JPH04265419A - 蒸発冷却内燃機関 - Google Patents

蒸発冷却内燃機関

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JPH04265419A
JPH04265419A JP3312220A JP31222091A JPH04265419A JP H04265419 A JPH04265419 A JP H04265419A JP 3312220 A JP3312220 A JP 3312220A JP 31222091 A JP31222091 A JP 31222091A JP H04265419 A JPH04265419 A JP H04265419A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、冷却剤が貫流する加圧
可能な冷却系が調圧槽と連結され、調圧槽が連絡管によ
り冷却系の蒸気充満帯に接続されている内燃機関に関す
る。
【０００２】
【従来の技術及び解決すべき課題】上記の種類の内燃機
関は米国特許４６４８３５６号により知られている。そ
れによれば冷却系はおおむね機関の水ジャケット、復水
器、復水タンク及び隔膜で２つの隔室に仕切られた容器
からなり、冷却系の反対側の隔室は大気側に開放してい
る。冷却剤の温度が上昇し、それに伴って隔膜の冷却系
と反対の側の圧力が上昇すると、冷却系の容積が自動的
に変化する。この装置の問題点は、装置の機能を改良す
るために密閉された系の中にある空気を系から一時抽出
し、復水器から隔離することである。系の機能にとって
不都合な空気を内燃機関の運転時に隔膜付きの容器に貯
え、機関が停止し、温度低下するときに負圧の発生を回
避するために系に戻す。装置のもう一つの構成部分は電
動通風機である。通風機は必要なときに冷却空気を復水
器に沿って通過させ、こうして冷却空気量に応じて冷却
液の温度を変化させる。
【０００３】しかしその場合、冷却系の圧力に対して外
部から影響がないように注意しなければならない。実質
的にばね特性と大気圧が冷却系の内圧及びそれに関係す
る冷却剤の沸騰温度を決定する。外部から制御すること
ができる唯一の構成部分である通風機は冷却剤の温度の
ごく僅かな、緩慢な変化を生ぜしむるに過ぎない。とこ
ろがこの僅かな効果をあげるのに、通風機はかなり多量
のエネルギーを必要とする。冷却系の圧力を十分に調整
することができないので、冷却剤の沸騰温度を内燃機関
のそれぞれの運転状態に適切に適応させることもできな
い。こうした制約があるので、冷却剤の温度も燃焼室に
接触する部材の温度も良好な燃焼過程のために最適な値
への調整がはなはだ不十分である。
【０００４】本発明は、上記の種類の内燃機関を一層改
良し、比較的簡単な構造と大きな信頼性が得られ、冷却
剤の沸騰温度を著しく大きな範囲にわたって調整するこ
とができる内燃機関を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的は本発明に基づ
き、冷却剤が貫流する加圧可能な冷却系が調圧槽と連結
され、調圧槽が連絡管により冷却系の蒸気充満帯に接続
されている蒸発冷却内燃機関において、冷却系の内圧の
減少のための少なくとも１個の補助手段を調圧槽に配属
したことを特徴とする内燃機関によって達成される。従
属請求項は有利な実施態様に関するものである。
【０００６】本発明に基づく蒸発冷却内燃機関において
は、冷却系の内圧の減少のための少なくとも１個の補助
手段が調圧室に配属されている。
【０００７】蒸発冷却においては冷却剤の沸騰温度が冷
却系の圧力に従って調整される。系の低い圧力は冷却剤
の低い沸騰温度をもたらすのである。その結果、例えば
全負荷領域で系の圧力を低く調整することによって、比
較的低い冷却剤温度で既に沸騰温度に到達し又はこれを
超過し、冷却剤蒸発が始まり、内燃機関の部材が冷却さ
れ、こうして熱過負荷から保証される。これに対して部
分負荷領域では最適の部材温度範囲で内燃機関を運転す
るために、より高い系の圧力と沸騰温度を得るように努
める。
【０００８】補助手段は調圧槽の中に配設された相対運
動可能な気密の隔壁からなる。隔壁は蒸発した冷却剤を
収容する室と調圧室を隔離する。調圧室は信号操作式減
圧装置を具備する。系の圧力の調整のために、相対運動
可能な気密の隔壁に負圧を働かせるようになっている。 調圧槽内の隔壁を偏らせることによって冷却系の全容積
及び系の圧力が内燃機関の動作点に応じて調整される。
【０００９】系の所望の圧力を例えば次のパラメータか
ら検出することができる。冷却剤温度、部材温度、吸入
管の負圧の値、スロットル弁の位置、内燃機関の回転数
、燃料噴射量、環境温度、車速。電子制御内燃機関の場
合はいずれにしても多数の上記の補助量が入手可能であ
るから、補助センサは必要でない。隔壁を液圧又は空気
圧で偏らせることができる。例えばサーボモータ又は磁
石による隔壁の直接機械式操作も考えられる。
【００１０】隔壁はピストンからなることができる。そ
れによって調圧槽内の大きな容積変化が簡単に実現され
る。またピストンは簡単かつ安価に製造される部品であ
る。もちろん冷却系の圧力を維持するために、ピストン
は外周にパッキンを具備する。
【００１１】隔壁は気密な材料で作られた弾性隔膜から
なることもできる。この構造は特に内燃機関のそれぞれ
の動作点に系の圧力を適応させるために、比較的小さな
容積変化しか必要でない冷却系のために考えられる。
【００１２】更に隔壁は調圧室の中に配設された圧縮ば
ねに支えることができる。この場合例えば圧縮コイルば
ね、さらばねセット又はエラストマー材料の発泡プラス
チック体として設けることができるばねに対して作用す
る冷却剤が、調圧室の中にないことが好ましい。
【００１３】減圧装置は、調圧室と内燃機関の吸入装置
を連絡する管路からなることができる。この管路を少な
くとも１個の弁で閉鎖することができる。その場合もち
ろん吸入装置があって、この吸入装置が隔壁を完全に操
作するのに十分な負圧を供給することができることが前
提である。この解決策は、隔壁の操作の極めて安価な変
型である。
【００１４】減圧装置は、調圧室と内燃機関の吸入装置
を連絡する管路に真空タンクを配属して構成することが
できる。特に内燃機関の全負荷領域で調圧槽の隔壁に吸
入管から負圧を働かせるのは問題である。スロットル弁
が全開しているので、ばね力に抗して隔壁を変位させる
のに余りに小さな負圧しか得られないことが多い。吸入
装置の方向に開放される逆止め弁を備えた管路に真空タ
ンクを配設すれば、スロットル弁が全開した全負荷領域
でも冷却系の機能が保証される。無負荷運転又は部分負
荷運転の時に隔壁の変位のために十分な負圧が用意され
ているときに必要でなければ、この負圧を貯えて、必要
に応じて負圧を働かせて隔壁を変位させるために利用す
ることができる。
【００１５】制御線を介して内燃機関の吸入装置と真空
タンクの操作のための多方弁を連絡することができる。 真空タンクの操作のためのこの変型は特に安価な解決策
である。弁操作のための電気部品は必要でないが、しか
し例えば電子エンジン制御があれば完全に使いこなすこ
とができる。
【００１６】吸入装置と真空タンクが発生する負圧が十
分でないか又は吸入装置に負圧がない場合は、減圧装置
は調圧室と吸入ポンプを連絡する管路からなり、この管
路を弁で閉鎖することができる。その場合吸入ポンプを
電気的に駆動することが好ましいが、機械的又は磁気的
駆動も考えられる。
【００１７】弁は通気口を具備することができる。弁を
操作しないときは、通気口は専ら調圧室と大気を連絡す
る。この場合は冷却系の容積の必要に応じた減少が、弁
の通気口によって特にたやすく実現される利点がある。
【００１８】弁にサーボ駆動装置を配属することができ
る。サーボ駆動装置と制御装置が信号を授受するように
結合されていれば、制御装置の正確なデータがサーボ駆
動装置に割り当てられる利点がある。制御装置は特性曲
線図を介して操作することができ、又は既存の電子エン
ジン制御に統合されている。特に正確であると同時に簡
単な弁操作がこうして可能になる。
【００１９】調圧槽は冷却系の蒸気充満帯の　０．１な
いし５倍の補償容積を有することが好ましい。調圧槽の
大きさは冷却系の空気蒸気混合度で決まる。空気蒸気混
合が完全である最も好適な場合に、冷却系に含まれるな
るべく全部の空気量を収容することができるように、調
圧槽の容積を設計しなければならない。空気蒸気混合が
不完全な場合、即ち空気が冷却系に残り、空気蒸気混合
物が調圧槽に到達する場合は、調圧槽をなるべく大きく
設計しなければならない。
【００２０】
【実施例】本発明に基づく蒸気冷却内燃機関の実施例を
図面に略図で示し、以下で詳しく説明する。
【００２１】図１は蒸発冷却内燃機関１０を示す。その
場合おおむね冷却剤分離器１３、復水器１４、調圧槽１
、復水ポンプ１５及び制御装置９からなる冷却系２が設
けられている。
【００２２】冷却剤は不凍液を含む水である。共沸性を
有する冷却剤、即ち蒸発時に成分の分離が起こらない冷
却剤が好ましい。調圧槽１は連絡管１１を介して冷却系
２の高位の蒸気充満帯１２、例えば復水器１４の最高位
と連通する。復水器１４は、その冷却要素を外気１７が
良く貫流するように配列することが好ましい。特に走行
速度が低い場合に、復水を促進するために例えば冷却空
気を復水器１４の冷却要素に吹き通す通風機１６を補設
するのが適当である。調圧槽１は、調圧槽１内のピスト
ン５の行程位置の制御のための弁４がある管路３を介し
て、内燃機関１０の吸入管又はその他の減圧装置例えば
ポンプ１８と連通する。弁４は種々のやり方で、例えば
制御装置９が制御するサーボ駆動装置８によって操作す
ることができる。制御装置９はエンジン制御部と同一で
あってよく、冷却系２の圧力、冷却剤温度及びエンジン
部品の温度に関する数値を伝送するセンサと信号を授受
するように結合されている。
【００２３】ピストン５の行程、吸入管の負圧の値、エ
ンジン回転数、環境温度、車速のような補助量も弁４の
制御のために採用することができる。ピストン５に配属
されたばね７が調圧室６の中にある。
【００２４】ピストン５の偏りによって冷却系２の全容
積が変更される。蒸発冷却においては沸騰温度は系の圧
力に順応する。系の圧力は実際エンジン発熱量、復水器
能力、冷却系２のガス・蒸気容積に関係する。低い系圧
力は低い沸騰温度とエンジン部品温度をもたらす。これ
に対して高い系圧力は高い沸騰温度とエンジン部品温度
をもたらす。
【００２５】冷却剤温度が冷却剤の沸騰温度より低い限
り、蒸発及びそれに続く復水は起こらない。
【００２６】内燃機関１０が例えば全負荷より下で回転
し、エンジン発熱量が急激に上昇するならば、減圧装置
に通じる管路３の弁４が無段階で又はクロック制御のも
とで開放され、調圧槽１の中でピストン５がばね７の抵
抗に抗して上へ移動する。ピストン５が調圧槽１の上部
ストップに達すると、冷却系２の容積が最大であり、系
の圧力と冷却剤の沸騰温度が最小である。実際冷却剤温
度が冷却剤沸騰温度以上であれば、冷却剤が蒸発し、内
燃機関１０が冷却される。蒸発冷却内燃機関１０の過熱
は起こらない。内燃機関１０の部分負荷領域で系の圧力
及び冷却剤の沸騰温度は最適な部品温度のために好まし
い値に、ピストン５によって調整される。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、冷却系の蒸気充満帯に
接続される調圧槽に補助手段を配属し、この補助手段に
より冷却系の内圧を大きな範囲にわたって制御できるも
のであるから、簡単な構成で内燃機関の負荷状態、発熱
状態等に応じて最適に内燃機関を冷却できるものである
。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく蒸発冷却内燃機関の実施例の略
図を示す。
【符号の説明】
１　　調圧槽 ２　　冷却系

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　冷却剤が貫流する加圧可能な冷却系が
    調圧槽と連結され、調圧槽が連絡管により冷却系の蒸気
    充満帯に接続されている蒸発冷却内燃機関において、冷
    却系（２）の内圧の減少のための少なくとも１個の補助
    手段を調圧槽（１）に配属したことを特徴とする内燃機
    関。
  2. 【請求項２】　　補助手段が調圧槽（１）の中に配設さ
    れた相対運動可能な気密の隔壁からなり、この隔壁が蒸
    発した冷却剤を収容する室と調圧室（６）を隔離し、調
    圧室（６）が信号操作式減圧装置を具備することを特徴
    とする請求項１に記載の内燃機関。
  3. 【請求項３】　　隔壁がピストン（５）からなることを
    特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
  4. 【請求項４】　　隔壁が弾性隔膜からなることを特徴と
    する請求項２に記載の内燃機関。
  5. 【請求項５】　　隔壁が調圧室（６）の中に配設した圧
    縮ばね（７）に支えられていることを特徴とする請求項
    ２ないし４のいずれか１項に記載の内燃機関。
  6. 【請求項６】　　減圧装置が調圧室（６）と内燃機関（
    １０）の吸入装置を連絡する管路（３）からなり、管路
    （３）を少なくとも１個の弁（４）で閉鎖することがで
    きることを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１項
    に記載の内燃機関。
  7. 【請求項７】　　減圧装置が調圧室（６）と内燃機関（
    １０）の吸入装置を連絡する管路（３）からなり、管路
    （３）に真空タンクが配属されていることを特徴とする
    請求項２ないし６のいずれか１項に記載の内燃機関。
  8. 【請求項８】　　内燃機関（１０）の吸入装置が制御線
    を介して真空タンクの操作のための多方弁に接続されて
    いることを特徴とする請求項６又は７に記載の内燃機関
    。
  9. 【請求項９】　　減圧装置が調圧室（６）と吸入ポンプ
    （１８）を連絡する管路（３）からなり、管路（３）を
    弁（４）で閉鎖することができることを特徴とする請求
    項２ないし５のいずれか１項に記載の内燃機関。
  10. 【請求項１０】　　弁（４）が通気口を具備し、弁（４
    ）を操作しないときは通気口が専ら調圧室（６）と大気
    を連絡することを特徴とする請求項６ないし９のいずれ
    か１項に記載の内燃機関。
  11. 【請求項１１】　　弁（４）にサーボ駆動装置（８）を
    配属したことを特徴とする請求項６ないし１０のいずれ
    か１項に記載の内燃機関。
  12. 【請求項１２】　　調圧槽（１）が冷却系（２）の蒸気
    充満帯（１２）の　０．１ないし５倍の補償容積を有す
    ることを特徴とする請求項２ないし１１のいずれか１項
    に記載の内燃機関。
JP3312220A 1990-11-27 1991-11-27 蒸発冷却内燃機関 Expired - Lifetime JPH0781524B2 (ja)

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DE4037644A DE4037644A1 (de) 1990-11-27 1990-11-27 Verdampfungsgekuehlte verbrennungskraftmaschine
DE4037644.3 1990-11-27

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Publication Number Publication Date
JPH04265419A true JPH04265419A (ja) 1992-09-21
JPH0781524B2 JPH0781524B2 (ja) 1995-08-30

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US (1) US5172657A (ja)
EP (1) EP0487846A1 (ja)
JP (1) JPH0781524B2 (ja)
BR (1) BR9105123A (ja)
DE (1) DE4037644A1 (ja)

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