JPH0452429Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、冷媒の沸騰凝縮サイクルを利用し
た内燃機関の沸騰冷却装置、とりわけ自動車等に
スラントした状態で搭載されるスラント型内燃機
関における沸騰冷却装置に関する。

従来の技術 本出願人は、内燃機関のウオータジヤケツトと
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、ウオータジヤケツ
ト内に所定レベルまで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も
に、このウオータジヤケツ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
よつて再度ウオータジヤケツ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60−36712号公報、特開昭60−36715号公報
等）。この沸騰冷却装置において、上記ウオータ
ジヤケツトは、燃焼室壁等を覆うようにシリンダ
ヘツドに形成されたシリンダヘツド側ウオータジ
ヤケツトと、シリンダを囲むようにシリンダブロ
ツクに形成されたシリンダブロツク側ウオータジ
ヤケツトとからなり、かつ両者が複数の連通孔を
介して連通されて実質的に一体の構造となつてい
る。そして、燃焼室壁等の高熱負荷部が液相冷媒
中に没するように、通常シリンダヘツド側ウオー
タジヤケツトの中間の高さ位置まで液相冷媒（例
えばエチレングリコール水溶液等）が貯留される
ようになつており、かつシリンダヘツド上部から
冷媒蒸気を取り出す構造となつている。

ここで、ウオータジヤケツト内の冷媒液面より
上部に形成される蒸気空間は、蒸気流速を抑制
し、かつ蒸気流に同伴してコンデンサ側に持ち出
される冷媒液滴を減少させるために、ある程度の
大きさを確保する必要がある。

ところで、自動車用内燃機関などとして、例え
ば実開昭55−106323号公報に示されているよう
に、各気筒の中心軸が鉛直線に対し傾斜した状態
となつたいわゆるスラント型内燃機関が知られて
いる。このスラント型内燃機関には、クランク軸
から機関最上部までの高さを低くすることができ
る利点があり、例えば内燃機関上方に十分な空間
が要求されるキヤブオーバ型自動車や車体フード
の高さを低く設定する場合などに適用される。な
お、このスラント型内燃機関は、上記公報に示さ
れているように、シリンダヘツドの排気バルブシ
ートが下側に、吸気バルブシートが上側になるよ
うなスラント状態に構成される場合が多い。

考案が解決しようとする問題点 上記のようなスラント型内燃機関に、上記沸騰
冷却装置を適用したとすると、ウオータジヤケツ
ト内の冷媒液面は、当然のことながら水平面とな
るので、各気筒の中心軸に対しては傾斜した状態
となる。

従つて、スラント角がかなり大きい場合には、
高位となる吸気側で冷媒液面がシリンダブロツク
上端面より下方に位置した状態となり、シリンダ
の吸気側上端部が蒸気空間に露出してしまう。そ
の結果、熱負荷の高い部位であるシリンダ上端部
が冷却不良となり、ピストンリングのスカツフ等
を引き起こす恐れがある。

なお、スラント角が大きい場合に、シリンダが
全て液相冷媒中に没するように冷媒液面を高く設
定したとすると、上部の蒸気空間を十分に確保す
ることができず、あるいはシリンダヘツドが非常
に大型なものとなつてしまう。

問題点を解決するための手段 そこで、この考案は、シリンダヘツドの排気バ
ルブシートが下側に、吸気バルブシートが上側に
なるように各気筒の中心軸が鉛直線に対し傾斜し
て配置される内燃機関に適用され、かつウオータ
ジヤケツト内の所定レベルまで貯留された液相冷
媒の沸騰気化により各部の冷却を行う内燃機関の
沸騰冷却装置において、冷媒供給ポンプによりコ
ンデンサから液相冷媒が送り込まれる冷媒供給口
を、シリンダブロツク側ウオータジヤケツトの比
較的下部に形成するとともに、シリンダブロツク
側ウオータジヤケツトとシリンダヘツド側ウオー
タジヤケツトとを連通する連通孔を、高位となる
吸気側のみに開口形成し、かつ冷媒液面の高低を
検出する液面センサをシリンダヘツド側ウオータ
ジヤケツトに配設したことを特徴としている。

作 用 上記の構成においては、冷媒供給ポンプによつ
てコンデンサからウオータジヤケツト内に送り込
まれた液相冷媒は、冷媒供給口を介してシリンダ
ブロツク側ウオータジヤケツトの下部に流入し、
ここからシリンダブロツク側ウオータジヤケツト
の吸気側の上部へと流れ、さらに、吸気側のみに
設けられた連通孔を通してシリンダヘツド側ウオ
ータジヤケツトへ流入する。従つて、上記液面セ
ンサにて規定される設定レベルが、シリンダブロ
ツク側ウオータジヤケツトの吸気側上端部よりも
低い位置にあつたとしても、シリンダブロツク側
ウオータジヤケツトは常に液相冷媒で満たされた
状態に保たれ、高位となる吸気側部分が蒸気空間
に露出することはない。

実施例 第１図は、この考案を60°程度のスラント角を
有する内燃機関１に適用した一実施例を示してい
る。なお、この内燃機関１は、シリンダヘツド２
の排気バルブシート（図示せず）が下側に、吸気
バルブシート（図示せず）が上側になるような方
向でスラントしており、シリンダヘツド２の斜め
上方を向いた側面に吸気マニホルド３が、斜め下
方を向いた側面に排気マニホルド４がそれぞれ装
着されている。

上記内燃機関１のウオータジヤケツト５は、シ
リンダブロツク６内にシリンダ７の周囲を囲むよ
うに形成されたシリンダブロツク側ウオータジヤ
ケツト８と、シリンダヘツド２内に燃焼室壁９等
を覆うように形成されたシリンダヘツド側ウオー
タジヤケツト１０とからなり、両者が複数の連通
孔１１を介して連通し、全体として一体のものと
なつている。ここで、上記連通孔１１は、第２図
に示すように、内燃機関１のスラントに伴い高位
となる吸気側部分のみに開口形成されており、そ
の他の部分では非連通状態となつている。なお、
上記連通孔１１は、詳しくはシリンダブロツク６
の側部に沿つた連通孔１１ａと気筒間に位置する
連通孔１１ｂとを有し、後者の連通孔１１ｂもシ
リンダブロツク６上面の中心線ｌよりかなり上方
つまり吸気側に位置している。

そして、上記シリンダブロツク側ウオータジヤ
ケツト８の排気側の下部に、一つあるいは複数の
冷媒供給口１２が形成されている。この冷媒供給
口１２には、冷媒供給ポンプ１６を備えた冷媒通
路１５の先端が接続されており、コンデンサ１３
のロアタンク１４から凝縮した液相冷媒が送り込
まれるようになつている。また、上記シリンダヘ
ツド側ウオータジヤケツト１０の上部、詳しくは
吸気側側面の上部に複数の蒸気出口１７が開口形
成されている。この蒸気出口１７には、各蒸気出
口１７からの蒸気を集合させる蒸気マニホルド１
８が接続されており、さらに蒸気通路１９を介し
てコンデンサ１３のアツパタンク２０に連通して
いる。

なお、上記蒸気マニホルド１８は、第３図に示
すように、吸気マニホルド３と一体に形成するこ
とも可能である。第３図は、その一構成例を示し
ており、各気筒毎に開口した吸気ポート２１の上
部に蒸気ポート２２がそれぞれ開口形成され、か
つこれらが蒸気マニホルド部１８′において集合
している。そして、上記蒸気マニホツド部１８′
の一端に蒸気アウトレツト２３が形成され、前述
した蒸気通路１９に接続されるようになつてい
る。２４は吸気コレクタ部である。

また、上記シリンダヘツド側ウオータジヤケツ
ト１０の上壁部に、先端部が検出部となつた液面
センサ２５が挿入配置されているとともに、排気
側の側面にサーミスタ等からなる温度センサ２６
が装着されている。上記液面センサ２５は、例え
ば導電率の変化などから液相冷媒の有無を検出す
るもので、これにより規定される冷媒液面の設定
レベルは、第１図に示すように、スラントに伴い
高位となつた吸気側のシリンダ７上端よりも多少
低い位置に設定されており、その上部に、十分な
大きさの蒸気空間を確保している。

さて上記のような構成においては、冷媒供給ポ
ンプ１６が液面センサ２５の検出信号に基づいて
ON，OFF制御され、常に冷媒液面を設定レベル
近傍に維持するように、液相冷媒の補給を行うの
であるが、冷媒供給口１２から流入した液相冷媒
は、シリンダブロツク側ウオータジヤケツト８内
を通つて該シリンダブロツク側ウオータジヤケツ
ト８の吸気側の上部へ流れ、ここから連通孔１１
を通してシリンダヘツド側ウオータジヤケツト１
０へ流れ込むことになる。ここで、上記連通孔１
１は、上述したように、高位となる吸気側のみに
設けられているので、シリンダブロツク側ウオー
タジヤケツト８では、連通孔１１よりも下方に冷
媒液面が低下することはなく、常に液相冷媒で満
たされた状態が維持される。従つて、シリンダヘ
ツド側ウオータジヤケツト１０内の設定レベルが
シリンダ７の吸気側上端部よりも下方であるにも
拘わらず、シリンダ７上端部が蒸気空間中に露出
する恐れはなく、常に良好な冷却が行われる。

なお、冷媒の沸騰は、シリンダブロツク側ウオ
ータジヤケツト８とシリンダヘツド側ウオータジ
ヤケツト１０の双方で生じるが、それぞれの発熱
量は通常シリンダヘツド２の方がシリンダブロツ
ク６よりも２倍近く大きいため、沸騰に伴う冷媒
液面の低下は常にシリンダヘツド側ウオータジヤ
ケツト１０で先に生じる。従つて、シリンダブロ
ツク側ウオータジヤケツト８内の冷媒液面が低下
する前に、シリンダヘツド側ウオータジヤケツト
１０内の冷媒液面の低下を液面センサ２５が検出
して液相冷媒の補給が開始されるので、シリンダ
ブロツク側ウオータジヤケツト８、シリンダヘツ
ド側ウオータジヤケツト１０のいずれも確実に所
定の液面位置に保たれる。

考案の効果 以上の説明で明らかなように、この考案に係る
内燃機関の沸騰冷却装置においては、スラント角
をかなり大きく設定した内燃機関にあつても、シ
リンダ上端部が蒸気空間に露出してしまう恐れが
なく、熱負荷の高い部位であるシリンダ上端部の
冷却不良を確実に防止できる。また、シリンダヘ
ツド側ウオータジヤケツト内における液面レベル
自体はそれ程高く設定する必要がなくなり、蒸気
空間を十分な大きさに確保できるとともに、シリ
ンダヘツドの大型化等を招く恐れがない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係る沸騰冷却装置の一実施
例を示す構成説明図、第２図はその連通孔の配置
を示すシリンダブロツクの上面図、第３図は蒸気
マニホルドを吸気マニホルドと一体に形成した実
施例を示す吸気マニホルドの正面図である。 １……内燃機関、、８……シリンダブロツク側
ウオータジヤケツト、１０……シリンダヘツド側
ウオータジヤケツト、１１……連通孔、１２……
冷媒供給口、１７……蒸気出口、２５……液面セ
ンサ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シリンダヘツドの排気バルブシートが下側に、
   吸気バルブシートが上側になるように各気筒の中
   心軸が鉛直線に対し傾斜して配置される内燃機関
   に適用され、かつウオータジヤケツト内の所定レ
   ベルまで貯留された液相冷媒の沸騰気化により各
   部の冷却を行う内燃機関の沸騰冷却装置におい
   て、冷媒供給ポンプによりコンデンサから液相冷
   媒が送り込まれる冷媒供給口を、シリンダブロツ
   ク側ウオータジヤケツトの比較的下部に形成する
   とともに、シリンダブロツク側ウオータジヤケツ
   トとシリンダヘツド側ウオータジヤケツトとを連
   通する連通孔を、高位となる吸気側のみに開口形
   成し、かつ冷媒液面の高低を検出する液面センサ
   をシリンダヘツド側ウオータジヤケツトに配設し
   たことを特徴とする内燃機関の沸騰冷却装置。