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JPH0759887B2 - Boiling cooling system for automobile engine - Google Patents
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JPH0759887B2 - Boiling cooling system for automobile engine - Google Patents

Boiling cooling system for automobile engine

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Publication number
JPH0759887B2
JPH0759887B2 JP58053787A JP5378783A JPH0759887B2 JP H0759887 B2 JPH0759887 B2 JP H0759887B2 JP 58053787 A JP58053787 A JP 58053787A JP 5378783 A JP5378783 A JP 5378783A JP H0759887 B2 JPH0759887 B2 JP H0759887B2
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JP
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liquid
temperature
refrigerant
pressure
combustion chamber
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00Controlling of coolant flow
    • F01P7/14Controlling of coolant flow the coolant being liquid

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ウォータジャケットに充満した冷媒の沸騰
気化潜熱を利用してエンジンの冷却を行う自動車エンジ
ンの沸騰冷却装置に関する。
The present invention relates to a boiling cooling apparatus for an automobile engine, which cools the engine by utilizing latent heat of boiling vaporization of a refrigerant filled in a water jacket.

従来の自動車エンジンの沸騰冷却装置としては、例えば
特開昭56−32027号公報に記載されたものがある。この
公報記載のものは、シリンダブロックのシリンダボア外
壁及びシリンダヘッドの燃焼室外壁を囲むように、多孔
質の例えば発泡金属,発泡セラミックあるいは金属繊維
などからなる毛細管構造体を設置してあり、毛細管構造
体のシリンダブロックにおける設置部及び毛細管構造体
の上方の蒸発室は、電動ファンを備えたラジエータ(コ
ンデンサ)に接続されている。ラジエータと毛細管構造
体のシリンダブロック側設置部とを接続する通路には、
ラジエータからの液冷媒を毛細管構造体側に送り込むポ
ンプが設けられている。
A conventional boiling cooling device for an automobile engine is disclosed in, for example, JP-A-56-32027. In the one described in this publication, a capillary structure made of porous metal such as foam metal, foam ceramic or metal fiber is installed so as to surround the outer wall of the cylinder bore of the cylinder block and the outer wall of the combustion chamber of the cylinder head. The evaporation chamber above the installation in the cylinder block of the body and the capillary structure is connected to a radiator (condenser) equipped with an electric fan. In the passage that connects the radiator and the cylinder block side installation part of the capillary structure,
A pump is provided for feeding the liquid refrigerant from the radiator to the capillary structure side.

シリンダブロックにおける毛細管構造体の設置部の冷却
媒体は、毛細管構造体により発熱源である燃焼室及びシ
リンダボア外壁全周に送供保持され、該発熱源の熱を奪
って蒸発し、蒸発室よりラジエータに至り、ここで電動
ファンにより冷却されて液化し、ポンプによりシリンダ
ブロックの毛細管構造体設置部に送られ、このような循
環を繰り返してシリンダブロック及びシリンダヘッドの
冷却が行われる。
The cooling medium in the installation portion of the capillary structure in the cylinder block is sent and held by the capillary structure to the combustion chamber, which is the heat source, and the entire circumference of the outer wall of the cylinder bore. Then, it is cooled by the electric fan and liquefied, and is sent to the capillary structure installation portion of the cylinder block by the pump, and such circulation is repeated to cool the cylinder block and the cylinder head.

電動ファンは、シリンダヘッドの蒸発室内の圧力を検出
する圧力センサの出力に基づいて制御装置により制御さ
れ、圧力信号の設定値はエンジンの負荷を検出する吸入
負圧センサにより可変としている。例えば、低負荷時に
は冷却温度を上昇させるように電動ファンの回転を制御
して熱効率の向上を図り、高負荷時には冷却温度を低下
させるよう電動ファンの回転を制御してノッキング発生
の低減及び吸入効率の向上を図るようにしている。
The electric fan is controlled by the control device based on the output of the pressure sensor that detects the pressure in the evaporation chamber of the cylinder head, and the set value of the pressure signal is variable by the suction negative pressure sensor that detects the load of the engine. For example, when the load is low, the rotation of the electric fan is controlled to increase the cooling temperature to improve the thermal efficiency, and when the load is high, the rotation of the electric fan is controlled to decrease the cooling temperature to reduce the occurrence of knocking and suction efficiency. I am trying to improve.

このような従来の沸騰冷却装置においては、燃焼室壁の
最も熱くなる燃焼室の頂部付近以外を、過冷却状態(沸
騰を開始する飽和温度よりも充分に温度が低い状態)に
維持しなければ成立しない。仮に、こうした過冷却度を
持たせないとするならば、冷媒は燃焼室壁の最も熱くな
る燃焼室の頂部付近に到達する以前に蒸発してしまい、
燃焼室の頂部付近の毛細管構造体に液相冷媒が存在しな
い状態(ドライアウト)を生じ、燃焼室壁の冷却不足を
招くことになる。
In such a conventional boiling cooling device, it is necessary to maintain a supercooled state (a temperature sufficiently lower than the saturation temperature at which boiling starts) except near the top of the combustion chamber where the combustion chamber wall becomes the hottest. Not satisfied. If the supercooling degree is not provided, the refrigerant evaporates before it reaches the top of the combustion chamber wall where the combustion chamber wall becomes the hottest,
The capillary structure near the top of the combustion chamber is in a state where no liquid-phase refrigerant is present (dry-out), resulting in insufficient cooling of the combustion chamber wall.

したがって、ラジエータの冷却容量を充分に大きくし、
毛細管構造体に導かれる冷媒の温度を例えば70℃くらい
位まで下げることが、この冷却系を成立させる必須の要
件となる。つまり、飽和温度に対して大きな過冷却度を
持った冷媒を毛細管構造体に導くと共に、燃焼室壁の最
も熱くなる燃焼室の頂部付近を除いた毛細管構造体自体
にも大きな過冷却度を持たせるのである。
Therefore, increase the cooling capacity of the radiator sufficiently,
Reducing the temperature of the refrigerant introduced to the capillary structure to about 70 ° C. is an essential requirement for establishing this cooling system. That is, the refrigerant having a large degree of supercooling with respect to the saturation temperature is guided to the capillary structure, and the capillary structure itself, except for the vicinity of the top of the combustion chamber where the combustion chamber wall becomes the hottest, also has a large degree of supercooling. To let it.

しかしながら、過冷却条件下にある液相冷媒の温度は、
その雰囲気である圧力を変化させてみても、その温度は
ほとんど変化しない。何故ならば、圧力を変化させるこ
とで、液相の表面から生じる蒸発量は若干変化するが、
沸騰条件下に比して、過冷却条件下における蒸発量は非
常に僅かな量であり、蒸発量が非常に僅かであるという
ことは、その潜熱量が小さく、圧力を変化させることに
よる液相冷媒の温度変化は無視できる程度に微々たる量
ということになる。
However, the temperature of the liquid phase refrigerant under supercooling conditions is
Even if the pressure of the atmosphere is changed, the temperature hardly changes. The reason is that by changing the pressure, the amount of evaporation generated from the surface of the liquid phase changes slightly,
Compared to boiling conditions, the amount of evaporation under supercooled conditions is very small, and the very small amount of evaporation means that the latent heat amount is small and the liquid phase by changing the pressure is small. The change in the temperature of the refrigerant is a negligible amount.

つまり、燃焼室壁を覆う毛細管構造体の大たる部分が過
冷却状態に置かれている従来装置にあっては、冷却系内
の圧力を変化させたところで、燃焼室壁の温度を目標温
度に対して応答性よく追従させることは困難なのであ
る。
That is, in the conventional device in which a large part of the capillary structure covering the combustion chamber wall is placed in a supercooled state, the temperature of the combustion chamber wall is set to the target temperature when the pressure in the cooling system is changed. On the other hand, it is difficult to make them follow with good responsiveness.

そこで、この発明は、ラジエータ(コンデンサ)の容量
を気相冷媒を液相に凝縮するだけのものとすることでウ
ォータジャケット内に存在する全ての冷媒を飽和温度に
し、その冷却系内の圧力を変化させ且つウォータジャケ
ット内の液相冷媒の液位を一定に保つことで、エンジン
の燃焼室壁温を運転状態に応じた目標温度に対して極め
て応答性よく追従させることができる自動車エンジンの
沸騰冷却装置を提供しようとするものである。
Therefore, in the present invention, by making the capacity of the radiator (condenser) only to condense the vapor phase refrigerant into the liquid phase, all the refrigerant existing in the water jacket is brought to the saturation temperature, and the pressure in the cooling system is adjusted. By changing and maintaining the liquid level of the liquid-phase refrigerant in the water jacket constant, it is possible to make the temperature of the combustion chamber wall of the engine follow the target temperature according to the operating state with extremely high responsiveness. It is intended to provide a cooling device.

以下、この発明を図面に基づいて説明する。The present invention will be described below with reference to the drawings.

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はウォータジャケッ
ト,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はモジュレータ,8はコンデンサ,9
は液相冷媒即ち冷却液を貯えるタンク,10は電動ポンプ,
11は冷媒の戻り口,12はスロットル開度センサ,13は点火
信号センサ,14は冷却ファンとしての電動ファンであ
る。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention. First, the structure will be described. 1 is an engine, 2 is a water jacket, 3 is a liquid level of cooling liquid, 4 is a liquid level sensor, 5 is a temperature or pressure sensor, 6 is a gas-liquid separator, 7 is a modulator, and 8 is Condenser, 9
Is a tank for storing liquid phase refrigerant, that is, cooling liquid, 10 is an electric pump,
Reference numeral 11 is a refrigerant return port, 12 is a throttle opening sensor, 13 is an ignition signal sensor, and 14 is an electric fan as a cooling fan.

エンジン1の燃焼室壁周囲全体を覆うウォータジャケッ
ト2内の大部分は、液相の冷媒で満たされ、液面3より
上部の空間15は冷媒蒸気で満たされている。ここで、燃
焼室壁とはシリンダボア周囲を含むものとする。液面セ
ンサ4は、液面3のレベルを燃焼室壁全体より上方にて
一定に保つよう電動ポンプ10の作動を促す信号をモジュ
レータ7に対して発生する。燃焼室壁面等の伝熱面から
の沸騰により生じた冷媒蒸気は、気液分離器6を経てコ
ンデンサ8に入り、ここで凝縮されタンク9にその液相
冷媒を一時貯留する。そして、ここから電動ポンプ10で
冷媒液は戻り口11を経て再びウォータジャケット2に戻
るようになっている。
Most of the inside of the water jacket 2 that covers the entire periphery of the combustion chamber wall of the engine 1 is filled with the liquid-phase refrigerant, and the space 15 above the liquid surface 3 is filled with the refrigerant vapor. Here, the combustion chamber wall includes the periphery of the cylinder bore. The liquid level sensor 4 issues a signal to the modulator 7 that prompts the operation of the electric pump 10 so as to keep the level of the liquid level 3 above the entire wall of the combustion chamber. Refrigerant vapor generated by boiling from the heat transfer surface such as the wall surface of the combustion chamber enters the condenser 8 via the gas-liquid separator 6, where it is condensed and temporarily stores the liquid-phase refrigerant in the tank 9. From here, the refrigerant liquid is returned to the water jacket 2 via the return port 11 by the electric pump 10.

コンデンサ8は電動ファン14によって冷却されるが、こ
の電動ファン14はモジュレータ7の作動信号によって作
動する。モジュレータ7は温度センサ(圧力センサ)5
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(エンジン回転
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。
The condenser 8 is cooled by the electric fan 14, and the electric fan 14 is operated by the operation signal of the modulator 7. The modulator 7 is a temperature sensor (pressure sensor) 5
The temperature (pressure) of the cooling system detected by the engine, the signal of the engine operating state detected by the throttle opening sensor 12 and the ignition pulse sensor (or the engine speed sensor) 13, or the signal such as the suction negative pressure are input. ing.

次に作用を説明する。Next, the operation will be described.

第2図に示すように、市街地走行領域I即ち、エンジン
回転速度が低く、平坦路走行抵抗曲線Lよりもトルクの
大きい部分では、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II
I即ち、全開トルク曲線F近辺および、高速走行域II即
ちエンジン高速回転速度で平坦路走行曲線L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。
As shown in FIG. 2, in the urban driving region I, that is, in the portion where the engine rotation speed is low and the torque is larger than the flat road traveling resistance curve L, the amount of heat lost by increasing the cooling temperature of the engine is reduced to reduce fuel consumption. There is a demand for improvement. In addition, high-load operating areas such as climbing and towing II
In other words, in the vicinity of the full-open torque curve F and in the high-speed driving range II, that is, in the portion where the torque is higher than the flat road driving curve L at the high engine speed, the coolant temperature is lowered to prevent engine failure rather than fuel consumption improvement, and detonation is performed. (Abnormal combustion)
There is a demand to prevent the seizure of pistons and pistons.

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。
Therefore, the present invention utilizes the boiling evaporation heat of the cooling liquid for engine cooling.At that time, the boiling point changes depending on the pressure, and the decrease in heat capacity is achieved by cooling the engine with a low circulation amount utilizing latent heat. Focusing on this, it aims to control the temperature of the coolant and promote warm-up.

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ュレータ
7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ット2
内に戻り、そのレベルが上昇し所定のレベルでポンプ10
は停止する。
That is, in FIG. 1, when the liquid level 3 does not reach the level of the liquid level sensor 4, the signal from the sensor reaches the electric pump 10 via the modulator 7 and operates it, so that the refrigerant in the tank 9 is Water jacket 2 through return port 11
Return to the inside and its level will rise and pump at the predetermined level 10
Will stop.

ウォータジャケット2内の液相冷媒の液面3が、液面セ
ンサ4のレベル、つまり燃焼室壁全体より上方にて一定
に保持されると、沸騰条件下での蒸発量が安定し、燃焼
室壁温度を目標温度に対して一定させることが可能とな
る。つまり、液相冷媒の潜熱量は例えば600kcal/kgであ
り、水1gを1℃温めるのが1kcal/kgであることを考える
と、その潜熱量は非常に大きいものであるから、燃焼室
壁温を目標温度に対して一定させるためには、ウォータ
ジャケット2内の液相冷媒の液位を一定に保持し、沸騰
条件下での冷媒の蒸発量を一定させることが重要であ
る。
When the liquid level 3 of the liquid-phase refrigerant in the water jacket 2 is kept constant at the level of the liquid level sensor 4, that is, above the entire combustion chamber wall, the evaporation amount under the boiling condition becomes stable, and the combustion chamber becomes stable. It is possible to make the wall temperature constant with respect to the target temperature. In other words, considering that the latent heat quantity of the liquid-phase refrigerant is, for example, 600 kcal / kg, and heating 1 g of water by 1 ° C is 1 kcal / kg, the latent heat quantity is very large, so the combustion chamber wall temperature In order to make the temperature constant with respect to the target temperature, it is important to keep the liquid level of the liquid phase refrigerant in the water jacket 2 constant and to keep the evaporation amount of the refrigerant constant under boiling conditions.

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、やがて沸騰する。そしてその蒸
発熱により壁面は冷却される一方、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
れコンデンサ8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。
When the engine operates, the refrigerant in contact with the wall surface of the combustion chamber is heated, its temperature rises, and then it boils. While the wall surface is cooled by the heat of evaporation, the refrigerant becomes vapor and rises in the liquid to escape into the space 15 to be separated by the gas-liquid separator 6 and sent to the condenser 8. The steam is cooled here and stored in the tank 9.

蒸発が盛んになり、その蒸気温度又は圧力が上昇し規定
値を越えると、温度又は圧力センサ5がその温度又は圧
力を検出し、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又は圧力を下げ
る。この場合、温度制御は下記による。まず規定値に維
持する場合。
When vaporization becomes vigorous and the vapor temperature or pressure rises and exceeds a specified value, the temperature or pressure sensor 5 detects the temperature or pressure, and a command is issued via a modulator 7 to an electric fan.
It is sent to 14, which is rotated to reduce the temperature or pressure of the refrigerant. In this case, temperature control is as follows. First, to maintain the specified value.

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T0よりも蒸気温度Tが高いところでは
電動ファン14をONとし、低いところではOFFとするようO
N−OFFを繰り返し、温度Tを規定値T0に近づけるように
する。
In FIG. 3, the electric fan 14 is turned on when the steam temperature T is higher than the target control temperature that is determined by the engine operating state, that is, the specified value T 0 , and is turned off when it is low.
N-OFF is repeated to bring the temperature T close to the specified value T 0 .

次に規定値を変える場合。Next, when changing the specified value.

エンジン運転状態が市街地走行Iの領域をスロットル開
度センサ12及び点火信号センサ13が検出したときは、モ
ジュレータ7を介して電動ファン14に指令を送り、規定
値T0を119℃にする。すると内圧は、1.9ataとなる。こ
の場合は電動ファン14のON−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。I領域ではこのように
冷却系の温度が高いので冷却放熱量が少くなり、それだ
け損失が少いので燃費が向上する。
When the throttle opening sensor 12 and the ignition signal sensor 13 detect the region where the engine is operating in the urban area I, the command is sent to the electric fan 14 via the modulator 7 to set the specified value T 0 to 119 ° C. Then, the internal pressure becomes 1.9ata. In this case, the ON-OFF time ratio of the electric fan 14 can be obtained by lengthening the OFF time. In the region I, since the temperature of the cooling system is high as described above, the heat radiation amount for cooling is small, and the loss is accordingly small, so that the fuel efficiency is improved.

また、高負荷運転域IIIおよび高速走行域IIの場合は、
前記と逆に電動ファン14への通電時間を長くする。する
とコンデンサ8の液化が進み系内が負圧となり例えば圧
力は0.5ataとなり、温度T0は80℃となる。なお、この場
合の規定値は80℃以下でもよい。II及びIII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付が防止される。
In addition, in the case of high load operation area III and high speed operation area II,
Contrary to the above, the time for energizing the electric fan 14 is lengthened. Then, the condenser 8 is liquefied and the inside of the system becomes a negative pressure, for example, the pressure becomes 0.5ata, and the temperature T 0 becomes 80 ° C. The specified value in this case may be 80 ° C or lower. In the regions II and III, since the specified value is maintained at such a low temperature, heat is radiated actively, and as a result, cooling efficiency is increased and abnormal combustion such as knocking and piston burning are prevented.

上記運転以外の通常の中速域では規定値T0を100℃と設
定する。その場合系内圧力は絶対圧で1ataとなる。
In the normal medium speed range other than the above operation, set the specified value T 0 to 100 ° C. In that case, the absolute system pressure is 1ata.

上記実施例は、燃焼室壁全体を液相冷媒の液面下に沈
め、ウォータジャケット2内に存在する全ての液相冷媒
を飽和温度とし、その沸騰気化潜熱によって冷却を行お
うとするものであるから、冷却系内の圧力を変化させる
と、燃焼室壁に接する全ての冷媒が飽和温度に達してい
るが故に、燃焼室壁を取り巻く冷媒温度は冷却系の圧力
に対応する飽和温度まで直ちに変化し、燃焼室壁の温度
は目標温度に対して極めて応答性よく追従できる。
In the above embodiment, the entire combustion chamber wall is submerged below the liquid surface of the liquid phase refrigerant, all the liquid phase refrigerants existing in the water jacket 2 are brought to the saturation temperature, and cooling is performed by the latent heat of boiling vaporization. Therefore, when the pressure in the cooling system is changed, the temperature of the refrigerant surrounding the combustion chamber wall immediately changes to the saturation temperature corresponding to the pressure of the cooling system because all the refrigerant in contact with the combustion chamber wall has reached the saturation temperature. However, the temperature of the combustion chamber wall can follow the target temperature with extremely high responsiveness.

また、燃焼室壁全体が液相冷媒の液面下にあることか
ら、液相の冷媒を飽和温度に対して充分な過冷却度を持
たせる必要がなく、したがってコンデンサ8は、気相の
冷媒を液相に凝縮させるだけの小さい容量でよい。
Further, since the entire combustion chamber wall is below the liquid surface of the liquid-phase refrigerant, it is not necessary to give the liquid-phase refrigerant a sufficient degree of supercooling with respect to the saturation temperature. Is small enough to condense into the liquid phase.

第4図は、他の実施例による電動ファン14への通電電流
波形図である。
FIG. 4 is a waveform diagram of a current supplied to the electric fan 14 according to another embodiment.

この実施例は規定値T0と温度センサ5の検出温度との差
が大きいほど、モジュレータ7を介して電動ファン14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ON−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。
In this embodiment, as the difference between the specified value T 0 and the temperature detected by the temperature sensor 5 is larger, the energizing current sent to the electric fan 14 via the modulator 7 is increased to improve the cooling accuracy. In this case, the intensity of the current is formed into a mountain shape as shown in the figure by a known time constant utilization method. In the case of the square ON-OFF type shown in FIG. 3, the electric fan 14 suddenly starts to rotate, which may cause noise. However, in the method shown in FIG. 4, the electric fan 14 can be driven smoothly. Because it is done, such a thing will disappear.

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、コンデンサ冷却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−OFF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。
In the present invention, as a method of maintaining the temperature or pressure at a specified value, and as a method of changing the specified value according to operating conditions, a method of changing the amount of electricity supplied to the condenser cooling electric fan is adopted. In this case, the method of changing the ON-OFF time ratio of the current while keeping the current strength constant,
A method of changing the intensity of current with a constant time ratio, and
Any method of changing both the time ratio and the strength of the current can be adopted.

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、その温度又は圧力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
費改善や高速或るいは高負荷時のデトネーション及びピ
ストンの焼付きなどを避けるとができるという効果が得
られる。
As described above, according to the present invention, the configuration is such that the engine is cooled by using the latent heat of the refrigerant,
On the other hand, the target control temperature, that is, the specified value, is set according to the operating condition of the engine, and the system is designed to blow air to the condenser so that the temperature or pressure is reached. Therefore, it is possible to improve fuel efficiency and avoid detonation and seizure of piston at high speed or high load.

また、燃焼室壁全体を液相冷媒の液面下に沈め、ウォー
タジャケット内に存在する全ての冷媒を飽和温度とし、
その沸騰気化潜熱によって冷却を行おうとするものであ
るため、冷却系内の圧力を変化させると、燃焼室壁に接
する全ての冷媒が飽和温度に達しているが故に、燃焼室
壁を取り巻く冷媒温度は冷却系の圧力に対応する飽和温
度まで直ちに変化し、燃焼室壁の温度は目標温度に対し
て極めて応答性よく追従できる。
Further, the entire combustion chamber wall is submerged below the liquid surface of the liquid phase refrigerant, and all the refrigerant existing in the water jacket is set to a saturation temperature,
Since it tries to cool by the latent heat of vaporization by boiling, when the pressure in the cooling system is changed, the temperature of the refrigerant surrounding the combustion chamber wall reaches the saturation temperature because all the refrigerant in contact with the combustion chamber wall has reached the saturation temperature. Immediately changes to the saturation temperature corresponding to the pressure of the cooling system, and the temperature of the combustion chamber wall can follow the target temperature with extremely high responsiveness.

燃焼室壁全体が液相冷媒の液面下にあることから、液相
の冷媒を飽和温度に対して充分な過冷却度を持たせる必
要がなく、したがってコンデンサは、気相の冷媒を液相
に凝縮させるだけの小さい容量で済む。
Since the entire combustion chamber wall is below the liquid surface of the liquid-phase refrigerant, it is not necessary for the liquid-phase refrigerant to have a sufficient degree of supercooling to the saturation temperature. It only requires a small capacity to be condensed into.

液相冷媒の潜熱量は例えば600kcal/kgであり、水1gを1
℃温めるのが1kcal/kgであることを考えると、その潜熱
量は非常に大きいものであるため、ウォータジャケット
内の液相冷媒の液面を、燃焼室壁全体より上方にて一定
に保持することにより、沸騰条件下での蒸発量が安定
し、燃焼室壁温度を目標温度に対して一定させることが
可能となる。
The latent heat of liquid phase refrigerant is, for example, 600 kcal / kg, and 1 g of water is 1
Considering that heating at 1 ° C is 1 kcal / kg, the latent heat amount is very large, so the liquid level of the liquid phase refrigerant in the water jacket is kept constant above the entire combustion chamber wall. As a result, the evaporation amount under the boiling condition becomes stable, and the combustion chamber wall temperature can be made constant with respect to the target temperature.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

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エンジン運転状態図、
第3図は電動ファンに対するON−OFF制御の特性図、第
4図は他の実施例を示す電動ファンに対する通電電流波
形図である。 図面に現われた符号の説明 1……エンジン 2……ウォータジャケット 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
FIG. 1 is a conceptual diagram showing the system configuration of the present invention, FIG. 2 is an engine operating state diagram for explaining the control range of the present invention,
FIG. 3 is a characteristic diagram of ON-OFF control with respect to the electric fan, and FIG. 4 is a conduction current waveform diagram with respect to the electric fan showing another embodiment. Explanation of symbols appearing in the drawings 1 ... Engine 2 ... Water jacket 3 ... Liquid level 4 ... Liquid level sensor 5 ... Temperature or pressure sensor 6 ... Gas-liquid separator, 7 ... Modulator 8 ... Condenser 9 …… Tank for storing liquid refrigerant 10 …… Electric pump, 11 …… Refrigerant liquid return port 12 …… Throttle opening sensor 13 …… Ignition signal sensor, 14 …… Electric fan

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】燃焼室壁周囲全体にウォータジャケットを
設け、このウォータジャケットの大部分を液相の冷媒で
充満して燃焼室壁全体を液相冷媒の液面下に沈め、ウォ
ータジャケット内に存在する液相冷媒の全てが冷却系内
の圧力に対応する飽和温度に達して燃焼室壁を冷却する
自動車エンジンの沸騰冷却装置において、前記ウォータ
ジャケットからの蒸気を冷却するコンデンサと、該コン
デンサに送風する冷却ファンと、冷却系内の冷媒温度又
は圧力を検出する温度又は圧力センサと、エンジンの運
転状態を検出する運転状態検出手段と、前記ウォータジ
ャケット内の液相冷媒の液面を検出する液面センサと、
前記コンデンサで凝縮された液相冷媒をウォータジャケ
ットに送る冷媒ポンプと、前記温度又は圧力センサ及び
運転状態検出手段の出力により前記冷却ファンに駆動信
号を出力する一方、前記液面センサの出力により前記冷
媒ポンプに駆動信号を出力するモジュレータとを設け、
冷媒温度又は圧力が規定値以上のとき前記冷却ファンを
駆動して冷媒温度又は圧力を規定値に制御する一方、こ
の規定値をエンジンの運転状態に応じて変更し、且つ冷
媒ポンプを駆動してウォータジャケット内の液相冷媒の
液面位置を一定に制御する、ことを特徴とする自動車エ
ンジンの沸騰冷却装置。
1. A water jacket is provided around the entire wall of a combustion chamber, and most of the water jacket is filled with a liquid phase refrigerant so that the entire combustion chamber wall is submerged below the liquid surface of the liquid phase refrigerant. In a boiling cooling device for an automobile engine in which all of the existing liquid-phase refrigerant reaches a saturation temperature corresponding to the pressure in the cooling system to cool the combustion chamber wall, a condenser for cooling the vapor from the water jacket, and the condenser A cooling fan that blows air, a temperature or pressure sensor that detects the temperature or pressure of the refrigerant in the cooling system, an operating state detection unit that detects the operating state of the engine, and the liquid level of the liquid-phase refrigerant in the water jacket. Liquid level sensor,
A refrigerant pump that sends the liquid-phase refrigerant condensed in the condenser to a water jacket, outputs a drive signal to the cooling fan by the output of the temperature or pressure sensor and the operating state detection means, and outputs the drive signal by the output of the liquid level sensor. Provided with a modulator that outputs a drive signal to the refrigerant pump,
When the refrigerant temperature or pressure is equal to or higher than a specified value, the cooling fan is driven to control the refrigerant temperature or pressure to a specified value, and the specified value is changed according to the operating state of the engine, and the refrigerant pump is driven. A boiling cooling device for an automobile engine, wherein a liquid surface position of a liquid-phase refrigerant in a water jacket is controlled to be constant.
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