JPS6036711A - 沸騰冷却式エンジン - Google Patents
沸騰冷却式エンジンInfo
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- JPS6036711A JPS6036711A JP14471183A JP14471183A JPS6036711A JP S6036711 A JPS6036711 A JP S6036711A JP 14471183 A JP14471183 A JP 14471183A JP 14471183 A JP14471183 A JP 14471183A JP S6036711 A JPS6036711 A JP S6036711A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- engine
- temperature
- water jacket
- cooling
- coolant
- Prior art date
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- Granted
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01P3/00—Liquid cooling
- F01P3/22—Liquid cooling characterised by evaporation and condensation of coolant in closed cycles; characterised by the coolant reaching higher temperatures than normal atmospheric boiling-point
- F01P3/2285—Closed cycles with condenser and feed pump
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
a、技術分野
本発明は冷却液の沸騰気化潜熱により冷却上行なうよう
にした沸騰冷却式エンジンに関する。
にした沸騰冷却式エンジンに関する。
b、技術的背景
エンジンの熱効率上、燃焼室等の壁温を材料の耐久性及
び耐ノツク性等に支障ケ生じない範囲でできるだけ高く
した方が好ましいことは良く知られているが、従来の水
冷式エンジンではエンジンの冷却水ジャケットとラソエ
ータとの間に冷却水を循環させ、冷却水の温度に依存し
て開閉するサーモスタットによシ冷却水の循環径路?切
換えるという単純な構成を採っていたため実質的にはエ
ンジンの過熱を防止する程度の効果しか期待できず、言
い換えれば運転状態に応じた最適温度制御 2− −け困難であった。
び耐ノツク性等に支障ケ生じない範囲でできるだけ高く
した方が好ましいことは良く知られているが、従来の水
冷式エンジンではエンジンの冷却水ジャケットとラソエ
ータとの間に冷却水を循環させ、冷却水の温度に依存し
て開閉するサーモスタットによシ冷却水の循環径路?切
換えるという単純な構成を採っていたため実質的にはエ
ンジンの過熱を防止する程度の効果しか期待できず、言
い換えれば運転状態に応じた最適温度制御 2− −け困難であった。
このような観点から、例えば特開昭58−5449号等
に見られるように、燃焼室壁面温度全検出してこれを冷
却水ポンプ駆動用の電動機にフィードバックし、運転状
態に応じた適正温度が得られるように冷却水循環′、j
ii′ヲ連続可変制御する装置が提案されているが、こ
の種の装置は根本的にはラジェータにおいて外気に放熱
した冷却水音ウォータジャケットに戻してエンジンを冷
却するという液相循環冷却であることに変わりはないの
で、放熱効率の面からは従来の常識的な水冷方式と選ぶ
ところがなく、すなわち多量の冷却水を循環させる必要
から冷却水ポンプが大きな駆動損失となり、また運転状
態が激1〜く変化する自動車用エンジン等に対しては応
答よく温度制御をするのが困難である等の問題を残すも
のであった。
に見られるように、燃焼室壁面温度全検出してこれを冷
却水ポンプ駆動用の電動機にフィードバックし、運転状
態に応じた適正温度が得られるように冷却水循環′、j
ii′ヲ連続可変制御する装置が提案されているが、こ
の種の装置は根本的にはラジェータにおいて外気に放熱
した冷却水音ウォータジャケットに戻してエンジンを冷
却するという液相循環冷却であることに変わりはないの
で、放熱効率の面からは従来の常識的な水冷方式と選ぶ
ところがなく、すなわち多量の冷却水を循環させる必要
から冷却水ポンプが大きな駆動損失となり、また運転状
態が激1〜く変化する自動車用エンジン等に対しては応
答よく温度制御をするのが困難である等の問題を残すも
のであった。
これに対して、冷却水の沸騰気化潜熱により少量の冷却
水で要求放熱tk確保しうるようにした装置として、例
えば特公昭57−57608号に見られるような沸騰冷
却装置が提案されている。
水で要求放熱tk確保しうるようにした装置として、例
えば特公昭57−57608号に見られるような沸騰冷
却装置が提案されている。
こJ]は、第1図に示したようにエンジン1のウォータ
ジャケット2とラジェータ3の下部奢通路4で連通し2
て内部に充填17だ冷却水の液面レベルを各々で同一に
なるように図っり」二で、燃焼熱により沸騰気化した冷
却水蒸気をジャケット2の」二部空間5及び蒸気通路6
を介してラジェータ3に導入し、ラジェータ3で冷却さ
れた蒸気の凝縮液化分だけ通路4を介してウォータジャ
ケット2へと冷却水が戻るようにした自然循環による冷
却系管形成している。
ジャケット2とラジェータ3の下部奢通路4で連通し2
て内部に充填17だ冷却水の液面レベルを各々で同一に
なるように図っり」二で、燃焼熱により沸騰気化した冷
却水蒸気をジャケット2の」二部空間5及び蒸気通路6
を介してラジェータ3に導入し、ラジェータ3で冷却さ
れた蒸気の凝縮液化分だけ通路4を介してウォータジャ
ケット2へと冷却水が戻るようにした自然循環による冷
却系管形成している。
このような冷却装置によると、冷却水の沸騰気化潜熱に
よりシリンダ壁等からの吸熱がガされるため、冷却水の
液相での熱容量に依存した一般的な循環冷却に比較して
冷却水容量が少なくて済み、またエンソン高温部から沸
騰が始せるため多気筒機関でもムラなく冷却できる等の
利点が得られる。
よりシリンダ壁等からの吸熱がガされるため、冷却水の
液相での熱容量に依存した一般的な循環冷却に比較して
冷却水容量が少なくて済み、またエンソン高温部から沸
騰が始せるため多気筒機関でもムラなく冷却できる等の
利点が得られる。
しかしながらその反面、この種の冷却装置によるとラジ
ェータ3がウォータジャケット2と同レベルで冷却水が
満たされていて、液相の冷却水と外気との間で熱交換す
ることになるため冷却システムとしての放熱効率は必ず
′しも向上するわけではなく、また系内の圧力を常に一
定に保つようにしていることもあって、冷却性能を可変
制御するのけ困難であった。
ェータ3がウォータジャケット2と同レベルで冷却水が
満たされていて、液相の冷却水と外気との間で熱交換す
ることになるため冷却システムとしての放熱効率は必ず
′しも向上するわけではなく、また系内の圧力を常に一
定に保つようにしていることもあって、冷却性能を可変
制御するのけ困難であった。
さらにこの装置では冷却水の沸点つまり冷却熱量を安定
化するために上述のように系内の圧力ケ一定に保つよう
F t−、−ており、この目的から蒸気通路6と大気と
の間で気体の通過のみを許容する選択透過性フィルタ7
會介して圧力のやりとり?す2)ようにしているが、こ
の結果として冷却水の沸騰気化によって系内圧力が高ま
ったときに蒸気の一部が外部へと逃げることになるため
定期的に冷却水音補給する必要?生じ、またエンソン停
止後の温度低下に伴って系内圧力が低下すると外部から
空気紮吸い込むため以後冷却性能が悪化する等の問題?
生じることが考えられる。
化するために上述のように系内の圧力ケ一定に保つよう
F t−、−ており、この目的から蒸気通路6と大気と
の間で気体の通過のみを許容する選択透過性フィルタ7
會介して圧力のやりとり?す2)ようにしているが、こ
の結果として冷却水の沸騰気化によって系内圧力が高ま
ったときに蒸気の一部が外部へと逃げることになるため
定期的に冷却水音補給する必要?生じ、またエンソン停
止後の温度低下に伴って系内圧力が低下すると外部から
空気紮吸い込むため以後冷却性能が悪化する等の問題?
生じることが考えられる。
C9発明の目的
本発明はこのような技術的背景の下に創案さね、たもの
で、エンジン運転状態の変化に即応した最適冷却状態に
制御して熱効率?向上するとともに、冷却系としての効
率會も高めて軽量小型化の要求に応え、さらにメンテナ
ンスを不要とした沸騰冷却式エンジンを提供することを
目的とする。
で、エンジン運転状態の変化に即応した最適冷却状態に
制御して熱効率?向上するとともに、冷却系としての効
率會も高めて軽量小型化の要求に応え、さらにメンテナ
ンスを不要とした沸騰冷却式エンジンを提供することを
目的とする。
d0発明の構成等
上記目的を達成するために本発明では、第2図に示した
ようにエンジン11のウォータジャケット12内で発生
した冷媒の蒸気を冷却液化するコンデンサ13と、コン
デンサ13で液化した冷媒を一時貯留するタンク14と
、タンク14の液化冷媒ケ再びウォータジャケット12
に戻す電動ポンプ15と、コンデンサ13に強制冷却風
?供給する電動ファン16と?備えた冷却系統を形成し
、ウォータジャケット12の冷媒液面レベルが所定の値
になるように電動ポンプ15會制御してコンデンサ13
では常に蒸気と外気との間で熱交換上行なわせることに
より放熱効率全高めるとともに、電動ファン16ケ介し
てコンデンサ13での冷媒凝縮量つまり系内の圧力及び
冷媒の沸点を変化させ、これにより、エンジン運転状態
若しくけエンジン運転域に応じた最適温度が得られるよ
うに図つた。
ようにエンジン11のウォータジャケット12内で発生
した冷媒の蒸気を冷却液化するコンデンサ13と、コン
デンサ13で液化した冷媒を一時貯留するタンク14と
、タンク14の液化冷媒ケ再びウォータジャケット12
に戻す電動ポンプ15と、コンデンサ13に強制冷却風
?供給する電動ファン16と?備えた冷却系統を形成し
、ウォータジャケット12の冷媒液面レベルが所定の値
になるように電動ポンプ15會制御してコンデンサ13
では常に蒸気と外気との間で熱交換上行なわせることに
より放熱効率全高めるとともに、電動ファン16ケ介し
てコンデンサ13での冷媒凝縮量つまり系内の圧力及び
冷媒の沸点を変化させ、これにより、エンジン運転状態
若しくけエンジン運転域に応じた最適温度が得られるよ
うに図つた。
また、上記制御を行なうために、エンジン11の燃焼室
壁面あるいけ冷媒の温度を検出する温度検出手段17と
、ウォータジャケット12の冷媒液面レベルを検出する
液面検出手段18と、エンジン11の運転域をその回転
速度や負荷等で検出する運転域検出手段19と、これら
の検出手段17〜19と協働して上述した制御動作全実
行するように回路構成した制御回路20と全制御系統と
して設けた。
壁面あるいけ冷媒の温度を検出する温度検出手段17と
、ウォータジャケット12の冷媒液面レベルを検出する
液面検出手段18と、エンジン11の運転域をその回転
速度や負荷等で検出する運転域検出手段19と、これら
の検出手段17〜19と協働して上述した制御動作全実
行するように回路構成した制御回路20と全制御系統と
して設けた。
以下、本発明?図示実施例に基づいて説明する。
e、実施例
第3図において、21はエンジン(本体)、22はその
ウォータジャケット、23はコンデンサ、24は液化冷
媒のタンク、25は電動ポンプ、26は電動ファンであ
り、これらによシ冷却系統の主要部を構成している。
ウォータジャケット、23はコンデンサ、24は液化冷
媒のタンク、25は電動ポンプ、26は電動ファンであ
り、これらによシ冷却系統の主要部を構成している。
ウォータジャケット22はエンノン21のシリンダ部2
1a及び燃焼室壁部21bk包囲するようにシリンダブ
ロック21c及びシリンダヘッド21dにかけて形成さ
れ、その内部には上方に冷媒蒸気で満たされる適当な気
相空間22aが残る程度に液相冷媒が充填される。なお
、前記気相空間22aけ、多気筒エンジンでは各気筒部
間で相互に連通している。
1a及び燃焼室壁部21bk包囲するようにシリンダブ
ロック21c及びシリンダヘッド21dにかけて形成さ
れ、その内部には上方に冷媒蒸気で満たされる適当な気
相空間22aが残る程度に液相冷媒が充填される。なお
、前記気相空間22aけ、多気筒エンジンでは各気筒部
間で相互に連通している。
ウォータジャケット22は、その気相空間22aの上方
に開口した蒸気出口部22b及び蒸気通路27を介して
コンデンサ入口部23aに連通ずる。
に開口した蒸気出口部22b及び蒸気通路27を介して
コンデンサ入口部23aに連通ずる。
一方、コンデンサ23の下端部に設けられたタンク24
は、途中に電動ポンプ25を介装した冷媒通路28會介
して、ウォータジャケット22下方に開口した冷媒入口
部22eK接続される。
は、途中に電動ポンプ25を介装した冷媒通路28會介
して、ウォータジャケット22下方に開口した冷媒入口
部22eK接続される。
コンデンサ23は車両走行時に走行風が流通する位置に
設けられ、電動ファン26はその前面または背面側に位
置してコンデンサ23に強制冷却風を供給する。
設けられ、電動ファン26はその前面または背面側に位
置してコンデンサ23に強制冷却風を供給する。
30は上記電動ポンプ25並びに電動ファン26の作動
を司る制御回路であシ、シリンダヘッド21dK設けら
れた液面検出手段としての液面センサ31と、同じくエ
ンジン温度検出手段としての温度センサ32及びエンジ
ン1の運転域を検出する手段(図示せず)等と共に制御
系統を形成している。
を司る制御回路であシ、シリンダヘッド21dK設けら
れた液面検出手段としての液面センサ31と、同じくエ
ンジン温度検出手段としての温度センサ32及びエンジ
ン1の運転域を検出する手段(図示せず)等と共に制御
系統を形成している。
制御回路30は、上記温度センサ32、液面センサ31
及び運転域検出手段からの信号に応じて予め足められた
動作内容(後述)に従って電動ポンプ25並びに電動フ
ァン26の作動全制御する。
及び運転域検出手段からの信号に応じて予め足められた
動作内容(後述)に従って電動ポンプ25並びに電動フ
ァン26の作動全制御する。
液面センサ31はその検出部が冷媒液に浸るか気相空間
22aに露出するかに応じて出力が変化し、制御回路3
0は前記出力の変化に基づいて、冷媒液面が低下した場
合には電動ポンプ25?駆動して前記検出部が再び冷媒
液に浸るまでタンク24の貯留冷媒にウォータジャケッ
ト22に補給する。このため、ウォータジャケット22
内には常時所定量の冷媒が確保される。なお、この冷却
系統に注入される液相冷媒の全容量は、ウォータジャケ
ット22に前述のようにして所定液面レベルに賛で冷媒
が確保された状態でコンデンサ23の内部がほぼ気相空
間とガる程度に設定される。
22aに露出するかに応じて出力が変化し、制御回路3
0は前記出力の変化に基づいて、冷媒液面が低下した場
合には電動ポンプ25?駆動して前記検出部が再び冷媒
液に浸るまでタンク24の貯留冷媒にウォータジャケッ
ト22に補給する。このため、ウォータジャケット22
内には常時所定量の冷媒が確保される。なお、この冷却
系統に注入される液相冷媒の全容量は、ウォータジャケ
ット22に前述のようにして所定液面レベルに賛で冷媒
が確保された状態でコンデンサ23の内部がほぼ気相空
間とガる程度に設定される。
温度センサ32は、例えばサイリスタ等で構成さね、こ
の場合シリンダヘッド21dの燃焼室壁部21bの温度
に応じた出力(抵抗値)が実温度信号として制御回路3
0に付与される。
の場合シリンダヘッド21dの燃焼室壁部21bの温度
に応じた出力(抵抗値)が実温度信号として制御回路3
0に付与される。
制御回路30(仕上記淵度セン廿32からの実温度の検
出値と共に、点火信号、スロットル開度、燃料供給量等
を周知のセンサ類ケ介して検出してエンジンの運転域ケ
判定し、前記実温度全参照しながら運転域毎に予め定め
られた温度目標値になるように電動ファン26の作動ま
たは停止全制御する。
出値と共に、点火信号、スロットル開度、燃料供給量等
を周知のセンサ類ケ介して検出してエンジンの運転域ケ
判定し、前記実温度全参照しながら運転域毎に予め定め
られた温度目標値になるように電動ファン26の作動ま
たは停止全制御する。
上記エンジン運転域と温度制御目標値との関係は、これ
を自由に設定できることは言うまでも々いが、自動車用
エンジンの場合は第4図に示したように比紗的弁荷並び
にエンジン回転速度が低い市街地走行域と、それ以外の
高速または高負荷域とに分けて、市街地走行域では温度
?高めて熱効率r高め、高速、高負荷域では温度ケ下げ
て異常燃焼#!を防止すみように制御するのが望ましい
。
を自由に設定できることは言うまでも々いが、自動車用
エンジンの場合は第4図に示したように比紗的弁荷並び
にエンジン回転速度が低い市街地走行域と、それ以外の
高速または高負荷域とに分けて、市街地走行域では温度
?高めて熱効率r高め、高速、高負荷域では温度ケ下げ
て異常燃焼#!を防止すみように制御するのが望ましい
。
なお、市街地走行域、け、W、5図〜第7図に示したよ
うにスロットル開度スロットル下流のエンジン吸入負圧
、エンジン回転速度等を検出することにより判別するこ
とができる。
うにスロットル開度スロットル下流のエンジン吸入負圧
、エンジン回転速度等を検出することにより判別するこ
とができる。
次に、上記市街地走行域?スロットル開度とエンシン回
転速度とで判別するように制御系統會構成した場合の作
用等について説明する。
転速度とで判別するように制御系統會構成した場合の作
用等について説明する。
まず冷却作用から説明すると(第3図参照)、ウォータ
ジャケット22内の液相冷媒は、燃焼室壁部21b等か
らの燃焼熱?うけて加熱されると、そのときの系内の圧
力に応じた沸点に達したところで沸騰管開始(−1気化
潜熱會奪って蒸発気化する。このとき、冷媒はエンジン
の高温部はど盛んに沸騰して気化潜熱相当分の冷却を行
なうことになるため燃焼室壁やシリンダ壁はほぼ均一の
温度に保たれ、例えば第8図に示したようにエンジンの
吸気軒側と排気弁側との間の温度差が従来の水循環冷却
に比較して大幅に減少し、具体的には異常燃焼を促すホ
ットスポットが発生しにくくなるため燃焼室等の温度を
全体的に高めることが可能になる。
ジャケット22内の液相冷媒は、燃焼室壁部21b等か
らの燃焼熱?うけて加熱されると、そのときの系内の圧
力に応じた沸点に達したところで沸騰管開始(−1気化
潜熱會奪って蒸発気化する。このとき、冷媒はエンジン
の高温部はど盛んに沸騰して気化潜熱相当分の冷却を行
なうことになるため燃焼室壁やシリンダ壁はほぼ均一の
温度に保たれ、例えば第8図に示したようにエンジンの
吸気軒側と排気弁側との間の温度差が従来の水循環冷却
に比較して大幅に減少し、具体的には異常燃焼を促すホ
ットスポットが発生しにくくなるため燃焼室等の温度を
全体的に高めることが可能になる。
上記沸騰冷却作用の結果発生した冷媒蒸気は蒸気通路2
7を介してコンデンサ23内圧侵入し、外気との熱交換
により冷却されて液化I〜、逐次タンク24に貯留され
る。このとき、既述したようにしてコンデンサ23の内
部は常時空間となっているため、高温の冷媒が直接的に
外気に放熱することになシ、従って液相で放熱する場合
よりも大幅に放熱効率が高められるので、コンデンサ2
3(及び電動ファン26)は従来よりも著しく小型のも
の?使用することができる。
7を介してコンデンサ23内圧侵入し、外気との熱交換
により冷却されて液化I〜、逐次タンク24に貯留され
る。このとき、既述したようにしてコンデンサ23の内
部は常時空間となっているため、高温の冷媒が直接的に
外気に放熱することになシ、従って液相で放熱する場合
よりも大幅に放熱効率が高められるので、コンデンサ2
3(及び電動ファン26)は従来よりも著しく小型のも
の?使用することができる。
そして、コンデンサ23で液化しタンク24に貯留され
た冷媒は、ウォータジャケット22での液面レベルの低
下に伴う電動ポンプ25の作動により再びウォータジャ
ケット22へと戻されるのであり、この繰り返[7で沸
騰冷却が続けられる。
た冷媒は、ウォータジャケット22での液面レベルの低
下に伴う電動ポンプ25の作動により再びウォータジャ
ケット22へと戻されるのであり、この繰り返[7で沸
騰冷却が続けられる。
ところで、総排気貴1,800頭のエンジンyi 4,
00 Orpmで全開運転しているときの要求放熱量は
毎分約4.000 kdに達し、これ全冷却水の液相循
環で満たすための要求循環流量Qは、ラソエータの出口
、して水を使用した場合、その気化潜熱は約539に、
、1.%でおるから、液相冷媒の要求循環量は何分数百
grにすぎ々い。このため、電動ポンプ25は小型のも
の?小電流で駆動できてその制御が容易に々るとともに
、駆動損失が減少し、さらに冷媒の絶対量も少量で済む
ためエンジン本体21を小型・軽量にできるなど数多く
の利点會生じる。
00 Orpmで全開運転しているときの要求放熱量は
毎分約4.000 kdに達し、これ全冷却水の液相循
環で満たすための要求循環流量Qは、ラソエータの出口
、して水を使用した場合、その気化潜熱は約539に、
、1.%でおるから、液相冷媒の要求循環量は何分数百
grにすぎ々い。このため、電動ポンプ25は小型のも
の?小電流で駆動できてその制御が容易に々るとともに
、駆動損失が減少し、さらに冷媒の絶対量も少量で済む
ためエンジン本体21を小型・軽量にできるなど数多く
の利点會生じる。
次に、上記沸騰冷却がなされている間の温度制御動作に
ついて、第9図に示した流れ図に沿って説明する。ただ
し、以下の説明または第9図において、エンノン回転速
度、スロットル開度、エンノン温度についての各センサ
で検出される実際の値?それぞれN、、θ1、T1とし
、同じく制御回路30で設定される基準値外いし目標値
をそれぞれNo、θ。、Toとする。また、TL% T
Hはそれぞれ最終的カ温度目標値T0として選択的に決
定される低温側目標値、高温側目標値でおる。
ついて、第9図に示した流れ図に沿って説明する。ただ
し、以下の説明または第9図において、エンノン回転速
度、スロットル開度、エンノン温度についての各センサ
で検出される実際の値?それぞれN、、θ1、T1とし
、同じく制御回路30で設定される基準値外いし目標値
をそれぞれNo、θ。、Toとする。また、TL% T
Hはそれぞれ最終的カ温度目標値T0として選択的に決
定される低温側目標値、高温側目標値でおる。
制御回路30は、先に述べたように電動ファン26の作
動または停止全制御することにより最終的にエンノン温
度がそのときの運転域に応じた目13− 標値に力るように動作するのであるが、これにあたって
まずNaと0轟に検出し、 Na<Noかつθ8〈θ。
動または停止全制御することにより最終的にエンノン温
度がそのときの運転域に応じた目13− 標値に力るように動作するのであるが、これにあたって
まずNaと0轟に検出し、 Na<Noかつθ8〈θ。
のときけ似速・低負荷(市街市走行域)にあると判定し
てT、=THとし、これ以外の運転域つまbNa〉N、
t * nθ&)θOの高速または高負荷域ではTo
= Tx。
てT、=THとし、これ以外の運転域つまbNa〉N、
t * nθ&)θOの高速または高負荷域ではTo
= Tx。
として各々の運転域に応じた温度目標値に設定する。な
お、具体的々値としては、v、5図、第7図ノ例に従1
−.f eo=356、N、=3.0OOrprn1’
!たTL。
お、具体的々値としては、v、5図、第7図ノ例に従1
−.f eo=356、N、=3.0OOrprn1’
!たTL。
THldそれぞれ90℃、110℃程度である。
次に、制御回路30は上記目標値Toと実際のエンジン
温T1とを比較し、T、> T、のときは電動ファン2
6を駆動してコンデンサ23に冷却に會供給し、これ?
積極的に冷却して冷媒蒸気の凝縮液化?促す。その反対
にTa<Toのときは電動ファン26會停止してコンデ
ンサ23を自然冷却状態に置く。制御回路3(1:この
ような動作に周期的にまたは継続的にN3、θa1Ta
k検出しながら繰り返し実行して温度制御1ヲ行たり。
温T1とを比較し、T、> T、のときは電動ファン2
6を駆動してコンデンサ23に冷却に會供給し、これ?
積極的に冷却して冷媒蒸気の凝縮液化?促す。その反対
にTa<Toのときは電動ファン26會停止してコンデ
ンサ23を自然冷却状態に置く。制御回路3(1:この
ような動作に周期的にまたは継続的にN3、θa1Ta
k検出しながら繰り返し実行して温度制御1ヲ行たり。
上記制御動作の結果としての冷却系統の作用は次の通シ
である。
である。
すなわち、本発明ではコンデンサ23の内部全気相空間
に保って放熱効率を高めたことから、電動ファン26に
より強制冷却風が供給されたときにこれに速やかに反応
してコンデンサ23の内部で冷媒蒸気の液化が促され、
このために系内の圧力が急速に低下して液相冷媒の沸点
も下降する。
に保って放熱効率を高めたことから、電動ファン26に
より強制冷却風が供給されたときにこれに速やかに反応
してコンデンサ23の内部で冷媒蒸気の液化が促され、
このために系内の圧力が急速に低下して液相冷媒の沸点
も下降する。
この結果、エンジン21の温度も相応に低下していく。
その反面、tYrhファン26が停止すると、殊に市街
地走行時のように走行速度が低くて走行風が不足す為条
件下では、コンデンサ23での放熱量が減少【、てその
内部での冷媒の液化量よりもウォータジャケット22で
の沸騰気化量の方が上オわることに力る六、め、系内の
圧力が速やかに上昇し、エンジン温度が高められでいく
。
地走行時のように走行速度が低くて走行風が不足す為条
件下では、コンデンサ23での放熱量が減少【、てその
内部での冷媒の液化量よりもウォータジャケット22で
の沸騰気化量の方が上オわることに力る六、め、系内の
圧力が速やかに上昇し、エンジン温度が高められでいく
。
このようにして、エンシン1はその温度を市街地走行域
では高く、高速・高負荷域では低くという具合に応答よ
く制御される。高速・高負荷域でエンジンmを抑えるこ
とによシノツキングやデトネーションなどの異常燃焼?
回避できることは勿論、常用される市街地走行域でエン
ジンケ比較的高温に保つことにより冷却損失を減らして
燃料消費率を高めることができる等の効果が得られるこ
とは言うまでもない。
では高く、高速・高負荷域では低くという具合に応答よ
く制御される。高速・高負荷域でエンジンmを抑えるこ
とによシノツキングやデトネーションなどの異常燃焼?
回避できることは勿論、常用される市街地走行域でエン
ジンケ比較的高温に保つことにより冷却損失を減らして
燃料消費率を高めることができる等の効果が得られるこ
とは言うまでもない。
第10図は上記制御を実行する制御系統の具体的な回路
例である。
例である。
図において、41はバッテリ、42けイグニッションス
イッチ、43は温度制御系に一定電圧會供給する定電圧
電源(DC/DCコンバータ)である。
イッチ、43は温度制御系に一定電圧會供給する定電圧
電源(DC/DCコンバータ)である。
また% Triはウォータジャケット22内の液面レベ
ル管所定値に維持する制御を司るトランジスタであり、
冷媒液面が所定値よシも低下すると液面センサ31がオ
ンと寿ってベース電圧が印加され、これにより回路を閉
じて電動ポンプ25に通電する。この回路は図示したよ
うに他の回路(温度制御系)とは独立しておシ、従って
この液面制御と温度制御とは並行して行なわれることに
次る。
ル管所定値に維持する制御を司るトランジスタであり、
冷媒液面が所定値よシも低下すると液面センサ31がオ
ンと寿ってベース電圧が印加され、これにより回路を閉
じて電動ポンプ25に通電する。この回路は図示したよ
うに他の回路(温度制御系)とは独立しておシ、従って
この液面制御と温度制御とは並行して行なわれることに
次る。
温度制御系では、この場合エンジン回転とスロットル開
度とから運転域を検出するために、ディストリビュータ
44のブレーカポイント45の開閉からエンジン回転を
検出するとともに1スロツトル弁46の開度が所定値を
超えたときに閉成するスロットルスイッチ47117設
けている。
度とから運転域を検出するために、ディストリビュータ
44のブレーカポイント45の開閉からエンジン回転を
検出するとともに1スロツトル弁46の開度が所定値を
超えたときに閉成するスロットルスイッチ47117設
けている。
ブレーカポイント45が開くと電源側のP点電圧け01
閉じるとバッテリ電圧(12v程度)となシ、従ってエ
ンジン回転速度に比例した周波数のパルスが得られるが
、このパルス巾は高速竣はど短縮するため単安定マルチ
バイブレータ48を介して一定のパルス巾rf待ったパ
ルス電流に変換する。
閉じるとバッテリ電圧(12v程度)となシ、従ってエ
ンジン回転速度に比例した周波数のパルスが得られるが
、このパルス巾は高速竣はど短縮するため単安定マルチ
バイブレータ48を介して一定のパルス巾rf待ったパ
ルス電流に変換する。
単安定マルチバイブレータ48からのパルスはエンジン
回転に比例した周波数で出力され、従ってこれを平滑回
路49で平滑化することによりエンジン回転速度に比例
した電圧値が得られる。
回転に比例した周波数で出力され、従ってこれを平滑回
路49で平滑化することによりエンジン回転速度に比例
した電圧値が得られる。
平滑回路49の出力は第1のコンパレータ50に入力し
、これと定電圧電源43の出力管抵抗R1と烏とで分圧
したQ点の電位とを比較する。Q点の電位は言うまでも
なくエンジン回転速度の基準値N0にわたる。
、これと定電圧電源43の出力管抵抗R1と烏とで分圧
したQ点の電位とを比較する。Q点の電位は言うまでも
なくエンジン回転速度の基準値N0にわたる。
第゛1のコンパレータ50は、平滑回路49の出力電圧
がQ点電位よりも高く々ると、つまりエンジン回転速度
が基準値よりも高くなると出力する。
がQ点電位よりも高く々ると、つまりエンジン回転速度
が基準値よりも高くなると出力する。
この出力電圧は抵抗R3とR4で分圧され(8点)、第
2のコンパレータ51に入力する。
2のコンパレータ51に入力する。
第2のコンパレータ51は、定電圧電源43からの出力
電圧を抵抗−と温度センサ32(サーミスタ)とで分圧
したT点の電位が入力しており、これと上記S点電位と
全比較し、S点電位がT点よりも高くなると出力して電
動ファン26に駆動する。温度センサ32の特性として
、温度が上昇するほど抵抗値を減じるためT点電位も低
下する。
電圧を抵抗−と温度センサ32(サーミスタ)とで分圧
したT点の電位が入力しており、これと上記S点電位と
全比較し、S点電位がT点よりも高くなると出力して電
動ファン26に駆動する。温度センサ32の特性として
、温度が上昇するほど抵抗値を減じるためT点電位も低
下する。
従って、この場合エンジン回転速度が基準値以上で、し
かもエンジン温度があゐ程度以上である場合に電動ファ
ン26が作動する。
かもエンジン温度があゐ程度以上である場合に電動ファ
ン26が作動する。
一方、スロットル弁46゛の開度が所定値以上でスイッ
チ47が閉じた状態にあると、定電圧電源43の出力k
Rm’とR4とで分圧した電圧がS点電位として第2の
コンパレータ51に付与され、このS点電位がT点よシ
も大となったときにも電動ファン26が駆動される。
チ47が閉じた状態にあると、定電圧電源43の出力k
Rm’とR4とで分圧した電圧がS点電位として第2の
コンパレータ51に付与され、このS点電位がT点よシ
も大となったときにも電動ファン26が駆動される。
総合すると、エンジン回転速度またはスロットル開度の
伺ノ1か一つでも基準値を」二回ると、このと@S点に
現れる電位よりもT点電位が小となる温度以上になつ′
fc場合に電動ファン26が作動して積極的な冷却が開
始される。
伺ノ1か一つでも基準値を」二回ると、このと@S点に
現れる電位よりもT点電位が小となる温度以上になつ′
fc場合に電動ファン26が作動して積極的な冷却が開
始される。
これに対して、エンノン回転、スロッl−)U 開I’
fが共に基準値以下のときけ、8点には抵抗R5ケ介し
ての定電圧電源43からの電位が常時現われているので
、この抵抗R,I+7介してのS点電位よりもT点の電
5位が下ったときに電動ファン26が作動することにな
るが、抵抗Rs k介してのS点電位はエンノン回転t
たはスロットル開度が基準値以上となったときのS点電
位よりも低く設定さnているので、電動ファン26は高
速・高負荷域におけるよりも作動開始温度が高くなる。
fが共に基準値以下のときけ、8点には抵抗R5ケ介し
ての定電圧電源43からの電位が常時現われているので
、この抵抗R,I+7介してのS点電位よりもT点の電
5位が下ったときに電動ファン26が作動することにな
るが、抵抗Rs k介してのS点電位はエンノン回転t
たはスロットル開度が基準値以上となったときのS点電
位よりも低く設定さnているので、電動ファン26は高
速・高負荷域におけるよりも作動開始温度が高くなる。
つまり、市街地走行斌でけ高速・高負荷域よりも?;F
温側にエンノン温度’?を艇1ミ持するという所期の制
御動作がhされるのである。
温側にエンノン温度’?を艇1ミ持するという所期の制
御動作がhされるのである。
なお、平滑回路490出力γ、第1のコンパレータ50
ケ介在させずに、抵抗Rsk経て直接的に第2のコンパ
レータ51に入力することにより、エンジン回転速度が
上昇するほどエンノン温度が低下していくような制御を
行なうことができる。
ケ介在させずに、抵抗Rsk経て直接的に第2のコンパ
レータ51に入力することにより、エンジン回転速度が
上昇するほどエンノン温度が低下していくような制御を
行なうことができる。
ところで、電子制御燃料噴射装置を備えたエンジンでは
、電磁燃料噴射弁の駆動信号に基づいて、エンジンの負
荷状態、さらには回転速度音検出することができる。
、電磁燃料噴射弁の駆動信号に基づいて、エンジンの負
荷状態、さらには回転速度音検出することができる。
電子制御燃料噴射装置では、エンジンの吸気通路に面し
て設けた電磁燃料噴射弁に吸入負圧との差圧が常に一足
となるように燃料を加圧供給し、噴射弁の開弁時間つま
り噴射弁駆動信号のパルス巾會変化させることによって
燃料噴射tv制御するようにしている。
て設けた電磁燃料噴射弁に吸入負圧との差圧が常に一足
となるように燃料を加圧供給し、噴射弁の開弁時間つま
り噴射弁駆動信号のパルス巾會変化させることによって
燃料噴射tv制御するようにしている。
そこで、第10内因に示したように、噴射弁60への駆
動パルス信号をトランゾスタTr!のペースに印加し、
このベース電圧が印加されている間(噴射弁60がON
になっている時間)だけクロック61の出力パルス會リ
ップルカウンタ62に入力すると、所定時間以上パルス
が入力したときだけキャリが出るようになる。このキャ
リはパルス幅が大きいほど長く続くため、これを平滑回
路63で平滑化することにより、結局燃料噴射量つまり
負荷に比例した電圧が得られる。従って、適当な抵抗R
’s’ k介して前記出力電圧を第2のコンパレータ5
1(第10図)へのS点電位として付与スれば、スロッ
トルスイッチ47と同様の作用7行なうことになる。な
お、噴射弁駆動パルスに同期してリップルカウンタ62
ケリセツトすることによシ、噴射時期が到来する毎にパ
ルス1〕に応じた比較電圧が得られる。
動パルス信号をトランゾスタTr!のペースに印加し、
このベース電圧が印加されている間(噴射弁60がON
になっている時間)だけクロック61の出力パルス會リ
ップルカウンタ62に入力すると、所定時間以上パルス
が入力したときだけキャリが出るようになる。このキャ
リはパルス幅が大きいほど長く続くため、これを平滑回
路63で平滑化することにより、結局燃料噴射量つまり
負荷に比例した電圧が得られる。従って、適当な抵抗R
’s’ k介して前記出力電圧を第2のコンパレータ5
1(第10図)へのS点電位として付与スれば、スロッ
トルスイッチ47と同様の作用7行なうことになる。な
お、噴射弁駆動パルスに同期してリップルカウンタ62
ケリセツトすることによシ、噴射時期が到来する毎にパ
ルス1〕に応じた比較電圧が得られる。
また、燃料噴射弁60への駆動信号パルスはエンノン回
転速度に同期するよう番でなっており、従って回転速度
が上昇するほどキャリの数が増すため、平滑回路63の
出力は実際には負荷と回転速度との関数関係に基づいて
変化し、言い換えれば回転速度會も代表している。従っ
て、第10内因の回路を第10図の抵抗R4〜R6、温
度センサ32、コンパレータ51に組み合わせることに
より、第10図と同様の作動?行なう温度制御系が得ら
れる。ただし、燃料噴射量がある程度以下になるとリッ
プルカウンタ62からキャリが出ないのでエンジン回転
速度は制御に関与しなくなる7、f1発明の詳細 な説明してきたように、本発明にょハば、冷媒蒸気?液
化するコンデンサの内部?気相状態に維持して放熱効率
1高めるとともに、この効率の良いコンデンサへの冷却
風1vih動フアンを介して変化させることにより液相
冷媒の沸点ケ可変制御するようにしたのでエンソンシス
テムトシての小型−軽量化?達成できるとともに、運転
条件に応じた最適エンジン温度に速やかに制御すること
ができ、従って燃費効率r有効に高めることができる。
転速度に同期するよう番でなっており、従って回転速度
が上昇するほどキャリの数が増すため、平滑回路63の
出力は実際には負荷と回転速度との関数関係に基づいて
変化し、言い換えれば回転速度會も代表している。従っ
て、第10内因の回路を第10図の抵抗R4〜R6、温
度センサ32、コンパレータ51に組み合わせることに
より、第10図と同様の作動?行なう温度制御系が得ら
れる。ただし、燃料噴射量がある程度以下になるとリッ
プルカウンタ62からキャリが出ないのでエンジン回転
速度は制御に関与しなくなる7、f1発明の詳細 な説明してきたように、本発明にょハば、冷媒蒸気?液
化するコンデンサの内部?気相状態に維持して放熱効率
1高めるとともに、この効率の良いコンデンサへの冷却
風1vih動フアンを介して変化させることにより液相
冷媒の沸点ケ可変制御するようにしたのでエンソンシス
テムトシての小型−軽量化?達成できるとともに、運転
条件に応じた最適エンジン温度に速やかに制御すること
ができ、従って燃費効率r有効に高めることができる。
また、本発明ではエンソンウォーメジャケ・ツIト及び
コンデンサ内に冷却媒体ケ封入し、外部との圧力のやり
とシ會することなく系内の圧力を加減して温度制御する
ようにしたので、冷却媒体が大気中に逃げたり、外部か
ら系内へと空気?吸入したシする惧れがなく、従って維
持管理が容易になp1長期間にわたって安定した冷却性
能が保てるという効果?生じる。
コンデンサ内に冷却媒体ケ封入し、外部との圧力のやり
とシ會することなく系内の圧力を加減して温度制御する
ようにしたので、冷却媒体が大気中に逃げたり、外部か
ら系内へと空気?吸入したシする惧れがなく、従って維
持管理が容易になp1長期間にわたって安定した冷却性
能が保てるという効果?生じる。
第1図は従来例の概略構成図、第2図は本発明の概略構
成図である。第3図は本発明の一実施例の主として冷却
系統の構成を示した概略図である。 第4図はエンジン運転域を表わすための性能曲線図、第
5図〜第7図はそれぞれスロットル開度、吸入負圧、エ
ンジン回転速度と運転域との関係を表わした特性線図で
ある。第8図はエンジンの吸気弁側と排気弁側との間の
温度差測定結果ケ沸騰冷却と水循環冷却の双方の場合に
ついて示した図である1、第9図は実施例の制御系統の
動作概念を表わす流れ図である。第10図はエンソン回
転速度トスロットル開度とに基づいて温度制御する制御
系統の一例を示す回路図1である。第10図(4)は電
磁燃料噴射弁の駆動信号に基づいて温度制御する制御系
統の要部回路図である。 11.21・・・エンジン(本体)、12.22・・・
ウォータジャケット、22a・・・気相空間、13゜2
3・・・コンデンサ、14.24・・・タンク、15゜
25・・・電動ポンプ、16.26・・・電動ファン、
17・・・温度検出手段、18・・・液面検出手段、1
9・・・運転ψ検出手段、20.30・・・制御回銘、
31・・・液面センサ、32・・・温度センサ。 特許出願人 日産自動車株式会社 田5潟 L′l1−(甲申 田6珂 1.’)t−4甲Φ
成図である。第3図は本発明の一実施例の主として冷却
系統の構成を示した概略図である。 第4図はエンジン運転域を表わすための性能曲線図、第
5図〜第7図はそれぞれスロットル開度、吸入負圧、エ
ンジン回転速度と運転域との関係を表わした特性線図で
ある。第8図はエンジンの吸気弁側と排気弁側との間の
温度差測定結果ケ沸騰冷却と水循環冷却の双方の場合に
ついて示した図である1、第9図は実施例の制御系統の
動作概念を表わす流れ図である。第10図はエンソン回
転速度トスロットル開度とに基づいて温度制御する制御
系統の一例を示す回路図1である。第10図(4)は電
磁燃料噴射弁の駆動信号に基づいて温度制御する制御系
統の要部回路図である。 11.21・・・エンジン(本体)、12.22・・・
ウォータジャケット、22a・・・気相空間、13゜2
3・・・コンデンサ、14.24・・・タンク、15゜
25・・・電動ポンプ、16.26・・・電動ファン、
17・・・温度検出手段、18・・・液面検出手段、1
9・・・運転ψ検出手段、20.30・・・制御回銘、
31・・・液面センサ、32・・・温度センサ。 特許出願人 日産自動車株式会社 田5潟 L′l1−(甲申 田6珂 1.’)t−4甲Φ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 エンジンウォータジャケットからの冷媒蒸気を冷却液化
するコンデンサと、このコンデンサからの液化冷媒を一
時貯留するタンクと、このタンクの液化冷媒上前記ウォ
ータジャケットに戻す電動ポンプと、前記コンデンサに
強制冷却風を供給する電動ファンとを備えた冷却系統を
形成する一方、エンジン温度會検出する温度検出手段と
、前記ウォータジャケットの冷媒液面レベルを検出する
液面検出手段と、エンジンの所定運転域を検出する運転
域検出手段と、前記各検出手段と協働して前記電動ポン
プ並びに電動ファンの作動を制御する制御回路と全備え
た制御系統を設け、前記制御回路には、前記液面検出手
段からの信号に基づきウォータジャケットの冷媒液面レ
ベルが所定値となるように前記電動ポンプを制御すると
ともに、前記運転域検出手段からの信号に応じて温度制
御口” r”y 標値を決定し、前記温度検出手段を介しての温度信号と
前記目標値との比較に基づいてエンジン温度が目標値に
接近するように前記電動ファンを制御する回路を形成し
たことを特徴とする沸騰冷却式エンジン。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14471183A JPS6036711A (ja) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | 沸騰冷却式エンジン |
| EP84103120A EP0121181B1 (en) | 1983-03-31 | 1984-03-21 | Load responsive temperature control arrangement for internal combustion engine |
| DE8484103120T DE3464401D1 (en) | 1983-03-31 | 1984-03-21 | Load responsive temperature control arrangement for internal combustion engine |
| US06/593,252 US4559907A (en) | 1983-03-31 | 1984-03-26 | Load responsive temperature control arrangement for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14471183A JPS6036711A (ja) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | 沸騰冷却式エンジン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6036711A true JPS6036711A (ja) | 1985-02-25 |
| JPH0144887B2 JPH0144887B2 (ja) | 1989-10-02 |
Family
ID=15368508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14471183A Granted JPS6036711A (ja) | 1983-03-31 | 1983-08-08 | 沸騰冷却式エンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6036711A (ja) |
-
1983
- 1983-08-08 JP JP14471183A patent/JPS6036711A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0144887B2 (ja) | 1989-10-02 |
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