JPS60243321A

JPS60243321A - 車両用内燃機関の沸騰冷却装置

Info

Publication number: JPS60243321A
Application number: JP59100156A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Hirano; 芳則平野
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1984-05-18
Filing date: 1984-05-18
Publication date: 1985-12-03
Anticipated expiration: 2009-11-16
Also published as: EP0161687B1; EP0161687A2; JPH0692730B2; EP0161687A3; US4601264A; DE3573943D1

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、ウォータジャケット内に液相冷媒を貯留し
ておき、その沸騰気化により内燃機関の冷却を行うとと
もに、発生した冷媒蒸気をコンデンサにより凝縮して再
利用するようにした内燃機関の沸騰冷却装置に関する。

従来技術内燃機関の温度は、周知のように機関の熱効率や充填効
率あるいは耐ノツク性能などに直接に影響するほか、油
粘性による摩擦損失などに影響し、機関の燃料消費率や
最大出力あるいは騒音の大小などを左右する要因となる
。しかし、従来の一般的な水冷式冷却装置にあっては、
サーモスタットにて流路を切換えることにより暖機時の
過度の冷却を防止している程度に過ぎず、温度制御はな
されていないに等しい。また、電動ファンの０Ｎ−ＯＦ
Ｆにより温度制御を行おうとしても、冷却系内に多量の
冷却水が循環しており、その全体の温度変化を待たなけ
ればならないので、負荷や回転速度等運転条件に応じて
可変的に設定した目標温度に応答性良く追従させること
は全く不可能であり、上述した熱効率等を考慮した高精
度な温度制御は到底実現できない。

一方、上記のような冷却水の単純な温度変化を利用した
冷却装置に対し、冷媒（冷却水）の液相−気相の相変化
を利用した冷却装置も種々提案されている（例えば特公
＠５７−５７６０８号公報。

７′ 特開昭５７−６２９１２号公報等）。これは基本的には
、ウオークジャケット内で貯留状態にある液相冷媒を沸
騰させ、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構成であって、ウォータジャケット
内の各部の温度を冷媒沸点に均一に維持できるとともに
、コンデンサにおげろ熱交換効率を飛躍的に向上させ得
る利点が指摘されている。そして、このように相変化を
利用する場合には、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、運転条件に応じた応答性の良い温
度制御を実現し得る可能性がある。

しかし、従来この種冷却装置においては、上記のように
系内圧力に応じて温度が直ちに変動するということは、
むしろこの種冷却装置の実用化を困難にする大きな欠点
であると考えられていた。

すなわち、クォータジャケットやコンデンサ等からなる
冷却系内を密閉した構成では、例えば自動車用機関に適
用した場合に、機関発熱量が広範に変化し、しかも効率
の良いコンデンサの放熱能力が車両走行風の大小に殆ど
支配されてしまうことから、両者の平衡が崩れ易いとと
もに、これが直ち（Ｃ温度変化として現われてしまい、
コンデンサに対する冷却ファンの送風量を多少変化させ
た程度では到底制御することができないのである。

それ故、上記の特公昭５７−５７６０８号公報や特開昭
５７−６２９１２号公報に見られるように、従来装置で
は、冷却系内を大気に一部で連通させて実質的に非密閉
構造とし、大気圧下での冷媒沸点に固定的に維持するよ
うに構成しており、結局、上述したような運転条件に応
じた温度制御は実現されていない。

発明の目的本発明は上記のような技術的背景の下になされたもので
あって、その目的とするところは、例えば自動車用機関
のように機関発熱量や冷却に供される車両走行風量が広
範に変化するような場合であっでも、機関温度を機関運
転条件に応じて確実にかつ応答性良く制御し得る沸騰冷
却装置を提供することＫある。

発明の構成および作用第１図は第１発明の構成を示す機能ブロック図である。

機関のウォータジャケット１は液相冷媒が貯留される構
造のもので、コンデンサ２とともに外気に対し密閉状態
に保たれている。コンデンサ２は、上記ウォータジャケ
ット１で発生した冷媒蒸気が比較的上部から導入される
よ・うに上記ウォータジャケット１に接続されており、
かつ下部から凝縮された液相冷媒が取り出される構造と
なっている。また、このように密閉されたウォータジャ
ケット１等の外部に、大気開放されたリザーバタンク３
が設けられており、その内部に適宜な量の液相冷媒が貯
留されている。

冷媒供給手段４は、上記コンデンサ２の下部あるいは上
記リザーバタンク３から上記ウォータジャケット１に対
し液相冷媒を供給するものであり、例えば電動ポンプ等
から構成される。

冷媒導入手段５は、コンデンサ２内の液相冷媒の液面を
高めるべくリザーノくタンク３からコンデンサ２内に液
相冷媒を導入するものであり、冷媒排出手段６は、コン
デンサ２内の液相冷媒の液面を下げるべ（逆にコンデン
サ２円からリザーノくタンク３内に液相冷媒を排出する
ものである。

上記冷媒導入手段５および冷媒排出手段６は、例えば電
動ポンプ等から構成することができるが、夫々にポンプ
を設けずに単一のポンプを共用シ、その吸入側および吐
出側の流路を複数の電磁弁にて適宜形成する構成とする
こともできる。更に上記冷媒供給手段４をも含めてポン
プを共用した構成も可能である。

また、制御温度範囲が大気圧下での冷媒沸点よりも全体
として低く、ウォータジャケット１内で常に減圧沸騰が
生じた状態となる場合には、単にリザーバタンク３とコ
ンデンサ２内との間を開閉する電磁弁にて冷媒導入手段
５を構成することができる。

一方、上記ウォータジャケット１に対しては、そこに貯
留されている液相冷媒の液面位置を検出する液面検出手
段７と、液相冷媒温度を検出する温度検出手段８とが夫
々設けられている。尚、温度検出手段８は、液相冷媒を
直接に検出するものｎ）１．８店、ｂ塊に鱈ｎ）２名ｇ
ｓす一六シ拍％＋ｔｒ士２１μト六週］室訊ｂウーー−
タジャケット１上部の気相冷媒領域の圧力などから間接
的に検出するものであっても良い。

ウォータジャケット側液面制御手段９は、上記の液面検
出手段７の検出に基づき上記冷媒供給手段４を制御する
ものであり、この制御の結果、ウォータジャケット１内
で沸騰気化により減少した冷媒がコンデンサ２あるいは
リザーバタンク３からの冷媒供給によって補給され、液
面が常に略一定に保たれる。

目標設定手段１０は、負荷９回転速度等の各種運転条件
信号を入力として最適な目標温度を設定するものであり
、コンデンサ側液面制御手段１１は、この目標温度と上
記温度検出手段８による検出温度とを比較し、両者を合
致させるべく冷媒導入手段５および冷媒排出手段６とを
制御するものである。

すなわち、コンデンサ２の熱交換効率は、コンデンサ２
内部が液相冷媒である場合と気相冷媒である場合とで著
しく変化し、上方に気相冷媒が、下方に液相冷媒が夫々
共存する状態でＧ巳−１気相冷媒の領域のみが実質的な
放熱面積となる。従って、その液面の高さを制御するこ
とにより、放熱能力を任意に、かつ広範囲に制御するこ
とができる。

そして、前述したようにウォータシャグツト１等は密閉
状態にあるから、コンデンサ２の放熱能力によって定ま
る冷媒の凝縮量と、ウォータジャケット１側での発熱量
に応じた蒸気発生量との釣り合いが崩れると、直ちに内
部圧力が変動し、冷媒沸点の変化を来たして、ウォータ
ジャケット１内の温度が速やかに上昇あるいは下降する
ことになる。

従って、検出温度と目標温度との比較に基づきコンデン
サ２内の液面位置を制御することによって、車両走行風
等の外乱に十分対抗し得る高精度かつ応答性の良い温度
制御を実現でき、しかもその制御可能な温度範囲も、コ
ンデンサ２全体を気相領域とした場合と液相領域とした
場合の放熱能力の差が極めて大きいことから、相当に広
範囲な温度制御を行い得るのである。

次に第２図は第２発明の構成を示す機能ブロック図であ
る。尚、第１発明と共通する主要部には同一符号を付し
である。

この第２発明においては、コンデンサ２の前面あるいは
背面に強制冷却用の冷却ファン１２が臨設されており、
これをファン制御手段１３が制御している。

目標設定手段１０’は、負荷２回転速度等の各種運転条
件信号を入力として、比較的狭い範囲、例えば１〜２℃
程度の範囲で第Ｊ上限温度（ａ）と第１下限温度（ｂ）
とを設定し、かつこれらを含む比較的広い範囲、例えば
５〜６℃程度の範囲で第２上限温度（ｃ）と第２下限温
度（ｄ）とを設定するものである。

尚、これは所定の演算あるいはデータの読み出し等によ
って行われるが、その上下の温度範囲も固定した値とす
る必要はなく、可変的に設定することが可能である。

ファン制御手段１３は、温度検出手段８によ、る検出温
度を、上記第１上限温度（ａ）および第１下限温度（ｂ
＋と比較し、第１上限温度（Ｊｌ）以上であれば冷却フ
ァン１２をＯＮに、第１下限温度（ｂ）以下であればＯ
ＦＦに、夫々制御するものであり、つまり両温度の範囲
内に維持するべ（強制冷却風をコンデンサ２に供給する
ことになる。

一方、コンデンサ側液面制＃す段１１′は温度検出手段
８による検出温度を、上記第２上限温度（Ｃ）および第
２下限温度（ｄ）と比較し、第２上限温度（Ｃ）以上で
あれば冷媒排出手段６を作動させ、第２下限温度（ｄ）
以下であれば冷媒導入手段５を作動させるものであり、
両温度の範囲内に維持するべくコンデンサ２の実質的放
熱面積の制御を行う。

すなわち、この第２発明においては、定常走行時等にお
ける微小な温度変動に対しては冷却ファン１２のみが作
動し、強制冷却風の有無により放熱能力を変化させて目
標温度（第１上限温度と第１下限温度の間）に維持しよ
うとし、運転条件の急変あるいは車速の急変により実際
の温度が目標温度から大きく離れた場合に前述したコン
デンサ２の液面制御による温度制御を行うのである。

冷却ファン１２に依存する温度制御は、送風量変化がコ
ンデンサ２内の凝縮量変化つまり内部圧力変化に直結す
るため、極めて応答性が良いのであるが、その反面、車
両走行風に比して風量も少な（、制御可能な温度範囲は
狭い。逆に、コンデンサ２の液面制御による温度制御は
、前述したように制御可能な温度範囲が広く得られる反
面、制御応答性としては液相冷媒の導入、排出に要する
機械的な応答遅れに制約されてしまう。

この第２発明においては、上記のようにコンデンサ２の
液面制御によって温度を予め粗く制御し、その範囲内で
更に冷却ファン１２による微細な制御が行われるため、
夫々の長所が活かされ、広範な温度範囲に亘って応答性
良く、かつ高精度に温度制御を実現できるのである。

実施例第３図は本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、２１はウォータジャケット２２を
備えてなる内燃機関、２３は気相冷媒を凝縮するための
コンデンサ、２４は［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２２は、内燃機関２１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２５およびシリンダヘッド２６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
出口２７が設けられている。この蒸気出口２７は、接続
管２８および蒸気通路２９を介１−でコンデンサ２３の
上部入口２３ａに連通しており、かつ上記接続管２８に
は、冷媒循環系の最上部となる排出管取付部２８ａ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３０が密閉している。

上記コンデンサ２３は、−上記入口２３ａを有する了ツ
バタンク３１と、上下方向の微細なチューブを主体とし
たコア部３２と、このコア部３２で凝縮された液化冷媒
を一時貯留するロアタンク３３とから構成されたもので
、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３４を備えている。また、上記ロアタンク
３３は、その比較的、下部に冷媒循環通路３５の一端が
接続されているとともに、これより上部に補助冷媒通路
３６の一端が接続されている。上記冷媒循環通路３５は
、その他端が上記ウォータジャケット２２の下部の冷媒
入口２２ａに接続されたもので、その通路中に三方型の
第２電磁弁３８．第３電磁弁３９を備えているとともに
、両電磁弁３８゜３９間に上記冷媒供給ポンプ２４が介
装されている。そして、上記補助冷媒通路３６は、その
他端が上記第３電磁弁３９を介して上記冷媒循環通路３
５に接続されており、かつ通路中に常開屋の第５電磁弁
４０が介装されている。

４１は、上記ウォータジャケット２２やコンデンサ２３
を主体とした密閉系の外部に設けられたリザーバタンク
であって、これは通気機能を有する・キャップ４２を・
介して大気ＫＭ放されているとともに、上記ウォータジ
ャケット２２の最上部付近の高さ位置に設置され、かつ
その底部に、冷媒導入用通路４３と冷媒排出用通路４４
とが接続されている。上記冷媒導入用通路４３は、その
先端が上記第２を磁弁３Ｂを介して冷媒循環通路３５に
接続されており、上記冷媒排出用通路４４は、先端が上
記補助冷媒通路３６の第３電磁弁３９−第５電磁弁４０
間に接続され、かつ通路中に常開型の縞４電磁弁４５を
備えている。

上記の第２〜第５電磁弁３８，３９，４５．４０は、冷
媒供給ポンプ２４の吸入側および吐出側の流路を適宜切
換えて、前述した冷媒供給手段、冷媒導入手段および冷
媒排出手段としての流路を夫々構成するものである。具
体的には、第２電磁弁３８を「流路Ｂ」とし、かつ第３
電磁弁３９を「流路Ｃ」とすることによりロアタンク３
３からウォータジャケット２２へ冷媒を循環供給する経
路が形成され、また第２電磁弁３８を「流路Ａ」とし、
かつ第３電磁弁３９ｆ：ｒ流路Ｃ」とすることによりリ
ザーバタンク４１からウォータジャケット２２へ冷媒を
供給する経路が形成される。更に、第２電磁弁３８を「
流路Ａ」、第３電磁弁３９を「流路Ｄ」、第５電磁弁４
ｏを「開」、第４電磁弁４５ｔｌ−ｒ閉」とすることに
より、リザーバタンク４１から冷媒供給ポンプ２４を介
してロアタンク３３側へ冷媒を導入する経路が形成され
、第２電磁弁３８を「流路Ｂ」、第３電磁弁３９を「流
路Ｄ」、第５電磁弁４０を「閉」、第４電磁弁４５を「
開」とすることにより、ロアタンク３３から冷媒供給ポ
ンプ２４を介してリザーバタンク４１へ冷媒を排出する
経路が形成される。

一方、上述した密閉系の最上部となる排出管取付部２８
ａには、系内の空気を排出するための空気排出通路４６
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４６の先端
部がリザーバタンク４１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４６には、
常閉型の第１電磁弁４７が介装されている。

次にセンサ類を説明すると、ウォータジャケット２２に
対しては、液面検出手段を構成する第、１液面センサ５
１と、温度検出手段を構成する温度センサ５２とが設け
られており、他方コンデンサロアタンク３３−に対して
は第２液面センサ５３が設けられている。尚、その他機
関運転条件を検出するための各種センサについては図示
していない。

上記第１．第２液面センサ５１，５３は例えばリードス
イッチを利用したフロート式センサ等が用いられ、冷媒
液面が設定レベルに達しているか否かをＯＮ・ＯＦＦ的
に検出するものであって、第１液面センサ５１はその検
出レベルがシリンダヘッド２６の略中間程度の高さ位置
に設定され、かつ第２液面センサ５３はその検出７ペル
が補助冷媒通路３６の開口よりも僅かに上方の高さ位置
に設定されている。温度センサ５２は例えばサーミスタ
等からなり、上記第１液面センサ５１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２２内の液相冷媒の温度を直接検出して
いる。

５４は、゛所謂マイクロコンピュータシステムを用いた
制御装置を示し、上記のセンサ類の各検出信号に基づい
て後述する制御を行っている。

第４図〜第１１図は、上記制御装置５４において実行さ
れる制御の内容を示すフローチャートであって、以下、
機関の始動から停止までの流れに沿ってこれを説明する
。尚、図中第１〜第５電磁弁４７，３８，３９，４５．
．４０を夫々「電磁弁■」、「電磁弁■」・・・・・・
のように略記しである。

第４図は制御の概要を示すフローチャートであって、機
関の始動（イグニッションキーＯＮ）［より制御が開始
すると、所定のイニシャライズ処理（ステップ１）を行
った後に、先ずその始動が初期始動であるか再始動であ
るか、具体的には温度センサ５２による検出温度が所定
温度（例えば４５°Ｃ）より高いか否かを判断する（ス
テップ２）。

所定温度以下つまり未暖機状態の初期始動であればステ
ップ３の空気排出制御を経てからステップ４の暖機制御
へ進み、以後は通常運転制御（ステップ５）をキーＯＦ
Ｆ時まで繰り返し行う。一方、ステップ２で所定温度以
上の場合、つまり再始動時には経時的な空気の侵入が考
えられないので空気排出制御（ステップ３）は省略する
。

また、その制御中にキーＯＦＦの信号が入力されると、
第５図に示す割込み制御ルーチンが実行され、キーＯＦ
Ｆ制御（ステップ６）による一定の処理を経た後に電源
がＯＦＦとなって一連の制御が終了する。

第６図はステップ３の空気排出制御のフローチャートを
示すものである。尚、この機関始動の際に、通常系内は
液相冷媒（例えば水と不凍液の混合液）で殆ど満たされ
た状態にあり、リザーバタンク４１には系内を完全に満
たし得る以上の液相冷媒が貯留されている。空気排出制
御は、この状態から更に系内を完全に満水状態とするこ
とによって空気を排出するものであり、先ずステップ１
１〜ステツプ１３で、空気排出通路４６の第１電磁弁４
７を開くとともに、冷媒供給ポンプ２４によりリザーバ
タンク４１からウォータジャケット２２側へ一定時間液
相冷媒を送り込み、更にステップ１４、ステップ１５で
流路を切換えてリザーバタンク４１からロアタンク３３
側へ一定時間液相冷媒を送り込む。従って、系内に残存
していた空気は、系上部に集められた後、空気排出通路
４６を介して系外のりザーパタンク４１側に強制的に排
出される。尚、ウォータジャケット２２側およびコンデ
ンサ２３側の双方から液相冷媒を送り込むことによって
、コンデンサ２３内部に付着していたような空気や配管
内の空気をも効果的に排出できる。また、ステップ１６
では、空気排出通路４６を閉じるとともに、第４電磁弁
４５．第５電磁弁４０を介してロアタンク３３とリザー
バタンク４１とを連通状態とし、この状態で冷媒供給ポ
ンプ２４を停止（ステップ１７）させた後第７図に示す
暖機制御（ステップ４アヘ進む。

暖機制御に進んで来た時点では、コンデンサ２３内は当
然液相冷媒で満たされた状態にあるから、コンデンサ２
３の放熱能力は極めて低く抑制され、その結果、ウォー
タジャケット２２内の冷媒温度が速やかに上昇して、や
がて沸騰が始まる。暖機制御は、基本的にはそのウォー
タジャケット２２内の温度が目標温度に一ヒ昇するまで
ロアタンク３３とリザーバタンク４１とを連通状態に保
ったまま（ステップ２１）待機するものであり、ステッ
プ２３で、実際の検出温度と設定温度との比較を行い、
検出温度が「設定温度＋１．５℃（α３）」となったと
きに、系内を密閉状態（ステップ２５）として、この制
御を終了する。上記の設定温度は、機関の負荷や回転速
度等の運転条件に応じて随時最適に設定されるもので、
例えば８０〜１１０６Ｃ程度の範囲内で定められる（ス
テップ２２，３４゜４６）。

一方、この暖機制御の間、系内は大気圧下に開放されて
いるため、設定温度が略１００℃を越える場合などでは
、発生蒸気圧によって系内の液相冷媒がリザーバタンク
４１に押し出される結果、温度が設定温度に達する前に
、ウォータジャケット２２内の液面（フローチャート中
ではｃ７Ｈ液面と略記する）やロアタンク３３内の液面
が過度に低下する。これに対処するため、何れか一方の
液面が第１液面センサ５１あるいは第２液面センサ５３
の設定レベルを下廻ったとき（ステップ２４でＮＯのと
き）には、直ちに系内ｔ−密閉（ステップ２５）して、
この制御を終了する。

・第８図〜第１０図は、キーＯＦＦ時まで継続される通
常運転制御の７０−チャートであって、冷却ファン３４
による温度制御、冷媒排出によるコンデンサ液面下降制
御、冷媒導入によるコンデンサ液面上昇制御が、夫々第
８図、兜９図、第１０図に主に示されている。

先ず、前述したように、暖機制御（ｌｉｃＩ図〕におい
て検出温度が［設定温度＋１．５℃（α３）」となった
状態でこの通常運転制御に進んで来た場合について説明
すると、第８図のステップ３５．ステップ３６で冷却７
アン３４をＯＮとするとともに、既にステップ３８の第
２上限温度〔設定温度＋１．５℃（α３）〕を越えてい
るので、直ちに第９図のステップ３９以降のコンデンサ
液面下降制御に入る。

このコンデンサ液面下降制御は、コンデンサ２３内の液
相冷媒を冷媒供給ポンプ２４によりリザーバタンク４１
へ強制的に排出しくステップ４０゜ステップ４１）、コ
ンデンサ２３内の液面を低下させて放熱能力を高めるも
のであり、その排出は検出温度が「設定温度＋０．５℃
（α５）」の温度（低下するまで継続され（ステップ４
６．ステップ４７）−曇得に系内を常開Ｃステップｌ穢
口で終了する。上記の終了温度は、冷却ファン３４のみ
に依存する第２上限温度〔設定温度＋１．５℃（α３）
〕と第２下限温度〔設定温度−４，０℃（α４）〕の範
囲（ステップ３８参照）内で、かつ設定温度より若干高
温側に設定しであるが、これは液面の下降に対する温度
変化の応答性を考慮したものである。また、上記冷媒排
出中にも、クォータジャケット２２内では冷媒が沸騰し
続けるので、徐々にその液面が低下して行くが、このウ
ォータジャケット側液面が設定レベル以下となった場合
には、ＪＩ３電磁弁３９を一時「流路ＣＪＫ切換えてコ
ンデンサ２３からウォータジャケット２２へ液相冷媒の
補給を行い（ステップ４２〜４４）、第１液面センサ５
１の設定レベルに維持する。尚、万一コンデンサ２３内
の液面を最大限忙低下させても放熱能力不足が回避でき
ずに、第２液面センサ５３による設定レベルにまで液面
が下降してしまった場合には、蒸気の流出を防止するた
めに、直ちにこの制御を終了する（ステップ３９．ステ
ップ４５）。

一方、上記のようにコンデンサ２３内の液面が適宜に制
御されて機関発熱量とコンデンーリ−２３の放熱量とが
、その沸点の下で略平衡し、系内が密閉された後は、第
８図のステップ３５〜ステツプ３７において、系内温度
を第１上限温度〔設定温度＋０．５℃（α１）〕と第第
１下限温〔設定温度−〇、５℃（α２）〕との間に維持
するように冷却ファン３４のみを制御する。また、ウォ
ータジャケット２２内の液面が設定レベル以下となった
場合にはコンデンサ２３側からウォータジャケット２２
へ液相冷媒を補給する（ステップ３１〜３３）。

また車両走行風の増大などの外乱や、運転条件の変化に
伴う設定温度自体の変化によって、系内温度が第２下限
温度〔設定温度−４，０’Ｃ（α４）〕を下廻った場合
には、ステラ１３８０判別により第１０図に示すコンデ
ンサ液面上昇制御を開始する。これはリザーバタンク４
１内の液相冷媒を冷媒供給ポンプ２４によりコンデンサ
２３側へ強制的に導入しくステップ４９．ステップ５０
）、コンデンサ２３内の液面を上昇させて放熱能力を抑
制するものであり、その導入は検出温度が「設定温度−
２，０°Ｃ（α６）」の温度に上昇するまで継続（ステ
ップ５５）され、最後に系内金密閉（ステップ４Ｂ）し
て終了する。上記の終了温度は、やはり液面の上昇に対
する温度変化の応答性を考慮したものである。また、こ
の冷媒導入中にウォータジャケット２２内の液相冷媒が
不足した場合には、第３電磁弁３９を一時「流路Ｃ」に
切換えてリザーバタンク４１からウォータジャケット２
２へ液相冷媒を補給しくステップ５１〜５３）、第１液
面センサ５１の設定レベルに維持する。

上記のコンデンサ液面上昇制御の結果、系内温度が第２
上限温度〜第２下限温度の範囲内（ステップ３８）に導
かれた後は、やはり前述した冷却ファン３４のみによる
温度制御（ステップ３５〜３７）が行われる。

このように、コンデンサ２３内の液面制御は、系内温度
を常に＄２２上限温（設定温度＋１．５℃）と第２下限
温度（設定温度−４，０℃）の、範囲内に導くように行
われる本のであり、倒置−ば運転条件の急変により設定
温度が大きく変化し、た場合にも、コンデンサ２３の放
熱能力を広範囲に、かつ速やかに変化させ得るとともに
、これによる凝縮量変化が直ちにウォータジャケット２
２側冷媒の沸騰の抑制、促進として影響を及ぼすので、
極めて良好に設定温度に追従させることができる。そし
て、冷却ファン３４の制御は、系内温度を更に第１上限
温度（設定温度＋０．５℃）と第１下限温度（設定温度
−０，５℃）の範囲内に導くように行われ、これによっ
て一層高精度でかつ応答性の良い温度制御が達成される
のである。

次に第１１図は、機関のイグニッションキーがＯＦＦ操
作された場合に割込処理されるキーＯＦＦ制御（ステッ
プ６）を示している。

これは、先ず設定温度を８０℃にセット（ステツブ６３
）することによって、前述したコンデンサ液面下降制御
を行わせ、コンデンサ２３の放熱能力を最大限に利用す
るようにした後に、最大１０秒程度冷却ファン３４を駆
動して強制冷却（ステップ６４〜ステツプ６６）し、系
内が適当な温度（例えば８５℃）以下となる（ステップ
６８）か、あるいは一定時間（例えば１分）経過したこ
と（ステップ６７）を条件として電源をＯＦＦ　（ステ
ップ６９）とす″る。この電源ＯＦＦにより常閉型電磁
弁である第１電磁弁４７は「閉」に、常開型電磁弁であ
る第４電磁弁４５および第５電磁弁４０は「開」となる
ため、系内の温度低下つまり圧力低下に伴ってリザーバ
タンク４１から冷媒排出用通路４４を介して液相冷媒が
自然に導入され、最終的には系全体が液相冷媒で満たさ
れた状態となって次の始動に備えることになる。また上
記の液相冷媒の導入の際には、コンデンサ２３を経由し
て系内に流入するので、運転中に何らかの原因で僅かに
空気が侵入して微細なコンデンサチューブ内に付着した
場合でも、系上方へ確実な排出が行える。

一方、上記のキーＯＦＦ制御中に再度イグニッションキ
ーがＯＮ操作される場合もあるが、この場合にはステッ
プ６２の判断によりステップ７０へ進み、予め退避させ
た（ステップ６１）情報に基づいて冷却ファン３４を復
帰させ、かつキーＯＦＦ前に進行していた制御状態に戻
るのである。

以上、本発明の一実施例を詳細に説明したが、細部の具
体的な構成を必要に応じて変更し得ることは言うまでも
ない。

第１２区に示す実施例は、冷媒導入手段を大気圧の利用
により実質的に電磁弁のみから構成して、機械的構成の
簡素化を図ったものである。

すなわち、冷媒供給ポンプ２４を備えた冷媒循環通路３
５によってロアタンク３３とウォータジャケット２２と
が接続されているとともに、該通路３５の冷媒供給ポン
プ２４下流側に三方型電磁弁６１が設けられており、こ
の三方電磁弁６１を介して上記冷媒循環通路３５が冷媒
排出用通路４４に接続されている。そして、冷媒導入通
路４３は、常開型電磁弁６２のみを介してロアタンク３
３に接続されている。

この構成は、制御温度範囲を例えば８０〜１００℃のよ
うに冷媒の減圧沸騰領域内のみに設定した場合に好適な
ものであり、リザーバタンク４１からコンデンサ２３へ
の冷媒導入は、常開型電磁弁６２を開弁することにより
、リザーバタンク４１側の大気圧と系内の負圧との差圧
を利用１−て行われる。また冷媒のリザーバタンク４１
への排出は三方型電磁弁６１を「流％Ａ」とし、ウオー
クジャケット２２への供給は「流路Ｂ」として、夫々冷
媒供給ポンプ２４（ｊｌ−ｊｌ用して行われる。系内が
実際に負圧であるか否かの判断は、系内温度からも可能
であるが、この実施例ではウォータジャケット２２最上
部にダイヤフラム型の差圧スイッチ６３を設けである。

尚、正逆両方向に駆動し得る型式の冷媒供給ポンプ２４
を用いれば、三方型電磁：９Ｐ６１を「流路Ａ」として
逆方向に冷媒の導入を行うことも可能であり、この場合
には系内が正圧となる温度範囲まで制御可能となる。

発明の効果以上の説明で明らかなように、コンデンサ内の液面制御
により冷媒の沸点温度を可変制御するようにした本発明
によれば、車両走行風等の外乱に影響されることなく系
内温度を目標温度に速やかに追従させることが可能とな
り、燃料消費率や機関出力等を考慮した高精度な温度制
御を実現することができる。

そして、このコンデンサ内の液面制御とファン制御とを
組み合せた第２発明によれば、更に高精度でかつ過渡時
の応答遅れが少ない温度制御を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１発明の構成を示す機能ブロック図、第２図
は第２発明の構成を示す機能ブロック図、第３図は本発
明の一実施例を示す構成説Ｅ！Ａ図、第４図、第５図、
第６図、第７図、第８図、第９図。第１０図および第１１図はこの実施例における制御の内
容を示すフローチャート、第１２図は本発明の異なる実
施例を示す構成説明図である。１・・・ウォータジャケット、２・・・コンデンサ、３
・・・リザーバタンク、４・・・冷媒供給手段、５・・
・冷媒導入手段、６・・・冷媒排出手段、７・・・液面
検出手段、８・・・温度検出手段、９・・・ウォータジ
ャケット側液面制御手段、１０．１０’・・・目標設定
手段、１１゜１１′・・・コンデンサ側液面制御手段、
１２・・・冷却ファン、１３・・・ファン制御手段、２
１・・・内燃機関、２２・・・クォータジャケット、２
３・・・コンデンサ、２４・・・冷媒供給ポンプ、３３
・・・ロアタンク、３４・・・冷却ファン、３８・・・
第２電磁弁、３９・・・第３電磁弁、４０・・第５電磁
弁、４１・・・リザーバタンク、４５・・・第４電磁弁
、４６・・・空気排出通路、４７・・・第１電磁弁、５
１・・・第１液面センサ、５２・・・温度センサ、５３
・・第２液面センサ、５４・・・制御装置。外２名第７図第８図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）液相冷媒が貯留されるウォータジャケットと、こ
のウォータジャケットで発生した冷媒蒸気が導入され、
かつ下部から凝縮された液相冷媒が取り出されるコンデ
ンサと、密閉状態に保たれた上記ウォータジャケットお
よび上記コンデンサに対し、その外部に股げられたリザ
ーバタンクと、上記コンデンサあるいは上記リザーバタ
ンクから上記ウォータジャケット内に液相冷媒を供給す
る冷媒供給手段と、上記ウォータジャケット内の液相冷
媒の液面位置を検出する液面検出手段と、この検出に基
づき上記液面を略一定に保つように上記冷媒供給手段を
制御するウォータジャケット側液面制御手段と、上記リ
ザーバタンクから上記コンデンサ内に液相冷媒を導入す
る冷媒導入手段と、上記コンデンサ内から上記リザーバ
タンクに液相冷媒を排出する冷媒排出手段と、上記ウォ
ータジャケット内の液相冷媒温度を直接あるいは間接に
検出する温度検出手段と、機関運転条件に応じて目標温
度を設定する目標設定手段と、上記の検出温度と目標温
度との比較に基づき上記冷媒導入手段および上記冷媒排
出手段を制御するコンデンサ側液面制御手段とを備えて
なる内燃機関の沸騰冷却装置。
（２）上記冷媒導入手段および上記冷媒排出手段が、夫
々に共用されるポンプと、その吸入側および吐出側の流
路を適宜形成する複数の電磁弁から構成されていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の沸
騰冷却装置。
（３）上記冷媒供給手段、上記冷媒導入手段および上記
冷媒排出手段が、夫々に共用されるポンプと、その吸入
側および吐出側の流路を適宜形成する複数の電磁弁から
構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の内燃機関の沸騰冷却装置。
（４）上記冷媒導入手段が、上記コンデンサ内と上記リ
ザーバタンクとの間を開閉する電磁弁からなり、リザー
バタンク側の大気圧を利用して液相冷媒を導入するもの
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内
燃機関の沸騰冷却装置。
（５）液相冷媒が貯留されるウォータジャケットと、こ
のウォータジャケットで発生した冷媒蒸気が導入され、
かつ下部から凝縮された液相冷媒が取り出されるコンデ
ンサと、このコンデンサに臨設された冷却ファンと、密
閉状態に保たれた上記ウォータジャケットおよび上記コ
ンデンサに対し、その外部に設げられたリザーバタンク
と、上記コンデンサあるいは上記リザーバタンクから上
記ウォータジャケット内に液相冷媒を供給する冷媒供給
手段と、上記ウォータジャケット内の液相冷媒の液面位
置を検出する液面検出手段と、この検出に基づき上記液
面を略一定に保つように上記冷媒供給手段を制御するウ
ォータジャケット側液面制御手段と、上記リザーバタン
クから上記コンデンサ内に液相冷媒を導入する冷媒導入
手段と、上記コンデンサ内から上記リザーバタンクに液
相冷媒を排出する冷媒排出手段と、上記ウォータジャケ
ット内の液相冷媒温度を直接あるいは間接に検出する温
度検出手段と、機関運転条件に応じて、比較的狭い範囲
に第１上限温度と第１下限温度とを設定し、かつこれら
を含む比較的広い範囲に第２上限温度と第２下限温度と
を設定する目標設定手段と、上記の検出温度を上記第１
−上限温度および第１下限温度と比較し、上記冷却ファ
ンを０Ｎ−ＯＦＦ制御するファン制御手段と、上記の検
出温度を上記第２上限温度および第２下限温度と比較し
、上記冷媒導入手段および上記冷媒排出手段を制御する
コンデンサ側液面制御手段とを備えてなる内燃機関の沸
騰冷却装置。
（６）上記冷媒導入手段および上記冷媒排出手段が、夫
々に共用されるポンプと、その吸入側および吐出側の流
路を適宜形成する複数の電磁弁から構成されていること
を特徴とする特許請求の範囲第５項記載の内燃機関の沸
騰冷却装置。
（７）上記冷媒供給手段、上記冷媒導入手段および上記
冷媒排出手段が、夫々に共用されるポンプと、その吸入
側および吐出側の流路を適宜形成する複数の電磁弁から
構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第５項
記載の内燃機関の沸騰冷却装置。