JPS6183439A

JPS6183439A - 内燃機関の沸騰冷却装置

Info

Publication number: JPS6183439A
Application number: JP20458884A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Fujigaya; 藤ケ谷　和幸
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1984-09-29
Filing date: 1984-09-29
Publication date: 1986-04-28

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、ウォータジャケット内に扮相冷媒を貯留し
ておき、その沸騰気化により内燃機関の冷却を行うとと
もに、発生した冷媒蒸気をコンデンサにエリ凝縮して再
利用するようにした内燃機関の沸騰冷却装置に関する。

従来の技術内燃機関の温度は、周知のように機関の熱効率や充填動
車あるいは耐ノツク性能などに直接に影響するほか、油
粘性による摩擦損失などに影響し、機関の燃料消費率や
最大出力あるいは騒音の大小などを左右する要因となる
。しかし、従来の一般的な水冷式冷却装置にあっては、
サーモヌタブトにて流路を切換えることにより暖機時の
過度の冷却を防止している程度に過ぎず、温度制御はな
されていないに等しい。また、電動ファンの０Ｎ−ＯＦ
ＦＫより温度制御全行おうとしても、冷却系内に多量の
冷却水が循環しており、その全体の温度変化を待たなけ
ればならないので、負荷や回転速度等運転条件に応じて
可変的に設定した目標温度にろ答性良く追従させること
は全く不可能であり、上述した熱効率等を考慮した高ｎ
ｅな温度制御は列置実現できない。

一方、上記のような冷却水の単純な温度変化を利用した
冷却装置に対し、冷媒（冷却水）の液相−気相の相変化
を利用した冷却装置も種々提案されている（例えば特公
昭５７−５７６０８号公報。

特開昭５７−６２９１２号公報等）。これは基本的には
、ウォータジャケット内で貯留状態にある液相冷媒を沸
騰させ、その発生蒸気を外部のコンデン？（ラジェータ
）に導いて放熱液化させた後に、再度ウォータジャケッ
ト内に循環供給する構成であって、ウォータジャケット
内の各部の温度を冷媒沸点に均一に維持できるとともに
、コンデンサにおける熱交換効率を飛躍的に向上させ得
る利点が指摘されている。そして、このように相変化を
利用する場合には、ウォータジャケット内の圧力を可変
制御することにＬり液相冷媒の沸点を任意にかつ速やか
に変化させ得るので、運転条件に応じた厄答性の良い温
度制御ｆｔ実現し得る可能性がある。

しかし、従来この種冷却装置においては、上記のように
系内圧力に応じて温度が直ちに変動するということは、
むしろこの程冷却装置の実用化を困難にする大きな欠点
であると考えられていた。

すなわち、ウォータジャケットやコンデンサ等からなる
冷却系内ｔ−密閉した構成では、例えば自動車用機関に
適用した場合に、機関発熱量が広範に変化し、しかも効
率の良いコンデンサの放熱能力が車両走行風の大小に殆
ど支配されてしまうことから、両者の平衡が崩れ易いと
ともに、これが直ちに温度変化として現われてしまい、
コンデンサに対する冷却ファンの送風量を多少変化させ
た程度では列置制御することができないのである。

それ故、上記の特公昭５７−５７６０８号公報や特開昭
５７−６２９１２号公報に見られるように、従来装置で
は、冷却系内を大気に一部で連通させて実質的に非密閉
構造とし、大気圧下での冷媒沸点に固定的に維持するよ
うに構成しており、結局、上述したような運転条件に応
じた温鼠制御は実現されていない。

発明が解決しようとする問題点本出願人は、上記のような温度の可変制御を実現するた
めに、コンデンサ内を一部液相冷媒領域とし、その液面
位置を制御することにより実質的な放熱面積を可変制御
して密閉冷却系内の圧力を変化させ得るように構成した
沸騰冷却装置を先に提案した（％願昭５９−１００１５
６号５％願昭５９−１４０３７８号等）。この発明は、
先に提案した沸騰冷却袋（！ｉ１を更に発展させたもの
であり、具体的には、寒冷地においてコンデンサ内金液
相冷媒で完全に満たしたとしても系内温度が目標温性度に達しないような場合に生じる可能がある無駄な液相
冷媒導入動作の継続や、過度の冷媒強制導入によるコン
デンサの破損などを回避し得るようにすることを目的と
している。

問題点を解決するための手段第１図はこの発明の構成を示す機能ブロック図である。

機関のウォータジャケット１は液相冷媒が貯留される構
造のもので、コンデンサ２とともに外気に対し密閉状態
に保たれている。コンデンサ２は、上記ウォータジャケ
ット１で発生した冷媒蒸気が比較的上部から導入される
ように上記ウォータジャケット１に接続されており、か
つ下部からＩｉ！縮された液相冷媒が取り出される構造
となっている。また、このように密閉されたウォータジ
ャケット１等の外部に、大気開放されたリザーバタンク
６が設けられており、その内部−適宜な量の液相冷媒が
貯留されている。

冷媒供給手段４は、上記コンデンサ２の下部あるいは上
記リザーバタンク６から上記ウォータジャケット１に対
し液相冷媒を供給するものであり例えば電動ポンプ等か
ら構成される。

冷媒導入手段５は、コンデンサ２内の液相冷媒の液面を
高めるべくリザーバタンク３かラコンテンサ２内に液相
冷媒を導入するものであり、冷媒排出手段６は、コンデ
ンサ２内の液相冷媒の液面金工げるべく逆にコンデンサ
２内からリザーバタ／り３内に液相冷媒全排出するもの
である。

上記冷媒導入手段５お工び冷媒排出手段６は、例えば電
動ポンプ等から構成することができるが、夫々にポンプ
を設けずに正逆両方向に圧送可能な単一のポンプを共用
し、あるいは一方向へのみ圧送可能な単一のポンプの吸
入側および吐出側の流路を複数の電磁弁にて適宜形成す
る構成とすることもできる。更に上記冷媒供給手段４を
も含めて単一のポンプを共用した構成も可能である。

一方、上記ウォータジャケット１に対しては、そこに貯
留されている液相冷媒の液面位置を検出する液面検出手
段７と、液相冷媒温度を検出する温度検出手段８とが夫
々役けられている。尚、温度検出手段８は、液相冷媒を
直接に検出するもののほか、機関の適当な位置における
温度や、ウォータジャケット１上部の気相冷媒領域の圧
力などから間接的に検出するものであっても良い。

ウォータジャケット側液面制御手段９は、上記の液面検
出手段７の検出に基づき上記冷媒供給手段４を制御する
ものでおり、この制御の結果、ウォータジャケット１内
で沸騰気化により減少した冷媒がコンデンサ２あるいは
リザーバタンク６からの冷媒供給によって補給され、液
面が常に略一定に保たれる。

目標設定手段１０は、負荷９回転速度等の各種運転条件
信号を入力として最適な目標温度を設定するものであり
、コンデンサ側液面制御手段１１は、この目標温度と上
記温度検出手段８による検出温度と全比較し、両者を合
致させるべく冷媒導入手段５および冷媒排出手段６とを
制御するものである。

また外気温を検出する外気温検出手段１２は、独立した
温度センナあるいは他の吸気温センサなどにて構成され
る。液面上昇解除手段１６は、その検出した外気温に基
づき、所定の低温時に冷媒導入手段５の作動を一定限度
、例えば一定時間、一定厚入量などにて解除するもので
ある。

作用コンデンサ２の熱交換効率は、コンデンサ２内部が液相
冷媒である場合と気相冷媒でおる場合とで著しく変化し
、上方に気相冷媒が、下方に液相冷媒が夫々共存する状
態では、気相冷媒の領域のみが実質的な放熱面積となる
。従って、その液面の高さを制御することにより、放熱
能力を任意に、かつ広範囲に制御することができる。

そして、前述したようにウォータジャケット１等は密閉
状態にあるから、コンデンサ２の放熱能力にＬって定ま
る冷媒の凝縮量と、ウォータジャケット１側での発熱量
に厄じた蒸気発生量との釣り合いが崩れると、直ちに内
部圧力が変動し、冷媒沸点の変化を来たして、ウォータ
ジャケット１内の温度が速やかに上昇あるいは下降する
ことになる。

すなわち、検出温度が目標温度を上廻っている場合には
冷媒排出手段６の作動により液相冷媒がコンデンサ２か
ら排出されて放熱能力を拡大し、また検出温度が目標温
度を下廻っている場合には冷媒導入手段５の作動により
液相冷媒がコンデンサ２内に導入されて放熱能力を抑制
するのであり、これによって高精度かつ厄答性の良い温
度制御を実現できる。

一方、外気温が過度に低い場合には、冷媒導入手段５の
作動が一定限度にて解除される。これは外気温が低い条
件下で機関が低負荷状態となると、コンデンサ２が液相
冷媒で完全に満九されても系内温度が目標温度にまで回
復しないことがあり、この場合の無駄な作動や液相冷媒
の強制導入によろ過度の圧力上昇等を未然に防止してい
るのである。

実施例第２図はこの発明に係る沸騰冷却装置の一実施例を示す
もので、同図において、２１はウォータジャケット２２
を備えてなる内燃機関、２６は気相冷媒を凝縮するため
のコンデンサ、２４は電動式の冷媒供給ポンプを夫々示
している。

上記ウォータジャケット２２は、内燃機関２１のシリン
ダおよび燃焼室の外周部を包囲するようにシリンダブロ
ック２５およびノリンダヘッド２６の両者に亘って形成
されたもので、通常気相空間となる上部が各気筒で互い
に連通しているとともに、その上部の適宜な位置に蒸気
出口２７が設けられている。この蒸気出口２７は、接続
管２８および蒸気通路２９を介してコンデンサ２６の上
部入口２３ａに連通しており、かつ上記接続管２８には
、冷媒循環系の最上部となる排出管取付部２８ａが上方
に立ち上がった形で形成されているとともに、その上部
開口をキャブプロ０が密閉している。

上記コンデンサ２６は、上記人口２３ａｆ：有するアブ
パタンクロ１と、上下方向の微細なチューブを主体左し
たコア部ろ２と、このコア部３２でＲＩｍされた液化冷
媒を一時貯留するロアタンク６６とから構成されたもの
で、例えば車両前部など車両走行風を受は得る位置に設
置され、更にその前面あるいは背面に、強制冷却用の電
動式冷却ファン３４を備えている。また、上記ロアタン
ク６６は、その比較的下部に冷媒循環通路６５の一端が
接続されているとともに、これより上部に第１補助冷媒
通路６６の一端が接続されている。上記冷媒循環通路６
５は、その他端が上記ウォータジャケット２２のシリン
ダヘプト２６側に設けた冷媒入口２２１Ｌに接続されて
おり、その通路中に三方型の第２電磁弁６７を備えてい
るとともに、この第２電出弁６７とロアタンク３６との
間に上記冷媒供給ポンプ２４が介装されている。

４１は、上記ウォータジャケット２２やコンデンサ２６
を主体とし念密閉系の外部に設けられたリザーバタンク
であって、これは通気ＶＩＡ能を有するキャップ４２を
介して大気に開放されているとともに、上記ウォータジ
ャケット２２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６６と第２補助冷媒通
路４６とが接続されている。上記第１補助冷媒通路６６
は、その通路中に常開型の第３電磁弁４４を備えており
、上記第２補助冷媒通路４６は、第２電磁弁６７を介し
て冷媒循環通路６５に接続されている。上記第２電磁弁
６７は、励母状態では冷媒循環通路３５を遮断してリザ
ーバタンク４１とロアタンク３６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４３１！
！！！断して冷媒循環通路６５を連通状態（流路Ｂ）と
するものである。

そして、上記冷媒供給ポンプ２４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２４を正方向に駆動すれ
ばロアタンク６３からリザーバタンク４１へ液相冷媒を
強制排出でき、逆方向に駆動すればリザーバタンク４１
からロアタンク６３へ液相冷媒を強制導入でき、更に流
路Ｂの状態で冷媒供給ポンプ２４ｔ−正方向に駆動すれ
ばロアタンク６６からウォータジャケット２２へ液相冷
媒を循環供給することができる。

一方、上述した密閉系の最上部となる排出管取付部２８
８には、系内の空気を排出するための空気排出通路４５
が接続されており、かつ空気排出時に同時に溢れ出た液
相冷媒を回収する丸めに、上記空気排出通路４５の先端
部がリザーバタンク４１内に開口している。そして、上
記空気排出通路４５には、常閉型の第１電磁弁４６が介
装されている。

上記各電磁弁４６．３７．４４と冷媒供給ポンプ２４お
よび冷却ファン６４は、所謂マイクロコンピュータシス
テムを用いた制御装置５１にＬって駆動制御されるもの
で、具体的には、ウォータジャケヴト２２に設けた第１
液面センサ５２、温度センサ５３、ロアタンク６３に設
けた第２液面センサ５４、循環系最上部に設けた負圧ス
イツチ５５および外気温センサ５６の各検出信号に基づ
いて後述する制御が行われる。

ここで上記第１．第２液面センサ５２，５４は例えばリ
ードスイッチを利用したフロート式センナ等が用いられ
、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液面センチ５２はそ
の検出レベルがシリンダへブト２６の略中間程度の高さ
位置に設定され、かつ第２液面センナ５４はその検出レ
ベルが第１補助冷媒通路６６の開口よりも僅かに上方の
高さ位置に設定されている。また温度センサ５６は例え
ばサーミスタ等からなり、上記第１液面七ンサ５２の若
干下方位置つ−１り通常液相冷媒内に没入する位置に設
けられて、ウォータジャケット２２内の冷媒温度を検出
している。負圧スイノグ・５５は、大気圧と系内圧力と
の差圧に応動するダ・イヤフラムを用いたもので、高地
、低地等に拘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−３０
ｙａｙ、Ｋｇ〜−５０ＩＩ　Ｈｇ程度に作動圧を設定し
である。また外気温センサ５６は例えばエアクリーナ下
流位置に設けられており、空燃比制御のための吸気温セ
／すを兼ねている。

尚、その他機関運転条件を検出するための各種センナに
ついては図示していない。

第３図〜第１２図は、上記制御袋ａ５１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りてこれを説明する
。尚、図中第１〜第３電ａ弁４６．３７．４４を夫々「
電出弁■」、「電母弁■」・・・のように略記してあり
、またウォータジャクブト２２内液面をｒｃｌＨ内液面
Ｊと略記しである。

第３図は制御の概要を示すフローチャートであって、機
関の始動（イグニブションキーＯＮ）により制御が開始
すると、ステップ１のイニシャライズ処理（第５図参照
）を行った後に、先ずその始動が初期始動であるか再始
動であるか、具体的には温度センサ５６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
（ステップ２）。所定温度以下つまり未暖機状態の初期
始動であればステップ３の空気排出制御を経てからステ
ップ４の暖機制御へ進み、以後は温度制御。

液面制御等のステップ５〜ステブグ１００制御ループを
キーＯＦＦ時まで繰り返し行う。一方、ステップ２で所
定温度以上の場合、つまり再始動時には経時的な空気の
侵入が考えられないので空気排出制御（ステップ６）は
省略する。

また、その制御中にキーＯＦＦの信号が入力されると、
第４図に示す割込み制御ルーチンが実行され、キーＯＦ
Ｆ制御（ステップ１１）による一定の処理を経た後に電
源がＯＦＦとなって一連の制御が終了する。

第６図はステププロの空気排出制御のフローチャートを
示すものである。尚、この機関始動の際に、通常系内は
液相冷媒（例えば水と不凍液の混合液）で殆ど満たされ
た状態にあり、またリザーバタンク４１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、先ずステッ
プ６１で第１１！磁弁４６を「開」、第２を磁弁３７を
「流路Ａ」、第３ｉ１！磁弁４４を「閉」と夫々制御し
、ステップ６２で冷媒供給ポンプ２４を逆方向へ駆動開
始する。これにより、リザーバタンク４１内の液相冷媒
が第２補助冷媒通路４３ｔ−介して系内に導入される。

これは、ステップろ３で所定時間、具体的には系内′ｔ
−満水にするに十分なように予めソフトウェアタイマの
に設定された数秒ないし数十秒程度の間、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４５を介して系外のリザーバタンク
４１側に強制的に排出される。そして、所定時間経過し
た時点で冷媒供給ポンプ２４ｔ−ＯＦＦ（ステップ３４
）とするとともに、タイマ■をクリア（ステシブ３５）
Ｌ、、第７図に示す暖機制御（ステシブ４）へ進む。

暖機制御に進んで来た時点では、コンデンサ内は当然液
相冷媒で満たされた状態にあるから、コンデンサ２６の
放熱能力は極めて低く抑制され、その結果、ウォータジ
ャケット２２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、基本的にはウォータジャケ
ット２２内の冷媒温度が目標温度に上昇するまでロアタ
ンク６３とリザーバタンク４１とを連通状態に保ったま
ま（ステシブ４１）待機するものであり、ステップ４６
で、実際の検出温度と設定温度との比ａを行い、検出温
度が「設定温度十ｚＯ℃（α、）」となったときて系内
を密閉状態（ステップ４５）として、この制御を終了す
る。上記の設定温度（ステシブ４２）は、機関の負荷や
回転速度等の運転条件に応じて随時最適に設定されるも
ので、例えば８０〜１１０℃８度の範囲内で定められる
（以下ステシブ５１．ステツプ６７、ステップ７４にお
いて同様である）。

一方、この暖機制御の間、系、内は大気圧下に開放され
ているため、設定温度が略１００℃を越える場合などで
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４１に押し出される結果、冷媒温度が設定温度に達す
る前に、ウォータジャケット２２内の液面やロアタンク
６６内の液面が過度に低下する。これに対処するため、
何れか一方の液面が第１液面七ンサ５２あるいは第２液
面センサ５４の設定レベルを下廻ったとき（ステップ４
４でＮｏのとき）には、直ちに系内金密閉（ステップ４
５）して、この制御を終了する。

暖機制御の終了後は、前述したようにステップ５〜ステ
ブプ１００制御ループが繰り返されることになるが、こ
の制御ループは、冷却ファン６４のＯＮ・ＯＦＦにより
微細なｍ度制御を行うステップ５のファン制御（第８図
）と、液相冷媒の循環供給によりウォータジャケット２
２内の液面を設定レベル以上に保つステップ６の液面制
御（第９図）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あるいは
縮小全行うステシブ９のコンデンサ内水位低下制御（８
１０図）およびステップ１０のコンデンサ内水位上昇制
御（第１１図）とに大別されろ。

先ず、前述したように、暖機制御（第７図）において検
出温度が「設定温度子′２．．Ｏ℃（α、）」となった
状態でこの制御ループに進んで来た場合について説明す
ると、第８図のステップ５２．ステップ５３で冷却ファ
ン３ｊｌＯＮとするとともに、既にステップ７における
上限温度〔設定温度＋２．０℃（αｓ）　）を越えてい
るので、直ちに第１０図のコンデンサ内水位低下制御に
入る。

このコンデンサ内水位低下制御は、コンデンサ２６内の
液相冷媒を冷媒供給ボンダ２４によりリザーバタンク４
１へ強制的に排出しくステップ６１゜ステププロ２）、
コンデンサ２３内の液面を低下させて放熱能力を高める
ものであり、その排出は検出温度が「設定温度＋１．０
°Ｃ（α、）」の温度に低下するまで継続され（ステプ
プロ７、ステップ６８）、最後に系内’ｌ：＠閉（ステ
ップ６９）して終了する。上記の終了温度は、冷却ファ
ン６４のみに依存する条件であるステップ７の上限飄就
〔設定温度子ｚＯ℃（α、）〕と下限温度〔設定温度−
４，０℃（α、）〕の範囲内で、かつ設定温度より若干
高温側に設定しであるが、これは液面の下降に対するｍ
度変化の応答性を考慮したものである。

また、上記冷媒排出中にも、ウォータジャケット２２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
て行くが、このウォータジャケット側液面が設定レベル
以下となった場合には、第２ｔｆＢ弁３７金一時「流路
Ｂ」に切換えてコンデンサ２６からウォータジャケット
２２へ液相冷媒の補給を行い（ステププロ６〜６５）、
第１液面センサ５２の設定レベルに維持する。尚、万一
コンデンサ２６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液面七ンサ５４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、蒸気の
流出を防止するために、直ちにこの制御を終了する（ス
テププロ６）。また同様の理由からステ・ラグ８でコン
デンサ２６内の液面が第２液面七ンサ５４の設定レベル
以下である場合には、コンデンサ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２６内の液面が適宜に制
御されて機関発熱量とコンデンサ２６の放熱量とが、そ
の沸点の下で略平衡し、系内が密Δ 閉され後は、第８図に示したファン制御（ステラグ５ン
と第９図に示した液面制御（ステップ６）とを繰り返し
行う。上記ファン制御においては、系内温度を更に高精
度に、具体的には「設定温度＋０．５℃（α、）」と「
設定温度−０，５℃（αｔ＋Ｊとの間（ステップ５２）
に維持するように冷却ファン６４のみｉＯＮ・ＯＦＦ制
御（ステップ５６゜５４）する。また上記液面制御にお
いてに、ウォータジャケット２２内の液面が設定レベル
以下となった場合に、コンデンサ２３内からクォータジ
ャケット２２へ液相冷媒を補給し、その液面を設定レベ
ルに維持する（ステップ５５〜５７）。

また車両走行風の増大などの外乱や、運転条件の変化に
伴う設定温度自体の変化によって、系内温度がステップ
７の下限温度〔設定温度−４，０℃（α４ン〕全下廻っ
た場合には、第１１図に示すコンデンサ内水位上昇制御
′（ｉ−開始する。これはリザ／＜タンク４１内の液相
冷媒をコンデンサ２６側に導入してコンデンサ２６内の
液面を上昇させることにエリ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２４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。すなわち、負圧スイッチ５５の信号により系内が負
圧下（ステップ７１）にある場合には、第３を磁弁４４
を「開」（ステップ７２）とし、第１補助冷媒通路３６
を介して系内外の圧力差を利用した冷媒導入を行う。こ
の冷媒導入は、検出温度が［設定温度−１０℃（α６）
」の温度に上昇するまで継続（ステップ７４．７５）さ
れ、最後に系内ｔｆｆｉ閉（ステップ８４）して終了す
る。

上記の終了温度は、やはり液面の上昇に対する温度変化
の応答性を考慮したものである。また、この冷媒導入中
にウォータシャケ−Ｉト２２内の液相冷媒が不足した場
合には、冷媒供給ポンプ２４による冷媒補給を行う（ス
テブプ７３．第９図参照）。

系内が正圧下にある場合あるいは上述の冷媒導入中に正
圧となった場合には、第３１Ｅ磁弁４４を「閉」（ステ
ップ７７）とし、冷媒供給ポンプ２４の逆方向駆動によ
りリザーバタンク４１からコンデンサ２３内へ液相冷媒
を強制導入する（ステップ７９．８０＞。この強制導入
の場合も、検出温度が「設定温度−３，０℃（α６）」
の温度に上昇するまで継続される（ステップ７４．７５
）。また、この冷媒導入中にウォータジャケット２２内
の液相冷媒が不足した場合には、第２電磁弁５７ｆｃｒ
流路ＢＪＫ一時切換えて冷媒供給ポンプ２４′ｔ−正方
向駆動し、冷媒の補給を行う（ステップ７８゜８１．８
２）。

上記のコンデンサ内水位上昇制御の結果、系内温度がス
テップ７の上限温度〜下限温度に導かれた後は、やはり
前述した冷却ファン３４のみによる温度制御（ステップ
５１〜５４）が行われる。

このように、コンデンサ２３内の液面制御は、系内温度
を常に「設定温度＋２．０℃」と「設定温度−４０°Ｃ
」の範囲内（ステップ７）に導くように行われるもので
あり、例えば運転条件の急変により設定温度が犬きぐ変
化した場合にも、コンデンサ２６の放熱能力を広範囲に
、かつ速やかに変化させ得るとともに、これによる凝縮
量変化が直ちにウォータジャケット２２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７７ン３４の制
御は、系内温度を更に「設定温度士０、５℃」の範囲内
（ステップ５２）に導くように行われ、これによって一
層高精度でかつ応答性の良い温度制御が達成されるので
ある。

一方、上記のコンデンサ内水位上昇制御は、外気温が低
い場合、具体的には０℃以下でおる場合には、最大５秒
間継続した時点で解除され（ステプ７’７６．８５）、
以後、タイマ■をクリア（ステップ８６）した後に、第
７図に示した暖機制御へ再度進む。すなわち、外気温低
温時に下り坂を長時間走行し次ようなときに、コンデン
サ２３内が液相冷媒で完全に満たされても系内温度が目
標温度に回復しないことがあるので、一定時間で冷媒導
入を解除し、冷媒供給ポンプ２４の無駄な駆動や圧力上
昇によるコンデンサ２６の損傷の防止を図っている。暖
機制御（ステップ４）においては、前述したように系内
が解放状態に保たれ、機関負荷の増大あるいは走行風の
減少などによる温度上昇を待つことになる。

次に第１２図は、機関のイグニッションキーがＯＦＦ操
作された場合に割込処理されるキーＯＦＦ制御（、Ｘ、
テブプ１１）を示している。

これは、先ず設定温度ｔ−８０℃にセット（ステップ９
４）することによって、前述したコンデンサ内水位低下
制御を行わせ、コンデンサ２６の放熱能力を最大限に利
用するようにするとともに、最大１０秒程度冷却ファン
３４ｔ−駆動して強制冷却（ステップ９５，９６、ステ
ップ５６）し、系内が十分に低い温度（例えば８０℃）
になる（ステップ９３）か、系内が負圧状態になる（ス
テップ９７）か、あるいは一定時間（例えば１分）経過
したこと（ステ・ツブ９８）を条件として電源をＯＦＦ
　（ステップ９９）とする。この電源ＯＦＦにより常閉
型電磁弁である第１１１磁弁４６は「閉」に、常閉型電
磁弁でおる第３電磁弁４４は「開」となるため、系内の
温度低下つまり圧力低下に伴りてリザーバタンク４１か
ら第１補助冷媒通路６６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と
なって次の始動に備えることになる。また上記の液相冷
媒の導入の際には、コンデンサ２３′ｔ−経内して系内
に流入するので、運転中に何らかの原因で僅かに空気が
侵入して微細なコンデンサチューブ内に付着した場合で
も糸上方へ確実な排出が行える。

一方、上記のキーＯＦＦ制御中に再度イグニッションキ
ーがＯＮ操作される場合もあるが、この場合にはステッ
プ９２の判断によりステップ１００へ進み、予め退避さ
せた（ステップ９１）情報に基づいて冷却ファン３４お
よび設定温度を復帰させるとともに、ステップ９５．９
８のソフトウェアタイマ■、■全クリア（ステップ１０
１）Ｌ、キーＯＦＦ前に進行していた制御状態に戻るの
である。

発明の効果以上の説明で明らかなように、コンデンサ内の液面制御
にエリ冷媒の沸点温度を可変制御する二うにしたこの発
明によれば、車両走行風等の外乱に影響されることなく
系内温度を目標温度に速やかに追従させることが可能と
なり、高ｒ１度な温度制御を実現できる。そして外気温
が低い場合には　゛コンデンサ内への過度の冷媒導入を
行わないので、冷媒供給ポンプの無駄な駆動による電力
消費の増大や、系内圧力上昇によるコンデンサの破損な
どの問題を生じることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の購成金示す機能ブロック図、第２図
はこの発明の一実施例を示す構成説明図、第３図、第４
図、第５図、第６図、第７図、第８図、第９図、第１０
図、第１１図および第１２図はこの実施例における制御
の内容を示すフローチャートである。１・・・ウォータジャケット、２・・・７ンデンサ、６
・・・リザーバタンク、４・・・冷媒供給手段、５・・
・冷媒導入手段、６・・・冷媒排出手段、７・・・液面
検出手段、８・・・温度検出手段、９・・・ウォータジ
ャケヴト側液面制御手段、１０・・・目標設定手段、１
１・・・コンデンサ側液面制御手段、１２・・・外気温
検出手段、１３・・・液面上昇解除手段、２１・・・内
燃機関、２２・・・ウォータジャケット、２３・・・コ
ンデンサ、２４・・・冷媒供給ポンプ、６６・・・ロア
タンク、６４・・・冷却ファン、６５・・・冷媒循環通
路、３６・・・第１補助冷媒通路、６７・・・第２電磁
弁、４１・・・リザーバタンク、４６・・・第２補助冷
媒通路、４４・・・第３電磁弁、４５・・・空気排出通
路、４６・・・第１電磁弁、５１・・・制御装置、５２
・・第１液面センサ、５４・・・温度センサ、５４・・
・第２液面センナ、５５・・・負圧スイツチ、５６・・
・外気温センサ。第３図　　　　　第４図第５図第７図第８図第９図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）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、
かつ下部から凝縮された液相冷媒が取り出されるコンデ
ンサと、密閉状態に保たれた上記ウォータジャケットお
よび上記コンデンサに対し、その外部に設けられたリザ
ーバタンクと、上記コンデンサあるいは上記リザーバタ
ンクから上記ウォータジャケット内に液相冷媒を供給す
る冷媒供給手段と、上記ウォータジャケット内の液相冷
媒の液面位置を検出する液面検出手段と、この検出に基
づき上記液面を略一定に保つように上記冷媒供給手段を
制御するウォータジャケット側液面制御手段と、上記リ
ザーバタンクから上記コンデンサ内に液相冷媒を導入す
る冷媒導入手段と、上記コンデンサ内から上記リザーバ
タンクに液相冷媒を排出する冷媒排出手段と、上記ウォ
ータジャケット内の液相冷媒温度を直接あるいは間接に
検出する温度検出手段と、機関運転条件に応じて目標温
度を設定する目標設定手段と、上記の検出温度と目標温
度との比較に基づき上記冷媒導入手段および上記冷媒排
出手段を制御するコンデンサ側液面制御手段と、外気温
を検出する外気温検出手段と、所定の外気温低温時に、
上記冷媒導入手段の作動を一定限度にて解除する液面上
昇解除手段とを備えてなる内燃機関の沸騰冷却装置。