＦ１は、ヒートパイプ７１の長手方向に沿って流れ（排気ガス流れＦ２，Ｆ３）、高い受熱効率が得られる。
【００８８】
また、上記のように、本実施形態に係るエンジン１では、排気ポート２１６の上壁面２１６ｂとの間に隙間Ｇを空けてヒートパイプ７１を配設しているので、ヒートパイプ７１の周面全体に亘って排気ガスが接触する。これによっても、本実施形態に係るヒートパイプ７１の受熱効率を高くすることができる。
【００８９】
次に、図９（ｂ）に示すように、排気ポート９１６の長手方向（中心軸方向）に対して交差するようにヒートパイプ９７１を配設する場合には、排気ポート９１６を流れてくる排気ガス流れＦ１１がヒートパイプ９７１の側方を通過する際に、排気ガスの流れ方向下流側で排気ガス密度の低い領域（分布が薄い領域）が発生する。
【００９０】
即ち、図９（ｃ）に示すように、排気ガス流れＦ１１は、ヒートパイプ９７１を通過する際に排気ガス流れＦ１２１と排気ガス流れＦ１２２とに分離する。分離した排気ガス流れＦ１２１，Ｆ１２２は、下流側へと進みヒートパイプ９７１の背面部９７１ａへは回り込み難い。よって、図９（ｂ）のようにヒートパイプ９７１を配設する場合には、本実施形態に係るヒートパイプ７１の配設形態を採用する場合に比べて、ヒートパイプ９７１の受熱効率が低くなる。
【００９１】
７．排気ポート２１６の横断面形状
排気ポート２１６の横断面形状について、図１０および図１１を用い説明する。図１０は、図８のＸ−Ｘ断面を示す模式断面図であり、図１１は、図８のＸＩ−ＸＩ断面を示す模式断面図である。なお、図１０に示す横断面は、独立排気ポート２１２の横断面に相当するものとして用いる。
【００９２】
図１０に示すように、排気ポート開口部２１２では、排気ポート２１６の横断面形状が直径ｄの円形である。
【００９３】
一方、図１１に示すように、集合排気ポート２１５では、排気ポート２１６の横断面形状が、気筒軸方向（Ｕｐ−Ｌｏ方向）の高さがＨであり、横方向の幅がＷの長円形又は楕円形である。
【００９４】
本実施形態に係る排気ポート２１６では、次の関係を満たす。
【００９５】
［数１］  Ｈ／Ｗ＜１／２
また、本実施形態に係る排気ポート２１６では、上記［数１］の関係に加えて、次の関係も満たすようにすることもできる。
【００９６】
［数２］  Ｈ＜ｄ
［数３］  Ｗ＞２ｄ
なお、上記［数１］から［数３］における「Ｈ」および「Ｗ」は、本発明の「Ｈ２」，「Ｗ２」に相当する。
【００９７】
８．効果
本実施形態に係るエンジン１では、排気ポート２１６内にヒートパイプ７１が配設されているので、排気通路における触媒装置よりも下流側にヒートパイプが配設された上記特許文献１の構造に比べて、より高効率に排熱の回収が可能である。
【００９８】
また、本実施形態に係るエンジン１では、排気ポート２１６が上側に凸の状態で湾曲し、ヒートパイプ７１が排気ポート２１６の中心軸Ａｘ２１６よりも湾曲に係る弧の外側に配設されている。このため、本実施形態に係るエンジン１では、排気ポート２１６の横断面における排気ガスの流速が相対的に速い領域（湾曲に係る弧の外側の領域）にヒートパイプ７１が配設されていることとなり、高効率に排熱の回収が可能である。
【００９９】
従って、本実施形態に係るエンジン１では、より高効率に排熱を回収することができ、更に高いエネルギ効率を実現することができる。
【０１００】
本実施形態に係るエンジン１では、排気ポート２１６の湾曲形状が、上記［数１］の関係を満たすようになっており、燃焼室２００から排出された排気ガスが、スムーズに排気ポート２１６を流通するとともに、上記のように、ヒートパイプ７１により高効率に排熱回収が可能である。
【０１０１】
本実施形態に係るエンジン１では、排気ポート２１６における気筒軸方向上側（Ｕｐ側）の上壁面２１６ｂに対して隙間Ｇを空けた状態でヒートパイプ７１を配設しているので、排気ポート２１６における上壁面２１６ｂとヒートパイプ７１との間も排気ガスが流れ（排気ガス流れＦ２）、高い受熱効率を実現することができる。
【０１０２】
本実施形態に係るエンジン１では、各気筒２０の燃焼室２００に対して２つの独立排気ポート２１３，２１４を接続しているので、高い排気効率を実現することができる。
【０１０３】
本実施形態に係るエンジン１では、集合排気ポート２１５の横断面形状を上記［数１］のように横に長い扁平形状としているので、集合排気ポート２１５内における排気ガスの流速をより速くすることができ、ヒートパイプ７１による排熱回収の効率を高めることができる。
【０１０４】
本実施形態に係るエンジン１では、回収した排熱を用いて水供給装置６の凝縮水の温度上昇を図り、超臨界状態となった凝縮水を燃焼室２００に噴射することとしているので、更なる熱効率の向上を図ることができる。
【０１０５】
［実施形態２］
実施形態２に係るエンジンの構成について、図１２を用い説明する。図１２は、上記実施形態１の説明で用いた図８に相当する模式断面図である。
【０１０６】
なお、本実施形態に係るエンジンの構成において、図１２を用い説明する部分以外の部分については、上記実施形態１に係るエンジンと同じ構成を採用している。
【０１０７】
図１２に示すように、本実施形態に係るシリンダヘッド８２は、上記実施形態に係るシリンダヘッド２２に対して、排気ポート８１６の形状が異なっている。即ち、排気ポート８１６では、その一部が上記排気ポート２１６よりも上下方向（Ｕｐ−Ｌｏ方向）に狭くなった箇所を設けている。
【０１０８】
ここで、上記実施形態１と同様に、ヒートパイプ７１の先端部７１ａから排気ポート８１６の中心軸Ａｘ８１６に直交する仮想線（垂線）Ｌ３を引く。そして、仮想線Ｌ３と排気ポート８１６の気筒軸方向下側（Ｌｏ側）の下壁面（下側の内壁面）８１６ａとの交点を点Ｐ５とする。
【０１０９】
シリンダヘッド８２においては、点Ｐ５および排気ガスの流れ方向の上下で、排気ポート８１６の下壁面８１６ａが気筒軸方向の上側（Ｕｐ側）に向けて膨出している（膨出部８２ａ）。換言すると、排気ポート８１６は、排気ガスの流れ方向におけるヒートパイプ７１の先端部７１ａが配置された部分において、横断面形状が上記実施形態１の排気ポート２１６よりも更に横方向に扁平化されている。
【０１１０】
上記説明の扁平化について、上記実施形態１と同様に、以下で説明する。
【０１１１】
上記点Ｐ５から下壁面８１６ａに接する仮想線（接線）Ｌ４を引く。また、スロート部８１７から吸気側（Ｉｎ側）に向けて延長した仮想線Ｌ５を引く。このとき、仮想線Ｌ４と仮想線Ｌ５との交点を点Ｐ６とする。
【０１１２】
一方、上記実施形態１と同様に、スロート部８１７に対して排気ポート開口部８１２の中心軸Ａｘ８１２が交差する点を点Ｐ４とする。
【０１１３】
上記のように各点Ｐ４〜Ｐ６と仮想線Ｌ３〜Ｌ５を規定する場合に、仮想線Ｌ４は、点Ｐ４よりも気筒軸方向上側（Ｕｐ側）を通過し、点Ｐ６は、点Ｐ４よりも吸気側（Ｉｎ側）にある。
【０１１４】
即ち、図１２に示すように、本実施形態に係るシリンダヘッド８２でも、排気ポート８１６が気筒軸方向上側（Ｕｐ側）に凸となるように湾曲した形状となっており、上記実施形態１に係る排気ポート２１６よりもより扁平な形状が採用されている。
【０１１５】
なお、図１２に示すように、本実施形態においても、ヒートパイプ７１は、排気ポート８１６の中心軸Ａｘ８１６よりも湾曲に係る弧の外側に配設され、排気ポート８１６の気筒軸方向上側（Ｕｐ側）の上壁面８１６ｂに対して隙間を空けた状態でヒートパイプ７１が配設されている。
【０１１６】
本実施形態では、上記実施形態１の排気ポート２１６よりも排気ポート８１６の湾曲度合を高め（湾曲に係る曲率を大きくし）、これによって燃焼室８００から排出された排気ガスが膨出部８２ａが設けられた部分を通過する際に、上記実施形態１よりも更に湾曲に係る弧の外側での流速が速まり、ヒートパイプ７１による排熱回収の高効率化が図られる。
【０１１７】
本実施形態では、上記で説明した構成を除き、上記実施形態１と同様の構成を採用するので、上記実施形態１と同じ効果を得ることもできる。
【０１１８】
［実施形態３］
実施形態３に係るエンジンの構成について、図１３および図１４を用い説明する。図１３は、本実施形態で採用する排熱回収装置１０の構成を示す模式断面図であり、図１４は、シリンダヘッド２２における排気ポート２１６に対して排熱回収装置１０のヒートパイプ１０１が挿設された状態を示す模式断面図である。
【０１１９】
１．排熱回収装置１０の構成
図１３に示すように、本実施形態に係る排熱回収装置１０は、水タンク１００と、ヒートパイプ１０１と、耐熱シール部１０２，１０６と、無機シール部１０３，１０７と、コーティング層１０４と、耐食層１０５と、を有する。
【０１２０】
本実施形態に係る排熱回収装置１０では、ヒートパイプ１０１がループ状の形状を以って構成されている。具体的には、ヒートパイプ１０１は、水タンク１００から耐熱シール部１０２を通過して延出された直伸部１０１ａと、直伸部１０１ａの先端部から曲折された折り返し部１０１ｂと、水タンク１００内の直伸部１０１ａの根元部分から曲折され、耐熱シール部１０６を通過して延出された折り返し部１０１ｄと、折り返し部１０１ｂの先端部と折り返し部１０１ｄの先端部とを接続するように設けられた直伸部１０１ｃと、が連続した状態で形成されている。
【０１２１】
なお、本実施形態に係るヒートパイプ１０１も、内空部分にナトリウム（Ｎａ）などの伝熱媒体が封入されている。
【０１２２】
また、耐食層１０５の構成材料やコーティング層１０４の特性などについては、上記実施形態１と同じである。
【０１２３】
本実施形態に係る排熱回収装置１０では、ヒートパイプ１０１の直伸部１０１ａや折り返し部１０１ｂで排気ガスから受熱し、水タンク１００内の凝縮水を昇温する。凝縮水の昇温により温度が下がった伝熱媒体は、折り返し部１０１ｄを通り直伸部１０１ｃへと戻される。本実施形態に係る排熱回収装置１０では、ループ状のヒートパイプ１０１を有することにより、より高効率に排気ガスの熱を回収することができる。これより、凝縮水を超臨界状態とし、燃焼室に噴射することができる。
【０１２４】
２．シリンダヘッド２２に対する排熱回収装置１０の配設構造
本実施形態に係るエンジンは、上記実施形態１に係るエンジン１と同じ構造のシリンダヘッド２２を備える。本実施形態に係るエンジンでの、シリンダヘッド２２に対する排熱回収装置１０の配設構造について、図１４を用い説明する。図１４は、シリンダヘッド２２の一部と排熱回収装置１０とを図８に相当する断面方向に見た模式断面図である。
【０１２５】
図１４に示すように、本実施形態においても、排熱回収装置１０の水タンク１００は、シリンダヘッド２２の排気側（Ｅｘ側）の外部に配置されており、複数本のヒートパイプ１０１は、直伸部１０１ａが耐熱シール部１０２を通過して排気ポート２１６に挿設されている。一方、ヒートパイプ１０１における折り返し部１０１ｄは、耐熱シール部１０６を通過して排気マニホールド４１内へと挿入され、直伸部１０１ｃは、排気マニホールド４１から排気ポート２１６に亘る領域に配設されている。
【０１２６】
本実施形態において、排熱回収装置１０におけるヒートパイプ１０１の内、直伸部１０１ａと折り返し部１０１ｂの一部とが、排気ポート２１６の中心軸Ａｘ２１６よりも湾曲に係る弧の外側に配設されている。即ち、本実施形態では、中心軸Ａｘ２１６よりも湾曲に係る弧の外側に配設された直伸部１０１ａと折り返し部１０１ｂの一部とで、高効率に排気ガスの熱を回収することができる。
【０１２７】
本実施形態に係るエンジンでは、ループ状をしたヒートパイプ１０１を有する排熱回収装置１０を採用することにより、上記実施形態１，２が奏する効果に加えて、ヒートパイプ１０１内で伝熱媒体がスムーズに循環し、更に高効率に排熱回収が可能となる。
【０１２８】
［実施形態４］
実施形態４に係るエンジンの構成について、図１５を用い説明する。図１５は、シリンダヘッド８２における排気ポート８１６に対して排熱回収装置１０のヒートパイプ１０１が挿設された状態を示す模式断面図である。
【０１２９】
図１５に示すように、本実施形態に係るエンジンは、上記実施形態２に係るエンジンと同じ構造のシリンダヘッド８２を備える。
【０１３０】
図１５に示すように、本実施形態においても、排熱回収装置１０の水タンク１００は、シリンダヘッド８２の排気側（Ｅｘ側）の外部に配置されており、複数本のヒートパイプ１０１は、直伸部１０１ａが耐熱シール部１０２を通過して排気ポート８１６に挿設されている。一方、ヒートパイプ１０１における折り返し部１０１ｄは、耐熱シール部１０６を通過して排気マニホールド４１内へと挿入され、直伸部１０１ｃは、排気マニホールド４１から排気ポート８１６に亘る領域に配設されている。
【０１３１】
図１５に示すように、ヒートパイプ１０１の先端部である折り返し部１０１ｂは、排気ポート８１６に対して、膨出部８２ａが設けられた部分に配置されている。
【０１３２】
本実施形態においても、上記実施形態３と同様に、排熱回収装置１０におけるヒートパイプ１０１の内、直伸部１０１ａと折り返し部１０１ｂの一部とが、排気ポート８１６の中心軸Ａｘ８１６よりも湾曲に係る弧の外側に配設されている。そして、本実施形態では、排気ポート８１６の流路の横断面が膨出部８２ａで扁平形状に絞られており、排気ガスの流速が上記実施形態３よりも更に高められている。
【０１３３】
以上のような構成を採用する本実施形態に係るエンジンでは、上記実施形態１〜３の各エンジンよりも更に高効率に排熱回収を行うことが可能である。
【０１３４】
［変形例］
上記実施形態１〜４では、各気筒２０に対して１つの水噴射弁６９を設けることとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、各気筒に２つ以上の水噴射弁を設けることとしてもよい。
【０１３５】
また、上記実施形態１〜４では、各気筒２０に対して２つの独立排気ポート２１３，２１４を接続することとしたが、本発明は、これに限定受けるものではない。例えば、各気筒に対して１つの独立排気ポートを接続する形態や、各気筒に対して３つ以上の独立排気ポートを接続する形態などを採用することもできる。
【０１３６】
ここで、各気筒に対して１つの独立排気ポートを設ける形態を採用する場合には、水噴射弁のレイアウト設計における高い自由度を確保することができる。
【０１３７】
また、上記実施形態１では、上記［数１］のように集合排気ポート２１５における横断面の形状を規定したが、各独立排気ポート２１３，２１４についても、同様に扁平形状となっている。即ち、各独立排気ポートの高さＨ１と幅Ｗ１がＨ１／Ｗ１＜１／２の関係を満たす。
【０１３８】
また、上記のように、本発明は、各気筒において、１つの独立排気ポートが設けられた形態も含む発明であるが、この場合においては、独立排気ポートの高さＨ３と幅Ｗ３とが、Ｈ３／Ｗ３＜１／２の関係を満たす。
【０１３９】
また、上記実施形態１〜４では、水供給装置６が排気ガス中の水分を凝縮させて、当該凝縮された水を燃焼室２００，８００に対して噴射することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、噴射用の水を別途準備する構成などを採用することもできる。
【０１４０】
また、上記実施形態１〜４では、回収した排熱で凝縮水を加熱することとしたが、本発明において、回収した熱の使用用途は、これに限定されるものではない。例えば、ハイブリッド型電気自動車などにおいては、寒冷時に電池やエンジンの保温や昇温のために回収した熱を用いることとしてもよい。
【０１４１】
また、上記実施形態１〜４では、エンジン本体２の一例として、直列４気筒のガソリンエンジンを採用したが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、３気筒以下のエンジンや５気筒以上のエンジンを採用することもできるし、エンジン形式についても、Ｖ型やＷ型、さらには水平対向型のエンジンを採用することもできる。
【符号の説明】
【０１４２】
１  エンジン
２  エンジン本体
４  排気装置
６  水供給装置
７，１０  排熱回収装置
２２，８２  シリンダヘッド
６９  水噴射弁
７０，１００  水タンク
７１，１０１  ヒートパイプ
８２ａ  膨出部
２１１，２１２，８１２  排気ポート開口部
２１３，２１４，８１４  独立排気ポート
２１５  集合排気ポート
２１６  排気ポート
２１７，８１７  スロート部
Ａｘ２１２，Ａｘ８１２  中心軸
Ａｘ２１４，Ａｘ８１４  中心軸
【図１】
2019157730.tif 000003
【図２】
2019157730.tif 000004
【図３】
2019157730.tif 000005
【図４】
2019157730.tif 000006
【図５】
2019157730.tif 000007
【図６】
2019157730.tif 000008
【図７】
2019157730.tif 000009
【図８】
2019157730.tif 000010
【図９】
2019157730.tif 000011
【図１０】
2019157730.tif 000012
【図１１】
2019157730.tif 000013
【図１２】
2019157730.tif 000014
【図１３】
2019157730.tif 000015
【図１４】
2019157730.tif 000016
【図１５】
2019157730.tif 000017