JPS63147918A - Evaporative cooling device for internal combustion engine - Google Patents

Evaporative cooling device for internal combustion engine

Info

Publication number
JPS63147918A
JPS63147918A JP29558186A JP29558186A JPS63147918A JP S63147918 A JPS63147918 A JP S63147918A JP 29558186 A JP29558186 A JP 29558186A JP 29558186 A JP29558186 A JP 29558186A JP S63147918 A JPS63147918 A JP S63147918A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase refrigerant
liquid phase
water jacket
refrigerant
radiator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP29558186A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH07116939B2 (en
Inventor
Yoshinori Hirano
芳則 平野
Teruaki Ishikawa
輝昭 石川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP61295581A priority Critical patent/JPH07116939B2/en
Publication of JPS63147918A publication Critical patent/JPS63147918A/en
Publication of JPH07116939B2 publication Critical patent/JPH07116939B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00Liquid cooling
    • F01P3/22Liquid cooling characterised by evaporation and condensation of coolant in closed cycles; characterised by the coolant reaching higher temperatures than normal atmospheric boiling-point
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00Liquid cooling

Abstract

PURPOSE:To prevent a local cooling failure from occurring, by connecting a vapor phase part of a water jacket to a condenser, while connecting a liquid phase part to a radiator via a pump, and giving a forced convection to a pyrogenetic load part, in case of an evaporative cooling device. CONSTITUTION:In the water jacket 2 formed as one body over both of a cylinder block 3 and a cylinder head 4, there are formed with a vapor phase refrigerant area in the upper part and a liquid phase refrigerant area in the lower part respectively. This vapor phase refrigerant area is connected to a condenser via a steam outlet 5 and a steam manifold 7, and the condensed refrigerant hereat is connected to a radiator outlet passage 21 via a first solenoid valve 15. As for the liquid phase refrigerant area, it is connected with a liquid phase refrigerant cooling system consisting of a radiator inlet passage 19, a radiator 20, a bypass passage 23 and a thermostat valve 24, thus it is designed to as to be given a forced convection by a circulating pump 22.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、主に冷媒の沸騰凝縮サイクルによって機関
各部の冷却を行なうようにした内燃機関の沸騰冷却装置
の改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention This invention relates to an improvement in a boiling cooling system for an internal combustion engine, which cools various parts of the engine mainly through a boiling and condensing cycle of a refrigerant.

従来の技術 本出願人は、内燃機関のウォータジャケットとコンデン
サと冷媒供給ポンプとを主体として閉ループ状の冷媒循
環系を形成し、ウォータジャケット内に所定レベルまて
液相冷媒を貯留しておき、・その沸騰気化により機関各
部を冷却するととらに、このつオータジャケットで発生
した冷媒蒸気をコンデンサに導いて凝縮させた後、液面
センサの検出に基づく冷媒供給ポンプの間欠的な作動に
よって再開ウォータジャケットへ供給するようにした沸
騰冷却装置を種々提案している(例えば特開昭60−3
6712号公報、特開昭60−36715号公報等・)
。この沸騰冷却装置においては、ウォータジャケット内
の液相冷媒に対し積極的な強制対流は与えられていない
。すなわち、沸騰の形態としては、気泡による流動のみ
を伴う自然対流沸騰いわゆるプール沸騰となる。そして
、この沸騰を伴う熱伝達によれば、核沸1@の領域にお
いてシリングヘッド等の伝熱面と冷媒との間で非常に高
い熱伝達率を確保することかでき、均一かつ効果的な冷
却を行なうことができるのである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present applicant forms a closed-loop refrigerant circulation system mainly consisting of a water jacket of an internal combustion engine, a condenser, and a refrigerant supply pump, and stores liquid phase refrigerant at a predetermined level in the water jacket.・In addition to cooling each part of the engine through boiling vaporization, the refrigerant vapor generated in the overjacket is led to the condenser and condensed, and then restarted by the intermittent operation of the refrigerant supply pump based on the detection of the liquid level sensor. Various boiling cooling devices have been proposed that supply water to the jacket (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 60-3
6712, JP-A-60-36715, etc.)
. In this evaporative cooling device, active forced convection is not applied to the liquid phase refrigerant within the water jacket. That is, the form of boiling is natural convection boiling, so-called pool boiling, which involves only flow due to bubbles. According to this heat transfer accompanied by boiling, it is possible to secure a very high heat transfer coefficient between the heat transfer surface such as a shilling head and the refrigerant in the region of nucleate boiling 1@, and it is possible to achieve a uniform and effective heat transfer rate. Cooling can be performed.

発明が解決しようとする問題点 ところで液相冷媒が貯留される内燃機関のウォータジャ
ケットは、かなり複雑な構造であり、特にシリンダヘッ
ドのバルブシート周辺やボート間あるいはシリンダブロ
ックのライチ間等では狭い制限空間となる。そしてシリ
ンダブロックがサイアミーズ構造の場合は、ライチ間の
ウォータジャケットとして細いドリル穴が用いられるた
め、非常に狭い空間となる。
Problems to be Solved by the Invention The water jacket of an internal combustion engine, in which liquid-phase refrigerant is stored, has a fairly complex structure, and there are particularly narrow restrictions around the valve seat of the cylinder head, between boats, or between litchis in the cylinder block. It becomes space. If the cylinder block has a Siamese structure, thin drill holes are used as water jackets between the litchis, resulting in a very narrow space.

このような狭い制限空間における沸騰特性は、広い空間
状態の場合に比較して上昇する気泡の激しい運動により
境界層を薄く保つため、一般に非常に高い熱伝達率を示
す。しかしながら高熱流束域になると、気泡の一層激し
い上昇により伝熱面への液相冷媒の供給が阻害され、伝
熱面が蒸気泡に覆われる時間が長くなって、逆に広い空
間状態の場合よりも熱伝達率が低下してくる。すなわち
、狭い制限空間における沸騰は、核沸騰の限界が低熱流
速側に移行する傾向を示すのである。したがって、ウォ
ータジャケットの拡大が困難な小型高出力機関において
は、排気ポート周辺や排気弁周辺などの制限空間でかつ
熱負荷の高い部分の冷却か不良となる恐れがある。
Boiling characteristics in such narrow confined spaces generally exhibit very high heat transfer coefficients because the vigorous movement of the rising bubbles keeps the boundary layer thin compared to the case of wide space conditions. However, in the high heat flux region, the supply of liquid phase refrigerant to the heat transfer surface is inhibited by the more rapid rise of bubbles, and the time that the heat transfer surface is covered with vapor bubbles becomes longer. The heat transfer coefficient decreases. In other words, boiling in a narrow confined space shows a tendency for the limit of nucleate boiling to shift to a lower heat flow velocity side. Therefore, in a small high-output engine in which it is difficult to expand the water jacket, there is a risk that cooling may occur in restricted spaces such as around the exhaust port or around the exhaust valve and where the heat load is high.

問題点を解決するための手段 この発明は、上記の問題点を解決するために、ウォータ
ジャケット内の液相冷媒をラジェータとの間で強制循環
させて、排気ポート周辺等の高熱負荷部に強制対流を与
えるようにしたものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention forcibly circulates the liquid phase refrigerant in the water jacket between the radiator and the high heat load areas such as around the exhaust port. It is designed to provide convection.

すなわち、この発明に係る内燃機関の沸騰冷却装置は、
液相冷媒が適宜なレベルまで貯留され、かつ上部空間が
気相冷媒領域となるウオータノヤケットと、このウォー
タジャケット上部から取り出された冷媒蒸気を凝縮する
コンデンサと、このコンデンサで凝縮した液相冷媒を上
記ウォータジャケットへ供給する冷媒供給手段と、上記
ウォータジャケットから取り出された液相冷媒を冷却す
るラジェータと、このラジェータと上8己ウォータジャ
ケットとの間で常時液相冷媒を循環させる冷媒循環手段
とを備え、上記冷媒循環手段によろ液相冷媒流によって
ウォータジャケット内の高熱負荷部に強制対流を与えろ
ようにしたことを特徴とするものである。
That is, the boiling cooling device for an internal combustion engine according to the present invention has the following features:
A water jacket in which liquid phase refrigerant is stored to an appropriate level and whose upper space is a vapor phase refrigerant region, a condenser that condenses the refrigerant vapor taken out from the upper part of this water jacket, and the liquid phase refrigerant condensed in this condenser. a radiator that cools the liquid refrigerant taken out from the water jacket, and a refrigerant circulation means that constantly circulates the liquid refrigerant between the radiator and the upper water jacket. and is characterized in that the refrigerant circulation means is configured to apply forced convection to a high heat load section within the water jacket by means of a flow of the filtrated liquid phase refrigerant.

作用 ウォータジャケット内に存在する液相冷媒は燃焼熱を受
けておおむね飽和温度となり、沸騰を生じて各部を冷却
する。ここで発生した冷媒蒸気はコンデンサで凝縮され
た後、冷媒供給手段によって再度ウオータノヤケットへ
戻される。
The liquid phase refrigerant existing in the working water jacket receives combustion heat and reaches approximately the saturation temperature, causing boiling and cooling various parts. The refrigerant vapor generated here is condensed in the condenser and then returned to the water jacket by the refrigerant supply means.

一方、冷媒循環手段によってウォータジャケットから取
り出された液相冷媒は、ラジェータを通過してサブクー
ル状態となった後、ウォータジャケットへ送り戻される
が、この冷媒の循環によってウォータジャケット内には
液相冷媒の流れが生じ、これによりウォータジャケット
内の高熱負荷部に強制対流が与えられる。そのため、高
熱負荷部の伝熱面に確実に液相冷媒が供給され、高熱流
実施例 第1図は、この発明に係る内燃機関の沸騰冷却装置の一
実施例を模式的に示す構成説明図であり、1は内燃機関
、2はこの内燃機関l内部に設けられたウォータジャケ
ットを示している。
On the other hand, the liquid phase refrigerant taken out from the water jacket by the refrigerant circulation means passes through the radiator and is subcooled before being sent back to the water jacket. , which provides forced convection to the high heat load areas within the water jacket. Therefore, the liquid phase refrigerant is reliably supplied to the heat transfer surface of the high heat load section, and the high heat flow embodiment is shown in FIG. 1 is an internal combustion engine, and 2 is a water jacket provided inside the internal combustion engine.

上記ウォータジャケット2は、シリンダや燃焼室の周囲
を覆うようにシリンダブロック3及びシリンダヘッド4
の両者に亘って一体に形成されたしので、通常気相冷媒
領域となる上部が各気筒てD:いに連通しているととも
に、その上部の適宜な位置に複数の蒸気出口5が開口形
成されている。
The water jacket 2 covers the cylinder block 3 and cylinder head 4 so as to cover the cylinder and the combustion chamber.
Since the upper part, which is normally a gas phase refrigerant area, is in communication with each cylinder, a plurality of vapor outlets 5 are formed at appropriate positions in the upper part. has been done.

この7.4気山口5は、蒸気マニホルド6および蒸気通
路7を介してコンデンサ8の上部人口に連通している。
This 7.4 air outlet 5 communicates with the upper part of the condenser 8 via a steam manifold 6 and a steam passage 7.

上記コンデンサ8は、車両面部など車両走行風を受は得
る位置に設置され、かつその前面らしくは背面に強制冷
却用の電動式冷却ファン9を備えているg上記冷却ファ
ン9は、コンデンサ8下部のロアタンクに設けた温度セ
ンサ10の検出温度が8を強制冷却する構成となってい
る。また、上記コンデンサ8で凝縮した冷媒が集められ
ろコンデンサ8下部のロアタンクには、リザーバタンク
11が接続されている。このリザーバタンク11は、大
気連通路12を介して上部空間が大気に開放されたしの
で、その所定レベルに液相冷媒の有無によってON、O
FF信号を発する液面センサ13が装着されている。そ
して、上記リザーバタンク11の下部に冷媒供給通路1
4の一端が接続されており、かっこの冷媒供給通路14
には、上記液面センサ13の検出信号に連動して開閉動
作する第1電磁弁15が介装されている。なお、上記リ
ザーバタンク11の大気連通路12には、冷媒蒸気の噴
出を防止するために常開型の第2電磁弁16が介装され
ている。この第2電磁弁16は、コンデンサ8の温度セ
ンサ10の検出信号に基づいて開閉制御されるもので、
飽和温度付近に設定した設定温度以上となったとき、つ
まり温度センサ10近傍に冷媒蒸気が達しすどときに閉
作動する構成となっている。
The above-mentioned condenser 8 is installed at a position such as on the side of the vehicle where it can receive the vehicle running wind, and is equipped with an electric cooling fan 9 for forced cooling on the front side and the back side of the condenser 8. The configuration is such that the temperature detected by the temperature sensor 10 provided in the lower tank 8 forcibly cools the tank 8. Further, a reservoir tank 11 is connected to a lower tank below the condenser 8 in which the refrigerant condensed in the condenser 8 is collected. The upper space of this reservoir tank 11 is open to the atmosphere via the atmosphere communication passage 12, so it can be turned on or off depending on the presence or absence of liquid phase refrigerant at a predetermined level.
A liquid level sensor 13 that emits an FF signal is attached. A refrigerant supply passage 1 is provided at the bottom of the reservoir tank 11.
4 is connected to the refrigerant supply passage 14 in parentheses.
A first electromagnetic valve 15 that opens and closes in conjunction with a detection signal from the liquid level sensor 13 is interposed therein. A normally open second electromagnetic valve 16 is interposed in the atmospheric communication passage 12 of the reservoir tank 11 to prevent refrigerant vapor from blowing out. This second solenoid valve 16 is controlled to open and close based on the detection signal of the temperature sensor 10 of the capacitor 8.
It is configured to close when the temperature exceeds a set temperature set near the saturation temperature, that is, when refrigerant vapor reaches the vicinity of the temperature sensor 10.

一方、上記ウォータジャケット2の後端部、詳しくはシ
リンダブロック3側の後端部に液相冷媒取出口17か設
けられ、またウォータジャケット2ノ前端部、詳しくは
シリンダヘッド4側の前端部に液相冷媒戻し口18が設
けられている。上32gX相冷媒取出口17はラジェー
タ入口通路19を介してラジェータ20の上部人口に連
通している。このラジェータ20は、やはり車両前部な
どに設置されており、かつその背面らしくは前面に冷却
ファン28カ配設されている。この冷却ファン28とし
ては、例えば機関出力によって駆動される形式のらのを
用いろことができる。なお、上記コンデンサ8と上記ラ
ンエータ20とを重ねて配置し、冷却ファン9によって
両者を同時に強制冷却するように構成してらよい。そし
て、上記ラジェータ20の下部出口に接続したラジェー
タ出口通路21の先端は、上記液相冷媒戻し口18に連
通している。この液相冷媒戻し口18の上流側には、冷
媒循環手段および冷媒供給手段を兼ねるポンプとして機
関出力によって常時駆動されるインペラポンプなどから
なる循環ポンプ22が配設されている。また上記ラジェ
ータ人口通路19と上記ラジェータ出口通路21とはバ
イパス通路23によって互いに連通されており、このバ
イパス通路23に公知のサーモスタット弁24が配設さ
れている。そして、上記ラジェータ出口通路21のサー
モスタット弁24上流側に、上記冷媒供給通路14の先
端が接続されている。
On the other hand, a liquid phase refrigerant outlet 17 is provided at the rear end of the water jacket 2, specifically at the rear end on the cylinder block 3 side, and at the front end of the water jacket 2, specifically at the front end on the cylinder head 4 side. A liquid phase refrigerant return port 18 is provided. The upper 32g X-phase refrigerant outlet 17 communicates with the upper part of the radiator 20 via the radiator inlet passage 19. This radiator 20 is also installed at the front of the vehicle, and 28 cooling fans are disposed at the front, which is likely the back. As the cooling fan 28, for example, a fan driven by engine output can be used. Note that the condenser 8 and the lanator 20 may be arranged one on top of the other, and the cooling fan 9 may be configured to forcibly cool both of them at the same time. The tip of the radiator outlet passage 21 connected to the lower outlet of the radiator 20 communicates with the liquid phase refrigerant return port 18 . On the upstream side of the liquid-phase refrigerant return port 18, a circulation pump 22, which serves as a refrigerant circulation means and a refrigerant supply means, is disposed, and is composed of an impeller pump or the like that is constantly driven by the engine output. Further, the radiator artificial passage 19 and the radiator outlet passage 21 are communicated with each other by a bypass passage 23, and a known thermostatic valve 24 is disposed in the bypass passage 23. The tip of the refrigerant supply passage 14 is connected to the upstream side of the thermostatic valve 24 of the radiator outlet passage 21 .

まrこ25は車室暖房用のヒータコアであって、その冷
媒人口に接続されたヒータ入口通路26の先端がウォー
タジャケット2のシリンダヘッド4側の後端部に接続さ
れているとともに、冷媒出口に接続されたヒータ出口通
路27の先端が上記循環ポンプ22上流側に接続されて
いる。
The heater core 25 is a heater core for heating the vehicle interior, and the tip of the heater inlet passage 26 connected to the refrigerant is connected to the rear end of the water jacket 2 on the cylinder head 4 side, and the refrigerant outlet is connected to the rear end of the water jacket 2 on the cylinder head 4 side. The tip of the heater outlet passage 27 connected to the circulation pump 22 is connected to the upstream side of the circulation pump 22 .

次に、第2図および第3図は上記ウォータジャケット2
の具体的な構造を示すもので、それぞれ」一方から見た
状聾におけるシリンダヘッド4およびンリンダブロック
3の断面を示している。
Next, FIGS. 2 and 3 show the water jacket 2
The figure shows a cross-section of the cylinder head 4 and the cylinder block 3 in a deaf state as viewed from one side, respectively.

この第2.3図に示すようにウォータジャケット2のシ
リンダヘッド4側に設けられた液相冷媒戻し口18は、
シリングブロック3萌端部に形成された通路31を介し
て循環ポンプ22下流側に連通している。この液相冷媒
戻し口18に連続したかたちで、シリンダヘッド4の排
気ポート34側に、つオータギャラリ32が形成されて
おり、ここから各気筒に向けて液相冷媒を供給ずろよう
に供給口35が形成されている。そしてこのウオータノ
ヤケット2のシリンダヘッド4側の部分は、複数の連通
孔36を介してシリンダブロック3側の部分に連通して
いる。また、図示せぬ吸気マニホルド下部に設けられた
マニホルド内通路37に、ウォータジャケット2のシリ
ンダヘッド4側部分から液相冷媒が導かれるようになっ
ており、かつこのマニホルド内通路37の後端部にシリ
ンダブロック3側部分に液相冷媒を導く連通孔38が形
成されている。一方、このようにシリンダヘッド・1側
部分を怪て液相冷媒が導入されろウォータジャケット2
のシリンダブロック3側部分においては、その吸気ボー
ト33側にウォータギヤラリ39が形成されており、そ
の後端部からラジェータ20およびヒータコア25へそ
れぞれ液相冷媒を取出す溝漬となっている。
As shown in FIG. 2.3, the liquid phase refrigerant return port 18 provided on the cylinder head 4 side of the water jacket 2 is
It communicates with the downstream side of the circulation pump 22 via a passage 31 formed at the bud end of the shilling block 3 . Continuing with this liquid phase refrigerant return port 18, a two-way gallery 32 is formed on the exhaust port 34 side of the cylinder head 4, and a supply port is provided to supply liquid phase refrigerant from there to each cylinder. 35 is formed. A portion of the water jacket 2 on the cylinder head 4 side communicates with a portion on the cylinder block 3 side via a plurality of communication holes 36. Further, liquid phase refrigerant is introduced from the cylinder head 4 side portion of the water jacket 2 into a manifold internal passage 37 provided at the lower part of the intake manifold (not shown), and the rear end of this manifold internal passage 37 A communication hole 38 is formed in the side portion of the cylinder block 3 to introduce the liquid phase refrigerant. On the other hand, if the liquid phase refrigerant is introduced into the cylinder head 1 side like this, the water jacket 2
In the cylinder block 3 side portion, a water gear rally 39 is formed on the intake boat 33 side, and is a groove for taking out the liquid phase refrigerant from the rear end to the radiator 20 and the heater core 25, respectively.

さて上記のように構成された沸騰冷却装置においては、
基本的には冷媒の沸騰凝縮サイクルを利用した冷却が行
なわれる。すなわち、つイータジャケット2内の液相冷
媒は、燃焼熱を受けておおむね飽和温度となり、沸騰を
生じ、その際に機関各部を冷却する。ここで発生した冷
媒蒸気はコンデンサ8に導かれて凝縮し、コンデンサ8
下部ならびにリザーバタンク11に回収される。そして
、リザーバタンク11内に回収された液相冷媒が液面セ
ンサ13の設定レベル以上となると、第1電磁弁15が
開作動する。そのため、リザーバタンク11が冷媒供給
通路14を介して循環ポンプ22上流側に連通され、機
関出力によって常時駆動される循環ポンプ22の作用に
よりリザーバタンク11からウォータジャケット2内へ
液相冷媒が送り戻される。この結果、ウォータジャケッ
ト2内には常に適宜なレベルまで液相冷媒が存在する。
Now, in the boiling cooling device configured as above,
Basically, cooling is performed using the boiling and condensing cycle of the refrigerant. That is, the liquid phase refrigerant in the eater jacket 2 receives combustion heat and reaches approximately the saturation temperature, causing boiling and cooling various parts of the engine at that time. The refrigerant vapor generated here is led to the condenser 8 and condensed.
It is collected in the lower part and the reservoir tank 11. When the liquid phase refrigerant recovered in the reservoir tank 11 reaches a level set by the liquid level sensor 13 or higher, the first electromagnetic valve 15 is opened. Therefore, the reservoir tank 11 is connected to the upstream side of the circulation pump 22 via the refrigerant supply passage 14, and the liquid phase refrigerant is sent back from the reservoir tank 11 into the water jacket 2 by the action of the circulation pump 22, which is constantly driven by the engine output. It will be done. As a result, liquid phase refrigerant is always present in the water jacket 2 to an appropriate level.

一方、ウォータジャケット2内の液相冷媒は、循環ポン
プ22の作用によって液相のままラジェータ20との間
を循環する。すなわち、シリンダブロック3後部の液相
冷媒取出口17から取出された飽和温度近い液相冷媒は
、ラジェータ20に導かれ、ここで放熱して若干のサブ
クール状態となり、その後循環ポンプ22を経てシリン
ダヘッド4前部の液相冷媒戻し口18からウォータジャ
ケット2内へ戻されろ。そして、この比較的低温の液相
冷媒は、つオータギャラリ32から各気筒の排気ポート
34周辺へ向かって流れ、かつ連通孔36.38を通し
てシリンダブロック3側へ流れ、更にウォータギヤラリ
39から再び液相冷媒取出口17へ向かって流れる。
On the other hand, the liquid phase refrigerant in the water jacket 2 is circulated between the radiator 20 in a liquid phase by the action of the circulation pump 22. That is, the liquid phase refrigerant taken out from the liquid phase refrigerant outlet 17 at the rear of the cylinder block 3 is guided to the radiator 20, where it radiates heat and becomes a slightly subcooled state, and then passes through the circulation pump 22 to the cylinder head. 4. Return the liquid phase refrigerant into the water jacket 2 from the front liquid phase refrigerant return port 18. This relatively low-temperature liquid phase refrigerant flows from the water gallery 32 toward the vicinity of the exhaust port 34 of each cylinder, flows through the communication hole 36.38 to the cylinder block 3 side, and then returns from the water gear gallery 39. The liquid phase refrigerant flows toward the outlet 17 .

したがって、このようなウォータジャケット2内の液相
冷媒流によって排気ポート34周辺や各シリンダ間など
の高熱負荷部に積極的な強制対流が与えられることにな
り、これらの伝熱面に発生した蒸気泡を速やかに除去す
ることかできる。そのため、高熱流束域においても、ウ
ォータジャケット2の比較的狭い制限空間内で核沸騰状
態を保つことができ、非常に優れた熱伝達率を確保する
ことができるのである。特に、ラジェータ20でサブク
ール状態となった液相冷媒が排気ポート34周辺の高熱
負荷部に向けて供給されるので、一層確実な冷却が可能
である。なお、機関の未暖機状態、つまりサーモスタッ
ト弁24の設定温度(例えば90°C程度)以下の状態
では、該サーモスタット弁24が閉じ、これによりバイ
パス通路23を通して液相冷媒が循環するととらに、リ
ザーバタンク11側からの冷媒の導入が停止されるので
、暖機特性を損なうことはなく、シリンダ壁温度等の速
やかな上昇を図ることができる。また、ヒータコア25
へは、やはり循環ポンプ22の作用によりつイータジャ
ケット2内の液相冷媒が循環し、この高温液相冷媒を熱
源とした暖房が行なわれる。
Therefore, the liquid-phase refrigerant flow inside the water jacket 2 provides active forced convection to high heat load areas such as around the exhaust port 34 and between each cylinder, and the steam generated on these heat transfer surfaces Bubbles can be removed quickly. Therefore, even in a high heat flux region, a nucleate boiling state can be maintained within the relatively narrow restricted space of the water jacket 2, and an extremely excellent heat transfer coefficient can be ensured. In particular, since the liquid phase refrigerant that has become subcooled in the radiator 20 is supplied toward the high heat load area around the exhaust port 34, more reliable cooling is possible. Note that when the engine is not warmed up, that is, when the temperature is below the set temperature of the thermostat valve 24 (for example, about 90° C.), the thermostat valve 24 closes, thereby circulating the liquid phase refrigerant through the bypass passage 23. Since the introduction of refrigerant from the reservoir tank 11 side is stopped, warm-up characteristics are not impaired, and the cylinder wall temperature, etc. can be quickly raised. In addition, the heater core 25
The liquid phase refrigerant in the ETA jacket 2 is also circulated by the action of the circulation pump 22, and heating is performed using this high temperature liquid phase refrigerant as a heat source.

なお、上記実施例では循環ポンプ22を利用してコンデ
ンサ8で凝縮した液相冷媒をウォータジャケット2へ送
り戻すように構成しているが、この循環ポンプ22とは
別に冷媒供給手段として電動式ポンプなどからなる冷媒
供給ポンプを設けるようにしてもよい。
In the above embodiment, the liquid phase refrigerant condensed in the condenser 8 is sent back to the water jacket 2 using the circulation pump 22. However, in addition to the circulation pump 22, an electric pump is used as a refrigerant supply means. A refrigerant supply pump may be provided.

発明の効果 以上の説明で明らかなように、この発明に係る内燃機関
の沸:圓冷却装置によれば、沸騰状態にあるウォータジ
ャケット内の液相冷媒に、サブクール状態とした液相冷
媒を循環的に導入して高熱負荷部周辺に強制対流を与え
るようにしたので、一般に快い制限空間となる排気ボー
ト周辺やライナ間等の高熱負荷部において、確実に核沸
騰状態を保つことができ、優れた熱伝達率による効果的
な冷却を行なうことができる。したがって、例えばウォ
ータジャケットの寸法が小さく、かつ熱負荷の高い小型
高出力機関においてら、局部的な冷却不良を防止でき、
ノッキングを抑制して高圧縮比が可能となる。
Effects of the Invention As is clear from the above explanation, according to the boiling/discharging cooling device for an internal combustion engine according to the present invention, the liquid phase refrigerant in a subcooled state is circulated through the liquid phase refrigerant in the water jacket that is in the boiling state. By introducing forced convection around high heat load areas, it is possible to reliably maintain a nucleate boiling state in high heat load areas such as around exhaust boats and between liners, which are generally comfortable restricted spaces. Effective cooling can be achieved using a high heat transfer coefficient. Therefore, local cooling failures can be prevented, for example in small high-power engines with small water jacket dimensions and high heat loads.
A high compression ratio is possible by suppressing knocking.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例を示す構成説明図、第2図
はそのシリンダヘッド部分の断面図、第3図はシリンダ
ブロック部分の断面図である。 1・・・内燃機関、2・・・ウォータジャケット、8・
・・コンデンサ、13・・・液面センサ、15・・・第
1電磁弁、20・・・・ラジェータ、22・・・循環ポ
ンプ、24・・・サーモスタット弁。
FIG. 1 is a structural explanatory diagram showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of a cylinder head portion thereof, and FIG. 3 is a sectional view of a cylinder block portion thereof. 1... Internal combustion engine, 2... Water jacket, 8.
... Capacitor, 13 ... Liquid level sensor, 15 ... First solenoid valve, 20 ... Radiator, 22 ... Circulation pump, 24 ... Thermostat valve.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)液相冷媒が適宜なレベルまで貯留され、かつ上部
空間が気相冷媒領域となるウォータジャケットと、この
ウォータジャケット上部から取り出された冷媒蒸気を凝
縮するコンデンサと、このコンデンサで凝縮した液相冷
媒を上記ウォータジャケットへ供給する冷媒供給手段と
、上記ウォータジャケットから取り出された液相冷媒を
冷却するラジエータと、このラジエータと上記ウォータ
ジャケットとの間で常時液相冷媒を循環させる冷媒循環
手段とを備え、上記冷媒循環手段による液相冷媒流によ
つてウォータジャケット内の高熱負荷部に強制対流を与
えるようにしたことを特徴とする内燃機関の沸騰冷却装
置。
(1) A water jacket in which liquid phase refrigerant is stored to an appropriate level and whose upper space is a vapor phase refrigerant area, a condenser that condenses the refrigerant vapor taken out from the upper part of this water jacket, and a liquid condensed in this condenser. A refrigerant supply means for supplying a phase refrigerant to the water jacket, a radiator for cooling the liquid phase refrigerant taken out from the water jacket, and a refrigerant circulation means for constantly circulating the liquid phase refrigerant between the radiator and the water jacket. A boiling cooling device for an internal combustion engine, characterized in that forced convection is applied to a high heat load section in a water jacket by means of a liquid phase refrigerant flow by the refrigerant circulation means.
JP61295581A 1986-12-11 1986-12-11 Boiling cooling device for internal combustion engine Expired - Fee Related JPH07116939B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61295581A JPH07116939B2 (en) 1986-12-11 1986-12-11 Boiling cooling device for internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61295581A JPH07116939B2 (en) 1986-12-11 1986-12-11 Boiling cooling device for internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63147918A true JPS63147918A (en) 1988-06-20
JPH07116939B2 JPH07116939B2 (en) 1995-12-18

Family

ID=17822483

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61295581A Expired - Fee Related JPH07116939B2 (en) 1986-12-11 1986-12-11 Boiling cooling device for internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07116939B2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5954726A (en) * 1983-08-08 1984-03-29 Nissan Motor Co Ltd Cooling device of internal-combustion engine for automobile
JPS61171819A (en) * 1985-01-28 1986-08-02 Nissan Motor Co Ltd Evaporative cooling device for internal-combustion engine
JPS61247819A (en) * 1985-04-24 1986-11-05 Nissan Motor Co Ltd Evaporative cooling device for internal-combustion engine

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5954726A (en) * 1983-08-08 1984-03-29 Nissan Motor Co Ltd Cooling device of internal-combustion engine for automobile
JPS61171819A (en) * 1985-01-28 1986-08-02 Nissan Motor Co Ltd Evaporative cooling device for internal-combustion engine
JPS61247819A (en) * 1985-04-24 1986-11-05 Nissan Motor Co Ltd Evaporative cooling device for internal-combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
JPH07116939B2 (en) 1995-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2687140B2 (en) Marine engine cooling system
JPS60164614A (en) Boiling-cooling device for engine with supercharger
JPH10184353A (en) Outboard motor
US4622925A (en) Cooling system for automotive engine or the like
JPS6069232A (en) Coolant boiling and cooling apparatus for internal- combustion engine
JPH0341053Y2 (en)
JP3344288B2 (en) Cooling water circulation structure of internal combustion engine
US2443518A (en) Cooling system for internal-combustion engines
JPS63147918A (en) Evaporative cooling device for internal combustion engine
JPS6183420A (en) Evaporative cooling apparatus of internal-combustion engine for car
JP2993214B2 (en) Engine cooling system
JPH08226322A (en) Cooling device for engine
JPS6114588Y2 (en)
JPH0326251Y2 (en)
JPS6060242A (en) Coolant boiling and cooling type engine
JPS59224444A (en) Cooling device of v-engine
JPS6226583Y2 (en)
US2556327A (en) Recirculating radiator system
JPH0521627Y2 (en)
JPH0326252Y2 (en)
JPS6036713A (en) Boiling and cooling apparatus for engine
JPH085326Y2 (en) Vaporizer heating device
JPS6114587Y2 (en)
JPH0452441Y2 (en)
JPH0324829Y2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees