JPH0424100Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案はエンジンの沸騰冷却装置の改良に関す
る。

［従来技術］ 従来のエンジンの冷却装置ではエンジンのウオ
ータジヤケツト、ラジエータおよびこれらを連結
する通路はすべて冷却水で満たされており、エン
ジンのウオータジヤケツト内の冷却水温度は沸点
より低いひとつの設定温度になるようにサーモス
タツトで制御されるようになつている。従つて、
ウオータジヤケツト内の水量が多くすなわち熱容
量が大きいため暖機性が悪く、燃費を改善したい
市街地走行時も、水温を下げてエンジンの焼付け
やオーバヒートを防止したい高速走行時、あるい
は高負荷時の登坂時も冷却水が同一設定温度に制
御され不合理であるという問題がある。

この問題を解決するため、冷却方式を高低２通
りとして、これを運転状態により切換ることが考
えられるが、熱容量が大きいため応答性が悪く、
実用に耐えるものではない。

これに対し、エンジンを冷媒の潜熱を使つて冷
却し単位時間当りの放熱量を大きくしてウオータ
ジヤケツト内の液量を減らし、また沸点を制御し
て冷媒の設定温度を変え得るようにしたエンジン
の沸騰冷却という技術が開発されている（特開昭
59−180024号公報、特開昭60−108525号公報参
照）。

この技術を第４図について説明する。図におい
て大部分を液相冷媒で満たしたエンジン１のシリ
ンダブロツク３とシリンダヘツド４に形成された
冷却ジヤケツト２と内部を気相状に保つたコンデ
ンサ１０とを冷媒蒸気を通す蒸気通路８とコンデ
ンサ１０からの液化した冷媒（以下冷却液とい
う）を供給ポンプ１５を介して供給口１４から冷
却ジヤケツト２に戻す冷媒通路である冷却液通路
１３とで連通して冷媒が循環する閉回路を形成
し、コンデンサ１０に強制冷却風を供給する冷却
フアン１７を設けている。なお、５は燃焼室、７
は蒸気出口、９および１１はそれぞれ蒸気通路８
に設けた圧力センサおよび温度センサ、１６はコ
ンデンサ１０のロアタンク１２の冷却液面を検出
する、液面センサであり、２０は冷却液を補給す
るリザーブタンクである。３４および３５はそれ
ぞれ冷却液面の最低レベルと通常レベルを検出す
るシリンダヘツド４に設けた最低レベルセンサお
よび通常レベルセンサ、２１は蒸気通路８とリザ
ーブタンク２０を接続する空気排出通路３１を開
閉する電磁弁、２２は冷却通路１３とリザーブタ
ンク２０からの第１冷却液補助通路３２とを切換
える電磁弁、２３はリザーブタンク２０とコンデ
ンサ１０のロアタンク１２とを接続する第２冷却
液補助通路３３を開閉する電磁弁である。そし
て、コントローラ４０は、最低レベルセンサ３
４、通常レベルセンサ３５、圧力センサ９、温度
センサ１１および液面センサ１６からの検出信号
を入力し、制御信号を冷却フアン１７、供給ポン
プ１５および第１ないし第３電磁弁に出力するよ
うになつている。

このような構成において、冷却液の液面Ｌが最
低レベルセンサ３４に達しなく、またロアタンク
１２の液面が液面センサ１６に達しないときは、
該センサ３４，１６からの信号によりコントロー
ラ４０は供給ポンプ１５を作動するとともに電磁
弁２２を第１冷却液補助通路３２側に切換え、リ
ザーブタンク２０から冷却液を液面Ｌが通常レベ
ルセンサ３５に達するまで補給する。エンジン１
を運転すると、燃焼室５の壁面に接する冷媒が加
熱されてその温度が上昇し、やがて沸騰する。そ
してその蒸発熱により上記壁面が冷却される一
方、冷媒は蒸気となつて液中を上昇し空間Ｓに脱
出し、蒸気出口７、蒸気通路８を介してコンデン
サ１０に送られる。蒸気はここで冷却されて液化
しロアタンク１２に貯えられる。蒸発が盛んにな
り、その蒸気温度が上昇し設定温度を越えると、
温度センサ１１からの信号でコントローラ４０は
冷却フアン１７を作動し冷媒の温度を下げる。こ
の場合、運転状態が市街地走行の低負荷時の設定
温度が約119℃（この場合、内圧は1.9ataになる）
になるように冷却フアン１７の作動を制御する。
従つて冷却系の温度が高いので、それだけ損失が
少なく燃費が向上する。また、高負荷時および高
速走行時は設定温度が約80℃（この場合、内圧は
0.5ataになる）になるように冷却フアン１７の作
動を制御する。従つて、冷却系の温度が低いの
で、放熱が盛んになり、その結果冷却効果が向上
してノツキング等の異常燃焼やピストンの焼付け
が防止される。また上記以外の運転域すなわち通
常時は、設定温度が100℃（この場合、内圧は
1ataになる）になるように冷却フアン１７の作動
を制御する。このように、運転状態に応じて冷却
系の設定温度を合理的に変えることができる。

ところで、上記装置において、供給ポンプ１５
の入口温度に関係なく供給ポンプ１５が作動する
ため、エンジンの急減速時等に供給ポンプ１５の
入口温度が高くなつた場合はキヤビテーシヨンが
生じて、冷却液の送液が不能になることがある。

その理由は、急減速の場合に、クーリングフア
ン１７の回転数は直ちに低下するが、急減速直前
の高負荷による熱量の多い蒸気は時間遅れをもつ
てコンデンサ１０に流入するので、クーリングフ
アン１７の低回転による風量の減少により、熱量
の多い蒸気が充分に凝縮させ得ないからである。
このように、コンデンサ１０の冷却能力が風量の
減少により低下すると、蒸気通路８からコンデン
サ１０に至る通路内の蒸気が一気にコンデンサ１
０のロアタンク１２に吹き抜けるようになり、そ
のためにコンデンサ１０のロアタンク１２の温度
が上昇し、その結果、供給ポンプ１５の入口温度
が上昇するという不具合が生ずるのである。

［考案の目的］ 従つて本考案の目的は、エンジンの急減速時等
の際に供給ポンプが送液不能になることを防止す
るエンジンの沸騰冷却装置を提供することにあ
る。

［考案の原理］ 本考案は、前記のような閉回路の冷却系におい
て供給ポンプの送液量は蒸気通路内の蒸気温度と
供給ポンプの入口温度の差で決まることに基づい
てなされたものである（第２図参照）。

［考案の構成］ 本考案によれば、大部分を液相冷媒で満たした
冷却ジヤケツトと内部を気相状に保つたコンデン
サとを冷媒蒸気を通す蒸気通路とコンデンサから
の液化冷媒を供給ポンプを介して戻す冷媒通路と
で連通して冷媒が循環する閉回路を形成し、コン
デンサに強制冷却風を供給する冷却フアンを設け
たエンジンの沸騰冷却装置において、リザーブタ
ンクからの冷却液補助通路で供給ポンプの吸込側
に接続されており、蒸気通路内および供給ポンプ
入口の温度検出手段の検出温度の差が設定値以下
のときに、前記冷媒通路を選択的に別に設けられ
たリザーブタンク側の前記冷却液補助通路に切換
えて接続する制御手段を設けている。

［考案の作用効果］ 従つてエンジンの急減速時等の際に蒸気通路と
供給ポンプ入口の温度差が設定値以下のときには
リザーブタンクの冷却液を供給ポンプが吸込んで
吸込んだ冷却液により液温が下るので、従つてキ
ヤビテーシヨンが防止されるとともに温度差が大
きくなつて送液量が増し、送液量が確保される。

［実施例］ 以下図面を参照して本考案の実施例を説明す
る。第１図において第４図に対応する部分につい
ては、同一符号を付し重複説明は省略する。

第１図において、冷却液通路１３には、冷却液
通路１３を別に設けたリザーブタンク２０からの
第１冷却液補助通路３２に切換える電磁弁２２が
設けられ、また供給ポンプ１５の入口部分には、
供給ポンプの入口温度を検出する温度センサ４１
が設けられ、蒸気通路８の温度センサ１１、電磁
弁２２とともにコントローラ４０に接続されてい
る。そして、コントローラ４０は、温度センサ１
１と４１の検出温度の温度差が第２図に示すよう
に、設定値Δt以下になつたときに、電磁弁２２
を切換えて冷却液通路１３をリザーブタンク２０
からの第１冷却液補助通路３２に接続するように
なつている。

次に主として第３図を参照して作用を説明す
る。

エンジンの急減速時等で冷却液通路の冷却液の
液温が上昇し、温度センサ４１の検出温度が高く
なつて、蒸気通路８の温度センサ１１の検出温度
との差が第２図に示す設定値Δt以下になると
（ステツプS1）、コントローラ４０は電磁弁２２
を切換えて冷却液通路１３をリザーブタンク２０
からの第１冷却液補助通路３２に切換える（ステ
ツプS2）。

これにより、供給ポンプ１５がリザーブタンク
２０の冷却液を吸込み供給ポンプ１５の入口温度
が下がるので、キヤビテーシヨンが防止されると
ともに、温度差が大きくなつて（第２図において
点Ｐが矢印方向に移り）送液量が増し、送液量が
確保されるのである。

なお、コンデンサ１０のロアタンク１２内の液
面は液面センサ１６で検知されるが、この液面が
液面センサ１６よりも高い位置となつた場合は、
コントローラ４０が電磁弁２３に信号を出力して
電磁弁２３を開く。すると蒸気圧によりロアタン
ク１２内の冷却液はリザーブタンク２０へ流入す
る。このようにして系内の冷却液の総量は調整さ
れるのである。

［まとめ］ 以上説明したように本考案によれば、エンジン
の急減速時等の際にリザーブタンクからの冷却液
により供給ポンプ入口の温度を下げ、キヤビテー
シヨンを防止するとともに、蒸気通路との温度差
を大きくして送液量を増し、送液量を確保するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す全体構成図、
第２図は供給ポンプの流量特性図、第３図は制御
フローチヤート図、第４図は従来装置を示す全体
構成図である。 ２……冷却ジヤケツト、８……蒸気通路、１０
……コンデンサ、１１……蒸気通路の温度セン
サ、１３……冷却液通路、１５……供給ポンプ、
１７……冷却フアン、２０……リザーブタンク、
２２……電磁弁、３２……第１冷却液補助通路、
４０……コントローラ、４１……供給ポンプ入口
の温度センサ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 大部分を液相冷媒で満たした冷却ジヤケツトと
   内部を気相状に保つたコンデンサとを冷媒蒸気を
   通す蒸気通路とコンデンサからの液化冷媒を供給
   ポンプを介して戻す冷媒通路とで連通して冷媒が
   循環する閉回路を形成し、コンデンサに強制冷却
   風を供給する冷却フアンを設けたエンジンの沸騰
   冷却装置において、リザーブタンクからの冷却液
   補助通路が供給ポンプの吸込側に接続されてお
   り、蒸気通路内および供給ポンプ入口の温度検出
   手段の検出温度の差が設定値以下のときに、前記
   冷媒通路を選択的に別に設けられたリザーブタン
   ク側の前記冷却液補助通路に切換えて接続する制
   御手段を設けたこを特徴とするエンジンの沸騰冷
   却装置。