JPS61152920A - 内燃機関の沸騰冷却装置 - Google Patents

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］ 本発明は一般に内燃機関に関し、特に車両用内燃機関の
沸騰冷却装置に関する。

［従来技術］ 内燃ｉ閏の沸騰冷却装置は、一般に、機関の冷却ジャケ
ット内に貯留されている液相冷媒が機関温度の上昇に伴
なって沸騰し、この沸騰による気化潜熱で機関を冷却す
るようにしたもので、該装置は、全体として蒸気となっ
た液相冷媒を凝縮液化して再度冷却ジャケットへと還流
させる冷媒循環回路からなる。

従来この種の内燃機関の沸騰冷却装置としては例えばＵ
、　Ｓ、　Ｐａｔｅｎｔ　Ｎｏ　、４，３６７．６９９
公報掲載に係るものがある。第２図は前記公報掲載に係
る内燃機関の沸騰冷却装置を図示したもので、機関１０
１の冷却ジャケット１０５、管路１１３、気液分離タン
ク１１４、管路１３７等からなる機関冷却系１１８と、
気液分離タンク１１４、管路１２０、コンデンサ１２１
、冷媒貯留タンク１２４、管路１２６等からなる凝縮液
化系１３０とを有し、気液分離タンク１１４で分離され
た気相冷媒をコンデンサ１２１で凝縮液化した後冷媒貯
留タンク１２４に貯留するものである。しかしながら上
ｊホした構成の内燃機関の沸騰冷却装置にあっては、前
記機関冷却系１１８及び凝縮液化系１３０が管路１３２
、シンプルフラップ弁１３８を介し１１３時大気に開放
している所謂オープン系になっていた。そのため加圧制
御における圧力調整が行なえず従って沸点の高低の調整
を行なうことができなかった。又、温度制御は液面の自
らの上下によっていたので運転条件に合った効率的温度
制御は不可能であった。そこで前述した公知技術の上記
に鑑みて第３図にて図示するごとき内燃機関の沸騰冷却
装置が提案された（特願昭５８−１４５４６７号）。該
提案に係る装置は所謂クローズド式と称されるもので、
機関２０１の冷却ジャケット２０５、アウトレット管２
１３、コンデンサ２２１、インレット！２３７等で形成
される冷却系と、上部が大気に連通しているリザーバタ
ンク２４７とを電磁弁２１１．２３１．２２４を介して
間／開゛することにより、機関２０１の運転条件に応じ
て系内の空気排出、内圧調整、液面制御等を行なうもの
である。

ところで上述した先願に係る装置においては、例えばコ
ンデンサ２２１に目詰まり等が生じたり或いは電磁弁２
１１，２３１．２３４のシール機能が低下したり等、冷
却系内に異常が生じたときに機関２０１の運転条件が高
負荷域に達し、高負荷運転が連続的に行われると系内の
内圧が上昇する。これにより系内で蒸気や熱湯となった
冷媒が電磁弁２１１，２３１．２３４等からリザーバタ
ンク２４７に噴出し、リザーバタンク２４７の連通孔付
キャップ２４３を介して必要以上に大気に逃げてしまう
おそれがあった。しかしながら上述したようなコンデン
サ２２１の目詰まりや電磁弁２１１．２３１．２３４の
シール機能の低下等、走行中に冷却系内に異常が発生し
たことを検知するのが困難であったため、必要以上に冷
媒を大気に放出してしまうという過度の冷媒消費を防止
することができなかった。

［目的］ 従って本発明は従来技術の上述した内容に鑑みて創案さ
れたものであって、その目的は、走行中に冷却系に異常
が生じたとしても連続走行が可能で目つ過度の冷媒消費
を防止することが可能な内燃機関の沸騰冷却装置を提供
することにある。

［構成コ 上記目的を達成するための本発明の特徴は、機関の冷却
ジャケットに連通され、このジャケット内で沸騰し機関
を冷却して蒸気となった冷媒を放熱器で凝縮液化した後
任送手段によって冷却ジャケット内に還流させる冷媒循
環系と、大気に開放している部位を有し、前記冷媒循環
系と連通ずることにより前記冷媒循環系における内圧調
整及び液相冷媒の液面調整を行う内圧、液面調整系とか
らなる内燃機関の沸騰冷却装置において、前記内圧、液
面調整系の大気に開放している部位又はその近ＩＡに、
内圧、液面調整系内の冷媒温度を検出する温度検出手段
を設け、この温度検出手段から出力された検出値が予め
設定された基準値を越えたときに作動する警報手段を設
けてなるごとき内燃機関の沸騰冷却装置にある。

［作用］ 上記のごとき構成において、機関温度の上昇に伴ない冷
却ジャケット内に貯留されている液相冷媒が沸騰し、こ
の沸騰による気化潜熱で機関を冷却した後冷媒循環系に
おいて凝縮液化される。そして冷媒循環系より冷却ジャ
ケット内に還流され再び機関を冷却するものである。こ
のようなときに冷媒循環系内に異常が発生し機関が連続
的な高負荷運転を行っている場合は系内の圧力が上昇し
この圧力上昇に伴なって系内で発生した蒸気、熱湯等は
内圧、液面調整系の大気に開放している部位から噴出し
て大気へ逃げ出そうとする。この際上記部位或いはその
近傍に設けられている温度検出手段が噴出しようとする
蒸気や熱湯等によって基準値以上の検出値を出力するこ
ととなるので、警報手段が作動を開始するものである。

［実施例コ 以下図面により本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例に従う内燃機関の沸騰冷却装
置を示した図である。

第１図において、放熱器即ちコンデンサ２１のアッパタ
ンク１９には機関１のアウトレット１６と接続するアウ
トレット管１３が接続されている。

該アウトレット管１３の上部のシリンダヘッド７寄りに
は内圧、液面調整系を構成する管路９，２９．３３．リ
ザーバタンク４７のうち空気排出用電磁弁１１を有する
前記管路９の一端部が開口している。該管路９の他端部
は後述するリザーバタンク４７の上部に開口している。

前記コンデンサ２１はアッパタンク１９を介してアウト
レット管１３から供給され、ｍ関温度の上昇によって沸
騰して蒸気となった冷媒を凝縮液化してロワタンク２５
に貯留する。該コンデンサ２１には例えば凝縮熱伝達方
式のものが使用されている。前記コンデン＋Ｊ２１の近
傍にはコンデンサ２１に供給する外気通風量を増大せし
めるための電動ファン２７が設けられており、モジュレ
ータ５１からの出力によって駆動される。前記ロワタン
ク２５の内壁面にはタンク２５内に溜った液相冷媒の液
面２２を検知して出力する液面センサ５３が設けられて
いる。該ロワタンク２５には電磁弁２３を介して前記リ
ザーバタンク４７に連通している管路２９と他端部が機
関１のインレット３９に開口しているインレット管３７
とが開口している。該インレット管３７にはロワタンク
２５寄りに三方電磁弁３１が、インレット３９寄りに圧
送手段即ちフィードポンプ３５が夫々設けられており、
三方電磁弁３１には前述した管路２９に開口している管
路３３が接続されている。

前述したインレット管３７は、機関１のインレット３９
においてシリンダブロック３がらシリンダヘッド７にか
けて形成されている機関１の冷却ジャケット５即ちウォ
ータジャケット５と連通している。フィードポンプ３５
には例えば加圧型の構造のものが使用されており、回転
することによってＯワタツク２５内の液相冷媒を三方電
磁弁３１を介して吸引し、ウォータジャケット５内に送
り込むものである。ウォータジャケット５はその最上部
即ちアウトレット１６側において、前記アウトレット管
１３と連通している。ウォータジャケット５には、その
シリンダヘッド７側の内壁面の上方に該ジャケット５内
の液相冷媒の液面８を検知して出力する液面センサ１５
と、該センサ１５の下方に冷媒温度を検知して出力する
温度セン１Ｊ１７とが取り付けられている。前述した空
気排出用電磁弁１１、電磁弁２３、三方電磁弁３１のう
ち、空気排出用電磁弁１１は該電磁弁１１に通電・する
ことにより開成し、電磁弁２３は該電磁弁２３への通電
を遮断することによって開成し、三方電磁弁３１は通電
することによって上動してロワタンク２５側を開成して
管路３３とフィードポンプ３５側とを連通させるように
構成されている。

前記リザーバタンク４７の上部には大気に連通している
連通孔４１を有する連通孔付きキャップ４３が取り付け
られており、この連通孔付きキャップ４３にはタンク４
７内の冷ｔｓ温度を検知する温度検出手段即ち温度セン
サ４５（例えば熱電対のごとき）が取り付けられている
。Ｋｍ度センサ４５はリザーバタンク４７内において蒸
気や熱湯の移動に偏りを生じても大気へ逃げようとする
蒸気等を正確に検知出来るように前記連通孔４１に臨ま
せている。温度センサ４５からの検出信号は信号線を介
してモジュレータ５１に出力される。

警報手段即ちウアーニングランブ４９はモジュレータ５
１からの駆動指令信号によって点灯する。

モジュレータ５１には例えばマイクロコンピュータのご
とき電子回路制御機器が使用されており、算術論理演算
及び比較演算を行うＣＰＵのごとき演算制御部と制御プ
ログラムやウォータジャケット５内、リザーバタンク４
７内における冷媒の温度基準値のごとき不揮発性固定デ
ータを記憶するＲＯＭやＲＡＭのごとき記憶部と入出力
部（入出力インタフェース）とからなる。モジュレータ
５１の入力部には信号線を介して前記液面センサ１５．
５３及び温度センサ１７．４５からの検出信号が入力さ
れ、又出力部からは信号線を介して前記電動ファン２７
、空気排出用電磁弁１１、電磁弁２３、三方電磁弁３１
、フィードポンプ３５、ウアーニングランプ４９に夫々
駆動指令信号が出力される。

ト記構成の作用を以下に説明する。

殿閏１の運転状態によって暖機後の通常運転時、機関Ｊ
　＋ｌ：時、空気混入時、＠機すイクル時、降板等低負
荷運転時等の各態様が考えられる。暖機後の通常運転時
は装置が通常の状態で作動している場合であり、ウォー
タジャケット５、アウトレット管１３、コンデンサ２１
、ロワタンク２５、三方電磁弁３１．フィードポンプ３
５、インレット管３７は１個のクローズド回路を形成し
ている。

ウォータジャケット５内の液面８が低下すると液面セン
サ１５はこれを検知してモジュレータ５１に出力し、モ
ジュレータ５１は該検知に基づいてフィードポンプ３５
を駆動させるべく駆動指令信号を出力する。これにより
ロワタンク２５内の冷媒をウォータジャケット５内に送
り込み、液面８のレベルが液面センサ１５位置に達する
とモジュレータ５１は指令信号の出力を停止する。温度
センサ１７によって検知された冷媒温度値が予め記憶さ
れているジャケット５内の冷ｔｓ温度Ｍ準埴よりも高い
ときには、モジュレータ５１は電動ファン２７駆動回路
に駆動指令信号を出力して該ファン２７を回転させ、コ
ンデンサ２１における外気通風發を増加させる。

上述した状態から機関１を停止させると、冷却５Ａ置内
部が冷え出し内部の蒸気が凝縮液化するのに伴なって負
圧が発生するため、モジュレータ５１は電磁弁２３への
通電を遮断することによって該電磁弁２３を開成する。

これによりリザーバタンク４７内に貯留されていた液相
冷媒はウォータジャケット５内部の発生した負圧によっ
てウォータジャケット５内に自然吸引され過度の負圧発
生を防止する。機関１の冷間始動時においてはモジュレ
ータ５１は空気排出用電磁弁１１、電磁弁２３、三方電
磁弁３１、フィードポンプ３５に一時的に駆動指令信号
を出力する。これによりリザーバタンク４７内の液相冷
媒は管路２９．３３、三方電磁弁３１、フィードポンプ
３５を介してウォータジャケット５内に送り込まれ、ウ
ォータジャケット５上部に溜っていた空気は空気排出用
電磁弁１１、連通孔付きｙヤップ４３を介して外部へυ
１出される。機関１が始動し＠機が始まると、つＡ−ク
ジヤケブト５内の冷媒中に蒸気が発生し出し、内圧が、
Ｆ弄する。これによりロワタンク２５内の液面２２のレ
ベルが液面センサ５３の位置よりＩＪＦ昇するとモジュ
レータ５１は液面センサ５３からの検出信号に基づいて
ｉｔ！！弁２３への通電を遮断して冷媒をリザーバタン
ク４７に還流させ液面２２がセンサ５３の位置と一致す
るように調整する。即ちコンデンサ２１内の放熱効率の
良い気相空間部分を増大させるものである。ロワタンク
２５内の液面レベル２２がセンサ５３の位置に一致する
ように調整されることにより、ウォータジャケット５内
の液面レベル８もセンサ１５の位置に調整される。以後
は通常運転時と同様である。

外気が４４端に低い温度のとき、下り坂を高速で降りる
とき、或いはアイドリンクや低負荷運転時には、コンデ
ンサ２１の凝ｌｓ苗が蒸発団を上廻るのでロワタンク２
５内の液面レベル２２が上昇し、系内は負圧となる。そ
こでモジュレータ５１は電磁弁２３を開成してリザーバ
タンク４７内から冷媒を吸引しコンデンサ２１内の気相
空間を減する。

ところで機関１が上述した暖機後の通常運転の状態のと
きに、例えばコンデンサ２１０目詰まり等による異常、
或いは電磁弁１１．２３．３１のシール機能の低下等の
異常を生じた場合に長時間高負荷運転を連続すると系内
の内圧が上昇する。

これにより系内で蒸気、熱湯となった冷媒は前記クロー
ズド回路から吐出してリザーバタンク４７へと流入する
。そしてこれら蒸気や熱湯は前記連通孔付きキャップ４
３を介して大気へ逃げ出そうとして温度センサ４５と接
触するので温度センサ４５はこれを検知してモジュレー
タ５１に出力する。演算制御部は温度センサ４５から出
力された温度検出値と記憶部に予め記憶されているリザ
ーバタンク４７内の温度基準値とを比較し、検出値が基
準値を上廻っていると認識したときにはウアーニングラ
ンプ４９に駆動指令信号を出力する。

運転者等がウアーニングランプ４９が点灯したことを認
識して走行速度を多少低下させればリザーバタンク４７
からの蒸気や熱湯等の噴出口を相当稈１α抑制すること
ができる。コンデンサ２１が凝縮熱伝）１方式であるた
め、流水式のものに比してその性能が格段に向上してい
るからである。

なお、前述した温度センサ４５が基準値以上のｒｍＢを
検出したような場合、モジュレータ５１からの駆動指令
信号によって電動ファン２７を回転させることによりコ
ンデンサ２１の凝縮液化能力を増大させ蒸気、熱湯等の
噴出量を多少とも減少さばて連続走行することも可能で
ある。

上述した本発明に従う一実施例によれば、コンデンサ２
１の目詰まり等の異常、電磁弁１１，２３．３１のシー
ル機能の低下等によって系内の蒸気、熱湯等が大気に噴
出しそうになるのを早期に検知出来るので、低負荷運転
を行い急場をしのぐことができる。又、モジュレータ５
１からの駆動指令信号によって電動ファン２７を回転さ
せることで系内に異常があっても連続走行することが可
能となった。

［効果］ 以上説明したように本発明によれば、温度検出手段から
出力された検出値が予め設定された基準値を越えたとき
に警報手段を作動させることとしたので、走行中に冷媒
循環系に異常が生じたとしても連続走行が可能で且つ過
１哀の冷媒消費を防止することが可能な内燃機関の沸騰
冷却装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に従う内燃機関の沸騰冷却装
置を示した図、第２図、第３図は夫々従来技術に従う内
燃機関の沸騰冷却装置の一例を示した図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関の冷却ジャケットに連通され、このジャケット内で
   沸騰し機関を冷却して蒸気となった冷媒を放熱器で凝縮
   液化した後圧送手段によって冷却ジャケット内に還流さ
   せる冷媒循環系と、大気に開放している部位を有し、前
   記冷媒循環系と連通することにより前記冷媒循環系にお
   ける内圧調整及び液相冷媒の液面調整を行う内圧、液面
   調整系とからなる内燃機関の沸騰冷却装置において、前
   記内圧、液面調整系の大気に開放している部位又はその
   近傍に、内圧、液面調整系内の冷媒温度を検出する温度
   検出手段を設け、この温度検出手段から出力された検出
   値が予め設定された基準値を越えたときに作動する警報
   手段を設けてなることを特徴とする内燃機関の沸騰冷却
   装置。