JPS6017255A

JPS6017255A - 沸騰冷却方式エンジンのシリンダヘツド

Info

Publication number: JPS6017255A
Application number: JP58124802A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Hirano; 芳則平野; Masahiko Kindo; 雅彦金堂; Takao Kubotsuka; 窪塚　孝夫
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1983-07-11
Filing date: 1983-07-11
Publication date: 1985-01-29
Also published as: DE3424470A1; US4553505A; GB2142977B; GB2142977A; DE3424470C2; GB8417360D0

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、沸騰冷却方式エンジンを搭載した自動車の
登板時の不具合対策に関する。

口先願技術］変化するときの大きな潜熱を利用するので、液体熱を利
用する従来の液冷式に比較し、冷媒の循環量を大幅に減
少することができ、これにより、放熱器（コンデンサ）
を小型化できるなど、かずかずのメリットを有するとい
うことで、本願出願人が既に提案しているものである。

（特願昭５８−５３７８７号参照）この沸騰冷却方式はシリンダヘッドの冷却ジャケットを
一定の液面の冷媒で満たずようにするため、その液面か
ら出た蒸気を上方の蒸気マニホールドに導き適当な空所
に設けた小型のコンデンサで再び液相に戻し、これを冷
却ジャケラ１〜内の液面センサの指令により冷却ジャケ
ラ１〜に送っており、これにより、冷媒液面を所定の高
さに保ち燃焼室外壁、即ち、冷却ジャケット下壁が液面
から露出でるいわゆるドライアウトになることを防止し
ている。

［発明の目的］しかしながら、蒸気沸騰冷却方式エンジンを搭載した自
動車を急登板路を運行する場合のように、急傾斜で、か
つ、エンジン冷却放熱量の増大づるような用い方をした
場合は、冷媒液面が傾き、かつ、ｉ！ｌＩｉ騰蒸気を人
聞に放出するため、液面センサが液面下にあるにもかか
わらず、一部気筒の燃焼室外壁が露出したり、或いは、
金気筒の燃焼室が一様に、例えばディーゼルエンジンの
予燃焼室、これは耐熱的に最も苦しい部分であるが、こ
の予燃焼室の外壁が一斉に露出したりして、エンジンの
焼付りの危険を生ずるおそれがある。また、液状冷媒が
蒸気室から低位置のところに流出し冷ん１ジレケツトに
戻らなくなり、登降板、急旋回等の種類により異なるが
、いずれにしても冷媒液面の傾斜によって、不具合が生
ずる。この対策を液面センサで行う場合柱々の方向に対
応するよう液面センサを設ける必要があり構造が複雑に
なり、コス］ヘアツブにつながる。更に冷却ジャケラ１
〜の気相空間の高さが小さいと、液面センサのＩ号に基
づいて増量すると冷媒コンデンサへ流出す゛る恐れもあ
る。

この発明は上記に鑑み、冷媒液面が変化してｂ、燃焼室
外壁が露出しないようにし、もって］ニンジン焼付等の
危険を防止することを目的としている。

［発明の構成］この発明は、上記目的を達成づるため、冷Ｎ１ジヤケツ
１−の大部分に液相の冷媒を満し、該冷媒の沸騰による
気化潜熱でエンジンを冷却し、冷却ジャケット内の液面
高さを液面センサにより所定に保つようにした沸騰冷却
方式エンジンのシリンタヘッドにおいて、前記冷却ジャ
ケットに、燃焼室壁より高く、かつ、液面センサより低
い仕切壁を設りたことを要旨とするものである。

［作用］この発明は、上記仕切壁により、液面が傾斜しても、燃
焼室壁面より高い仕切壁があるので、その仕切壁により
冷媒の移動が止められ、従って、ダム効果による冷媒溜
めにより、燃焼室外壁の露出を防止する。

また、車両が、水平に復帰した場合は、仕切壁が液面セ
ンサで決められる液面高さより低いので、仕切られた燃
焼室外壁部分に溜っている冷媒が、仕切壁を越えて、減
少している部分に流れこみ、冷媒液面の均一化を果すこ
とになる。

［実施例］第１図はこの発明の第１実施例を示し、エンジンの長手
方向Ｘに対しこれと直角方向に仕切壁を設【ノたもので
ある。即ち、この場合は、第２図に示すようにエンジン
Ｅの長手方向Ｘを自動車の前後方向に向け、かつ、エン
ジンを前部に設けた、いわゆる、ＦＲ（フロントエンジ
ンリヤドライブ）方式に適用するものである。

まず、構成を説明すると、１は冷却ジャケット、２は燃
焼室、３は冷却ジャケット下壁即ち、燃焼室外壁、４は
燃焼室中間外壁、５は仕切壁、６は車両水平時の冷媒液
面である。即ち液面センサ６ａの位置である。仕切壁５
は燃焼室中間外壁４の位置において、これより上方の蒸
気室７に向（〕て垂直に立ち、燃焼室外壁３よりも、充
分に高く、冷媒液面６よりも低く、かつ、左右両壁まで
１姿続するように、燃焼室外壁４と一体鋳造で、各燃焼
室間に夫々形成する。

次に、この実施例の作用を説明する。

第３図に示すように、急勾配傾斜面を登板づるとき、車
体Ｂの傾斜と共にエンジンＥが傾斜しても、冷媒が仕切
壁５により下方即ち後方（図の右方向）へ移動すること
を抑制する。。つまり、仕切壁５は燃焼室外壁より充分
高いので、例え＜ｉ　ｒｉｉ方気筒の燃焼室外壁３ａを
おおう冷媒溜り８を確保する作用をし、優れた沸騰熱伝
達特性を発１軍することができる。この結果、蒸気とな
った冷ｖＸ（ま蒸気マニホールド９に集まり、コンデン
サ１０−１で電動ファン１１等により冷却されて液状と
なり、ポンプ１２によりリターン管１３を通り、再びシ
リンダブロック１４の冷却ジャケラ１へに戻されて循環
し、適正な冷却を行なうことできる。。このとき液面セ
ンサ６ａが冷媒より露出して信号がモジニール６ｂに送
られてくるが、傾斜センサ６ｃの信号により電動ポンプ
１２へ作動信号は遮断され、冷媒は増量されない。但し
、傾斜センサ６ｃの信号が一定時間内に所定時間送られ
ると上記遮断は解除される。

もし、仕切壁がない場合は、第４図のように、燃焼室外
壁３が金気筒の燃焼室と共に、連続しているので、Ｍ５
図のように傾斜ジると、右方にのみ冷媒が片寄り前方気
筒の燃焼室３ａが露出し。

一時的にドライアラ１へとなるので、著しく熱伝達特性
を悪化させ、エンジン焼イ」等の危険を生ずるのである
。更に、液面センサ６ａの冷媒からの露出により電動ポ
ンプ１２が作動し、冷却ジャケラ１へ１へ冷媒を供給し
すぎるおそれがある。

しかし、この発明によるものは、このような危険を全く
生じないものである。

また、この仕切壁は、車両水平時の液相冷媒の液面（水
位）即ち液面センサ位置より低い高さに設Ｃプであるの
で、エンジン傾斜後、水平に戻った場合は、該仕切壁に
より仕切られた各冷却ジ１１ケット室の液面は、余分の
冷媒が、これを乗り越えて移動するため、均一に分配さ
れたものとなる。

また、仕切壁５は、冷却ジ１７ケツ１へ１の両側ｌ？と
接続しているので、シリンダヘッドの剛性を向上し、こ
れにより振動を抑制御る役目も果づ。

第６図には、第１図の変形である第２実施例を示す。仕
切壁５は熱負荷の大きい燃焼室２の中火壁３に設けたも
ので、第１実施例と同様の作用をするほか、この仕切壁
より小さい突出部１５と共に、放熱フィンの作用をもは
たずものである。この放熱フィンにより、沸騰伝熱面積
を増大することができ、熱負荷の大きい燃焼室回りの低
熱流速化が可能となり、壁温分布の均一化ができるとい
う効果が得られる。

第７図は、この発明の第３実施例を示し、エンジンの長
手方向Ｘ（紙面に直角）に対し平行に仕切壁を設けたも
ので、ディーゼルエンジンの例を示す。この場合は、第
８図示すように、エンジンＥの長手方向Ｘを自動車の前
後方向と直角な方向に向け、かつ、エンジンを前部に設
けた、いわゆる、ＦＦ（フロントエンジン、フロントエ
ンジン）方式に適用するものである。

第７図によりこの実施例の構成を説明する。１６は渦流
状の予燃焼室、１７はその外壁、１８は燃料噴射ノズル
取伺部、１９はグロープラグ取付部で、これらの回りを
冷却ジャケット１が囲み、その下壁３は主燃焼室の外壁
となっている。

仕切壁５は冷却ジャケット下壁３より」ニガの蒸気室７
に向って延び、その高さは、予燃焼室外壁１７よりも高
く、かつ、冷媒液面６より低くなっており、長手方向に
２個、下壁３と一体鋳造により形成する。勿論、冷却ジ
ャケットの前後壁まで接続する。

次に作用を説明づる。

坂道を登るとき、第９図に示すように、仕切壁がない場
合には、予燃焼室１６の外壁１７が露出してしまい、焼
イ」き、又は、熱歪によるクラックが生ずるが、この実
施例の場合は、第１０図に示すように、仕切壁５がダム
効果を有づるため、冷媒がタム内に溜められ、保持され
ることになる。

この結果、燃焼室外壁１７が露出せず、冷媒にＪ・る蒸
発冷却部を可能とする。

また、急発進等の運転条件で、冷媒に大ぎな加速度が生
じた場合は、蒸気室７から蒸気マニホールド９へと冷媒
液体のままで流入Ｊることか、第８図の場合に冷却ジャ
ケット１が広い区画を占めるので充分考えられるが、こ
の実施例では第１０図のように冷却ジャケットが小さな
区画２０に区切られているため冷媒の動き難さが増して
おり、これにより液面の揺動を抑止して前述の液体のま
まの蒸気室への流入を防ぐのである。もし、液体のまま
低位置のコンデンサ入口管等に流入すると、この液体は
そこに溜ったままシリンダヘッドの冷却ジャケラには戻
らないため、冷却能率を茗しく害することになる。

仕切壁は館記実施例ではエンジン長手方向又はこれに直
角な方向のいずれかに設【ノるもので説明したが、自動
車の旋回による液面変化を考慮づる場合は、前後左右、
格子状に設（プる方が好ましい。

また、場合によっては、斜めに設（〕てもよい。尚、本
実施例では傾斜センサを設けＩＣ構劃側例示したが、液
面センＩす上方の気相空間の高さに余裕があり、車両傾
斜時液面センサにより冷媒を増量しても］ンデンザ側へ
冷媒が流失するおそれがない場合には傾斜センサは必要
ない。

以上説明したように、この発明によれば、沸騰冷却エン
ジンのシリンダヘッドにおいて、冷却ジャケットに、燃
焼室外壁より高く、かつ、液面センサより低い仕切壁を
設け、また、好ましくは、エンジン長手方向とほぼ直角
な方向又は、エンジン長手方向とほぼ平行な方向に仕切
壁を設けたので、以下のような多くの効果を生ずる。

［発明の効果］（＋＞ＦＲ方式の自動車において、登板による車体傾斜
時に液相冷媒の片寄りを防ぎ、沸騰熱伝達特性を保持す
ることができる。

（２）ＦＦＦＲ方式自動車においても、（１）　と同様
の効果を生ずる。

（３）燃焼室回りの低熱流速化ができ、壁温分布の均一
化をδすることができる。

（４）　シリンダヘッドの剛性を向上でき、騒音防止効
果を発揮する。

（５）ディーゼルエンジン等の予燃焼室外壁の露出によ
る焼付、クラック等を防止する。

（６）　液体冷媒の蒸気室流出による冷媒循環系の悪化
を防止する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例にＪ：るシリンダヘッド
の縦断面図、第２図はＦＲ方式自動車の平面図、第３図
は第１図のシリンダヘッドを備えたエンジン搭載車体の
登板状態の作用説明図、第４図は従来のシリンダヘッド
の縦断面図、第５図は従来のシリンダヘッドの第３図に
相当ザる作用説る開園、第６図はこの発明の第２実施例によりシリンダヘ
ッドの縦断面図、第７図はこの発明の第３実施例による
シリンダヘッドの横断面図、第８図は従来の仕切壁のシ
リンダヘッドの作用を説明する横断面図、第９図は従来
のシリンダヘッドの横断面図、第１０図は第７図のシリ
ンダヘッドの作用を説明する横断面図である。（図面の主要な部分を表わす符号の説明）１・・・冷Ｌ
１ジャケッ１−２・・・燃焼室５・・・仕切壁６・・・エンジン水平時の冷媒液面７・・・蒸気室　８・・・冷媒溜り９・・・蒸気マニホールド１０・・・コンデンサ１１・
・・電動ファン　１２・・・ポンプ１３・・・リターン
管　１４・・・シリンダロック１５・・・突出部　１６
・・・予燃焼室１７・・・予燃焼室の外壁１８・・・燃料噴射ノズル取付部１９・・・グロープラグ取付部２０・・・区画　Ｂ・・・車体Ｅ・・・エンジン

Claims

【特許請求の範囲】

（１）冷却ジ１νケットの大部分に液相の冷媒を満し、
該冷媒の沸騰による気化潜熱でエンジンを冷却し、前記
冷却ジャケット内の液面高さを液面センサにより所定値
に維持する沸騰冷却方式のエンジンのシリンダヘッドに
おいて、前記冷却ジャケットに、燃焼室外壁より高く、
かつ液面センサ位置より低い仕切壁を設け１＝ことを特
徴とするｗ８騰冷却方式エンジンのシリンダヘッド
（２）　上記仕切壁がエンジンの長手方向に対して、は
ぼ直角な方向に配置されている第１項記載の沸騰冷却方
式エンジンのシリンダヘッド
（３）　上記仕切壁がエンジンの長手方向に対して、は
ぼ平行な方向に配回されている第１項記載の沸騰冷却方
式エンジンのシリンダヘッド。