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JP2001152848A - Internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine

Info

Publication number
JP2001152848A
JP2001152848A JP33414999A JP33414999A JP2001152848A JP 2001152848 A JP2001152848 A JP 2001152848A JP 33414999 A JP33414999 A JP 33414999A JP 33414999 A JP33414999 A JP 33414999A JP 2001152848 A JP2001152848 A JP 2001152848A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
engine
refrigerant
internal combustion
combustion engine
valve
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
Application number
JP33414999A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Tazaki
豊 田崎
Satoshi Sato
聡 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP33414999A priority Critical patent/JP2001152848A/en
Publication of JP2001152848A publication Critical patent/JP2001152848A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機関運転条件が急激に変化しても、瞬時に各
機関運転条件での最適な燃焼室周辺部壁温を実現する。 【解決手段】 機関燃焼室周辺を覆う部位8を有しポン
プ13により冷媒を循環させる密閉された冷却経路と、
機関燃焼熱により気相となった冷媒を冷却して液化する
コンデンサ20と、指令値に応じてこの気相となった冷
媒圧力を調整し得る弁手段14とを備え、制御装置22
が、機関燃焼室周辺を覆う液相冷媒の液位が一定に保た
れるように前記ポンプ13を駆動するとともに、前記冷
媒圧力が目標値となるように前記指令値を制御する。
(57) [Summary] [Problem] To realize an optimum combustion chamber peripheral wall temperature under each engine operating condition instantaneously even if the engine operating condition changes suddenly. A sealed cooling path having a portion covering the periphery of an engine combustion chamber and circulating a refrigerant by a pump,
The control device 22 includes a condenser 20 for cooling and liquefying a gas-phase refrigerant by engine combustion heat, and valve means 14 for adjusting the pressure of the gas-phase refrigerant according to a command value.
However, the pump 13 is driven so that the liquid level of the liquid-phase refrigerant covering the periphery of the engine combustion chamber is kept constant, and the command value is controlled so that the refrigerant pressure becomes a target value.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は内燃機関、特に沸
騰冷却システムを備えるものに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an internal combustion engine, and more particularly to an engine having a boiling cooling system.

【0002】[0002]

【従来の技術】内燃機関(以下単に「機関」ともいう)
の水冷冷却系統を密閉構造とし、機関燃焼室周辺部を液
相冷媒で満たし、機関燃焼熱により液相から気相への相
変化を起こさせることで機関燃焼室周辺部を冷却し、気
相となった冷媒はコンデンサにより再び液相に戻して循
環させるようにした沸騰冷却システムが知られている
(この種の装置として特開平5−296055号公報を
参照)。
2. Description of the Related Art Internal combustion engines (hereinafter also referred to simply as "engines")
The water-cooled cooling system has a sealed structure, the periphery of the engine combustion chamber is filled with liquid-phase refrigerant, and the engine combustion heat causes a phase change from the liquid phase to the gaseous phase, thereby cooling the periphery of the engine combustion chamber. There is known a boiling cooling system in which a cooled refrigerant is returned to a liquid phase again by a condenser and circulated (refer to JP-A-5-296055 as this type of device).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、機関冷却シ
ステムには、中低速度域かつ中低負荷域で、 機関フリクションの低減(燃費の向上を目的とし
て)、 排気温度のアップ(燃料の改質を目的として)、 点火前ガス温度のアップ(燃焼状態の改善を目的とし
て) 等のため機関燃焼室周辺部壁をより高温に、これに対し
て高負荷域になると、充填効率のアップ、本体主運動系
等の耐久信頼性の向上のため機関燃焼室周辺部壁を低温
に設定することが求められている。なお、、はすべ
ての機関に対して要求されるものでない。たとえば、
は自己着火ガソリン機関の場合に、実圧縮比の向上のた
め重要となるものである。
By the way, in the engine cooling system, the engine friction is reduced (for the purpose of improving fuel efficiency) and the exhaust temperature is increased (for fuel reforming) in the middle and low speed range and the middle and low load range. In order to increase the gas temperature before ignition (to improve the combustion state), etc., the temperature of the peripheral wall of the engine combustion chamber is raised to a higher temperature. It is required to set the temperature of the peripheral wall of the engine combustion chamber to a low temperature in order to improve the durability of the main motion system and the like. Note that is not required for all organizations. For example,
Is important for improving the actual compression ratio in the case of a self-ignition gasoline engine.

【0004】したがって、いま横軸に機関負荷をとれ
ば、機関燃焼室周辺部壁の温度に対する要求は図18上
段において水平に近いやや右肩上がりの特性となり、沸
騰冷却システム(破線参照)のほうが流水冷却システム
(実線参照)よりも低負荷側で機関燃焼室周辺部壁の温
度を高くできる分、上記の要求によく応えられることに
なる。沸騰冷却システムでは図18上段に示した機関燃
焼室周辺部壁の温度特性が得られるように、冷却経路の
冷媒圧力を低負荷で高くし、高負荷になるほど低圧側に
している(図18下段参照)。これは、冷媒圧力を下げ
るほど蒸発が活発となり、機関燃焼室周辺部壁から奪う
熱エネルギーが大きくなるので、高負荷域で高温になる
機関燃焼室周辺部壁を、中低負荷域と大略同程度の温度
にまで低下させるには、高負荷域では中低負荷域より冷
媒圧力を下げて、機関燃焼室周辺部壁から奪う熱エネル
ギー量を大きくしてやる必要があるからである。
[0004] Therefore, if the engine load is taken on the horizontal axis, the demand for the temperature of the peripheral wall of the engine combustion chamber will be close to horizontal and slightly upward to the right in the upper part of FIG. 18, and the boiling cooling system (see the broken line) is better. Since the temperature of the peripheral wall of the engine combustion chamber can be increased on a lower load side than the flowing water cooling system (see the solid line), the above requirement can be satisfied well. In the boiling cooling system, the refrigerant pressure in the cooling path is increased at a low load so as to obtain the temperature characteristic of the peripheral wall of the engine combustion chamber shown in the upper part of FIG. reference). This is because the lower the refrigerant pressure, the more active the evaporation, the greater the heat energy taken from the peripheral wall of the engine combustion chamber. This is because, in order to lower the temperature to about the same level, it is necessary to lower the refrigerant pressure in the high load range than in the middle and low load ranges and increase the amount of heat energy taken from the peripheral wall of the engine combustion chamber.

【0005】さて、沸騰冷却システムを備えるエンジン
が、機関運転条件の変化の激しい車両用として使われる
場合には、激しく変化する機関運転条件に合わせて、つ
まり急加速のときには冷媒圧力を高圧から低圧へと瞬時
に変化させ、この逆に急減速のときには冷媒圧力を低圧
から高圧へと瞬時に変化させる必要がある。
[0005] When an engine equipped with a boiling cooling system is used for a vehicle whose engine operating conditions change drastically, the refrigerant pressure is changed from a high pressure to a low pressure in accordance with the engine operating conditions which change drastically, that is, during rapid acceleration. In the case of rapid deceleration, it is necessary to instantaneously change the refrigerant pressure from a low pressure to a high pressure.

【0006】しかしながら、従来装置では、激しく機関
運転条件が変化するこのような過渡時に合わせて、冷媒
圧力を瞬時に変化させる手段を備えていないので、急加
速を行ったり、急減速をおこなったりしたときに機関燃
焼室周辺部壁の温度が機関運転条件からの要求に合わ
ず、燃費、出力、排気、耐久信頼性の点で改善の余地が
ある。たとえば、急加速時に冷媒圧力を瞬時に低下させ
ることができないと、充填効率がアップせず、これによ
って望みの機関出力が得られなかったり、燃焼室周辺部
壁が高温にさらされて機関本体の主運動系等の耐久信頼
性が悪くなる。
However, the conventional apparatus does not have a means for instantaneously changing the refrigerant pressure in response to such a transient situation in which the engine operating conditions change drastically, so that rapid acceleration or deceleration is performed. Sometimes, the temperature of the peripheral wall of the engine combustion chamber does not meet the requirements of the engine operating conditions, and there is room for improvement in terms of fuel efficiency, output, exhaust, and durability reliability. For example, if the refrigerant pressure cannot be instantaneously reduced during rapid acceleration, the charging efficiency will not be improved, and the desired engine output will not be obtained. Endurance reliability of the main motion system and the like is deteriorated.

【0007】また、急減速時に冷媒圧力を瞬時に上昇さ
せることができないときは、機関フリクションの低減、
排気温度のアップ、点火前ガス温度のアップがいずれも
望めない。機関フリクションが低減しないと燃費が悪化
する。また、排気温度がアップしないと燃料の改質が進
まず、また点火前ガス温度がアップしないと燃焼状態が
改善されない。
When the refrigerant pressure cannot be instantaneously increased during rapid deceleration, the engine friction is reduced.
Neither increase in exhaust temperature nor increase in pre-ignition gas temperature can be expected. Unless engine friction is reduced, fuel efficiency will deteriorate. Further, the reforming of the fuel does not proceed unless the exhaust gas temperature rises, and the combustion state is not improved unless the gas temperature before ignition rises.

【0008】そこで本発明は、気相冷媒の冷媒圧力を調
整し得る弁手段を設け、この冷媒圧力が目標値となるよ
うにこの弁手段を制御することにより、機関運転条件が
急激に変化しても、瞬時に各機関運転条件での最適な燃
焼室周辺部壁温を実現することを目的とする。
Accordingly, the present invention provides a valve means for adjusting the refrigerant pressure of the gaseous refrigerant, and controls the valve means so that the refrigerant pressure becomes a target value, whereby the engine operating conditions change rapidly. Even so, an object of the present invention is to instantaneously realize an optimum combustion chamber peripheral wall temperature under each engine operating condition.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】第1の発明は、機関燃焼
室周辺を覆う部位(たとえばウォータジャケット)を有
しポンプにより冷媒を循環させる密閉された冷却経路
と、機関燃焼熱により気相となった冷媒を冷却して液化
するコンデンサと、指令値に応じてこの気相となった冷
媒圧力を調整し得る弁手段(たとえば圧力調整弁)と、
機関燃焼室周辺を覆う液相冷媒の液位が一定に保たれる
ように前記ポンプを駆動する手段と、前記冷媒圧力が目
標値となるように前記指令値を制御する手段とを備え
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a closed cooling path having a portion (for example, a water jacket) covering the periphery of an engine combustion chamber and circulating a refrigerant by a pump, and a gas phase generated by engine combustion heat. A condenser for cooling the liquefied refrigerant to liquefy it, and valve means (for example, a pressure regulating valve) capable of adjusting the pressure of the gasified refrigerant in accordance with a command value;
Means are provided for driving the pump so that the liquid level of the liquid-phase refrigerant covering the periphery of the engine combustion chamber is kept constant, and means for controlling the command value so that the refrigerant pressure becomes a target value.

【0010】第2の発明では、第1の発明において前記
弁手段を前記気相となった冷媒が出てくる部位の近傍に
設ける。
In a second aspect of the present invention, in the first aspect, the valve means is provided near a portion from which the gaseous refrigerant flows.

【0011】第3の発明では、第1または第2の発明に
おいて前記目標値が低負荷域で大きく、高負荷域で小さ
くなる値である。
In a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the target value is a value which is large in a low load region and is small in a high load region.

【0012】第4の発明では、第3の発明において前記
コンデンサを強制冷却するファンを備え、この冷却ファ
ンの回転速度が目標値となるように制御する。
According to a fourth aspect, in the third aspect, a fan for forcibly cooling the condenser is provided, and the cooling fan is controlled so that the rotation speed thereof becomes a target value.

【0013】第5の発明では、第1から第4までのいず
れか一つの発明において前記冷媒圧力を検出する手段を
備え、この検出値が前記目標値と一致するように前記指
令値をフィードバック制御する。
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, there is provided means for detecting the refrigerant pressure, and the command value is feedback-controlled so that the detected value matches the target value. I do.

【0014】第6の発明では、第1から第5までのいず
れか一つの発明において前記気相となった冷媒が出てく
る部位の近傍でかつ前記弁手段の上流側に常閉の開閉弁
を有する真空容器を備え、急激な凝縮能力のアップが必
要とされる条件で前記開閉弁を開く。
According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects of the present invention, a normally-closed on-off valve is provided near a portion where the refrigerant in the gaseous phase flows out and upstream of the valve means. And the on-off valve is opened under conditions that require a rapid increase in condensation capacity.

【0015】第7の発明では、第6の発明において前記
急激な凝縮能力のアップが必要とされる条件が、機関負
荷が所定値以下で機関負荷の変化速度が所定値以上の領
域(つまり低負荷からの急加速時)である。
According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect, the condition in which the rapid increase of the condensing capacity is required is performed in a region where the engine load is equal to or less than a predetermined value and the rate of change of the engine load is equal to or more than a predetermined value (that is, low). During sudden acceleration from a load).

【0016】第8の発明では、第7の発明において前記
機関負荷が、スロットル弁開度、吸入空気量または燃料
噴射量である。
According to an eighth aspect, in the seventh aspect, the engine load is a throttle valve opening, an intake air amount, or a fuel injection amount.

【0017】第9の発明では、第7または第8の発明に
おいて前記急激な凝縮能力のアップが必要とされる条件
を機関運転条件毎に設定する。
According to a ninth aspect, in the seventh or eighth aspect, the condition in which the rapid increase in the condensing capacity is required is set for each engine operating condition.

【0018】第10の発明では、第6から第9までのい
ずれか一つの発明において前記急激な凝縮能力のアップ
が必要とされる条件で前記冷却ファンの回転速度の目標
値を増大補正する。
In a tenth aspect, in any one of the sixth to ninth aspects, the target value of the rotation speed of the cooling fan is corrected to be increased under the condition that the rapid increase in the condensation capacity is required.

【0019】第11の発明では、第6から第10までの
いずれか一つの発明において前記ポンプが作動している
場合に、前記急激な凝縮能力のアップが必要とされる条
件の成立時より前記ポンプの作動を一時的に停止する。
According to an eleventh aspect of the present invention, in any one of the sixth to tenth aspects, when the pump is operating, the above-mentioned condition that a sudden increase in the condensation capacity is required is satisfied. Temporarily stop the operation of the pump.

【0020】第12の発明では、第1から第11までの
いずれか一つの発明において前記弁手段をバイパスする
通路にリリーフバルブを備える。
According to a twelfth aspect, in any one of the first to eleventh aspects, a relief valve is provided in a passage that bypasses the valve means.

【0021】第13の発明では、第1から第12までの
いずれか一つの発明において機関停止時に前記冷却経路
からリザーバタンクへと液相冷媒を移動させておき、機
関始動時に前記冷却経路内を真空化した後に冷媒をリザ
ーバタンクから前記冷却経路内へと戻す際に、前記冷却
経路内の真空化にスロットル弁下流の吸入負圧を用い
る。
According to a thirteenth aspect, in any one of the first to twelfth aspects, the liquid-phase refrigerant is moved from the cooling path to the reservoir tank when the engine is stopped, and the inside of the cooling path is moved when the engine is started. When returning the refrigerant from the reservoir tank into the cooling path after the evacuation, the suction negative pressure downstream of the throttle valve is used for evacuation in the cooling path.

【0022】第14の発明では、第6から第12までの
いずれか一つの発明において前記真空容器の真空化にス
ロットル弁下流の吸入負圧を用いる。
According to a fourteenth aspect, in any one of the sixth to twelfth aspects, the vacuum negative pressure of the downstream of the throttle valve is used to evacuate the vacuum vessel.

【0023】第15の発明では、第1から第14までの
いずれか一つの発明において前記弁手段を通過した気相
冷媒を機関排気で加熱する過熱器と、この過熱器で過熱
された気相冷媒の有する熱エネルギを機械的エネルギに
変換するタービンとを備える。
According to a fifteenth aspect, in any one of the first to fourteenth aspects, a superheater for heating the gas phase refrigerant having passed through the valve means with engine exhaust gas, and a gas phase superheated by the superheater A turbine that converts heat energy of the refrigerant into mechanical energy.

【0024】[0024]

【発明の効果】第1、第2の発明では、弁手段の指令値
を変更すると、応答遅れなく気相の冷媒圧力が変化す
る。このため、気相の冷媒圧力の目標値が得られるよう
に弁手段の指令値を制御することで、目標値が急激に変
化したときでも、これに合わせて気相の冷媒圧力を即座
に制御できる。したがって、目標値を機関運転条件(機
関回転速度数、機関負荷)に応じて定めておけば、機関
運転条件が急激に変化しても、瞬時に各機関運転条件で
の最適な燃焼室周辺部壁の温度を実現できる。
In the first and second aspects of the present invention, when the command value of the valve means is changed, the refrigerant pressure in the gas phase changes without a response delay. Therefore, by controlling the command value of the valve means so as to obtain the target value of the gas-phase refrigerant pressure, even when the target value changes rapidly, the gas-phase refrigerant pressure is immediately controlled in accordance with this. it can. Therefore, if the target value is determined according to the engine operating conditions (engine speed, engine load), even if the engine operating conditions change suddenly, the optimum peripheral portion of the combustion chamber under each engine operating condition is instantaneously obtained. Wall temperature can be realized.

【0025】目標値が低負荷域での大きな値であるとき
は機関燃焼室周辺部壁の温度が高く、これに対して目標
値が高負荷域での小さな値であるときは機関燃焼室周辺
部壁の温度が低くなるのであるから、第3の発明によれ
ば、冷媒圧力を目標値へと即座に制御することにより、
燃焼室周辺部壁の温度も低負荷域での高温状態から高負
荷域での低温状態へとレスポンス良く変化する。この良
好なレスポンスにより、急加速時には燃焼室周辺部壁の
温度が速やかに下降して低温になり、これによって十分
な機関出力が得られるとともに、耐久信頼性を増すこと
ができる。
When the target value is a large value in a low load region, the temperature of the peripheral wall of the engine combustion chamber is high. On the other hand, when the target value is a small value in a high load region, the temperature around the engine combustion chamber is small. According to the third invention, the refrigerant pressure is immediately controlled to the target value because the temperature of the part wall decreases,
The temperature of the peripheral wall of the combustion chamber also changes responsively from a high temperature state in a low load area to a low temperature state in a high load area. Due to this favorable response, the temperature of the peripheral wall of the combustion chamber rapidly drops to a low temperature during rapid acceleration, whereby sufficient engine output can be obtained and durability reliability can be increased.

【0026】同様にして、目標値が高負荷域での小さな
値から低負荷域での大きな値へと急激に変化したとき
は、これに合わせて冷媒圧力を大きな値の目標値へと即
座に制御でき、これによって 燃焼室周辺部壁の温度が
高負荷域での低温状態から低負荷域での高温状態へとレ
スポンス良く変化する。この良好なレスポンスにより、
急減速時には燃焼室周辺部壁の温度が速やかに上昇して
高温となり、これによって燃料の改質が進み、燃焼状態
が改善されるほか、燃費が向上する。
Similarly, when the target value suddenly changes from a small value in a high load region to a large value in a low load region, the refrigerant pressure is immediately changed to a large target value in accordance with this. This allows the temperature of the peripheral wall of the combustion chamber to change responsively from a low-temperature state in a high-load area to a high-temperature state in a low-load area. With this good response,
At the time of rapid deceleration, the temperature of the peripheral wall of the combustion chamber quickly rises to a high temperature, thereby improving the fuel reforming, improving the combustion state, and improving the fuel efficiency.

【0027】第4の発明によれば、目標値を高負荷にな
るほど大きくなるように設定しておくことで、高負荷に
なるほど冷却ファンの回転速度が上昇してコンデンサの
能力がアップするため、特に急加速時に一段とレスポン
スよく冷媒圧力の目標値を実現できる。また、コンデン
サの凝縮能力が十分な低負荷域では目標値を小さく設定
しておくことで、冷却ファンの回転速度が小さくなるた
め、冷却ファンの駆動損失を低減できる。
According to the fourth aspect of the present invention, the target value is set so as to increase as the load increases, and as the load increases, the rotation speed of the cooling fan increases and the capacity of the condenser increases. Particularly at the time of rapid acceleration, the target value of the refrigerant pressure can be realized with higher response. Further, by setting the target value small in a low load region in which the condenser capacity of the condenser is sufficient, the rotation speed of the cooling fan decreases, so that the driving loss of the cooling fan can be reduced.

【0028】第5の発明によれば、フィードバック制御
が進んだ後は、制作時のバラツキや経時劣化の影響を受
けることがない。
According to the fifth aspect, after the feedback control is advanced, there is no influence from variations in production and deterioration over time.

【0029】第6、第7、第8の発明によれば、開閉弁
を開くと弁手段の上流側で気相冷媒の満たされた冷却経
路と真空容器とが連通し冷媒圧力が急激に低下するの
で、急激な凝縮能力のアップが必要とされる条件である
低負荷からの急加速時にも、レスポンスよく冷媒圧力を
低圧側へと(したがって機関燃焼室周辺部壁の温度を低
温側へと)変化させることができる。
According to the sixth, seventh and eighth aspects of the present invention, when the on-off valve is opened, the cooling path filled with the gas-phase refrigerant communicates with the vacuum vessel upstream of the valve means, and the refrigerant pressure drops rapidly. Therefore, even during rapid acceleration from a low load, which is a condition that requires a rapid increase in condensation capacity, the refrigerant pressure can be responsively shifted to the low pressure side (thus, the temperature of the peripheral wall of the engine combustion chamber can be shifted to the low temperature side). ) Can be changed.

【0030】急激な凝縮能力のアップが必要とされる条
件は、そのときの機関運転条件(機関回転速度と機関負
荷)に応じて異なることが考えられるので、第9の発明
によれば、急激な凝縮能力のアップが必要とされる条件
を、機関運転条件が相違しても、精度よく定めることが
できる。
According to the ninth aspect of the present invention, it is conceivable that the condition under which the rapid increase in the condensation capacity is required depends on the engine operating conditions (engine speed and engine load) at that time. The conditions that require a high condensing capacity can be accurately determined even if the engine operating conditions are different.

【0031】第10の発明によれば、冷却ファンの回転
速度の目標値を大きくする分だけコンデンサの能力がア
ップするため、急激な凝縮能力のアップが必要とされる
条件でのレスポンスをさらに良好にすることができる。
According to the tenth aspect, since the capacity of the condenser is increased by increasing the target value of the rotation speed of the cooling fan, the response under conditions that require a rapid increase in the condensation capacity is further improved. Can be

【0032】第11の発明によれば、ポンプが作動して
いる場合に限られるものの、冷媒圧力の低圧側へのレス
ポンスをさらに良くすることができる。
According to the eleventh aspect, it is possible to further improve the response of the refrigerant pressure to the low pressure side, although it is limited to the case where the pump is operating.

【0033】第12の発明によれば、弁手段が故障して
も、リリーフバルブを開かせることで冷媒圧力が規定圧
以上に高くなることがない。
According to the twelfth aspect, even if the valve means fails, the refrigerant pressure does not become higher than the specified pressure by opening the relief valve.

【0034】第13、第14の発明によれば、冷却経路
内の真空化や真空容器の真空化のための真空ポンプを不
要にすることができる。
According to the thirteenth and fourteenth aspects, a vacuum pump for evacuating the cooling path and evacuating the vacuum vessel can be eliminated.

【0035】第15の発明によれば、廃熱回収を行うこ
とができる。
According to the fifteenth aspect, waste heat can be recovered.

【0036】[0036]

【発明の実施の形態】図1において、1は機関本体、2
と3は各々吸気通路と排気通路、4は機関燃焼室であ
る。6Aと6Bは各々シリンダブロックとシリンダヘッ
ドであり、シリンダブロック6A、シリンダヘッド6B
に機関燃焼室周辺部壁の冷却のためのウォータジャケッ
ト8を備える。このウォータジャケット8は、後述する
各種通路と共に閉ループ状の冷却経路を構成し、その内
部には冷媒としてこの場合冷却水を封入してある。前記
冷却経路は外部から密閉し、その内部には液相または気
相の冷却水のみを満たし、空気は排除してある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In FIG.
And 3 are an intake passage and an exhaust passage, respectively, and 4 is an engine combustion chamber. 6A and 6B are a cylinder block and a cylinder head, respectively.
A water jacket 8 for cooling the peripheral wall of the engine combustion chamber. The water jacket 8 forms a closed-loop cooling path together with various passages described later, and in this case, cooling water is sealed as a refrigerant in this case. The cooling passage is sealed from the outside, and the inside thereof is filled only with liquid or gas phase cooling water, and air is excluded.

【0037】ウォータジャケット8への流入路9は電動
ウォータポンプ13の出口側と接続する一方、ウォータ
ジャケット8頂部の蒸気出口部12は蒸気通路11を経
てコンデンサ(復水器)20に接続している。
The inflow passage 9 to the water jacket 8 is connected to the outlet side of the electric water pump 13, while the steam outlet portion 12 at the top of the water jacket 8 is connected to a condenser (condenser) 20 via a steam passage 11. I have.

【0038】ウォータジャケット8にて機関燃焼熱を受
けて飽和蒸気となった冷却水はコンデンサ20にて空気
冷却されて凝縮する。21はコンデンサ20に強制冷却
風を供給するファン装置であり、後述する制御装置22
からの指令により作動が制御される。
The cooling water which has become saturated steam by receiving the engine combustion heat in the water jacket 8 is cooled by air in the condenser 20 and condensed. Reference numeral 21 denotes a fan device for supplying forced cooling air to the condenser 20, and a control device 22 described later.
The operation is controlled by a command from.

【0039】コンデンサ20にて液相となった冷却水は
通路19を経てポンプ13に吸引され、再びウォータジ
ャケット8への流入路9を経て機関のウォータジャケッ
ト8へと供給される。
The cooling water in the liquid phase in the condenser 20 is sucked by the pump 13 through the passage 19, and is again supplied to the water jacket 8 of the engine through the inflow passage 9 to the water jacket 8.

【0040】一方、蒸気出口部12のすぐ下流には、ス
テップモータ15により駆動されるバタフライ型の圧力
調整弁14(弁手段)を備える。この圧力調整弁14
は、制御装置22からの指令に基づいてその開度が連続
可変的に制御されるもので、冷却ファン21とともに冷
媒圧力調整手段として機能する。
On the other hand, immediately downstream of the steam outlet section 12, a butterfly type pressure regulating valve 14 (valve means) driven by a step motor 15 is provided. This pressure regulating valve 14
The opening is controlled continuously and variably based on a command from the control device 22, and functions as a refrigerant pressure adjusting unit together with the cooling fan 21.

【0041】17は常閉のリリーフ弁で、圧力調整弁1
4の故障により蒸気出口部12の冷媒圧力(以下単に
「冷媒圧力」という)がバネによる開弁圧(規定圧)以
上となったとき開かれ、過剰な圧力をバイパス通路16
を介して圧力調整弁14の下流に逃す。これは、圧力調
整弁14のフェイルセイフ対策として設けられるもので
ある。
Reference numeral 17 denotes a normally-closed relief valve.
4 is opened when the refrigerant pressure at the steam outlet 12 (hereinafter simply referred to as “refrigerant pressure”) becomes higher than the valve opening pressure (specified pressure) by the spring, and excessive pressure is released from the bypass passage 16.
To the downstream of the pressure regulating valve 14. This is provided as a measure for fail-safe of the pressure regulating valve 14.

【0042】制御装置22には、図示しないセンサによ
り検出される機関回転速度信号、機関負荷信号、蒸気出
口部12に取り付けた圧力センサ23により検出される
冷媒圧力信号、液面センサ24からの液面レベル信号
が、水温センサ25からの温度信号、吸気コレクタ4に
取り付けた圧力センサ26からの圧力信号などとともに
入力され、マイクロコンピュータなどから構成される制
御装置22では、次の2つの制御をともに行う。
The control device 22 includes an engine rotation speed signal and an engine load signal detected by a sensor (not shown), a refrigerant pressure signal detected by a pressure sensor 23 attached to the steam outlet 12, and a liquid level sensor 24. The surface level signal is input together with the temperature signal from the water temperature sensor 25, the pressure signal from the pressure sensor 26 attached to the intake collector 4, and the like, and the control device 22 including a microcomputer performs the following two controls together. Do.

【0043】〈1〉液面センサ24からの液面レベル信
号に基づいて電動ウォータポンプ13を開閉制御するこ
とにより液面レベルを一定に保つ。
<1> The electric water pump 13 is controlled to open and close based on the liquid level signal from the liquid level sensor 24 to keep the liquid level constant.

【0044】〈2〉機関運転条件に応じた冷媒圧力の目
標値が得られるように圧力調整弁14により蒸気通路1
1の冷媒流量を、また冷却ファン21によりコンデンサ
20の凝縮冷媒量を制御する。
<2> The steam path 1 is controlled by the pressure regulating valve 14 so that a target value of the refrigerant pressure according to the engine operating conditions is obtained.
1 and the amount of condensed refrigerant in the condenser 20 is controlled by the cooling fan 21.

【0045】まず〈2〉について説明する。この制御で
は、図2に示したように中低速度域かつ中低負荷域にお
いて冷媒圧力が高圧に、これに対して高負荷域において
は冷媒圧力が低圧となるように圧力調整弁14の開度と
冷却ファン21の回転速度を制御する。ここで、図2は
図18の特性を、機関トルクと機関回転速度をパラメー
タとする運転領域に移したもので、図2において高温、
低温とあるのは、機関燃焼室周辺部壁の温度のことであ
る。したがって、図2を機関負荷と冷媒圧力の関係とし
て採り出せば、図18下段の特性となり、図2を機関負
荷と温度(機関燃焼室周辺部壁の温度)の関係として採
り出せば、図18上段の特性となる。
First, <2> will be described. In this control, as shown in FIG. 2, the pressure of the pressure regulating valve 14 is increased so that the refrigerant pressure becomes high in the medium and low speed regions and the medium and low load regions, whereas the refrigerant pressure becomes low in the high load region. And the rotation speed of the cooling fan 21 are controlled. Here, FIG. 2 is a graph in which the characteristics of FIG. 18 are shifted to an operation region in which the engine torque and the engine rotation speed are parameters.
The term "low temperature" refers to the temperature of the peripheral wall of the engine combustion chamber. Therefore, if FIG. 2 is taken as the relationship between the engine load and the refrigerant pressure, the characteristics shown in the lower part of FIG. 18 are obtained. If FIG. 2 is taken as the relationship between the engine load and the temperature (the temperature of the peripheral wall of the engine combustion chamber), FIG. It becomes the characteristic of the upper stage.

【0046】なお、冷媒圧力を高圧にすると、電動ウォ
ータポンプ13の駆動損失が増大するものの、それ以上
に機関燃焼室周辺部壁の温度アップによる機関フリクシ
ョンの低減が見込めるので、機関全体として燃費性能が
最も高いポイントで冷媒圧力を設定するのが基本的考え
方であるが、アイドル域では冷媒圧力のアップによる電
動ウォータポンプの駆動損失の増大と機関フリクション
の低減を比較した場合、かえって電動ウォータポンプの
駆動損失の増大分のほうが機関フリクションの低減分よ
りも大きくなることが考えられるので(電動ウォータポ
ンプの漏れ特性等による)、アイドル域に限っては電動
ウォーターポンプの駆動ロス代を考慮して、中低負荷域
かつ中低速度域より低圧側に設定されることがある。
When the refrigerant pressure is increased, the driving loss of the electric water pump 13 increases, but the engine friction can be further reduced by increasing the temperature of the peripheral wall of the engine combustion chamber. The basic idea is to set the refrigerant pressure at the highest point.However, when comparing the increase in the drive loss of the electric water pump due to the increase in the refrigerant pressure and the reduction of the engine friction in the idle range, the electric water pump Since it is conceivable that the increase in the drive loss is larger than the decrease in the engine friction (due to the leakage characteristics of the electric water pump, etc.), the drive loss of the electric water pump is taken into consideration only in the idling range. It may be set on the low pressure side from the middle and low load range and the middle and low speed range.

【0047】具体的に圧力調整弁14の開度制御を図3
のフローチャートを用いて説明する。図3は圧力調整弁
14の開度θを演算するためのもので、一定時間毎に
(たとえば10ms毎)に実行する。なお、後述する他
のフローチャートも一定時間毎に(たとえば10ms
毎)に実行することはいうまでもない。
The control of the opening of the pressure regulating valve 14 is specifically shown in FIG.
This will be described with reference to the flowchart of FIG. FIG. 3 is for calculating the opening degree θ of the pressure regulating valve 14, and is executed at regular intervals (for example, every 10 ms). It should be noted that other flowcharts to be described later are also performed at regular time intervals (for example, 10 ms).
Needless to say, this is performed every time.

【0048】図3においてステップ1では機関運転条件
(機関回転速度と機関トルク)のほか、冷媒圧力P(圧
力センサ23により検出)を読み込む。ここでは機関負
荷の代表値として機関トルクで説明するが、機関トルク
に限定されるものでない。たとえば、ガソリン機関で
は、燃料インジェクタに与える燃料噴射パルス幅Tiの
演算に用いる基本パルス幅TPやエアフローメータによ
り検出される吸入空気量Qaを機関負荷として、またデ
ィーゼル機関であれば、機関回転速度とアクセル開度に
応じて定めている燃料噴射量Qfやアクセル開度そのも
のを機関負荷として用いればよい。
In FIG. 3, in step 1, in addition to the engine operating conditions (engine speed and engine torque), the refrigerant pressure P (detected by the pressure sensor 23) is read. Here, the engine torque is described as a representative value of the engine load, but is not limited to the engine torque. For example, in a gasoline engine, a basic pulse width TP used for calculating a fuel injection pulse width Ti given to a fuel injector or an intake air amount Qa detected by an air flow meter is used as an engine load. The fuel injection amount Qf or the accelerator opening itself determined according to the accelerator opening may be used as the engine load.

【0049】ステップ2では機関回転速度と機関トルク
から図4を内容とするマップを検索することにより、冷
媒圧力の目標値P0を演算する。図4の特性は、図2の
特性に合わせたもので、目標値P0は図4のように所定
の低速度域かつ低負荷域で最も高い圧力となり、高負荷
になるほど低圧となるように連続的に設定してある。図
4において、100kPaがほぼ大気圧である。
In step 2, a target value P0 of the refrigerant pressure is calculated by searching a map having the contents shown in FIG. 4 from the engine speed and the engine torque. The characteristic of FIG. 4 is in accordance with the characteristic of FIG. 2, and the target value P0 is the highest pressure in a predetermined low speed region and low load region as shown in FIG. Has been set. In FIG. 4, 100 kPa is almost the atmospheric pressure.

【0050】ステップ3〜8は、圧力センサ23により
検出される冷媒圧力Pがこの目標値P0と一致するよう
にフィードバック制御を行う部分である。すなわち、ス
テップ3では両者の差ΔP(=P−P0)を計算し、こ
の差の絶対値と許容値α(>0)をステップ4におい
て、また圧力差ΔPとゼロをステップ5において比較す
る。圧力差ΔPが許容値αを越えかつ圧力差ΔPが正の
とき(つまり冷媒圧力PがP0+αより大きいとき)
は、ステップ6で調整弁開度θを一定量Δθ(>0)だ
け大きくする(一定量だけ開く)ことによって、冷媒圧
力を低下させる。この逆に、圧力差ΔPが許容値αを越
えかつ圧力差ΔPが負のとき(つまり冷媒圧力PがP0
−αより小さいとき)は、ステップ7で調整弁開度θを
一定量Δθだけ小さくする(一定量だけ閉じる)ことに
より冷媒圧力を上昇させる。また、圧力差ΔPが許容値
α以下のときはステップ4よりステップ8に進んで、前
回の調整弁開度θを維持する。
Steps 3 to 8 are portions for performing feedback control so that the refrigerant pressure P detected by the pressure sensor 23 coincides with the target value P0. That is, in step 3, the difference ΔP (= P−P0) is calculated, and the absolute value of the difference and the allowable value α (> 0) are compared in step 4, and the pressure difference ΔP and zero are compared in step 5. When the pressure difference ΔP exceeds the allowable value α and the pressure difference ΔP is positive (that is, when the refrigerant pressure P is larger than P0 + α)
Reduces the refrigerant pressure by increasing the regulating valve opening θ by a fixed amount Δθ (> 0) (opening by a fixed amount) in step 6. Conversely, when the pressure difference ΔP exceeds the allowable value α and the pressure difference ΔP is negative (that is, when the refrigerant pressure P becomes P0
If it is smaller than -α), the refrigerant pressure is increased by reducing the regulating valve opening θ by a fixed amount Δθ (closed by a fixed amount) in step 7. When the pressure difference ΔP is equal to or smaller than the allowable value α, the process proceeds from step 4 to step 8 to maintain the previous adjustment valve opening θ.

【0051】このようにして演算された調整弁開度θ
は、図示しないフローによりステップモータ15への指
令値に変換され、これを受けるステップモータ15によ
り圧力調整弁14が前記調整弁開度θとなるように制御
される。
The opening degree θ of the regulating valve thus calculated
Is converted into a command value to the step motor 15 by a flow (not shown), and the pressure control valve 14 is controlled by the step motor 15 to receive the command value so as to have the control valve opening degree θ.

【0052】ここではフィードバック制御を行う場合で
説明したが、これに限られるものでなく、オープンルー
プ制御するようにしてもかまわない。たとえば、上記の
目標値P0に応じて調整弁開度を演算し、この演算した
調整弁開度をステップモータ15への指令値に変換して
出力する。
Here, the case where the feedback control is performed has been described. However, the present invention is not limited to this, and open loop control may be performed. For example, an adjustment valve opening is calculated according to the target value P0, and the calculated adjustment valve opening is converted into a command value to the step motor 15 and output.

【0053】冷媒圧力を増減するため、さらに冷却ファ
ン21を駆動してコンデンサ20での冷媒凝縮量を可変
制御する。これは、高負荷域で発生する多量の蒸気を凝
縮しまたレスポンスよく冷媒圧力の目標値を実現するに
はコンデンサ20の能力をアップさせておく必要がある
ためである。すなわち、高負荷になるほど冷却ファン2
1の回転速度を上昇させることにより、冷媒から空気へ
の熱伝達率を大きくしてコンデンサ20の能力をアップ
する。また、コンデンサ20の凝縮能力が十分な領域
(低負荷域)では冷却ファン21の回転速度を小さくす
ることによって、冷却ファン21の駆動損失の低減を図
る。
In order to increase or decrease the refrigerant pressure, the cooling fan 21 is further driven to variably control the amount of refrigerant condensed in the condenser 20. This is because it is necessary to increase the capacity of the condenser 20 in order to condense a large amount of vapor generated in a high load region and to achieve the target value of the refrigerant pressure with good response. That is, as the load becomes higher, the cooling fan 2
By increasing the rotation speed of the condenser 1, the heat transfer coefficient from the refrigerant to the air is increased to increase the capacity of the condenser 20. In a region where the condenser 20 has a sufficient condensation capacity (low load region), the rotational speed of the cooling fan 21 is reduced to reduce the drive loss of the cooling fan 21.

【0054】この冷却ファン21の回転速度制御につい
て具体的に図5のフローチャートを用いて説明する。図
5は冷却ファン21の回転速度目標値を演算するための
ものである。
The control of the rotation speed of the cooling fan 21 will be specifically described with reference to the flowchart of FIG. FIG. 5 is for calculating the rotation speed target value of the cooling fan 21.

【0055】図5においてステップ11では機関運転条
件(機関回転速度と機関トルク)を読み込み、これらか
らステップ12において図6を内容とするマップを検索
することにより冷却ファン21の回転速度目標値R0を
演算する。図6に示したようにR0は低負荷域で小さ
く、高負荷になるほど大きくなる値である。
In FIG. 5, in step 11, the engine operating conditions (engine speed and engine torque) are read, and in step 12, a map having the contents shown in FIG. Calculate. As shown in FIG. 6, R0 is a value that is small in a low load range and increases as the load increases.

【0056】このようにして演算された回転速度目標値
R0は、図示しないフローにより冷却ファン21のアク
チュエータへの指令値に変換され、これを受けるアクチ
ュエータにより冷却ファン21が前記回転速度目標値R
0となるように制御される。
The rotation speed target value R0 calculated in this manner is converted into a command value to the actuator of the cooling fan 21 by a flow (not shown), and the cooling fan 21 receives the rotation speed target value R0 by an actuator that receives the command value.
It is controlled to be zero.

【0057】次に、上記の〈1〉について説明すると、
一定に保たれる液面レベルは、燃焼室4の頂上を下限、
排気ポート3Aを覆う高さを上限としてその範囲内に定
めている。すなわち、所望の液面レベルに液面センサ2
4を設けている。液面センサ24は、所望の液面レベル
に達していないときON信号を、それ以外でOFF信号
を出力する。
Next, the above <1> will be described.
The liquid level kept constant is lower than the top of the combustion chamber 4,
The height covering the exhaust port 3A is set within the range as an upper limit. That is, the liquid level sensor 2 is set to a desired liquid level.
4 are provided. The liquid level sensor 24 outputs an ON signal when the liquid level has not reached a desired liquid level, and outputs an OFF signal otherwise.

【0058】この液面センサに基づく電動ウォータポン
プ13の開閉制御を具体的に図7のフローチャートを用
いて説明する。図7においてステップ21では液面セン
サ24の信号を読み込み、この液面センサ24の信号を
ステップ22においてみる。液面センサ24の信号がO
Nであるとき(所望の液面レベルに達してないとき)
は、ステップ23で電動ウォータポンプ13を作動状態
とし、この逆に液面センサ24の信号がOFFであると
き(所望の液面レベル以上であるとき)は、ステップ2
4で電動ウォータポンプ13を非作動状態とする。
The open / close control of the electric water pump 13 based on the liquid level sensor will be specifically described with reference to the flowchart of FIG. 7, the signal of the liquid level sensor 24 is read in step 21, and the signal of the liquid level sensor 24 is examined in step 22. The signal of the liquid level sensor 24 is O
When N (when the desired liquid level has not been reached)
In step 23, the electric water pump 13 is operated, and when the signal of the liquid level sensor 24 is OFF (when the level is equal to or higher than the desired liquid level), step 2 is executed.
In step 4, the electric water pump 13 is brought into a non-operating state.

【0059】このようにして冷媒の液面レベルが一定に
保たれる。
In this way, the liquid level of the refrigerant is kept constant.

【0060】なお、この実施形態では機関停止時にリザ
ーバタンク(図示しない)へと液相冷媒を移動させてお
き、機関始動時に冷媒をリザーバタンクから冷却経路内
へと戻すようにしている(詳しくは特願平11−159
112号を参照)。これについて簡単に説明しておく
と、吸気コレクタ2Aとコンデンサ20上流とを連通す
る負圧通路33に常閉の遮断弁34を設けており、液相
冷媒を冷却経路に導入する前に遮断弁34を開いて、ス
ロットル弁31の下流に発達する吸入負圧により冷却経
路内を真空化する。35は空気が吸気コレクタ2Aから
冷却経路内へと逆流することを阻止するためのワンウェ
イバルブである。
In this embodiment, the liquid-phase refrigerant is moved to a reservoir tank (not shown) when the engine is stopped, and the refrigerant is returned from the reservoir tank into the cooling path when the engine is started. Japanese Patent Application No. 11-159
No. 112). Briefly describing this, a normally-closed shutoff valve 34 is provided in a negative pressure passage 33 that connects the intake collector 2A and the upstream of the condenser 20. The shutoff valve 34 is introduced before the liquid-phase refrigerant is introduced into the cooling path. By opening 34, the cooling path is evacuated by the suction negative pressure developed downstream of the throttle valve 31. 35 is a one-way valve for preventing air from flowing backward from the intake collector 2A into the cooling path.

【0061】図8のフローチャートは遮断弁34の開閉
制御を実現するためのものである。ステップ31ではイ
グニッションスイッチ(図では「IGNスイッチ」で略
す)からの信号をみて、イグニッションスイッチがON
であれば、ステップ32に進み遮断弁35の開経験フラ
グをみる。この開経験フラグは、遮断弁34が開かれた
かどうかを示す状態フラグで、イグニッションスイッチ
のOFFからONへの切換当初は開経験フラグ=0で初
期化されている。したがって、当初はステップ33に進
み、最大値を調整弁開度θとする。これによって、液相
冷媒の冷却系統への導入前は圧力調整弁14が全開状態
にされる。
The flowchart of FIG. 8 is for realizing the open / close control of the shut-off valve 34. In step 31, a signal from an ignition switch (abbreviated as "IGN switch" in the figure) is checked, and the ignition switch is turned on.
If so, the routine proceeds to step 32, where the open experience flag of the shut-off valve 35 is checked. The open experience flag is a status flag indicating whether or not the shut-off valve 34 has been opened, and is initially initialized with the open experience flag = 0 when the ignition switch is switched from OFF to ON. Therefore, the process first proceeds to step 33, and the maximum value is set as the regulating valve opening degree θ. Thus, before the introduction of the liquid-phase refrigerant into the cooling system, the pressure regulating valve 14 is fully opened.

【0062】続くステップ34では水温センサ25によ
り検出されるウォータジャケット8の温度Tと圧力セン
サ26により検出される吸入負圧Pinを読み込み、こ
のうちウォータジャケット温度Tと所定値T0をステッ
プ35において比較する。ウォータジャケット温度Tが
所定値T0を越えるときはステップ40に進んで、遮断
弁34を全閉状態に維持する。これは、ウォータジャケ
ット温度が高いときに液相冷媒を冷却経路内に導入する
と、液相冷媒がすぐに沸点に達してしまうことがあり、
このときには沸騰冷却を行うことができなくなるのでこ
れを避けるためである。
In the following step 34, the temperature T of the water jacket 8 detected by the water temperature sensor 25 and the suction negative pressure Pin detected by the pressure sensor 26 are read, and the water jacket temperature T and a predetermined value T0 are compared in step 35. I do. If the water jacket temperature T exceeds the predetermined value T0, the routine proceeds to step 40, where the shut-off valve 34 is maintained in a fully closed state. This is because if the liquid-phase refrigerant is introduced into the cooling path when the water jacket temperature is high, the liquid-phase refrigerant may reach the boiling point immediately,
At this time, boiling cooling cannot be performed, so that this is avoided.

【0063】ウォータジャケット温度Tが所定値T0以
下のときは、ステップ35よりステップ36に進み、機
関回転速度に基づいて機関が完爆したかどうかみる。機
関が完爆したときは、スロットル弁31下流に大きな負
圧が発達していると判断し、ステップ37で実際の吸入
負圧を確認するため、圧力センサ26により検出される
吸入負圧Pinと所定値P1を比較する。吸入圧力Pi
nが所定値P1以下(つまり実際にもスロットル弁31
下流に大きな負圧が発達している)であれば、ステップ
38に進み、遮断弁34を開く。これによって、液相冷
媒のリザーバタンクから冷却経路への導入が完了するの
で、ステップ39で遮断弁34の開経験フラグ=1とし
て今回の処理を終了する。
If the water jacket temperature T is equal to or lower than the predetermined value T0, the process proceeds from step 35 to step 36, and it is determined whether or not the engine has completely exploded based on the engine speed. When the engine has completely exploded, it is determined that a large negative pressure has developed downstream of the throttle valve 31, and in order to check the actual suction negative pressure in step 37, the suction negative pressure Pin detected by the pressure sensor 26 is compared with the suction negative pressure Pin. The predetermined value P1 is compared. Suction pressure Pi
n is equal to or less than a predetermined value P1 (that is, the throttle valve 31
If a large negative pressure has developed downstream), the routine proceeds to step 38, where the shut-off valve 34 is opened. As a result, the introduction of the liquid-phase refrigerant from the reservoir tank to the cooling path is completed, so that the open experience flag of the shut-off valve 34 is set to 1 in step 39, and the current process ends.

【0064】この開経験フラグ=1へのセットにより次
回以降はステップ32よりステップ40に流れることに
なり、機関停止まで遮断弁34が全閉状態に保持され
る。
By setting the open experience flag to 1, the flow from step 32 to step 40 will be performed from the next time on, and the shutoff valve 34 will be kept in the fully closed state until the engine stops.

【0065】なお、吸入負圧を利用して冷却経路内を負
圧化(真空化)することができるのはガソリン機関の場
合であり、ディーゼル機関のように十分な吸入負圧の発
生が望めない場合は、真空ポンプを用いて冷却経路内を
真空化すればよい。なお、上記の「負圧」とは大気圧を
基準としてこれよりも低い圧力のことである。
It is to be noted that a negative pressure (vacuum) in the cooling passage can be reduced (vacuum) in the cooling path by using the suction negative pressure, and a sufficient suction negative pressure can be expected as in a diesel engine. If not, the cooling path may be evacuated using a vacuum pump. The “negative pressure” is a pressure lower than the atmospheric pressure.

【0066】ここで、本実施形態の作用を説明する。Here, the operation of the present embodiment will be described.

【0067】本実施形態では、圧力調整弁14の開度を
変更すると、速やかに冷媒圧力(蒸気出口部12の冷媒
圧力)が変化する。このため、冷媒圧力の目標値が得ら
れるように圧力調整弁14の開度を制御することで、目
標値が中低速度域かつ中低負荷域での大きな値から高負
荷域での小さな値へと急激に変化したときでも、これに
合わせて冷媒圧力を小さな値の目標値へと即座に制御で
きる。すなわち、目標値が中低速度域かつ中低負荷域で
の大きな値であるときは、機関燃焼室周辺部壁の温度が
高く、目標値が高負荷域での小さな値であるときは機関
燃焼室周辺部壁の温度が低くなるのであるから、冷媒圧
力を目標値へと即座に制御することにより、燃焼室周辺
部壁の温度も中低速度域かつ中低負荷域での高温状態か
ら高負荷域での低温状態へとレスポンスよく変化する。
同様にして、目標値が高負荷域での小さな値から中低速
度域かつ中低負荷域での大きな値へと急変化したとき
は、これに合わせて冷媒圧力を大きな値の目標値へと即
座に制御でき、これによって燃焼室周辺部壁の温度が高
負荷域での低温状態から中低速度域かつ中低負荷域での
高温状態へとレスポンスよく変化する。
In this embodiment, when the opening of the pressure regulating valve 14 is changed, the refrigerant pressure (the refrigerant pressure at the vapor outlet 12) changes quickly. Therefore, by controlling the opening of the pressure regulating valve 14 so as to obtain the target value of the refrigerant pressure, the target value is changed from a large value in the middle and low speed range and the middle and low load range to a small value in the high load range. Even when the pressure suddenly changes, the refrigerant pressure can be immediately controlled to a small target value. That is, when the target value is a large value in the middle and low speed range and the medium and low load range, the temperature of the peripheral wall of the engine combustion chamber is high, and when the target value is a small value in the high load range, the engine combustion is stopped. Since the temperature of the peripheral wall of the combustion chamber becomes low, the temperature of the peripheral wall of the combustion chamber is raised from the high temperature state in the medium to low speed range and the medium to low load range by immediately controlling the refrigerant pressure to the target value. It responds well to the low temperature condition in the load range.
Similarly, when the target value suddenly changes from a small value in the high-load region to a large value in the medium-low speed region and the medium-low load region, the refrigerant pressure is adjusted to the large-value target value in accordance with this. The temperature of the peripheral wall of the combustion chamber changes responsively from a low temperature state in a high load area to a high temperature state in a medium to low speed area and a medium to low load area.

【0068】このように、機関運転条件(機関回転速度
数、機関負荷)の急激な変化に応じても瞬時に各機関運
転条件での最適な燃焼室周辺部壁の温度を実現できるの
で、機関運転条件が急激に変化する急加速時や急減速時
といった過渡時においても、燃費、出力、排気、耐久信
頼性について十分な性能を得ることができる。たとえ
ば、急加速時には燃焼室周辺部壁の温度が速やかに下降
して低温になり、これによって十分な機関出力が得られ
るとともに、耐久信頼性を悪化させることもない。ま
た、急減速時には燃焼室周辺部壁の温度が速やかに上昇
して高温となり、これによって燃料の改質が進み、燃焼
状態が改善されるほか、燃費が向上する。
As described above, the optimum temperature of the peripheral wall of the combustion chamber under each engine operating condition can be instantaneously realized even in response to a sudden change in the engine operating conditions (engine speed, engine load). Sufficient performance can be obtained with respect to fuel efficiency, output, exhaust, and durability reliability even during transient conditions such as sudden acceleration or sudden deceleration in which operating conditions change rapidly. For example, at the time of rapid acceleration, the temperature of the peripheral wall of the combustion chamber rapidly decreases to a low temperature, whereby a sufficient engine output is obtained and the durability reliability is not deteriorated. Further, at the time of rapid deceleration, the temperature of the peripheral wall of the combustion chamber rapidly rises to a high temperature, thereby improving the fuel reforming, improving the combustion state, and improving the fuel efficiency.

【0069】図9の制御システム図は第2実施形態で、
これは蒸気出口部12の下流で圧力調整弁14の上流の
蒸気通路11に真空容器41を接続し、この真空容器4
1の接続口に、ステップモータ43により駆動される常
閉の開閉弁(真空弁)42を設けたものである。真空容
器41は吸気コレクタ2Aと負圧通路44で連通され、
この負圧通路44にコレクタ2Aより真空容器41への
空気流れを阻止するためのワンウェイバルブ45が介装
されている。このため、機関始動直後に真空容器41に
入っていた空気は機関始動後に吸気通路2に吸い出され
ることにより、真空化した状態に保たれる。
FIG. 9 is a control system diagram of the second embodiment.
The vacuum vessel 41 is connected to the steam passage 11 downstream of the steam outlet 12 and upstream of the pressure regulating valve 14.
A normally closed on-off valve (vacuum valve) 42 driven by a step motor 43 is provided at one connection port. The vacuum vessel 41 communicates with the intake collector 2A through a negative pressure passage 44,
A one-way valve 45 for preventing air from flowing from the collector 2A to the vacuum vessel 41 is interposed in the negative pressure passage 44. For this reason, the air that has entered the vacuum container 41 immediately after the engine is started is sucked into the intake passage 2 after the engine is started, and thus is kept in a vacuum state.

【0070】開閉弁42を有する真空容器41を設けた
ねらいは次の通りである。コンデンサ20の凝縮能力が
無限にあれば、この開閉弁42を有する真空容器41は
不要である。しかしながら、現実にはコンデンサ容積が
限られており、冷媒圧力を、図2に示したように中低速
度域かつ中低負荷域での目標値から高負荷域での目標値
へと変化させる場合、レスポンスよく冷媒圧力を変化さ
せるためには冷却ファン21の回転速度アップに加え、
この真空容器41が冷媒圧力の低圧側へのレスポンス向
上の有力な現実的手段となるためである。
The purpose of providing the vacuum vessel 41 having the on-off valve 42 is as follows. If the condensation capacity of the condenser 20 is infinite, the vacuum vessel 41 having the on-off valve 42 is unnecessary. However, in reality, the capacity of the condenser is limited, and the refrigerant pressure is changed from the target value in the middle and low speed region and the middle and low load region to the target value in the high load region as shown in FIG. In order to change the refrigerant pressure with good response, in addition to increasing the rotation speed of the cooling fan 21,
This is because the vacuum vessel 41 is a powerful realistic means for improving the response of the refrigerant pressure to the low pressure side.

【0071】図10のフローチャートは上記の開閉弁4
2の開閉を制御するためのものである。ここでは、開閉
弁42の開動作に冷却ファン21の回転速度の一定量の
アップを連動させているので、図10には冷却ファン2
1の回転速度目標値の演算をも合わせて示している。
The flowchart of FIG.
2 for controlling the opening and closing of the shutter. Here, a certain amount of increase in the rotation speed of the cooling fan 21 is linked to the opening operation of the on-off valve 42.
The calculation of the rotation speed target value of 1 is also shown.

【0072】図10においてステップ41では、機関回
転速度、機関トルクに加えて、スロットル弁開度TVO
を読み込む。ここで、図9にはアクセルペダル(図示し
ない)と関係なく、制御装置22からの指令を受けるス
テップモータ32によりスロットル弁31が駆動され
る、いわゆる電子制御スロットル装置を示しており、こ
の電子制御スロットル装置を備えるガソリン機関では、
アクセル開度と機関回転速度に応じた目標吸入空気量と
目標当量比(目標空燃比と相関があり、理論空燃比だけ
でなく理論空燃比よりもリーン側の空燃比も目標空燃比
とされる)を演算し、この目標吸入空気量と目標当量比
が得られるようにスロットル弁開度と、燃料インジェク
タ(図示しない)に与える燃料噴射パルス幅Tiとを演
算している。したがって、ここでは、このスロットル弁
開度の演算値をスロットル弁開度TVOとして用いる。
もちろん、スロットル弁がアクセルペダルと連動してい
るものでは、センサにより検出したスロットル弁開度を
用いればよい。
In FIG. 10, at step 41, in addition to the engine speed and the engine torque, the throttle valve opening TVO
Read. Here, FIG. 9 shows a so-called electronic control throttle device in which the throttle valve 31 is driven by a step motor 32 which receives a command from the control device 22 irrespective of an accelerator pedal (not shown). In a gasoline engine equipped with a throttle device,
The target intake air amount and the target equivalence ratio (corresponding to the target air-fuel ratio according to the accelerator opening and the engine speed), and not only the stoichiometric air-fuel ratio but also the air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio is taken as the target air-fuel ratio. ) Is calculated, and a throttle valve opening and a fuel injection pulse width Ti given to a fuel injector (not shown) are calculated so as to obtain the target intake air amount and the target equivalent ratio. Therefore, here, the calculated value of the throttle valve opening is used as the throttle valve opening TVO.
Of course, if the throttle valve is linked to the accelerator pedal, the throttle valve opening detected by the sensor may be used.

【0073】ステップ42では、このスロットル弁開度
TVOを用いて単位時間当たりのスロットル弁開度の変
化量であるスロットル弁角速度ωを算出する。これは、
たとえば図10の演算周期をΔtとすれば、今回のスロ
ットル弁開度から前回のスロットル弁開度を差し引いた
値を演算周期のΔtで除算することにより算出すればよ
い。
In step 42, the throttle valve angular velocity ω, which is the amount of change in the throttle valve opening per unit time, is calculated using the throttle valve opening TVO. this is,
For example, if the calculation cycle in FIG. 10 is Δt, the calculation may be performed by dividing a value obtained by subtracting the previous throttle valve opening from the current throttle valve opening by Δt in the calculation cycle.

【0074】ステップ43ではこのようにして算出した
スロットル弁角速度ωとスロットル弁開度TVOがそれ
ぞれ所定の条件を満たすかどうかみる。スロットル弁角
速度ωとスロットル弁開度TVOが所定の条件を満たす
ときはステップ44、45に進み開閉弁43を開くとと
もに、冷却ファン21の回転速度目標値を第1実施形態
の場合より一定量βだけ大きくする。一方、スロットル
弁角速度ωとスロットル弁開度TVOの一方でも所定の
条件を満たさないときはステップ43よりステップ4
6、47に進み、開閉弁43を全閉状態で保持するとと
もに、冷却ファン21の回転速度目標値R0を第1実施
形態と同じ値で演算する。
In step 43, it is determined whether or not the throttle valve angular velocity ω and the throttle valve opening TVO thus calculated satisfy predetermined conditions. When the throttle valve angular velocity ω and the throttle valve opening TVO satisfy predetermined conditions, the process proceeds to steps 44 and 45 to open the on-off valve 43, and the rotational speed target value of the cooling fan 21 is set to a fixed amount β compared to the first embodiment. Just make it bigger. On the other hand, if at least one of the throttle valve angular velocity ω and the throttle valve opening TVO does not satisfy the predetermined condition, the routine proceeds from step 43 to step 4
Proceeding to steps 6 and 47, the on-off valve 43 is held in the fully closed state, and the rotational speed target value R0 of the cooling fan 21 is calculated with the same value as in the first embodiment.

【0075】ここで、所定の条件は、図11、図12に
おいて斜線部で示したように、スロットル弁開度TVO
が所定値以下でスロットル弁角速度ωが所定値以上の領
域(つまり低負荷からの急加速時)である。これは低負
荷域からの急加速時には、急激な凝縮能力のアップが必
要とされる条件であるため、圧力調整弁14の開制御に
加えて、開閉弁42を開いて真空容器41により冷媒圧
力を急激に低下させるとともに、冷却ファン21の回転
速度を増速してコンデンサ20自体の凝縮能力をもアッ
プさせるようにするものである。
Here, the predetermined condition is, as shown by the hatched portions in FIGS. 11 and 12, the throttle valve opening TVO.
Is within a predetermined value and the throttle valve angular velocity ω is equal to or more than the predetermined value (that is, at the time of rapid acceleration from a low load). This is a condition that requires a rapid increase in condensation capacity during rapid acceleration from a low load range. In addition to controlling the opening of the pressure regulating valve 14, the on-off valve 42 is opened and the refrigerant pressure is controlled by the vacuum vessel 41. At the same time, the rotational speed of the cooling fan 21 is increased to increase the condensation capacity of the condenser 20 itself.

【0076】実際には、急激な凝縮能力のアップが必要
とされる条件は、そのときの機関運転条件(機関回転速
度と機関トルク)に応じて異なることが考えられるた
め、機関運転条件毎の複数のマップが必要と考えられ
る。したがって、機関運転条件毎の複数のマップを予め
用意しておき、ステップ43、44、45に代えて次の
操作を行う。
In practice, it is considered that the conditions under which the sudden increase in the condensing capacity is required may differ depending on the engine operating conditions (engine speed and engine torque) at that time. Multiple maps may be required. Therefore, a plurality of maps for each engine operating condition are prepared in advance, and the following operations are performed instead of steps 43, 44, and 45.

【0077】(1)そのときの機関回転速度と機関トル
クに応じたマップを選択する。予め用意している複数の
マップは、たとえば図11、図12に示すようなもので
ある。同図には機関回転速度が同一の1200rpm
で、機関トルクが相違する3枚のマップを少しずらして
示している。この場合に、現在の機関回転速度が120
0rpmで機関トルクが20N・mであれば、図11、
図12の一番手前のマップを選択する。
(1) A map corresponding to the engine speed and the engine torque at that time is selected. The plurality of maps prepared in advance are, for example, as shown in FIGS. In the figure, the engine speed is the same 1200 rpm.
Thus, three maps having different engine torques are slightly shifted. In this case, if the current engine speed is 120
If the engine torque is 20 N · m at 0 rpm, FIG.
The foreground map in FIG. 12 is selected.

【0078】(2)そのときのスロットル弁開度とスロ
ットル弁角速度の属する領域の指示に従う。そのときの
スロットル弁開度とスロットル弁角速度の属する領域が
図11、図12において一番手前のマップのうちの左下
の領域であったとすれば、開閉弁を開くとともに、R0
i+βを冷却ファンの回転速度目標値R0に入れる。こ
こで、図12の一番手前のマップにおいての各領域のR
0iは同じ値である。R0iはマップが違えば異なる
値、たとえば一番手前から2番目のマップはR0j、一
番手前から3番目のマップはR0kとなる。R0i、R
0j、R0kの間にはR0i<R0j<R0kの関係が
成立する。
(2) Follow the instructions in the area to which the throttle valve opening and the throttle valve angular velocity belong at that time. If the area to which the throttle valve opening and the throttle valve angular velocity belong at that time is the lower left area in the foreground maps in FIGS. 11 and 12, the open / close valve is opened and R0
i + β is set to the rotation speed target value R0 of the cooling fan. Here, the R of each area in the foreground map in FIG.
0i is the same value. R0i has different values for different maps, for example, R0j for the second map from the front and R0k for the third map from the front. R0i, R
The relationship of R0i <R0j <R0k is established between 0j and R0k.

【0079】なお、前記所定の条件を判定するのに用い
るパラメータはスロットル弁開度TVOおよびスロット
ル弁角速度ωの組み合わせに限られない。たとえば、ス
ロットル弁開度に代えて吸入空気量を用いたり、燃料噴
射量(燃料噴射パルス幅Ti)を用いたりすることがで
きる(図13、図14参照)。図13の場合を第3実施
形態、図14の場合を第4実施形態とすれば、これら2
つの実施形態の場合にも各機関運転条件毎にマップを選
択し、そのマップにおいて吸入空気量や燃料噴射量が所
定値以下、かつ吸入空気量や燃料噴射量の加速度が所定
値以上の領域であるとき、開閉弁43を開くとともに、
冷却ファン21の回転速度目標値を第1実施例の場合の
値より一定量βだけ大きくする。
The parameters used to determine the predetermined condition are not limited to the combination of the throttle valve opening TVO and the throttle valve angular velocity ω. For example, an intake air amount or a fuel injection amount (fuel injection pulse width Ti) can be used instead of the throttle valve opening (see FIGS. 13 and 14). If the case of FIG. 13 is a third embodiment and the case of FIG.
Also in the case of the two embodiments, a map is selected for each engine operating condition, and in the map, the intake air amount or the fuel injection amount is equal to or less than a predetermined value, and the acceleration of the intake air amount or the fuel injection amount is equal to or more than a predetermined value. One time, while opening the on-off valve 43,
The rotation speed target value of the cooling fan 21 is increased by a certain amount β from the value in the first embodiment.

【0080】また、第2実施形態では、開閉弁43の開
作動、冷却ファン21の回転速度の増速に加え、上記の
所定条件における冷媒圧力の低下側へのレスポンスを向
上させる目的で電動ウォータポンプ13を一時的に停止
する。電動ウォータポンプ13を一時的に停止すると冷
媒圧力のレスポンスがよくなる理由は次の通りである。
電動ウォータポンプ13を働かせることはウォータポン
プ13下流の圧力(したがって冷媒圧力)を増す方向な
ので、ウォータポンプ13を停止すればそのぶん冷媒圧
力が低下するからである。
In the second embodiment, in addition to the opening operation of the on-off valve 43 and the increase in the rotation speed of the cooling fan 21, the electric water heater is provided for improving the response to the decrease in the refrigerant pressure under the above-mentioned predetermined conditions. The pump 13 is temporarily stopped. The reason why the response of the refrigerant pressure is improved by temporarily stopping the electric water pump 13 is as follows.
This is because the operation of the electric water pump 13 increases the pressure downstream of the water pump 13 (therefore, the refrigerant pressure). Therefore, when the water pump 13 is stopped, the refrigerant pressure decreases correspondingly.

【0081】この電動ウォータポンプ13の一時的停止
について具体的に図15のフローチャートを用いて説明
する。図15は電動ウォータポンプ13を駆動制御する
ためのもので、第1実施形態の図7と置き換わるもので
ある。図7と同一部分には同一のステップ番号をつけて
詳細な説明は省略する。
The temporary stop of the electric water pump 13 will be specifically described with reference to the flowchart of FIG. FIG. 15 is for controlling the drive of the electric water pump 13 and replaces FIG. 7 of the first embodiment. The same steps as those in FIG. 7 are denoted by the same step numbers, and detailed description is omitted.

【0082】図7と相違する部分はステップ25、2
6、27で、ここで電動ウォータポンプ13の一時的停
止を行う。詳細には、ステップ25でスロットル弁開度
TVOとスロットル弁角速度ωがともに所定の条件であ
るとき、ステップ26に進み、所定の条件が成立してか
らの経過時間と所定値を比較する。所定の条件が成立し
てからの経過時間が所定値に達していなければ(一定時
間が経過していなければ)、ステップ27に進み、電動
ウォータポンプ13を非作動状態とし、所定の条件が成
立してからの経過時間が所定値に達したとき(一定時間
が経過したとき)、ステップ23で電動ウォータポンプ
13を作動状態に戻す。
Steps different from those in FIG.
At steps 6 and 27, the electric water pump 13 is temporarily stopped. More specifically, when the throttle valve opening TVO and the throttle valve angular velocity ω are both under the predetermined condition in step 25, the process proceeds to step 26, and the elapsed time after the predetermined condition is satisfied is compared with a predetermined value. If the elapsed time since the predetermined condition is satisfied has not reached the predetermined value (if the predetermined time has not elapsed), the process proceeds to step 27, in which the electric water pump 13 is deactivated, and the predetermined condition is satisfied. When the elapsed time after the predetermined time has reached the predetermined value (when the fixed time has elapsed), the electric water pump 13 is returned to the operating state in step 23.

【0083】なお、第3実施形態では、ステップ25を
吸入空気量とその加速度がともに所定の条件であると
き、第4実施形態では、ステップ25を燃料噴射量とそ
の加速度がともに所定の条件であるときに置き換えるこ
とはいうまでもない。
In the third embodiment, step 25 is performed when both the intake air amount and its acceleration are under predetermined conditions, and in the fourth embodiment, step 25 is performed when both the fuel injection amount and its acceleration are under predetermined conditions. It goes without saying that it is replaced at a certain time.

【0084】このように第2、第3、第4の実施形態に
よれば、急激な凝縮能力のアップが必要とされる条件で
ある所定の条件に限って、開閉弁42を開いて蒸気出口
部12近傍の蒸気通路11と真空容器41を連通させる
ことにより冷媒圧力を急激に低下させるともに、冷却フ
ァン21の回転速度も増速してコンデンサ20自体の凝
縮能力を向上させるようにしたので、急激な凝縮能力の
アップが必要とされる条件である低負荷からの急加速時
においても、冷媒圧力(燃焼室周辺部壁の温度)をレス
ポンスよく下げることができる。
As described above, according to the second, third, and fourth embodiments, the on-off valve 42 is opened and the steam outlet is opened only under predetermined conditions that require a rapid increase in condensation capacity. Since the refrigerant pressure is suddenly reduced by connecting the vapor passage 11 near the part 12 and the vacuum vessel 41, the rotation speed of the cooling fan 21 is also increased to improve the condensation capability of the condenser 20 itself. The refrigerant pressure (the temperature of the peripheral wall of the combustion chamber) can be reduced with good response even at the time of rapid acceleration from a low load, which is a condition that requires a rapid increase in condensation capacity.

【0085】また、所定の条件の成立時に電動ウォータ
ポンプ13が作動していれば、その成立時より一定時間
だけその電動ポンプ13の作動を停止するようにしてい
るので、冷媒圧力の低圧側へのレスポンスをさらに良く
することができる。
Further, if the electric water pump 13 is operating when the predetermined condition is satisfied, the operation of the electric pump 13 is stopped for a certain period of time from the time when the predetermined condition is satisfied. Response can be further improved.

【0086】図16の制御システム図は第5実施形態
で、第1実施形態の図1と置き換わるものである。図1
と同一部分には同一符号をつけて詳細な説明は省略す
る。
The control system diagram of FIG. 16 is a fifth embodiment, which replaces FIG. 1 of the first embodiment. FIG.
The same reference numerals are given to the same parts as those described above, and the detailed description is omitted.

【0087】第5実施形態は、圧力調整弁14の下流の
蒸気通路11に過熱器51とタービン52を設けること
により、内燃機関の冷却系、排気系へと廃棄される熱エ
ネルギーを回収するようにしたものである。すなわち、
ウォータジャケット8にて機関燃焼熱を受けて飽和蒸気
となった冷却水が過熱器51に送り込まれると、この飽
和蒸気を過熱器51が排気の熱によりさらに過熱するこ
とにより排気エネルギーの一部を吸収する。また、過熱
器51を経た高温高圧の過熱蒸気で回転力を発生するタ
ービン52により、熱エネルギーが回転エネルギーとし
て回収される。
In the fifth embodiment, the superheater 51 and the turbine 52 are provided in the steam passage 11 downstream of the pressure regulating valve 14 so as to recover the heat energy discarded to the cooling system and the exhaust system of the internal combustion engine. It was made. That is,
When the cooling water which has become the saturated steam by receiving the engine combustion heat in the water jacket 8 is sent to the superheater 51, the saturated steam is further heated by the exhaust heat by the superheater 51, so that part of the exhaust energy is reduced. Absorb. Further, thermal energy is recovered as rotational energy by a turbine 52 that generates rotational force with high-temperature, high-pressure superheated steam that has passed through a superheater 51.

【0088】このタービン52によるエネルギー回収を
さらに図17により説明する。図17において61はタ
ービン52に連結された回転電機である。この回転電機
61は基本的にはタービン52の回転力により発電機と
して作動し、その出力はインバータ62を介して充電電
力としてバッテリ63に付与される。
The energy recovery by the turbine 52 will be further described with reference to FIG. In FIG. 17, reference numeral 61 denotes a rotating electric machine connected to the turbine 52. The rotating electric machine 61 basically operates as a generator by the rotational force of the turbine 52, and its output is supplied to the battery 63 as charging power via the inverter 62.

【0089】また、回転電機61と機関本体1との間に
は電磁式のクラッチ64を有する減速装置(回転伝達機
構)65を設けてあり、クラッチ64をONとすること
により機関本体1とタービン52または回転電機61と
の間で回転力の伝達を可能にしている。すなわち、クラ
ッチ64をOFFとした状態では従来と同様にタービン
52の回転力を発電のための動力源としてのみ利用可能
であるのに対して、クラッチ64をONとした状態では
タービン52の回転力を減速装置65を介して機関本体
に伝達することにより動力補助を行い、あるいは機関本
体1の出力により回転電機61を駆動して機関本体1を
動力源とする発電を行わせることができる。なお、66
はインバータ62からのバッテリ電力により作動する車
両電気系を示しており、ハイブリッドカーの場合はその
動力源となる電動モータなどもこれにあたる。
A reduction gear (rotation transmission mechanism) 65 having an electromagnetic clutch 64 is provided between the rotating electric machine 61 and the engine main body 1. The transmission of the rotational force between the motor 52 and the rotating electric machine 61 is enabled. That is, when the clutch 64 is turned off, the torque of the turbine 52 can be used only as a power source for power generation as in the related art, whereas when the clutch 64 is turned on, the torque of the turbine 52 can be used. Is transmitted to the engine body via the reduction gear 65, or power is assisted, or the output of the engine body 1 drives the rotating electric machine 61 to generate electric power using the engine body 1 as a power source. Note that 66
Denotes a vehicle electric system which is operated by battery power from the inverter 62. In the case of a hybrid car, an electric motor or the like as a power source thereof corresponds thereto.

【0090】上述したクラッチ64のON・OFFや回
転電機61とバッテリ63とのあいだの電力の授受も、
実際のバッテリ電圧に基づいて制御装置22により制御
される。
The ON / OFF of the clutch 64 and the transfer of electric power between the rotating electric machine 61 and the battery 63 are also described.
It is controlled by the control device 22 based on the actual battery voltage.

【0091】このように第5実施形態によれば、第1実
施形態に加えて廃熱回収を行うことができる。
As described above, according to the fifth embodiment, waste heat recovery can be performed in addition to the first embodiment.

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

【図1】第1実施形態の冷却系統の制御システム図。FIG. 1 is a control system diagram of a cooling system according to a first embodiment.

【図2】機関回転速度と機関トルクに対する冷媒圧力、
機関燃焼室周辺部壁温の特性図。
FIG. 2 shows refrigerant pressure with respect to engine speed and engine torque,
FIG. 4 is a characteristic diagram of a wall temperature around an engine combustion chamber.

【図3】調整弁開度の演算を説明するためのフローチャ
ート。
FIG. 3 is a flowchart for explaining calculation of an adjustment valve opening degree.

【図4】冷媒圧力目標値の特性図。FIG. 4 is a characteristic diagram of a refrigerant pressure target value.

【図5】冷却ファンの回転速度目標値の演算を説明する
ためのフローチャート。
FIG. 5 is a flowchart for explaining calculation of a rotation speed target value of the cooling fan.

【図6】冷却ファンの回転速度目標値の特性図。FIG. 6 is a characteristic diagram of a rotation speed target value of the cooling fan.

【図7】電動ウォータポンプの開閉制御を説明するため
のフローチャート。
FIG. 7 is a flowchart for explaining opening / closing control of the electric water pump.

【図8】遮断弁の制御を説明するためのフローチャー
ト。
FIG. 8 is a flowchart for explaining control of a shutoff valve.

【図9】第2実施形態の冷却系統の制御システム図。FIG. 9 is a control system diagram of a cooling system according to a second embodiment.

【図10】第2実施形態の開閉弁の制御および冷却ファ
ンの回転速度目標値の演算を説明するためのフローチャ
ート。
FIG. 10 is a flowchart for explaining control of an on-off valve and calculation of a rotation speed target value of a cooling fan according to a second embodiment.

【図11】第2実施形態のスロットル弁の開度および角
速度に対する開閉弁の開閉特性を示す表図。
FIG. 11 is a table showing the opening and closing characteristics of the on-off valve with respect to the opening degree and angular velocity of the throttle valve according to the second embodiment.

【図12】第2実施形態のスロットル弁の開度および角
速度に対する冷却ファンの回転速度目標値の特性を示す
表図。
FIG. 12 is a table showing characteristics of a rotation speed target value of a cooling fan with respect to an opening degree and an angular velocity of a throttle valve according to a second embodiment.

【図13】第3実施形態の吸入空気量およびその加速度
に対する開閉弁の開閉特性を示す表図。
FIG. 13 is a table showing the opening / closing characteristics of the on-off valve with respect to the intake air amount and its acceleration in the third embodiment.

【図14】第4実施形態の燃料噴射量およびその加速度
に対する開閉弁の開閉特性を示す表図。
FIG. 14 is a table showing the opening and closing characteristics of an on-off valve with respect to a fuel injection amount and an acceleration thereof according to a fourth embodiment.

【図15】第2実施形態の電動ウォータポンプの開閉制
御を説明するためのフローチャート。
FIG. 15 is a flowchart for explaining opening / closing control of the electric water pump according to the second embodiment.

【図16】第5実施形態の冷却系統の制御システム図。FIG. 16 is a control system diagram of a cooling system according to a fifth embodiment.

【図17】第5実施形態の制御系統の概略構成図。FIG. 17 is a schematic configuration diagram of a control system according to a fifth embodiment.

【図18】機関負荷に対する機関燃焼室周辺部壁温と冷
媒圧力の特性図。
FIG. 18 is a characteristic diagram of a wall temperature of a peripheral portion of an engine combustion chamber and a refrigerant pressure with respect to an engine load.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 機関本体 3 排気通路 8 ウォータジャケット 14 圧力制御弁 20 コンデンサ 22 制御装置 41 真空容器 42 開閉弁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine main body 3 Exhaust passage 8 Water jacket 14 Pressure control valve 20 Condenser 22 Control device 41 Vacuum container 42 On-off valve

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】機関燃焼室周辺を覆う部位を有しポンプに
より冷媒を循環させる密閉された冷却経路と、 機関燃焼熱により気相となった冷媒を冷却して液化する
コンデンサと、 指令値に応じてこの気相となった冷媒圧力を調整し得る
弁手段と、 機関燃焼室周辺を覆う液相冷媒の液位が一定に保たれる
ように前記ポンプを駆動する手段と、 前記冷媒圧力が目標値となるように前記指令値を制御す
る手段と備えることを特徴とする内燃機関。
1. A closed cooling path having a portion covering the periphery of an engine combustion chamber and circulating a refrigerant by a pump, a condenser for cooling and liquefying a gas phase refrigerant by heat generated by engine combustion, and Valve means for adjusting the pressure of the refrigerant in the gaseous phase in response thereto; means for driving the pump such that the liquid level of the liquid-phase refrigerant covering the periphery of the engine combustion chamber is kept constant; and An internal combustion engine comprising: means for controlling the command value so as to be a target value.
【請求項2】前記弁手段を前記気相となった冷媒が出て
くる部位の近傍に設けることを特徴とする請求項1に記
載の内燃機関。
2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein said valve means is provided in the vicinity of a portion from which said gaseous refrigerant flows.
【請求項3】前記目標値が低負荷域で大きく、高負荷域
で小さくなる値であることを特徴とする請求項1または
2に記載の内燃機関。
3. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the target value is a value which is large in a low load region and is small in a high load region.
【請求項4】前記コンデンサを強制冷却するファンを備
え、この冷却ファンの回転速度が目標値となるように制
御することを特徴とする請求項3に記載の内燃機関。
4. The internal combustion engine according to claim 3, further comprising a fan for forcibly cooling the condenser, and controlling the rotation speed of the cooling fan to a target value.
【請求項5】前記冷媒圧力を検出する手段を備え、この
検出値が前記目標値と一致するように前記指令値をフィ
ードバック制御することを特徴とする請求項1から4ま
でのいずれか一つに記載の内燃機関。
5. The apparatus according to claim 1, further comprising means for detecting the refrigerant pressure, wherein the command value is feedback-controlled so that the detected value matches the target value. An internal combustion engine according to claim 1.
【請求項6】前記気相となった冷媒が出てくる部位の近
傍でかつ前記弁手段の上流側に常閉の開閉弁を有する真
空容器を備え、急激な凝縮能力のアップが必要とされる
条件で前記開閉弁を開くことを特徴とする請求項1から
5までのいずれか一つに記載の内燃機関。
6. A vacuum vessel having a normally closed on-off valve in the vicinity of a portion from which the refrigerant in a gaseous phase flows out and upstream of the valve means, and a rapid increase in condensation capacity is required. The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the on-off valve is opened under the following conditions.
【請求項7】前記急激な凝縮能力のアップが必要とされ
る条件は、機関負荷が所定値以下で機関負荷の変化速度
が所定値以上の領域であることを特徴とする請求項6に
記載の内燃機関。
7. The condition according to claim 6, wherein the condition in which the rapid increase in the condensing capacity is required is in a region where the engine load is equal to or less than a predetermined value and the changing speed of the engine load is equal to or more than a predetermined value. Internal combustion engine.
【請求項8】前記機関負荷は、スロットル弁開度、吸入
空気量または燃料噴射量であることを特徴とする請求項
7に記載の内燃機関。
8. The internal combustion engine according to claim 7, wherein the engine load is a throttle valve opening, an intake air amount, or a fuel injection amount.
【請求項9】前記急激な凝縮能力のアップが必要とされ
る条件を機関運転条件毎に設定することを特徴とする請
求項7または8に記載の内燃機関。
9. The internal combustion engine according to claim 7, wherein the condition in which the rapid increase in the condensation capacity is required is set for each engine operating condition.
【請求項10】前記急激な凝縮能力のアップが必要とさ
れる条件で前記冷却ファンの回転速度の目標値を増大補
正することを特徴とする請求項6から9までのいずれか
一つに記載の内燃機関。
10. The method according to claim 6, wherein the target value of the rotation speed of the cooling fan is corrected to increase under the condition that the rapid increase of the condensation capacity is required. Internal combustion engine.
【請求項11】前記ポンプが作動している場合に、前記
急激な凝縮能力のアップが必要とされる条件の成立時よ
り前記ポンプの作動を一時的に停止することを特徴とす
る請求項6から10までのいずれか一つに記載の内燃機
関。
11. The pump according to claim 6, wherein when the pump is operating, the operation of the pump is temporarily stopped when a condition that requires a rapid increase in the condensation capacity is satisfied. 11. The internal combustion engine according to any one of items 1 to 10.
【請求項12】前記弁手段をバイパスする通路にリリー
フバルブを備えることを特徴とする請求項1から11ま
でのいずれか一つに記載の内燃機関。
12. The internal combustion engine according to claim 1, wherein a relief valve is provided in a passage that bypasses the valve means.
【請求項13】機関停止時に前記冷却経路からリザーバ
タンクへと液相冷媒を移動させておき、機関始動時に前
記冷却経路内を真空化した後に冷媒をリザーバタンクか
ら前記冷却経路内へと戻す際に、前記冷却経路内の真空
化にスロットル弁下流の吸入負圧を用いることを特徴と
する請求項1から12までのいずれか一つに記載の内燃
機関。
13. When the liquid-phase refrigerant is moved from the cooling path to the reservoir tank when the engine is stopped, and when the inside of the cooling path is evacuated when the engine is started, the refrigerant is returned from the reservoir tank into the cooling path. 13. The internal combustion engine according to claim 1, wherein a negative suction pressure downstream of a throttle valve is used to evacuate the cooling path.
【請求項14】前記真空容器の真空化にスロットル弁下
流の吸入負圧を用いることを特徴とする請求項6から1
2までのいずれか一つに記載の内燃機関。
14. A vacuum pump according to claim 6, wherein said vacuum container is evacuated by using a suction negative pressure downstream of a throttle valve.
3. The internal combustion engine according to any one of 2 to 2.
【請求項15】前記弁手段を通過した気相冷媒を機関排
気で加熱する過熱器と、この過熱器で過熱された気相冷
媒の有する熱エネルギを機械的エネルギに変換するター
ビンとを備えることを特徴とする請求項1から14まで
のいずれか一つに記載の内燃機関。
15. A superheater for heating gas-phase refrigerant passing through the valve means with engine exhaust gas, and a turbine for converting heat energy of the gas-phase refrigerant superheated by the superheater into mechanical energy. The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 14, characterized in that:
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