JPS6183405A

JPS6183405A - 潤滑油冷却装置

Info

Publication number: JPS6183405A
Application number: JP59202945A
Authority: JP
Inventors: Yoshimasa Hayashi; 義正林
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1984-09-29
Filing date: 1984-09-29
Publication date: 1986-04-28
Also published as: DE3534593A1; US4627397A; DE3534593C2

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、潤滑油冷却装置に関する。

〈従来の技術〉従来の潤滑油冷却装置としては、例えば内燃機関を例に
とると、−瓜に流水式オイルクーラが用いられており、
このオイルクーラはシリンダブロックのウォータジャケ
ソトヘウォータポンプで冷媒（冷却水）を吸引する途中
に配設され、冷却水がウォータポンプにより循環してい
る（昭和５７年１０月　日産自動車株式会社発行「サー
ビス周報第４７０号」第３６頁参照）。

〈発明が解決しようとする問題点〉しかしながら、このような従来の流水式オイルクーラに
あっては、冷媒は液状のまま相変化することなく１品度
差と流量のみで潤滑油から熱を奪うようになっており、
また、この冷媒の温度は８０゛Ｃ以上と高温で、しかも
高速高負荷時には１００　’ｃ近く　（ラジェータの加
圧キャンプの作用で沸騰はしない）にもなってしまい、
潤滑油との温度差が小さいため、十分な熱交換ができず
、冷却能力が負荷と共に小さくなって、油温が上昇し、
高負５荷時には１４０℃にも達し、ベアリングメタルの
焼付きやピストンのスカッフを起こす可能性がある他、
潤滑油の酸化劣化を来すという問題点があった。

そこで本発明は、潤滑油の温度を適温に制御することの
できる新規な潤滑油冷却装置を提供することを目的とす
る。

〈問題点を解決するための手段と作用〉本発明は、上記
の目的を達成するため、流水の場合の乱流熱伝達率に較
べ、沸騰熱伝達率はその十倍にもなるという点に着目し
、潤滑油通路を囲んで液相冷媒を貯留する沸騰冷却式オ
イルクーうにより、冷媒の沸騰気化潜熱を用いて潤滑油
を冷却するようにしたことを第１の特徴とする。

これによれば、潤滑油を冷媒の沸騰気化潜熱を用いて効
率良く冷却でき、潤滑油の温度を冷媒の沸騰点より若干
高目程度に抑えることができる。

また、潤滑油通路を囲んで液相冷媒を貯留し該冷媒を沸
騰気化させて潤滑油を冷却するオイルクーラと、このオ
イルクーラから気相冷媒を導いて凝縮ン１化するコンデ
ンサと、このコンデンサから液相冷媒をオイルクーラに
再循環させる冷媒循環通路とによりシステムを構成した
ことを第２の特徴とする。

かかるシステム構成においては、オイルクーラで発生す
る冷媒蒸気をコンデーンサにより凝縮液化させ、冷媒循
環通路により再びオイルクーラに戻すことができるので
、例えば通常の機関冷却用（水冷用）の冷却水の一部を
導いて／ｌｃＲ気化させそれによる発生藤気を冷却水中
に混在させてラジェータに送る方式に較べ、より確実な
潤滑油の沸膝冷却が達成できる。

〈実施例〉以下に本発明の詳細な説明する。但し、ここで説明する
実施例は潤滑油の冷却のみならず機関の冷却をも冷媒の
沸騰気化潜熱を用いて行うように沸賊冷却システムを構
成したものである。

第１図は本発明の一実施例としての沸騰冷却式オイルク
ーラを示し、第２図は同上オイルクーラを含む沸騰冷却
システムの全体構成を示している。

先ず第２図を参照し、１は内燃機関、２はそのウォータ
ジャケット、３はオイルクーラ、４は気相冷媒を凝縮す
るためのコンデンサである。

上記ウォータジャケット２は、内燃機関１のシリンダ及
び燃焼室の外周部を包囲するようシリンダブロック５及
びシリンダヘッド６に形成されたもので、シリンダブロ
ック側ウォータジャケット２Ａとシリンダヘッド側ウォ
ータジャケット２Ｂとは複数の連通孔２Ｃを介して互い
に連通し、実質的に一体になっている。そして、シリン
ダヘッド側ウォータジャケット２Ｂの通常気相空間とな
、る上部の適宜な位置に蒸気出ロアが設けられている。

この蒸気出ロアは、接続管８及び蒸気通路９を介してコ
ンデンサ４の後述するアッパタンク２３に連通している
。尚、接続管８には冷媒循環系の最上部となる空気排出
部１０が上方に立上がった形で形成されていると共に、
その上端開口をキャンプ１１が密閉している。

上記オイルクーラ３は、第１図に示すように、ケース１
２内に潤滑油通路をなす冷却エレメント１３を収納して
なるもので、ケース１２の底部は台座１４により形成さ
れ、この台座１４は取付フランジ１５によりシリンダブ
ロック５の側壁に取付けられている。冷却エレメント１
３は、第１０アタンク部１３Ａ、第２０アタンク部１３
Ｂ、アッパタンク部１３Ｃ１第１０アタンク部１３Ａと
アッパタンク部１３Ｃとをつなぐ上下方向に延びる複数
の第１パイプ部１３Ｄ、及びアッパタンク部１３Ｃと第
２０アタンク部１３Ｂとをつなぐ上下方向に延びる複数
の第２バイブ部１３Ｅからなり、耐圧性のある構造でか
つ熱伝厚の優れた材質（アルミ、銅、場合によってはス
テンレスの薄物）で作られている。そして、台座１４に
はシリンダブロック５のオイルギヤラリ１６とつながる
潤滑油導入通路１７＆び潤滑油戻し通路１８が形成され
、潤滑油導入通路１７は第１０アタンク部１３Ａと、ま
た潤滑油戻し通路１８は第２０アタンク部１３Ｂと連通
している。また、ケース１２の比較的下部には冷媒人口
１９が設けられ、この冷媒人口１９はシリンダブロック
側ウォータジャケット２Ａに設けた冷媒取出口２０と配
管接続されている。更に、ケース１２の最上部には蒸気
出口２１が設けられてい、る。

この蒸気出口２１は、蒸気通路２２を介してコンデンサ
４の後述するアッパタンク２３に連通している。

尚、蒸気出口２１をシリンダヘッド側ウォータジャケッ
ト２Ｂの上部空間等に接続してもよい。

上記コンデンサ４は、上記２つの蒸気通路９゜２２が接
続されるアッパタンク２３と、上下方向の微細なチュー
ブを主体としたコア部２４と、このコア部２４で凝縮さ
れた液化冷媒を一時貯留するロアタンク２５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は得
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２６を備えている。そして、
上記ロアタンク２５にはその下部に冷媒循環通路２７の
一端が接続されている。冷媒循環通路２７は、その他端
が上記ウォータジャケット２の冷媒入口２８に接続され
たもので、中間部には、後述する第２電磁弁３６と、電
動式冷媒供給ポンプ２９とが介装されている。尚、冷媒
人口２８はシリンダブロック側ウォータジャケット２Ａ
に設けてもよいし、シリンダヘッド側ウォータジャケッ
ト２Ｂに設けてもよい。

以上のウォータジャケット２．オイルクーラ３−蒸気通
路９．２２−コンデンサ４−冷媒循環通路２７（冷媒供
給ポンプ２９）−ウォータジャケット２゜オイルクーラ
３の経路によって冷媒循環系が構成される。

次に３０はリザーバタンクを示し、このリザーバタンク
３０は上記冷媒循環系の系外に設けられて予備液相冷媒
を貯留するものであって、通気機能を存するキャンプ３
１を介して大気に開放されていると共に、上記冷媒循環
系の最上端つまり接続管８の空気排出部１０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
れている。そして、空気排出部１０には、系内の空気を
排出するための空気排出通路３２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、空気排出通路３２の先端部はリザーバタンク３０内
に挿入され、その比較的上部に開口している。

そして、この空気排出通路３２には常閉型の第１電磁弁
３３が介装されている。

また、リザーバタンク３０の底部に、第１補２助冷媒通
路３４と第２補助冷媒通路３５とが接続されている。上
記第１補助冷媒通路３４は三方弁である第２電磁弁３６
を介して上記冷媒循環通路２７の冷媒供給ポンプ２９上
流側（吸入側）に接続されている。上記第２電磁弁３６
は、非通電時には冷媒循環通路２７を遮断して上記第１
補助冷媒通路３４と冷媒供給ポンプ２９とを連通しく流
路Ａ）、通電時には上記第１補助冷媒通路３４を遮断し
て冷媒循環通路２７を連通状態（流路Ｂ）に維持するも
のである。そして、上記第２補助冷媒通路３５はコンデ
ンサ４のロアタンク２５の比較的上部に接続されていて
、その途中には常開型の第３電磁弁３７が介装されてい
る。

上記各電磁弁３３．３６．３７、冷媒供給ポンプ２９及
び冷却ファン２６は、マイクロコンピュータを用いた制
御装置３８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に設けた第１液面センサ３９、
温度センサ４０、ロアタンク２５に設けた第２液面セン
サ４１及び冷媒循環系最上部に設けた負圧スイッチ４２
の各検出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．第２液面センサ３９．４１は例えばリ
ードスイッチを利用したフロート弐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オン・オ
フ的に検出するものであって、第１液面センサ３９はそ
の検出レベルがシリンダへ・ノド６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４１はその検出レ
ベルが第２補助冷媒通路３５の開口よりも僅かに上方の
高さ位置に設定されている。また温度センサ４０は例え
ばサーミスタ等からなり、上記第１液面センサ３９の若
干下方位置フ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。また負圧スイッチ４２は、大気圧と系内圧力との
差圧に応動するダイヤフラムを用いたもので、高地、低
地等に拘らず使用環境下における大気圧に対し系内が負
圧であるか否かを検出しており、具体的には一３０ｍｍ
Ｈｇ〜−５０ｍｍＨｇ程度に作動圧を設定しである。

上記のように構成された沸騰冷却システムの基本的な冷
却メカニズムを説明すると、通常つ、オークジャケット
２内には所定レベルつまり第１液面センサ３９の設定レ
ベルまで液相冷媒（例えば水に不凍液を加えたもの）が
貯留されているのであるが、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２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を行える
ことになる。

また、図示しないオイルポンプで圧送された潤滑油はシ
リンダブロック５のオイルギヤラリ１６の下側から台座
１４の潤滑油導入通路１７を通り、オイルクーラ３の冷
却エレメント１３内を、第１ロアクンク部１３Ａ、第１
バイブ部１３Ｄ、アッパタンク部１３Ｃ１第２パイプ部
１３Ｅ、第２０アタンク部１３Ｂの順で流れ、ここで熱
交換し、台座１４の潤滑油戻し通路１８から再びオイル
ギヤラリ１６に戻り、この後ベアリング等を潤滑・冷却
する。

オイルクーラ３のケース１２内はシリンダブロック側ウ
ォータジャケット２Ａと連通していて、液相冷媒が導か
れており、冷却エレメント１３内を流れる潤滑油と熱交
換して熱を奪う。このとき潤滑油の温度が冷媒の沸騰点
より数度高くなると、冷媒は沸騰気化する。この沸騰熱
伝達は乱流熱伝達に較べ十倍以上になるため、極めて効
率よく潤滑油が冷却され、安定した温度特性が得られる
。すなわち、潤滑油の温度は冷媒の沸騰点より若干高目
程度にしか上昇せず、従来のように高負荷時に１４０°
Ｃにも達して、潤滑や冷却機能を阻害したり、潤滑油の
酸化劣化を来したりするようなことがなくなる。

ここで、発生した冷媒蒸気は、冷却エレメント１３の主
要部である第１及び第２パイプ部１３Ｄ、　１３Ｅが上
下方向に配設されているので、これに阻害されることな
く速やかに上方に抜け、また蒸気出口２１がケース１２
の最上部に設けられているので、蒸気出口２１から速や
かに排出される。

そして、ウォータジャケット２内及びオイルクーラ３内
で発生した冷媒蒸気は、蒸気通路９．２２を介してコン
デンサ４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４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
れたものとなる。また、液化した冷媒は、コンデンサ４
下部のロアタンク２５に一時貯留されると共に、ここか
ら冷媒供給ポンプ２９によって、ウォータジャケット２
内液面を所定レベル以上に保つように再びウォータジャ
ケット２へ循環供給される。これにより、オイルクーラ
３にも冷媒が循環供給される′。

このように、基本的には空気を除去した密閉循環系内に
所定量の冷媒が封入され、この冷媒が沸騰・凝縮のサイ
クルを繰り返しつつ循環して、効率の良い機関及び潤滑
油の沸騰冷却が行われる。

一方、冷媒循環系の系外に設けられたリザーバタンク３
０には、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、始動時にこの予備液
相冷媒を一旦系内に導入して空気を排出した後に、余剰
冷媒がリザーバタンク３０に戻されて封入冷媒量が所定
量に規定される。

また過冷却時には同様に予備液相冷媒を系内に導入して
コンデンサ４の放熱面積を狭める制御が行われ、その後
温度回復時にやはり余剰冷媒がリザーバタンク３０に戻
されて封入冷媒量が所定量に規定される。そして、この
ように余剰冷媒を排出して冷媒循環系を密閉する際にセ
ンサの誤作動あるいは旋回時の液相冷媒の片寄り等によ
り所定量以上の冷媒が封入された場合には、通常運転時
の制御の中で、その冷媒量過多を検出し、余剰冷媒をリ
ザーバタンク３０に戻すという動作を再度行って、冷媒
量過多の下で運転が継続されることを回避する。

次に上記制御装置３８において実行される具体的な制御
を第３図〜第１１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、機
関の始動（エンジンキーＯＮ）に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４０による検出温度が設定温度
（例えば４５℃）より高いか否かを判断する（ステップ
２）。設定温度以下つまり未暖機状態の初期始動であれ
ば空気排出制御（ステップ３）を経てから余剰冷媒排出
制御（ステップ４）へ進み、以後は通常運転制御（ステ
ップ５）及び負圧防止制御（ステップ６）をキーＯＦＦ
時まで繰り返し行う。一方、ステップ２で設定温度以上
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は行わずに余剰冷媒排出制御（ス
テップ４）へ進む。

また、その制御中にキーＯＦＦの信号が入力されると、
第４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７）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５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、先ずステップ１１で第１電磁弁３３を開、
第２電磁弁３６をＯＦＦ　（流路Ａ）、第３電磁弁３７
を閉と夫々した後に、冷媒供給ポンプ２９をＯＮとする
（ステップ１２）。これにより、リザーバタンク３０内
の予備液相冷媒が第１補助冷媒通路３４を介して循環系
内に導入される。これは、ステップ１３でソフトウェア
タイマＴ、による所定時間、具体的には系内を満水にす
るに十分なように予め設定された数秒ないし数十秒程度
の間、継続される。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３２を介して系
外のりザーバタンク３０側に強制的に排出される。

また、系内から空気が無くなると、上記空気排出通路３
２から液相冷媒が溢れ出るが、これは全てリザーバタン
ク３０に回収される。そして、所定時間経過した時点で
冷媒供給ポンプ２９をＯＦＦ　（ステップ１４）とする
。すなわち、この時点でオイルクーラ３を含め循環系内
からは空気が完全に排出されたことになる。

第６図及び第７図は、空気排出後の満水状態（系内が液
相冷媒で満たされた状態）あるいは再始動時の系内の一
部が気相冷媒領域となっている状態で実行されるステッ
プ４の余剰冷媒排出制御のフローチャートを示す。これ
は基本的には、ウォータジャケット２内での沸騰開始に
よる発生蒸気圧を利用して余剰の液相冷媒を系外のりザ
ーバタンク３０に押出してやるのであるが、このとき種
々の条件によりロアタンク２５内の液面が先に設定レベ
ルにまで低下する場合（冷間始動時には通常この状態に
なる）と、ウオークジャケット２内（シリンダヘッド内
）の液面が先に設定レヘルにまで低下する場合（再始動
時に起り易い状態である）とがあり、ロアタンク２５内
の液面が先に低下した場合には主に第６図の手順によっ
て、またウォータジャケット２内の液面が先に低下した
場合には主に第７図の手順によって夫々処理している。

先ず第６図のステップ２１で第１電磁弁３３を閉、第２
電磁弁３６をＯＮ（流路Ｂ）、第３電磁弁３７を開とす
る。これにより、系内が第２補助冷媒通路３５を介して
リザーバタンク３０に連通された状態となる。この状態
で、ステップ２２の判別とステップ２９の判別とを繰り
返し、ロアタンク２５内の液面とウォータジャケット２
内の液面とを監視する。

発生蒸気圧による液相冷媒の排出によって、ロアタンク
２５内の液面が先に設定レベルにまで低下した場合には
、系外に蒸気が排出されないように第３電磁弁３７を閉
じ（ステップ２４）、ステップ２５〜ステツプ２８に示
す温度制御を開始する。ここでステップ２５の設定温度
算出は、機関の種々の運転条件信号を入力として目標温
度を設定するもので、例えば熱効率向上を重視した市街
地走行域では１１０゛Ｃ程度に、ノッキング等の異常燃
焼が発生し易い高負荷域等では１００℃程度に夫々設定
される。

この状態で、ステップ２９によりウォータジャケット２
内の液面の監視をｍｍし、ウォータジャケット２内の余
剰液相冷媒を〔ウォータシャケ・ノド２内で沸騰−コン
デンサ４で凝縮〕の形でロアタンク２５側へ移動させる
。そしてロアタンク２５内の液面が設定レベル以上に高
まるとステップ２２の判別により冷却ファン２６をＯＦ
Ｆ　（ステップ３１）とした状態で第３電磁弁３７を開
いて（ステップ、３２）ロアタンク２５から系外のりザ
ーバタンク３０へ余剰液相冷媒を排出し、かつこれによ
りロアタンク２５内液面が低下したら再び第３電磁弁３
７を閉じる（ステップ２４）。すなわち、この第３電磁
弁３７の開閉の繰り返しにより徐々に余剰液相冷媒が系
外に排出されることになり、その後ウォータジャケット
２内液面が設定レベルにまで低下した時点で第７図のス
テップ３３へ進む。尚、第３電磁弁３７を閉として待機
している間に、走行風等を受けて系内が過冷になるおそ
れがあるが、負圧スイッチ４２により系内が負圧状態で
あることを検出（ステップ２３）シた場合には、第３電
磁弁３７を開いて（ステップ３２）逆にリザーバタンク
３０から液相冷媒を導入し、系内圧力を略大気圧に回復
させて機関及び潤滑油の過冷を防止する。

また、ステップ３３では第３電磁弁３７が閉じた状態に
あれば直ちに制御を終了し、他方、開いた状態にあれば
、その時点でロアタンク２５の液面が設定レベル以上で
あることを意味するので、ステップ３４〜ステツプ３６
でウォータジャケット２内の液面を制御しつつロアタン
ク２５の液面が低下するのを待ち、設定レベルにまで低
下した時点（ステップ３７）で第３電磁弁３７を閉じて
制御を終了する。

以上の制御が終了した時点で、循環系内に所定量の冷媒
が封入されたことになり、基本的にはウォータジャケッ
ト２．オイルクーラ３及びロアタンク１３の設定レベル
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。

一方、ウォータジャケット２内の液面が先に低下した場
合には、ステップ２９の判別によりステップ３０．３３
を経てステップ３４へ進む。以後は、第３電磁弁３７を
開いた状態のまま、ステップ３４〜ステツプ３７を繰り
返してウォータジャケット２内の液面を設定レベルに制
御しつつロアタンク２５内の液面を監視する。そして、
同様にロアタンク２５内液面が設定レベルにまで低下し
た時点で第３電磁弁３７を閉じて（ステップ３８）制御
を終了する。尚、この場合の待機の間は、循環系が開放
された状態であるから、冷却ファン２６による温度制御
を要さずに一定温度に維持される。

次に第８図及び第９図は、上記のように系内に所定量の
冷媒が封入された段階で実行されるステ・７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、系内の温度制御と、ウォータジャ
ケット２側の液相冷媒量とロアタンク２５側の液相冷媒
量とを調整する液面制御と、系内に封入された冷媒量の
過不足を検知して排出、補給を行う冷媒過多回避制御及
び冷媒過少回避制御からなる。

先ずステップ４１で、その時点の運転条件に対応した目
標温度を設定し、ステップ４２〜ステツプ４４で実際の
温度が目標温度に対し±０．５℃の範囲となるように冷
却ファン２６をＯＮ、ＯＦＦ制御する。

この沸騰冷却装置では、送風の有無による凝縮の促進あ
るいは抑制が系内の圧力変化となって直ちにウオークジ
ャケット２及びオイルクーラ３内の冷媒沸点に影響を及
ぼすので、機関温度及び潤滑油温度を極めて応答性良く
かつ高精度に制御できる。

一方、液面制御はステップ４５以下のステップによって
処理している。これは、ウォータジャケット２内の液面
を設定レベルに保つことを優先的に考慮し、かつ一定条
件下に限り、ウォータジャケット２内液面が設定レベル
以上となることを許容してロアタンク２５内の液面をも
制御対象としている。具体的には、ステップ４５でウォ
ータジャケット２内の液面が設定レベル以下であると’
１４１Ｊ断した場合には冷媒供給ポンプ２９をＯＮ（ス
テップ４７）とし、ロアタンク２５からウォータジャケ
ット２へ液相冷媒を循環供給する。この液相冷媒の供給
は、少なくとも以後ステップ４５でウォータジャケット
２内液面が設定レベルに達したと判断されるまでは１１
される。そして設定レベルに達した時点で系内温度が目
標値に略合致して（ステップ５０）いればロアタンク２
５内液面を考慮せずに直ちに冷媒供給ポンプ２９をＯＦ
Ｆ　（ステップ５４）とする。しかしステップ５０で系
内温度が目標値よりも１．５℃以上高くなっていれば、
ステップ５１−ステップ５２→ステツプ４７の手順でロ
アタンク２５内液面が設定レベルに低下するまで冷媒供
給ポンプ２９の駆動を継続する（同時にウォータジャケ
ット２内の液面は設定レベル以上となる）。これは、ウ
ォータジャケット２内の液面を一定に保っていても、沸
騰状態が変化することによりウオークジャケット２内の
液相冷媒中の蒸気泡の割合が増大すると、ロアタンク１
３内の液・面が高くなり、コンデンサコア部２４に達し
て実質的な放熱面積を狭めることがあるので、系内温度
が目標値＋１．５℃以上のときにはコンデンサ４例の液
面を強制的に下げて放熱面積を拡張するのである。

次に封入冷媒の過多回避制御であるが、これは上記の液
面制御を利用して過多の検出を行っている。具体的には
、上記のように一定の温度条件（ステップ５０）の下で
は、コンデンサ４の放熱面積を拡張すべくステップ５１
の判別によりロアタンク２５内の液面を制御対象として
冷媒供給ポンプ２９を駆動するのであるが、ステップ５
２でそのポンプＯＮ状態の継続時間をソフトウェアタイ
マＴ２により監視し、これが設定時間、例えば１０秒以
上であるときには封入冷媒量が過多であると判断する。

すなわち、ウォータジャケット２例の液面レベルのみを
制御している状態では、冷媒過多の場合の余剰液相冷媒
が総てロアタンク２５側に偏在しており、これを冷媒供
給ポンプ２９の駆動によってウオークジャケット２側へ
移動させることになるので、その移動に過度に時間を要
する場合には封入冷媒量が過多なのである。そして、こ
こで過多と判断した場合には、第９図のステップ５６〜
ステツプ５８で、冷媒供給ポンプ２９．冷却ファン２６
を停止し、かつソフトウェアタイマＴ２をクリアした後
に、前述した余剰冷媒排出制御（第６図）に再度進む。

これにより、前述した処理手順に従って封入冷媒量の調
整が再度行われ、余分に系内に存在していた冷媒はリザ
ーバタンク３０に排出される。

以上のように、冷媒過多回避が行われることにより、コ
ンデンサ４にウォータシャケ、７ト２及びオイルクーラ
３から多量の液相冷媒が蒸気と共に流入して放熱効率を
低下させてしまう現象が防止され、・冷却不良や冷却フ
ァン２６の駆動頻度の増加を未然に防止できる。また、
このように冷媒、■過多により放熱効率が低下すると、
系内温度が上昇しようとする結果、上述したコンデンサ
４放熱面積の拡張制御が必ず行われ、その際に冷媒量過
多を検出し得るので、確実かつ合理的に冷媒量過多の回
避が行えるのである。尚、封入冷媒が過多となるのは、
前述した余剰冷媒排出制御（ステップ４）や後述する負
圧防止制御（ステップ６）において、第３電硼弁３７に
より冷媒循環系を密閉する際に、第１．第２液面センサ
３９．４１が振動等により誤作動したり、車両の急停車
、急旋回等により液相冷媒が片寄って誤検出することな
どが原因である。　　　　　　　　　　　　　　　　　
・一方、封入冷媒の過多回避と共に、過少回避をも行っ
ている。封入冷媒が過少となる原因は、過多と同様の誤
検出の他、シール部から冷媒が漏出して徐々に冷媒量が
不足となる場合もある。

これは、前述の液面制御において、ウォータジャケット
２内の液面が設定レベル以下となった場合にステップ４
５の判別により冷媒供給ポンプ２９をＯＮとしているの
であるが、その際に、ステップ４６で設定レベル以下の
状態の継続時間をソフトウェアタイマＴ３により監視し
、これが設定時間、例えば１０秒以上であるときには封
入冷媒量が過少であると判断して第２電磁弁３６をＯＦ
Ｆ　（流路Ａ）とする（ステップ５５）。そして第２電
磁弁３６を流路Ａとしたとき、同時に冷媒供給ポンプ４
はＯＮ状態（ステップ４７）のままであるから、リザー
バタンク３０の予備液相冷媒が系内に強制的に補給され
る。これは、ウォータジャケット２内の液面が設定レベ
ルに達するまで継続される。設定レベルに達した時点で
ステップ４８．ステップ４９により、補給を停止し、か
つステップ４６のソフトウェアタイマＴ３をクリアする
。

以上のように、冷媒過少回避は液相冷媒のロアタンク２
５からウオークジャケット２への循環供給の度に判断し
て随時冷媒補給を行うので、封入冷媒量の不足により燃
焼室壁等が露出してしまうようなことがない。

次に第１０図は、上記の通常運転制御（ステップ５）に
続いて行われる負圧防止制御（ステン、プロ）のフロー
チャートを示す。これは、車両走行風が強過ぎるような
場合の減圧沸騰による過冷却現象を防止するためのもの
で、系内温度が９７℃以下（ステップ６１）でかつ系内
が外気圧に対して実際に負圧（ステップ６２）になって
いることを条件として行われる。尚、圧力条件のみでは
、冷媒の大気圧下での沸点が１００℃以上の場合（水に
不凍液を加えたような場合）に、系を密閉したままでの
１００°Ｃ近傍の温度制御が不可能となり、また温度条
件のみでは外気圧の変化により系開放時に蒸気の噴出を
生じるおそれがある。

上記の両条件が満たされた場合には、ステップ６３で第
３電磁弁３７を開とし、系内をリザーバタンク３０に対
し連通状態とする。これにより、負圧化している系内に
、リザーバタンク３０から液相冷媒が導入され、系内の
圧力が略大気圧に回復する結果、ウォータジャケット２
及びオイルクーラ３内の液相冷媒の沸点が上昇する。ま
た、ステップ６４〜ステツプ６６によりウォータジャケ
ット２内の液面は設定レベルに制御され続けるのでリザ
ーバタンク３０から流入した液相冷媒によってコンデン
サ４の液面のみが高くなる。そのためコンデンサ４の放
熱量が低下し、自然に機関発熱量と釣り合うようにコン
デンサ４内の液面レベルが上下変動することになる。

上記の系開放状態は、系内が正圧（ステップ６７）とな
り、かつロアタンク２５の液面が設定レベルに低下する
（ステップ６８）まで継続される。つまり車両走行風の
低下あるいは負荷の増大などによって機関発熱量が増大
すると、蒸気圧の上昇によって系内から液相冷媒が徐々
に排出され、ロアタンク２５の液面が設定レベルに低下
した時点で第３電磁弁３７を閉じて（ステップ６９）、
この負圧防止制御を終了する。これにより冷媒循環系は
再び所定量の冷媒を封入した状態で密閉され、再度前述
の通常運転制御（第８図）を繰り返すのである。そして
、上記のように冷媒循環系を閉じたときに誤検出等によ
り封入冷媒に過不足が生じていた場合には、やはり前述
した冷媒過少回避、過多回避によって処理される。

第１１図は、機関のエンジンキーが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７）を
示している。

先ずステップ７４の温度判断により、系内温度が比較的
低い（例えば７５℃以下）場合には直ちに電源をＯＦ　
Ｆ、　（ステップ８３）とするが、これより高温である
場合にはソフトウェアタイマＴ４の設定により最大１０
秒程度冷却ファン２６を駆動して強制冷却（ステップ７
６〜ステツプ７８）シ、かつ系内が冷えて負圧になる（
ステップ８２）まで待機する。

また、この間もウォータジャケット２内の液面制御を継
続する（ステップ７９〜ステツプ８１）。そし　　　・
て系内が負圧化した時点で電源をＯＦＦ　（ステップ８
３）とし、一連の制御が総て終了する。この電源ＯＦＦ
により常閉型である第１電磁弁３３は閉に、第２電磁弁
３６は流路Ａに、常開型である第３電磁弁３７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３０から第２補助冷媒通路３０を介して予備液
相冷媒が導入され、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。

一方、上記のキーＯＦＦ制御中に再度エンジンキーがＯ
Ｎ操作される場合もあるが、この場合にはステップ７３
の判断によりステップ８４へ進み、予め退避させた（ス
テップ７１）情報に基づいて、キーＯＦＦ前に進行して
いた制御状態に復帰させる。

尚、密閉循環系を形成するためのシステム構成は、上記
の他、特願昭５８−２２８１４５号あるいは特願昭５９
−１４０３７８号などで提案した構成を採用してもよい
。

第１２図には他の実施例を示す。尚、第１図と同一要素
には同一符号を付しである。

この実施例は、沸騰冷却式の内燃機関工にオイルクーラ
３を装着する場合に、シリンダヘッド側ウォータジャケ
ット２Ｂ内の液面Ｌ１とオイルクーラ３内の液面Ｌ２と
が一致するように、オイルクーラ３を機関１の高部位に
ブラケット５０を介して取付けたのである。これにより
、オイルクーラ３内での発泡が容易となり、潤滑油の冷
却特性が改善される。勿論、第１図の如き取付構造で、
オイルクーラ３の上下に長くして、液面を一致させるよ
うにしてもよい。但しいずれにしても冷却エレメント１
３が液面下に来るようにすることは言うまでもない。

また、この実施例では取付構造の変更に伴ってオイルク
ーラ３のケース１２の底部も板金製として、コスト低減
を図り、冷却エレメント１３とオイルギヤラリとを高圧
ホース５１．５２又は金属製配管で接続するようにして
いる。

尚、これらの実施例では機関の冷却と潤滑油の冷却を同
一冷媒による沸騰冷却で行うようにしたが、これらを別
々に行っても、あるいは潤滑油の冷却のみを沸騰冷却で
行ってもよいことは言うまでもない。また、機能的には
多少落ちるが、水冷式冷却装置の冷却水の一部を導いて
オイルクーラ内で沸騰気化させ、発生蒸気を水冷式冷却
装置の、ラジェータに送るようにしてもよい。

〈発明の効果〉以上説明したように本発明によれば、冷媒の沸騰気化潜
熱を用いて潤滑油を冷却するようにしたから、潤滑油の
温度を冷媒の沸騰点より若干高目程度に抑えることが可
能になり、焼付きの発生や潤滑油の酸化劣化などを防ぐ
ことができるという効果が得られる。

また、沸騰冷却式オイルクーラと、コンデンサと、冷媒
循環通路とでシステムを構成することで、より確実な潤
滑油の沸騰冷却を実現できるという効果が得られる。

尚、本発明は上記実施例で示した内燃機関の潤滑油の冷
却に限られるものではなく、自動変速機の作動油等種々
の適用が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る潤滑油冷却装置の一実施例を示す
オイルクーラ部分の断面図、第２図はこの実施例におけ
る機関及び潤滑油の沸騰冷却システムの全体構成図、第
３図〜第１１図はこの実施例における制御内容を示すフ
ローチャート、第１２図は他の実施例を示すオイルクー
ラ部分の断面図である。１・・・内燃機関　　２・・・ウォータジャケット３・
・・オイルクーラ　　４・・・コンデンサ　　７・・・
蒸気出口　　９・・・蒸気通路　　１２・・・ケース　
　１３・・・冷却エレメント　　１６・・・オイルギヤ
ラリ　　１９・・・冷媒人口　　２１・・・蒸気出口　
　２２・・・蒸気通路２７・・・冷媒循環通路　　２９
・・・冷媒供給ポンプ３０・・・リザーバタンク　　３
３．３６．３７・・・電磁弁３８・・・制御装置特許出願人　　廿産自動車株式会社代理人　弁理士　笹　島　　冨二雄第３図第４ｔｉｇｌ ■ゴ旨Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）潤滑油通路を囲んで液相冷媒を貯留する沸騰冷却
式オイルクーラを有し、冷媒の沸騰気化潜熱を用いて潤
滑油を冷却するようにしたことを特徴とする潤滑油冷却
装置。
（２）潤滑油の沸騰冷却用の冷媒が機関冷却用の冷媒の
一部を導いたものであることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の潤滑油冷却装置。
（３）潤滑油通路を囲んで液相冷媒を貯留し該冷媒を沸
騰気化させて潤滑油を冷却するオイルクーラと、該オイ
ルクーラから気相冷媒を導いて凝縮液化するコンデンサ
と、該コンデンサから液相冷媒を上記オイルクーラに再
循環させる冷媒循環通路とを備えてなることを特徴とす
る潤滑油冷却装置。
（４）潤滑油の沸騰冷却用の冷媒が機関の沸騰冷却用の
冷媒を兼ねるものであることを特徴とする特許請求の範
囲第３項記載の潤滑油冷却装置。
（５）オイルクーラがそのオイルクーラ内の冷媒の液面
と機関のウォータジャケット内の冷媒液面とが一致する
よう機関に装着されていることを特徴とする特許請求の
範囲第４項記載の潤滑油冷却装置。
（６）オイルクーラ内の潤滑油通路が上下方向に配設さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第３項〜第５
項のいずれか１つに記載の潤滑油冷却装置。