(57)【要約】【課題】本発明は、冷媒の噴射によって冷却を行うエンジンを適切に冷却することを課題とする。【解決手段】本発明のエンジン（２）の冷却装置（１）は、冷媒が蒸発するウォータジャケット（６）と、ウォータジャケット（６）内へ冷媒を噴射する噴射ノズル（１０ａ乃至１０ｅ）と、この噴射ノズル（１０ａ乃至１０ｅ）における冷媒へ噴射圧力を加える加圧ポンプ（１２）と、この噴射ノズル（１０ａ乃至１０ｅ）と加圧ポンプ（１２）とを制御して噴射を実行させるＥＣＵ（１５）とを備え、ウォータジャケット（６）内の圧力を変化させることで、冷媒の蒸発による吸熱量を変化させて、エンジン（２）の冷却及び暖機を行うことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が蒸発するウォータジャケットと、
当該ウォータジャケット内へ冷媒を噴射する冷媒噴射手段と、
を備え、
前記冷媒噴射手段は、冷媒の噴射圧力により前記ウォータジャケット内の圧力を制御することを特徴とするエンジンの冷却装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンの冷却装置において、
前記冷媒噴射手段は、ウォータジャケット内へ冷媒を噴射する噴射弁と、
当該噴射弁における噴射圧力を制御する加圧ポンプと、
前記噴射弁と前記加圧ポンプとを制御して噴射を実行させる制御手段と、
を備えたことを特徴とするエンジンの冷却装置。
【請求項３】
請求項１記載のエンジンの冷却装置において、
前記冷媒噴射手段は、エンジン冷却の要請に応じてウォータジャケット内の圧力を低下させ、
エンジン暖機の要請に応じてウォータジャケット内の圧力を上昇させることを特徴とするエンジンの冷却装置。
【請求項４】
請求項１記載のエンジンの冷却装置において、
前記冷媒噴射手段は、ウォータジャケット内における冷媒の蒸発量を参照して、ウォータジャケットへの冷媒の噴射量を設定することを特徴とするエンジンの冷却装置。
【請求項５】
請求項１記載のエンジンの冷却装置において、
前記ウォータジャケット内の温度を計測する温度計測手段と、
前記ウォータジャケット内の圧力を計測する圧力計測手段と、
前記温度計測手段から取得される温度情報と、前記圧力計測手段から取得される圧力情報とに基づいて、前記冷媒噴射手段による前記ウォータジャケット内への冷媒の噴射圧力及び／又は噴射量を決定する噴射制御手段と、
を備えたことを特徴とするエンジンの冷却装置。
【請求項６】
請求項１記載のエンジンの冷却装置において、
前記ウォータジャケット内で蒸発した冷媒を凝縮する凝縮器と、
前記ウォータジャケットと前記凝縮器との間に配置された圧力調整弁と、
当該圧力調整弁を制御する圧力弁制御手段と、
を備えたことを特徴とするエンジンの冷却装置。
【請求項７】
冷媒が蒸発するウォータジャケットと、
当該ウォータジャケット内へ冷媒を噴射する冷媒噴射手段と、
前記ウォータジャケットで蒸発した冷媒を介してエンジンの廃熱を回収する動力回収機と、
を備え、
前記冷媒噴射手段は、冷媒の噴射圧力により前記ウォータジャケット内の圧力を制御することを特徴とするエンジン。
【請求項８】
冷媒が蒸発するウォータジャケットと、
当該ウォータジャケット内へ冷媒を噴射する冷媒噴射手段と、
前記ウォータジャケットで蒸発した冷媒を介してエンジンの廃熱を回収する動力回収機と、
を備え、
前記冷媒噴射手段は、冷媒の噴射圧力により前記ウォータジャケット内の圧力を制御するとともに、ウォータジャケット内における冷媒の蒸発量を参照して、ウォータジャケットへの冷媒の噴射量を設定することを特徴とするエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒を噴射してエンジンを冷却するスプレー冷却を用いたエンジンの冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの冷却装置では、ラジエータで冷却された液体冷媒がウォータポンプにより圧送され、ウォータジャケット内を循環してエンジン各部を冷却する強制循環方式が採用されている。このような冷却方式とは異なる冷却方式として、燃焼によって高温となる部位へ冷媒を噴射し、噴射された冷媒の蒸発により冷却部位を冷却するものが特許文献１に開示されている。このような冷媒を噴射する冷却方式は冷媒が蒸発する際の潜熱を利用するので、冷却部位と冷媒との間の熱交換量が強制循環方式に比べて極めて多く、より少ない冷媒量で同等の冷却効果が得られる。
【０００３】
このような冷媒を噴射する冷却方式を改良した発明が特許文献２に開示されている。特許文献２のエンジンの冷却装置では、冷却室空間（ウォータジャケット）に噴射口を向けた冷媒噴射ノズルを備え、エンジン温度が所定温度以上のときに、エンジン回転数及びエンジン負荷に応じて冷媒噴射ノズルから冷却室空間に冷媒を噴射することが行われている。このエンジンの冷却装置に備えられた制御装置は、シリンダブロックに埋設された温度センサからエンジン温度を検出し、エンジン温度が所定温度以上と判定するとエンジンが暖機を完了しているとして、噴射ノズルの冷媒の噴射量を制御する給水ポンプを駆動する。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−１７０５１６号公報
【特許文献２】特開平３−１８６１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このようなエンジンを冷却する冷媒の蒸発する温度、いわゆる、冷媒の飽和温度は、冷媒の圧力が高いほど高温となり、冷媒の圧力が低いほど低温となることが知られている。すなわち、冷媒の飽和温度は、冷媒が蒸発するウォータジャケット内の圧力によって変化する。このように、冷媒の飽和温度が変化すると、冷媒の蒸発量が変化する。冷媒の蒸発量が変化すると、冷媒の蒸発によるエンジンの冷却効果が影響を受けることとなる。すなわち、ウォータジャケット内が高圧になると、冷媒の飽和温度が上昇する。飽和温度が上昇すると、冷媒の蒸発量が減少する。このような冷媒の蒸発量が不足することにより、冷却部位の冷却が不足し、エンジンがオーバーヒートとなることが考えられる。また、ウォータジャケット内が低圧になると、冷媒の飽和温度が低下する。飽和温度が低下すると、冷媒の蒸発量が増加する。このように冷媒の蒸発過多により、冷却部位が過冷却となり、潤滑油の粘性が増大し、フリクションが増大することが考えられる。しかしながら、特許文献１や特許文献２のエンジンの冷却装置は、このようなウォータジャケット内の圧力の変化や冷媒の残留を考慮した冷媒の噴射を行っていない。
【０００６】
そこで、本発明は、冷媒の噴射によって冷却を行うエンジンを適切に冷却することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決する本発明のエンジンの冷却装置は、冷媒が蒸発するウォータジャケットと、当該ウォータジャケット内へ冷媒を噴射する冷媒噴射手段とを備え、前記冷媒噴射手段は、冷媒の噴射圧力により前記ウォータジャケット内の圧力を制御することを特徴とする（請求項１）。このような構成とすることにより、ウォータジャケット内の圧力を変化させることで、ウォータジャケット内部、すなわち、ウォータジャケットを形成するシリンダヘッドやシリンダ壁面における冷媒の蒸発量を変化させて、シリンダヘッドやシリンダ壁面の温度を調整することができる。このような冷媒が蒸発するシリンダヘッドやシリンダ壁面を以下において「蒸発部」と称する。冷却装置は、ウォータジャケット内の圧力を変化させ、冷媒の飽和温度を変化させる。これにより、冷却装置はウォータジャケット内の冷媒の蒸発量を増減することができる。冷媒は蒸発時に潜熱を吸収して蒸発部を冷却するので、冷媒の蒸発量が増減されると、蒸発部における冷却状態が変化する。このように、ウォータジャケット内の圧力を変化させて、冷媒の蒸発部の冷却及び昇温を行うことができる。
【０００８】
このようなエンジンの冷却装置において、前記冷媒噴射手段は、ウォータジャケット内へ冷媒を噴射する噴射弁と、当該噴射弁における噴射圧力を制御する加圧ポンプと、前記噴射弁と前記加圧ポンプとを制御して噴射を実行させる制御手段とを備えた構成とすることができる（請求項２）。
【０００９】
このようなエンジンの冷却装置において、前記冷媒噴射手段は、エンジン冷却の要請に応じてウォータジャケット内の圧力を低下させ、エンジン暖機の要請に応じてウォータジャケット内の圧力を上昇させることができる（請求項３）。これにより、冷媒の蒸発部の冷却及び昇温を行うことができる。すなわち、ウォータジャケット内の圧力を低下させると、冷媒の飽和温度が低下して冷媒の蒸発量が増加する。このように冷媒の蒸発が増加すると、蒸発時の冷媒の吸収する潜熱が増加するため、冷媒の蒸発部の冷却が促進される。一方、ウォータジャケット内の圧力が上昇すると、冷媒の飽和温度が上昇して冷媒の蒸発量が減少する。このように冷媒の蒸発量が減少すると、蒸発時の冷媒の吸収する潜熱が減少するため、冷媒の蒸発部の冷却効果が減少し、温度が上昇する。
【００１０】
このようなエンジンの冷却装置において、前記冷媒噴射手段は、ウォータジャケット内における冷媒の蒸発量を参照して、ウォータジャケットへの冷媒の噴射量を設定することができる（請求項４）。これにより、ウォータジャケットに噴射する冷媒の不足や過多を抑制することができる。このように、噴射される冷媒の不足が抑制されて、冷媒の蒸発部の冷却不足が抑えられる。また、冷媒の噴射量の過多が抑制されるので、冷媒が蒸発せずにウォータジャケット内に残留することが抑制される。このようにウォータジャケット内における冷媒の残留が抑制されると、冷却を必要としない状態における冷媒の不要な蒸発が抑制されるので、エンジンの過冷却が抑制される。このように、冷却装置は冷却部を継続して適温に維持することができる。
【００１１】
さらに、このようなエンジンの冷却装置は、前記ウォータジャケット内の温度を計測する温度計測手段と、前記ウォータジャケット内の圧力を計測する圧力計測手段と、前記温度計測手段から取得される温度情報と、前記圧力計測手段から取得される圧力情報とに基づいて、前記冷媒噴射手段による前記ウォータジャケット内への冷媒の噴射圧力及び／又は噴射量を決定する噴射制御手段とを備えた構成とすることができる（請求項５）。このような構成とすることにより、冷却装置はウォータジャケット内の温度情報と圧力情報から冷媒の飽和蒸気量や蒸発による冷却能力を決定する要素に関する情報を算出して、冷媒の噴射圧力及び／又は噴射量を決定できる。このように決定された噴射圧力、噴射量の冷媒が噴射制御手段から噴射される。
【００１２】
また、このようなエンジンの冷却装置において、前記ウォータジャケット内で蒸発した冷媒を凝縮する凝縮器と、前記ウォータジャケットと前記凝縮器との間に配置された圧力調整弁と、当該圧力調整弁を制御する圧力弁制御手段とを備えた構成とすることができる（請求項６）。このような構成とすることにより、ウォータジャケット内の冷媒量を増減させて、ウォータジャケット内の圧力を制御することができる。これにより、ウォータジャケット内における冷媒の蒸発量を増減させて、冷媒の蒸発部の冷却及び昇温を行うことができる。
【００１３】
このような冷却装置を組み込んだ本発明のエンジンは、冷媒が蒸発するウォータジャケットと、当該ウォータジャケット内へ冷媒を噴射する冷媒噴射手段と、前記ウォータジャケットで蒸発した冷媒を介してエンジンの廃熱を回収する動力回収機とを備え、前記冷媒噴射手段は、冷媒の噴射圧力により前記ウォータジャケット内の圧力を制御することを特徴とする（請求項７）。このような構成とすることにより、ウォータジャケット内で、冷媒が蒸発して得たエンジンの廃熱を動力回収機で電気エネルギーなどに変換して回収することができる。
【００１４】
さらに、このようなエンジンの前記冷媒噴射手段は、冷媒の噴射圧力により前記ウォータジャケット内の圧力を制御するとともに、ウォータジャケット内における冷媒の蒸発量を参照して、ウォータジャケットへの冷媒の噴射量を設定する構成とすることができる（請求項８）。これにより、冷媒の噴射時におけるウォータジャケット内の圧力、温度の条件で蒸発可能な最大量に応じた冷媒量を噴射するように設定することができる。これにより、この圧力、温度の条件において回収できる蒸気の冷媒量を増加することができる。すなわち、エンジンの廃熱から回収できるエネルギーを増加することができる。このため、廃熱回収効率を向上することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のエンジンの冷却装置は、冷媒が蒸発するウォータジャケットと、ウォータジャケット内へ冷媒を噴射して冷媒の噴射圧力により前記ウォータジャケット内の圧力を制御する冷媒噴射手段とを備えたことにより、ウォータジャケット内の圧力を変化させて、冷媒の蒸発による吸熱量を変化させて、エンジンを適切な温度に冷却及び暖機することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例】
【００１７】
本発明の実施例について図面を参照しつつ説明する。図１は本実施例の冷却装置１を組み込んだエンジン２の概略構成を示した説明図である。エンジン２は冷却装置１とともに、ピストン３、シリンダブロック４、シリンダヘッド５を備えている。シリンダブロック４及びシリンダヘッド５には冷媒の通じるウォータジャケット６が形成されている。シリンダヘッド５側のウォータジャケット６はシリンダヘッド５に組み付けられる吸気弁７及び排気弁８の周囲に形成されている。
【００１８】
冷却装置１は第一噴射ノズル１０ａ乃至第五噴射ノズル１０ｅ、液体経路１１、加圧ポンプ１２、温度センサ１３、圧力センサ１４、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１５を備えている。第一噴射ノズル１０ａ乃至第五噴射ノズル１０ｅ、液体経路１１、加圧ポンプ１２、ＥＣＵ１５は、本発明の冷媒噴射手段に相当する。また、冷却装置１は、冷媒タンク１６、蒸気経路１７、凝縮器１８及び圧力調整弁１９を備えている。
【００１９】
第一噴射ノズル１０ａ乃至第五噴射ノズル１０ｅは、ウォータジャケット６内のそれぞれ異なる冷却部位へ冷媒を噴射する。これらの噴射ノズルは、電気的に接続されたＥＣＵ１５から送信される噴射指令に応じた冷媒量の冷媒を噴射する。
【００２０】
第一噴射ノズル１０ａ及び第二噴射ノズル１０ｂは、噴射口をシリンダブロック４側のウォータジャケット６内に露出させてシリンダブロック４に装着されている。この第一噴射ノズル１０ａの噴射口及び第二噴射ノズル１０ｂの噴射口は、ウォータジャケット６内のシリンダボア壁６ａ側の側面へ向けて冷媒を噴射するように配置されている。
【００２１】
第三噴射ノズル１０ｃ、第四噴射ノズル１０ｄ、第五噴射ノズル１０ｅは、噴射口をシリンダヘッド５側のウォータジャケット６内に露出させてシリンダヘッド５に装着されている。第三噴射ノズル１０ｃの噴射口は、吸気弁７側へ向けて冷媒を噴射するように配置され、第四噴射ノズル１０ｄの噴射口は、排気弁８側へ向けて冷媒を噴射するように配置されている。また、第五噴射ノズル１０ｅの噴射口は、燃焼室上部へ向けて冷媒を噴射するように配置されている。
【００２２】
液体経路１１は一端が加圧ポンプ１２と接続している。液体経路１１は経路の途中で分岐しており、分岐した先の各端部は第一噴射ノズル１０ａ乃至第五噴射ノズル１０ｅにそれぞれ接続されている。この液体経路１１内の加圧ポンプ１２から各噴射ノズルへ冷媒が流通する。
【００２３】
加圧ポンプ１２は、各噴射ノズルにおける噴射圧力を制御するポンプである。加圧ポンプ１２は、ＥＣＵ１５と電気的に接続されており、ＥＣＵ１５から送信される信号に基づいて、冷媒タンク１６から冷媒を汲みあげ、冷媒を加圧して各噴射ノズルへ圧送する。
【００２４】
温度センサ１３と圧力センサ１４は、シリンダブロック４側のウォータジャケット６内に配置されており、温度センサ１３は本発明の温度計測手段に相当し、圧力センサ１４は本発明の圧力計測手段に相当する。
【００２５】
ＥＣＵ１５は、第一噴射ノズル１０ａ乃至第五噴射ノズル１０ｅ、加圧ポンプ１２と電気的に接続されており、各噴射ノズルと加圧ポンプ１２とを制御して噴射を実行させる。また、温度センサ１３、圧力センサ１４、圧力調整弁１９のそれぞれと電気的に接続されている。このＥＣＵ１５は、温度センサ１３から取得される温度情報と、圧力センサ１４から取得される圧力情報とに基づいて、第一噴射ノズル１０ａ乃至第五噴射ノズル１０ｅによるウォータジャケット６内への冷媒の噴射圧力及び噴射量を決定する。ＥＣＵ１５は、決定した噴射圧力に応じた信号を加圧ポンプ１２に発信し、決定した噴射量に応じて各噴射ノズルに噴射指令を発信する。このように、冷媒の噴射を制御するＥＣＵ１５は本発明の噴射制御手段に相当する。
【００２６】
蒸気経路１７は一端がウォータジャケット６のシリンダヘッド５側に接続され、他端が凝縮器１８に接続されている。ウォータジャケット６内で蒸発した冷媒は、蒸気経路１７を通じて凝縮器１８へ流入する。
【００２７】
凝縮器１８は、ウォータジャケット６内で蒸発した冷媒を冷却して、凝縮し、液状へ戻す。凝縮器１８で液状とされた冷媒は、冷媒タンク１６に送られる。
【００２８】
圧力調整弁１９は、蒸気経路１７のウォータジャケット６と凝縮器１８との間に配置されている。この圧力調整弁１９は、本発明の圧力弁制御手段に相当するＥＣＵ１５と電気的に接続されており、ＥＣＵ１５から指令信号を受け、蒸気経路１７を流通する冷媒量を増減する。
【００２９】
さらに、エンジン２には、過熱器２１と動力回収機２２が備えられている。過熱器２１及び動力回収機２２は、圧力調整弁１９と凝縮器１８との間で蒸気経路１７に接触するように配置されている。これらは、圧力調整弁１９に近い側から過熱器２１、動力回収機２２の順に配置されている。
【００３０】
過熱器２１は、エンジン２の燃焼によって発生する排気ガスを外部へ排出する排気管２３と接触するように配置されており、排気管２３を通じる排気ガスから蒸気経路１７を通じる蒸気の冷媒へ熱を伝達し、蒸気の冷媒を高温にする。
【００３１】
動力回収機２２は、ウォータジャケット６内で蒸発した冷媒を介してエンジンの廃熱を回収するものである。動力回収機２２は、過熱器２１にて高温となった冷媒によって駆動され、冷媒が有する熱エネルギーを電気エネルギーに変換して、エネルギーを回収する。
【００３２】
次に、このように構成された本実施例の冷却装置１の動作について説明する。本実施例の冷却装置１は、加圧ポンプ１２によって加圧された冷媒を第一噴射ノズル１０ａ乃至第五噴射ノズル１０ｅから、シリンダボア壁６ａ及びシリンダヘッド５、すなわち、蒸発部へ吹きつける。冷却装置１は、この吹きつけられた冷媒が蒸発する時に蒸発部の潜熱を吸収することを利用して蒸発部を冷却している。このように蒸発部から蒸発し、熱を吸収した冷媒は、蒸気経路１７を通じて過熱器２１へ流入する。過熱器２１で蒸発した冷媒は、排気ガスの廃熱によって高温化されて、動力回収機２２へ流入する。動力回収機２２は、高温化された蒸気冷媒が有する熱エネルギーを電気エネルギーとして回収する。動力回収機２２を通過した冷媒は冷媒タンク１６へ送られ、再び加圧ポンプ１２によって圧送されて、系内を循環する。このように、冷却装置１は、噴射する冷媒の蒸発によってエンジン２を冷却している。また、この冷却によって回収したエンジン２の廃熱を回収している。
【００３３】
次に、このように冷却され、廃熱の回収を行うエンジン２の冷却を要する運転状態における冷却装置１の動作について説明する。例えば、高負荷運転時のように、エンジン２が高温となる場合には、より冷却の必要性が高くなる。このような場合に、冷却装置１のＥＣＵ１５は、加圧ポンプ１２による冷媒の噴射圧力を低下させる。これにより、各噴射ノズルから噴射される冷媒の圧力が低下する。このように、噴射される冷媒の圧力が低下することにより、ウォータジャケット６内の圧力が低下する。
【００３４】
また、同時に、ＥＣＵ１５は、圧力調整弁１９を通じる冷媒量を増加させて、蒸気経路１７を流通する冷媒を増加させる。これにより、ウォータジャケット６内の冷媒が凝縮器１８へ流れ出るので、ウォータジャケット６内の圧力が低下する。
【００３５】
このように、エンジン２の冷却の必要性が高くなる場合には、ウォータジャケット６内の圧力を低下させる。これにより、ウォータジャケット６内の冷媒の蒸発する温度が低下する。このように冷媒の蒸発する温度が低下すると、冷媒の蒸発量が増加する。冷媒の蒸発量が増加すると、冷媒が蒸発する際に潜熱として吸収する熱量が増加し、蒸発部における冷却効果が向上する。これにより、冷却装置１は、エンジン２の過熱を抑え、オーバーヒートを抑制している。
【００３６】
次に、エンジン２が暖機を要する運転状態における冷却装置１の動作について説明する。例えば、エンジン２の低負荷運転時のような場合には、エンジン２の運転に最適な温度を維持するために、暖機を要することがある。このようなエンジン２の暖機要請の際には、冷却装置１のＥＣＵ１５は、加圧ポンプ１２による冷媒の噴射圧力を上昇させる。これにより、各噴射ノズルから噴射される冷媒の圧力が上昇する。このように、噴射される冷媒の圧力が上昇することにより、ウォータジャケット６内の圧力が上昇する。
【００３７】
また、ＥＣＵ１５は、圧力調整弁１９を通じる冷媒量を減少させて、蒸気経路１７を流通する冷媒を減少させる。これにより、冷媒がウォータジャケット６内に残留するので、ウォータジャケット６内の圧力が上昇する。
【００３８】
このように、エンジン２が暖機を要する場合には、ウォータジャケット６内の圧力を上昇させる。これにより、ウォータジャケット６内の冷媒の蒸発する温度が上昇する。このように冷媒の蒸発する温度が上昇すると、冷媒の蒸発量が減少する。冷媒の蒸発量が減少すると、冷媒が蒸発する際に潜熱として吸収する熱量が減少するので、蒸発部における冷却が抑制される。これにより、エンジン２の燃焼によって発生する熱による暖機が促進される。
【００３９】
このように、冷却装置１は、ウォータジャケット６内へ噴射する冷媒の噴射圧力を変化させて、エンジン２の冷却及び暖機を制御している。次に、冷却装置１による効果を説明する。図２は温度とエンジン負荷に対する飽和水蒸気温度及びエンジンの壁温の関係の概略を示した説明図である。図２の説明図の縦軸は温度を、横軸はエンジン負荷を示しており、図中の実線は、本実施例のエンジン２の壁温を示し、点線は、従来からのエンジンの壁温を示している。また、図中の破線は、本実施例のエンジン２のウォータジャケット６内の冷媒の飽和水蒸気温度を示している。
【００４０】
飽和水蒸気温度は、エンジン２の負荷の上昇に伴って低下している。冷却装置１は、エンジン２が高負荷になる程、ウォータジャケット６内への冷媒の噴射圧力を低下させる。このため、ウォータジャケット６内の飽和水蒸気温度はエンジン２の負荷の上昇に伴い、低下する。このように飽和水蒸気温度を低下させることで、冷媒の蒸発を促し、蒸発量を増加させている。冷媒の蒸発量が増加すると、蒸発の際に冷媒の吸収する熱量が増加するため、エンジン２の壁温の冷却効果が上昇する。このため、高負荷時の本実施例のエンジン２の壁温は、従来のエンジンの壁温と比較して低下する。一方、冷却装置１は、エンジン２が低負荷になる程、ウォータジャケット６内への冷媒の噴射圧力を上昇させる。このため、ウォータジャケット６内の飽和水蒸気温度はエンジン２の負荷の低下に伴い、上昇する。このように飽和水蒸気温度を上昇させることで、冷媒の蒸発量を減少させている。冷媒の蒸発量が減少すると、蒸発の際に冷媒の吸収する熱量が減少するため、エンジン２の壁温の冷却効果が減少する。これにより、エンジン２の燃焼による暖機が促進されて、低負荷時の本実施例のエンジン２の壁温は、従来のエンジンの壁温と比較して上昇する。
【００４１】
このように、本発明のエンジン２の冷却装置１は、高負荷時のエンジンの壁温を低下し、低負荷時のエンジンの壁温を上昇させて、一定に近づける。これにより、シリンダボア壁６ａの熱膨張によるピストン３との摺動状態の変化を減少することができ、低温時に高粘度となる潤滑油によるフリクションを減少することができる。また、壁温の変化が減少するため、冷却と過熱の繰り返しによる金属の熱疲労を減少させて、部品の寿命を延ばすことができる。
【００４２】
さらに、冷却装置１のＥＣＵ１５は、温度センサ１３、圧力センサ１４から取得するウォータジャケット６内の温度情報、圧力情報からウォータジャケット６内における冷媒の蒸発量を算出させ、この蒸発量を参照して冷媒の噴射量を設定している。すなわち、ＥＣＵ１５は、ウォータジャケット６内の冷媒の温度、蒸気圧において蒸発可能な冷媒の最大量を算出している。ＥＣＵ１５は、このようにして算出した量の冷媒を噴射量として決定し、各噴射ノズルで噴射を実行させる。
【００４３】
このように、冷却装置１は、ウォータジャケット６内に噴射する冷媒量の不足や過多を抑制している。これにより、冷媒の噴射量の不足が抑制されるので、蒸発部の冷却不足が抑えられる。また、冷媒の噴射量の過多が抑制されるので、冷媒が蒸発せずにウォータジャケット６内に残留することが抑制される。このように冷媒の残留が抑制されると、エンジン２が暖気を要する場合において、冷媒の不要な蒸発が抑制されるので、エンジン２の過冷却が抑制される。
【００４４】
また、冷却装置１は、ウォータジャケット６内の冷媒の温度、蒸気圧において蒸発可能な最大量の冷媒の量を噴射量とするため、その条件において可能な限り多くの熱量をエンジン２から取得することになる。このようにして、エンジン２は取得された熱量を動力回収機２２によって、可能な限り多くの熱量を回収して廃熱回収効率を上昇させている。
【００４５】
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、さらに本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施例の冷却装置が組み込まれたエンジンの概略構成を示した説明図である。
【図２】エンジン負荷に対する飽和水蒸気温度及びエンジンの壁温の関係の概略を示した説明図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  冷却装置
２  エンジン
４  シリンダブロック
５  シリンダヘッド
６  ウォータジャケット
１０ａ  第一噴射ノズル
１０ｂ  第二噴射ノズル
１０ｃ  第三噴射ノズル
１０ｄ  第四噴射ノズル
１０ｅ  第五噴射ノズル
１１  液体経路
１２  加圧ポンプ
１３  温度センサ
１４  圧力センサ
１５  ＥＣＵ
１７  蒸気経路
１８  凝縮器
１９  圧力調整弁
２１  過熱器
２２  動力回収機
２３  排気管
【図１】
2008274867.tif 000003
【図２】
2008274867.tif 000004