JPS6183430A - 内燃機関の沸騰冷却装置における自己診断装置 - 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、冷却ジャケント、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
は冷却ジャケット内の冷媒液面制御系統の異常を診断す
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、冷却ジャケットの求人口部と水出口部と
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）を沸騰気化させ、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、掻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てる。

しかしながら、このように種々の利点を有すると考えら
れている沸騰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、例えば始
動時に系内を一旦液相冷媒で満たした後に空気の侵入を
防止しつつ余剰冷媒を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
のであり、機関運転中は、冷媒供給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
に所定レベル異常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、このような本出願人の提案した或いは前記従
来公知文献記載の沸騰冷却装置にあっては、冷却ジャケ
ット内の冷媒液面レベルを検出する液面検出手段を設け
、通常運転時、冷却ジャケットに液相冷媒を供給するポ
ンプをオンオフ制御することによって、冷媒液面レベル
を設定値近傍に維持しつつ高精度に温度管理する制御を
行っている。

しかしながら、かかる液面制御を行うものにあっては、
液面制御系統に異常を来した場合には、正常な沸騰冷却
制御が行えなくなるという問題がある。

例えば、冷却ジャケットに液相冷媒を供給する通路系に
目詰まりや液漏れ等を生じたり、冷媒供給用のポンプに
故障を生じたりした場合は、冷却ジャケット内への液相
冷媒の供給に遅れを来し、あるいは、供給不能となった
りして冷媒液面レベルが設定値より低下した状態が長時
間継続することになる。

この場合、液面レベルの低下により、燃焼室壁の液相冷
媒による沸騰冷却が良好にあるいは全く行われず、耐久
性を損ねたり、オーバーヒートを招いたりする危険性が
ある。

また、冷却ジャケット内の冷媒液面レベルが実際には設
定値以上あるにも拘わらず、液面検出手段の異常により
設定値を下回ると誤検出される場合もある。この場合は
、とりあえずばオーバーヒートの危険性がないが、誤検
出情報に基づいて液相冷媒が冷却ジャケットに供給され
続けてコンデンサまで液相冷媒が持ち出される結果、本
来の沸騰冷却が行われなくなるため、長時間の運転は当
然回避するべきである。

本発明は、上記の実状に鑑みなされたもので、液面制御
系統の異常を診断して警報することにより、オーバーヒ
ートの発生等を未然に防止し、可及的に安全性を向上す
ることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） このため本発明は、第１図に示したように、内燃機関の
冷却ジャケットとコンデンサと液相冷媒循環手段とを介
装した冷媒循環回路を備えると共に、冷却ジャケット内
の冷媒液面レベルを検出する手段と液面レベルを設定値
近傍に保つように前記液相冷媒循環手段の作動をオンオ
フ的に制御する液面制御手段とを備えた内燃機関の沸騰
冷却装置において、前記液面検出手段により冷却ジャケ
ット内の冷媒液面レベルが設定値を下回ると検出された
状態のＩ！続待時間計測する手段と、前記継続時間が設
定値を超えた時に異常があると警報する手段とをを設け
た構成とする。

く作用〉 これにより、冷却ジャケットに液相冷媒を供給する通路
系に目詰まりや液漏れを生じたり、冷媒供給用ポンプに
故障を生じたりした場合には、冷却ジャケット内の冷媒
液面レベルが低下した状態が長時間継続するため、この
継続時間が所定値を超えることによって異常が警報され
、また液面検出手段の誤動作による場合も異常が警報さ
れるので、かかる異常状態を察知してこれに対処するこ
とができる。

〈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、電動式の冷媒供給ポンプ４とを接
続して冷媒循環閉回路を構成している。

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は前記入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
ンダへラド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との間に冷媒供給ポンプ
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゜冷媒供給ポンプ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は通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Ｉ７は励磁されると、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）、非励磁状態では第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。

前記冷媒供給ポンプ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
態で冷媒供給ポンプ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の状態では冷媒供給ポンプ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
媒循環手段を構成する。

一方、上記した冷媒循環閉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２
５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が介装声れる。

前記各電磁弁２６．１７．２４と冷媒供給ポンプ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に設けた液面検出手段
としての第一液面センサ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
部に設けた負圧スイッチ３５の各検出信号に基づいて後
述する制御が行われる。

また、制御装置３１には、警報器３６が接続され、制御
装置３１は後に詳述するように前記第１液面センサ３２
により冷却ジャケット２内の液面レベルが設定値を下回
ると検出した状態を計測し、この計測時間が異常に長引
いた場合には異常があると判断して前記警報器３６への
出力をオンとして異常警報を発するようになっている。

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。また負
圧スイッチ３５は、大気系と系内圧力とめ差圧に応動す
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、系内が負圧であ
るか否かを検出している。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１１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の空気排出制御を経てからＳ４の暖機制御
へ進み、暖機が完了した段階で３５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１７．２４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ＳＩＯ，ＳＩＬ。

３１２においてコンデンサ内の液面レベルを増減制御す
る。これら３５〜５１２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。

さらに、冷却ジャケット２内の冷媒液面レベルが設定値
を下回るとの検出信号が入力される毎に第１２図に示す
本発明に係る冷媒液面低下異常チェック制御が実行され
る。これら割込制御ルーチンについては後述する。

！久腓■赳■ 第５図はＳ３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Ｓ３１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で冷媒供給ポンプ４を
逆方向へ駆動開始する。

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Ｓ３３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ソフトウェアタイマ■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３３４にお
いて冷媒供給ポンプ４をオフにすると共に、タイマ■を
Ｓ３５でクリ了し、第６図に示す暖機制御（Ｓ５）へ進
む。

暖機制御 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３４１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℃（・α３）」となったときに５
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．第２Ｋｆｔ、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
Ｓ４５で系内を密閉してこの制御を終了する。

途潮ｊ■℃性叫 暖機制御の終了後は、前述したように８５〜Ｓ１２の制
御ループが繰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、冷却ジャケット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（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３１１のコン
デンサ内液位低下制御（第９図）及び第３図３１２のコ
ンデンサ内液位上昇制御（第１０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、）」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．　５５３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℃（・α、）」を越えているので、直ちに第９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
を冷媒供給ポンプ４によりリザーバタンク２１へ強制的
に排出しく３６１．　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℃（＝α、）」温度に低下するまで継続さ
れ（Ｓ６７、５６Ｂ）　、最後に系内をＳ６９で密閉し
て終了する。上記の終了温度は冷却ファン１４のみに依
存する条件であるＳ９の上限温度「設定温度＋２．０℃
（＝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が、この
冷却ジャケット２内の液面レベルが設定値を下回った場
合には、第２電磁弁１７を一時流路Ｂに切り換えてコン
デンサ３から冷却ジャケット２への液相冷媒の補給を行
い（Ｓ６３゜５６５）　、第１液面センサ３２の設定レ
ベルに維持する。

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３６６でこれを判断し、Ｓ６９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３５
で示すファン制御による冷媒温度制御（第７図）と、Ｓ
８に示す冷媒供給ポンプ４による液面制御に基づく冷媒
温度制御（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、系内湯度を更に高
精度に、具体的には「設定温度＋０．５℃（・α１）」
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（
３５３，５５４）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内の液面レベル
が第１液面センサ３２によって検出される設定値以上あ
るか否かを判定する。そして、設定値以上ある場合は冷
媒供給ポンプ４の作動を停止して冷却ジャケット２への
冷媒供給を停止するが（Ｓ５６）　、設定値を下回る場
合は冷媒供給ポンプ４を作動してコンデンサ３側から冷
却ジャケット２への液相冷媒の供給し、その液面を設定
レベルに保持する（Ｓ５７）。

（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１０図に示すコンデンサ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。尚、こ
の実施例においては、液相冷媒の導入に際して冷媒供給
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、負圧ス
イッチ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１７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、）」の温度
に上昇するまで継続され（Ｓ８４゜５８５）、最後に系
内を３８６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
媒供給ポンプ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。

系内が正圧下にある場合、或いは上述の冷媒導入中に正
圧となった場合には、３８７に進んで第３電磁弁２４を
閉とし、冷媒供給ポンプ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°Ｃ（・αｈ）」の温度に上昇
するまで継続される（Ｓ８４゜５８５）。

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
えて冷媒供給ポンプ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３
９の上限温度〜下限温度に専かれた後は、やはり前述し
た冷却ファン１４のみによる第８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湯度を常に
「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の制御は系内湯度を更に「設定温
度±０．５℃」の範囲内（Ｓ　５２）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。

土二±ヱｇ 次に第１１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Ｓ　１０１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、
５１０２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）し、
系内が十分低い温度（例えば８０℃以下）になる（５１
０１）か、或いは一定時間（例えば６０ｓｅｃ）経過し
たこと（５１０６）を条件として電源をオフ（Ｓ　１０
７）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２
４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、この場合には第４図３
１６の判断で５１８〜Ｓ２１へ進み、予めＳ１５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．　Ｓ　１０６のソフトウ
ェアタイマ■、■を３１８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。

冷却ジャケット内？位舌　　常チェック制御次に、第１
２図に基づき本発明に係る冷却ジャケット内の液位低下
異常チェック制御について説明する。

これは、第１液面センサ３２がオフ、即ち、冷却ジャケ
ット２内の冷媒液面レベルが設定値を下回る状態を検出
した時に割込処理され、まず、５１１１でコンピュータ
プログラムタイマ■をスタートさせて、この状態の′ｍ
ｍ待時間計測する。そして、５１１２に進んで前記計測
時間が所定時間、例えば１０秒以内である場合には５１
１３で後述するカウンタ■をクリアした後、５１１４に
進んで冷媒供給ポンプ４を正転させて、第２電磁弁１７
を流路Ｂ１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５１１２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があ
ると判断し、５１１５でこの異常作動ループを通過する
回数をカウンタ■によって計測した後、５１１６で負圧
スイッチ３５により系内が負圧であるか否かを判断する
。負圧である場合には５１１７で第２電磁弁１７をＢ流
路、冷媒供給ポンプ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液面センサ３２の設定レベルへ復帰させる。

５１１６で系内が正圧であることがわかった場合には、
５１１８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供給ポンプ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
は冷媒供給ポンプ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。

そして、５１１９において、カウンタ■にょって計測さ
れたこの異常作動ループの通過回数を判定し、これが所
定回数、実施例では５回に達した段階で、Ｓ　１２０で
警報器３６への出方をオンとして異常を警報する。

次に、第１液面センサ３２のオフ状態が２０秒以上継続
した場合は、５１２１でカウンタ■をクリアし、５１２
２でタイマ■をクリアした後、５１２３で警報器３６を
作動して異常を警報する。そして、再び５１１１に戻っ
てその後１０秒以内は再び５１１４に進み、コンデンサ
３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。これらの繰り返し作用により、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
媒液面の過渡的な異常低下が抑制され、沸騰冷却が継続
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
却ジャケット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液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。

そして本発明では、５１１５〜５１１８を経由する異常
状態が所定回数を超えた場合あるいは５１２１゜５１２
２を経由する長時間の異常状態が発生した場合には単な
る過渡的な異常ではなく、定常的な異常があることが警
報器３６の作動によって察知できる。

上記定常的な異常状態の主な原因としては、例えば、第
２電磁弁１７の流路Ｂの目詰まり、冷媒供給ポンプ４の
故障（この場合は主に８１２３に進んで警報される）、
冷媒循環通路１５の損傷によ、る液相冷媒の漏れ等によ
り、実際に液面レベルが設定値を下回る場合の他、第１
液面センサ３２が故障して実際の液面レベルは設定値以
上あるのに設定値を下回ると誤検出している場合等が考
えられる。

したがって、警報が発せられた場合には、上記各種の原
因を考慮して異常箇所を探ることができ、修理する等し
て異常に対処することができる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば冷却ジャケット内
の液面レベルが設定値を下回ると検出されてから所定時
間継続すると異常があると警報する構成としたため、定
常的な液面制御系統の異常を察知してこれに対処するこ
とができ、オーバーヒートを未然に防止できる等液面制
御を行う高精度の沸騰冷却装置における安全性を大幅に
高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の機能ブロック図、第２図は本発明の一
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・・・冷却ジャケット　　３・
・・コンデンサ　　４・・・冷媒供給ポンプ　　１５・
・・冷媒循環通路　　１７・・・第２電磁弁　　３１・
・・制御装置３２・・・第１液面センサ　　３６・・・
警報器特許出願人　　日産自動車株式会社 代理人　弁理士　笹　島　　冨二雄 第６図 第７図 日− 第８図

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
   記冷却ジャケット内の冷媒液面レベルを検出する液面検
   出手段と、該液面検出手段からの信号に基づいて冷却ジ
   ャケット内の冷媒液面レベルを設定値近傍に保つように
   前記液相冷媒循環手段の作動をオンオフ的に制御する液
   面制御手段とを備えた内燃機関の沸騰冷却装置において
   、前記液面検出手段により冷却ジャケット内の冷媒液面
   レベルが設定値を下回ると検出された状態の継続時間を
   計測する手段と、前記継続時間が設定値を超えた時に異
   常があると警報する手段とを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自己診断装置。