JPS61255210A - 内燃機関の沸騰冷却装置 - Google Patents
内燃機関の沸騰冷却装置Info
- Publication number
- JPS61255210A JPS61255210A JP9734085A JP9734085A JPS61255210A JP S61255210 A JPS61255210 A JP S61255210A JP 9734085 A JP9734085 A JP 9734085A JP 9734085 A JP9734085 A JP 9734085A JP S61255210 A JPS61255210 A JP S61255210A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refrigerant
- water jacket
- coolant
- level
- liquid phase
- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (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】
産業上の利用分野
この発明け、ウォータジャケット内に貯留された液相冷
媒の沸騰気化潜熱を利用して冷却を行う内燃機関の沸騰
冷却装置に関する。
媒の沸騰気化潜熱を利用して冷却を行う内燃機関の沸騰
冷却装置に関する。
従来の技術
自動車用機関等の冷却装置として、従前の水冷式冷却装
置に代えて冷媒（冷却水）の沸騰、凝縮のサイクルを伴
う沸騰冷却装置が、例えば特公昭５７−５７６０８号公
報や特開昭５７−６２９１２号公報などに記載されてい
るが、これらは冷却水の自重による自然循環的な方法で
ウォータジャケット内の液面レベルが調節はれるもので
あるため、安定した液面位置を確保することは期待でき
ず、高温部位の気相中への露出による過熱の虞れがある
など、信頼性、安定性に乏しい。
置に代えて冷媒（冷却水）の沸騰、凝縮のサイクルを伴
う沸騰冷却装置が、例えば特公昭５７−５７６０８号公
報や特開昭５７−６２９１２号公報などに記載されてい
るが、これらは冷却水の自重による自然循環的な方法で
ウォータジャケット内の液面レベルが調節はれるもので
あるため、安定した液面位置を確保することは期待でき
ず、高温部位の気相中への露出による過熱の虞れがある
など、信頼性、安定性に乏しい。
これに対し、本出願人は冷媒供給ポンプを用いてウォー
タジャケット内の冷媒液面を所定レベルに制御するよう
にした沸騰冷却装置を種々提案している（例えば特願昭
５８−１４５４７０号、特願昭５８−２２８１４８号、
特願昭５９−１００１５６号、特願昭５９−１４０３７
８号等）。これは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密閉した冷媒循環系を構成
するとともに、上記ウォータジャケットの設定レベルに
対応して液面センサな装着したもので、この設定レベル
まで液相冷媒（例えば水と不凍液の混合液）を貯留して
おいて、その沸騰気化により各部の冷却を行っている。
タジャケット内の冷媒液面を所定レベルに制御するよう
にした沸騰冷却装置を種々提案している（例えば特願昭
５８−１４５４７０号、特願昭５８−２２８１４８号、
特願昭５９−１００１５６号、特願昭５９−１４０３７
８号等）。これは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密閉した冷媒循環系を構成
するとともに、上記ウォータジャケットの設定レベルに
対応して液面センサな装着したもので、この設定レベル
まで液相冷媒（例えば水と不凍液の混合液）を貯留して
おいて、その沸騰気化により各部の冷却を行っている。
そして発生蒸気をコンデンサに導いて凝縮し、コンデン
サ下部に液相冷媒として回収した後、上記液面センサの
検出信号に基づいてＯＮ、ＯＦＦ作動する冷媒供給ポン
プによって再度クォータジャケットに循環供給し、その
冷媒液面な上記設定レベルに維持する構成となっている
。このように冷媒供給ポンプを用いてウォータジャケッ
ト内の冷媒液面を強制的に制御することにより、負荷条
件等が変化しても液面を確実に設定レベルに維持できる
ことになり、燃焼室壁等高温部位の露出を防止し、かつ
ウォータジャケット上部に適宜な蒸気空間を確保して、
安定した冷却性能を発揮できるのである。
サ下部に液相冷媒として回収した後、上記液面センサの
検出信号に基づいてＯＮ、ＯＦＦ作動する冷媒供給ポン
プによって再度クォータジャケットに循環供給し、その
冷媒液面な上記設定レベルに維持する構成となっている
。このように冷媒供給ポンプを用いてウォータジャケッ
ト内の冷媒液面を強制的に制御することにより、負荷条
件等が変化しても液面を確実に設定レベルに維持できる
ことになり、燃焼室壁等高温部位の露出を防止し、かつ
ウォータジャケット上部に適宜な蒸気空間を確保して、
安定した冷却性能を発揮できるのである。
発明が解決しようとする問題点
しかし、上記の沸騰冷却装置においては、ウォータジャ
ケットの冷媒液面が設定レベル以下となったときに冷媒
供給ポンプを作動開始し、その後設定レベルにまで冷媒
液面が回復したときに直ちにその作動を停止するように
しているので、蒸気発生量ならびに蒸気流による液滴持
ち出し量が多くなる高負荷時にあっては、頻繁に冷媒供
給ポンプのＯＮ、ＯＦＦが繰り返されることになり、冷
媒供給ポンプの耐久性等の点から好ましくないとともに
、液面低下速度の増大によって冷媒液面が設定レベル以
下となる頻度が増大し、燃焼室付近の冷却性能が不安定
になる虞れがあった。
ケットの冷媒液面が設定レベル以下となったときに冷媒
供給ポンプを作動開始し、その後設定レベルにまで冷媒
液面が回復したときに直ちにその作動を停止するように
しているので、蒸気発生量ならびに蒸気流による液滴持
ち出し量が多くなる高負荷時にあっては、頻繁に冷媒供
給ポンプのＯＮ、ＯＦＦが繰り返されることになり、冷
媒供給ポンプの耐久性等の点から好ましくないとともに
、液面低下速度の増大によって冷媒液面が設定レベル以
下となる頻度が増大し、燃焼室付近の冷却性能が不安定
になる虞れがあった。
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、冷媒供給ポ
ンプの停止を、液面センサによる液面回復検出時点から
機関運転条件に応じて遅延して行うことを特徴としてい
る。
ンプの停止を、液面センサによる液面回復検出時点から
機関運転条件に応じて遅延して行うことを特徴としてい
る。
作用
高負荷時のように、蒸気発生量や液滴持ち出し量が多く
、液面低下速度が速くなる運転条件では、上記の遅延時
間が比較的長く与えられる。この結果、冷媒供給ポンプ
の停止時点において、冷媒液面が設定レベル以上に高め
られることになり、次に設定レベルに低下するまでの時
間を比較的長く確保することができるのである。
、液面低下速度が速くなる運転条件では、上記の遅延時
間が比較的長く与えられる。この結果、冷媒供給ポンプ
の停止時点において、冷媒液面が設定レベル以上に高め
られることになり、次に設定レベルに低下するまでの時
間を比較的長く確保することができるのである。
実施例
第１図はこの発明に係る沸騰冷却装置の一実施例を概略
的に示す構成説明図である。同図におい 。
的に示す構成説明図である。同図におい 。
て、１が内燃機関、２がこの内燃機関１のシリンダヘッ
ド３およびシリンダブロック４に亘って形成きれたウォ
ータジャケット、５が冷媒蒸気を凝縮するためのコンデ
ンサ、６が正逆両方向に駆動可能な冷媒供給ポンプ、７
が冷却ファン、８が冷媒循環系の系外に設けられたリザ
ーバタンクである。上記ウォータジャケット２には、例
えばリードスイッチを用いたフロート式センサからなる
第１液面センサ９が装着さね１、シリンダヘッド３側ウ
オータジヤケツトの中間位置に設定された設定レベルに
対し、冷媒液面がそれ以上であるが否かを検出している
。そして、通常の制御状態では、ウォータジャケット２
の上記設定レベル近傍の高さまでを液相冷媒が占め、他
方コンデンサ５内の適宜な高さ才でを液相冷媒が占め、
残部空間が気相冷媒領域と′ｊＣっており、かつ第１．
第２電破弁１０ 、１１が「閉」、三方型の第３電磁弁
１２が［流路ＢＪとなっている。この状態で、ウォータ
ジャケット２内で発生した蒸気にコンデンサ５に送られ
、ここで走行風および温度センサ１３に連動した冷却フ
ァン７の強制冷却風を受けて凝縮液化する。液化した冷
媒は、コンデンサ５下部に一時的に貯留され、ここから
後述するような８ｊ！１液面センサ９の検出に基づく冷
媒供給ポンプ６の間欠的な作動（正転）によって、ウォ
ータジャケット２内の冷媒液面を設定レベル近傍に保つ
ように循環供給される。
ド３およびシリンダブロック４に亘って形成きれたウォ
ータジャケット、５が冷媒蒸気を凝縮するためのコンデ
ンサ、６が正逆両方向に駆動可能な冷媒供給ポンプ、７
が冷却ファン、８が冷媒循環系の系外に設けられたリザ
ーバタンクである。上記ウォータジャケット２には、例
えばリードスイッチを用いたフロート式センサからなる
第１液面センサ９が装着さね１、シリンダヘッド３側ウ
オータジヤケツトの中間位置に設定された設定レベルに
対し、冷媒液面がそれ以上であるが否かを検出している
。そして、通常の制御状態では、ウォータジャケット２
の上記設定レベル近傍の高さまでを液相冷媒が占め、他
方コンデンサ５内の適宜な高さ才でを液相冷媒が占め、
残部空間が気相冷媒領域と′ｊＣっており、かつ第１．
第２電破弁１０ 、１１が「閉」、三方型の第３電磁弁
１２が［流路ＢＪとなっている。この状態で、ウォータ
ジャケット２内で発生した蒸気にコンデンサ５に送られ
、ここで走行風および温度センサ１３に連動した冷却フ
ァン７の強制冷却風を受けて凝縮液化する。液化した冷
媒は、コンデンサ５下部に一時的に貯留され、ここから
後述するような８ｊ！１液面センサ９の検出に基づく冷
媒供給ポンプ６の間欠的な作動（正転）によって、ウォ
ータジャケット２内の冷媒液面を設定レベル近傍に保つ
ように循環供給される。
また系内温度が目標温度から比較的太きく変動した場合
には、第３電磁弁１２を「流路Ａ」とした状態で冷媒供
給ポンプ６の正転あるいに逆転による液相冷媒の強制排
出９強制導入が行われ、コンデンサ５内の冷媒液面位置
の下降、上昇による放熱量可変制御が行われる。
には、第３電磁弁１２を「流路Ａ」とした状態で冷媒供
給ポンプ６の正転あるいに逆転による液相冷媒の強制排
出９強制導入が行われ、コンデンサ５内の冷媒液面位置
の下降、上昇による放熱量可変制御が行われる。
一方、運転開始時には、第１電磁弁１０が「開」、第３
市磁弁１２が「流路Ａ」となって冷媒供給ポンプ６が一
定時間駆動（逆転）され、系外のりザーバタンク８から
液相冷媒が導入されて、系内の空気を空気排出通路１４
から系外に排出する。そして、一旦液相冷媒で満たされ
た後は、第１雷碍弁１０が「閉」、第２電磁弁１１−が
「開」となって、系内の発生蒸気圧を利用して余剰冷媒
の排出が行われる。
市磁弁１２が「流路Ａ」となって冷媒供給ポンプ６が一
定時間駆動（逆転）され、系外のりザーバタンク８から
液相冷媒が導入されて、系内の空気を空気排出通路１４
から系外に排出する。そして、一旦液相冷媒で満たされ
た後は、第１雷碍弁１０が「閉」、第２電磁弁１１−が
「開」となって、系内の発生蒸気圧を利用して余剰冷媒
の排出が行われる。
尚、を記コンデンザ５の下部には第２液面センサ■５が
設けられており、上述した液面位置の下降制御や余剰冷
媒の排出の際の最下限液面位置を規制し、冷媒蒸気の系
外への流出を防止している。
設けられており、上述した液面位置の下降制御や余剰冷
媒の排出の際の最下限液面位置を規制し、冷媒蒸気の系
外への流出を防止している。
また１６け系内が負圧であるか否かを検出するダイヤフ
ラム式狛圧スイッチである。
ラム式狛圧スイッチである。
次に第２図および第３図は、上記のようにコンデンサ５
からウォータジャケット２へ液相冷奴を循環供給する際
の冷媒供給ポンプ６等の制御を示すフローチャートであ
る。尚、図中第１〜第３電磁弁１０〜１２を夫々「宵、
磁弁■」・・・のように略記し、かつウォータジャケッ
ト２内液面を「Ｃ／縣面」と略記しである。先ずウォー
タジャケット２内の冷媒液面が冷媒の沸騰により徐々に
低下して第１液面センサ９の設定レベル以下（ステップ
１）となると、冷媒供給ポンプ６が正転方向に作動開始
し、コンデンサ５からウォータジャケット２への冷媒補
給が始まる（ステップ１７）。これと同時に、内燃機関
１の運転条件に基づいて最適なポンプ運転時間ｔ１が算
出をれ（ステップ１１ 、１２ ） 、かつ初回にタイ
マ■がスタートする（ステップ１３ 、１４ ）。
からウォータジャケット２へ液相冷奴を循環供給する際
の冷媒供給ポンプ６等の制御を示すフローチャートであ
る。尚、図中第１〜第３電磁弁１０〜１２を夫々「宵、
磁弁■」・・・のように略記し、かつウォータジャケッ
ト２内液面を「Ｃ／縣面」と略記しである。先ずウォー
タジャケット２内の冷媒液面が冷媒の沸騰により徐々に
低下して第１液面センサ９の設定レベル以下（ステップ
１）となると、冷媒供給ポンプ６が正転方向に作動開始
し、コンデンサ５からウォータジャケット２への冷媒補
給が始まる（ステップ１７）。これと同時に、内燃機関
１の運転条件に基づいて最適なポンプ運転時間ｔ１が算
出をれ（ステップ１１ 、１２ ） 、かつ初回にタイ
マ■がスタートする（ステップ１３ 、１４ ）。
そして、その後、冷媒液面が設定レベル以上（ステップ
１）で、かつポンプ運転時間が設定値ｔ１以上（ステッ
プ２）となったら冷媒供給ポンプ６の作動が停止する（
ステップ３，４）。
１）で、かつポンプ運転時間が設定値ｔ１以上（ステッ
プ２）となったら冷媒供給ポンプ６の作動が停止する（
ステップ３，４）。
上記のポンプ運転時間ｔ１ば、蒸気発生量の大小や蒸気
流に伴う液滴の持ち出し量の大小等を考慮して、一般に
高負荷時には長く、η１つ低負荷時には短く設定される
。従って低負荷時には、冷媒液面が設定レベルにまで回
復するのと略同時に冷媒補給が停止されるのに対し、高
負荷時には、設定レベル回復後も冷媒補給が適宜に継続
され、冷媒液面が設定レベル以上に高められた状態とな
る。
流に伴う液滴の持ち出し量の大小等を考慮して、一般に
高負荷時には長く、η１つ低負荷時には短く設定される
。従って低負荷時には、冷媒液面が設定レベルにまで回
復するのと略同時に冷媒補給が停止されるのに対し、高
負荷時には、設定レベル回復後も冷媒補給が適宜に継続
され、冷媒液面が設定レベル以上に高められた状態とな
る。
そのため、冷媒液面が次に設定レベル以下となる、ｆで
に９する時間が長くなり、冷媒供給ポンプ６のＯＮ 、
ＯＦＦの繰り返しを低負荷時と同程度に抑制することが
できるとともに、設定レベルより下方のウォータジャケ
ット２内壁面が気相冷媒中に露出する頻度が少なくなり
、一層安定した冷却性能を発揮できる。
に９する時間が長くなり、冷媒供給ポンプ６のＯＮ 、
ＯＦＦの繰り返しを低負荷時と同程度に抑制することが
できるとともに、設定レベルより下方のウォータジャケ
ット２内壁面が気相冷媒中に露出する頻度が少なくなり
、一層安定した冷却性能を発揮できる。
尚、この実施例では、冷媒補給を１０秒以上継続しても
冷媒液面が回復し得ｔ「いとき（ステップ１６）には、
コンデンサ５下部に液相冷媒が存在しない可能性がある
ので、リザーバタンク８からコンデンサ５下部に液相冷
媒を導入するようにしている。
冷媒液面が回復し得ｔ「いとき（ステップ１６）には、
コンデンサ５下部に液相冷媒が存在しない可能性がある
ので、リザーバタンク８からコンデンサ５下部に液相冷
媒を導入するようにしている。
具体的には、系内が負圧であれば冷媒補給を続けたまま
第２電磁弁１１を介して冷媒を導入しくステップ２０）
、正圧であれば冷媒供給ポンプ６の逆転によって冷媒を
導入するのである（ステップ１９）。
第２電磁弁１１を介して冷媒を導入しくステップ２０）
、正圧であれば冷媒供給ポンプ６の逆転によって冷媒を
導入するのである（ステップ１９）。
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
の沸騰冷却装置によれば、高負荷時のようにウォータジ
ャケット内の冷媒液面が急激に低下する運転条件下にお
いても、冷媒供給ポンプのＯＮ、ＯＦＦの繰り返しを抑
制でき、冷媒供給ポンプの耐久性向上等を図れるととも
に、設定レベルより下方の壁面が気相冷媒中に露出する
頻度を少なくでき、一層安定した冷却性能を発揮できる
。
の沸騰冷却装置によれば、高負荷時のようにウォータジ
ャケット内の冷媒液面が急激に低下する運転条件下にお
いても、冷媒供給ポンプのＯＮ、ＯＦＦの繰り返しを抑
制でき、冷媒供給ポンプの耐久性向上等を図れるととも
に、設定レベルより下方の壁面が気相冷媒中に露出する
頻度を少なくでき、一層安定した冷却性能を発揮できる
。
第１図にこの発明に係る沸騰冷却装置の一実施例を示す
構成説明図、第２図および第３図は、その冷媒補給時の
制御を示すフローチャートである。 １・・・内燃機関、２・・・ウォータジャケット、５・
・・コンデンサ、６・・冷媒供給ポンプ、８・・・リザ
ーバタンク、９・・・第１液面センサ、１ｏ・・・第１
１！、磁弁、１１・・・第２電磁弁、１２・・・第３電
磁弁。
構成説明図、第２図および第３図は、その冷媒補給時の
制御を示すフローチャートである。 １・・・内燃機関、２・・・ウォータジャケット、５・
・・コンデンサ、６・・冷媒供給ポンプ、８・・・リザ
ーバタンク、９・・・第１液面センサ、１ｏ・・・第１
１！、磁弁、１１・・・第２電磁弁、１２・・・第３電
磁弁。
Claims (1)
- （１）上部に蒸気出口を有し、かつ液面センサにて規定
される設定レベルまで液相冷媒が貯留されるウォータジ
ャケットと、このウォータジャケットで発生した冷媒蒸
気が導入され、かつ下部に凝縮した液相冷媒が集められ
るコンデンサと、上記コンデンサ下部と上記ウォータジ
ャケットとの間に配設され、かつ上記液面センサの検出
信号に基づき作動してコンデンサからウオータジヤケツ
トへ液相冷媒を間欠的に補給する冷媒供給ポンプとを備
えてなる内燃機関の沸騰冷却装置において、上記冷媒供
給ポンプの停止を、上記液面センサによる液面回復検出
時点から機関運転条件に応じて遅延して行うことを特徴
とする内燃機関の沸騰冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9734085A JPS61255210A (ja) | 1985-05-08 | 1985-05-08 | 内燃機関の沸騰冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9734085A JPS61255210A (ja) | 1985-05-08 | 1985-05-08 | 内燃機関の沸騰冷却装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61255210A true JPS61255210A (ja) | 1986-11-12 |
Family
ID=14189747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9734085A Pending JPS61255210A (ja) | 1985-05-08 | 1985-05-08 | 内燃機関の沸騰冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61255210A (ja) |
-
1985
- 1985-05-08 JP JP9734085A patent/JPS61255210A/ja active Pending
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