JPS6183409A - 沸騰冷却装置を備えた多気筒内燃機関 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、冷却ジャケット、コンデンサ等からなる冷
媒循環系内に所定量の冷媒を封入し、冷却ジャケット内
で、貯留した液相冷媒を沸騰気化させて内燃機関の冷却
を行う沸騰冷却装置を備えた多気筒内燃機関に関し、詳
しくは内燃機関の冷却ジャケット構造に関する。

（従来の技術〉 自動車用内燃機関に用いられている周知の水冷式冷却装
置にあっては、冷却ジャケットの水入口部と水出口部と
の間などで相当な温度差を生じ、均一な冷却を実現する
ことが難しいとともに、ラジェータにおける熱交換率に
自ずから限界があることからラジェータや冷却ファンが
大型にならざるを得ない。

このような点から、近年、冷却水の沸騰気化潜熱を利用
した冷却装置が注目されている（例えば特公昭５７−５
７６０８号公報、特開昭５７−６２９１２号公報等参照
）。これは基本的には、冷却ジャケット内で液相冷媒（
冷却水）を沸騰気化させ、その発生蒸気を外部のコンデ
ンサ（ラジェータ）に導いて放熱凝縮させた後に、再度
冷却ジャケット内に循環供給する構成である。この冷媒
の相変化を利用した冷却装置によれば、冷却水の単純な
顕熱を利用した水冷式のものに比べて気化潜熱を利用で
きるため、極めて少量の冷却水の循環で要求放熱量を満
足でき、かつコンデンサを従来のラジェータよりも大巾
に小型化でき、しかも機関各部の温度分布の均一化が図
れる等の利点が指摘されている。

しかしながら、このように種々の利点を有すると考えら
れている沸騰冷却式の冷却装置も実際には実用化される
に至っていない。即ち上記特公昭５７−５７６０８号公
報や特開昭５７−６２９１２号公報等に記載のものは、
冷媒循環系が一部で大気に開放された非密閉構造となっ
ており、蒸気化した冷媒の損失が実用上無視できない程
度に大きく、しかも系内から不凝縮気体である空気を完
全に除去することが困難であるため、残留空気によって
冷却性能が著しく低下する等の問題を有していた。

本出願人は上記のような実情に鑑み、密閉した冷媒循環
系内に所定量の冷媒を封入して沸騰・凝縮のサイクルを
行わせるようにした沸騰冷却装置を先に提案している（
特願昭５８−１４５４７０号等）。これは、例えば始動
時に系内を一旦液相冷媒で満たした後に空気の侵入を防
止しつつ余剰冷媒をリザーバタンクに排出することによ
って密閉系内に所定量の冷媒封入するようにしたもので
あり、機関運転中は、冷媒供給ポンプにより冷却ジャケ
ットに発生蒸気相当分の液相冷媒を循環供給し、常に所
定レベル以上に液相冷媒の液面を保って燃焼室壁等の確
実な冷却を図っている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところでこのような本出願人の提案した或いはこれより
も先行する前記従来の沸騰冷却装置にあっては、内燃機
関が多気筒であって車両前後に長い場合には、登板時等
に内燃機関の冷却ジャケット内における冷媒液面の片寄
りが生じる。このため冷却ジャケット特にシリンダヘッ
ドの冷却ジャケット部に設けられる機関水平時測定用の
冷媒液面センサが冷媒液面を誤って検出してしまう不都
合を生じる。冷媒液面センサの検出信号は冷却ジャケッ
ト内の液相冷媒レベルを所定値に保つための重要な情報
であり、また冷媒温度センサの検出信号は液相冷媒温度
を目標値に保つための重要な情報である。従って上記の
ような誤検出は系全体の制御の精度を欠き、要求される
制御を全うすることができなくなるおそれが生じる。

また仮に上記液面センサ及び温度センサが付設されてい
ない沸騰冷却システムであったとしても、上記の如く冷
媒液面が片寄った場合、冷媒液面が相対的に低下した側
の気筒にあっては液相冷媒に燃焼室壁が覆われなくなっ
て所望の沸騰冷却を得られなく、燃焼室壁の温度制御が
不可能になるばかりか、過熱のため焼付を生じてしまう
危険な結果をもたらし易い。

更に相対的に液面レベルが上昇した側に蒸気出口が設け
である場合には、蒸気と共に液相冷媒が蒸気出口から流
出してコンデンサに流れ込む機会を多くつくり出してし
まう。かかる状態になればコンデンサにおいて凝縮潜熱
を利用した放熱を利用できずに単に外気との顕然交換を
行うことになり、放熱効果が悪化してひいては冷媒温度
制御が困難となり易い。

本発明は上記の不都合を排除すべくなされたもので、大
型多気筒内燃機関が登板走行等により傾斜しても冷媒液
面の大きな片寄りを防止できるようにした冷媒ジャケッ
ト構造を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段〉 そのために本発明では冷却ジャケットで吸熱し蒸発した
気相冷媒の潜熱をコンデンサにおいて放熱する沸騰冷却
装置を備えた多気筒内燃機関において、シリンダヘッド
内の冷却ジャケット部内に、該冷却ジャケット部の蒸気
出口が臨む上部空間を連通しかつ下部空間をシリンダ列
方向に複数に分離画成する仕切壁を設ける一方、シリン
ダブロック内の冷却ジャケット部内に、該冷却ジャケッ
ト部をシリンダ列方向に複数に分離画成する仕切壁を設
け、これらシリンダヘッドとシリンダブロックとの対応
する仕切られた冷却ジャケット部相互を上下連通して前
記冷却ジャケットを構成し、かつ前記シリンダブロック
の仕切壁を、シリンダブロック鋳造体に別体の仕切板を
装着して形成する。

く作用） これにより内燃機関が大きく傾斜して運転されても、シ
リンダヘッド側冷却ジャケットの仕切壁とシリンダブロ
ック側冷却ジャケットの仕切壁とにより、冷却ジャケッ
ト全体が上部空間を除いて相互に独立した複数の空間に
分離されるから、これら複数の空間内でのみ冷媒の小さ
な片寄りが生じるだけである。従って冷媒液面レベルの
大きな検出誤差を招くこともなく、特定の気筒の燃焼室
壁が冷媒に覆われなくなって過熱されることもなく、更
には液相冷媒のコンデンサへの持ち出しも行われにくく
なる。

またシリンダブロック側冷却ジャケットの仕切壁は、シ
リンダブロック鋳造時に一体鋳造することは極めて困難
で生産性をすこぶる低下させる。

そこでシリンダブロック側の仕切壁を板金基又は合成樹
脂製の別体の仕切壁により形成し、シリンダブロックの
機械加工終了後これをシリンダブロックに装着して実用
化に成功した。

従来の水冷式のものに比較し均一冷却が可能であること
は既述した。このような特徴は例えば気筒毎に独立した
冷却ジャケットにしても同様に現れるものであるため、
常に適当な速度で燃焼室壁を流通しなければならない水
冷式のものにはできない独特の構成である。

〈実施例〉 以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の１実施例の構成を示し、内燃機関１は
運転中所定量の液相冷媒で満たされる・冷却ジャケット
２を備えて、該冷却ジャケット２と気相冷媒を凝縮する
ためのコンデンサ３と、電動式の冷媒供給ポンプ４とを
接続して冷媒循環閉回路を構成している。

冷却ジャケット２は、内燃機関１のシリンダ及び燃焼室
の外周部を包囲するようにシリンダブロック５及びシリ
ンダヘッド６の両者にわたって形成されたもので、通常
気相空間となる上部が各気筒を通じて連通していると共
に、その上部の適宜な位置に蒸気比ロアが設けられてい
る。蒸気比ロアは接続管８及び蒸気通路９を介してコン
デ・ンサ３の上部人口３ａに連通している。接続管８に
は冷媒循環系の最上部となる排出管取付部８ａが上方に
立ち上がった形で形成されており、その上端開口をキャ
ップ１０が密閉している。

コンデンサ３は前記人口３ａを有するアッパタンク１１
と上下方向の微細なチューブを主体としたコア部１２と
、このコア部１２で凝縮された液化冷媒を一時貯留する
ロアタンク１３とから構成されたもので、例えば車両前
部等の車両走行風を受は得る位置に設置され、更にその
前面或いは背面に強制冷却用の電動式冷却ファン１４を
備えている。

また、前記ロアタンク１３はその比較的下部に冷媒循環
通路１５の一端が接続されていると共に、これより上部
に第１補助冷媒通路１６の一端が接続されている。前記
冷媒循環通路１５はその他端が冷却ジャケット２のシリ
ンダヘッド６側に設けた冷媒人口２ａに接続されたもの
で、中間部に三方型の第２電磁弁１７を備え、かつ該第
２電磁弁１７とロアタンク１３との間に冷媒供給ポンプ
４が介装されている。以上の冷却ジャケット２．コンデ
ンサ３゜冷媒供給ポンプ４．冷却ジャケット２の経路に
よって構成された冷媒循環閉回路により通常運転時には
、例えば水に若干の添加物を加えた冷媒が沸騰・凝縮を
繰り返しながら循環することになる。

この循環閉回路の系外に設けられて、予備液相冷媒を貯
留する外部容器としてのリザーバタンク２１は吸気機能
を有するキャップ２２を介して大気に開放されていると
共に、前記冷却ジャケット２と略等しい高さ位置に設置
され、かつその底部に上記の第１補助冷媒通路１６と、
第２補助冷媒通路２３とが接続されている。そして第１
補助冷媒通路１６の通路中には、常開型の第３電磁弁２
４が介装されている。また、前記第２補助冷媒通路２３
は第２電磁弁１７を介して冷媒循環通路１５に接続され
ている。

第２電磁弁１７は励磁されると、冷媒循環通路１５を遮
断してリザーバタンク２１とロアタンク１３との間を連
通状態としく流路Ａ）、非励磁状態では第２補助冷媒通
路２３を遮断して冷媒循環通路１５を連通状態（流路Ｂ
）とするものである。

前記冷媒供給ポンプ４としては、正逆両方向に液相冷媒
を圧送できるものが用いられており、上記の流路Ａの状
態で冷媒供給ポンプ４を正方向に駆動すれば、ロアタン
ク１３からリザーバタンク２１へ液相冷媒を強制排出で
き、また逆方向に駆動すればリザーバタンク２１からロ
アタンク１３へ液相冷媒を強制導入できる。また、流路
Ｂの状態では冷媒供給ポンプ４を正方向に駆動すれば、
ロアタンク１３から冷却ジャケット２へ液相冷媒を循環
供給することができる。

一方、上記した冷媒循環閉回路の最上部となる排出管取
付部８ａには系内の空気を排出するための空気排出通路
２５が接続されており、空気排出時に該空気排出通路２
５から同時に溢れ出た液相冷媒を回収するために、該空
気排出通路２５の先端部をリザーバタンク２１内に開口
している。この空気排出通路２５には、常閉型の第１ｔ
ｉｆｔ弁２６が介装される。

前記各電磁弁２６．１７．２４と冷媒供給ポンプ４及び
冷却ファン１４は、いわゆるマイクロコンピュータシス
テムを用いた制？ＩＩ装置３１によって駆動制御される
もので、具体的には冷却ジャケット２に設けた第１液面
センサ３２．温度センサ３３、ロアタンク１３に設けた
第２液面センサ３４及び循環回路最上部に設けた負圧ス
イッチ３５の各検出信号に基づいて後述する制御が行わ
れる。

ここで、前記第１．第２液面センサ３２．３４は例えば
リードスイッチを利用したフロート式センサ等が用いら
れ、冷媒液面が設定レベルに達しているか否かをオンオ
フ的に検出するものであって、第１液面センサ３２はそ
の検出レベルがシリンダヘッド６の略中間程度の高さ位
置に設定され、かつ第２液面センサ３４はその検出レベ
ルが第１補助冷媒通路１６の開口よりもわずかに上方の
高さ位置に設定されている。また、温度センサ３３は、
例えばサーミスタからなり、前記第１液面センサ３２の
若干下方位置、つまり通常液相冷媒内に没入する位置に
設けられて、冷却ジャケットｚ内の冷媒温度を検出しぞ
いる。また負圧スイッチ３５は、大気系と系内圧力との
差圧に応動するダイヤフラムを用いたもので、高地、低
地等に係わらず、使用環境下における゛大気圧に対し、
系内が負圧であるか否かを検出しており、具体的には一
３０＋＋ｎＨｇ〜−５０ｔｍ　Ｈｇ程度に作動圧を設定
しである。尚その他の機関運転状態を検出するための各
種センサ、例えば機関回転センサ、機関吸入負圧センサ
等については図示していない。

一方、冷却ジャケット２は、シリンダヘッド６側の冷却
ジャケット部２Ａとシリンダブロック５側の冷却ジャケ
ット部２Ｂとからなる。シリンダヘッド６側においては
第２図に示すように、各燃焼室４１間のロワーデツキか
ら直上に起立した所定高さの複数の仕切壁４２により冷
却ジャケット部２Ａの下部空間がシリンダ列方向に複数
に分割されて仕切空間が形成されており、上部空間は連
通開放されている。本実施例における内燃機関は直列６
気筒式機関であって、第１液面センサ３２は＃１と＃６
の両端の気筒上方位置で略前記仕切壁４２の上端の高さ
位置に１つづつ設けられている。

またシリンダブロック５側においては前記仕切壁４２と
略同−面内に第４図及び第５図に示す仕切壁４３が設け
てあり、シリンダブロック側の冷却ジャケット部２Ｂを
各気筒毎に独立した空間に仕切っている。そしてこれら
独立した空間は対応するシリンダヘッド６例の仕切空間
に第３図に示すように連通路４４を介して連通している
。

従ってシリンダヘッド６及びシリンダブロック５の冷却
ジャケット部２Ａ、２Ｂは各気筒毎に独立して（シリン
ダヘッド上部空間を除いて）相互に連通ずる。これら独
立した気筒毎のジャケット部には前記冷媒循環通路１５
の冷媒人口２ａ部が分岐して独立に液相冷媒が導かれる
。

前記仕切壁４２．４３の製作にあたり、シリンダヘッド
６側の仕切壁４２はシリンダへ７ド６と同時に鋳造可能
であるが、シリンダブロック５側の仕切壁４３は鋳物の
型の分割という面からこの同時鋳造が困難であり、生産
性に劣る。このため、第４図に示すように、シリンダブ
ロック５のアッパーデツキ５ａであってシリンダボア壁
５ｂの連接部５ｃからシリンダ列方向と直交する方向に
延びる切欠き５ｄを一対開設し、該切欠き５ｄを通して
２、別体形成した板金基又は合成樹脂製の例えば断面略
し字状の仕切板を嵌合することにより前記仕切壁４３を
構成する。

尚仕切壁４２．４３は上記実施例にかかわらずシリンダ
列方向の数を問うものではなく、またシリンダヘッド側
とシリンダブロック側とが必ずしも同一面内にある必要
はない。しかし対応する仕切壁４２、４３間において隣
接するジャケット空間部相互の連通がないようにする工
夫を要する。

第６図は上記制御装置３１において実行される制御の内
容を示すフローチャートであって、以下機関の始動から
停止までの流れに沿ってこれを説明する。尚図中第１〜
第３電磁弁２６．１７．２４を夫々「電磁弁■」、「電
磁弁■」・・・のように略記してあり、また冷却ジャケ
ット２内液面をｒＣ／Ｈ内液面」と略記しである。

即ち機関の始動（イグニッションキーオン）により制御
が開始すると、Ｓｌのイニシャライズ処理を行った後に
、まずその始動が初期始動であるか再始動であるかを判
断する。具体的にはＳ２において温度センサ３３による
検出温度が所定温度（例えば４５℃）より高いか否かを
判断する。ここで所定温度以下、つまり冷機状態の初期
始動であればＳ３の空気排出制御を経てからＳ４の暖機
制御へ進み、暖機が完了した段階で８５の温度制御に入
る。この場合Ｓ６において冷却ジャケット２内で冷媒液
面レベルが設定値以上にあるか否かを判断し、Ｓ７で第
２．第３電磁弁１７．２４の切換制御を行って３８の冷
却ジャケット２内冷媒液面レベル制御を行う。Ｓ９にお
いては冷媒温度を判断し、Ｓ５で行う冷却ファン制御に
よる温度制御と共にＳＩＯ，Ｓ１１．　　Ｓ１２におい
てコンデンサ内の液面レベルを増減制御する。

次に３１３において冷媒温度が異常高温にあり、かつ冷
却系内が正圧であることを判断した場合に、Ｓ１４にお
いて高温回避制御を行う、これら８５〜５１４の制御ル
ープをイグニッションキーオフ時まで繰り返し行う。

一方、Ｓ２で冷媒温度が所定温度以上の場合には再始動
時であると判断し、この場合には冷却系内に経時的な空
気の侵入が考えられないので、Ｓ３の空気排出制御は省
略する。

またこの制御中にキーオフの信号が入力されると、キー
オフ時の割り込み制御ルーチンが実行される。該割り込
み制御ルーチンについては後述する。

上記制御ルーチンの概略を次に説明する。

！久Ｕ旦皿■ 機関始動の際に、通常系内は液相冷媒（例えば水と不凍
液の混合液）でほとんど満たされた状態にあり、またリ
ザーバタンク２１には系内を完全に満たし得る以上の液
相冷媒が貯留されている。空気排出制御はこの状態から
更に系内を完全に満水状態とすることによって空気を排
出するものであり、第１電磁弁２６を開９第２電磁弁１
７を流路Ａ。

第３電磁弁２４を閉と夫々制御し、冷媒供給ポンプ４を
逆方向へ駆動開始する。

これによりリザーバタンク２１内の液相冷媒が第２補助
冷媒通路２３を介して系内に導入される。これは系内を
満水にするに十分な時間だけ継続される。従って、系内
に残存していた空気は系上部に集められた後、空気排出
通路２５を介して系外のりザーバタンク２１に強制的に
排出される。

暖機制御 コンデンサ３内は当然液相冷媒で満たされた状態にある
から、コンデンサ３の放熱能力は極めて低く抑制され、
その結果冷却ジャケット２内の冷媒温度が速やかに上昇
してやがて沸騰が始まる。

暖機制御は基本的には冷却ジャケット２内の冷媒温度が
目標温度に上昇するまでロアタンク１３とリザーバタン
ク２１とを連通状態に保ったま薫待機するものであり、
従って第１電磁弁２６を閉とし、第２電磁弁１７をＢ流
路とし、第３電磁弁２４を開とした状態で待機するもの
である。そして温度センサ３３で検出した実際の検出温
度が設定温度範囲に到達したときに第３電磁弁２４を閉
じて系内を密閉状態とし、その制御を終了する。

暖機制御の間、系内は大気圧下に開放されているため、
設定温度が略１００℃を越える場合等では、発生蒸気圧
によって系内の液相冷媒がリザーバタンク２１に押し出
される結果、冷媒温度が設定温度に達する前に冷却ジャ
ケット２内の液面やロアタンク１３内の液面が過度に低
下する。

これに対処するため、いずれか一方の液面が第１液面セ
ンサ３２或いは第２液面センサ３４の設定レベルを下回
ったときには直ちに系内を密閉してこの制御を終了する
。

ム皮■囮 暖機制御の終了後は、冷媒温度の制御を行うが、この温
度制御は冷却ファン１４のオンオフにより微細な温度制
御を行うファン制御と、液相冷媒の循環供給により冷却
ジャケット２内の液面を設定レベル以上に保つ液面制御
と、検出温度が目標とする設定温度から比較的大きく離
れた場合に実質的、放熱面積の拡大、或いは縮小を行う
コンデンサ内液位制御とに大別される。

液相冷媒の設定温度は機関回転とトルクとの関係におい
て、部分負荷領域においては１００〜１１０℃、低速高
負荷領域においては８０〜９０℃程度、高速回転領域に
おいては９５〜１００℃程度に制御されるのが適当とさ
れる。

これは部分負荷領域においては熱効率の観点から燃焼室
壁が高い程燃費が良好になるからであり、低速高負荷領
域においては燃焼室内を低温制御して吸気充填効率を増
大し、出力の向上を計ると共に、ノッキングを抑制する
ことができるからであり、高速領域においては低速高負
荷領域と同様に低温制御して出力の向上を図ることも考
えられるが、冷却ジャケット２内における沸騰が激しく
なって蒸気通路９内を流れる気相冷媒流速が極めて大き
くなり、その結果シリンダヘッド６内の冷却ジャケット
２で沸騰した蒸気が液相冷媒を伴ってコンデンサ３に導
く傾向が発注し、このためコンデンサ３においては液相
冷媒が凝縮潜熱を利用した放熱を行うことができなくな
って、放熱効果に劣るようになり、コンデンサの小型化
に制限が加えられるから、低速高負荷領域よりも沸点を
高温に設定しておいて、激しい沸騰を防止する。

（コンデンサ内液位低下制ａ＞ コンデンサ３内の液相冷媒を冷媒供給ポンプ４によりリ
ザーバタンク２１へ強制的に排出し、コンデンサ３内の
液面を低下させてコンデンサ３の放熱面積を拡大し、放
熱能力を高める。その排出は検出温度が設定温度に低下
するまで継続される。

最後に系内を密閉して終了する。

一方、上記コンデンサ３内の冷媒をリザーバタンク２１
内へ排出する間にも冷却ジャケット２内では冷媒が沸騰
し続けるので、徐々にその液面が低下していく。この冷
却ジャケット２側液面が設定レベル以下となった場合に
は、冷却ジャケット２内冷媒液面低下異常チェック制御
を行い、冷媒液面低下が所定時間以内ならば冷媒供給ポ
ンプ４を正転させて、第２電磁弁１７を流路Ｂ、第３電
磁弁２４を閉として、一時コンデンサ３から冷却ジャケ
ット２へ液相冷媒の補給を行って、第１液面センサ３２
の設定レベルに維持する。

また冷媒液面低下が所定時間を超したならば、前記冷媒
供給ポンプ４による冷却ジャケット２への液相冷媒補給
の分、コンデンサ下部の冷媒レベルが異常に低下するの
を防止するために、系内圧力が正圧ならば所定時間第２
電磁弁１７をＡ流路、第３電磁弁２４を閉として冷媒供
給ポンプ４を逆転し、リザーバタンク２１内の冷媒をコ
ンデンサ下部に補給し、その後再び前記冷媒供給ポンプ
４の正転による冷却ジャケット２への冷媒補給を行うと
いうようにコンデンサ下部への冷媒補給と冷却ジャケッ
ト内への冷媒補給とを交互に行う、系内圧が負圧ならば
、第３電磁弁２４を開とするだけで差圧によりリザーバ
タンク２１内の冷媒をコンデンサ下部へ補給しつつ、第
２電磁弁１７をＢ流路に切り換えて冷媒供給ポンプ４を
正転し冷却ジャケット２へ連続的に冷媒供給することに
より冷却ジャケット２の冷媒レベル異常低下を防止する
。

向上記コンデンサ３内の液面低下制御において万一コン
デンサ３内の液面を最大限に低下させても、放熱能力不
足が回避できずに第２液面センサ３４による設定レベル
にまで液面が下降してしまった場合には、系内の蒸気が
リザーバタンク２１内へ流出するのを防止するため直ち
にこの制御を終了する。

また、同様の理由からコンデンサ３内の液面が第２液面
センサ３４の設定レベル以下である場合にも上記コンデ
ンサ３内水位低下制御を行わない。

一方、上記のようにコンデンサ３内の液面が適宜に制御
されて機関発熱量とコンデンサ３の放熱量とがその沸点
のもとで略平衡し、系内が密閉された後は、本制御によ
る冷媒温度制御と、冷媒供給ポンプ４による液面制御に
基づく冷媒温度制御とを繰り返し行う。

（ファン制御） 系内温度を更に高精度に設定温度範囲に維持するように
冷却ファン１４のみをオンオフ制御する。

また、液面制御においては冷却ジャケット２内の液面が
設定レベル以下となった場合に、コンデンサ３側から冷
却ジャケット２へと液相冷媒を供給し、その液面を設定
レベルに保持する。

（コンデンサ内液位上昇制’ａ＞ また、車両走行風の増大等の外乱や運転条件の変化に伴
う設定温度自体の変化によって系内温度が設定温度範囲
を下回った場合には、コンデンサ３内液位上昇制御を開
始する。これは、リザーバタンク２１内の液相冷媒をコ
ンデンサ３側に導入して、コンデンサ３内の液面を上昇
させることにより放熱能力を抑制する制御である。尚こ
の実施例においては、液相冷媒の導入に際して冷媒供給
ポンプ４の逆方向駆動によ′る強制導入と、系内外の圧
力差を利用した冷媒導入とを併用している。即ち、負圧
スイッチ３５の信号により系内が負圧状態にある場合に
は、第３電磁弁２４を開とし、第２電磁弁１７をＢ流路
にして第１補助冷媒通路１６を介し、系内外の圧力差を
利用した冷媒導入を行う。

系内が正圧下にある場合、或いは上述の冷媒導入中に正
圧となった場合には、第３電磁弁２４を正とし、冷媒供
給ポンプ４の逆方向駆動によりリザーバタンク２１から
コンデンサ３内へ液相冷媒を強制導入する。

また、この冷媒導入中に冷却ジャケット２内の液相冷媒
が不足する場合には、第２電磁弁１７を流路Ａに切換え
て冷媒供給ポンプ４を正方向に駆動し、冷媒の補給を行
う。

このようにコンデンサ３内の液面制御は、例えば運転条
件の急変により設定温度が大きく変化した場合にも、コ
ンデンサ３の放熱能力を広範囲にかつ速やかに変化させ
得ると共に、これによる凝縮量変化が直ちに冷却ジャケ
ット２側冷媒の沸騰の抑制、促進として影響を及ぼすの
で、極めて良好に設定温度に追従させることができる。

そして冷却ファン１４の制御は一層高精度でかつ応答性
の良い系内湯度制御を達成するものである。

土：」ゴリ性匪 これはまず設定温度を８０℃に設定することにより前述
したコンデンサ３内液位低下制御を行わせ、コンデンサ
３の放熱能力を最大限に利用すると共に、所定時間冷却
ファン１４を駆動して強制冷却し、系内が十分低い温度
になるか、或いは一定時間経過したことを条件として電
、源をオフとする。この電源オフにより常閉型電磁弁で
ある第１電磁弁２６は閉に、常開型電磁弁である第３電
磁弁２４は開となるため、系内の温度低下、つまり圧力
低下に伴ってリザーバタンク２１から第１補助冷媒通路
１６を介して液相冷媒が自然に導入され、最終的には系
全体が液相冷媒で満たされた状態になって次の始動に備
えることになる。

上記のような沸騰冷却システムにおいて、冷媒供給ポン
プ４から送られる液相冷媒は冷媒循環通路１５の冷媒人
口２ａから各気筒毎にシリンダブロック５内の冷却ジャ
ケット２に導入される。沸騰冷却は液相冷媒の沸騰気化
潜熱を利用するものであるから、通常の冷却水による冷
却に比べ冷媒の大きな流速による流れを必要としないか
ら、上記のように各気筒毎に送られた冷媒は気筒毎に沸
騰し燃焼室壁４１を冷却する。このときの冷媒沸点は圧
力によって定められるため、シリンダヘッド６上部空間
が連通されることにより各気筒毎に独立した仕切空間と
なっていても冷却ジャケット２内の圧力は均一であり従
って沸点も気筒間で均一である。

かかる沸騰冷却装置を備えた本実施例のような前後に長
尺の内燃機関１によると、登板時等において冷却ジャケ
ット２内の冷媒が前後一方に片寄ろうとする。しかしこ
のとき仕切壁４２．４３の存在により、各気筒毎の仕切
空間は、独立して、上部空間を除き底部で連通していな
いから各仕切空間においてのみ夫々独立して第２図示の
ように傾斜するのみである。

従って第１には機関が傾斜した結果、上方に位置するよ
うになった気筒（図で＃１気筒）であっても液相冷媒面
上に燃焼室壁４１が露出することがなく、この部の過熱
を未然に防止できるようになり、第２には仕切壁４２．
４３がない場合の冷媒の片寄りによりその片寄り方向に
よっては蒸気量ロアから液相冷媒が流出し易くなる傾向
を、前記大きな片寄りの防止を行ったことからこれを防
止でき、液相冷媒持ち出しによるコンデンサ３の放熱効
率低下を防止して、前述した系内冷媒温度制御を広範囲
にわたり応答性良く行うことができる。そして第３には
第１液面センサ３２．温度センサ３３等が冷媒液面片寄
りにより誤検出することがないため、この種沸騰冷却シ
ステムを精度良く安定して行うことを可能とする。

向上記実施例においては、第１液面センサ３２を＃１と
＃６との両端の気筒の上方位置に設けたが、その他の気
筒の位置に設けてもよく、単一のみでもよい、冷媒循環
通路１５の冷媒人口２ａは必ずしも気筒毎若しくは仕切
空間毎（気筒に関係なく複数に仕切った場合）に設けな
くとも１つの気筒のジャケット部若しくは１つの仕切空
間にのみ冷媒を導入するようにしてもよい、この場合に
はシリンダヘッド６の仕切壁４２の上端から隣接する仕
切空間に冷媒がオーバーフローするようにして順次仕切
空間内を冷媒が満たされるようになるから、液面センサ
及び温度センサは冷媒人口２ａより最も遠い仕切空間位
置に設けてお（のが望ましい。

〈発明の効果〉 以上述べたように本発明によると、内燃機関の冷却ジャ
ケットを上部空間を除いて独立に仕切壁で仕切ったから
、機関傾斜に対して冷媒液面が大きく傾斜することがな
い。これにより液面センサ。

温度センサ等の液面レベル並びに冷媒温度の誤検出もな
く、また蒸気出口からコンデンサへの液相冷媒持ち出し
のおそれも少ないため沸騰冷却装置の制御精度を著しく
向上することができると共に、液面片寄りにより燃焼室
壁過熱を未然に防止できる。またシリンダブロック側の
仕切壁はシリンダブロック鋳造後に別体の仕切板を装着
するようにしたので、シリンダブロック鋳造が容易で生
産性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示す沸騰冷却装置の概略構
成図、第２図は同上の内燃機関のシリンダ列に沿った縦
断面図、第３図は同上ｍ−ｍ矢視断面図、第４図は第２
図のシリンダブロック平面図、第５図は第２図Ｖ−Ｖ矢
視断面図、第６図は本実施例における沸騰冷却装置の基
本的な制御を示すフローチャートである。 １・・・内燃機関　　２・・・冷却ジャケフｌ−２Ａ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 液相冷媒が所定量貯留される内燃機関の冷却ジャケット
   と、気相冷媒が凝縮され該凝縮された液相冷媒が下部に
   貯留されるコンデンサと、液相冷媒循環用の冷媒供給ポ
   ンプと、を介装し、冷却ジャケットで吸熱し蒸発した気
   相冷媒の潜熱をコンデンサにおいて放熱する沸騰冷却装
   置を備えた多気筒内燃機関において、 シリンダヘッド内の冷却ジャケット部内に、該冷却ジャ
   ケット部の蒸気出口が臨む上部空間を連通しかつ下部空
   間をシリンダ列方向に複数に分離画成する仕切壁を設け
   る一方、シリンダブロック内の冷却ジャケット部内に、
   該冷却ジャケット部をシリンダ列方向に複数に分離画成
   する仕切壁を設け、これらシリンダヘッドとシリンダブ
   ロックとの対応する仕切られた冷却ジャケット部相互を
   上下連通して前記冷却ジャケットを構成し、かつ前記シ
   リンダブロックの仕切壁を、シリンダブロック鋳造体に
   別体の仕切板を装着して形成したことを特徴とする沸騰
   冷却装置を備えた多気筒内燃機関。