JP4840094B2 - engine - Google Patents

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JP4840094B2 JP2006308568A JP2006308568A JP4840094B2 JP 4840094 B2 JP4840094 B2 JP 4840094B2 JP 2006308568 A JP2006308568 A JP 2006308568A JP 2006308568 A JP2006308568 A JP 2006308568A JP 4840094 B2 JP4840094 B2 JP 4840094B2
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Description

本発明は、廃熱から機械的エネルギーを回収し得るように構成されたエンジンに関する。   The present invention relates to an engine configured to recover mechanical energy from waste heat.

この種のエンジンとして、例えば、特開平6−88623号公報、特開2000−73753号公報、特開2000−345835号公報に記載されたものが知られている。これらのエンジンは、燃焼熱や摩擦熱等の廃熱によって冷却水(冷却媒体)から蒸気を発生させ、この蒸気の膨張によって機械的エネルギーを回収し得るように構成されている。   As this type of engine, for example, those described in JP-A-6-88623, JP-A-2000-73753, and JP-A-2000-345835 are known. These engines are configured such that steam is generated from cooling water (cooling medium) by waste heat such as combustion heat and frictional heat, and mechanical energy can be recovered by expansion of the steam.

これらのエンジンは、一般に、シリンダブロックと、供給ポンプと、流入路と、流出路と、加熱器(過熱器)と、エキスパンダ(タービン)と、コンデンサと、を備えている。   These engines generally include a cylinder block, a supply pump, an inflow path, an outflow path, a heater (superheater), an expander (turbine), and a condenser.

前記シリンダブロックには、冷却水循環経路の一部を構成するウォータージャケットが設けられている。前記供給ポンプは、前記流入路を介して、前記ウォータージャケットに前記冷却水を供給するように構成されている。   The cylinder block is provided with a water jacket that constitutes a part of the cooling water circulation path. The supply pump is configured to supply the cooling water to the water jacket via the inflow passage.

前記流出路は、前記加熱器に連通している。この加熱器は、排気ガスの熱を熱源として、前記ウォータージャケットから流出した蒸気をさらに加熱(過熱)するように構成されている。   The outflow passage communicates with the heater. This heater is configured to further heat (overheat) the steam flowing out of the water jacket using the heat of the exhaust gas as a heat source.

前記エキスパンダは、過熱蒸気の膨張エネルギーを機械的エネルギーに変換するように構成されている。前記コンデンサは、エネルギーを失って低圧となった蒸気を冷却することで液体に凝縮するように構成されている。   The expander is configured to convert the expansion energy of superheated steam into mechanical energy. The condenser is configured to condense into a liquid by cooling the steam that has lost its energy and has become low pressure.

かかる構成においては、前記冷却水が、前記流入路から前記ウォータージャケットに供給される。このウォータージャケット内にて、前記冷却水から蒸気が発生する。この蒸気が、前記加熱器により、排気ガスとの熱交換でさらに加熱(過熱)される。   In this configuration, the cooling water is supplied from the inflow path to the water jacket. Within the water jacket, steam is generated from the cooling water. The steam is further heated (overheated) by heat exchange with the exhaust gas by the heater.

そして、前記エキスパンダにて、加熱(過熱)された蒸気が膨張する。これにより、機械的エネルギーが回収される。その後、エネルギーを失った低圧蒸気は、前記コンデンサに流入し、凝縮されて液体(前記冷却水)となる。このコンデンサにて凝縮された前記冷却水は、再び前記供給ポンプによって前記ウォータージャケットに供給される。
特開平6−88623号公報 特開2000−73753号公報 特開2000−345835号公報
Then, the heated (overheated) steam expands in the expander. Thereby, mechanical energy is recovered. Thereafter, the low-pressure steam that has lost its energy flows into the condenser and is condensed to become a liquid (the cooling water). The cooling water condensed by the condenser is supplied again to the water jacket by the supply pump.
JP-A-6-88623 JP 2000-73753 A JP 2000-345835 A

この種のエンジンにおいては、前記冷却媒体は、(1)オーバーヒート防止のためのエンジンの冷却、及び(2)廃熱の吸収及び膨張による機械的エネルギーの回収、という、2つの機能を有する。この点、従来のこの種のエンジンにおいては、前記冷却媒体の供給状態に改良の余地があった。   In this type of engine, the cooling medium has two functions: (1) engine cooling to prevent overheating, and (2) mechanical energy recovery by absorbing and expanding waste heat. In this regard, the conventional engine of this type has room for improvement in the supply state of the cooling medium.

例えば、特開平6−88623号公報、特開2000−73753号公報、特開2000−345835号公報に記載された構成においては、前記ウォータージャケット内に流入した前記冷却媒体が、当該ウォータージャケットの壁面と接触することによって、前記シリンダブロックや前記シリンダヘッドの冷却、及び前記冷却媒体の蒸発(蒸気の発生)が行われていた。   For example, in the configurations described in JP-A-6-88623, JP-A-2000-73753, and JP-A-2000-345835, the cooling medium that has flowed into the water jacket is a wall surface of the water jacket. The cylinder block and the cylinder head are cooled, and the cooling medium is evaporated (steam is generated).

かかる構成においては、前記ウォータージャケットの壁面にて、前記冷却媒体の膜沸騰現象が生じることが多い。この膜沸騰現象により、前記ウォータージャケットの壁面と前記冷却媒体との間に、前記冷却媒体の蒸気による薄層が生じる。この気体の薄層は断熱層として作用するため、前記シリンダブロックや前記シリンダヘッドの冷却効率が低下し、同時に前記冷却媒体の吸熱効率も低下する。この吸熱効率が低下すると、機械的エネルギーの回収効率もまた低下する。   In such a configuration, a film boiling phenomenon of the cooling medium often occurs on the wall surface of the water jacket. Due to this film boiling phenomenon, a thin layer is formed between the wall surface of the water jacket and the cooling medium by the vapor of the cooling medium. Since this thin gas layer acts as a heat insulating layer, the cooling efficiency of the cylinder block and the cylinder head is lowered, and at the same time, the heat absorption efficiency of the cooling medium is lowered. As this endothermic efficiency decreases, the mechanical energy recovery efficiency also decreases.

すなわち、従来のこの種のエンジンにおいては、前記ウォータージャケットの壁面における膜沸騰現象により、(1)オーバーヒート防止のためのエンジンの冷却、及び(2)廃熱の吸収及び膨張による機械的エネルギーの回収、という、2つの機能のいずれについても、充分な効果が得られていなかった。   That is, in this type of conventional engine, due to the film boiling phenomenon on the wall surface of the water jacket, (1) cooling of the engine to prevent overheating, and (2) recovery of mechanical energy by absorption and expansion of waste heat. For both of these functions, sufficient effects were not obtained.

本発明は、冷却効率及びエネルギー回収効率のいずれについても優れたエンジンを提供するものである。   The present invention provides an engine excellent in both cooling efficiency and energy recovery efficiency.

課題を解決するための手段及び発明の効果Means for Solving the Problems and Effects of the Invention

本発明のエンジンは、エンジンブロックと、冷却媒体噴射部と、蒸気導出路と、蒸気加熱器と、膨張器(expander)と、凝縮器(condenser)と、を備えている。   The engine of the present invention includes an engine block, a cooling medium injection unit, a steam outlet, a steam heater, an expander, and a condenser.

前記エンジンブロックには、シリンダと、吸気通路と、排気通路と、が形成されている。前記吸気通路及び前記排気通路は、前記シリンダと連通している。   The engine block is formed with a cylinder, an intake passage, and an exhaust passage. The intake passage and the exhaust passage communicate with the cylinder.

前記冷却媒体噴射部は、液体状の冷却媒体を前記エンジンブロックに向けて噴射するように構成されている。1つ以上の前記冷却媒体噴射部が、各気筒ごとに設けられ得る。前記冷却媒体噴射部は、例えば、前記エンジンブロックに装着された液体噴射装置から構成され得る。あるいは、前記冷却媒体噴射部は、前記エンジンブロックに設けられた前記冷却媒体の通路の末端の、小径のノズルから構成され得る。   The cooling medium injection unit is configured to inject a liquid cooling medium toward the engine block. One or more cooling medium injection units may be provided for each cylinder. The cooling medium ejecting unit may be constituted by, for example, a liquid ejecting device attached to the engine block. Alternatively, the cooling medium injection unit may be configured by a small-diameter nozzle at the end of the cooling medium passage provided in the engine block.

前記冷却媒体噴射部は、前記冷却媒体を液滴状にして前記エンジンブロックに向けて噴射するように構成され得る。   The cooling medium injection unit may be configured to inject the cooling medium into droplets toward the engine block.

また、前記冷却媒体噴射部は、前記エンジンブロックのうちの、最も高温になる部位(燃焼室や前記排気通路の近辺)に対して液体状の前記冷却媒体を噴射するように構成され得る。   In addition, the cooling medium injection unit may be configured to inject the liquid cooling medium to a part (the vicinity of the combustion chamber or the exhaust passage) of the engine block that has the highest temperature.

前記蒸気導出路は、前記冷却媒体噴射部によって噴射された後に気化した前記冷却媒体の蒸気を、前記エンジンブロックの外に導出するように構成されている。   The steam lead-out path is configured to lead out the steam of the cooling medium vaporized after being injected by the cooling medium injection unit to the outside of the engine block.

前記蒸気加熱器は、前記蒸気導出路に介装されている。この蒸気加熱器は、前記排気通路内を通過する前記排気ガスと前記蒸気との熱交換によって、当該蒸気を加熱するように構成されている。   The steam heater is interposed in the steam lead-out path. The steam heater is configured to heat the steam by heat exchange between the exhaust gas passing through the exhaust passage and the steam.

前記膨張器は、前記蒸気導出路に介装されている。この膨張器は、前記蒸気加熱器を経た前記蒸気から機械的エネルギーを回収するように構成されている。この膨張器としては、タービンが用いられ得る。あるいは、前記膨張器として、ピストンを備えた構成等が用いられ得る。   The expander is interposed in the steam outlet path. The expander is configured to recover mechanical energy from the steam that has passed through the steam heater. A turbine may be used as the expander. Or the structure provided with the piston etc. may be used as said expander.

前記凝縮器は、前記膨張器を経た前記蒸気を凝縮するように構成されている。   The condenser is configured to condense the vapor that has passed through the expander.

ここで、前記エンジンブロックは、シリンダヘッドと、シリンダブロックと、を備え、このシリンダヘッドは、以下のように構成され得る。   Here, the engine block includes a cylinder head and a cylinder block, and the cylinder head can be configured as follows.

前記シリンダヘッドには、前記吸気通路及び前記排気通路が形成されている。前記シリンダブロックには、前記シリンダと、ウォータージャケットと、が形成されている。   The cylinder head is formed with the intake passage and the exhaust passage. The cylinder block is formed with the cylinder and a water jacket.

前記ウォータージャケットは、前記シリンダを囲むように設けられている。このウォータージャケットは、前記シリンダヘッドにおける、前記冷却媒体噴射部によって前記冷却媒体が噴射される空間と連通するように形成されている。この空間における上部が、前記蒸気導出路と接続されている。   The water jacket is provided so as to surround the cylinder. The water jacket is formed so as to communicate with a space in the cylinder head where the cooling medium is ejected by the cooling medium ejecting section. The upper part in this space is connected to the steam outlet.

前記シリンダヘッドには、排気弁ステムガイド孔が形成されている。この排気弁ステムガイド孔は、排気弁ステムが貫通される孔である。この排気弁ステムは、排気弁が下端に設けられた棒状の部材である。この排気弁は、前記シリンダ側から前記排気通路を閉鎖し得るように構成されている。   An exhaust valve stem guide hole is formed in the cylinder head. The exhaust valve stem guide hole is a hole through which the exhaust valve stem passes. The exhaust valve stem is a rod-like member having an exhaust valve provided at the lower end. The exhaust valve is configured to be able to close the exhaust passage from the cylinder side.

前記シリンダヘッドには、ステムシール部材が装着されている。このステムシール部材は、前記排気弁ステムガイド孔と前記排気弁ステムとの隙間をシールするように構成されている。   A stem seal member is attached to the cylinder head. The stem seal member is configured to seal a gap between the exhaust valve stem guide hole and the exhaust valve stem.

本発明のエンジンにおいては、前記冷却媒体噴射部によって、液体状の前記冷却媒体が、前記エンジンブロックに噴射される。これにより、当該エンジンブロックが冷却される。また、当該エンジンブロックの冷却に伴い、前記冷却媒体が吸熱する。これにより、前記冷却媒体の蒸気が発生する。   In the engine of the present invention, the liquid coolant is injected into the engine block by the coolant injection unit. Thereby, the engine block is cooled. Further, the cooling medium absorbs heat as the engine block is cooled. As a result, steam of the cooling medium is generated.

前記蒸気は、前記蒸気導出路を介して前記エンジンブロックから導出され、前記蒸気加熱器に達する。この蒸気加熱器において、前記蒸気は、前記排気通路内を通過する前記排気ガスと前記蒸気との熱交換によって加熱(過熱)される。   The steam is led out from the engine block via the steam lead-out path and reaches the steam heater. In this steam heater, the steam is heated (overheated) by heat exchange between the exhaust gas passing through the exhaust passage and the steam.

加熱された前記蒸気は、前記膨張器にて膨張する。これにより、前記蒸気から機械的エネルギーが回収される。この膨張器を経た前記蒸気は、前記凝縮器に達する。この凝縮器にて、前記蒸気が凝縮される。すなわち、当該凝縮器にて、前記冷却媒体が液体となる。液体となった前記冷却媒体は、再度前記冷却媒体噴射部に供給され得る。   The heated steam expands in the expander. Thereby, mechanical energy is recovered from the steam. The steam passing through the expander reaches the condenser. In this condenser, the steam is condensed. That is, the cooling medium becomes a liquid in the condenser. The cooling medium that has become liquid can be supplied again to the cooling medium ejection unit.

本発明のエンジンによれば、液体状の前記冷却媒体が前記エンジンブロックに噴射される。これにより、当該エンジンブロックの前記冷却媒体が噴射された壁面における、膜沸騰現象の発生が、緩和又は抑制され得る。   According to the engine of the present invention, the liquid cooling medium is injected into the engine block. Thereby, generation | occurrence | production of the film boiling phenomenon in the wall surface in which the said cooling medium of the said engine block was injected can be relieve | moderated or suppressed.

よって、前記エンジンブロックの冷却が効率的に行われ得る。また、これと同時に、前記エンジンブロックから前記冷却媒体への熱の伝達、すなわち、前記冷却媒体の吸熱が、効率的に行われ得る。したがって、高エネルギーの前記蒸気が、効率的に発生し得る。   Therefore, the engine block can be efficiently cooled. At the same time, heat transfer from the engine block to the cooling medium, that is, heat absorption of the cooling medium can be performed efficiently. Therefore, the high energy steam can be generated efficiently.

このように、本発明によれば、前記エンジンブロックの冷却効率、及び前記エンジンブロックにて発生する廃熱からのエネルギー回収効率が、いずれも、より高くされ得る。   Thus, according to the present invention, both the cooling efficiency of the engine block and the energy recovery efficiency from the waste heat generated in the engine block can be made higher.

・前記冷却媒体噴射部に前記冷却媒体を供給する冷却媒体供給路が、前記ステムシール部材の近傍を通るように、前記シリンダヘッドに形成されていてもよい。   -The cooling medium supply path which supplies the said cooling medium to the said cooling medium injection part may be formed in the said cylinder head so that the vicinity of the said stem seal member may be passed.

かかる構成においては、前記冷却媒体噴射部によって、液体状の前記冷却媒体が、前記エンジンブロックに噴射される。このとき、前記冷却媒体噴射部に供給される前記冷却媒体は、前記シリンダヘッドにおける前記ステムシール部材の近傍の部分を通る。すると、当該部分が、液体状の前記冷却媒体によって冷却される。   In such a configuration, the liquid coolant is injected to the engine block by the coolant injection unit. At this time, the cooling medium supplied to the cooling medium injection unit passes through a portion of the cylinder head in the vicinity of the stem seal member. Then, the part is cooled by the liquid cooling medium.

かかる構成によれば、熱による前記ステムシール部材の劣化が抑制され得る。   According to such a configuration, deterioration of the stem seal member due to heat can be suppressed.

・前記冷却媒体噴射部は、前記ステムシール部材の近傍に前記冷却媒体を噴射するように構成されていてもよい。   The cooling medium injection unit may be configured to inject the cooling medium in the vicinity of the stem seal member.

かかる構成においては、前記冷却媒体噴射部によって、液体状の前記冷却媒体が、前記シリンダヘッドにおける前記ステムシール部材の近傍に噴射される。すると、前記シリンダヘッドにおける前記ステムシール部材の近傍が、液体状の前記冷却媒体によって冷却される。   In such a configuration, the cooling medium spraying unit ejects the liquid cooling medium in the vicinity of the stem seal member in the cylinder head. Then, the vicinity of the stem seal member in the cylinder head is cooled by the liquid cooling medium.

かかる構成によれば、熱による前記ステムシール部材の劣化が抑制され得る。   According to such a configuration, deterioration of the stem seal member due to heat can be suppressed.

・前記エンジンが、冷却媒体貯留部と、冷却媒体送出ポンプと、をさらに備えていてもよい。ここで、前記冷却媒体貯留部は、前記凝縮器にて凝縮された液体状の前記冷却媒体を貯留するように構成されている。また、前記冷却媒体送出ポンプは、前記冷却媒体貯留部から前記冷却媒体噴射部に向けて、液体状の前記冷却媒体を送出するように構成されている。   The engine may further include a cooling medium storage unit and a cooling medium delivery pump. Here, the cooling medium storage unit is configured to store the liquid cooling medium condensed by the condenser. The cooling medium delivery pump is configured to deliver the liquid cooling medium from the cooling medium reservoir to the cooling medium ejection unit.

かかる構成においては、前記凝縮器にて凝縮された液体状の前記冷却媒体が、前記冷却媒体貯留部に貯留される。この冷却媒体貯留部に貯留された液体状の前記冷却媒体は、前記冷却媒体送出ポンプによって、前記冷却媒体噴射部に向けて送出される。   In this configuration, the liquid cooling medium condensed in the condenser is stored in the cooling medium storage unit. The liquid cooling medium stored in the cooling medium storage part is sent out toward the cooling medium injection part by the cooling medium delivery pump.

かかる構成によれば、充分な量の液体状の前記冷却媒体を、前記冷却媒体貯留部に貯留することで、前記冷却媒体噴射部への液体状の前記冷却媒体の供給が安定的に行われ得る。   According to such a configuration, a sufficient amount of the liquid cooling medium is stored in the cooling medium storage unit, so that the supply of the liquid cooling medium to the cooling medium injection unit is stably performed. obtain.

・前記冷却媒体送出ポンプとしての、供給ポンプ及び循環ポンプが、前記エンジンに設けられていてもよい。ここで、前記供給ポンプは、前記冷却媒体貯留部から前記ウォータージャケットに前記冷却媒体を送出するように構成されている。また、前記循環ポンプは、前記ウォータージャケットの底部から前記冷却媒体噴射部に前記冷却媒体を送出するように構成されている。   A supply pump and a circulation pump as the cooling medium delivery pump may be provided in the engine. Here, the supply pump is configured to deliver the cooling medium from the cooling medium reservoir to the water jacket. The circulation pump is configured to send the cooling medium from the bottom of the water jacket to the cooling medium injection unit.

かかる構成においては、液体状の前記冷却媒体が、前記供給ポンプによって、前記冷却媒体貯留部から前記ウォータージャケットに送出される。また、液体状の前記冷却媒体が、前記循環ポンプによって、前記ウォータージャケットの底部から前記冷却媒体噴射部に送出される。   In this configuration, the liquid cooling medium is delivered from the cooling medium reservoir to the water jacket by the supply pump. Further, the liquid cooling medium is sent out from the bottom of the water jacket to the cooling medium injection section by the circulation pump.

ここで、前記循環ポンプによって前記冷却媒体噴射部に送出される液体状の前記冷却媒体には、前記冷却媒体噴射部によって噴射されたもののうちの気化しなかった(蒸気にならなかった)ものと、前記供給ポンプによって前記冷却媒体貯留部から送出されたものと、が含まれ得る。   Here, the liquid cooling medium delivered to the cooling medium injection unit by the circulation pump was not vaporized (not vaporized) of those injected by the cooling medium injection unit. And that delivered from the cooling medium reservoir by the supply pump.

すなわち、ある程度昇温された状態の、液体状の前記冷却媒体が、前記循環ポンプによって前記冷却媒体噴射部に送出され、前記冷却媒体噴射部によって前記エンジンブロックに噴射される。   That is, the liquid cooling medium that has been heated to some extent is sent to the cooling medium injection unit by the circulation pump, and is injected to the engine block by the cooling medium injection unit.

かかる構成によれば、前記エンジンブロックの過度の冷却が防止され得る。したがって、フリクションロスの発生が効果的に抑制され得る。また、蒸気の温度もより高温にされ得る。したがって、前記エンジンブロックにて発生する廃熱からのエネルギー回収効率が、より高くされ得る。   With this configuration, excessive cooling of the engine block can be prevented. Therefore, the generation of friction loss can be effectively suppressed. Also, the temperature of the steam can be increased. Therefore, the energy recovery efficiency from the waste heat generated in the engine block can be further increased.

なお、前記ウォータージャケット内の液体状の前記冷却媒体及び前記蒸気から、液体状のものだけが前記循環ポンプに供給されるように、前記ウォータージャケットの底部と前記循環ポンプとの接続状態が設定されていることが好適である。   The connection state between the bottom portion of the water jacket and the circulation pump is set so that only the liquid material from the liquid cooling medium and the vapor in the water jacket is supplied to the circulation pump. It is suitable.

すなわち、液体と蒸気との混合物から液体のみを抽出して前記冷却媒体噴射部に供給し得るように、前記ウォータージャケット及び前記循環ポンプが構成されることが好適である。例えば、前記ウォータージャケットの最低部に、前記循環ポンプへと向かう液体状の前記冷却媒体の排出路が形成され得る。   That is, it is preferable that the water jacket and the circulation pump are configured so that only the liquid can be extracted from the mixture of the liquid and the vapor and supplied to the cooling medium ejection unit. For example, at the lowest part of the water jacket, a liquid discharge passage for the cooling medium toward the circulation pump may be formed.

これにより、前記冷却媒体噴射部による液体状の前記冷却媒体の確実な噴射、及び前記エンジンブロックの適切かつ確実な冷却が達成され得る。   Thereby, reliable injection of the liquid cooling medium by the cooling medium injection unit and appropriate and reliable cooling of the engine block can be achieved.

前記循環ポンプと接続された前記冷却媒体噴射部の他に、前記供給ポンプと接続された前記冷却媒体噴射部が備えられていてもよい。すなわち、前記供給ポンプは、もう1つの前記冷却媒体噴射部を介して前記エンジンブロックに液体状の前記冷却媒体を噴射することで、前記ウォータージャケットに前記冷却媒体を供給するように構成されていてもよい。   In addition to the cooling medium injection unit connected to the circulation pump, the cooling medium injection unit connected to the supply pump may be provided. That is, the supply pump is configured to supply the cooling medium to the water jacket by injecting the liquid cooling medium to the engine block via another cooling medium injection unit. Also good.

かかる構成においては、前記循環ポンプから供給された液体状の前記冷却媒体が、前記冷却媒体噴射部によって前記エンジンブロックに噴射される。   In this configuration, the liquid cooling medium supplied from the circulation pump is injected to the engine block by the cooling medium injection unit.

また、前記供給ポンプから供給された液体状の前記冷却媒体が、もう一つの前記冷却媒体噴射部によって前記エンジンブロックに噴射される。そして、噴射されたもののうちの気化しなかった(蒸気にならなかった)ものが、前記ウォータージャケットの底部に供給され、前記循環ポンプに供給される。   Further, the liquid cooling medium supplied from the supply pump is injected into the engine block by another cooling medium injection unit. And the thing which was not vaporized (it did not turn into steam) among what was injected is supplied to the bottom of the water jacket, and is supplied to the circulation pump.

かかる構成によれば、液体状の前記冷却媒体の前記エンジンブロックへの確実な噴射、及び前記エンジンブロックの適切かつ確実な冷却が達成され得る。   According to this configuration, reliable injection of the liquid cooling medium into the engine block and proper and reliable cooling of the engine block can be achieved.

・前記循環ポンプは、所定の加温対象を加温するように構成されたヒータにも前記冷却媒体を送出するように構成されていてもよい。   The circulation pump may be configured to send the cooling medium also to a heater configured to heat a predetermined heating target.

かかる構成においては、液体状の前記冷却媒体が、前記循環ポンプによって、前記ウォータージャケットの底部から、前記冷却媒体噴射部及び前記ヒータに送出される。すなわち、ある程度昇温された状態の、液体状の前記冷却媒体が、前記循環ポンプによって、前記冷却媒体噴射部及び前記ヒータに送出される。そして、このヒータによって、所定の加温対象(運転室内の空気等)が加温される。   In such a configuration, the liquid cooling medium is sent from the bottom of the water jacket to the cooling medium injection unit and the heater by the circulation pump. That is, the liquid cooling medium that has been heated to some extent is sent out to the cooling medium injection section and the heater by the circulation pump. And this heater heats predetermined | prescribed warming object (air etc. in a driver's room).

かかる構成によれば、ヒータのウォーミングアップが早期に行われ得る。   According to this configuration, the warming up of the heater can be performed at an early stage.

・前記冷却媒体噴射部は、前記エンジンブロックと前記蒸気導出路とを接続する蒸気排出路に向けて、前記冷却媒体を噴射するように構成されていてもよい。   The cooling medium injection unit may be configured to inject the cooling medium toward a steam discharge path that connects the engine block and the steam outlet path.

この場合、前記エンジンが、以下のように構成されていてもよい:前記エンジンブロックは、鉛直方向に対して第1の側に傾斜するように配置されている。また、前記冷却媒体噴射部は、前記エンジンブロックの上部であって、前記第1の側に設けられている。さらに、前記蒸気排出路は、前記エンジンブロックの上部であって、前記第1の側と反対の第2の側に設けられている。   In this case, the engine may be configured as follows: the engine block is arranged to be inclined to the first side with respect to the vertical direction. In addition, the cooling medium injection unit is provided on the first side of the engine block. Further, the steam discharge path is provided on the second side opposite to the first side, above the engine block.

かかる構成においては、前記冷却媒体噴射部によって、液体状の前記冷却媒体が、前記エンジンブロックに噴射される。そして、前記エンジンブロックから熱を吸収することで発生した前記冷却媒体の蒸気が、前記蒸気排出路を介して、前記蒸気導出路に流入する。   In such a configuration, the liquid coolant is injected to the engine block by the coolant injection unit. The steam of the cooling medium generated by absorbing heat from the engine block flows into the steam outlet path through the steam discharge path.

このとき、液体状の前記冷却媒体は、前記冷却媒体噴射部により、前記蒸気排出路に向けて噴射される。これにより、前記冷却媒体噴射部から前記蒸気排出路に向かって、空気の流れが形成される。この流れによって、前記蒸気が、前記蒸気排出路を介して、前記蒸気導出路に導入される。   At this time, the liquid cooling medium is injected toward the vapor discharge path by the cooling medium injection unit. As a result, an air flow is formed from the cooling medium injection section toward the steam discharge path. By this flow, the steam is introduced into the steam outlet path via the steam discharge path.

かかる構成によれば、発生した前記蒸気が、前記加熱部に効率的に導入され得る。   According to such a configuration, the generated steam can be efficiently introduced into the heating unit.

以下、本発明の実施形態(本願の出願時点において取り敢えず出願人が最良と考えている実施形態)について図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention (embodiments that the applicant considers best at the time of filing of the present application) will be described with reference to the drawings.

<エンジンブロックの構成>
図1は、本発明の一実施形態に係るエンジン100の概略構成図である。本実施形態におけるエンジン100は、直列多気筒型のガソリンエンジンとして構成されている。
<Engine block configuration>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine 100 according to an embodiment of the present invention. The engine 100 in the present embodiment is configured as an in-line multi-cylinder gasoline engine.

図1を参照すると、エンジン100は、エンジンブロック110を備えている。このエンジンブロック110は、エンジン100の本体部を構成する部材である。図1には、エンジンブロック110の、気筒配列方向と垂直な側断面図が示されている。   Referring to FIG. 1, the engine 100 includes an engine block 110. The engine block 110 is a member that constitutes the main body of the engine 100. FIG. 1 shows a side sectional view of the engine block 110 perpendicular to the cylinder arrangement direction.

<<シリンダブロックの構成>>
エンジンブロック110は、シリンダブロック120を備えている。シリンダブロック120には、略円筒形状の貫通孔であるシリンダ121が形成されている。シリンダ121内には、ピストン122が、シリンダ121の高さ方向(図中上下方向)に沿って往復運動可能に収容されている。
<< Cylinder block configuration >>
The engine block 110 includes a cylinder block 120. The cylinder block 120 is formed with a cylinder 121 that is a substantially cylindrical through hole. A piston 122 is accommodated in the cylinder 121 so as to be capable of reciprocating along the height direction (vertical direction in the drawing) of the cylinder 121.

すなわち、図1には、1つのシリンダ121の軸中心を通る平面による、エンジンブロック110の側断面図が示されている。そして、本実施形態のエンジン100においては、すべてのシリンダ121に対応して、以下に説明する構成が備えられているものとする。   That is, FIG. 1 shows a side sectional view of the engine block 110 by a plane passing through the axial center of one cylinder 121. The engine 100 of the present embodiment is assumed to have the following configuration corresponding to all the cylinders 121.

シリンダブロック120には、本発明のウォータージャケットとしての、ロアジャケット123が形成されている。ロアジャケット123は、シリンダ121を囲むように設けられている。ロアジャケット123は、平面視にて略リング状の空間である。このロアジャケット123は、その内部を冷却水及びその蒸気が通過し得るように構成されている。   The cylinder block 120 is formed with a lower jacket 123 as a water jacket of the present invention. The lower jacket 123 is provided so as to surround the cylinder 121. The lower jacket 123 is a substantially ring-shaped space in plan view. The lower jacket 123 is configured so that the cooling water and the steam can pass therethrough.

ロアジャケット123の最低部には、冷却水排出路124が設けられている。冷却水排出路124は、ロアジャケット123の底部に貯留された液体状の冷却水を、外部に排出し得るように構成されている。すなわち、冷却水排出路124は、ロアジャケット123内の冷却水のうちの、底部の液体状のものだけを、外部に排出し得るように構成されている。   A cooling water discharge path 124 is provided at the lowest part of the lower jacket 123. The cooling water discharge path 124 is configured so that liquid cooling water stored at the bottom of the lower jacket 123 can be discharged to the outside. That is, the cooling water discharge path 124 is configured so that only the liquid liquid at the bottom of the cooling water in the lower jacket 123 can be discharged to the outside.

ロアジャケット123の底部には、冷却水注入路125が設けられている。冷却水注入路125は、ロアジャケット123の底部に液体状の冷却水を注入し得るように構成されている。この冷却水注入路125は、ロアジャケット123内に所定量の冷却水が貯留され得るように、冷却水排出路124よりも上方に設けられている。   A cooling water injection path 125 is provided at the bottom of the lower jacket 123. The cooling water injection path 125 is configured such that liquid cooling water can be injected into the bottom of the lower jacket 123. The cooling water injection path 125 is provided above the cooling water discharge path 124 so that a predetermined amount of cooling water can be stored in the lower jacket 123.

<<シリンダヘッドの構成>>
エンジンブロック110は、シリンダヘッド130を備えている。シリンダヘッド130の下端面は、シリンダブロック120の上端面と接合されている。
<< Cylinder head configuration >>
The engine block 110 includes a cylinder head 130. The lower end surface of the cylinder head 130 is joined to the upper end surface of the cylinder block 120.

シリンダヘッド130には、本発明の吸気通路を構成する吸気ポート131と、本発明の排気通路を構成する排気ポート132と、が形成されている。吸気ポート131及び排気ポート132は、シリンダ121の上端部と連通するように設けられている。   The cylinder head 130 is formed with an intake port 131 constituting the intake passage of the present invention and an exhaust port 132 constituting the exhaust passage of the present invention. The intake port 131 and the exhaust port 132 are provided so as to communicate with the upper end portion of the cylinder 121.

本実施形態においては、吸気ポート131は、気筒配列方向に沿って2つ設けられている。そして、一対の吸気ポート131は、シリンダ121の軸中心を通る平面を挟んで、ほぼ対称に形成されている。同様に、排気ポート132も、気筒配列方向に沿って2つ設けられている。   In the present embodiment, two intake ports 131 are provided along the cylinder arrangement direction. The pair of intake ports 131 are formed substantially symmetrically across a plane passing through the axial center of the cylinder 121. Similarly, two exhaust ports 132 are provided along the cylinder arrangement direction.

吸気ポート131と排気ポート132との間には、点火プラグ133が設けられている。点火プラグ133は、シリンダ121の軸中心付近に配置されている。   A spark plug 133 is provided between the intake port 131 and the exhaust port 132. The spark plug 133 is disposed near the axial center of the cylinder 121.

図2Aは、図1に示されているシリンダヘッド130の拡大図である。この図2Aは、図1に示されているシリンダヘッド130の、シリンダ121の軸中心を通り気筒配列方向と垂直な平面による側断面図である。図2Bは、図1に示されているシリンダヘッド130の、図2Aとは異なる平面による側断面図である。すなわち、図2Bは、図1に示されているシリンダヘッド130の、吸気ポート131及び排気ポート132の下端部における中心を通る平面による側断面図である。   FIG. 2A is an enlarged view of the cylinder head 130 shown in FIG. FIG. 2A is a side sectional view of the cylinder head 130 shown in FIG. 1 by a plane passing through the axial center of the cylinder 121 and perpendicular to the cylinder arrangement direction. 2B is a side cross-sectional view of the cylinder head 130 shown in FIG. 1 in a plane different from FIG. 2A. That is, FIG. 2B is a side cross-sectional view of the cylinder head 130 shown in FIG.

図1、図2A、及び図2Bを参照すると、シリンダヘッド130には、吸気部134が設けられている。吸気部134は、シリンダ121内(燃焼室内)に、燃焼前のガスを導入し得るように、以下のように構成されている。   Referring to FIG. 1, FIG. 2A, and FIG. 2B, the cylinder head 130 is provided with an intake portion 134. The intake section 134 is configured as follows so that the gas before combustion can be introduced into the cylinder 121 (combustion chamber).

吸気部134は、吸気弁134aを備えている。吸気弁134aは、吸気ポート131をシリンダ121側から(ピストン122側から)閉鎖し得るように構成されている。   The intake part 134 includes an intake valve 134a. The intake valve 134a is configured to be able to close the intake port 131 from the cylinder 121 side (from the piston 122 side).

吸気弁134aは、吸気弁ステム134bの下端に設けられている。この吸気弁ステム134bは、棒状部材であって、吸気弁134aと一体に成形されている。   The intake valve 134a is provided at the lower end of the intake valve stem 134b. The intake valve stem 134b is a rod-like member and is formed integrally with the intake valve 134a.

吸気弁ステム134bは、吸気弁ステムガイド孔134cを貫通するように配置されている。吸気弁ステムガイド孔134cは、シリンダヘッド130に形成された貫通孔である。この吸気弁ステムガイド孔134cは、吸気弁ステム134bの上下動をガイドし得るように構成されている。   The intake valve stem 134b is disposed so as to penetrate the intake valve stem guide hole 134c. The intake valve stem guide hole 134 c is a through hole formed in the cylinder head 130. The intake valve stem guide hole 134c is configured to guide the vertical movement of the intake valve stem 134b.

吸気弁ステム134bと吸気弁ステムガイド孔134cとの隙間に対応する位置には、吸気弁ステムシール部材134dが装着されている。吸気弁ステムシール部材134dは、上述の隙間をシールするように構成されている。   An intake valve stem seal member 134d is mounted at a position corresponding to the gap between the intake valve stem 134b and the intake valve stem guide hole 134c. The intake valve stem seal member 134d is configured to seal the gap described above.

シリンダヘッド130には、排気部135が設けられている。排気部135は、シリンダ121の軸中心を通り気筒配列方向と平行な平面を挟んで、吸気部134とほぼ対称の位置に設けられている。この排気部135は、シリンダ121内(燃焼室内)の燃焼済みのガスを、シリンダ121外に排出し得るように構成されている。この排気部135は、吸気部134と同様の構造を有していて、以下のように構成されている。   The cylinder head 130 is provided with an exhaust part 135. The exhaust part 135 is provided at a position substantially symmetrical to the intake part 134 with a plane passing through the axial center of the cylinder 121 and parallel to the cylinder arrangement direction. The exhaust part 135 is configured so that the burned gas in the cylinder 121 (combustion chamber) can be discharged out of the cylinder 121. The exhaust part 135 has the same structure as the intake part 134, and is configured as follows.

排気弁135aは、排気ポート132をシリンダ121側から(ピストン122側から)閉鎖し得るように構成されている。この排気弁135aは、棒状の排気弁ステム135bの下端に設けられている。排気弁ステム135bは、排気弁135aと一体に成形されている。   The exhaust valve 135a is configured to be able to close the exhaust port 132 from the cylinder 121 side (from the piston 122 side). The exhaust valve 135a is provided at the lower end of a rod-shaped exhaust valve stem 135b. The exhaust valve stem 135b is formed integrally with the exhaust valve 135a.

また、排気弁ステム135bは、排気弁ステムガイド孔135cを貫通するように配置されている。排気弁ステムガイド孔135cは、シリンダヘッド130に形成された貫通孔である。この排気弁ステムガイド孔135cは、排気弁ステム135bの上下動をガイドし得るように構成されている。   The exhaust valve stem 135b is disposed so as to penetrate the exhaust valve stem guide hole 135c. The exhaust valve stem guide hole 135 c is a through hole formed in the cylinder head 130. The exhaust valve stem guide hole 135c is configured to guide the vertical movement of the exhaust valve stem 135b.

さらに、排気弁ステム135bと排気弁ステムガイド孔135cとの隙間に対応する位置には、排気弁ステムシール部材135dが装着されている。排気弁ステムシール部材135dは、耐熱性を有する合成樹脂によって形成されている。この排気弁ステムシール部材135dは、上述の隙間をシールするように構成されている。   Further, an exhaust valve stem seal member 135d is mounted at a position corresponding to the gap between the exhaust valve stem 135b and the exhaust valve stem guide hole 135c. The exhaust valve stem seal member 135d is formed of a synthetic resin having heat resistance. The exhaust valve stem seal member 135d is configured to seal the gap described above.

<<<冷却水噴射部の周辺の構成>>>
シリンダヘッド130の内部かつ下部には、アッパージャケット136が形成されている。アッパージャケット136は、その内部を、液体状の冷却水及びその蒸気が通過し得るように構成された空間である。このアッパージャケット136は、一対の吸気ポート131の間、一対の排気ポート132の間、及び吸気ポート131と排気ポート132との間、に設けられている。
<<< Configuration around the cooling water injection section >>>
An upper jacket 136 is formed inside and below the cylinder head 130. The upper jacket 136 is a space configured to allow liquid cooling water and its vapor to pass therethrough. The upper jacket 136 is provided between the pair of intake ports 131, between the pair of exhaust ports 132, and between the intake port 131 and the exhaust port 132.

アッパージャケット136は、ロアジャケット123の上端部と連通するように設けられている。すなわち、液体状の冷却水が、重力の作用で、アッパージャケット136からロアジャケット123に流れ落ち得るようになっている。また、ロアジャケット123にて発生した冷却水の蒸気が、その上方のアッパージャケット136に流入し得るようになっている。   The upper jacket 136 is provided so as to communicate with the upper end portion of the lower jacket 123. That is, the liquid cooling water can flow down from the upper jacket 136 to the lower jacket 123 by the action of gravity. Further, the steam of the cooling water generated in the lower jacket 123 can flow into the upper jacket 136 above it.

一対の排気ポート132の間に設けられたアッパージャケット136に対応する位置には、冷却水噴射部137が設けられている。冷却水噴射部137は、液体状の冷却水を、シリンダヘッド130の内壁面に向けて噴射し得るように、構成及び配置されている。   A cooling water injection unit 137 is provided at a position corresponding to the upper jacket 136 provided between the pair of exhaust ports 132. The cooling water injection unit 137 is configured and arranged so that liquid cooling water can be injected toward the inner wall surface of the cylinder head 130.

具体的には、本実施形態においては、冷却水噴射部137は、アッパージャケット136の内壁面であって排気弁135aの近傍の位置に向けて噴射し得るように、構成及び配置されている。この冷却水噴射部137は、燃料噴射用ノズルと同様の構造を有していて、冷却水を細かい液滴状にして勢いよく噴射し得るように構成されている。   Specifically, in the present embodiment, the cooling water injection unit 137 is configured and arranged so that it can be injected toward a position on the inner wall surface of the upper jacket 136 and in the vicinity of the exhaust valve 135a. The cooling water injection unit 137 has the same structure as the fuel injection nozzle, and is configured so that the cooling water can be jetted vigorously in the form of fine droplets.

シリンダヘッド130の内部には、冷却水供給路138が設けられている。冷却水供給路138は、冷却水噴射部137へ液体状の冷却水を供給し得るように構成されている。この冷却水供給路138は、内部通路138aと、接続通路138bと、から構成されている。   A cooling water supply path 138 is provided inside the cylinder head 130. The cooling water supply path 138 is configured to be able to supply liquid cooling water to the cooling water injection unit 137. The cooling water supply path 138 includes an internal passage 138a and a connection passage 138b.

内部通路138aは、シリンダヘッド130の本体を構成する壁材の内部に形成された冷却水路である。この内部通路138aは、排気弁ステムシール部材135dの近傍を通るように設けられている。接続通路138bは、内部通路138aの末端と冷却水噴射部137とを接続する配管部材から構成されている。   The internal passage 138 a is a cooling water passage formed inside the wall material that constitutes the main body of the cylinder head 130. The internal passage 138a is provided so as to pass in the vicinity of the exhaust valve stem seal member 135d. The connection passage 138b is composed of a piping member that connects the end of the internal passage 138a and the cooling water injection unit 137.

シリンダヘッド130の上部には、蒸気排出路139が形成されている。具体的には、蒸気排出路139は、アッパージャケット136の最上部から斜め上方に延びるように設けられている。蒸気排出路139は、アッパージャケット136の最上部と接続されている。この蒸気排出路139は、アッパージャケット136内の蒸気を、当該アッパージャケット136外に排出し得るように構成されている。   A steam discharge path 139 is formed in the upper part of the cylinder head 130. Specifically, the steam discharge path 139 is provided so as to extend obliquely upward from the uppermost portion of the upper jacket 136. The steam discharge path 139 is connected to the uppermost part of the upper jacket 136. The steam discharge path 139 is configured to discharge the steam in the upper jacket 136 to the outside of the upper jacket 136.

<廃熱回収部の構成>
再び図1を参照すると、エンジン100は、廃熱回収部140を備えている。廃熱回収部140は、エンジンブロック110にて発生した廃熱から機械的エネルギーを回収し得るように、以下のように構成されている。
<Configuration of waste heat recovery unit>
Referring to FIG. 1 again, the engine 100 includes a waste heat recovery unit 140. The waste heat recovery unit 140 is configured as follows so that mechanical energy can be recovered from the waste heat generated in the engine block 110.

蒸気排出路139には、蒸気導出路141が接続されている。蒸気導出路141は、冷却水噴射部137によって噴射された後に気化した冷却水の蒸気を、エンジンブロック110の外に導出し得るように構成されている。すなわち、アッパージャケット136の最上部が、蒸気排出路139を介して、蒸気導出路141と接続されている。   A steam outlet path 141 is connected to the steam discharge path 139. The steam lead-out path 141 is configured to be able to lead out the steam of the cooling water vaporized after being injected by the cooling water injection unit 137 to the outside of the engine block 110. That is, the uppermost part of the upper jacket 136 is connected to the steam outlet path 141 through the steam discharge path 139.

蒸気導出路141には、過熱器142、タービン143、及びコンデンサ144が介装されている。   A superheater 142, a turbine 143, and a condenser 144 are interposed in the steam outlet path 141.

本発明の蒸気加熱器としての過熱器142は、排気ポート132から排出された排気ガスの通路である排気通路と接続されている。この過熱器142は、排気ガスと蒸気との熱交換によって、蒸気を加熱し得るように構成されている。すなわち、過熱器142は、蒸気排出路139から排出された蒸気を排気ガスで加熱することで、過熱蒸気を生成し得るように構成されている。   The superheater 142 as a steam heater according to the present invention is connected to an exhaust passage that is a passage for exhaust gas discharged from the exhaust port 132. The superheater 142 is configured to heat the steam by heat exchange between the exhaust gas and the steam. That is, the superheater 142 is configured to be able to generate superheated steam by heating the steam discharged from the steam discharge path 139 with the exhaust gas.

本発明の膨張器としてのタービン143は、過熱器142を経て生成された過熱蒸気から、機械的エネルギーを回収し得るように構成されている。すなわち、タービン143は、回転羽根を備えていて、過熱器142から導入された過熱蒸気の膨張によって当該回転羽根が回転するように構成されている。   The turbine 143 as an expander of the present invention is configured to recover mechanical energy from superheated steam generated via the superheater 142. In other words, the turbine 143 includes rotating blades, and the rotating blades are configured to rotate by the expansion of superheated steam introduced from the superheater 142.

コンデンサ144は、タービン143を経た蒸気を、外気との熱交換によって冷却することで、凝縮し得るように構成されている。このコンデンサ144は、ラジエータと同様の構造に構成されている。   The condenser 144 is configured to be able to condense by cooling the steam that has passed through the turbine 143 by heat exchange with the outside air. The capacitor 144 has a structure similar to that of the radiator.

コンデンサ144は、本発明の冷却媒体貯留部としてのキャッチタンク145と接続されている。キャッチタンク145は、ロアジャケット123及びアッパージャケット136の双方を満たし得る程度の量の冷却水を貯留し得るように構成されている。   The capacitor 144 is connected to a catch tank 145 as a cooling medium storage unit of the present invention. The catch tank 145 is configured to store an amount of cooling water that can satisfy both the lower jacket 123 and the upper jacket 136.

キャッチタンク145の上端部には、冷却水入口としての冷却水回収口145aが設けられている。冷却水回収口145aは、コンデンサ144によって得られた液体状の冷却水を、キャッチタンク145に導入し得るように構成されている。また、キャッチタンク145には、冷却水出口としての、ロア冷却水供給口145b及びアッパー冷却水供給口145cが設けられている。   A cooling water recovery port 145 a as a cooling water inlet is provided at the upper end of the catch tank 145. The cooling water recovery port 145a is configured to be able to introduce liquid cooling water obtained by the condenser 144 into the catch tank 145. The catch tank 145 is provided with a lower cooling water supply port 145b and an upper cooling water supply port 145c as cooling water outlets.

ロア冷却水供給口145bは、キャッチタンク145の最低部から冷却水を外部に排出し得るように構成されている。アッパー冷却水供給口145cは、キャッチタンク145の上部であって、冷却水回収口145aよりも下方に設けられている。このアッパー冷却水供給口145cは、キャッチタンク145の上部から冷却水を外部に排出し得るように構成されている。   The lower cooling water supply port 145b is configured to discharge the cooling water from the lowest part of the catch tank 145 to the outside. The upper cooling water supply port 145c is provided above the catch tank 145 and below the cooling water recovery port 145a. The upper cooling water supply port 145c is configured so that cooling water can be discharged from the upper portion of the catch tank 145 to the outside.

ロア冷却水供給口145b及びアッパー冷却水供給口145cは、三方向弁からなる制御バルブ146の第1及び第2の流入側ポートと、それぞれ接続されている。制御バルブ146の流出側ポートは、供給ポンプ147と接続されている。   The lower cooling water supply port 145b and the upper cooling water supply port 145c are respectively connected to the first and second inflow ports of the control valve 146 formed of a three-way valve. The outflow side port of the control valve 146 is connected to the supply pump 147.

本発明の冷却媒体送出ポンプとしての供給ポンプ147は、ロアジャケット123の底部に設けられた冷却水注入路125と接続されている。この供給ポンプ147は、キャッチタンク145からロアジャケット123の底部に液体状の冷却水を送出し得るように構成されている。   The supply pump 147 as the cooling medium delivery pump of the present invention is connected to a cooling water injection path 125 provided at the bottom of the lower jacket 123. The supply pump 147 is configured to be able to send liquid cooling water from the catch tank 145 to the bottom of the lower jacket 123.

<温水循環部の構成>
エンジン100は、温水循環部150を備えている。温水循環部150は、ロアジャケット123を基点として、(比較的高温の)冷却水の循環路を形成するように、以下のように構成されている。
<Configuration of hot water circulation section>
The engine 100 includes a hot water circulation unit 150. The hot water circulation unit 150 is configured as follows so as to form a (relatively high temperature) cooling water circulation path starting from the lower jacket 123.

温水循環部150は、本発明の冷却媒体送出ポンプとしての循環ポンプ151を備えている。循環ポンプ151の流入側ポートは、冷却水排出路124と接続されている。また、循環ポンプ151の流出側ポートは、冷却水通路であるウォータージェット循環路152を介して、冷却水供給路138における内部通路138aと接続されている。   The hot water circulation unit 150 includes a circulation pump 151 as a cooling medium delivery pump of the present invention. An inflow port of the circulation pump 151 is connected to the cooling water discharge path 124. The outflow side port of the circulation pump 151 is connected to an internal passage 138a in the cooling water supply passage 138 via a water jet circulation passage 152 which is a cooling water passage.

すなわち、ロアジャケット123の底部から、循環ポンプ151、ウォータージェット循環路152、冷却水供給路138、冷却水噴射部137、及びアッパージャケット136を経て、ロアジャケット123の底部に還流する、液体状の冷却水の循環路が形成されている。   In other words, from the bottom of the lower jacket 123, the liquid pump returns to the bottom of the lower jacket 123 through the circulation pump 151, the water jet circulation path 152, the cooling water supply path 138, the cooling water injection section 137, and the upper jacket 136. A cooling water circulation path is formed.

ウォータージェット循環路152から分岐する冷却水通路であるヒータ循環路153には、ヒータ154が介装されている。ヒータ循環路153は、ヒータ154よりも下流側にて、冷却水排出路124と合流するように設けられている。本実施形態におけるヒータ154は、自動車の室内の空気を加温し得るように構成されている。   A heater 154 is interposed in a heater circulation path 153 that is a cooling water path branched from the water jet circulation path 152. The heater circulation path 153 is provided downstream of the heater 154 so as to merge with the cooling water discharge path 124. The heater 154 in the present embodiment is configured to heat the air in the automobile interior.

すなわち、本実施形態においては、循環ポンプ151は、ロアジャケット123の最低部から、冷却水噴射部137及びヒータ154に、液体状の冷却水を送出するように構成されている。   That is, in the present embodiment, the circulation pump 151 is configured to send liquid cooling water from the lowest portion of the lower jacket 123 to the cooling water injection unit 137 and the heater 154.

<実施形態のエンジンの動作>
以下、上述の構成を有する本実施形態のエンジン100の動作について、各図を参照しつつ説明する。
<Operation of Engine of Embodiment>
Hereinafter, the operation of the engine 100 of the present embodiment having the above-described configuration will be described with reference to the drawings.

図1を参照すると、エンジン100の始動時点においては、ロアジャケット123の底部に、比較的少量(ロアジャケット123の容量よりもはるかに少量)の液体状の冷却水が貯留されている。   Referring to FIG. 1, when the engine 100 is started, a relatively small amount of liquid cooling water (much smaller than the capacity of the lower jacket 123) is stored at the bottom of the lower jacket 123.

エンジン100が始動された後、循環ポンプ151が起動される。すると、ロアジャケット123の底部の、液体状の冷却水は、ウォータージェット循環路152及びヒータ循環路153に送出される。   After engine 100 is started, circulation pump 151 is started. Then, the liquid cooling water at the bottom of the lower jacket 123 is sent to the water jet circulation path 152 and the heater circulation path 153.

ウォータージェット循環路152に送出された、液体状の冷却水は、冷却水供給路138における内部通路138aを通過する。これにより、シリンダヘッド130における、排気弁ステムシール部材135dの近傍の部分が冷却される。換言すれば、シリンダヘッド130における、排気弁ステムシール部材135dの近傍の部分によって、液体状の冷却水が加温される。   The liquid cooling water sent to the water jet circulation path 152 passes through the internal passage 138 a in the cooling water supply path 138. Thereby, a portion of the cylinder head 130 in the vicinity of the exhaust valve stem seal member 135d is cooled. In other words, the liquid coolant is heated by the portion of the cylinder head 130 near the exhaust valve stem seal member 135d.

そして、冷却水供給路138における内部通路138aを経た液体状の冷却水は、冷却水噴射部137に達する。そして、冷却水噴射部137によって、この液体状の冷却水が、シリンダヘッド130の内壁面に向けて、勢いよく噴射される。すなわち、アッパージャケット136の内壁面であって排気弁135aの近傍の位置に、液滴状の冷却水が噴射される。これにより、アッパージャケット136が冷却される。換言すれば、アッパージャケット136からの吸熱により、液滴状の冷却水がさらに加温される。   Then, the liquid cooling water that has passed through the internal passage 138 a in the cooling water supply passage 138 reaches the cooling water injection unit 137. Then, the cooling water injection unit 137 jets the liquid cooling water vigorously toward the inner wall surface of the cylinder head 130. That is, droplet-shaped cooling water is jetted onto the inner wall surface of the upper jacket 136 and in the vicinity of the exhaust valve 135a. Thereby, the upper jacket 136 is cooled. In other words, the droplet-shaped cooling water is further heated by the heat absorption from the upper jacket 136.

この加温された液滴状の冷却水の一部は飽和蒸気となり、アッパージャケット136から蒸気排出路139を介して蒸気導出路141に導出される。蒸気とならずに液体のまま昇温した冷却水は、下方のロアジャケット123に向けて還流する。なお、アッパージャケット136からロアジャケット123の底部に向かう途中でも、液体状の冷却水は、シリンダブロック120からの吸熱により、蒸気に相変態し得る。この蒸気は、上方のアッパージャケット136に達し、蒸気導出路141に導出される。   A part of the heated droplet-like cooling water becomes saturated steam, and is led out from the upper jacket 136 to the steam outlet path 141 through the steam discharge path 139. The cooling water that has been heated without being vaporized is returned to the lower jacket 123 below. Even in the middle from the upper jacket 136 toward the bottom of the lower jacket 123, the liquid cooling water can be transformed into steam due to heat absorption from the cylinder block 120. The steam reaches the upper jacket 136 and is led to the steam lead-out path 141.

アッパージャケット136からシリンダヘッド130の外部へと導出された蒸気は、過熱器142にて、排気ガスとの熱交換によって加熱され、過熱蒸気となる。過熱器142にて発生した過熱蒸気は、タービン143にて、膨張により、前記回転羽根を回転させる。これにより、過熱蒸気の有する熱エネルギーが、タービン143の前記回転羽根の運動(回転)のエネルギーに変換される。すなわち、過熱蒸気から機械的エネルギーが回収される。   The steam led out from the upper jacket 136 to the outside of the cylinder head 130 is heated by the heat exchange with the exhaust gas in the superheater 142 to become superheated steam. The superheated steam generated in the superheater 142 rotates the rotating blades by expansion in the turbine 143. As a result, the thermal energy of the superheated steam is converted into the movement (rotation) energy of the rotating blades of the turbine 143. That is, mechanical energy is recovered from the superheated steam.

タービン143を経て低エネルギーとなった蒸気は、コンデンサ144にて冷却されることで、凝縮される。コンデンサ144にて液体状となった冷却水は、冷却水回収口145aを経て、キャッチタンク145の上部に回収される。   The steam that has become low energy through the turbine 143 is condensed by being cooled by the condenser 144. The cooling water that has become liquid in the condenser 144 is recovered in the upper part of the catch tank 145 through the cooling water recovery port 145a.

一方、循環ポンプ151によってヒータ循環路153に送出された、液体状の冷却水は、ヒータ154を経て、循環ポンプ151に再度還流する。   On the other hand, the liquid cooling water sent to the heater circulation path 153 by the circulation pump 151 returns to the circulation pump 151 again via the heater 154.

ロアジャケット123の底部には、液体状の冷却水が、供給ポンプ147によって、キャッチタンク145から供給される。   Liquid cooling water is supplied from the catch tank 145 to the bottom of the lower jacket 123 by a supply pump 147.

ここで、低負荷及び中程度の負荷の運転時においては、制御バルブ146により、アッパー冷却水供給口145cと供給ポンプ147とが接続され、ロア冷却水供給口145bと供給ポンプ147との接続が遮断される。これにより、キャッチタンク145の上部の比較的高温の冷却水が、ロアジャケット123に供給される。また、ロアジャケット123への液体状の冷却水の供給量が制限される。よって、エンジンブロック110を過度に冷却することが効果的に防止され得る。   Here, during operation at low and medium loads, the control valve 146 connects the upper cooling water supply port 145c and the supply pump 147, and the lower cooling water supply port 145b and the supply pump 147 are connected. Blocked. As a result, the relatively high temperature cooling water in the upper part of the catch tank 145 is supplied to the lower jacket 123. In addition, the amount of liquid cooling water supplied to the lower jacket 123 is limited. Therefore, excessive cooling of the engine block 110 can be effectively prevented.

一方、高負荷運転時においては、制御バルブ146により、ロア冷却水供給口145bと供給ポンプ147とが接続され、アッパー冷却水供給口145cと供給ポンプ147との接続が遮断される。これにより、キャッチタンク145の底部の比較的低温の冷却水が、ロアジャケット123に供給される。また、ロアジャケット123に比較的多量の液体状の冷却水が供給される。よって、エンジンブロック110の冷却が良好に行われる。   On the other hand, during high load operation, the control valve 146 connects the lower cooling water supply port 145b and the supply pump 147, and disconnects the connection between the upper cooling water supply port 145c and the supply pump 147. Thereby, the relatively low-temperature cooling water at the bottom of the catch tank 145 is supplied to the lower jacket 123. In addition, a relatively large amount of liquid cooling water is supplied to the lower jacket 123. Therefore, the engine block 110 is cooled well.

<実施形態の構成による効果>
以下、上述のような本実施形態の構成による効果について説明する。
<Effects of Configuration of Embodiment>
Hereinafter, effects of the configuration of the present embodiment as described above will be described.

・本実施形態の構成においては、液体状の冷却水が、冷却水噴射部137によって、エンジンブロック110の内壁面、すなわち、アッパージャケット136の内壁面に、勢いよく噴射される。すなわち、アッパージャケット136の内壁面に対して、液体状の冷却水が、勢いよく衝突する。   In the configuration of the present embodiment, the liquid cooling water is jetted vigorously onto the inner wall surface of the engine block 110, that is, the inner wall surface of the upper jacket 136, by the cooling water injection unit 137. That is, the liquid cooling water collides with the inner wall surface of the upper jacket 136 vigorously.

これにより、アッパージャケット136の内壁面に付着している、冷却水の蒸気による気泡が、良好に弾き飛ばされる。よって、高負荷運転等により、シリンダヘッド130(特に排気ポート132付近)が高温になって、アッパージャケット136の内壁面にて大量の気泡が発生した場合であっても、膜沸騰現象の発生が、緩和又は抑制され得る。   Thereby, the bubble by the vapor | steam of the cooling water adhering to the inner wall surface of the upper jacket 136 is blown off favorably. Therefore, even when the cylinder head 130 (particularly in the vicinity of the exhaust port 132) becomes hot due to high load operation or the like and a large amount of bubbles are generated on the inner wall surface of the upper jacket 136, the film boiling phenomenon occurs. Can be mitigated or suppressed.

したがって、かかる構成によれば、シリンダヘッド130(特に排気ポート132付近)の冷却が、良好に行われる。   Therefore, according to such a configuration, the cylinder head 130 (especially in the vicinity of the exhaust port 132) is cooled well.

また、シリンダヘッド130にて発生している廃熱による冷却水の昇温が、効率的に行われる。よって、廃熱からの機械的エネルギーの回収効率が良好となる。   Further, the temperature of the cooling water is efficiently increased by the waste heat generated in the cylinder head 130. Therefore, the recovery efficiency of mechanical energy from waste heat becomes good.

・本実施形態においては、エンジンブロック110のうちの最も高温になる部位である、燃焼室や排気ポート132の近辺に対して、液体状の冷却水が噴射される。   In the present embodiment, liquid cooling water is injected into the vicinity of the combustion chamber and the exhaust port 132, which is the hottest part of the engine block 110.

かかる構成によれば、前記部位の冷却が良好に行われることで、エンジンブロック110の冷却が効率的に行われ得る。また、より高温の蒸気が得られることで、廃熱からのエネルギー回収効率が向上され得る。   According to such a configuration, the engine block 110 can be efficiently cooled by cooling the part well. Moreover, energy recovery efficiency from waste heat can be improved by obtaining higher temperature steam.

・本実施形態の構成においては、冷却水噴射部137によって、細かい液滴状の冷却水が、アッパージャケット136の内壁面に噴射される。   In the configuration of the present embodiment, the cooling water jet unit 137 jets fine droplet-shaped cooling water onto the inner wall surface of the upper jacket 136.

これにより、アッパージャケット136の内壁面における、冷却効率、及び冷却水の気化効率が、向上し得る。よって、シリンダヘッド130(特に排気ポート132付近)の冷却が、良好に行われる。また、廃熱回収のための蒸気の発生が、安定的に行われ得る。   Thereby, the cooling efficiency in the inner wall surface of the upper jacket 136 and the vaporization efficiency of cooling water can be improved. Therefore, the cylinder head 130 (especially in the vicinity of the exhaust port 132) is cooled well. Further, generation of steam for waste heat recovery can be performed stably.

・本実施形態の構成においては、エンジン100の始動時には、ロアジャケット123の底部に比較的少量(ロアジャケット123の容量よりもはるかに少量)の冷却水が貯留されていて、ロアジャケット123の上側の大部分は冷却水がない状態となっている。   In the configuration of the present embodiment, when the engine 100 is started, a relatively small amount of cooling water (much smaller than the capacity of the lower jacket 123) is stored at the bottom of the lower jacket 123, and the upper side of the lower jacket 123 is stored. Most of the water has no cooling water.

これにより、エンジンブロック110(特にシリンダブロック120)の暖機性が良好となる。したがって、エンジンブロック110(特にシリンダブロック120)におけるフリクションロスが、効果的に低減され得る。   Thereby, the warm-up property of the engine block 110 (especially the cylinder block 120) becomes favorable. Therefore, the friction loss in the engine block 110 (particularly the cylinder block 120) can be effectively reduced.

・本実施形態の構成においては、シリンダ121を囲むように設けられたロアジャケット123の上端部と、アッパージャケット136(シリンダヘッド130における、冷却水噴射部137によって液体状の冷却水が噴射される空間)の下端部とが連通する。また、蒸気排出路139は、アッパージャケット136の最上部から蒸気を外部に排出し得るように設けられている。   In the configuration of the present embodiment, the upper end portion of the lower jacket 123 provided so as to surround the cylinder 121 and the upper jacket 136 (liquid cooling water is injected by the cooling water injection portion 137 in the cylinder head 130). The lower end of (space) communicates. The steam discharge path 139 is provided so that steam can be discharged from the uppermost part of the upper jacket 136.

よって、冷却水の蒸気は、アッパージャケット136の最上部に設けられた蒸気排出路139から、過熱器142及びタービン143に向けて送出される。また、下方のロアジャケット123にて発生した蒸気も、上方のアッパージャケット136に流入し、蒸気排出路139から、過熱器142及びタービン143に向けて送出され得る。   Therefore, the steam of the cooling water is sent toward the superheater 142 and the turbine 143 from the steam discharge path 139 provided at the uppermost part of the upper jacket 136. Further, the steam generated in the lower lower jacket 123 can also flow into the upper jacket 136 and be sent from the steam discharge path 139 toward the superheater 142 and the turbine 143.

一方、上方のアッパージャケット136にて噴射された液体状の冷却水のうちの、気化しなかった(蒸気とならなかった)ものは、下方のロアジャケット123に流れ落ち得る。   On the other hand, the liquid cooling water sprayed by the upper upper jacket 136 that has not been vaporized (not vaporized) can flow down to the lower lower jacket 123.

このように、本実施形態の構成によれば、アッパージャケット136における、蒸気と液体との分離が良好に行われる。よって、過熱器142及びタービン143への液体状の冷却水の流入が効果的に抑制され得る。したがって、廃熱回収部140の作動効率の低下が可及的に抑制され得る。   Thus, according to the configuration of the present embodiment, the vapor separation and the liquid separation in the upper jacket 136 are favorably performed. Therefore, the inflow of liquid cooling water to the superheater 142 and the turbine 143 can be effectively suppressed. Therefore, a decrease in operating efficiency of the waste heat recovery unit 140 can be suppressed as much as possible.

・本実施形態の構成においては、ロアジャケット123の最低部から、液体状の冷却水が、冷却水排出路124を介して導出され、冷却水噴射部137に供給される。すなわち、本実施形態においては、ロアジャケット123の最低部に設けられた冷却水排出路124によって、液体状の冷却水と蒸気とが分離される。そして、分離された液体状の冷却水が、冷却水噴射部137に供給される。   In the configuration of the present embodiment, liquid cooling water is led out from the lowest part of the lower jacket 123 via the cooling water discharge passage 124 and supplied to the cooling water injection unit 137. That is, in the present embodiment, the liquid cooling water and the steam are separated by the cooling water discharge passage 124 provided at the lowest part of the lower jacket 123. Then, the separated liquid cooling water is supplied to the cooling water injection unit 137.

これにより、冷却水噴射部137による液体状の冷却水の確実な噴射、及びエンジンブロック110の適切かつ確実な冷却が達成され得る。   Thereby, reliable injection of liquid cooling water by the cooling water injection unit 137 and appropriate and reliable cooling of the engine block 110 can be achieved.

・本実施形態の構成においては、冷却水噴射部137に液体状の冷却水を供給するための内部通路138aが、排気弁ステムシール部材135dの近傍を通っている。   In the configuration of the present embodiment, the internal passage 138a for supplying liquid cooling water to the cooling water injection unit 137 passes through the vicinity of the exhaust valve stem seal member 135d.

これにより、シリンダヘッド130における排気弁ステムシール部材135dの近傍の部分が、液体状の冷却水によって、良好に冷却される。よって、熱による排気弁ステムシール部材135dの劣化が抑制され得る。   Thereby, the part of the cylinder head 130 in the vicinity of the exhaust valve stem seal member 135d is satisfactorily cooled by the liquid cooling water. Therefore, deterioration of the exhaust valve stem seal member 135d due to heat can be suppressed.

・本実施形態の構成においては、コンデンサ144によって凝縮された液体状の冷却水が、キャッチタンク145に貯留される。また、充分多量の液体状の冷却水を貯留しているキャッチタンク145から、液体状の冷却水が、供給ポンプ147によって、ロアジャケット123の底部に送出される。そして、ロアジャケット123の底部に一旦貯留された液体状の冷却水が、循環ポンプ151によって、冷却水噴射部137及びヒータ154に送られる。   In the configuration of the present embodiment, liquid cooling water condensed by the condenser 144 is stored in the catch tank 145. In addition, liquid cooling water is sent to the bottom of the lower jacket 123 by a supply pump 147 from a catch tank 145 that stores a sufficiently large amount of liquid cooling water. Then, the liquid cooling water once stored at the bottom of the lower jacket 123 is sent to the cooling water injection unit 137 and the heater 154 by the circulation pump 151.

これにより、冷却水噴射部137への液体状の冷却水の供給が、安定的に行われ得る。   Thereby, supply of the liquid cooling water to the cooling water injection part 137 can be performed stably.

ここで、ロアジャケット123の底部の冷却水は、エンジンブロック110からの吸熱によって、ある程度昇温されている。   Here, the cooling water at the bottom of the lower jacket 123 is heated to some extent by heat absorption from the engine block 110.

よって、エンジンブロック110の過度の冷却が防止され得る。また、アッパージャケット136にて発生する蒸気の温度も比較的高温にされ得る。これにより、廃熱からのエネルギー回収効率がいっそう向上し得る。さらに、比較的高温の冷却水がヒータ154に早期に供給される。これにより、ヒータ154の暖機性が向上する。   Therefore, excessive cooling of the engine block 110 can be prevented. Also, the temperature of the steam generated in the upper jacket 136 can be made relatively high. Thereby, the energy recovery efficiency from waste heat can further improve. Further, relatively high-temperature cooling water is supplied to the heater 154 at an early stage. Thereby, the warm-up property of the heater 154 is improved.

<変形例の例示列挙>
なお、上述の実施形態は、上述した通り、出願人が取り敢えず本願の出願時点において最良であると考えた本発明の代表的な実施形態を単に例示したものにすぎない。よって、本発明はもとより上述の実施形態に何ら限定されるものではない。したがって、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、上述の実施形態に対して種々の変形が施され得ることは、当然である。
<List of examples of modification>
Note that, as described above, the above-described embodiments are merely examples of typical embodiments of the present invention that the applicant has considered to be the best at the time of filing of the present application. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment. Therefore, it goes without saying that various modifications can be made to the above-described embodiment within the scope not changing the essential part of the present invention.

以下、代表的な変形例について、幾つか例示する。以下の変形例の説明において、上述の実施形態にて説明されているものと同様の構成及び機能を有する部材に対しては、上述の実施形態と同様の符号が付されているものとする。また、技術的に矛盾しない範囲内において、上述の実施形態における説明が援用され得るものとする。   Hereinafter, some typical modifications will be exemplified. In the following description of modifications, members having the same configuration and function as those described in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the above-described embodiment. Moreover, within the range which is not technically contradictory, description in the above-mentioned embodiment shall be used.

もっとも、言うまでもなく、変形例とて、以下に列挙されたもの限定されるものではない。また、複数の変形例が、技術的に矛盾しない範囲内において、適宜、複合的に適用され得る。   However, it goes without saying that the modifications are not limited to those listed below. In addition, a plurality of modified examples can be applied in a composite manner as appropriate within a technically consistent range.

本発明(特に、本発明の課題を解決するための手段を構成する各構成要素における、作用的・機能的に表現されているもの)は、上述の実施形態や、下記変形例の記載に基づいて限定解釈されてはならない。このような限定解釈は、(先願主義の下で出願を急ぐ)出願人の利益を不当に害する反面、模倣者を不当に利するものであって、許されない。   The present invention (especially those expressed functionally and functionally in the constituent elements constituting the means for solving the problems of the present invention) is based on the above-described embodiment and the description of the following modifications. Should not be interpreted as limited. Such a limited interpretation is unacceptable and improper for imitators, while improperly harming the applicant's interests (rushing to file under a prior application principle).

(A)本発明の適用対象は、直列型エンジンに限定されない。例えば、本発明は、V型、W型、水平対向型のいずれにも好適に適用され得る。   (A) The application target of the present invention is not limited to an inline engine. For example, the present invention can be suitably applied to any of V type, W type, and horizontally opposed type.

また、本発明の適用対象は、ガソリンエンジンに限定されない。例えば、本発明は、ディーゼルエンジンにも適用され得る。   Moreover, the application object of this invention is not limited to a gasoline engine. For example, the present invention can be applied to a diesel engine.

(B)本発明において、バルブ数に限定はない。すなわち、吸気ポート131及び排気ポート132の数に限定はない。   (B) In the present invention, the number of valves is not limited. That is, the number of intake ports 131 and exhaust ports 132 is not limited.

(C)点火プラグ133に代えて、燃料噴射弁が設けられ得る。この場合、ガソリンエンジン及びディーゼルエンジンのいずれの場合もあり得る。   (C) Instead of the spark plug 133, a fuel injection valve may be provided. In this case, it can be either a gasoline engine or a diesel engine.

(D)タービン143に備えられた前記回転羽根の回転エネルギーは、電気に変換されてもよいし、他の回転駆動系の動力源として用いられてもよい。   (D) The rotational energy of the rotary blades provided in the turbine 143 may be converted into electricity, or may be used as a power source for other rotational drive systems.

また、タービン143に代えて、ピストンを備えた機構を用いてもよい。   Further, instead of the turbine 143, a mechanism including a piston may be used.

(E)供給ポンプ147の駆動方式に限定はない。   (E) There is no limitation on the driving method of the supply pump 147.

例えば、供給ポンプ147は、エンジン100の出力軸にて発生した駆動力を、動力伝達機構を介して受け取るように構成されていてもよい。   For example, supply pump 147 may be configured to receive a driving force generated at the output shaft of engine 100 via a power transmission mechanism.

あるいは、供給ポンプ147は、タービン143の前記回転羽根にて発生した駆動力を、動力伝達機構を介して受け取るように構成されていてもよい。   Alternatively, the supply pump 147 may be configured to receive the driving force generated by the rotating blades of the turbine 143 via a power transmission mechanism.

あるいは、供給ポンプ147は、電動モータによって回転駆動されるように構成されていてもよい。この電動モータの駆動電源は、タービン143を介して回収された電気エネルギーであってもよいことはいうまでもない。   Alternatively, the supply pump 147 may be configured to be rotationally driven by an electric motor. Needless to say, the drive power of the electric motor may be electric energy recovered through the turbine 143.

(F)ヒータ循環路153は、ヒータ154を経て、ロアジャケット123に還流するように設けられてもよい。   (F) The heater circulation path 153 may be provided so as to return to the lower jacket 123 via the heater 154.

(G)図3は、図1に示されているエンジン100の一つの変形例の概略構成図である。   (G) FIG. 3 is a schematic configuration diagram of one modified example of the engine 100 shown in FIG.

図3に示されているように、キャッチタンク145とは別に、液体状の冷却水を貯留し得る冷却水タンク155が設けられていてもよい。冷却水タンク155は、ウォータージェット循環路152によって、循環ポンプ151の循環ポンプ151の流入側ポートと接続されている。また、冷却水タンク155は、ヒータ循環路153の末端と接続されている。また、冷却水タンク155は、供給ポンプ147の流出側ポートと接続されている。   As shown in FIG. 3, separately from the catch tank 145, a cooling water tank 155 that can store liquid cooling water may be provided. The cooling water tank 155 is connected to the inflow side port of the circulation pump 151 of the circulation pump 151 by a water jet circulation path 152. The cooling water tank 155 is connected to the end of the heater circulation path 153. The cooling water tank 155 is connected to the outflow side port of the supply pump 147.

かかる変形例においては、キャッチタンク145内に貯留された液体状の冷却水が、供給ポンプ147によって、キャッチタンク145から冷却水タンク155に供給される。   In such a modification, liquid cooling water stored in the catch tank 145 is supplied from the catch tank 145 to the cooling water tank 155 by the supply pump 147.

また、ロアジャケット123の底部から、液体状の冷却水が、冷却水タンク155に流入する。このロアジャケット123の底部から冷却水タンク155に流入する冷却水には、エンジン100の始動時からロアジャケット123の底部に貯留されていたものと、冷却水噴射部137によって噴射された冷却水のうちの気化しなかったものと、が含まれ得る。   Further, liquid cooling water flows into the cooling water tank 155 from the bottom of the lower jacket 123. The cooling water flowing into the cooling water tank 155 from the bottom of the lower jacket 123 includes those stored at the bottom of the lower jacket 123 since the start of the engine 100 and the cooling water injected by the cooling water injection unit 137. And those that did not vaporize.

かかる構成によれば、冷却水噴射部137への液体状の冷却水の供給が、よりいっそう安定的に行われ得る。   According to this configuration, the supply of liquid cooling water to the cooling water injection unit 137 can be performed more stably.

(H)図4は、図1に示されているシリンダヘッド130の一つの変形例の構成を示す側断面図である。   (H) FIG. 4 is a side sectional view showing the configuration of one modification of the cylinder head 130 shown in FIG.

図4に示されているように、この変形例における冷却水噴射部137は、シリンダヘッド130の本体を構成する壁材の内部に形成された冷却水路の末端の、小径のノズルから構成されている。また、接続通路138bも、内部通路138aと同様に、前記壁材の内部に形成された冷却水路として形成されている。これらの冷却水噴射部137及び接続通路138bも、排気弁ステムシール部材135dの近傍を通るように設けられている。   As shown in FIG. 4, the cooling water injection portion 137 in this modification is configured by a small-diameter nozzle at the end of the cooling water passage formed inside the wall material constituting the main body of the cylinder head 130. Yes. Also, the connection passage 138b is formed as a cooling water passage formed inside the wall material, similarly to the internal passage 138a. These coolant injection part 137 and connection passage 138b are also provided so as to pass in the vicinity of the exhaust valve stem seal member 135d.

かかる構成によれば、シリンダヘッド130における排気弁ステムシール部材135dの近傍の部分が、液体状の冷却水によって、より良好に冷却される。したがって、熱による排気弁ステムシール部材135dの劣化が抑制され得る。   According to such a configuration, the portion of the cylinder head 130 in the vicinity of the exhaust valve stem seal member 135d is more satisfactorily cooled by the liquid cooling water. Therefore, deterioration of the exhaust valve stem seal member 135d due to heat can be suppressed.

(I)図5は、図1に示されているシリンダヘッド130の他の変形例の構成を示す側断面図である。   (I) FIG. 5 is a side sectional view showing the configuration of another modification of the cylinder head 130 shown in FIG.

図5に示されているように、この変形例の構成においては、冷却水噴射部137は、排気弁ステムシール部材135dの近傍、及び排気ポート132の始端部の近傍に冷却水を噴射するように構成されている。   As shown in FIG. 5, in the configuration of this modified example, the cooling water injection unit 137 injects the cooling water in the vicinity of the exhaust valve stem seal member 135d and in the vicinity of the start end of the exhaust port 132. It is configured.

かかる構成においては、液体状の冷却水が、シリンダヘッド130における排気弁ステムシール部材135dの近傍の部分に噴射される。これにより、当該部分が、液体状の冷却水によって良好に冷却される。   In such a configuration, liquid cooling water is injected into a portion of the cylinder head 130 near the exhaust valve stem seal member 135d. Thereby, the said part is favorably cooled with liquid cooling water.

よって、熱による排気弁ステムシール部材135dの劣化が抑制され得る。また、より高温の蒸気が得られることで、廃熱からのエネルギー回収効率がいっそう向上され得る。   Therefore, deterioration of the exhaust valve stem seal member 135d due to heat can be suppressed. Further, by obtaining higher temperature steam, the energy recovery efficiency from waste heat can be further improved.

(J)図6は、図1に示されているエンジン100の他の変形例の概略構成図である。   (J) FIG. 6 is a schematic configuration diagram of another modification of engine 100 shown in FIG.

図6を参照すると、この変形例においては、循環ポンプ151と接続された冷却水噴射部137の他に、もう1つの冷却水噴射部137’が備えられている。   Referring to FIG. 6, in this modification, in addition to the cooling water injection unit 137 connected to the circulation pump 151, another cooling water injection unit 137 'is provided.

冷却水噴射部137は、上述の実施形態と同様に、燃料噴射用ノズルと同様の構造を有している。この冷却水噴射部137は、アッパージャケット136の内壁面であって、吸気ポート131の末端部及び排気ポート132の始端部の近傍(すなわち燃焼室の近傍)の位置に、液体状の冷却水を噴射するように構成及び配置されている。   The coolant injection unit 137 has the same structure as the fuel injection nozzle, as in the above-described embodiment. The cooling water injection portion 137 is an inner wall surface of the upper jacket 136 and supplies liquid cooling water to a position near the end portion of the intake port 131 and the start end portion of the exhaust port 132 (that is, near the combustion chamber). Constructed and arranged to inject.

一方、冷却水噴射部137’は、上述の変形例と同様に、シリンダヘッド130の本体を構成する壁材の内部に形成された冷却水路の末端の、小径のノズルから構成されている。この冷却水噴射部137’は、シリンダヘッド130における排気弁ステムシール部材135dの近傍の部分に、液体状の冷却水を噴射するように構成及び配置されている。すなわち、供給ポンプ147は、冷却水噴射部137’を介してシリンダヘッド130に液体状の冷却水を噴射することで、ロアジャケット123に冷却水を供給するように構成されている。   On the other hand, the cooling water injection portion 137 ′ is configured by a small-diameter nozzle at the end of the cooling water passage formed inside the wall material constituting the main body of the cylinder head 130, as in the above-described modification. The cooling water injection unit 137 ′ is configured and arranged to inject liquid cooling water to a portion of the cylinder head 130 in the vicinity of the exhaust valve stem seal member 135 d. That is, the supply pump 147 is configured to supply cooling water to the lower jacket 123 by injecting liquid cooling water to the cylinder head 130 via the cooling water injection unit 137 ′.

そして、供給ポンプ147の流出側ポートは、冷却水噴射部137’と接続されている。すなわち、この変形例においては、供給ポンプ147は、冷却水噴射部137’に対して液体状の冷却水を供給するように構成されている。   And the outflow side port of the supply pump 147 is connected with the cooling water injection part 137 '. That is, in this modification, the supply pump 147 is configured to supply liquid cooling water to the cooling water injection unit 137 ′.

かかる構成においては、循環ポンプ151から供給された液体状の冷却水が、冷却水噴射部137によって、アッパージャケット136の内壁面に噴射される。これにより、シリンダヘッド130における最も高温となる部位が良好に冷却されるとともに、高温の蒸気が発生する。   In such a configuration, the liquid cooling water supplied from the circulation pump 151 is injected to the inner wall surface of the upper jacket 136 by the cooling water injection unit 137. As a result, the highest temperature portion of the cylinder head 130 is satisfactorily cooled, and high temperature steam is generated.

また、供給ポンプ147から供給された液体状の冷却水が、冷却水噴射部137’によって、シリンダヘッド130における排気弁ステムシール部材135dの近傍の部分に噴射される。これにより、当該部分が良好に冷却されるとともに、高温の蒸気が発生する。   Further, the liquid cooling water supplied from the supply pump 147 is injected by the cooling water injection unit 137 ′ into a portion of the cylinder head 130 near the exhaust valve stem seal member 135 d. Thereby, the said part is cooled favorably and high temperature steam is generated.

冷却水噴射部137及び137’によって噴射された液体状の冷却水のうちの、気化しなかった(蒸気にならなかった)ものが、下方のロアジャケット123の底部に供給され、循環ポンプ151に再度供給される。   Of the liquid cooling water jetted by the cooling water jetting units 137 and 137 ′, the liquid cooling water that has not been vaporized (not turned into steam) is supplied to the bottom of the lower lower jacket 123, and is supplied to the circulation pump 151. Will be supplied again.

かかる構成によれば、液体状の冷却水のエンジンブロック110への確実な噴射、及びエンジンブロック110の適切かつ確実な冷却が達成され得る。   According to such a configuration, reliable injection of liquid coolant into the engine block 110 and proper and reliable cooling of the engine block 110 can be achieved.

(K)図6における冷却水噴射部137と、冷却水噴射部137’とは、同一の構造を有するように構成されていてもよい。すなわち、冷却水噴射部137及び137’は、燃料噴射用ノズルと同様の構造に構成され得る。あるいは、冷却水噴射部137及び137’は、シリンダヘッド130の本体を構成する壁材の内部に形成された冷却水路の末端の、小径のノズルから構成され得る。   (K) The cooling water injection unit 137 and the cooling water injection unit 137 ′ in FIG. 6 may be configured to have the same structure. That is, the cooling water injection units 137 and 137 'can be configured in the same structure as the fuel injection nozzle. Alternatively, the cooling water injection units 137 and 137 ′ may be configured by a small-diameter nozzle at the end of the cooling water channel formed inside the wall material that constitutes the main body of the cylinder head 130.

(L)図6に示されている構成において、図3に示されている冷却水タンク155が設けられていてもよい。この場合、供給ポンプ147の下流側に三方向弁を設けて、供給ポンプ147による液体状の冷却水の供給先を、冷却水噴射部137’と冷却水タンク155とのいずれかに切り替え可能としてもよい。   (L) In the configuration shown in FIG. 6, the cooling water tank 155 shown in FIG. 3 may be provided. In this case, a three-way valve is provided on the downstream side of the supply pump 147 so that the supply destination of the liquid cooling water by the supply pump 147 can be switched to either the cooling water injection unit 137 ′ or the cooling water tank 155. Also good.

(M)図7は、図1に示されているエンジン100の他の変形例の概略構成図である。   (M) FIG. 7 is a schematic configuration diagram of another modification of engine 100 shown in FIG.

図7を参照すると、この変形例においては、図6における温水循環部150、及び当該温水循環部150に介装された冷却水噴射部137が省略されている。   Referring to FIG. 7, in this modified example, the hot water circulation unit 150 and the cooling water injection unit 137 interposed in the hot water circulation unit 150 in FIG. 6 are omitted.

すなわち、この変形例においては、キャッチタンク145内に貯留された液体状の冷却水が、供給ポンプ147を介して直接に冷却水噴射部137’に供給されるようになっている。   That is, in this modified example, the liquid cooling water stored in the catch tank 145 is directly supplied to the cooling water injection unit 137 ′ via the supply pump 147.

この場合、図7に示されているように、筒状のフェルト部材161が、ロアジャケット123のシリンダ121に近い側の内壁面と接触するように設けられていることが好適である。このフェルト部材161は、グラスファイバ等の繊維からなり、液体状の冷却水を表面張力(毛管現象)によって上方に向けて移動させ得るように構成されている。   In this case, as shown in FIG. 7, it is preferable that the cylindrical felt member 161 is provided so as to be in contact with the inner wall surface of the lower jacket 123 on the side close to the cylinder 121. The felt member 161 is made of a fiber such as a glass fiber, and is configured so that liquid cooling water can be moved upward by surface tension (capillary phenomenon).

かかる構成においては、冷却水噴射部137’によって噴射された液体状の冷却水のうちの、気化しなかった(蒸気にならなかった)ものが、下方のロアジャケット123に流れ落ちる。このロアジャケット123に流入した液体状の冷却水は、フェルト部材161に浸透し、上方のアッパージャケット136に向けて上昇する。そして、シリンダ121における最も高温となる箇所である、(燃焼室付近の)上端部にて、冷却水が蒸気となり得る。この蒸気は、アッパージャケット136に流入し、アッパージャケット136にて発生した蒸気とともに、蒸気排出路139を介して外部に導出され、過熱器142やタービン143へと導入される。   In such a configuration, the liquid cooling water jetted by the cooling water jetting unit 137 ′ that has not been vaporized (does not become steam) flows down to the lower lower jacket 123. The liquid cooling water that has flowed into the lower jacket 123 penetrates the felt member 161 and rises toward the upper upper jacket 136. Then, the cooling water can become steam at the upper end (near the combustion chamber), which is the highest temperature portion in the cylinder 121. The steam flows into the upper jacket 136, is led to the outside through the steam discharge path 139 together with the steam generated in the upper jacket 136, and is introduced into the superheater 142 and the turbine 143.

かかる構成によれば、ロアジャケット123に流入した液体状の冷却水により、シリンダブロック120が適切に冷却される。また、ロアジャケット123に流入した液体状の冷却水から、蒸気が効率的に生成され得る。   According to this configuration, the cylinder block 120 is appropriately cooled by the liquid cooling water that has flowed into the lower jacket 123. Further, steam can be efficiently generated from the liquid cooling water flowing into the lower jacket 123.

(N)図8は、図1に示されているエンジンブロック110の他の変形例の概略構成図である。   (N) FIG. 8 is a schematic configuration diagram of another modification of the engine block 110 shown in FIG.

図8を参照すると、エンジンブロック110は、鉛直方向に対して第1の側(図中左側)に傾斜するように配置されている。冷却水噴射部137及び137”は、エンジンブロック110の上部であって、前記第1の側に設けられている。蒸気排出路139は、シリンダヘッド130の上部であって、前記第1の側と反対の第2の側(図中右側)に設けられている。   Referring to FIG. 8, the engine block 110 is disposed so as to incline to the first side (left side in the figure) with respect to the vertical direction. The cooling water injection portions 137 and 137 ″ are provided on the first side of the engine block 110. The steam discharge passage 139 is provided on the first side of the cylinder head 130. It is provided on the second side (right side in the figure) opposite to.

冷却水噴射部137は、シリンダヘッド130に装着されている。この冷却水噴射部137は、排気ポート132の始端部に向けて液体状の冷却水を噴射し得るように構成及び配置されている。   The coolant injection unit 137 is attached to the cylinder head 130. The cooling water injection unit 137 is configured and arranged so that liquid cooling water can be injected toward the start end of the exhaust port 132.

シリンダブロック120には、内部噴射通路126が形成されている。内部噴射通路126は、シリンダブロック120の上部における前記第1の側から蒸気排出路139に向かう冷却水通路である。この内部噴射通路126は、斜め上方に延びるように、気筒配列方向と垂直に設けられている。   An internal injection passage 126 is formed in the cylinder block 120. The internal injection passage 126 is a cooling water passage from the first side toward the steam discharge passage 139 in the upper part of the cylinder block 120. The internal injection passage 126 is provided perpendicular to the cylinder arrangement direction so as to extend obliquely upward.

シリンダブロック120とシリンダヘッド130とは、ガスケット170を介して接合されている。   The cylinder block 120 and the cylinder head 130 are joined via a gasket 170.

図9は、図8に示されているガスケット170の平面図である。図10は、図8に示されている変形例のエンジンブロック110を上方から見た概略構成図である。   FIG. 9 is a plan view of the gasket 170 shown in FIG. FIG. 10 is a schematic configuration diagram of the engine block 110 of the modified example shown in FIG. 8 as viewed from above.

図9を参照すると、ガスケット170には、連通孔171と、噴射孔172と、が形成されている。   Referring to FIG. 9, a communication hole 171 and an injection hole 172 are formed in the gasket 170.

図8及び図9を参照すると、連通孔171は、シリンダ121に対応する位置に設けられている。この連通孔171は、アッパージャケット136とロアジャケット123とを(斜め)上下方向に沿って連通させるように形成されている。   Referring to FIGS. 8 and 9, the communication hole 171 is provided at a position corresponding to the cylinder 121. The communication hole 171 is formed so that the upper jacket 136 and the lower jacket 123 communicate with each other along the (oblique) vertical direction.

噴射孔172は、隣り合うシリンダ121の間であって、内部噴射通路126の末端に対応する位置に設けられている。そして、図8を参照すると、内部噴射通路126は、その末端がアッパージャケット136の底部にて開口するように設けられている。   The injection hole 172 is provided between the adjacent cylinders 121 at a position corresponding to the end of the internal injection passage 126. Referring to FIG. 8, the internal injection passage 126 is provided so that the end thereof opens at the bottom of the upper jacket 136.

図8を参照すると、内部噴射通路126の前記第1の側の端部には、冷却水噴射部137”が装着されている。この冷却水噴射部137”は、蒸気排出路139に向けて冷却水を噴射し得るように構成されている。   Referring to FIG. 8, a cooling water injection unit 137 ″ is attached to the end portion on the first side of the internal injection passage 126. The cooling water injection unit 137 ″ is directed toward the steam discharge path 139. The cooling water can be injected.

かかる構成においては、冷却水噴射部137及び冷却水噴射部137”によって、液体状の冷却水が、エンジンブロック110の内壁面に噴射される。そして、エンジンブロック110から熱を吸収することで発生した冷却水の蒸気は、蒸気排出路139を介して、蒸気導出路141に流入する。   In such a configuration, liquid cooling water is injected onto the inner wall surface of the engine block 110 by the cooling water injection unit 137 and the cooling water injection unit 137 ″, and is generated by absorbing heat from the engine block 110. The steam of the cooled cooling water flows into the steam outlet path 141 through the steam discharge path 139.

このとき、液体状の冷却水が、冷却水噴射部137及び冷却水噴射部137”によって、蒸気排出路139に向かう方向に噴射される。これにより、冷却水噴射部137及び冷却水噴射部137”から蒸気排出路139に向かって、空気の流れが形成される。エンジンブロック110内にて発生した冷却水の蒸気は、この空気の流れに乗ることで、蒸気導出路141に効率的に導出される。   At this time, liquid cooling water is injected in the direction toward the steam discharge path 139 by the cooling water injection unit 137 and the cooling water injection unit 137 ″. Thereby, the cooling water injection unit 137 and the cooling water injection unit 137. ”Toward the steam discharge path 139, an air flow is formed. The steam of the cooling water generated in the engine block 110 is efficiently led to the steam lead-out path 141 by riding on this air flow.

(O)その他、本発明の課題を解決するための手段を構成する各要素における、作用・機能的に表現されている要素は、上述の実施形態や変形例にて開示されている具体的構造の他、当該作用・機能を実現可能な、いかなる構造をも含む。   (O) In addition, in the elements constituting the means for solving the problems of the present invention, the elements expressed in terms of function and function are the specific structures disclosed in the above-described embodiments and modifications. In addition, any structure capable of realizing the operation / function is included.

本発明の一実施形態に係るエンジンの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an engine according to an embodiment of the present invention. 図1に示されているシリンダヘッドの拡大図であって、シリンダの軸中心を通り気筒配列方向と垂直な平面による側断面図である。FIG. 2 is an enlarged view of the cylinder head shown in FIG. 1, which is a side sectional view taken along a plane that passes through the center of the cylinder and is perpendicular to the cylinder arrangement direction. 図1に示されているシリンダヘッドの、図2Aとは異なる平面による側断面図であって、吸気ポート及び排気ポートの下端部における中心を通る平面による側断面図である。2C is a side cross-sectional view of the cylinder head shown in FIG. 1 taken along a plane different from that of FIG. 図1に示されているエンジンの一つの変形例の概略構成図である。It is a schematic block diagram of one modification of the engine shown by FIG. 図1に示されているシリンダヘッドの一つの変形例の構成を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the structure of one modification of the cylinder head shown by FIG. 図1に示されているシリンダヘッドの他の変形例の構成を示す側断面図である。FIG. 7 is a side sectional view showing a configuration of another modification of the cylinder head shown in FIG. 1. 図1に示されているエンジンの他の変形例の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the other modification of the engine shown by FIG. 図1に示されているエンジンの他の変形例の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the other modification of the engine shown by FIG. 図1に示されているエンジンブロックの他の変形例の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the other modification of the engine block shown by FIG. 図8に示されているガスケットの平面図である。It is a top view of the gasket shown by FIG. 図8に示されている変形例のエンジンブロックを上方から見た概略構成図である。It is the schematic block diagram which looked at the engine block of the modification shown by FIG. 8 from upper direction.

符号の説明Explanation of symbols

100…エンジン 110…エンジンブロック 120…シリンダブロック
121…シリンダ 123…ロアジャケット(ウォータージャケット)
124…冷却水排出路 125…冷却水注入路 126…内部噴射通路
130…シリンダヘッド 131…吸気ポート(吸気通路)
132…排気ポート(排気通路) 134…吸気部
135…排気部 135a…排気弁 135b…排気弁ステム
135c…排気弁ステムガイド孔 135d…排気弁ステムシール部材
136…アッパージャケット 137…冷却水噴射部
137’…冷却水噴射部 137”…冷却水噴射部 138…冷却水供給路
138a…内部通路 138b…接続通路 139…蒸気排出路
140…廃熱回収部 141…蒸気導出路 142…過熱器(蒸気加熱器)
143…タービン(膨張器) 144…コンデンサ(凝縮器)
145…キャッチタンク(冷却媒体貯留部) 147…供給ポンプ
150…温水循環部 151…循環ポンプ
152…ウォータージェット循環路 153…ヒータ循環路
154…ヒータ 155…冷却水タンク 161…フェルト部材
170…ガスケット 171…連通孔 172…噴射孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Engine 110 ... Engine block 120 ... Cylinder block 121 ... Cylinder 123 ... Lower jacket (water jacket)
124 ... Cooling water discharge passage 125 ... Cooling water injection passage 126 ... Internal injection passage 130 ... Cylinder head 131 ... Intake port (intake passage)
132 ... Exhaust port (exhaust passage) 134 ... Intake part 135 ... Exhaust part 135a ... Exhaust valve 135b ... Exhaust valve stem 135c ... Exhaust valve stem guide hole 135d ... Exhaust valve stem seal member 136 ... Upper jacket 137 ... Cooling water injection part 137 '... Cooling water injection unit 137 "... Cooling water injection unit 138 ... Cooling water supply passage 138a ... Internal passage 138b ... Connection passage 139 ... Steam discharge passage 140 ... Waste heat recovery portion 141 ... Steam outlet passage 142 ... Superheater (steam heating) vessel)
143 ... Turbine (expander) 144 ... Condenser (condenser)
145 ... Catch tank (cooling medium storage part) 147 ... Supply pump 150 ... Hot water circulation part 151 ... Circulation pump 152 ... Water jet circulation path 153 ... Heater circulation path 154 ... Heater 155 ... Cooling water tank 161 ... Felt member 170 ... Gasket 171 ... Communication hole 172 ... Injection hole

Claims (9)

廃熱から機械的エネルギーを回収し得るように構成されたエンジンにおいて、
シリンダと、前記シリンダと連通する吸気通路及び排気通路と、が形成されたエンジンブロックと、
液体状の冷却媒体を前記エンジンブロックに向けて噴射するように構成された、冷却媒体噴射部と、
前記冷却媒体噴射部によって噴射された後に気化した前記冷却媒体の蒸気を、前記エンジンブロックの外に導出するように構成された、蒸気導出路と、
前記蒸気導出路に介装されていて、前記排気通路内を通過する前記排気ガスと前記蒸気との熱交換によって当該蒸気を加熱するように構成された、蒸気加熱器と、
前記蒸気導出路に介装されていて、前記蒸気加熱器を経た前記蒸気から機械的エネルギーを回収するように構成された、膨張器と、
前記膨張器を経た前記蒸気を凝縮するように構成された、凝縮器と、
を備え、
前記エンジンブロックは、
前記吸気通路及び前記排気通路が形成された、シリンダヘッドと、
前記シリンダと、当該シリンダを囲むウォータージャケットと、が形成された、シリンダブロックと、
を備え、
前記ウォータージャケットは、前記シリンダヘッドにおける、前記冷却媒体噴射部によって前記冷却媒体が噴射される空間と連通するように形成され、
前記シリンダヘッドの前記空間における上部が、前記蒸気導出路と接続され、
前記シリンダ側から前記排気通路を閉鎖し得る排気弁が下端に設けられた棒状の部材である排気弁ステムが貫通される排気弁ステムガイド孔が、前記シリンダヘッドに形成され、
前記排気弁ステムガイド孔と前記排気弁ステムとの隙間をシールするためのステムシール部材が、前記シリンダヘッドに装着され、
前記冷却媒体噴射部に前記冷却媒体を供給する冷却媒体供給路が、前記ステムシール部材の近傍を通るように、前記シリンダヘッドに形成されていることを特徴とするエンジン。
In an engine configured to recover mechanical energy from waste heat,
An engine block in which a cylinder and an intake passage and an exhaust passage communicating with the cylinder are formed;
A cooling medium injection unit configured to inject a liquid cooling medium toward the engine block;
A steam outlet path configured to lead out the steam of the cooling medium vaporized after being injected by the cooling medium injection section, out of the engine block;
A steam heater that is interposed in the steam lead-out path and configured to heat the steam by heat exchange between the exhaust gas passing through the exhaust passage and the steam;
An expander interposed in the steam outlet and configured to recover mechanical energy from the steam that has passed through the steam heater;
A condenser configured to condense the vapor through the expander;
With
The engine block is
A cylinder head in which the intake passage and the exhaust passage are formed;
A cylinder block formed with the cylinder and a water jacket surrounding the cylinder;
With
The water jacket is formed so as to communicate with a space in the cylinder head in which the cooling medium is ejected by the cooling medium ejection unit.
An upper portion of the cylinder head in the space is connected to the steam outlet path;
An exhaust valve stem guide hole through which an exhaust valve stem that is a rod-like member provided at the lower end with an exhaust valve capable of closing the exhaust passage from the cylinder side is formed in the cylinder head,
A stem seal member for sealing a gap between the exhaust valve stem guide hole and the exhaust valve stem is attached to the cylinder head,
An engine characterized in that a cooling medium supply path for supplying the cooling medium to the cooling medium injection section is formed in the cylinder head so as to pass in the vicinity of the stem seal member.
廃熱から機械的エネルギーを回収し得るように構成されたエンジンにおいて、
シリンダと、前記シリンダと連通する吸気通路及び排気通路と、が形成されたエンジンブロックと、
液体状の冷却媒体を前記エンジンブロックに向けて噴射するように構成された、冷却媒体噴射部と、
前記冷却媒体噴射部によって噴射された後に気化した前記冷却媒体の蒸気を、前記エンジンブロックの外に導出するように構成された、蒸気導出路と、
前記蒸気導出路に介装されていて、前記排気通路内を通過する前記排気ガスと前記蒸気との熱交換によって当該蒸気を加熱するように構成された、蒸気加熱器と、
前記蒸気導出路に介装されていて、前記蒸気加熱器を経た前記蒸気から機械的エネルギーを回収するように構成された、膨張器と、
前記膨張器を経た前記蒸気を凝縮するように構成された、凝縮器と、
を備え、
前記エンジンブロックは、
前記吸気通路及び前記排気通路が形成された、シリンダヘッドと、
前記シリンダと、当該シリンダを囲むウォータージャケットと、が形成された、シリンダブロックと、
を備え、
前記ウォータージャケットは、前記シリンダヘッドにおける、前記冷却媒体噴射部によって前記冷却媒体が噴射される空間と連通するように形成され、
前記シリンダヘッドの前記空間における上部が、前記蒸気導出路と接続され、
前記シリンダ側から前記排気通路を閉鎖し得る排気弁が下端に設けられた棒状の部材である排気弁ステムが貫通される排気弁ステムガイド孔が、前記シリンダヘッドに形成され、
前記排気弁ステムガイド孔と前記排気弁ステムとの隙間をシールするためのステムシール部材が、前記シリンダヘッドに装着され、
前記冷却媒体噴射部は、前記ステムシール部材の近傍に前記冷却媒体を噴射するように構成されたことを特徴とするエンジン。
In an engine configured to recover mechanical energy from waste heat,
An engine block in which a cylinder and an intake passage and an exhaust passage communicating with the cylinder are formed;
A cooling medium injection unit configured to inject a liquid cooling medium toward the engine block;
A steam outlet path configured to lead out the steam of the cooling medium vaporized after being injected by the cooling medium injection section, out of the engine block;
A steam heater that is interposed in the steam lead-out path and configured to heat the steam by heat exchange between the exhaust gas passing through the exhaust passage and the steam;
An expander interposed in the steam outlet and configured to recover mechanical energy from the steam that has passed through the steam heater;
A condenser configured to condense the vapor through the expander;
With
The engine block is
A cylinder head in which the intake passage and the exhaust passage are formed;
A cylinder block formed with the cylinder and a water jacket surrounding the cylinder;
With
The water jacket is formed so as to communicate with a space in the cylinder head in which the cooling medium is ejected by the cooling medium ejection unit.
An upper portion of the cylinder head in the space is connected to the steam outlet path;
An exhaust valve stem guide hole through which an exhaust valve stem that is a rod-like member provided at the lower end with an exhaust valve capable of closing the exhaust passage from the cylinder side is formed in the cylinder head,
A stem seal member for sealing a gap between the exhaust valve stem guide hole and the exhaust valve stem is attached to the cylinder head,
The engine, wherein the cooling medium injection unit is configured to inject the cooling medium in the vicinity of the stem seal member.
請求項2に記載のエンジンであって、
前記冷却媒体噴射部に前記冷却媒体を供給する冷却媒体供給路が、前記ステムシール部材の近傍を通るように、前記シリンダヘッドに形成されていることを特徴とするエンジン。
The engine according to claim 2 ,
An engine characterized in that a cooling medium supply path for supplying the cooling medium to the cooling medium injection section is formed in the cylinder head so as to pass in the vicinity of the stem seal member.
請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のエンジンにおいて、
前記凝縮器にて凝縮された液体状の前記冷却媒体を貯留するように構成された、冷却媒体貯留部と、
前記冷却媒体貯留部から前記冷却媒体噴射部に向けて、液体状の前記冷却媒体を送出するように構成された、冷却媒体送出ポンプと、
を、さらに備えたことを特徴とするエンジン。
The engine according to any one of claims 1 to 3 ,
A cooling medium storage unit configured to store the liquid cooling medium condensed in the condenser; and
A cooling medium delivery pump configured to deliver the liquid cooling medium from the cooling medium reservoir to the cooling medium ejection unit;
An engine characterized by further comprising.
請求項4に記載のエンジンであって、
前記冷却媒体送出ポンプは、
前記冷却媒体貯留部から前記ウォータージャケットに前記冷却媒体を送出するように構成された、供給ポンプと、
前記ウォータージャケットの底部から前記冷却媒体噴射部に前記冷却媒体を送出するように構成された、循環ポンプと、
を備えたことを特徴とするエンジン。
The engine according to claim 4 ,
The cooling medium delivery pump is
A supply pump configured to deliver the cooling medium from the cooling medium reservoir to the water jacket;
A circulation pump configured to deliver the cooling medium from the bottom of the water jacket to the cooling medium injection unit;
An engine characterized by comprising
請求項5に記載のエンジンであって、
前記循環ポンプは、所定の加温対象を加温するように構成されたヒータにも前記冷却媒体を送出するように構成されたことを特徴とするエンジン。
The engine according to claim 5 ,
The engine, wherein the circulation pump is configured to send the cooling medium to a heater configured to heat a predetermined heating target.
請求項1ないし請求項6のいずれかに記載のエンジンであって、
前記冷却媒体噴射部は、前記エンジンブロックと前記蒸気導出路とを接続する蒸気排出路に向けて、前記冷却媒体を噴射するように構成されたことを特徴とするエンジン。
The engine according to any one of claims 1 to 6 ,
The engine, wherein the cooling medium injection unit is configured to inject the cooling medium toward a steam discharge path connecting the engine block and the steam outlet path.
廃熱から機械的エネルギーを回収し得るように構成されたエンジンにおいて、  In an engine configured to recover mechanical energy from waste heat,
シリンダと、前記シリンダと連通する吸気通路及び排気通路と、が形成されたエンジンブロックと、  An engine block in which a cylinder and an intake passage and an exhaust passage communicating with the cylinder are formed;
液体状の冷却媒体を前記エンジンブロックに向けて噴射するように構成された、冷却媒体噴射部と、  A cooling medium injection unit configured to inject a liquid cooling medium toward the engine block;
前記冷却媒体噴射部によって噴射された後に気化した前記冷却媒体の蒸気を、前記エンジンブロックの外に導出するように構成された、蒸気導出路と、  A steam outlet path configured to lead out the steam of the cooling medium vaporized after being injected by the cooling medium injection section, out of the engine block;
前記蒸気導出路に介装されていて、前記排気通路内を通過する前記排気ガスと前記蒸気との熱交換によって当該蒸気を加熱するように構成された、蒸気加熱器と、  A steam heater that is interposed in the steam lead-out path and configured to heat the steam by heat exchange between the exhaust gas passing through the exhaust passage and the steam;
前記蒸気導出路に介装されていて、前記蒸気加熱器を経た前記蒸気から機械的エネルギーを回収するように構成された、膨張器と、  An expander interposed in the steam outlet and configured to recover mechanical energy from the steam that has passed through the steam heater;
前記膨張器を経た前記蒸気を凝縮するように構成された、凝縮器と、  A condenser configured to condense the vapor through the expander;
を備え、  With
前記冷却媒体噴射部は、前記エンジンブロックと前記蒸気導出路とを接続する蒸気排出路に向けて、前記冷却媒体を噴射するように構成されたことを特徴とするエンジン。  The engine, wherein the cooling medium injection unit is configured to inject the cooling medium toward a steam discharge path connecting the engine block and the steam outlet path.
請求項7又は請求項8に記載のエンジンであって、
前記エンジンブロックは、鉛直方向に対して第1の側に傾斜するように配置されていて、
前記冷却媒体噴射部は、前記エンジンブロックの上部であって、前記第1の側に設けられ、
前記蒸気排出路は、前記エンジンブロックの上部であって、前記第1の側と反対の第2の側に設けられたことを特徴とするエンジン。
The engine according to claim 7 or claim 8 ,
The engine block is arranged so as to incline to the first side with respect to the vertical direction,
The coolant injection part is an upper part of the engine block and provided on the first side,
The engine is characterized in that the steam discharge path is provided on the second side opposite to the first side, above the engine block.
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