JPS6183428A - 内燃機関の沸騰冷却装置における異常診断装置 - 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、冷却シャケ・７ト、コンデンサ等からなる冷
媒循環系内に所定量の冷媒を封入し、冷却ジャケット内
で、貯留した液相冷媒を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し、詳し
くは空気排出系の異常を診断する装置に関する。

〈従来の技術〉 自動車用内燃機関に用いられている周知の水冷式冷却装
置にあっては、冷却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を生じ、均一な冷却を実現する
ことが難しいとともに、ラジェータにおける熱交換率に
自ずから限界があることからラジェータや冷却ファンが
大型にならざるを得ない。

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、特開昭５７−６２９１２号公報等参照
）。これは基本的には、冷却ジャケット内で液相冷媒（
冷却水）を温蔵気化させ、その発生蒸気を外部のコンデ
ンサ（ラジェータ）に導いて放熱凝縮させた後に、再度
冷却ジャケット内に循環供給する構成である。この冷媒
の相変化を利用した冷却装置によれば、冷却水の単純な
顕熱を利用した水冷式のものに比べて気化潜熱を利用で
きるため、極めて少量の冷却水゛の循環で要求放熱量を
満足でき、かつコンデンサを従来のラジェータよりも大
巾に小型化でき、しかも機関各部の温度分布の均一化が
図れる等の利点が指摘されている。

しかしながら、このように種々の利点を有すると考えら
れている温蔵冷却式の冷却装置も実際には実用化される
に至っていない。すなわち上記特公昭５７−５７６０８
号公報や特開昭５７−６２９１２号公報等に記載のもの
は、冷媒循環系が一部で大気に開放された非密閉構造と
なっており、蒸気化した冷媒の損失が実用上無視できな
い程度に大きく、しかも系内から不凝縮気体である空気
を完全に除去することが困難であるため、残留空気によ
って冷却性能が著しく低下する等の問題を有していた。

本出願人は上記のような実情に鑑み、密閉した冷媒循環
系内に所定量の冷媒を封入して沸騰・凝縮のサイクルを
行わせるようにした沸騰冷却装置を先に提案している（
特願昭５８−１４５４７０号等）。これは、例えば、系
内の最上位部と系外に設けたリザーバとを電磁弁を介装
した空気排出通路によって連結し、始動時にリザーバ内
の予備液相冷媒を液相冷媒補給手段により系内を一旦液
相冷媒で満たした後に空気の侵入を防止しつつ、前記電
磁弁を開として空気及び余剰冷媒を空気排出通路からリ
ザーバタンクに排出することによって密閉系内に所定量
の冷媒を封入するようにしたものである。これにより機
関運転中は、冷媒循環ポンプにより冷却ジャケットに発
生蒸気相当分の液相冷媒を循環供給し、常に所定レベル
以上に液相冷媒の液面を保って燃焼室壁等の確実な冷却
を図っている。

〈発明が解決しようとする問題点） ところで、上記の本出願人が提案した沸騰冷却装置にお
いては、前記液相冷媒補給手段が故障したり、リザーバ
タンク内の予備液相冷媒が不足したり、或いはコンデン
サ等の欠損により冷媒が系外に漏洩したりすると、液相
冷媒で冷媒循環回路を満たすことが不可能となり、空気
排出制御が不能となる。

また各種制御の情報源として用いるために冷媒循環回路
内の圧力を検出する手段を設けるが、これが故障すれば
上記各種の制御ができなくなるばかりか冷媒循環回路内
の圧力異常を検出することが不可能となり、異常間圧等
を招いてもこれを知ることができずに沸騰冷却装置ひい
ては機関そのものの損傷若しくは破損を招来するという
危険が発生する。特に前記異常高圧になると冷媒沸点温
度が高くなって機関のオーバーヒートを生じるおそれが
出てくる。

そこで本発明では、冷媒循環回路の欠損、液相冷媒補給
手段の故障、リザーバタンク内の予備液相冷媒不足及び
圧力検出手段の故障等の異常を検出してこれを警報でき
るようにすることを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 このため本発明は、第１図に示すように、液相冷媒が貯
留される内燃機関の冷却ジャケットＡと、気相冷媒が凝
縮され該凝縮された液相冷媒が下部に貯留されるコンデ
ンサＢと、液相冷媒循環手段Ｃと、を介装し、冷却ジャ
ケットＡで吸熱し蒸発した気相冷媒の潜熱をコンデンサ
Ｂにおいて放熱する冷媒循環回路りを備えると共に、前
記冷媒循環回路りの最上部を大気と連通・遮断自由な空
気排出用の電磁弁Ｅと、冷媒循環回路り外に配置され予
備液相冷媒を貯留するリザーバタンクＦと、該リザーバ
タンクＦ内の予備液相冷媒を前記冷媒循環回路り内に圧
送する液相冷媒補給手段Ｇと、機関始動時に前記電磁弁
Ｅを開としかつ前記液相冷媒補給手段Ｇを作動させる空
気排出制御手段Ｈと、前記冷媒循環回路り内の冷媒圧力
を検出する手段Ｉと、を備えた内燃機関の沸騰冷却装置
において、空気排出制御手段Ｈの作動時に前記冷媒圧力
検出手段■が所定値以上の正圧を下まわる冷媒圧力を検
出した時に沸騰冷却装置の異常を警報する手段Ｊを設け
た。

く作用） これにより、冷媒循環回路りの欠損、液相冷媒補給手段
Ｇの晟障、リザーバタンクＦ内の予備液相冷媒の不足等
が発生した場合には、機関始動時の空気排出制御手段Ｈ
の作動時に、いずれも冷媒循環回路り内の圧力が略大気
圧となって冷媒圧力検出手段ｒが所定値以上の正圧を示
さなくなるし、冷媒圧力検出手段Ｉそのものの故障時に
も圧力変化に応動せず同じく所定値以上の正圧値を示す
ようなことがなくなるから、このようなときには異常警
報手段Ｊを作動させて異常発生を知らせ、危険発生を未
然に防止する。

〈実施例〉 以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明の１実施例の構成を示し、内燃機関１は
運転中所定量の液相冷媒で満たされる冷却ジャケット２
を備えて、該冷却ジャケット２と気相冷媒を凝縮するた
めのコンデンサ３と、電動式の冷媒循環ポンプ４とを接
続して冷媒Ｗ環閉口路を構成している。

冷却ジャケット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にシリンダブロック５及びシリ
ンダヘッド６の両者にわた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を通じて連通していると共
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。蒸気比ロアは接続管８及び蒸気通路９を介してコン
デンサ３の上部入口に連通している。接続管８には冷媒
循環系の最上部となる排出管取付部８ａが上方に立ち上
がった形で形成されており、その上端開口をキャップが
密閉している。

コンデンサ３は前記人口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とから構成されたもので、例えば車両前部等
の車両走行風を受は得る位置に設置され、更にその前面
或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、前記ロアタンク１３はその比較的下部に冷媒循環
通路１５の一端が接続されていると共に、これより上部
に第１補助冷媒通路１６の一端が接続されている。前記
冷媒循環通路１５はその他端が冷却ジャケット２のシリ
ンダヘッド６側に設けた′冷媒人口２ａに接続されたも
ので、中間部に三方型の第２電磁弁１７を備え、かつ該
第２電磁弁１７とロアタンク１３との間に冷媒循環ポン
プ４が介装されている。以上の冷却ジャケット２．コン
デンサ３゜冷媒循環ポンプ４．冷却ジャケット２の経路
によって構成された冷媒循環回路により通常運転時には
、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。

この循環回路の系外に設けられて、予備液相冷媒を貯留
するリザーバタンク２１は吸気機能を有するキャップ２
２を介して大気に開放されていると共に、前記冷却ジャ
ケット２と略等しい高さ位置に設置され、かつその底部
に上記の第１補助冷媒通路１６と、第２補助冷媒通路２
３とが接続されている。

そして第１補助冷媒通路１６の通路中には、常開型の第
３電磁弁２４が介装されている。また、前記第２補助冷
媒通路２３は第２電磁弁１７を介して冷媒循環通路１５
に接続されている。

第２電磁弁１７は非励磁状態では、冷媒循環通路１５を
遮断してリザーバタンク２１とロアタンク１３との間を
連通状態としく流路Ａ）、励磁されると第２補助冷媒通
路２３を遮断して冷媒循環通路１５を連通状態（流路Ｂ
）とするものである。

前記冷媒循環ポンプ４としては、正逆両方向に液相冷媒
を圧送できるものが用いられており、上記の流路Ａの状
態で冷媒循環ポンプ４を正方向に駆動すれば、ロアタン
ク１３からリザーバタンク２１へ液相冷媒を強制排出で
き、また逆方向に駆動すればリザーバタンク２１からロ
アタンク１３へ液相冷媒を強制導入できる。また、流路
Ｂの状態では冷媒循環ポンプ４を正方向に駆動すれば、
ロアタンク１３から冷却ジャケット２へ液相冷媒を循環
供給することができる。

従って上記から明らかなように第２電磁弁１７がＢ流路
を採ったときに、正転する冷媒循環ポンプ４は、液相冷
媒循環手段を構成し、第２電磁弁１７がＡ流路を採った
ときに、逆転する冷媒循環ポンプ４は液相冷媒補給手段
を構成する。

一方、上記した冷媒循環回路の最上部となる排出管取付
部８ａには、系内の空気を排出する゛ための空気排出通
路２５が接続されており、空気排出時に該空気排出通路
２５から同時に溢れ出た液相冷媒を回収するために、該
空気排出通路２５の先端部をリザーバタンク２１内に開
口している。この空気排出通路２５には、常閉型の第１
電磁弁２６が介装される。

前記各電磁弁２６．１７．２４と冷媒循環ポンプ４及び
冷却ファン１４は、いわゆるマイクロコンピュータシス
テムを用いた制御装置３１によって駆動制御されるもの
で、具体的には冷却ジャケット２に設けた第１液面セン
サ３２．温度センサ３３．ロアタンク１３に設けた第２
液面センサ３４及び循環回路最上部に設けた圧力センサ
（圧力検出手段）３５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、前記第１液面センサ３２及び第２液面センサ３
４は例えばリードスイッチを利用したフロート弐センサ
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る。

第２液面センサ３４はその検出レベルが第１補助冷媒通
路１６の開口よりもわずかに上方の高さ位置に設定され
ている。また、温度センサ３３は、例えばサーミスタか
らなり、通常液相冷媒内に没入する位置に設けられて、
冷却ジャケット２内の冷媒温度を検出している。また圧
力センサ３５は、大気系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、低地等に係わらず
、使用環境下における大気圧に対し、系内が所定値以上
の正圧であるか否かを検出しており、本実施例では前記
所定値とは大気圧に近い正圧値である。

さらに、本発明に係る構成として、後述する空気排出制
御中に冷媒圧力が所定値以上の正圧値を下まわることを
圧力センサ３５が検出しその出力が制御装置３１に入力
された場合には警報器３７への出力がオンとされて沸騰
冷却装置の異常が表示等により警報されるようになって
いる。尚、その他の機関運転状態を検出するための各種
センサ、例えば機関回転センサ、機関吸入負圧センサ等
については図示していない。

第３図〜第１２図は上記制御装置３１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３電磁弁２６．１７゜２４を夫々「電
磁弁■」、「電磁弁■」・・・のように略記してあり、
また冷却ジャケット２内液面をｒＣ／Ｈ内液面」と略記
しである。

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（イグニッションキーオン）により制御が開始
すると、ｓｌのイニシャライズ処理を行った後に、まず
その始動が初期始動であるか再始動であるかを判断する
。具体的にはＳ２において温度センサ３３による検出温
度が所定温度（例えば４５℃）より高いか否かを判断す
る。ここで所定温度以下、つまり冷機状態の初期始動で
あればＳ３の空気排出制御及び本発明に係る第１電磁弁
２６の異常診断を経てからＳ４の暖機制御へ進み、暖機
が完了した段階で８５の温度制御に入る。この場合８６
において冷却ジャケット２内で冷媒液面レベルが設定値
以上にあるか否かを判断し、Ｓ７で第２．第３電磁弁１
７．２４の切換制御を行って８８の冷却ジャケット２内
冷媒液面レベル制御を行う。

Ｓ９においては冷媒温度を判断し、Ｓ５で行う冷却ファ
ン制御による温度制御と共にｓｔｏ、　　Ｓｌｌ。

Ｓ１２においてコンデンサ３内の液面レベルを増減制御
する。

次に３１３において冷媒温度が異常高温にあり、かつ、
冷媒系内が正圧であることを判断した場合に、Ｓ１４に
おいて、高温回避制御を行う。これら３５〜Ｓ１４の制
御ループをイグニッションキーオフ時まで繰り返し行う
。

一方、Ｓ２で冷媒温度が所定温度以上の場合には再始動
時であると判断し、この場合にはＳ３の空気排出制御は
省略する。

またこの制御中にキーオフの信号が入力されると、第１
１図に示す割り込み制御ルーチンが実行される。該割り
込み制御ルーチンについては後述する。

穴気打出制′卸の、常診 第５図はＳ３の空気排出制御及び該制御中に行われる本
発明に係る異常診断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、通常正常状態における系内
は液相冷媒（例えば水と不凍液の混合液）でほとんど満
たされた状態にあり、またリザーバタンク２１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、まずＳ
３１で第１電磁弁２６を開、第２電磁弁１７を流路Ａ。

第３電磁弁２４を閉と夫々制御し、Ｓ３２で冷媒循環ポ
ンプ４を逆方向へ駆動開始する。かかる制御を本発明で
は空気排出制御手段としている。

これによりリザーバタンク２１内の液相冷媒が第２補助
冷媒通路２３を介して系内に導入される。これはＳ３６
で所定時間、具体的には系内を満水にするに十分なよう
に予めプログラムタイマ■に設定された数秒ないし数十
秒程度の間、継続される。

従っセ、系内に残存していた空気は系上部に集められた
後、第１電磁弁２６、空気排出通路２５を介して系外の
りザーバタンク２１に強制的に排出される。

そして所定時間経過した時点で５３９において冷媒循環
ポンプ４をオフにすると共に、プログラムタイマ■を３
４０でクリアし、第６図に示す暖機制御（Ｓ５）へ進む
。

かか〜る正常な空気排出制御中にはＳ３３でフラッグを
１にたてておくが、本発明ではＳ３４で系内の冷媒圧力
が所定値２１以上の正圧になったがどうかを常にウォソ
チングする。そして前記プログラムタイマ■で設定され
た時間中に圧力センサ３５がＯＮとならない場合にはＳ
３５でフラッグを１にたて、空気排出制御をしても冷媒
循環回路が一向に２１以上にならなかったことを検出す
る。

そして空気排出制御時間が経過した後、Ｓ３７でフラッ
グが１であるかどうかを判断し、１であれば警報器３７
を作動させて異常であることを知らせる。空気排出制御
時間内にフラッグが０のままであれば系内は正常である
と判断し空気排出制御■がなされたとしてＳ３９へ進む
。

上記の如くして検出した冷媒循環回路の異常個所は主と
して次のようなものであると判断できる。

まず第１には圧力センサ３５の故障である。空気排出制
御によって冷媒循環回路内にリザーバタンク２１内の予
備液相冷媒が導入され、内部の空気は空気排出通路２５
を介してリザーバタンク２１　（大気）に強制的に排出
される。従って空気排出制御が正常に機能していればリ
ザーバタンク２１よりも冷媒循環回路内の圧力の方が大
（所定値Ｐ、以上の正圧）となり、圧力センサ３５がＯ
Ｎとならなければならない。しかし、このとき圧力セン
サ３５が故障していればこのＯＮ信号を出力することが
ないのである。

また第２には第２電磁弁１７の故障、若しくは詰まりに
よってＡ流路が開通せず、又は冷媒Ｗ１環ポンプ４の正
常な逆転機能が損なわれた可能性が出てくる。するとリ
ザーバタンク２１内の予備液相冷媒が冷媒循環系内に導
入されないから当然空気排出制御も行われず系内圧力は
Ｐ、以上に上昇しない。このため圧力センサ３５は正常
に機能してもＯＮとはならない。

次に第３にはコンデンサ３等の冷媒循環回路に冷媒洩れ
等の欠損が生じたおそれがある。第２電磁弁１７及び冷
媒循環ポンプ４並びに圧力センサ３５が正常であっても
上記欠損が生じれば、空気排出制御中にこの欠損個所か
ら空気が漏洩しまた冷媒が漏洩する。このような場合に
はこのまま沸騰冷却装置を運転すれば系内圧力が上昇し
ないから＋１ｉｌＪ御が不可能となることは勿論のこと
冷媒が大気に漏洩して系内に冷媒がな（なり機関が過熱
されてオーバーヒートひいては熱破壊に至るおそれがあ
る。

そして第４にはもともとリザーバ゛タンク２１内にある
予備液相冷媒が不足しているため空気排出制御が不可能
となって圧力センサ３５がＯＮとならないことがある。

これら或いはその他の沸騰冷却装置の構成部品の何らか
の故障により、空気排出制御がなされなくなることが圧
力センサ３５により検出されれば、その後の沸騰冷却装
置の運転は極めて危険な状態に陥るから、前記警報器３
７が作動した場合には、直ちに運転を停止して故障個所
の発見と補修に努めなければならない。

展Ｕ皿辺 暖機制御においてはコンデンサ３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３の放熱能力は極
めて低く抑制され、その結果冷却ジャケット２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冷却ジャケット２内の冷媒温度が
目標温度に上昇するまでロアタンク１３とリザーバタン
ク２１とを連通状態に保ったまま待機するものであり、
従って第６図のＳｔｌでは第１電磁弁２６を閉とし、第
２電磁弁１７をＢ流路とし、第３電磁弁２４を開とした
状態で待機するものである。

Ｓ４３では温度センサ３３で検出した実際の検出温度と
３４２で設定された設定温度との比較を行い、検出温度
が「設定温度＋２．０℃（・α、）」となったときに３
４５で第３電磁弁２４を閉じて系内を密閉状態とし、そ
の制御を終了する。

Ｓ４２における設定温度算出は、機関の回転速度及び負
荷等の運転状態に応じて随時機械的に設定されるもので
、８０℃〜１１０℃程度の範囲内で定められる（以下の
冷媒温度制御についても同様である）。

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℃を越える場合等では、
発生蒸気圧によって系内の液相冷媒がリザーバタンク２
１に押し出される結果、冷媒温度が設定温度に達する前
に冷却ジャケット２内の液面やロアタンク１３内の液面
が過度に低下する。

これに対処するため、いずれか一方の液面が第１液面セ
ンサ３２或いは第２液面センサ３４の設定レベルを下回
ったとき、即ちＳ４４においてＮｏのときには直ちにＳ
４５で系内を密閉してこの制御を終了する。

途選議■（匪匪 暖機制御の終了後は、前述したように３５〜Ｓ１４の制
御ループが操り返されることになるが、この制御ループ
は冷却ファン１４のオンオフにより微細な温度制御を行
うＳ５の第７図に示すファン制御と液相冷媒の循環供給
により、冷却ジャゲット２内の液面を設定レベル以上に
保つ第３図３８の液面制御（冷却ジャケット内液面低下
異常チェック制御を含む一第８図）と、検出温度が目標
とする設定温度から比較的大きく離れた場合に実質的放
熱面積の拡大、或いは縮小を行う第３図３１２のコンデ
ンサ内液位低下制御（第１０図）及び第３図３１２のコ
ンデンサ内液位上昇制御（第１１図）とに大別される。

まず前述したように、第６図に示す暖機制御において検
出温度が「設定温度＋２．０°Ｃ（・α：ｌ）」となっ
た状態でこの制御ループに進んできた場合について説明
すると、第７図の５５２．　　Ｓ５３で冷却ファン１４
をオンとすると共に、既にＳ９における上限温度「設定
温度＋２゜０°ｃ（＝α３）」を越えているので、直ち
に第１０図のコンデン内液位低下制御に入る。

（コンデンサ内液位低下制御） コンデンサ内液位低下制御はコンデンサ３内の液相冷媒
を冷媒循環ポンプ４によりリザーバタンク２１へ強制的
に排出しく５６１．　５６２）　、コンデンサ３内の液
面を低下させてコンデンサ３の放熱面積を拡大し、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＋１．０°Ｃ（・α、）」の温度に低下するまで継
続され（Ｓ６８．　５６９）　、最後に系内を３７０で
密閉して終了する。上記の終了温度は冷却ファム４のみ
に依存する条件であるＳ９の上限温度「設定温度＋２．
０”Ｃ（＝α３）」と下限温度「設定温度−４，０℃（
・α４）」の範囲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。

一方、上記コンデンサ３内の冷媒をリザーバタンク２１
内へ排出する間にも冷却ジャケット２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いく。

この冷却ジャケット２側液面が設定レベル以下となった
場合には、これを第１０図の３６３で判断し、Ｓ６５の
冷却ジャケット２内冷媒液面低下異常チェック制御（第
９図）を行う。

即ち、冷却ジャケット２内液位低下が３７１でプログラ
ムタイマ■により所定時間例えば１０秒以内である場合
にはＳ７２に進んで冷媒循環ポンプ４を正転させて、第
２電磁弁１７を流路Ｂ、第３電磁弁２４を閉とし、一時
コンデンサ３から冷却ジャケット２へ液相冷媒の補給を
行って、第１液面センサ３２の設定レベルに冷却ジャケ
ット内液位を維持する。

若しＳ７１で冷却ジャケット内の冷媒液面低下が１０〜
２０秒以上継続したことがわかった場合には異常である
と判断し、Ｓ７３で圧力センサ３５により系内が所定値
２５以上の正圧であるか否か判断する。

Ｐ、　（実際には大気圧近い正圧）を下まわる場合には
Ｓ７５で第２電磁弁１７をＢ流路、冷媒循環ポンプ４を
正転のまま第３電磁弁２４を開とすれば、リザーバタン
ク２１内の予備液相冷媒は圧力差によりコンデンサ３の
ロアタンク１３内に導入されるから、コンデンサ３内の
液相冷媒はその液面レベル低下が防止されつつ同時にロ
アタンク１３から冷却ジャケット２内へ補給され冷却ジ
ャケット２内の冷媒液面を上昇させて第１の液面センサ
３２の設定レベルへ復帰させる。

Ｓ７３で系内が２１以上の正圧であることがわかった場
合には、Ｓ７４で第２電磁弁１７をＡ流路に切り換えか
つ第３電磁弁２４を閉じた状態で冷媒循環ポンプ４を逆
転させる。これによりリザーバタンク２１内の予備液相
冷媒は冷媒循環ポンプ４により強制的にコンデンサ３内
に圧送補給され、ロアタンク１３内の冷媒液面レベルを
上昇する。

次に２０秒以上経過したらＳ７６へ進んでプログラムタ
イマ■　をクリアし、再びＳ７１に戻ってその後１ａ秒
以内は再び・Ｓ７２に進みコンデンサのロアタンク１３
から補給した冷媒を冷却ジャケット２内に供給する。こ
れらの操り返し作用により、冷却ジャケット２内の液面
レベル異常低下防止を行いこれと同時にコンデンサ内の
冷媒液面レベルの異常低下防止を図る。

このようにして冷却ジャケット２内に比較約６たい冷媒
が補給される結果、冷媒液面異常低下が防止され、沸賊
冷却が継続されて燃焼室壁のオーバーヒートが防止され
ると共に冷却シャケ、ト２内の冷媒温度が低下し蒸気圧
が低下するから、系内圧力が低下して波相冷媒過少によ
る冷媒沸点上昇が抑制され、キャビテーションの発生を
未然に防止する。

尚、上記コンデンサ内液面低下制御を行うにあたり、万
一コンデンサ３内の液面を最大限に低下させても、放熱
能力不足が回避できずに第２液面センサ３４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、系内の
蒸気がリザーバタンク２１内へ流出するのを防止するた
めに３６７でこれを判断し、Ｓ７０において第２電磁弁
１７をＢ流路とし、上記コンデンサ３内の冷媒液面低下
制御を解除する。

また、同様の理由から第３図８１０でコンデンサ３内の
液面が第２液面センサ３４の設定レベル以下である場合
にも上記コンデンサ３内液位低下制御を行わない。

一方、上記のようにコンデンサ３内の液面が適宜に制御
されて機関発熱量とコンデンサ３の放熱量とがその沸点
のもとで略平衡し、系内が密閉された後は、第３図８５
で示すファン制御による冷媒温度制御（第７図）と、Ｓ
８に示す冷媒循環ポンプ４による冷媒水位制御（第８図
）とを繰り返し行う。

（ファン制御） 第７図に示すファン制御においては、系内温度を更に高
精度に、具体的には「設定温度＋０．５“Ｃ（＝αＩ）
」と「設定温度−０，５℃（＝α２）」との間（Ｓ５２
）に維持するように冷却ファン１４のみをオンオフ制御
（Ｓ５３．　５５４）する。

（冷却ジャケット内液面制御） 第８図に示すように、冷却ジャケット２内の液面が設定
レベル以上となった場合には、これを８５５で判断し、
コンデンサ３側から冷却ジャケット２への液相冷媒の供
給を停止する（Ｓ５６．　５５７）。

冷却ジャケット２内液面が設定レベル以下の場合には、
５５８で示すように冷却ジャケット２内液位低下異常チ
ェック制御を行う。これは、既に第９図について説明し
た。

（コンデンサ内液位上昇制御） また、車両走行風の増大等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３９の下限温
度「設定温度−４，０℃（＝α４）」を下回った場合に
は、第１１図に示すコンテン３内液位上昇制御を開始す
る。これは、リザーバタンク２１内の液相冷媒をコンデ
ンサ３側に導入して、コンデンサ３内の液面を上昇させ
ることにより放熱能力を抑制する制御である。面この実
施例においては、液相冷媒の導入に際して冷媒Ｖ＃環ポ
ンプ４の逆方向駆動による強制導入と、系内外の圧力差
を利用した冷媒導入とを併用している。即ち、圧力セン
サ３５の信号により系内がＳ８１で負圧状態にある場合
には、Ｓ８２で第３電磁弁２４を開とし、第２電磁弁１
７をＢ流路′にして第１補助冷媒通路１６を介し、系内
外の圧力差を利用した冷媒導入を行う。

この冷媒導入は検出温度が「設定温度−３，０℃（・α
６）」の温度に上昇するまで継続され（Ｓ８４．　５８
５）、最後に系内をＳ８６において密閉して終了する。

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
冷却ジャケット２内の液相冷媒が不足した場合には、冷
媒循環ポンプ４による冷媒補給を３８３で行う。これは
第８図において説明した。

系内が２１以上の正圧下にある場合、或いは上述の冷媒
導入中にＰ、以上の正圧となった場合には、Ｓ８７に進
んで第３電磁弁２４を閉とし、冷媒循環ポンプ４の逆方
向駆動によりリザーバダンク２１からコンデンサ３内へ
液相冷媒を強制導入する（Ｓ８９．　５９０）。この強
制導入の場合も検出温度が「設定温度−３，０℃（＝α
６）」の温度に上昇するまで継続される（Ｓ８４．　５
８５）。

また、この冷媒導入中に冷却ジャケット２内の液相冷媒
が不足する場合には、第２電磁弁１７を流路Ａに切換え
て冷媒循環ポンプ４を正方向に駆動し、冷媒の補給を行
う　（Ｓ　８８．　Ｓ　９１．　Ｓ　９２）。

上記のコンデンサ内液位上昇制御の結果、系内温度が８
９の上限温度〜下限温度に導かれた後は、やはり前述し
た冷却ファン１４のみによる第７図に示す温度制御が行
われる。

このようにコンデンサ３内の液面制御は系内温度を常に
「設定温度＋２．０℃」と「設定温度−４，０℃」の範
囲内に導くように８９で行われるものであり、例えば運
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３の放熱能力を広範囲にかつ速やかに変化
させ得ると共に、これによる凝縮量変化が直ちに冷却ジ
ャケット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１４の制御は系内温度を更に「設定温
度上０．５℃」の範囲内（Ｓ５２）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
が達成されるものである。

キーオフ制御 次に第４図及び第１２図に基づき、機関のイグニッショ
ンキーがオフ操作された場合に割り込み処理されるキー
オフ制御について説明する。

これはまず設定温度を３１０２で８０℃に設定すること
により前述したコンデンサ、３内液位低下制御を行わせ
、コンデンサ３の放熱能力を最大限に利用すると共に、
５１０３で設定された最大１０秒程度に冷却ファン１４
を駆動して強制冷却（Ｓ　１０３．　Ｓ　１０４゜Ｓ　
１０６）　Ｌ、系内が十分低い温度（例えば８０℃以下
）になる（　Ｓ　１０１）か、或いは一定時間（例えば
６０ｓｅｃ）経過したこと（Ｓ　１０６）を条件として
電源をオフ（Ｓ　１０７）とする。この電源オフにより
常閉型電磁弁である第１電磁弁２６は閉に、常開型電磁
弁である第３電磁弁２４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２１から第
１補助冷媒通路１６を介して液相冷媒が自然に忠犬され
、最終的には系全体が液相冷媒で満たされた状態になっ
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３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わ
ずかに空気が侵入し、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われる。

一方、上記のキーオフ制御中に再度イグニッションキー
がオン操作される場合もあるが、こめ場合には第４図に
おいて３１６の判断で３１８〜Ｓ２１へ進み、予めＳ１
５で退避させた情報に基づいて冷却ファン１４及び設定
温度を復帰させると共に、Ｓ　１０３゜５１０６のプロ
グラムタイマ■、■をＳ１８でクリアし、キーオフ前に
進行していた制御状態に戻すのである。

尚前記実施例において、第２電磁弁１７及び冷媒循環ポ
ンプ４を機能的に分離して、液相冷媒循環手段としての
ポンプと、リザーバタンクからコンデンサへ液相冷媒を
補給するポンプと、に夫々配設す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、始動時に行われ
る空気排出制御中の系内冷媒圧力を検出し、これが所定
値Ｐ、以上の正圧を下まわったことによって、液相冷媒
補給手段及び冷媒圧力検出手段の故障、冷媒循環回路の
欠損、リザーバタンク内の予備液相冷媒の不足等の異常
が警報されて、これに対処することができるため、空気
排出制御不良又は不能、系内からの冷媒漏れ及び系内圧
力異常による危険発生を未然に防止できる。これにより
、沸騰冷却装置における安全性が大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は本発明の１
実施例を示す構成説明図、第３図〜第１２図は夫々本実
施例における制御の内容を示すフローチャートである。 １・・・内燃機関　　２．Ａ・・・冷却ジャケット３．
８・・・コンデンサ　　４・・・冷媒循環ポンプ１５・
・・冷媒循環通路　　１７・・・第２電磁弁２１、Ｆ・
・・リザーバタンク　　２５・・・空気排出通路２６・
・・第１電硼弁（空気排出用電磁弁Ｅ）３１・・・制御
装置（空気排出制御手段Ｈ１異常警報手段Ｊ）３５・・
・圧力センサ（冷媒圧力検出手段Ｉ）３７・・・警報器
（異常警報手段Ｊ）　　　Ｄ・・・冷媒循環回路　　Ｇ
・・・液相冷媒補給手段 特許出願人　　日産自動車株式会社 代理人　弁理士　笹　島　　冨二雄 第４図 第５図 第６図 第７　ｚ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 液相冷媒が貯留される内燃機関の冷却ジャケットと、気
   相冷媒が凝縮され該凝縮された液相冷媒が下部に貯留さ
   れるコンデンサと、液相冷媒循環手段と、を介装し、冷
   却ジャケットで吸熱し蒸発した気相冷媒の潜熱をコンデ
   ンサにおいて放熱する冷媒循環回路を備えると共に、前
   記冷媒循環回路の最上部を大気と連通・遮断自由な空気
   排出用の電磁弁と、冷媒循環回路外に配置され予備液相
   冷媒を貯留するリザーバタンクと、該リザーバタンク内
   の予備液相冷媒を前記冷媒循環回路内に圧送する液相冷
   媒補給手段と、機関始動時に前記電磁弁を開としかつ前
   記液相冷媒補給手段を作動させる空気排出制御手段と、
   前記冷媒循環回路内の冷媒圧力を検出する手段と、を備
   えた内燃機関の沸騰冷却装置において、空気排出制御手
   段の作動時に前記冷媒圧力検出手段が所定値以下の正圧
   を下まわる冷媒圧力を検出した時に沸騰冷却装置の異常
   を警報する手段を設けたことを特徴とする内燃機関の沸
   騰冷却装置における異常診断装置。