JPS59180024A - 自動車エンジンの沸騰冷却装置 - 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】 この発明は、エンジンの高性能冷却システムに関する。

従来の−Ｔンジン冷却システムとしては、例えば第５図
に示すようなものがある。（社団法人日本自動車整備振
興会連合会昭和５７年８月２０日発行ヨ級ガソリンエン
ジン上第６１！Ｉ頁）このものは、］−ンジンＥ、ラジ
ェータＲおよびこれらを連結する通路はＪべて冷却液で
充されている。従って、エンジンの燃焼室やシリンダ壁
面などから冷却液に熱が与えられるが、液温が上昇づる
だけであり、）失して沸騰するものどはない。つＡ−タ
ボンプＷは常時エンジンによって回転させられており、
サーモスタン１〜丁が沸点より低い温度、例えば、７８
℃、高いものでも８８℃で開くと、ラジェータＲに循環
しここで放熱するようになっている。当然、名の如くサ
ーモスタットＴは冷却液温が一定になるよう、量弁温度
・は単一温度に設定されていた。

しかしながら、このような従来のエンジン冷却システム
にあっては、冷却システム中はすべて液体で満たされ、
エンジンのウォータジャケット中の冷却液温度が沸点よ
りも低い単一の設定温度になるＪ、うサーモスタットで
制御する方式となっていたため、・りＡ−クジャクツ］
〜内の液出が多く、すなわら熱容量が大ぎく従って暖は
１７■性が悪く、燃費を改善１ノだい市街地運転時も液
温を下げて−１−ンジンの焼付やオーバヒー１〜を防ぎ
たい高速走行時、或いは高負荷の登板時も同一温度に制
御さね、不合理であるという問題点があった。

この点を敗色するため、冷１１１　ｆｊ　ｊ、’ｓを高
低２通りとしてこれを運転状態によつ−Ｃ切替えること
がとえられるが、熱容ｆａが多いため応答性が悪く、実
用できるものではない。

このＲ明は、このような従来の問題点にかんがみ、沸騰
潜熱を利用したエンジン冷ｊＪＩ方式に覆ると、ｌ１１
位旧聞当りの放熱量が大きいのＣ，ぞれだ＋−ｊ循環量
即らつＡ−タジャケツ１へ内の液出を減ら覆ことができ
、また沸点を制御して冷媒の現定温のて゛ある。すなわ
ら、本発明は、に嚇を冷却するコンデンサと、該コンデ
ンサに送風する電動ファンと、冷媒温度又は圧力を検出
する温度又は圧力セン→ブーと、エンジン運転状態を検
出する運転状態検出センサーと、１１ｒ１記センサの出
力により電動ファンに駆動信号を出力するモジコレータ
とを設り、冷媒温度又は圧力が規定値以上のとき前記電
動ファンを駆動すると共に、該規定値をエンジン運転状
態にＪζり変えるようにすることにより、上記問題点を
解決することを目的としている。

以下、この発明を図面に基づいて説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示す図である。

まず、構成を説明すると、１はエンジン、２はつＡ−タ
ジレケッ１〜，３は冷却液の液面、４は液面センサ、５
は温度又は圧力センサ、６は気液分離器、７はモジコレ
ータ、８はコンデンサ、９は液状冷媒即ち冷ｌＪ液を貯
えるタンク、１０は電動ポンプ、１１は冷媒のもどり０
．１２はスロットル開度センサ、１３は点火信号センサ
、１４は電動ファンである。エンジン１のつＡ−タジャ
ケッ１〜２内の大部分は、液状の冷媒で満たされ、液面
３より上部空間１５は冷媒蒸気で満たされている。

液面センサ４は液面３のレベルを一定に保つよう電動ポ
ンプ１０の作動を促す信号をモジコレータ３３− ７にス・１して発生づる。燃焼室壁面等の伝熱面／）冒
らの沸１流にＪ：り生じた冷媒蒸気は気歳分離器６を経
て一１ンデンサ８に入り、ここで凝縮されタンク９に子
の液状冷媒を一時貯留する。そして、ここから電動ポン
プ１０で冷媒液はｂどり口１１を経て再びつＡ−タジャ
ケッ１へ２に戻るようになっている。コンデンサ８は電
動ファン１４によって冷Ｉ、ＩＩされるが、この電動フ
ァン１４はモジコレ−タフの作動信号によって行なわれ
る。モジュレータ７は温度センサ（圧力センサ）４によ
り検出された冷却系の温度（圧力）並びに、スロットル
開度センサ１２及び点火パルスセンサ（Ｊンジン回転数
センサでもよい）１３により検出されたエンジン運転状
態の信号又は吸入負圧などの信号が入力されている。

次に作用を説明する。

第２図に示すように、市街地走行領域■即ち、エンジン
回転速度が低く、平坦路走行抵抗曲線りよりもトルクの
大ぎい部分では、エンジンの冷却温度を上昇させること
により失われる熱量を減ら４− して燃費を改善したいという要求がある。また、登板、
けん引などの高負荷運転域■即ち、全開トルク曲線Ｆ近
辺および、高速走行域■即ちエンジン高速回転速度で平
坦路走行曲線りよりもトルクの大きい部分では、燃費改
善よりもエンジン故障防止の為、冷却液温度を下げてデ
トネーション（異常燃焼）やピストンの焼付を防止した
いという要求がある。そこで、この発明は冷却液の沸騰
蒸発熱をエンジン冷却に利用するものであるが、その際
、沸点は圧力によって変ること、および熱容量の低下は
潜熱を利用した低循環量でエンジン冷却が達成されるこ
とに着目して、冷却液温度制御と暖機促進を図るもので
ある。

即ち、第１図において、液面３が液面センサ４のレベル
に達しないときは、該センサからの信号がモジコレ−タ
フを介して電動ポンプ１０に至りこれを作動するので、
タンク９の冷媒は戻り口１１を介してウォータジャケラ
１−２内に戻りそのレベルを上昇し所定のレベルでポン
プ１０は停止する。エンジンが運転すると、燃焼室壁面
に接する冷媒が加熱されその温度が上昇し、やかて＞Ｊ
ｌｉ騰（る。そしてその蒸発熱により壁面は冷ん１され
る一方、冷媒は蒸気となり液中を上昇して空間１５に脱
出し気液分離器６により分離されコンデンη８に送られ
る。蒸気はここで冷却されタンク９に貯えられる。蒸発
が盛んになり、その蒸気調度又はｊ圧力が上昇し規定値
を越えると、温度センサ５がその温度を検出し、モジュ
レータ７を介して指令を電動ファン１４に送り、これを
回転して冷媒の温度を下げる。この場合、温度制御は下
記による。

まず規定値（こ維持する場合。

第３図において、エンジン運転状態によって決る目標制
御温度即ち規定値Ｔｏよりも蒸気温度Ｔが高いところで
は電動ファンをＯＮとし、低いところではＯＦＦとする
よう０Ｎ−ＯＦＦを繰り返し温度Ｔを規定値Ｔｏに近づ
りるようにする。

次に規定値を変える場合。

エンジン運転状態が市街地走行■の領域をスロットル開
度センナ１２及び点火信号センサ１３が検出したとぎは
モジコレ−タフを介して電動ファン１４に指令を送り規
定値Ｔｏを１１９°Ｃにする。

すると内圧（３１，１，９ａｔａとなる。この場合は電
動ファンの０Ｎ−ＯＦＦの時間比率をＯＦＦの時間を長
くすることにより得られる。■領域ではこのように冷部
系の温度が高いので冷却放熱量が少くなり、それだ（ノ
損失が少いので燃費が向上する。

また高負荷運転域■および高速走行域■の場合は前記と
逆に電動ファン１４への通電時間を長く乃る。するとコ
ンデンサ８の液化が進み系内が負圧ど４Ｔり例えば圧力
は０．５ａｔａとなり、濃度ＴＯは８０’Ｃとなる。な
お、この場合の規定値は８０℃以下でもよい。■及び■
の領域ではこのように規定値が低い温度に保たれるので
、放熱が盛んになり、この結果冷却効率が上昇してノッ
キング等の異常燃焼やピストン焼（ｖｌが防止される。

上記運転以外の通常の中速域では規定値Ｔｏを１００℃
と設定する。その場合系内圧力は絶対圧で１　ａｔａと
なる。

通常自動車用エンジンは運転域が高範囲でありたびたび
高負荷から低負荷又はその逆と変化する。

　７− が、本発明はこのにうな場合、冷媒循環１１が少いので
、運転条件によって直らに冷却の度合を変えるごとに順
応して規定値を変えることができ、極めて応答性のよい
ものどイ（る。

また冷媒循環量は少いので、冷間始動時は早期にエンジ
ンが暖まり、従って暖機特性が向上する。

第４図には他の実施例を示す。

この実施例は規定値丁０と温度センサ５の検出温度との
差が大きいほど、モジコレ−タフを介して電動ファン１
４へ送る通電電流を増し冷却精度を上げるものである。

この場合は、公知の時定数利用方式により電流の強さを
図のように山形状にする。第３図の角形状のＯｆ’１−
ＯＦＦ式の場合、電動ファン１４が急に回転し出す為そ
の音が気になることがあるが、この第４図の方式では電
動ファン１４の駆動が滑らかに行なわれる為そのような
ことはなくなる。

なお、本発明において、上記温度又は圧力を規定値に維
持する方法として、また、該規定値を運転条件によって
変える方法として、コンデンサ冷＝８− ノＪ］用電動ファンへの通電量を変える方法を採用した
が、この場合、電流の強さを一定として電流のＯＮ　−
ＯＦ　Ｆの時間比率を変える方法、時間比率を一定とし
て電流の強さを変える方法、及び、時間比率と電流の強
さとの両方を変える方法のいずれでも採用できる。

以上説明してきたように、この発明によれば、その構成
を、エンジンを冷媒の潜熱を使って冷却するようにし、
一方エンジンの運転状態に応じた目標制御温度即ち規定
値を設定して、その温度になるようコンデンサに送風す
るシステムとしたため、エンジン冷却系温度をエンジン
運転状態に応じて容易に変えることができ、燃費改善や
高速成るいは高負荷時のデトネーション及びピストンの
焼イ」きなどを避けるとかできるという効果が得られる
。

また、他の実施例は、上記効果に加えて更に以下の様な
効果がある。

即ち、冷却温度を精密に制御できると共に、ファンの回
転を断続する際、これを滑らかに行なうことができる。

以下に実施の態様を列記する。

（１）　　エンジンのウォータジャケラ１〜の大部分を
液状の冷媒で充満し、その蒸発潜熱により冷却を行なう
システムにおいて、該蒸気を液化させる］ンデンザに送
風する電動ファンを冷媒温度又はＩｆ力が規定値以上に
なった時、駆動するようにすると共に、該規定値を丁ン
ジン運転状態により変えるようにしたこと。

（２）　　該規定値を市街地運転時には高く設定し燃費
を改善するようにしたこと。

（３）　　該温度又は圧力と規定値との差に応じて電動
ファン駆動電流を変化させるようにしたこと。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のシステム構成を示す概念図、第２図は
本発明制御範囲を説明するためのＴンジン運転状態図、
第３図は０Ｎ−ＯＦＦ制御の特性図、第４図は他の実施
例図、第５図は従来の冷却装置の断面図である。 図面に現われた符号の説明 １・・・エンジン ２・・・ウォータジャケラｈ ３・・・液面　　　　　　　４・・・液面センサ５・・
・温度又は圧力センサ ６・・・気液分離器　　　　７・・・モジュレータ８・
・・コンデンサ゛ ９・・・液状冷媒を貯えるタンク １０・・・電動ポンプ　　　１１・・・冷媒液の戻り口
１２・・・スロットル開度センサ １３・・・点火信号センサ １４・・・電動ファン 特　許　出願人　　日産自動車株式会社第２図 第３図 第５図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンのつＡ−タジャケツ１〜の大部分を液状の冷媒
   で充満し、その蒸発潜熱により冷Ｎ１を行なうシステム
   において、蒸気を冷却するコンデンサと、該コンデンサ
   に送風する電動ファンと、冷媒温度又は圧力を検出する
   温度又は圧力センサと、エンジン運転状態を検出する運
   転状態検出セン１プど、前記センサの出力により電動フ
   ァンに駆動信号を出力するモジコレータとを設け、冷媒
   温度又は圧力が規定値以上のとぎ前記電動ファンを駆動
   すると共に、該規定値をエンジン運転状態により変える
   ようにしたことを特徴とする自動車エンジンの冷却液温
   制御装置。