JPH0510116A - 水噴射装置付エンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ノッキングの発生を抑制すべくエンジン本体に
接続された吸気通路部に水噴射手段によって水を噴射供
給するにあたり、吸気通路部に供給されるべき水の補給
が自動的に行われるものとなす。 【構成】吸気通路部（４）に配された水噴射弁（１８）
と、排気通路部（８）における触媒コンバータ（３１）
の下流側に配された排気ガス冷却部（４５）と、排気通
路部（８）における排気ガス冷却手段（４５）の下流側
に配された水回収タンク（４２）と、水回収タンク（４
２）と水噴射弁（１８）とを連通させて水回収タンク
（４２）に貯留された水を水噴射弁（１８）に供給する
連通路（４４）とを備え、排気ガス冷却部（４５）が、
触媒コンバータ（３１）を経た排気ガスを冷却する水冷
式インタークーラ（４７）及び水冷式インタークーラ
（４７）により冷却された排気ガスをさらに冷却する空
冷式インタークーラ（４８）を含むものとされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジン本体に接続さ
れた吸気通路部に水を噴射する水噴射手段が備えられ
て、耐ノッキング性の向上が図られたものとされる水噴
射装置付エンジンに関する。

【０００２】

【従来の技術】車両等に搭載されるエンジンにおいて
は、例えば、圧縮比が高められることにより、あるい
は、過給機が用いられて吸気充填効率が向上せしめられ
ることによって、熱効率や燃焼性が高められ、それによ
り燃費が改善され、また、高出力化が図られる。そし
て、高出力化が図られたエンジンにあっては、熱効率や
燃焼性が高められたことに起因して、ノッキングが発生
し易くなる虞があるので、それに対する対策として、例
えば、特開昭59−126058号公報にも示される如くに、運
転状態に応じてエンジン本体に接続された吸気通路部に
水を噴射する水噴射装置を付設し、ノッキングが発生す
る虞がある状況のもとでは吸入空気の温度を低下させる
ようになすことが提案されている。斯かる吸気通路部に
水を噴射して吸入空気の温度を低下させる水噴射装置が
付設されたエンジンにあっては、ノッキングが発生する
虞がある状況のもとにおいて、吸気通路部に噴射された
水により温度が低下せしめられた吸入空気が燃焼室に供
給されることによって燃焼室内の温度低下がまねかれ、
その結果、ノッキングの発生が抑制されることになる。

【０００３】このような燃焼室に供給される吸入空気の
温度を低下させるべく吸気通路部に水を噴射する水噴射
装置にあっては、通常、吸気通路部に臨設された水噴射
弁に電動式のポンプが配設された水パイプを介して水タ
ンクが接続される構成がとられ、制御部により、エンジ
ンの運転状態に基づいて水タンク内の水がポンプを通じ
て水噴射弁に導かれ、吸気通路部内に水の噴射供給が行
われるようにされる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述の如くの水噴射装
置が備えられて、高出力化に伴うノッキングの発生が抑
制されるものとされたエンジンにあっては、吸気通路部
に対する水の噴射が吸気通路部に臨設された水噴射弁に
より自動的に行われるようにされるが、水噴射弁に電動
式のポンプが配設された水パイプを介して接続される水
タンクに対する水の補給は、自動的には行われず、人手
に依存されるという不都合がある。

【０００５】斯かる点に鑑み、本発明は、ノッキングの
発生を抑制すべくエンジン本体に接続された吸気通路部
に水噴射手段によって水を噴射供給するにあたり、水噴
射手段に対する吸気通路部に供給されるべき水の補給が
自動的に行われて、煩わしい人手に依る水補給作業が不
要とされる水噴射装置付エンジンを提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成すべ
く、本発明に係る水噴射装置付エンジンは、吸気通路部
と排気通路部とが接続されたエンジン本体と、吸気通路
部に配され、エンジン本体の動作状態に応じて、吸気通
路部の内部に水を噴射供給する水噴射手段と、排気通路
部に配されて排気ガス浄化を行う触媒手段と、排気通路
部に配された排気ガス冷却部と、排気通路部における排
気ガス冷却部より下流側の部分に配され、排気通路部内
において生成される水を貯留する水貯留手段と、水貯留
手段と水噴射手段とを連通させ、水貯留手段に貯留され
た水を水噴射手段に供給する連通手段とを備え、排気ガ
ス冷却部が、排気通路部における触媒手段より下流側の
部分に配されて排気通路部内の排気ガスを冷却する水冷
手段、及び、排気通路部における水冷手段より下流側の
部分に配されて排気通路部内の水冷手段により冷却され
た排気ガスをさらに冷却する空冷手段を含むものとされ
て、構成される。

【０００７】

【作用】上述の如くに構成される本発明に係る水噴射装
置付エンジンにおいては、排気通路部内の排気ガスが、
排気通路部における触媒手段より下流側の部分に配され
た水冷手段により冷却された後、排気通路部における水
冷手段より下流側の部分に配された空冷手段によりさら
に冷却される。それにより、排気通路部内の排気ガスの
冷却が極めて効果的に行われることになり、排気通路部
内において排気ガス中の水蒸気の凝縮による水が効率良
く生成される。そして、排気通路部内に生成された水が
水貯留手段に貯留されるとともに、連通手段によって水
貯留手段から水噴射手段に自動的に供給される。従っ
て、水噴射手段によって吸気通路部の内部に水が噴射供
給されるにあたり、水噴射手段に対しての人手による水
補給作業が不要とされることになる。

【０００８】さらに、排気通路部内の排気ガスの冷却が
極めて効果的に行われることに基づき、排気通路部の下
流端側に設けられる消音器が、小型化が図られたものと
され得ることになる。

【０００９】

【実施例】図２は、本発明に係る水噴射装置付エンジン
の一例を示す。

【００１０】図２においては、エンジン本体１が複数の
シリンダを有するものとされて設けられており、各シリ
ンダに配されたピストンの上部に燃焼室３が形成されて
いる。複数の燃焼室３には、吸気通路部４の下流側部分
を形成し、燃料噴射弁６が臨設された複数の分岐吸気通
路７が、図示が省略された吸気弁を介して夫々連結され
るとともに、排気通路部８の上流側部分を形成する複数
の分岐排気通路９が、図示が省略された排気弁を介して
夫々連結されている。吸気通路部４には、その上流側か
ら順次、エアクリーナ１０，エアフローセンサ１２，吸
気通路部４を開閉制御するスロットル弁１３，エンジン
本体１に配されたクランク軸の回転がベルト及び電磁ク
ラッチ１５を介して選択的に伝達されて作動せしめられ
るリショルム型の過給機１６、及び、水噴射弁１８が臨
設されたサージタンク２０が配されており、サージタン
ク２０と複数の燃焼室３とが、複数の分岐吸気通路７の
夫々を介して連結されている。

【００１１】過給機１６に備えられた電磁クラッチ１５
は、エンジンが比較的低速／低負荷運転状態にあるとき
には遮断状態をとり、また、エンジンが比較的高速／高
負荷運転状態にあるときには接続状態をとるものとされ
ており、それによって、過給機１６は、エンジンが比較
的低速／低負荷運転状態にあるときには、クランク軸の
回転が伝達されず、非動作状態におかれ、また、エンジ
ンが比較的高速／高負荷運転状態にあるときには、クラ
ンク軸の回転が伝達されて、燃焼室３における吸気充填
率を高める過給動作状態におかれる。そして、燃焼室３
においては、吸気通路部４を通じた吸入空気と燃料噴射
弁６から噴射される燃料とで形成される混合気が供給さ
れて燃焼せしめられ、混合気の燃焼により生成された排
気ガスが排気通路部８に排出される。

【００１２】吸気通路部４におけるスロットル弁１３と
過給機１６との間の部分とサージタンク２０とは吸気バ
イパス２２によって連結されており、吸気バイパス２２
には、ソレノイド弁２４により駆動されるダイアフラム
式の吸気バイパス制御弁２５が設けられている。ソレノ
イド弁２４は、それに供給される制御信号ＳＳに応じ
て、エンジンが比較的低速／低負荷運転状態にあるとき
には、サージタンク２０に得られる吸気圧が吸気バイパ
ス２２を通じて吸気バイパス制御弁２５の圧力室に導か
れることになる動作状態をとり、また、エンジンが比較
的高速／高負荷運転状態にあるときには、サージタンク
２０に得られる吸気圧が吸気バイパス制御弁２５の圧力
室に導かれないことになる動作状態をとるものとされて
いる。それにより、吸気バイパス制御弁２５は、エンジ
ンが比較的低速／低負荷運転状態にあって過給機１６が
非動作状態におかれるときには、吸気バイパス２２を開
通状態とし、それにより、吸気通路部４におけるスロッ
トル弁１３を通じた吸入空気が吸気バイパス２２を通じ
て直接にサージタンク２０に流入することになって、吸
入空気に対する通路抵抗が低減せしめられる。

【００１３】また、吸気バイパス制御弁２５は、エンジ
ンが比較的高速／高負荷運転状態にあって過給機１６が
過給動作状態におかれるときには、吸気通路部４におけ
る過給機１６より下流側の部分における吸気圧が予め設
定された充分に高い値以下とされる所定の値となるよう
に、吸気バイパス２２における還流量を制御し、それに
より、吸気通路部４におけるスロットル弁１３を通じた
吸入空気が過給機１６による過給に供され、サージタン
ク２０に比較的高い吸気圧が得られることになる。そし
て、斯かるもとで、吸気通路部４における過給機１６よ
り下流側の部分における吸気圧が予め設定された充分に
高い値を越えるものとされると、ソレノイド弁２４が、
サージタンク２０に得られる吸気圧が吸気バイパス２２
を通じて吸気バイパス制御弁２５の圧力室に導かれて、
吸気バイパス制御弁２５が吸気バイパス２２を開状態と
することになる状態をとるものとされ、それにより、サ
ージタンク２０に得られる吸気圧が吸気バイパス２２を
通じて低下せしめられて、吸気通路部４における過給機
１６より下流側の部分における吸気圧が予め設定された
充分に高い値以下となるように調整され、吸気通路部４
内における吸気圧が過大となって各部に悪影響を及ぼす
ことになる事態が回避される。

【００１４】サージタンク２０に臨設された水噴射弁１
８には、水位センサ２７が配された水供給タンク２９が
備えられている。そして、水噴射弁１８は、吸気通路部
４内における吸入空気量及び吸気負圧，エンジン本体１
についての冷却水の温度、及び、エンジン回転数等のエ
ンジンの運転状態をあらわす各種の要素についての検出
出力信号に加えて、水位センサ２７からの水供給タンク
２９における水位についての検出出力信号ＳＷが供給さ
れる制御部３０から送出される制御駆動パルス信号ＣＡ
により動作制御される。

【００１５】制御部３０は、エンジンが比較的低速／低
負荷運転状態にあるとき、水噴射弁１８に対する制御駆
動パルス信号ＣＡの供給を行わず、水噴射弁１８に非作
動状態をとらせ、また、エンジンが比較的高速／高負荷
運転状態にあるとき、水噴射弁１８に制御駆動パルス信
号ＣＡを供給して、水噴射弁１８に作動状態をとらせ
る。作動状態をとるものとされた水噴射弁１８は、例え
ば、エンジン本体１に配されたクランク軸の回転に同期
した所定のタイミングをもって、水供給タンク２９内の
水をサージタンク２０内に噴射供給する。それにより、
サージタンク２０内に導入されて燃焼室３に導かれる吸
入空気の温度が水噴射弁１８から噴射された水により低
下せしめられ、その結果、燃焼室３内の温度が低減され
てノッキングの発生が抑制される。

【００１６】また、エンジン本体１に対して冷却水循環
通路部５０が設けられており、この冷却水循環通路部５
０は、クランク軸の回転が伝達されて駆動されるポンプ
５１から吐出される冷却水をエンジン本体１内に設けら
れた冷却水路に導く第１の冷却水通路５２，エンジン本
体１内に設けられた冷却水路を通じた冷却水を開閉弁５
３に導く第２の冷却水通路５４、及び、ラジエータ５５
が配設され、開閉弁５３を通じた冷却水をポンプ５１に
戻す第３の冷却水通路５６を含んで構成されている。ラ
ジエータ５５は、第３の冷却水通路５６内の冷却水と大
気との間の熱交換を生じさせて第３の冷却水通路５６内
の冷却水の温度を低下させる熱交換器を形成しており、
エンジンが運転状態にあるときにはファン５５ａの作動
による通風が行われ、第３の冷却水通路５６を通じてポ
ンプ５１に戻される冷却水の温度低下を効果的に生じさ
せるものとされている。

【００１７】冷却水循環通路部５０に配された開閉弁５
３は、例えば、サーモスタットが付設されたものとされ
て、エンジン本体１から第２の冷却水通路５４に流出し
た冷却水の温度が、例えば、９０℃とされる比較的高い
値未満であるとき、第２の冷却水通路５４と第３の冷却
水通路５６とを遮断状態となす閉状態をとって、第２の
冷却水通路５４を通じた冷却水が、第３の冷却水通路５
６に配設されたラジエータ５５に導かれることなく、後
述される排気ガス冷却部４５に導かれるようになし、ま
た、エンジン本体１から第２の冷却水通路５４に流出し
た冷却水の温度が９０℃以上であるときには、第２の冷
却水通路５４と第３の冷却水通路５６とを連通状態とな
す開状態をとって、第２の冷却水通路５４を通じた冷却
水が、第３の冷却水通路５６を通じてラジエータ５５に
導かれるとともに排気ガス冷却部４５にも導かれるよう
にする。

【００１８】一方、燃焼室３から排気通路部８に排出さ
れた排気ガスは、排気通路部８にその上流側から順次配
された、排気ガス浄化を行う触媒コンバータ３１，排気
ガス冷却部４５、及び、消音器３４を通過した後外部に
排出される。また、排気通路部８における排気ガス冷却
部４５と消音器３４との間となる部分に、水回収タンク
４２が設けられていて、この水回収タンク４２と水噴射
弁１８における水供給タンク２９とは、連通路４４によ
って連結されている。連通路４４には、制御部３０から
送出される制御信号ＣＰにより動作制御されるポンプ４
３が配されている。

【００１９】図１に示される如く、排気ガス冷却部４５
は、排気通路部８における触媒コンバータ３１より下流
側の部分に配され、排気通路部８内の排気ガスと大気と
の間における熱交換を生じさせて排気通路部８内の排気
ガスを冷却する第１の空冷式インタークーラ４６，排気
通路部８における第１の空冷式インタークーラ４６より
下流側の部分に配されてエンジン本体１から第２の冷却
水通路５４に流出した冷却水が供給されるものとなさ
れ、排気通路部８内における第１の空冷式インタークー
ラ４６により冷却された排気ガスと冷却水との間におけ
る熱交換を生じさせて、第１の空冷式インタークーラ４
６により冷却された排気ガスを冷却する水冷式インター
クーラ４７、及び、排気通路部８における水冷式インタ
ークーラ４７より下流側の部分に配され、排気通路部８
内における第１の空冷式インタークーラ４６及び水冷式
インタークーラ４７により冷却された排気ガスと大気と
の間における熱交換を生じさせて、第１の空冷式インタ
ークーラ４６と水冷式インタークーラ４７とにより冷却
された排気ガスをさらに冷却する第２の空冷式インター
クーラ４８を含んで構成されている。そして、排気通路
部８における第１の空冷式インタークーラ４６と水冷式
インタークーラ４７との間の部分には、制御部３０から
送出される制御信号ＣＢにより動作制御される開閉弁３
２が設けられており、また、排気通路部８における第１
の空冷式インタークーラ４６と開閉弁３２との間の部分
と、水冷式インタークーラ４７と第２の空冷式インター
クーラ４８との間の部分とは、排気バイパス３６を介し
て連結されており、排気バイパス３６には、開閉弁３２
に、例えば、リンクを介して連結されて、開閉弁３２に
連動して作動せしめられる開閉弁３５が配されている。
開閉弁３５は、開閉弁３２が開状態もしくは閉状態とさ
れるとき、それとは逆に、閉状態もしくは開状態をとる
ものとされている。

【００２０】第１及び第２の空冷式インタークーラ４６
及び４８の夫々は、排気ガスが並列配置された複数のパ
イプ状部を通じて流れるものとされている。また、水冷
式インタークーラ４７には冷却水導入口４７ａ及び冷却
水導出口４７ｂが設けられており、冷却水導入口４７ａ
は、一端部が冷却水循環通路部５０の第２の冷却水通路
５４に接続された第１の特設冷却水通路４０の他端部に
接続され、また、冷却水導出口４７ｂは、一端部が冷却
水循環通路部５０の第３の冷却水通路５６におけるラジ
エータ５５とポンプ５１との間となる部分に接続された
第２の特設冷却水通路４１の他端部に接続されていて、
第１の特設冷却水通路４０には、制御部３０から送出さ
れる制御信号ＣＱにより動作制御されるポンプ３７が配
されている。ポンプ３７が配された第１の特設冷却水通
路４０、及び、水冷式インタークーラ４７とポンプ５１
とを連結する第２の特設冷却水通路４１も、冷却水循環
通路部５０の一部を形成するものとされている。

【００２１】第１の特設冷却水通路４０に配されたポン
プ３７は、エンジン本体１から第２の冷却水通路５４に
流出した冷却水の温度が９０℃未満であって、開閉弁５
３が第２の冷却水通路５４と第３の冷却水通路５６とを
遮断状態となす閉状態におかれ、エンジン本体１から第
２の冷却水通路５４に流出した冷却水が、全て第１の特
設冷却水通路４０を通じて水冷式インタークーラ４７に
導かれるときには、開閉弁５３のサーモスタットから制
御部３０に供給される検出出力信号ＳＴに基づいて制御
部３０により形成される制御信号ＣＱの制御部３０から
の供給がなされず、非作動状態におかれ、また、エンジ
ン本体１から第２の冷却水通路５４に流出した冷却水の
温度が９０℃以上となって、開閉弁５３が第２の冷却水
通路５４と第３の冷却水通路５６とを連通状態となす開
状態におかれ、エンジン本体１から第２の冷却水通路５
４に流出した冷却水が、第３の冷却水通路５６を通じて
ラジエータ５５に導かれるとともに第１の特設冷却水通
路４０を通じて水冷式インタークーラ４７にも導かれる
ときには、開閉弁５３のサーモスタットから制御部３０
に供給される検出出力信号ＳＴに基づいて制御部３０に
より形成される制御信号ＣＱが制御部３０から供給され
て作動状態におかれ、それにより、第２の冷却水通路５
４から第１の特設冷却水通路４０を通じて水冷式インタ
ークーラ４７に導かれる冷却水の適切な量が確保され
る。

【００２２】排気バイパス３６に配された開閉弁３５が
連結された開閉弁３２は、エンジン本体１から第２の冷
却水通路５４に流出した冷却水の温度が９０℃未満であ
って、開閉弁５３が第２の冷却水通路５４と第３の冷却
水通路５６とを遮断状態となす閉状態におかれるとき、
あるいは、エンジン本体１から第２の冷却水通路５４に
流出した冷却水の温度が９０℃以上であって、開閉弁５
３が第２の冷却水通路５４と第３の冷却水通路５６とを
連通状態となす開状態におかれるもとで、第３の冷却水
通路５６におけるラジエータ５５の下流側の部分に設け
られた水温センサ５７により検出される冷却水の温度
が、例えば、８０℃とされる比較的高い所定の値未満で
あるときには、開閉弁５３のサーモスタットから制御部
３０に供給される検出出力信号ＳＴ、及び、水温センサ
５７から制御部３０に供給される検出出力信号ＳＵに基
づいて制御部３０により形成される制御信号ＣＢが、制
御部３０から供給されて開状態をとるものとされる。

【００２３】また、開閉弁３２は、エンジン本体１から
第２の冷却水通路５４に流出した冷却水の温度が９０℃
以上であって、開閉弁５３が第２の冷却水通路５４と第
３の冷却水通路５６とを連通状態となす開状態におかれ
るもとで、水温センサ５７により検出される冷却水の温
度が８０℃以上であるときには、開閉弁５３のサーモス
タットから制御部３０に供給される検出出力信号ＳＴ、
及び、水温センサ５７から制御部３０に供給される検出
出力信号ＳＵに基づいて制御部３０により形成される制
御信号ＣＢの制御部３０からの供給が停止されて閉状態
をとるものとされる。

【００２４】それにより、排気バイパス３６に配された
開閉弁３５は、エンジン本体１から第２の冷却水通路５
４に流出した冷却水の温度が９０℃未満であるとき、あ
るいは、エンジン本体１から第２の冷却水通路５４に流
出した冷却水の温度が９０℃以上であるもとで、水温セ
ンサ５７により検出される冷却水の温度が８０℃未満で
あるとき、閉状態をとるものとされ、また、エンジン本
体１から第２の冷却水通路５４に流出した冷却水の温度
が９０℃以上であるもとで、水温センサ５７により検出
される冷却水の温度が８０℃以上であるとき、開状態を
とるものとされる。

【００２５】従って、エンジン本体１から第２の冷却水
通路５４に流出した冷却水の温度が９０℃未満であると
き、あるいは、エンジン本体１から第２の冷却水通路５
４に流出した冷却水の温度が９０℃以上であるもとで、
水温センサ５７により検出される第３の冷却水通路５６
におけるラジエータ５５の下流側の部分の冷却水の温度
が８０℃未満であるときには、排気通路部８内において
触媒コンバータ３１を通じ、さらに、第１の空冷式イン
タークーラ４６を通じた排気ガスが、排気バイパス３６
に導かれることなく、開閉弁３２を通じて水冷式インタ
ークーラ４７を通過するものとされ、水冷式インターク
ーラ４７において、第１及び第２の特設冷却水通路４０
及び４１を流通する冷却水により効果的に冷却される。
このようにして、排気通路部８内において、触媒コンバ
ータ３１を通じた排気ガスが、先ず、第１の空冷式イン
タークーラ４６において冷却され、続いて、水冷式イン
タークーラ４７において効果的に冷却され、次に、第２
の空冷式インタークーラ４８においてさらに冷却される
ことにより、排気通路部８内における空冷式インターク
ーラ４８より下流側の部分において、排気ガス中の水蒸
気の凝縮による水の生成が効率よく行われ、その生成さ
れた水が水回収タンク４２に貯留される。

【００２６】また、エンジン本体１から第２の冷却水通
路５４に流出した冷却水の温度が９０℃未満であるとき
には、第２の冷却水通路５４とラジエータ５５が配され
た第３の冷却水通路５６とが、閉状態をとる開閉弁５３
により遮断状態とされて、ラジエータ５５により温度が
低下せしめられた冷却水がポンプ５１に戻されることが
なく、水冷式インタークーラ４７において排気ガスの冷
却に用いられ、それにより温度が上昇せしめられた冷却
水が、第２の特設冷却水通路４１を通じてポンプ５１に
戻され、その温度が上昇せしめられた冷却水が、ポンプ
５１から第１の冷却水通路５２を通じてエンジン本体１
に導かれるので、エンジン本体１が暖機運転状態にある
場合には、暖機の促進が図られることになる。

【００２７】一方、エンジン本体１から第２の冷却水通
路５４に流出した冷却水の温度が９０℃以上であるもと
で、水温センサ５７により検出される第３の冷却水通路
５６におけるラジエータ５５の下流側の部分の冷却水の
温度が８０℃以上であるときには、排気通路部８内にお
いて触媒コンバータ３１により浄化され、第１の空冷式
インタークーラ４６を通じた排気ガスが、水冷式インタ
ークーラ４７を通じることなく、排気バイパス３６を通
じて、排気通路部８における水冷式インタークーラ４７
と第２の空冷式インタークーラ４８との間の部分に導か
れる。従って、斯かる際には、排気通路部８内の排気ガ
スの冷却は第１及び第２の空冷式インタークーラ４６及
び４８によってのみ行われ、第１の特設冷却水通路４０
を通じて水冷式インタークーラ４７に導かれた冷却水
は、水冷式インタークーラ４７において排気ガスにより
昇温せしめられることなく、水冷式インタークーラ４７
から第２の特設冷却水通路４１を通じてポンプ５１に戻
される。そして、斯かる際においては、エンジン本体１
から第２の冷却水通路５４に流出した冷却水の温度が９
０℃となって、開閉弁５３が閉状態から開状態をとるも
のとされることにより、第２の冷却水通路５４と第３の
冷却水通路５６とが連通状態とされて、ポンプ５１に
は、第３の冷却水通路５６に配されたラジエータ５５に
より降温せしめられた冷却水が戻される。従って、冷却
水循環通路部５０内を循環せしめられる冷却水の温度上
昇が抑制され、エンジン本体１にオーバーヒートが生じ
る事態が防止される。

【００２８】さらに、連通路４４に配されたポンプ４３
は、エンジンが比較的低速／低負荷運転状態にあると
き、及び、水供給タンク２９における水位が所定以上で
あるときには、制御部３０からの制御信号ＣＰの供給が
行われず、非作動状態におかれ、また、エンジンが比較
的高速／高負荷運転状態にあり、かつ、水供給タンク２
９における水位が所定未満であるときには、制御部３０
から制御信号ＣＰが供給されて作動状態におかれる。そ
して、第１の空冷式インタークーラ４６，水冷式インタ
ークーラ４７及び第２の空冷式インタークーラ４８を含
む排気ガス冷却部４５における排気ガスの冷却により生
成されて水回収タンク４２内に貯留された水は、ポンプ
４３が作動状態におかれたとき、連通路４４を通じて水
供給タンク２９に供給される。このように、エンジンが
比較的高速／高負荷運転状態にあって、水噴射弁１８
が、過給機１６による過給動作によって吸気充填効率が
高められたことに起因するノッキングの発生を抑制すべ
く、サージタンク２０内に水供給タンク２９内の水を噴
射供給する状態にあるとき、水回収タンク４２内に貯留
された水が水噴射弁１８における水供給タンク２９に自
動的に供給されるようになされることにより、水噴射弁
１８における水供給タンク２９に対しての人手による水
補給作業が不要とされる。なお、水回収タンク４２は、
図示が省略された水排出口から、過剰な水が外部に排出
されるようになされている。

【００２９】それに加え、排気通路部８内を第１の空冷
式インタークーラ４６，水冷式インタークーラ４７及び
第２の空冷式インタークーラ４８を含む排気ガス冷却部
４５を経て消音器３４に達する排気ガスが、排気ガス冷
却部４５において効果的に冷却されることに基づき、消
音器３４を、その性能を低下させることなく、小型化が
図られたものとなすことができる。

【００３０】なお、上述の例においては、排気通路部８
に配された排気ガス冷却部４５が、第１の空冷式インタ
ークーラ４６，水冷式インタークーラ４７及び第２の空
冷式インタークーラ４８が縦列配置されて構成されたも
のとなされているが、本発明に係る水噴射装置付エンジ
ンにあっては、例えば、排気通路部８における触媒コン
バータ３１から水冷式インタークーラ４７までの距離が
比較的大とされる場合等において、排気ガス冷却部４５
が第１の空冷式インタークーラ４６を含むことなく構成
されるようになされてもよい。さらに、上述の例におい
ては、サージタンク２０内に対する水噴射が、エンジン
が比較的高速／高負荷運転状態にあるとき行われるよう
にされているが、本発明に係る水噴射装置付エンジン
は、サージタンク２０内に対する水噴射が、エンジンが
比較的高速／高負荷運転状態にあるときに加えて、比較
的低速／低負荷運転状態にあるときにも行われるように
されて、排気ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）の
低減が図られるようになされてもよい。斯かる場合に
は、連通路４４に配されたポンプ４３についての動作制
御が、水噴射弁１８の水供給タンク２９における水位の
状態に応じて行われるようにされる。

【００３１】また、上述の例においては、エンジン本体
１から第２の冷却水通路５４に流出した冷却水の温度
が、例えば、９０℃以上とされる比較的高い値以上であ
り、かつ、水温センサ５７により検出される第３の冷却
水通路５６におけるラジエータ５５の下流側の部分の冷
却水の温度が、例えば、８０℃以上とされる比較的高い
値以上であるときには、排気通路部８内において第１の
空冷式インタークーラ４６を通じた排気ガスが、水冷式
インタークーラ４７には導かれず、排気バイパス３６を
通じて第２の空冷式インタークーラ４８に導かれるよう
になされているが、本発明に係る水噴射装置付エンジン
は、排気通路部８に排気バイパス３６が設けられず、エ
ンジン本体１から第２の冷却水通路５４に流出した冷却
水の温度が、例えば、９０℃以上とされる比較的高い値
以上であり、かつ、水温センサ５７により検出される第
３の冷却水通路５６におけるラジエータ５５の下流側の
部分の冷却水の温度が、例えば、８０℃以上とされる比
較的高い値以上であるときにおいても、排気通路部８内
において第１の空冷式インタークーラ４６を通じた排気
ガスが、水冷式インタークーラ４７を通じて、第２の空
冷式インタークーラ４８に導かれるようにされ、水冷式
インタークーラ４７において第１及び第２の特設冷却水
通路４０及び４１を流通する冷却水との熱交換が行われ
るようになされてもよい。斯かる場合には、水冷式イン
タークーラ４７から第２の特設冷却水通路４１を通じて
昇温された冷却水がポンプ５１に戻されても、第３の冷
却水通路５６に配されたラジエータ５５により降温され
た冷却水がポンプ５１に戻されることにより、ポンプ５
１から第１の冷却水通路５２を通じてエンジン本体１に
導かれる冷却水の温度上昇が抑制される。

【００３２】さらに、本発明に係る水噴射装置付エンジ
ンによれば、エンジン本体の作動が開始されると短時間
のうちに排気通路部内に排気ガス中の水蒸気の凝縮によ
る水の生成が充分になされる状態がとられるので、上述
の例における水噴射弁１８に設けられた水供給タンク２
９及び水回収タンク４２に貯留された水は、エンジン本
体１の作動が停止されたときには、凍結等を防止すべ
く、排除されるようになされることが望ましい。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明から明らかな如く、本発明に
係る水噴射装置付エンジンによれば、ノッキングの発生
を抑制すべくエンジン本体に接続された吸気通路部の内
部に水噴射手段によって水を噴射供給するにあたり、排
気通路部内の排気ガスが、排気通路部における触媒手段
より下流側の部分に配された水冷手段により冷却された
後、排気通路部における水冷手段より下流側の部分に配
された空冷手段によりさらに冷却されて、排気通路部内
の排気ガスの冷却が極めて効果的に行われる状態とさ
れ、それにより、排気通路部内において排気ガス中の水
蒸気の凝縮による水が効率良く生成されて、その排気通
路部内に生成された水が水貯留手段に貯留されるととも
に、連通手段によって水貯留手段から水噴射手段に自動
的に供給されるので、吸気通路部の内部に水を噴射供給
する水噴射手段に対しての、煩わしい人手による水補給
作業が不要とされることになる。

【００３４】さらに、排気通路部内の排気ガスの冷却が
極めて効果的に行われることに基づき、排気通路部の下
流端側に設けられる消音器を、その性能を損なうことな
く、小型化が図られたものとなすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る水噴射装置付エンジンの一例に用
いられる排気ガス冷却部の一例を示す概略構成図であ
る。

【図２】本発明に係る水噴射装置付エンジンの一例を示
す概略構成図である。

【符号の説明】

３ 燃焼室 ４ 吸気通路部 １８ 水噴射弁 ２０ サージタンク ２７ 水位センサ ２９ 水供給タンク ３０ 制御部 ３１ 触媒コンバータ ３４ 消音器 ４２ 水回収タンク ４３ ポンプ ４４ 連通路 ４５ 排気ガス冷却部 ４６ 第１の空冷式インタークーラ ４７ 水冷式インタークーラ ４８ 第２の空冷式インタークーラ ５０ 冷却水循環通路部 ５３ 開閉弁 ５５ ラジエータ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸気通路部と排気通路部とが接続されたエ
   ンジン本体と、 上記吸気通路部に配され、上記エンジン本体の動作状態
   に応じて、上記吸気通路部の内部に水を噴射供給する水
   噴射手段と、 上記排気通路部に配されて排気ガスの浄化を行う触媒手
   段と、 上記排気通路部における上記触媒手段より下流側の部分
   に配され、該排気通路部内の排気ガスを冷却する水冷手
   段と、 上記排気通路部における上記水冷手段より下流側の部分
   に配され、上記排気通路部内の上記水冷手段により冷却
   された排気ガスをさらに冷却する空冷手段と、 上記排気通路部における上記空冷手段より下流側の部分
   に配され、該排気通路部内において生成される水を貯留
   する水貯留手段と、 該水貯留手段と上記水噴射手段とを連通させ、上記水貯
   留手段に貯留された水を上記水噴射手段に供給する連通
   手段と、 を備えて構成される水噴射装置付エンジン。
2. 【請求項２】水冷手段が、上記エンジン本体に対して設
   けられた冷却水循環通路部内を流通する冷却水を利用し
   て、上記排気通路部内の排気ガスの冷却を行うものとさ
   れたことを特徴とする請求項１記載の水噴射装置付エン
   ジン。
3. 【請求項３】冷却水循環通路部に配され、該冷却水循環
   通路部内の冷却水を冷却する冷却水空冷手段と、上記冷
   却水循環通路部に設けられ、上記エンジン本体を通じる
   冷却水の温度が所定の値未満であるとき、上記水冷手段
   及び上記冷却水空冷手段のうちの上記水冷手段のみを上
   記冷却水循環通路部内の冷却水が流通する状態となすと
   ともに、上記エンジン本体を通じる冷却水の温度が上記
   所定の値以上であるとき、上記水冷手段及び上記冷却水
   空冷手段の双方を上記冷却水循環通路部内の冷却水が流
   通する状態となす冷却水循環径路変更手段とを備えたこ
   とを特徴とする請求項２記載の水噴射装置付エンジン。
4. 【請求項４】排気通路部における上記触媒手段と上記水
   冷手段との間の位置に配され、上記排気通路部内の排気
   ガスを冷却する前段空冷手段を備えたことを特徴とする
   請求項１記載の水噴射装置付エンジン。