JPS60119317A

JPS60119317A - 内燃機関の沸騰冷却装置

Info

Publication number: JPS60119317A
Application number: JP22814383A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Hirano; 芳則平野
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1983-12-02
Filing date: 1983-12-02
Publication date: 1985-06-26

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】産業上の利用分野この発明は、コンデンサからウォータジャケット内に循
環供給した液相冷媒をウォータジャケット内で沸騰気化
させて内燃機関の冷却を行うようにした内燃機関の沸騰
冷却装置に関する。

従来技術自動車用機関等に用いられている周知の水冷式冷却装置
にあっては、機関運転状態に応じた高精度な温度制御を
実現することは困難であり、またラジェータにおける熱
交換効率に自から限界があるため装置の小型軽量化も難
しい。

このような点から、近年、冷却水の沸騰気化潜熱を利用
した冷却装置が注目されている（例えば特公昭５７−５
７６０８号公報、％開昭５７−６２９１２号公報等参照
）。これは基本的には、ウォータジャケット内で液相冷
媒（冷却水）全沸騰気化させ、その発生蒸気を外部のコ
ンデンサ（ラジェータ）に導いて放熱液化させた後に、
再度ウォータジャケット内に循環供給するものであって
、冷却水の単純な温度変化と異なり相変化を伴う気化潜
熱を利用することによって、極めて少量の冷却水の循環
で要求放熱量全満足できるとともに、上記コンデンサに
おける熱交換効率が従来の方式のラジェータに比較して
大幅に向上することから、装置全体としての飛白目的な
小型軽量化を達成し得る可能１生がある。しかも、ウォ
ータジャケット内の圧力を可変制御することにより液相
冷媒の沸点を任意にかつ速やかに変化させ得るので、例
えばコンデンサに付設した冷却ファンの駆動側＃などの
手段によって、機関温度を、熱効率や耐ノツク性能など
の点から運転状態に応じた最適温度に応答性良く、かつ
高精度に制御することも可能となるのである。また、通
常の水冷式冷却装置ではウォータジャケットの水入口部
と水出口部との間などで相当な温度差音生じるが、この
冷媒の沸騰による冷却方式では、ウォータジャケット内
の高温部位で沸騰が一層促進される結果良好に冷却され
、温度分布の均一化が図れる等の利点も指摘されている
。

しかしながら、このように種々の利点を有するこの種の
冷却装置も実際には解決すべき多くの問題があり、実用
化されるに至っていない。具体的には、上記特公昭５７
−５７６０８号公報や特開昭５７−６２９１２号公報等
に記載のように、従来この遣の冷却装置としては、ウォ
ータジャケットトやコンデンサ等からなる循環系を大気に一部遵通させ
た非密閉構造のものが主に提案されているが、このよう
な非密閉循環系では上述した沸点制御の実現が困難であ
るとともに、蒸気化した冷媒が系外に流出してしまう倶
れがある。しかも、この系内に不凝縮気体である空気が
存在するとコンデンサに溜って放熱性能會著しく低下さ
せてしまうのであるが、上記非密閉循環系においては運
転中に系内がら空気を完全に除去することは難しい。

換言すれば、この種の冷却装置ｔヲ実用化するには、ウ
ォータジャケットとコンデンサとを主体として密閉した
循環系を形成し、空気を排除したその密閉系内で冷媒の
沸騰、凝縮のサイクルを行わせる必要がある。

また一方、上記公報等に記載の冷却装置にあっては、ウ
ォータジャケット内の冷媒液面を特に管理することなく
、自重によって系内全体を同一液面としているのである
が、この場合機関とコンデンサ等との相対的な高低位置
が自から制約されるのは勿論のこと、自動車用機関に適
用したとすると、車両の傾斜時や旋回時などに液相冷媒
の片寄りを生じ、機関のシリンダ上部等高温部位が気相
空間に露出してしまって、冷却不良を招来する可能性が
あり、信頼性に極めて乏しいものであった。

発明の目的この発明は上記のような種々の問題に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、冷媒循環系を密閉構造
として系内への空気の混入を防止し、コンデンサの放熱
効率を最大限に確保し得るようにした内燃機関の沸騰冷
却装置を提供することにあり、更に具体的には、ウォー
タジャケット内の冷媒液面を確実に所定レベル以上に保
って局部的な冷却不良や熱歪等の発生を防止できるよう
にすることにある。

発明の概要この発明に係る内燃機関の沸騰冷却装置は、上部に蒸気
出口が設けられたウォータジャケットと、上記蒸気出口
に接続されるとともに下部に液化冷媒を一時貯留する冷
媒タンクを備えたコンデンサと、上記冷媒タンクと上記
ウォータジャケットとの間に設けられた冷媒供給ポンプ
と、上記ウォータジャケット、コンデンサ、冷媒タンク
、冷媒供給ポンプからなる密閉循環系の系内に所定量封
入される冷媒と、上記ウォータジャケットの所定液面レ
ベルに対応して仮数側設けられた液面センサと、上記液
面センサの少くとも一つが液面低下を検知したときに上
記冷媒供給ポンプを駆動するポンプ制御手段とを備えて
構成されたものであって、上記密閉循環系内での冷媒の
沸騰。凝縮のサイクルにより効率の良い冷却全実現する
とともに、ウォータジャケット内の冷媒液面をコンデン
サとの相対的な高低に拘らず冷媒供給ポンプの作動によ
って維持するようにしており、更にこの冷媒液面は複数
個の液面センサが同時にその液面を検出し得るように制
御されるので、例えば車両の傾斜時や旋回時等において
も、冷媒液面全確実に所定レベル以上に保持し、高温部
位の露出を防止するのである。

実施例第１図はこの発明に係る沸騰冷却装置の一実施例を示す
もので、同図において、１はウォータジャケット２を備
えてなる内燃機関、３は気相冷媒を凝縮するためのコン
デンサ、４は電動式の冷媒供給ポンプを夫々示している
。

上記ウォータジャケット２は、内燃機関１のシリンダお
よび燃焼室の外周部を包囲するようにシリンダブロック
５およびシリンダヘッド６の両者に亘って形成されたも
ので、通常気相空間となる上部が各気筒で互いに連通し
ているとともに、その上部の適宜な位置に蒸気比ロアが
設けられている。この蒸気比ロアは、接続管８および蒸
気通路９を介してコンデンサ３の上部入口３ａに連通し
ており、かつ上記接続管８には、冷媒循環系の最上部と
なるセンサ増付部８ａが上方に立ち上がった形で形成さ
れているとともに、その上端開口をキャップ１０が密閉
している。

上記コンデンサ３は、上記人口３ａを有するアッパタン
ク１１と、上下方向の微細なチューブを主体としたコア
部１２と、このコア部１２で凝縮された液化冷媒を一時
貯留するロアタンク１３　（必ずしもコンデンサ３と一
体であることを要しない。）とから構成され友もので、
例えば車両前部など車両走行風を受け得る位置に設置さ
れ、更にその前面あるいは背面に、強制冷却用の電動式
冷却ファン１４を備えている。また、上記ロアタンク１
３は、その比較的下部に冷媒取出口１３ａ　ｅ有すると
ともに、この冷媒取出口１３＆に連結した冷媒通路１５
を介して上記ウォータジャケット２下部の冷媒入口２ａ
に接続されており、かつ上記冷媒通路１５に冷媒供給ポ
ンプ４が介装されている。

以上のクォータジャケット２→コンデンサ３→ロアタン
ク１３→冷媒供給ポンプ４→ウオータジヤケツト２の経
路によって冷媒の循環系が構成され、通常運転時にはこ
の循環系内で、例えば水に若干の添加物を加えた冷媒が
沸騰、凝縮を繰り返しながら循環することになる。

次に、２１は上記循環系の系外に設けられて予備液相冷
媒を貯留するりザーバタンクを示し、このリザーバタン
ク２１は通気機能を有するキャップ２２を介して大気に
開放されているとともに、上記循環系最上端つまり接続
管８のセンサ取付部８＆よりも高位置に液面を確保し得
るように車両の比較的高所に設置され、かつその底部か
ら補助冷媒通路２３を介して上記冷媒通路１５のロアタ
ンク１３−冷媒供給ボンブ４間に接続されている。そし
て、上記補助冷媒通路２３に常開型の第１を磁弁２４が
介装されているとともに、該第１電磁弁２４開時におけ
る予備液相冷媒の導入方向を規制するために、上記冷媒
通路１５、詳しくは補助冷媒通路２３との合流点１５ａ
とロアタンク１３との間に、常開型の第２を磁弁２５が
介装されている。

更に上記補助冷媒通路２３は、上記第１電磁弁２４−リ
ザーバタンク２１間において分岐通路２６を有し、該分
岐通路２６がウォータジャケット２の下部に接続されて
いるとともに、その通路中に常閉型の第３電磁弁ｎが介
装されている。

一方、上述した循環系の最上部であるセ／す取付部８ａ
には、系内の空気を排出するための空気排出通路２８が
接続されており、かつ空気排出時に同時に溢れ出た液相
冷媒を回収するために、上記空気排出通路２８の先端部
がリザーバタンク２１内に挿入され、その比較的上部に
開口している。そして、上記空気排出通路２８には、常
閉型の第４電磁弁２９が介装されている。

上記各電磁弁２４　、２５　、２７　、２９と冷媒供給
ポンプ４および冷却ファン１４は、所浦マイクロコンピ
ュータシステムを用いた制御装＃３１によって駆動制御
されるもので、具体的には、ウォータジャケット２の比
較的上部に設けた第１．第２液面七ンサ３２．３３と、
温度センサ３４と、ロアタンク１３に設けた第３液面セ
ンザ３５と、イ盾環系の最上部であるセンサ取付部８ａ
に設けた第４ｇ面センサ３６の各出力信号に基づいて後
述する制御が行われる。

ここで上記第１液面センサ３２．第２液面センサ３３は
、例えばリードスイッチを用いたフロート式センサ等が
用いられ、その検出部の設定レベルに液面が達している
か否かをオン、オフ的に検出するものであって、第２図
に示すように、一方の第１液面センサ３２が機関長手方
向の前端部に、他方の第２液面センサ３３が後端部に夫
々配設されているとともに、機関の所定の姿勢（例えば
車両が水平状態にあるとき）において、両者の設定レベ
ルが等しい高さ位置となるように取り付けられている。

また第３液面センサ３５　、第４液面センサ３６も、同
様にフロート式センサ等が用いられ、液面の有無をオン
、オフ的に検出している。一方、温度センサ３４は、例
えばサーミスタ等からなり、上記第１、第２液面センサ
３２　、３３の若干下方位置つまり通常液相冷媒内に没
入する位置に設けられて、ウォータジャケット２内の冷
媒温度を検出している。

上記のように構成された冷却装置の基本的な冷却メカニ
ズムを説明すると、通常ウォータジャケット２内には所
定レベルつまり第１．第２ｉｆｆｉセンサ３２　、３３
の設定レベルに１で液相冷媒が貯留されているのでおる
が、この液相冷媒は、機関の燃焼熱によって加熱される
と、そのときの系内の圧力に応じた沸点に達したところ
で沸騰を開始し、気化潜熱を奪って蒸発気化する。この
とき、冷媒はウォータジャケットｚ内の高温部で特に活
発に沸騰して多量の熱を奪うので、燃焼室近傍など通常
高温化し易い部位も均一な温度に保たれ、つまり温度差
の少ない効果的な冷却金行えることになる。

そして、ウォータジャケット２内で発生した冷媒蒸気は
、蒸気通路９を介してコンデンサ３に導かれ、ここで外
気との熱交換により冷却されて凝縮液化する。このコン
デンサ３においては、高温蒸気と外気との間で良好な熱
交換が行われ、通常の水冷式冷却装置のラジェータに比
較して遥かに放熱効率が優れ友ものとなる。また、液化
した冷媒は、コンデンサ３下部のロアタンク１３に一時
貯留されるとともに、ここから冷媒供給ポンプ４によっ
て再びクォータジャケット２へ循環供給される。

このように、基本的には空気を除去した密閉循環系内で
所定量の冷媒が沸騰、凝縮のサイクルを繰り返しつつ循
環して、効率の良い沸騰冷却が行われるのである。

また一方、循環系外に設けられたリザーバタンク２１に
は、循環系内全体を十分に満水にし得る量の予備液相冷
媒が貯留されるようになっており、この予備液相冷媒を
循環系内に導入することによって、循環系内からの空気
の排出および過冷却の回避動作が行われるとともに、循
環系内への冷媒の補給が自動的に行われるのである。

次に上記制御装置３１において実行される具体的な制御
音、第３〜９図のフローチャートに基づいて説明する。

第３図は制御の概要を示すフローチャートであって、横
開始動後（イグニッションキーＯＮ後）に、先ず機関が
暖機状態にあるか否か、具体的には温度センサ３４によ
る検出温度が設定温度（例えば４５°Ｃ）より高いか否
かを判断する（ステップ１）。設定温度以下の場合は、
次に系最上部の第４液面センサ３６によって液面の有無
から系内圧空気が存在しているか否かを判断しくステッ
プ２．）、系内が満水である場合にはステップ３のコー
ルドスタート制御への進み、満水でない場合にはステッ
プ４の空気排出制御を経てから同じくコールドスタート
制御へ進む。そして、コールドスタート制御の終了後、
通常運転制御（ステップ５）へ移行し、キーＯＦＦ時ま
でその制御を継続する。キーＯＦＦ後はステップ６のエ
ンジンキー停止後の制御に移行する。一方、ステップ１
で設定温度以上の場合は、ステップ７で第１電磁弁２４
が閉じているか否かを判断する。これは、後述するよう
にエンジンキー停止後の制御（ステップ６）において、
所定温度（例えば９７°Ｃ）以上の状態では第１電磁弁
２４を閉じたままに制御しているので、再始動に際して
ステップ７でＹＥＳであればホットスタート制御（ステ
ップ８）へ、ＮＯであれｉｊ　：ｙ　−／ｌ／トスター
ト制御（ステップ４）へ進み、その後通常運転制御（ス
テップ５）へ進むのである。

第４図はステップ４の空気排出制御のフローチャー）１
示すもので、先ずステップ１１で第１電磁弁２４．第４
電磁弁２９を「開」とし、第２電磁弁２５、第３電磁弁
２７を「閉」とした後に、冷媒供給ポンプ４ｉＯＮとす
る（ステップ１２）。これにより、リザーバタンク２１
内の予備液相冷媒が循環系内に導入され、系内に残存し
てい几空気は系す部に集められ比後、空気排出通路２８
を介して系外に押し出される。そして、系内が満水にな
っ友ことを第４液面センサ３６によって検出する（ステ
ップ１３）と、ステップ１４で第１電磁弁２４．第４電
磁弁２９を「閉」とし、第２電磁弁２５．第３電磁弁２
７金「開」とした後に冷媒供給ポンプ４をＯＦＦとする
（ステップ１５）。すなわち、この時点で循環系内から
は空気が完全に排出されたことになる。

第５図は、空気排出後の満水状態で実行されるコールド
スタート制御（ステップ３）のフローチャートを示す。

初めに、第１電磁弁２４．第４電磁弁２９ｔｌ−「閉」
、＃２　遺喀ｉ磐酊第２電磁弁２５．第３電磁弁２７を
「開」としくステップ２１）、その状態で第１．第２液
面センサ３２゜３３によりクォータジャケット２内の冷
媒液面を監視する（ステップ２２）。つまり機関の運転
開始によりクォータジャケット２内で沸騰が始まると、
その蒸気圧によって系内圧力が高まり、第３電磁弁２７
ヲ介して系内からリザーバタンク２１側へ液相冷媒が押
し出されて行く。尚、このとき冷媒供給ポンプ４は停止
状態であってコンデンサ３側の液面は高位に保たれ、コ
ア部１２の略全体が液相領域となっているとン、から、
その放熱量は比較的低く抑制され、しかもリザーバタン
ク２１へはウォータジャケット２の下部から比較的低い
温度の液相冷媒が排出されるために、機関の各部、例え
ばシリンダ内壁等は速やかに高温化し、つまり暖機が極
めて短時間で完了する。

上記のように、ウォータジャケット２から液相冷媒が押
し出される結果、その液面が第１．第２液面センサ３２
　、３３の何れかの設定レベルにまで低下すると、ステ
ップ２３において第３電磁弁２７’ｉ閉じ、かつ第１１
１ｆ磁弁２４ヲ開く。このとき、ステップ２２における
判定は、第１液面センサ３２．第２液面センサ３３の両
者に基づいて行われ、両センサ３２゜３３の出力がＯＮ
のとき、つまり何れもが液面有りと検出したときに、ウ
ォータジャケット２内液面が通常レベル以上であると判
定し、何れか一方でもＯＦＦであるとき、つまり液面非
検出であったときには、ウォータジャケット２内液面が
通常レベル以下であると判定する。これは後述するステ
ップ２４　、２６　、３３　、５２，５４，７１，７４
，７６の各液面判定において全く同様である。

上記ステップ２３における電磁弁制御後は、ステップ２
４およびステップ２６でのウォータジャケット２内の液
面の判断結果に応じて、冷媒供給ポンプ４がＯＮ　（ス
テップ２５）、０ＦＦ（ステップ２７）制御され、これ
によってウォータジャケット２内の液面が通常レベルつ
まり両液面センサ３２　、３３の設定レベルに同時に達
するように維持される。一方この間、発生蒸気の増加に
よって系内圧力が更に高まるために、コンデンサ３内に
充満していた液相冷媒は、その一部が第１電磁弁２４を
介してリザーバタンク２１へ排出されることになり、系
内の冷媒量は更に減少し続ける。その後、コンデンサ３
内の液面が低下して、ロアタンク１３の第３液而センサ
３５の設定レベルに達する（ステップ２８）と、ステッ
プ２９において第１１！磁弁２４を閉じる。とれによっ
て冷媒循環系が完全に密閉された状態となり、このとき
系内では、ウォータジャケット２内およびロアタンク１
３内の夫々第１．第２液面センサ３２　、３２および第
３液而センサ３５によって規定されるレベルまでを液相
冷媒が占め、残部を気相冷媒が満たした状態となってい
る。

次に第６図は、上記のように系内に所定１の冷媒が封入
された段階で実行されるステップ５の通常運転制御のフ
ローチャートを示す。この通常運転制御は、機関の冷却
性能ならびにコンデンサ３の放熱効率全最大限に確保す
るようにウォータジャケット２とロアタンク１３の液相
冷媒ｉｌｌ副調整る液面制御と、系内の温度を目標温度
に合致させるように冷却ファン１４を制御する温度制御
と、車両走行風が強過ぎるような場合の過冷却現象を防
止する過冷防止制御とからなる。具体的には、ステップ
３１で温度センサ３４による検出温度と設定温度（例え
ば９７°Ｃ）との比較を行い、設定温度より低い過冷却
時には後述する過冷防止制御（ステップ３２）に移行し
、かつ設定温度より高い場合には、ステップ３３〜ステ
ツプ３７の液面制御を行う。すなわち、ステップ３３で
ウォータジャケット２内の液面の高低を第１．第２液面
センサ３２　、３３の出力から判断し、かつステップ３
５でロアタンク１３内の液面の高低を第３液面センサ３
５の出力から判断し、夫々の判断結果に基づき冷媒供給
ポンプ４ｆ、ＯＮ。

ＯＦＦ制御する亀ので、この結果、ウォータジャケット
２内の液面は第１．第２液面センサ３２　、３３に規定
される通常レベルに、またロアタンク１３内の液面は第
３液面センサ３５の設定レベルに夫々維持されるのであ
る。一方、温度制御としては、ステップ３８で温度セン
サ３４による検出温度と設定温度（例えば１００〜１１
０°前後）との比較を行い、設定温度以上の場合は冷却
ファン１４をＯＮ　（ステップ３９）とし、設定温度以
下の場合は冷却ファン１４をＯＦＦ　（ステップ４０　
）として、コンデンサ３における凝縮の促進あるいは抑
制を行う。これにより系内の圧力が応答性良く変化し、
ウォータジャケット２における沸騰が直ちに促進あるい
は抑制されるので、ウォータジャケット２内の温度つま
り機関温度が高精度に設定温度に維持される。尚、この
際の設定温度は、固定的に設定した値であっても良いが
、機関運転状態、例えば機関回転数、負荷等に応じて可
変的に設定することも可能であり、具体的には、ノッキ
ング等の異常燃焼が発生し易い高負荷域等では比較的低
い温度、例えば１００°Ｃ程度とし、通常の市街地走行
域では比較的高い温度、例えば１１０°Ｃ程度として、
熱効率の向上を図ることが可能である。

また、この通常運転制御は、キーＯＦＦ時まで継続され
るが、その際ステップ４１において冷媒供給ポンプ４お
よび冷却ファン１４がいずれもＯＦＦであることを確認
した後に、ステップ６のエンジンキー停止後の制御への
移行が可能となる。

一方、上記過冷防止制御（ステップ３２）は、第７図に
示すフローチャートに従って行われる。先ずステップ５
１においてｇｌｆｉ磁升２４が開弁され、それまで密閉
状態にあった冷媒循環系が系外のリザーバタンク２１に
接続される。このとき、適冷状態にある循環系内は負圧
化しており、ウォータジャケット２内で減圧沸騰が生じ
ているが、上記のように第１電磁弁２４を開くと、系内
圧力とリザーバタンク２１側大気圧との圧力差ならびに
両者の液面の高低差に起因してリザーバタ／り２１から
コンデンサ３内に液相冷媒が導入され、コンデンサ３内
の液面が高くなる。このように液相冷媒が導入される結
果、系内の圧力がある程度回復し、ウォータジャケット
２内の液相冷媒の沸点が上昇する。

また、コンデンサ３のコア部１２の一部が液相冷媒で占
有されるために、その放熱量が低下し、つまり気相冷媒
の凝縮が抑制されることになって、系内圧力を高めるよ
うに作用する。従って、ウォータジャケット２内の温度
は速やかに上昇［７、機関は過冷却状態から脱却するこ
とができる。

またステップ５２〜ステツプ５５に示すように、コンデ
ンサ３内への液相冷媒導入を行っている間も、ウォータ
ジャケット２内の液面制御は継続され、つまりウォータ
ジャケット２内の液面は常に第１゜第２液而センサ３２
　、３３の設定レベル以上に維持される。

一方、上述したように過冷却状態を脱却した後、車両走
行風の低下あるいは機関負荷の増加などによって機関発
熱量がコンデンサ３の放熱量を上廻る状態になると、蒸
気圧の上昇によって系内からリザーバタンク２１へ液相
冷媒が徐々に排出され、コンデンサ３およびロアタンク
１３の液面が低下する。このロアタンク１３側の液面が
所定レベルつまり第３液面センサ３５の設定レベルにま
で低下（ステップ５６）シ、かつウォータジャケット２
内の温度が設定温度（例えば１００”Ｃ）にまで回復（
ステップ５７）シた時点で、ステップ５８へ進み、第１
電磁弁２４を閉弁する。これにより、一連の過冷防止制
御が終了し、冷媒循環系は再び所定量の冷媒全封入した
状態で密閉されることになる。

第８図は、通常運転制御（ステップ５）あるいは他の制
御の実行中に、エンジンキー＜　ＯＦＦとした場合に移
行するエンジンキー停止後の制御（ステップ６）を示し
ており、ステップ６１でエンジンキーに関連した各部、
例えば燃料供給系統などをＯＦＦとした後に、ステップ
６２で第２電磁弁２５を「開」。

他の電磁弁２４　、２７　、２９を「閉」とし、次にス
テップ６３で機関温度状態を判定する。これは、循環系
内が高圧となっている状態でその密閉状態を開放すると
蒸気の噴出を生じるので、系内が負圧化する温度に下が
るまで待機し、例えば液温か９７８Ｃ以下となった時点
で系外に通じる第１電磁弁２４を開く（ステップ６４）
のである。

これＫよって循環系内にはリザーバタンク２１から予備
液相冷媒が導入され、系内の温度低下に従つて、いずれ
満水状態となる。尚、このリザーバタンク２１からの冷
媒導入時には第３′醒磁弁２７は開かれず、かつ冷媒供
給ポンプ４も停止しているために、リザーバタンク２１
からの冷媒は、ロアタンク１３からコンデンサ３内全経
由してウォータジャケット２内に流入するように流れる
。従って、運転中に伺らかの原因で僅かに空気が侵入し
て、微細なフンデンサチューブ内に付着した場合でも、
この予備液相冷媒の流入によって系上方へ確実な排出が
行える。

また、このエンジンキー停止後の制御によって、始動か
ら停止までの制御が完了し、この状態で次の始動に備え
ることになるが、前述したように、第１電磁弁２４およ
び第２電磁升２５は常開型電磁弁であり、第３電磁弁２
７および第４電磁弁２９は常閉型電磁弁であるから、ス
テップ６４の終了後はバッテリの消耗全件うことなく、
所定の状態を保持できることになる。

次に、上記の停止状態から再始動を行う場合、第３図で
説明したように第１電磁弁２４の閉弁時つまり系内が高
温状態であるときにはホットスタート制御（ステップ８
）へ移行するのであるが、このホットスタート制御は第
９図に示すフローチャートニ従って行われる。尚、この
ホットスタート制御へ移行したときの各電磁弁の制御状
態は上述したステップ６２の制御状態に等しく、つまり
第２′酸磁弁２５が「開」、他の電磁弁２４　、２７　
、２９が「閉」である。このホットスタート制御は、そ
の前の運転時に通常運転制御（ステップ５）へ進んでい
た場合のほか、コールドスタート制御（ステップ３）の
途中で機関が停止されｆＣ，場合が考えられ、後者の場
合冷媒が余分に系内に存在しているので、ステップ７１
〜ステツプ７３においてウォータジャケット２内が通常
レベルに下がるまで第３電磁弁２７ｆ：開弁し、ウォー
タジャケット２下部からリザーバタンク２１へ液相冷媒
を排出する。第３電磁弁２７を閉じた後は、ステップ７
４〜ステツプ７７においてクォータジャケット２内の液
面に応じて冷媒供給ポンプ４　＠　ＯＮ、ＯＦＦ制御し
、ウォータジャケット２内の液面を通常レベルに維持す
る。そして、このウォータジャケット２内の液面制御と
同時に、ロアタンク１３内の液面を監視（ステップ７８
）シ、ロアタンク１３内の液面が所定レベルに下がるま
で第１電磁弁２４を開弁状態に保って液相冷媒の排出を
継続する。従って、ステップ８０で第１′ｄＬ磁弁２４
を閉弁した時点では、コールドスタート制御（ステップ
３）の終了時点と同様に、密閉した循環系内に所定量の
冷媒が封入され次状態となり、その後、前述した通常運
転制御（ステップ５）へ移行するのである。

以上のように、上記実施例においては、機関１の前部に
設けた第１液而センサ３２と後部に設けた第２液面セン
サ３３とが常に同時にＯＮとなるようにウォータジャケ
ット２内の冷媒液面が制御される。

換言すれば、ウォータジャケット２内に両液面センサ３
２　、３３の設定レベル以上に冷媒が常に貯留されるこ
とになり、例えば車両が傾斜面に停車したような場合に
あっても、機関１の前部あるいは後部において液相冷媒
が不足することはなく、高温部位の気相空間への露出を
確実に防止できるのである。

尚、上記実施例においてはウォータジャケット２１！ｔ
Ｉ後に計２個の液面センサを設けているが、更に多数の
液面センサを設けることが可能であるのは勿論であり、
また、この液面センサはクォータジャケット２壁面に直
接装着するものに限定されず、例えばウォータジャケッ
ト２上部と下部とを連通して外部に導いた連通管内の液
面を検出するように構成することが可能である。

発明の効果以上の説明で明らかなように、この発明に係る内燃機関
の沸騰冷却装置においては、空気を除去した密閉循環系
内で冷媒の沸騰、凝縮サイクルを行わせることによって
、極めて効率の良い冷却が実現できる一方、複数個の液
面センサに基づき冷媒供給ポンプを制御してウォータジ
ャケット内液面を所定レベル以上に保つようにしたので
、クォータジャケットとコンデンサとの相対的な高低位
置が何ら制約されないとともに、機関の傾斜時に局部的
な液相冷媒不足を生じて冷却不良を招くことがなく、自
動車用機関等の冷却装置として極めて信頼性に優れ皮も
のとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る沸騰冷却装置の一実施例上水す
構成説明図、第２図はその液面センサ取付位置を示す要
部の側面図、第３図〜第９図はこの実施例における制御
の内容上水すフローチャートである。１・・・内燃機関、２・・・クォータジャケット、３・
・・３・・・コンデンサ、４・・・冷媒供給ポンプ、７
・・・蒸気出口、８・・・接続管、９・・・蒸気通路、
１３・・・ロアタンク、１４・・・冷却ファン、１５・
・・冷媒通路、２１・・・リザーバタンク、２３・・・
補助冷媒通路、２４・・・第１電磁弁、２５・・・第２
電磁弁、２６・・・分岐通路、ｎ・・・第３電磁弁、２
８・・・空気排出通路、２９・・・第４電磁弁、３１・
・・制御装置、３２・・・第１液面センサ、３３・・・
第２液面センサ、３４・・・温度センサ、３５・・・第
３液面センサ、３６・・・第４液面センサ。外２名第４図特開昭６０〜１１９３１７（１２）特開昭ＧＯ−１１９３１７（１３）

Claims

【特許請求の範囲】に（１）上部蒸気出口が設けられたウォータジャケットと
、上記蒸気出口に接続されるとともに、下部に液化冷媒
を一時貯留する冷媒タンク金偏えたコンデンサと、上記
冷媒タンクと上記クォータジャケットとの間に設けられ
た冷媒供給ポンプと、上記ウォータジャケット、コンデ
ンサ。冷媒タンク、冷媒供給ポンプからなる密閉循環系の系内
に所定量封入される冷媒と、上記ウォータジャケットの
所定液面レベルに対応して複数個設けられた液面セ／す
と、上記液面センサの少くとも一つが液面低下を検知し
たときに上記冷媒供給ポンプを駆動するポンプ制御手段
とを備えてなる内燃機関の沸騰冷却装置。