JP2002349369A - 蓄熱装置を備えた内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蓄熱タンクに蓄えた熱を効率的に利用して吸
気通路内のガスを昇温させることのできる蓄熱装置を備
えた内燃機関を提供する。 【解決手段】 エンジン１０は、冷却水循環通路ＰＷ、
蓄熱タンク２１および吸気迂回通路ＰＧ等を主要構成要
素として含む蓄熱装置１００を搭載する。蓄熱装置１０
０では、吸気通路の一部を蓄熱タンク２１内に直接引き
込み、同タンク２１内に貯留された熱水と直接熱交換を
行って昇温させる構成を適用している。このため、蓄熱
タンク２１に蓄えられた熱を吸気通路内のガス（吸気、
混合気）に伝搬する過程で、外部に損失する熱量は最小
限に留まる。また、吸気通路内のガスと、蓄熱タンク２
１に貯留された熱水とを熱交換させる構造（熱交換通路
ＰＧｃ）が蓄熱タンク２１の内部に構築されているた
め、エンジン１０に付随する装置としての収納性や搭載
性にも優れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機関運転に伴って
発生する熱を一時的に蓄え、低温条件下での機関運転等
に利用する蓄熱装置を備えた内燃機関に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車等の車両に搭載される内
燃機関にとって、燃焼室周辺の温度が所定温に達してい
ない状態（冷間状態）での機関運転は、燃焼室に供給さ
れる燃料が十分に霧化されないこと等の不具合を生じさ
せ、排気特性（エミッション）や燃費性能を悪化させて
しまうため好ましくない。

【０００３】しかし実際のところ、一時的な機関停止後
における再始動時のような場合は例外として、機関運転
を開始する際には毎回のように、機関始動時から暖機完
了時までの期間は冷間状態で機関運転を行わざるをえな
い。

【０００４】こうした問題に対し、内燃機関が運転中に
発する熱を、所定の蓄熱装置に蓄えておき、冷間状態に
ある機関に放出する機能を有する蓄熱装置が知られてい
る。

【０００５】例えば特開平１０−７１８３７号公報に記
載された装置は、当該機関の放熱によって熱せられた冷
却水の一部を機関停止後、蓄熱タンク（魔法瓶と同様の
保温機能を有する容器）に貯留しておき、次回の機関始
動時において冷却系（当該機関の冷却通路）に解放する
ことで、当該機関の即効暖機の性能を高めている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、始動時にお
ける内燃機関の運転状態の安定性を決定づける要因とし
て、温度条件に関する最も重要な因子は、機関燃焼に供
されるガス、すなわち吸入空気や混合気の温度である。
このため、上記公報に記載された装置では、機関始動
時、蓄熱装置に蓄えた冷却水（熱水）を当該機関の吸気
通路に優先的に循環させ、当該吸気通路内を通過するガ
スを積極的に暖める構成を採用している。

【０００７】しかしながら、上記公報記載の装置では、
蓄熱装置に蓄えられた熱水が吸気通路の達するまでに失
う熱量（熱損失）が大きく、吸気や混合気の温度を効率
的に高めることが困難であった。

【０００８】本発明は、こうした実情に鑑みてなされた
ものであり、蓄熱タンクに蓄えた熱を効率的に利用して
吸気通路内のガスを昇温させることのできる蓄熱装置を
備えた内燃機関を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、機関運転に伴って発生する熱を熱媒体を
通じて回収する熱回収手段と、前記回収された熱を蓄え
るとともに、機関吸気通路の少なくとも一部に介在する
蓄熱タンクとを有してなる蓄熱装置を内燃機関に備える
ことを要旨とする。

【００１０】同構成によれば、蓄熱タンクに蓄えられた
熱を効率的に吸気に伝搬させることができるようにな
り、しかも、蓄熱タンクに蓄えられた熱の損失は最小限
に抑制される。

【００１１】また、前記熱媒体は、当該機関の冷却水又
は潤滑油であるのが好ましい。

【００１２】当該機関の冷却水や潤滑油は、高い流動性
を有し、また大きな熱容量を有することから、大量の熱
を移送すること、或いは蓄えることを可能とするばかり
でなく、当該機関の温度調整や潤滑を行うべく、必然的
に用いられるものである。よって同構成によれば、蓄熱
タンクに蓄えられた熱の損失を最小限に抑制しつつ、し
かも同タンクに蓄えられた熱を効率よく吸気に伝搬させ
る作用を容易に得ることができる上、構成要素の付加を
最小限に抑えることができ、製造コストや搭載性の面で
も優れる。

【００１３】また、前記蓄熱タンクが介在する前記機関
吸気通路の少なくとも一部を通過するガスの流量を制御
する流量制御機構を有するのが好ましい。

【００１４】同構成によれば、蓄熱タンクに蓄えられた
熱の損失を最小限に抑制しつつ、しかも同タンクに蓄え
られた熱を効率的に吸気に伝搬させるといった当該装置
の機能が一層向上するようになる。

【００１５】また、前記流量制御機構は、前記蓄熱タン
クが介在する前記機関吸気通路の少なくとも一部を通過
するガスの流れを発生させるポンプ機能を有してなるの
が好ましい。

【００１６】同構成によれば、蓄熱タンクの介在によっ
て生じる機関吸気通路の流路抵抗を、好適に低減若しく
は消失させることができるようになる。

【００１７】また、前記機関吸気通路のうち前記蓄熱タ
ンクが介在する部分は、その部分を通過する吸気と、前
記蓄熱タンク内の熱媒体との間で熱交換を生じさせる機
能を備えるのが好ましい。

【００１８】また、前記機関吸気通路のうち前記蓄熱タ
ンクが介在する部分は、他の部分に比し、単位通路長あ
たりの通路表面積が大きく形成されることにより、その
部分を通過する吸気と、前記蓄熱タンク内の熱媒体との
間で熱交換を生じさせることとするのが好ましい。

【００１９】同構成によれば、前記蓄熱タンクを介して
機関燃焼に供される吸気の温度を効率的に上昇させるこ
とができるようになる。

【００２０】また、前記機関吸気通路のうち前記蓄熱タ
ンクが介在する部分は、前記蓄熱装置内において所定容
積の吸気を貯留する吸気貯留部を形成することとしても
よい。

【００２１】同構成によれば、前記蓄熱タンクを介する
ことによって昇温する吸気にとって、その獲得熱量が好
適に高まるとともに、当該蓄熱タンクから送り出される
時点における温度の平均化（安定化）も図られる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる蓄熱装置を
備えた内燃機関を車載用エンジンに適用した一実施の形
態について、図面を参照して説明する。

【００２３】図１には、本実施の形態にかかる車載用エ
ンジン（以下、エンジンという）１０の概略構成を示
す。

【００２４】同図１に示すように、エンジン１０の外郭
は、シリンダブロック１０ａを下段、シリンダヘッド１
０ｂを上段とし、両部材１０ａ，１０ｂが互いに閉じ合
わされたかたちで形成される。

【００２５】シリンダブロック１０ａに形成された気筒
１２内には、エンジン１０の出力軸９の回転と連動して
上下動するピストン１３が取り付けられている。ピスト
ン１３の頭上には燃焼室１１が形成される。燃焼室１１
内の空間は、吸気バルブ１４及び排気バルブ１５を介し
てそれぞれ吸気ポート１６及び排気ポート１７と連通し
ており、機関運転時には、吸気ポート１６を通じた混合
気の導入や、排気ポート１７を通じた排ガスの排出が行
われる。吸気ポート１６に接続された吸気管４０は、エ
ンジン１０の搭載される車両（図示略）の外部から新気
を導入し、吸気ポート１６に送り込む。吸気ポート１６
及び吸気管４０は、ともに吸気通路の一部をなす。吸気
ポート１６に取り付けられた燃料噴射弁１８は、周知の
電子制御装置（図示略）からの指令信号に基づき燃料を
噴射供給する。電子制御装置は、中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセ
スメモリ（ＲＡＭ）及びバックアップＲＡＭ、タイマー
カウンタ等を備え、これら各部と、Ａ／Ｄ変換器を含む
外部入力回路と、外部出力回路とが双方向性バスにより
接続されて構成される論理演算回路を備え、上記燃料噴
射に関する制御の他、エンジン１の運転状態を決定づけ
る各種制御を実施する。燃料噴射弁１８によって噴射供
給された燃料は、吸気ポート１６内で霧化し、新気とと
もに混合気を形成しつつ燃焼室１１内に取り込まれる。
そして、これも電子制御装置の指令信号に基づいて駆動
するイグナイタ１９が、適宜のタイミングで点火プラグ
１９ａに通電を行うことで、燃焼室１１内に取り込まれ
た混合気が燃焼に供される。すなわち、エンジン１０
は、吸気ポート１６を通じて供給される混合気（外気と
燃料との混合ガス）を爆発・燃焼させることにより、そ
の出力軸９に回転駆動力を得る。

【００２６】次に、本実施の形態にかかるエンジン１０
の冷却系の一部として、とくに機関始動時等、エンジン
１０が比較的低温状態にある場合にエンジン１０自体の
温度、若しくはエンジン１０の機関燃焼に供される混合
気の温度を上昇させる機能を担う蓄熱装置について説明
する。

【００２７】蓄熱装置１００は、冷却水循環通路ＰＷ、
蓄熱タンク２１および吸気迂回通路ＰＧ等を主要構成要
素として含む。

【００２８】冷却水循環通路ＰＷは、エンジン１０や蓄
熱タンク２１の他、各種熱交換器（図示略）の間で熱媒
体としての冷却水を循環させる通路である。蓄熱タンク
２１は、冷却水循環通路ＰＷから引き込んだ所定量の冷
却水を保温した状態で蓄えておき、適宜の時期に再放出
することのできる容器である。蓄熱タンク２１の内部空
間と、冷却水循環通路ＰＷの通路空間とは相互に連通し
ている。吸気迂回通路ＰＧは、吸気管４０や吸気ポート
１６とともに吸気通路の一部をなす。この吸気迂回通路
ＰＧは、所定の条件下において、吸気管４０内のガスの
少なくとも一部を引き込み、蓄熱タンク２１内に蓄えら
れた冷却水（熱水）と熱交換を行わせた後、吸気ポート
１６に戻す機能を担う。

【００２９】ここで、蓄熱装置１００を構成するこれら
冷却水循環通路ＰＷ、蓄熱タンク２１および吸気迂回通
路ＰＧについて、各々の構造や機能を詳しく説明する。

【００３０】（冷却水循環通路の構造及び機能）冷却水
循環通路ＰＷは、吸気ポート側冷却水通路ＰＷａ、排気
ポート側冷却水通路ＰＷｂ、シリンダブロック側冷却水
通路ＰＷｃ、蓄熱用冷却水通路ＰＷｄおよび暖機用冷却
水通路ＰＷｅ等によって構成される。

【００３１】吸気ポート側冷却水通路ＰＷａ及び排気ポ
ート側冷却水通路ＰＷｂは、シリンダヘッド１０ｂ内に
おいて吸気ポート１６及び排気ポート１７の近傍に形成
されている。一方、シリンダブロック側冷却水通路ＰＷ
ｃは、シリンダブロック１０ａ内において気筒１２の外
周を取り巻くように形成され、いわゆるウォータジャケ
ットをなしている。蓄熱用冷却水通路ＰＷｄは、シリン
ダブロック側冷却水通路ＰＷｃ及び蓄熱タンク２１間を
連絡する。暖機用冷却水通路ＰＷｅは、蓄熱タンク２１
及び吸気ポート側冷却水通路ＰＷａ間を連絡する。冷却
水循環通路ＰＷ内における冷却水の流動方向は、図１中
に矢指する通りである。すなわち、蓄熱タンク２１から
放出された冷却水（熱水）は、暖機用冷却水通路ＰＷｅ
を通じて先ず吸気ポート側冷却水通路ＰＷａに導入され
る。吸気ポート側冷却水通路ＰＷａ内を流通した冷却水
は、排気ポート側冷却水通路ＰＷｂやシリンダブロック
側冷却水通路ＰＷｃに分散しつつ、エンジン１０内を循
環する。エンジン１０内を循環した冷却水の一部は、シ
リンダブロック側冷却水通路ＰＷｃを介して蓄熱用冷却
水通路ＰＷｄに流れ込み、同通路ＰＷｄを通じて蓄熱タ
ンク２１内に戻される。こうした冷却水循環通路ＰＷ内
における冷却水の流れは、基本的には蓄熱用冷却水通路
ＰＷｄの通路途中に設けられたウォータポンプ２２のポ
ンプ機能によって発生し、また、その流量調整は、制御
弁２３による蓄熱用冷却水通路ＰＷｄの開閉を通じて行
われる。ウォータポンプ２２及び制御弁２３は、何れも
電子制御装置の指令信号に基づいて作動する。ちなみ
に、エンジン１０内を循環する冷却水は、図示しない他
の冷却水通路を介し、ラジエータ（図示略）や暖房用ヒ
ータ（図示略）等、各種熱交換器との間で適宜循環を行
うが、これら各種熱交換器や他の冷却水通路に関するこ
こでの詳しい説明は、割愛する。

【００３２】（蓄熱タンクの構造および機能）蓄熱タン
ク２１は、所定量の冷却水を外部から断熱した状態で貯
留する機能を有する。すなわち、図１中の概略的な内部
構造に示されるように、蓄熱タンク２１は、ハウジング
２１ａと、同ハウジング２１ａ内に収納された冷却水収
容部２１ｂとを備えた二重構造を有する。ハウジング２
１ａ及び冷却水収容部２１ｂの間隙はほぼ真空状態に保
たれ、冷却水収容部２１ｂの内部空間と外部とを断熱状
態に保つ。冷却水収容部２１ｂ内には、蓄熱用冷却水通
路ＰＷｄから送られてくる冷却水を同収容部２１ｂ内に
導入するための導入管２１ｃと、同収容部２１ｂ内の冷
却水を暖機用冷却水通路ＰＷｅに排出するための排出管
２１ｄとが設けられている。なお、冷却水収容部２１ｂ
内において導入管２１ｃの途中に設けられた逆止弁２１
ｅは、蓄熱用冷却水通路ＰＷｄから蓄熱タンク２１内に
向かう冷却水の流れのみを許容し、逆流を規制する。ま
た、排出管２１ｄの途中に設けられた逆止弁２１ｆは、
蓄熱タンク２１内から暖機用冷却水通路ＰＷｅに向かう
冷却水の流れのみを許容し、逆流を規制する。

【００３３】（吸気迂回通路の構造および機能）吸気迂
回通路ＰＧは、吸気管４０が途中から分岐し、蓄熱タン
ク２１内を通って再び吸気ポート１６に合流するといっ
た通路形態を有しており、その構成要素は、蓄熱タンク
導入通路（吸気管４０及び蓄熱タンク２１間を連絡する
通路）ＰＧａ、リターン通路ＰＧｂ（蓄熱タンク２１及
び吸気ポート１６間を連絡する通路）および熱交換通路
（蓄熱タンク２１内に設けられた通路）ＰＧｃに大別さ
れる。

【００３４】吸気管４０から吸気迂回通路ＰＧに導入さ
れた吸気は、蓄熱タンク２１内の熱交換通路ＰＧｃを通
過することにより、蓄熱タンク２１内に蓄えられた冷却
水（熱水）と熱交換された後、リターン通路ＰＧｂを通
じて移送され、放出管４１を介して吸気ポート１６内に
送り込まれる。こうした吸気迂回通路ＰＧ内における吸
気の流れは、基本的には蓄熱タンク導入通路ＰＧａの通
路途中に設けられたエアポンプ３１のポンプ機能によっ
て発生する。エアポンプ３１は、電子制御装置の指令信
号に基づいて作動する。また、吸気管４０から蓄熱タン
ク導入通路ＰＧａに導入される吸気の流量調整は、切替
弁３２を通じて行われる。切替弁３２は、吸気管４０か
ら蓄熱タンク導入通路ＰＧａが分岐する分岐点におい
て、蓄熱タンク導入通路ＰＧａに導入される吸気と、蓄
熱タンク導入通路ＰＧａに導入されない吸気との分配比
率を可変とする機能を備える。切替弁３２は、電子制御
装置の指令信号に基づいて作動する。また、冷却水収容
部２１ｂ内において、熱交換通路ＰＧｃに設けられた逆
止弁３３，３４は、蓄熱タンク導入通路ＰＧａから熱交
換通路ＰＧｃに向かう吸気の流れ、および熱交換通路Ｐ
Ｇｃからリターン通路ＰＧｂに向かう吸気の流れのみを
許容し、逆流を規制する。

【００３５】このように構成された蓄熱装置１００は、
電子制御装置を通じてウォータポンプ２２、制御弁２
３、エアポンプ３１及び切替弁３２等を作動させること
により、冷却水循環通路ＰＷ内の冷却水の挙動と、吸気
迂回通路内の吸気の挙動とを併せて制御する。

【００３６】次に、上記蓄熱装置１００が冷却水循環通
路ＰＷ内の冷却水の挙動と、吸気迂回通路ＰＧ内の吸気
の挙動とをどのように制御するのかその具体的な態様に
ついて説明する。

【００３７】エンジン１０の運転中、その機関温度（若
しくは冷却水の温度）が所定値以上である場合、蓄熱装
置１００は制御弁２３を開弁し、且つウォータポンプ２
２を作動することによって、エンジン１０内で熱せられ
た冷却水を継続的に蓄熱タンク２１内に供給する。言い
換えると、蓄熱タンク２１内の冷却水と、エンジン１０
内で昇温された冷却水との入れ換えを継続的に行う。

【００３８】エンジン１０が運転を停止する場合、或い
はその機関温度（若しくは冷却水の温度）が所定値を下
回った場合、蓄熱装置１００は制御弁２３を閉弁し、且
つウォータポンプ２２の作動を停止することによって、
蓄熱タンク２１内に蓄えられている冷却水を、外部と断
熱された状態（保温状態）で貯留する。

【００３９】そして、低温状態にあるエンジン１０が始
動を行う場合には、蓄熱装置１００は制御弁２３を開弁
し、且つウォータポンプ２２を作動することにより、蓄
熱タンク２１内に保温状態で貯留されている冷却水（熱
水）を、エンジン１０に送り込むことにより、エンジン
１０の暖機を促進する。またこのとき、吸気ポート側冷
却水通路ＰＷａへの熱水供給を優先的に行うことで、特
に機関始動時における混合気の燃焼状態の安定性を決定
づける吸気ポート１６の温度を積極的に上昇させる。

【００４０】一方、吸気ポート１６内における吸気の温
度が所定値よりも低く、しかもその温度が蓄熱タンク２
１内に蓄えられた冷却水の温度よりも低い場合、蓄熱装
置１００は、切替弁３２を操作するとともに、エアポン
プ３１を作動して、吸気管４０内を流れる吸気の一部若
しくは全部を吸気迂回通路ＰＧに導入する。この結果、
蓄熱タンク２１の介在によって加熱された吸気が吸気ポ
ート１６内に放出され、燃料噴射弁１８から噴射された
燃料と混ざり合い（混合気を形成し）、機関燃焼に供さ
れる。このように、加熱された吸気が吸気ポート内に直
接導入されることにより、エンジン１０の温度が十分に
高くなっていない条件下であれ、噴射供給された燃料の
霧化が効率的に促されるようになり、低温条件下におけ
るエンジン１０の燃焼状態が改善されるようになる。

【００４１】ここで、従来の蓄熱装置では、蓄熱タンク
に蓄えられた冷却水（熱水）を吸気ポート近傍に流し、
吸気ポートの構成部材に接触させることで間接的に吸気
ポート内のガスを加熱する構成を適用していた。こうし
た従来の装置構成によっても、吸気ポート内壁の壁温が
上昇することで、同内壁に燃料が付着しにくくなるとい
った効果や、蓄熱タンクから供給された冷却水の熱が同
内壁を介して伝搬し、吸気ポート内のガスの温度を上昇
させるといった効果は得られる。しかし、吸気ポート内
のガスの温度を上昇させるに際し、蓄熱タンクに蓄えら
れた高温の冷却水を一旦エンジンに移送し、吸気ポート
等の構成部材を介して同ポート内のガスに伝搬させる過
程を伴っていたため、吸気ポート等の構成部材や移送通
路を通じて放散する熱量（熱損失）が大きかった。

【００４２】この点、本実施の形態にかかる蓄熱装置１
００では、吸気通路の一部を蓄熱タンク２１内に直接引
き込み、同タンク２１内に貯留された熱水と直接熱交換
を行って昇温させる構成を適用している。従って、蓄熱
タンク２１に蓄えられた熱を吸気通路内のガス（吸気、
混合気）に伝搬する過程で、外部に損失する熱量は最小
限に留まる。

【００４３】また、蓄熱タンク２１に蓄えられた熱水を
直接循環させて吸気ポート等を暖める構成のように、吸
気ポートを昇温する過程で低温の熱媒体と高温の熱媒体
とが混ざり合い、その昇温効果（効率）を低下させるよ
うなこともない。

【００４４】しかも、蓄熱タンク２１に貯留された熱水
をエンジン１０（吸気ポート１６の近傍等）に循環させ
ることによって得られる暖機作用も、従来の装置と同様
確保される。このため、吸気ポート１６内における燃料
霧化の促進作用と、吸気ポート１６内壁への燃料付着の
抑制作用とが相乗的に機能し、良質な混合気が形成され
やすくなる。

【００４５】また、吸気通路内のガスと、蓄熱タンク２
１に貯留された熱水とを熱交換させる構造（熱交換通路
ＰＧｃ）が蓄熱タンク２１の内部に構築されているた
め、エンジン１０に付随する装置としての収納性や搭載
性にも優れる。

【００４６】また、蓄熱タンク２１に貯留された熱水
は、吸気や混合気に比べ比熱が十分大きいため、熱交換
通路ＰＧｃへの吸気の流入による熱水の温度下降量は小
さく、また熱水を消費するということもない。このた
め、吸気（混合気）に対する昇温効果を長時間保持する
ことができる。もちろん、熱交換通路ＰＧｃへの吸気の
流入複数回に亘って断続的に実施するような場合には、
その実施可能回数（実施の機会）が増大する。

【００４７】また、熱交換通路ＰＧｃへの吸気の流入
は、エアポンプ３１により能動的に行われるため、混合
気の昇温が効率的に行われることになり、且つ、その制
御性にも優れることになる。なお、このエアポンプ３１
の駆動力としては、電動式モータ等を活用することとし
てもよいし、例えばギア機構等を用いることによりエン
ジン１０の出力軸９の回転力を活用することとしてもよ
い。

【００４８】よって、エンジン１０の始動時における機
関燃焼の状態の安定化が図られ、排気特性や燃費が向上
するようになる。

【００４９】なお、上記実施の形態において、蓄熱タン
ク２１内の熱交換通路ＰＧｃは、同通路ＰＧｃ内を流れ
る吸気と、蓄熱タンク２１内の熱水との間で熱交換を行
わせる機能を有する旨言及した。熱交換通路ＰＧｃにこ
のような熱交換機能を発揮させるためには、例えば蓄熱
タンク２１内の熱水から熱交換通路ＰＧｃへの実質的な
放熱面を大きくする（例えば、ハニカム状や適宜の立体
形状等に通路を形成することで、単位通路長あたりの通
路表面積を大きくする）こと、また、熱交換通路ＰＧｃ
を形成する通路壁の厚みを薄くして、通路ＰＧｃ内の吸
気と、通路外の熱水との間で効率的に熱交換が行われる
ようにすることが好ましい。

【００５０】（他の実施の形態）また、図２に示すよう
に、冷却水収容部２１ｂの内部構造の他の形態として、
熱交換通路ＰＧｃの通路途中に、所定量のガスを収容で
きる容器５０、言い換えれば熱交換通路ＰＧｃの通路断
面を肥大させたものを設け、例えばエンジン１０の運転
停止後、蓄熱タンク２１内に所定量の吸気を保温状態で
貯留しておき、次回始動時、吸気ポートに放出させるよ
うにしてもよい。このような構成を適用すれば、吸気ポ
ートへ供給するガス（吸気）の昇温に要する時間が省か
れ、低温状態での始動時等における機関の燃焼状態の安
定化が一層効率的に行われる。なお、この場合、容器５
０内には、昇温されたガス（吸気）の保温性を高めるべ
く、ガスよりも比熱の大きな材料を蓄熱材５１として設
けることとしてもよい。

【００５１】さらに、同図２に示すような立体形状（或
いはハニカム状）の容器５０が冷却水収容部２１ｂに設
置されることで、同収容部２１ｂ内での冷却水の混合が
抑制されることになる。このため、蓄熱タンク２１内に
おいて、排出管２１ｄを通じて排出される相対的に高温
の冷却水（熱水）と、導入管２１ｃを通じ新たに導入さ
れる相対的に低温の冷却水とが成層した状態を保持する
ため、蓄熱タンク２１がエンジン１０に熱水を送り出す
ことのできる持続時間も長くなる。

【００５２】また、図３に示すように、容器５０を、吸
気と冷却水とを熱交換させる機能を有する部位（熱交換
部）５２と、当該熱交換部５２において昇温された吸気
を保温状態で貯留しておく部位（吸気貯留部）５３とに
区画する構成を適用してもよい。なお、吸気貯留部５３
内に蓄熱材５１を設けることとしてもよいことは、図２
に示した熱交換通路ＰＧｃの構成と同様である。

【００５３】なお、上記各実施の形態においては、蓄熱
タンク２１に貯留し、始動時等における機関暖機を促す
べくエンジン１０内を循環させる熱媒体として、冷却水
を適用することとしたが、これに替え、潤滑油を適用し
ても上記各実施の形態と同等若しくはこれに準ずる効果
を奏することはできる。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
蓄熱タンクに蓄えられた熱を効率的に吸気に伝搬させる
ことができるようになり、しかも、蓄熱タンクに蓄えら
れた熱の損失は最小限に抑制される。

【００５５】また、蓄熱タンクに蓄えられた熱の損失を
最小限に抑制しつつ、しかも同タンクに蓄えられた熱を
効率よく吸気に伝搬させる作用を容易に得ることができ
る上、構成要素の付加を最小限に抑えることができ、製
造コストや搭載性の面でも優れる。

【００５６】また、蓄熱タンクに蓄えられた熱の損失を
最小限に抑制しつつ、しかも同タンクに蓄えられた熱を
効率的に吸気に伝搬させるといった当該装置の機能が一
層向上するようになる。

【００５７】また、蓄熱タンクの介在によって生じる機
関吸気通路の流路抵抗を、好適に低減若しくは消失させ
ることができるようになる。

【００５８】また、蓄熱タンクを介して機関燃焼に供さ
れる吸気の温度を効率的に上昇させることができるよう
になる。

【００５９】また、蓄熱タンクを介することによって昇
温する吸気にとって、その獲得熱量が好適に高まるとと
もに、当該蓄熱タンクから送り出される時点における温
度の平均化（安定化）も図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態にかかるエンジンシステ
ムの概要を示す略図。

【図２】本発明の他の実施の形態にかかる蓄熱タンクの
主要内部構造を斜視的に示す略図。

【図３】本発明の他の実施の形態にかかる蓄熱タンクの
一部を斜視的に示す略図。

【符号の説明】

１ エンジン ９ 出力軸 １０ エンジン １０ａ シリンダブロック １０ｂ シリンダヘッド １１ 燃焼室 １２ 気筒 １３ ピストン １４ 吸気バルブ １６ 吸気ポート（吸気通路の一部を構成） １７ 排気ポート １８ 燃料噴射弁 １９ イグナイタ １９ａ 点火プラグ ２１ 蓄熱タンク ２１ａ ハウジング ２１ｂ 冷却水収容部 ２１ｃ 導入管 ２１ｄ 排出管 ２１ｅ，２１ｆ，３３，３４ 逆止弁 ２２ ウォータポンプ ２３ 制御弁 ３１ エアポンプ ３２ 切替弁（流量制御機構） ４０ 吸気管（吸気通路の一部を構成） ４１ 放出管 ５０ 容器 ５１ 蓄熱材 ５２ 熱交換部 ５３ 吸気貯留部 １００ 蓄熱装置 ＰＧａ 蓄熱タンク導入通路（吸気通路の一部を構成） ＰＧｂ リターン通路（吸気通路の一部を構成） ＰＧｃ 熱交換通路（吸気通路の一部を構成） ＰＷ 冷却水循環通路 ＰＷａ 吸気ポート側冷却水通路 ＰＷｂ 排気ポート側冷却水通路 ＰＷｃ シリンダブロック側冷却水通路 ＰＷｄ 蓄熱用冷却水通路 ＰＷｅ 暖機用冷却水通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 31/16 Ｆ０２Ｍ 31/16 Ｅ Ｆ 35/10 ３１１ 35/10 ３１１Ｂ ３１１Ｄ Ｆ０２Ｎ 17/04 Ｆ０２Ｎ 17/04 Ａ 17/06 17/06 Ｄ Ｚ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関運転に伴って発生する熱を熱媒体を
   通じて回収する熱回収手段と、前記回収された熱を蓄え
   るとともに、機関吸気通路の少なくとも一部に介在する
   蓄熱タンクとを有してなる蓄熱装置を備えた内燃機関。
2. 【請求項２】 前記熱媒体は、当該機関の冷却水又は潤
   滑油であることを特徴とする請求項１記載の蓄熱装置を
   備えた内燃機関。
3. 【請求項３】 前記蓄熱タンクが介在する前記機関吸気
   通路の少なくとも一部を通過するガスの流量を制御する
   流量制御機構を有することを特徴とする請求項１又は２
   記載の蓄熱装置を備えた内燃機関。
4. 【請求項４】 前記流量制御機構は、前記蓄熱タンクが
   介在する前記機関吸気通路の少なくとも一部を通過する
   ガスの流れを発生させるポンプ機能を有してなることを
   特徴とする請求項３記載の蓄熱装置を備えた内燃機関。
5. 【請求項５】 前記機関吸気通路のうち前記蓄熱タンク
   が介在する部分は、その部分を通過する吸気と、前記蓄
   熱タンク内の熱媒体との間で熱交換を生じさせる機能を
   備えることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の
   蓄熱装置を備えた内燃機関。
6. 【請求項６】 前記機関吸気通路のうち前記蓄熱タンク
   が介在する部分は、他の部分に比し、単位通路長あたり
   の通路表面積が大きく形成されることにより、その部分
   を通過する吸気と、前記蓄熱タンク内の熱媒体との間で
   熱交換を生じさせることを特徴とする請求項５記載の蓄
   熱装置を備えた内燃機関。
7. 【請求項７】 前記機関吸気通路のうち前記蓄熱タンク
   が介在する部分は、前記蓄熱装置内において所定容積の
   吸気を貯留する吸気貯留部を形成することを特徴とする
   請求項１〜６の何れかに記載の蓄熱装置を備えた内燃機
   関。