JPH0830411B2 - 自動車用エンジンの蒸気冷却装置 - Google Patents
自動車用エンジンの蒸気冷却装置Info
- Publication number
- JPH0830411B2 JPH0830411B2 JP58063788A JP6378883A JPH0830411B2 JP H0830411 B2 JPH0830411 B2 JP H0830411B2 JP 58063788 A JP58063788 A JP 58063788A JP 6378883 A JP6378883 A JP 6378883A JP H0830411 B2 JPH0830411 B2 JP H0830411B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refrigerant
- engine
- condenser
- liquid
- return pipe
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01P3/00—Liquid cooling
- F01P3/20—Cooling circuits not specific to a single part of engine or machine
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01P3/00—Liquid cooling
- F01P3/22—Liquid cooling characterised by evaporation and condensation of coolant in closed cycles; characterised by the coolant reaching higher temperatures than normal atmospheric boiling-point
- F01P3/2285—Closed cycles with condenser and feed pump
Description
【発明の詳細な説明】 この発明は、自動車用エンジンの高効率軽量型の沸騰
冷却システムに関する。
冷却システムに関する。
従来の液冷式エンジン冷却装置としては、例えば第２
図に示すようなものがある。（日本自動車整備振興会連
合会昭和57年８月29日発行３級自動車ガソリンエンジン
上第59頁参照）これについて説明すると、エンジンのウ
ォータジャケットJ.及びラジエータＲの全部を液状の冷
媒が満たし循環している。そのラジエータＲは鉛直に置
かれ冷媒は下部タンクからゴムホースＨを介してウォー
タポンプＷで吸い出されエンジンのウォータジャケット
Ｊを通り、ラジエータＲの上部タンクにゴムホースＨを
介して戻るようになっている。
図に示すようなものがある。（日本自動車整備振興会連
合会昭和57年８月29日発行３級自動車ガソリンエンジン
上第59頁参照）これについて説明すると、エンジンのウ
ォータジャケットJ.及びラジエータＲの全部を液状の冷
媒が満たし循環している。そのラジエータＲは鉛直に置
かれ冷媒は下部タンクからゴムホースＨを介してウォー
タポンプＷで吸い出されエンジンのウォータジャケット
Ｊを通り、ラジエータＲの上部タンクにゴムホースＨを
介して戻るようになっている。
しかしながら、この従来のものは、冷媒循環量が多い
ので、その搭載車両の形状が制限される等いろいろの問
題点があった。
ので、その搭載車両の形状が制限される等いろいろの問
題点があった。
すなわち、今、1.8lクラスのエンジンを例に取ってそ
の循環量Ｑを求めて見る。6000rpmの全負荷での要求放
熱量は30000kcal/h、ラジエータ入口液温82℃、出口液
温78.5℃とすれば、30000/60kcal/min＝Ｑ・１・（82−
78.5）よってＱ＝143l/minとなる。ここで冷媒を水とし
たので、比熱は１である。
の循環量Ｑを求めて見る。6000rpmの全負荷での要求放
熱量は30000kcal/h、ラジエータ入口液温82℃、出口液
温78.5℃とすれば、30000/60kcal/min＝Ｑ・１・（82−
78.5）よってＱ＝143l/minとなる。ここで冷媒を水とし
たので、比熱は１である。
このように従来の液冷式エンジン冷却装置にあって
は、冷媒の相変化による潜熱を利用せず、液状の冷媒を
きわめて高速で、すなわち、大量の循環量で循環させ、
しかも、ラジエータの入口と出口の温度差を大きくする
ため、前面面積の大きな放熱器が必要となり、このた
め、ラジエータ（放熱器）が重くなり、重くなるが故に
車体にしっかり固定しなければならず、また、ゆれ動く
エンジンとの間にはゴムホースを介在させてその振動を
吸収せねばならず、さらにラジエータ通過風量をかせぐ
ため、その置き方は鉛直方向に立てなければならず、こ
のため、車両の前部形状が大きく制限されざるを得なく
なるなど多くの問題点があった。
は、冷媒の相変化による潜熱を利用せず、液状の冷媒を
きわめて高速で、すなわち、大量の循環量で循環させ、
しかも、ラジエータの入口と出口の温度差を大きくする
ため、前面面積の大きな放熱器が必要となり、このた
め、ラジエータ（放熱器）が重くなり、重くなるが故に
車体にしっかり固定しなければならず、また、ゆれ動く
エンジンとの間にはゴムホースを介在させてその振動を
吸収せねばならず、さらにラジエータ通過風量をかせぐ
ため、その置き方は鉛直方向に立てなければならず、こ
のため、車両の前部形状が大きく制限されざるを得なく
なるなど多くの問題点があった。
この発明は、このような従来の問題点に着目してなさ
れたもので、沸騰潜熱を利用することにより冷媒循環量
を従来の100分の１以下にし、かつ、外気とコンデンサ
との温度差を大きくとるようにした冷却システムにおい
て、冷媒を凝縮する前記コンデンサをエンジン上方に直
接剛に取付けることにより、車両前方のスペースを解放
し、その設計の自由度を得るようにして上記問題点を解
決することを目的としている。
れたもので、沸騰潜熱を利用することにより冷媒循環量
を従来の100分の１以下にし、かつ、外気とコンデンサ
との温度差を大きくとるようにした冷却システムにおい
て、冷媒を凝縮する前記コンデンサをエンジン上方に直
接剛に取付けることにより、車両前方のスペースを解放
し、その設計の自由度を得るようにして上記問題点を解
決することを目的としている。
以下、この発明を図面に基づいて説明する。
第１図は、この発明の一実施例を示す図である。まず
構成を説明すると、１はエンジン,2は液状冷媒の液面,3
は気液分離器兼蒸気取出口,4はコンデンサ,5は液体タン
ク、６は電動フアン,7はブラケット,8はリターンパイ
プ,9は供給ポンプである。エンジン１は車両前部に横置
きにかつ、斜めに搭載され、そのウォータジャケット10
内の大部分は冷却液（冷媒）が充満し、燃焼室壁面，シ
リンダ外周，及び排気ポート周などの放熱量が大きい部
位はすべて液面２以下になっている。液面２から出た蒸
気は気液分離器３を経てコンデンサ４に導かれる。凝縮
した冷媒は液体タンク５にたまり、ここからリターンパ
イプ８を通って再びエンジン１に戻る。このリターンパ
イプ８の中間の電動式の供給ポンプ９は凝縮液を循環さ
せるものである。一方、コンデンサ４は小型軽量である
ため気液分離器兼蒸気取出口３に、冷媒の入口を有する
一端が取付けられ、またエンジン１に排気マニホールド
11と共締めされたブラケット７に、冷媒の出口を有する
他端が取付けられる。この場合、コンデンサ４は、冷媒
の入口が上方に同出口が下方となり、車体のエンジンフ
ード12の傾斜に沿って前方が僅かに下るよう傾斜させ、
凝縮液が下部のタンク５に流れ集まるようにする。コン
デンサ４はこのようにエンジン１に、エンジン１の上方
にて直接剛に支持される。コンデンサ４の冷媒出口にお
ける液体タンク５に接続されるリターンパイプ８は、ウ
ォータジャケット10の最下端近傍に接続され、このリタ
ーンパイプ８の下端部近傍に冷媒還流用ポンプとなる供
給ポンプ９が設けられている。また、電動フアン６はコ
ンデンサ４の下方でかつ、エンジン１の前方に位置する
ようにブラケット７に取付けられ、風をコンデンサ４に
吹き付けるようにする。
構成を説明すると、１はエンジン,2は液状冷媒の液面,3
は気液分離器兼蒸気取出口,4はコンデンサ,5は液体タン
ク、６は電動フアン,7はブラケット,8はリターンパイ
プ,9は供給ポンプである。エンジン１は車両前部に横置
きにかつ、斜めに搭載され、そのウォータジャケット10
内の大部分は冷却液（冷媒）が充満し、燃焼室壁面，シ
リンダ外周，及び排気ポート周などの放熱量が大きい部
位はすべて液面２以下になっている。液面２から出た蒸
気は気液分離器３を経てコンデンサ４に導かれる。凝縮
した冷媒は液体タンク５にたまり、ここからリターンパ
イプ８を通って再びエンジン１に戻る。このリターンパ
イプ８の中間の電動式の供給ポンプ９は凝縮液を循環さ
せるものである。一方、コンデンサ４は小型軽量である
ため気液分離器兼蒸気取出口３に、冷媒の入口を有する
一端が取付けられ、またエンジン１に排気マニホールド
11と共締めされたブラケット７に、冷媒の出口を有する
他端が取付けられる。この場合、コンデンサ４は、冷媒
の入口が上方に同出口が下方となり、車体のエンジンフ
ード12の傾斜に沿って前方が僅かに下るよう傾斜させ、
凝縮液が下部のタンク５に流れ集まるようにする。コン
デンサ４はこのようにエンジン１に、エンジン１の上方
にて直接剛に支持される。コンデンサ４の冷媒出口にお
ける液体タンク５に接続されるリターンパイプ８は、ウ
ォータジャケット10の最下端近傍に接続され、このリタ
ーンパイプ８の下端部近傍に冷媒還流用ポンプとなる供
給ポンプ９が設けられている。また、電動フアン６はコ
ンデンサ４の下方でかつ、エンジン１の前方に位置する
ようにブラケット７に取付けられ、風をコンデンサ４に
吹き付けるようにする。
蒸気取出口３は体積の大きい蒸気を流すため口径の大
きいものを使用し、ヘッドに直接取付けると共に、この
中に気液分離装置を内蔵し、更に前述のようにコンデン
サ４の支持部材を兼ねる。又、リターンパイプ８は凝縮
液を流すため細いパイプで構成される。
きいものを使用し、ヘッドに直接取付けると共に、この
中に気液分離装置を内蔵し、更に前述のようにコンデン
サ４の支持部材を兼ねる。又、リターンパイプ８は凝縮
液を流すため細いパイプで構成される。
次に作用を説明する。
第１図において、エンジン１が運転し発熱すると蒸気
は液面２から脱出し気液分離器３を経てコンデンサ４に
流れる。コンデンサ４は電動フアン６により冷却される
ので、蒸気は液状冷媒となり、コンデンサ４内を流下し
てタンク５にたまり、リターンパイプ８を通ってポンプ
９によりウォータジャケット10に戻される。
は液面２から脱出し気液分離器３を経てコンデンサ４に
流れる。コンデンサ４は電動フアン６により冷却される
ので、蒸気は液状冷媒となり、コンデンサ４内を流下し
てタンク５にたまり、リターンパイプ８を通ってポンプ
９によりウォータジャケット10に戻される。
従来は冷媒を沸騰させないようにサーモスタットで冷
媒を液状で使うような温度制御をしていた。これでは外
気との温度差が小さくラジエータから外気への放熱が悪
くラジエータの大型化、冷媒循環量の増大化が必要であ
った。ところが、本発明方式は冷媒の沸騰蒸発を利用す
るため、従来より冷媒温度は高くでき、従ってコンデン
サ４と外気との温度差が増大するためコンデンサ４を小
型化することができる。
媒を液状で使うような温度制御をしていた。これでは外
気との温度差が小さくラジエータから外気への放熱が悪
くラジエータの大型化、冷媒循環量の増大化が必要であ
った。ところが、本発明方式は冷媒の沸騰蒸発を利用す
るため、従来より冷媒温度は高くでき、従ってコンデン
サ４と外気との温度差が増大するためコンデンサ４を小
型化することができる。
一方、循環量は、前説例の30000kcal/hすなわち30000
/60kcal/minを捨てるとすれば、水の沸騰潜熱は539kcal
/kgであるため、30000/60/539＝0.93kg/minすなわち0.9
3l/minで良いことになる。循環量はこのように少ないの
でコンデンサ４の小型化を一層図ることができる。
/60kcal/minを捨てるとすれば、水の沸騰潜熱は539kcal
/kgであるため、30000/60/539＝0.93kg/minすなわち0.9
3l/minで良いことになる。循環量はこのように少ないの
でコンデンサ４の小型化を一層図ることができる。
従って、コンデンサ４はエンジン１の上部に直接剛に
結合できるので、これと一体的に動き、従来のように別
置きでゴムホース結合等の耐久性を損ねることもなく、
極めて簡素な車両構造で済む効果がある。
結合できるので、これと一体的に動き、従来のように別
置きでゴムホース結合等の耐久性を損ねることもなく、
極めて簡素な車両構造で済む効果がある。
しかも、コンデンサ４は、エンジンフード12の傾斜に
沿って配置してあるので、車両前方のスペースを解放
し、その設計自由度が向上し、エンジンルームの有効利
用が可能となる。更に、エンジンフード12の前部を思い
切って下げられるため、車のデザイン一新や空気抵抗の
低減による燃費低減が達成される。
沿って配置してあるので、車両前方のスペースを解放
し、その設計自由度が向上し、エンジンルームの有効利
用が可能となる。更に、エンジンフード12の前部を思い
切って下げられるため、車のデザイン一新や空気抵抗の
低減による燃費低減が達成される。
ところで、冷媒の沸騰気化潜熱を利用した冷却装置で
は、コンデンサ４を傾斜させて配置すると、直立させた
場合に比べてコンデンサ４の出口近傍での液頭圧が低下
するが、供給ポンプ９は、ウォータジャケット10の最下
端近傍まで延長されたリターンパイプ８の下端部近傍に
設けられているので、このリターンパイプ８内の液頭差
により、供給ポンプ９の吸入側での圧力を所定に確保で
き、供給ポンプ９の吸入側で問題となる冷媒内での気泡
発生現象であるキャビテーションの発生を抑制できる。
これにより、供給ポンプ９の効率低下及び騒音増大が防
止される。
は、コンデンサ４を傾斜させて配置すると、直立させた
場合に比べてコンデンサ４の出口近傍での液頭圧が低下
するが、供給ポンプ９は、ウォータジャケット10の最下
端近傍まで延長されたリターンパイプ８の下端部近傍に
設けられているので、このリターンパイプ８内の液頭差
により、供給ポンプ９の吸入側での圧力を所定に確保で
き、供給ポンプ９の吸入側で問題となる冷媒内での気泡
発生現象であるキャビテーションの発生を抑制できる。
これにより、供給ポンプ９の効率低下及び騒音増大が防
止される。
また、電動フアン６はコンデンサ４の温度又は圧力が
設定値を越した時に送風する。風は前方から吸込み、フ
ードのルーバなどから車外に放出する。従って、エンジ
ンルームには従来のように、ラジエータを通過した熱風
が吹きこまないため、電装品等の耐熱性を向上できる。
設定値を越した時に送風する。風は前方から吸込み、フ
ードのルーバなどから車外に放出する。従って、エンジ
ンルームには従来のように、ラジエータを通過した熱風
が吹きこまないため、電装品等の耐熱性を向上できる。
なお、供給ポンプ９は液面２のレベルが一定となるよ
う作動する。
う作動する。
以上説明してきたように、この発明によれば、その構
成をエンジン冷却を冷媒の沸騰潜熱を用いて行ない、従
って外気とコンデンサとの温度差増大や沸騰による熱伝
達の改善などを利用するようなシステムとしたため、コ
ンデンサが極めて小型軽量となり、しかも冷媒量が極め
て少なくて良いためコンデンサをエンジン上部に直接剛
に取付けることができ、車両構成が簡単になる。しか
も、コンデンサは、エンジンフードの傾斜に沿って配置
してあるので、車両前方のスペースを解放し、その設計
自由度が向上し、エンジンルーム内の有効利用が可能と
なる。また、車両前方のスペースが解放されるので、エ
ンジンルーム内にコンデンサを通過した熱風が吹き込ま
れることもなく、エンジンルーム内の電装品などの耐熱
性を向上させることもできる。
成をエンジン冷却を冷媒の沸騰潜熱を用いて行ない、従
って外気とコンデンサとの温度差増大や沸騰による熱伝
達の改善などを利用するようなシステムとしたため、コ
ンデンサが極めて小型軽量となり、しかも冷媒量が極め
て少なくて良いためコンデンサをエンジン上部に直接剛
に取付けることができ、車両構成が簡単になる。しか
も、コンデンサは、エンジンフードの傾斜に沿って配置
してあるので、車両前方のスペースを解放し、その設計
自由度が向上し、エンジンルーム内の有効利用が可能と
なる。また、車両前方のスペースが解放されるので、エ
ンジンルーム内にコンデンサを通過した熱風が吹き込ま
れることもなく、エンジンルーム内の電装品などの耐熱
性を向上させることもできる。
また、コンデンサを傾斜して配置しても、冷媒還流用
ポンプは、ウォータジャケットの最下端近傍まで延長さ
れたリターンパイプの下端部近傍に設けられているの
で、このリターンパイプ内の液頭差により、冷媒還流用
ポンプの吸入側での圧力を所定に確保でき、冷媒還流用
ポンプの吸入側で問題となる冷媒内での気泡発生現象で
あるキャビテーションの発生を抑制できる。これによ
り、冷媒還流用ポンプの効率低下及び騒音増大を防止で
きる。
ポンプは、ウォータジャケットの最下端近傍まで延長さ
れたリターンパイプの下端部近傍に設けられているの
で、このリターンパイプ内の液頭差により、冷媒還流用
ポンプの吸入側での圧力を所定に確保でき、冷媒還流用
ポンプの吸入側で問題となる冷媒内での気泡発生現象で
あるキャビテーションの発生を抑制できる。これによ
り、冷媒還流用ポンプの効率低下及び騒音増大を防止で
きる。
第１図は、本発明エンジン冷却システムの構成を示す断
面図、第２図は従来の代表的な水冷式冷却システムの例
を示す断面図である。 図面に現われた符号の説明 １…エンジン、２…液面 ３…気液分離器兼蒸気取出口 ４…コンデンサ、５…液体タンク ６…電動フアン、７…ブラケット ８…リターンパイプ、９…供給ポンプ 10…ウォータジャケット、12…エンジンフード
面図、第２図は従来の代表的な水冷式冷却システムの例
を示す断面図である。 図面に現われた符号の説明 １…エンジン、２…液面 ３…気液分離器兼蒸気取出口 ４…コンデンサ、５…液体タンク ６…電動フアン、７…ブラケット ８…リターンパイプ、９…供給ポンプ 10…ウォータジャケット、12…エンジンフード
Claims (1)
- 【請求項１】エンジンのウォータジャケットの大部分を
液状冷媒で満たし、エンジンの冷却を冷媒の沸騰気化潜
熱によって行う自動車用エンジンの蒸気冷却装置におい
て、気体状冷媒を凝縮するコンデンサをエンジン上方に
直接剛に取付け、且つコンデンサの冷媒の入口が上方に
出口が下方となるようエンジンフードの傾斜に沿って配
置し、前記コンデンサの冷媒出口に接続されるリターン
パイプを前記ウォータジャケットの最下端近傍に接続
し、このリターンパイプの下端部近傍に冷媒還流用ポン
プを設けたことを特徴とする自動車用エンジンの蒸気冷
却装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58063788A JPH0830411B2 (ja) | 1983-04-13 | 1983-04-13 | 自動車用エンジンの蒸気冷却装置 |
| US06/595,524 US4538554A (en) | 1983-04-13 | 1984-03-30 | Arrangement of boiling liquid cooling system of internal combustion engine |
| DE8484103790T DE3465360D1 (en) | 1983-04-13 | 1984-04-05 | Improved arrangement of boiling liquid cooling system of internal combustion engine |
| EP84103790A EP0122557B1 (en) | 1983-04-13 | 1984-04-05 | Improved arrangement of boiling liquid cooling system of internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58063788A JPH0830411B2 (ja) | 1983-04-13 | 1983-04-13 | 自動車用エンジンの蒸気冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59190422A JPS59190422A (ja) | 1984-10-29 |
| JPH0830411B2 true JPH0830411B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=13239459
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58063788A Expired - Lifetime JPH0830411B2 (ja) | 1983-04-13 | 1983-04-13 | 自動車用エンジンの蒸気冷却装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4538554A (ja) |
| EP (1) | EP0122557B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0830411B2 (ja) |
| DE (1) | DE3465360D1 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6093116A (ja) * | 1983-10-26 | 1985-05-24 | Nissan Motor Co Ltd | 蒸発冷却式インタ−ク−ラ装置 |
| JPH0410328Y2 (ja) * | 1985-09-26 | 1992-03-13 | ||
| JPH06102975B2 (ja) * | 1986-01-10 | 1994-12-14 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関の沸騰冷却装置 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE412531C (de) * | 1917-04-20 | 1925-04-23 | Harry Colfax Mallory | Vorrichtung zur Regelung der Temperatur der Kuehlfluessigkeit von Verbrennungs-kraftmaschinen |
| US1709863A (en) * | 1925-09-25 | 1929-04-23 | Arthur B Modine | Cooling apparatus |
| FR638533A (fr) * | 1926-12-08 | 1928-05-26 | Refroidisseur d'eau de circulation des moteurs à explosions | |
| US1735613A (en) * | 1927-04-15 | 1929-11-12 | B G Hazard | Siphon circulating system for automobiles |
| US1806382A (en) * | 1927-06-27 | 1931-05-19 | Mccord Radiator & Mfg Co | Vapor cooling system for internal combustion engines |
| US1801086A (en) * | 1927-12-16 | 1931-04-14 | Fairbanks Morse & Co | Power plant |
| DE527342C (de) * | 1929-12-28 | 1931-06-17 | Ame Des Usines Chausson Soc | Dampfkondensator, insbesondere fuer Kuehleinrichtungen von Brennkraftmaschinen |
| US2292946A (en) * | 1941-01-18 | 1942-08-11 | Karig Horace Edmund | Vapor cooling system |
| US3082753A (en) * | 1961-01-30 | 1963-03-26 | Continental Motors Corp | Vapor phase cooling system for internal combustion engine |
| FR1401810A (fr) * | 1964-07-16 | 1965-06-04 | Lindes Eismaschinen Ag | Moteur à explosion à pistons refroidi par liquide |
| US4367699A (en) * | 1981-01-27 | 1983-01-11 | Evc Associates Limited Partnership | Boiling liquid engine cooling system |
| JPS6226579Y2 (ja) * | 1981-03-27 | 1987-07-08 |
-
1983
- 1983-04-13 JP JP58063788A patent/JPH0830411B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1984
- 1984-03-30 US US06/595,524 patent/US4538554A/en not_active Expired - Lifetime
- 1984-04-05 EP EP84103790A patent/EP0122557B1/en not_active Expired
- 1984-04-05 DE DE8484103790T patent/DE3465360D1/de not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4538554A (en) | 1985-09-03 |
| EP0122557B1 (en) | 1987-08-12 |
| DE3465360D1 (en) | 1987-09-17 |
| EP0122557A2 (en) | 1984-10-24 |
| EP0122557A3 (en) | 1985-03-13 |
| JPS59190422A (ja) | 1984-10-29 |
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