(57)【要約】【課題】インタークーラを流れる冷却水の沸騰を抑制可能な吸気冷却システムを提供する。【解決手段】過給機６を備えた車両に搭載される吸気冷却システム１は、インタークーラ１０、冷却水回路２０および圧力伝達装置３０を備える。インタークーラ１０は、過給機６により圧縮された空気と冷却水回路２０を循環する冷却水との熱交換を行う。冷却水回路２０は、インタークーラ１０に供給される冷却水が循環する。圧力伝達装置３０は、過給機６により圧縮された空気の圧力を、冷却水回路２０を循環する冷却水に伝えることで、冷却水を加圧する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機（６）を備えた車両に搭載される吸気冷却システムであって、
前記過給機により圧縮された空気と冷却水との熱交換を行うインタークーラ（１０）と、
前記インタークーラに供給される冷却水が循環する冷却水回路（２０）と、
前記過給機により圧縮された空気の圧力を、前記冷却水回路を循環する冷却水に伝えることで、冷却水を加圧する圧力伝達装置（３０）と、を備えた吸気冷却システム。
【請求項２】
前記圧力伝達装置は、前記過給機により圧縮された空気の圧力が上昇するときに冷却水を加圧する時間より、前記過給機により圧縮された空気の圧力が低下するときに冷却水の圧力を低下させる時間の方が長くなるように構成されている請求項１に記載の吸気冷却システム。
【請求項３】
前記圧力伝達装置は、
前記過給機により圧縮された空気の圧力が導入される第１圧力室（４１）、および、前記インタークーラに供給される冷却水の圧力が導入される第２圧力室（４２）を有するシリンダ（３２）と、
前記第１圧力室と前記第２圧力室との差圧に応じて前記シリンダの内側を移動し、前記第１圧力室の圧力を前記第２圧力室に伝える作動部（３５、４５）と、を備える請求項１または２に記載の吸気冷却システム。
【請求項４】
前記圧力伝達装置は、
前記第１圧力室に導入される空気の温度の上昇に伴う前記作動部の外径の膨張により、前記作動部と前記シリンダとの摩擦力が大きくなり、
前記第１圧力室に導入される空気の温度の低下に伴う前記作動部の外径の収縮により、前記作動部と前記シリンダとの摩擦力が小さくなるように構成されている請求項３に記載の吸気冷却システム。
【請求項５】
前記圧力伝達装置は、前記シリンダの内側に設けられる形状記憶部材（４４）をさらに備え、
前記形状記憶部材は、
前記第１圧力室に導入される空気の温度が所定温度より高くなるときの形状変化により前記作動部の動作を規制し、
前記第１圧力室に導入される空気の温度が所定温度より低くなるときの形状変化により前記作動部の動作を許容するものである請求項３または４に記載の吸気冷却システム。
【請求項６】
前記圧力伝達装置は、前記作動部が前記第１圧力室側から前記第２圧力室側へ移動するときの前記作動部の移動範囲を規制するストッパ（３４）をさらに備える請求項３ないし５のいずれか１つに記載の吸気冷却システム。
【請求項７】
前記圧力伝達装置は、前記作動部が前記第１圧力室側から前記第２圧力室側へ移動するときの前記作動部の移動速度を減衰させる緩衝部材（３７、３９）をさらに備える請求項３ないし６のいずれか１つに記載の吸気冷却システム。
【請求項８】
前記緩衝部材は、前記作動部を前記第１圧力室側に付勢する蛇腹部材（３７）又はばね部材（３９）である請求項７に記載の吸気冷却システム。
【請求項９】
前記圧力伝達装置が備える前記シリンダの前記第１圧力室は、エンジンに空気を供給する吸気通路のうち、前記過給機の空気出口と前記インタークーラの吸気入口との間の部位に連通している請求項３ないし８のいずれか１つに記載の吸気冷却システム。
【請求項１０】
前記冷却水回路は、その冷却水回路を循環する冷却水の一部を貯めるリザーブタンク（２２）を有しており、
前記シリンダの前記第２圧力室は、前記リザーブタンクの中の空気室（２５）に連通している請求項３ないし９のいずれか１つに記載の吸気冷却システム。
【請求項１１】
前記シリンダの前記第２圧力室は、前記冷却水回路の水配管（２４）に連通している請求項３ないし９のいずれか１つに記載の吸気冷却システム。
【請求項１２】
前記冷却水回路は、その冷却水回路を循環する冷却水の一部を貯めるリザーブタンクを有しており、
前記リザーブタンクの中の空気室、または、前記冷却水回路の水配管と、前記シリンダの前記第２圧力室とを接続する圧力伝達配管（３１）をさらに備える請求項３ないし１１のいずれか１つに記載の吸気冷却システム。
【請求項１３】
過給機（６）により圧縮された空気と冷却水回路（２０）を循環する冷却水との熱交換を行うインタークーラ（１０）を備えた車両に搭載される圧力伝達装置であって、
前記過給機により圧縮された空気の圧力を、前記冷却水回路を循環する冷却水に伝える構成を備える圧力伝達装置。
【請求項１４】
前記過給機により圧縮された空気の圧力が導入される第１圧力室（４１）、および、前記インタークーラに供給される冷却水の圧力が導入される第２圧力室（４２）を有するシリンダ（３２）と、
前記第１圧力室と前記第２圧力室との差圧に応じて前記シリンダの内側を移動し、前記第１圧力室の圧力を前記第２圧力室に伝える作動部（３５、４５）と、を備える請求項１３に記載の圧力伝達装置。
【請求項１５】
前記第１圧力室は、エンジンに空気を供給する吸気通路のうち、前記過給機の空気出口と前記インタークーラの吸気入口との間の部位に連通しており、
前記第２圧力室は、前記冷却水回路を循環する冷却水の一部を貯めるリザーブタンク（２２）の中の空気室（２５）、または、前記冷却水回路の水配管（２４）に連通している請求項１４に記載の圧力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機を備えた車両に搭載される吸気冷却システムおよび圧力伝達装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、過給機により圧縮された空気（以下「過給空気」という）を冷却する吸気冷却システムとして、冷却水により過給空気を冷却する水冷式インタークーラと、その水冷式インタークーラに冷却水を供給する冷却水回路などにより構成されたものが知られている。一般に、水冷式インタークーラは、エンジン周りに搭載されるので、体格の小型化と熱交換効率の向上が要求される。
【０００３】
特許文献１に記載のインタークーラは、過給空気が流れるダクトの内側に、冷却水が流れる複数の扁平状のチューブを積層して構成されている。冷却水の入口は、ダクトのうち過給空気の流れ方向下流側の部位に設けられており、冷却水の出口は、ダクトのうち過給空気の流れ方向上流側の部位に設けられている。これにより、ダクト内の過給空気の流れ方向上流側の比較的高温の過給空気と、チューブ内の冷却水の出口に近い場所を流れる比較的高温の冷却水とが熱交換する。また、ダクト内の過給空気の流れ方向下流側の比較的低温の過給空気と、チューブ内の冷却水の入口に近い場所を流れる比較的低温の冷却水とが熱交換する。したがって、インタークーラは、過給空気と冷却水との熱交換効率が高いものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２１４９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載のインタークーラは、チューブ内を流れる冷却水が、冷却水の入口側から出口側に向かうに従い、過給空気との熱交換により水温が次第に高くなる。また、チューブ内を流れる冷却水は、冷却水の入口側から出口側に向かうに従い、チューブ内の流路の圧力損失により水圧が次第に低くなる。冷却水の圧力低下と共に、冷却水の沸点も低下する。そのため、冷却水の出口に近い場所を流れる冷却水が沸騰するおそれがある。冷却水が沸騰すると、インタークーラを構成するチューブまたはフィン等の構成部材から冷却水への放熱が行われなくなり、それらの構成部材の温度が上昇する。したがって、インタークーラを構成する構成部材の強度が低下することが懸念される。
【０００６】
本発明は上記点に鑑みて、インタークーラを流れる冷却水の沸騰を抑制可能な吸気冷却システムおよび圧力伝達装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、過給機を備えた車両に搭載される吸気冷却システムであって、インタークーラ、冷却水回路および圧力伝達装置を備える。インタークーラは、過給機により圧縮された空気と冷却水回路を循環する冷却水との熱交換を行う。冷却水回路は、インタークーラに供給される冷却水が循環する。圧力伝達装置は、過給機により圧縮された空気の圧力を、冷却水回路を循環する冷却水に伝えることで、冷却水を加圧する。
【０００８】
これによれば、圧力伝達装置は過給機で圧縮された空気の圧力（以下、「過給圧」という）を用いて冷却水を加圧するので、過給機の動作に伴う過給圧の上昇と共に、冷却水回路の全領域を流れる冷却水の圧力を高くすることが可能である。冷却水の圧力が上昇すれば、冷却水の沸点も高くなる。したがって、この吸気冷却システムは、過給空気との熱交換によりインタークーラを流れる冷却水の温度が上昇したとき、その冷却水の沸騰を抑制することができる。
【０００９】
また、この吸気冷却システムは、冷却水を加圧するためのポンプなどの動力装置を必要としないので、燃料を消費することなく、且つ、簡素な構成で冷却水を加圧することができる。
【００１０】
請求項１３に係る発明は、過給機により圧縮された空気と冷却水回路を循環する冷却水との熱交換を行うインタークーラを備えた車両に搭載される圧力伝達装置である。圧力伝達装置は、過給機により圧縮された空気の圧力を、冷却水回路を循環する冷却水に伝える構成を備える。
【００１１】
これによれば、圧力伝達装置は、上述した請求項１に係る発明と同様、過給空気との熱交換によりインタークーラ内のチューブを流れる冷却水の温度が上昇したとき、その冷却水の沸騰を抑制することができる。
【００１２】
なお、上記各構成に付した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載する具体的構成との対応関係の一例を示したものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る吸気冷却システムを示す構成図である。
【図２】冷却水回路を循環する冷却水の圧力の挙動を示すグラフである。
【図３】圧力伝達装置のシリンダの一部を切り欠いた斜視図である。
【図４】圧力伝達装置の動作を説明するための断面図である。
【図５】圧力伝達装置の動作を説明するための断面図である。
【図６】圧力伝達装置の動作を説明するための部分断面図である。
【図７】圧力伝達装置の動作を説明するための部分断面図である。
【図８】第２実施形態に係る吸気冷却システムを示す構成図である。
【図９】第２実施形態に係る圧力伝達装置のシリンダの一部を切り欠いた斜視図である。
【図１０】圧力伝達装置の動作を説明するための断面図である。
【図１１】圧力伝達装置の動作を説明するための断面図である。
【図１２】第３実施形態に係る圧力伝達装置のシリンダの一部を切り欠いた斜視図である。
【図１３】圧力伝達装置の動作を説明するための断面図である。
【図１４】圧力伝達装置の動作を説明するための断面図である。
【図１５】第４実施形態の圧力伝達装置の断面図である。
【図１６】圧力伝達装置の動作を説明するための断面図である。
【図１７】第５実施形態の圧力伝達装置の断面図である。
【図１８】圧力伝達装置の動作を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００１５】
（第１実施形態）
第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態の吸気冷却システムは、過給機を備えた車両に搭載されている。吸気冷却システムは、過給機により圧縮され、吸気通路を通ってエンジンに供給される過給空気を冷却するものである。
【００１６】
図１に示すように、吸気冷却システム１が搭載される車両では、フィルタ２を介して導入された空気が吸気通路３を通り、エンジン４の燃焼室に供給される。その空気は、エンジン４の燃焼室で燃料と混合されて燃焼し、排気通路５から車外に排出される。過給機６は、排気通路５を流れる排ガスの流れを受けて回転するタービン７と、そのタービン７の回転を伝達するシャフト８と、そのシャフト８と共に回転するコンプレッサ９を備えている。これにより、過給機６は、コンプレッサ９により吸気通路３を流れる空気を圧縮し、エンジン４の燃焼室に過給空気を供給することが可能である。
【００１７】
吸気冷却システム１は、その過給空気を冷却するものであり、水冷式インタークーラ１０、冷却水回路２０および圧力伝達装置３０などを備えている。
【００１８】
インタークーラ１０は、エンジン４のインテークマニホールド４０の上流側に設置されている。インタークーラ１０の上流側には、吸気タンク１５が接続されている。過給機６で圧縮された過給空気は、吸気通路３から吸気タンク１５を介し、インタークーラ１０のダクト１１の内側を流れた後、インテークマニホールド４０からエンジン４の燃焼室に供給される。
【００１９】
インタークーラ１０は、過給空気が流れるダクト１１の内側に、冷却水が流れるための図示していない複数の扁平状のチューブが積層されたコアを有している。その複数のチューブには、冷却水回路２０を循環する冷却水が供給される。冷却水回路２０からインタークーラ１０のチューブに冷却水を供給するための冷却水入口１２は、ダクト１１のうち過給空気の流れ方向下流側の部位に設けられている。インタークーラ１０から冷却水を排出するための冷却水出口１３は、ダクト１１のうち過給空気の流れ方向上流側の部位に設けられている。なお、図１の破線矢印１４は、複数のチューブを流れる冷却水の流れ方向の一例を示したものである。この構成により、ダクト１１内の過給空気の上流側を流れる比較的高温の過給空気と、チューブ内の冷却水出口１３に近い場所を流れる比較的高温の冷却水とが熱交換する。また、ダクト１１内の過給空気の下流側を流れる比較的低温の過給空気と、チューブ内の冷却水入口１２に近い場所を流れる比較的低温の冷却水とが熱交換する。したがって、インタークーラ１０は、過給空気と冷却水との熱交換効率が高いものとなっている。
【００２０】
インタークーラ１０に冷却水を供給する冷却水回路２０は、ウォータポンプ２１、リザーブタンク２２、インタークーラ用ラジエータ２３およびそれらを接続する水配管２４などを備えている。
【００２１】
ウォータポンプ２１は、エンジン４からのトルク伝達、または図示していない電動機からのトルク伝達により駆動し、冷却水回路２０に冷却水を循環させる。
【００２２】
リザーブタンク２２は、冷却水回路２０を循環する冷却水の一部を貯めるものである。リザーブタンク２２は、冷却水回路２０を循環する冷却水の温度変化に伴う体積変動を緩衝するため、余剰となる冷却水を貯留するものである。リザーブタンク２２の内側の空間のうち、重力方向下側に冷却水が貯留される。リザーブタンク２２の内側の空間のうち、冷却水の上側は空気が貯まる空気室２５となっている。
【００２３】
ラジエータ２３は、冷却水と外気との熱交換を行うための熱交換器である。インタークーラ１０で過給空気との熱交換により加熱された冷却水は、その後、ラジエータ２３を流れる際、外気に放熱することで冷却される。その冷却された冷却水は、ウォータポンプ２１により圧送され、再びインタークーラ１０に供給される。このようにして、冷却水回路２０には、インタークーラ１０に供給するための冷却水が循環する。
【００２４】
本実施形態の圧力伝達装置３０は、例えばインタークーラ１０のコアの吸気入口側に設けられる吸気タンク１５に設置されている。なお、圧力伝達装置３０の設置場所は、ここに限るものではない。圧力伝達装置３０は、エンジンルーム内の適切な場所に設置することが可能である。
【００２５】
圧力伝達装置３０は、冷却水回路２０を循環する冷却水に対し、過給圧を伝えることが可能な構成を備えている。圧力伝達装置３０は、過給機６の動作に伴う過給圧の上昇と共に、冷却水回路２０の全領域を流れる冷却水の圧力を高くすることが可能である。すなわち、圧力伝達装置３０は、過給圧を利用して、冷却水を加圧するものである。なお、圧力伝達装置３０の具体的な構成は後述する。
【００２６】
圧力伝達装置３０には、圧力伝達配管３１が接続されている。本実施形態の圧力伝達配管３１は、その一端が圧力伝達装置３０に接続され、他端がリザーブタンク２２の空気室２５に接続されている。したがって、圧力伝達装置３０は、圧力伝達配管３１を介すことにより、吸気通路３の過給圧を、リザーブタンク２２の空気室２５から冷却水に伝えることが可能である。冷却水回路２０は閉回路であるので、リザーブタンク２２の空気室２５の圧力が高くなると、それに伴って、冷却水回路２０の全領域を流れる冷却水の圧力が高くなる。
【００２７】
図２のグラフは、冷却水回路２０を循環する冷却水の圧力挙動の一例を示したものである。図２の実線ＷＰ１は、冷却水回路２０を循環する冷却水が圧力伝達装置３０により加圧されていない状態の冷却水の圧力挙動の一例を示したものである。一方、図２の破線ＷＰ２は、冷却水回路２０を循環する冷却水が圧力伝達装置３０により加圧された状態の冷却水の圧力挙動の一例を示したものである。
【００２８】
図２のグラフの横軸に示す部位は、図１の冷却水回路２０に示した部位Ｐ１〜Ｐ６に対応している。具体的には、Ｐ１はウォータポンプ２１の出口である。Ｐ２はインタークーラ１０の冷却水入口１２である。Ｐ３はインタークーラ１０の冷却水出口１３である。Ｐ４はラジエータ２３の入口である。Ｐ５はラジエータ２３の出口である。Ｐ６はウォータポンプ２１の入口である。
【００２９】
実線ＷＰ１と破線ＷＰ２のいずれにおいても、Ｐ１とＰ２との間はウォータポンプ２１とインタークーラ１０とを接続する水配管２４の圧力損失により冷却水圧力（以下、単に「水圧」という）が低下している。Ｐ２とＰ３との間はインタークーラ１０のチューブ等の圧力損失により水圧が低下している。Ｐ３とＰ４との間はインタークーラ１０とラジエータ２３とを接続する水配管２４の圧力損失により水圧が低下している。Ｐ４とＰ５との間はラジエータ２３の圧力損失により水圧が低下している。Ｐ５とＰ６との間はラジエータ２３とウォータポンプ２１とを接続する水配管２４の圧力損失により水圧が低下している。Ｐ６とＰ１との間はウォータポンプ２１の駆動により水圧が上昇している。
【００３０】
ここで、Ｐ１からＰ６の全領域において、破線ＷＰ２は実線ＷＰ１よりも圧力が高くなっている。すなわち、圧力伝達装置３０により、吸気通路３の過給圧が圧力伝達配管３１を通じてリザーブタンク２２の空気室２５から冷却水に伝えられると、冷却水回路２０の全領域を流れる冷却水の圧力が高くなる。これにより、Ｐ３の部位を流れるインタークーラ１０の冷却水出口１３の冷却水の圧力も高くなる。冷却水の圧力の上昇と共に、冷却水の沸点も高くなる。したがって、この吸気冷却システム１は、過給空気との熱交換によりインタークーラ１０を流れる冷却水の温度が上昇したとき、その冷却水の沸騰を抑制することが可能である。
【００３１】
次に、圧力伝達装置３０の具体的な構成について説明する。
【００３２】
図３〜図５に示すように、本実施形態の圧力伝達装置３０は、シリンダ３２、ストッパ３３、３４および作動部としてのピストン３５などを備えている。
【００３３】
シリンダ３２は、筒状に形成されている。シリンダ３２の内側の空間のうち、ピストン３５を挟んで一方側の空間を第１圧力室４１と称し、他方側の空間を第２圧力室４２と称することとする。すなわち、シリンダ３２は、第１圧力室４１および第２圧力室４２を有している。
【００３４】
本実施形態の第１圧力室４１は、吸気タンク１５に連通している。なお、第１圧力室４１は、吸気タンク１５に限らず、吸気通路３のうち、過給機６の空気出口とインタークーラ１０のコアの吸気入口との間の部位に連通していればよい。これにより、第１圧力室４１の圧力は、過給機６により圧縮された圧縮空気の圧力に対応したものとなる。
【００３５】
本実施形態の第２圧力室４２は、圧力伝達配管３１を介して、リザーブタンク２２の空気室２５に連通している。なお、第２圧力室４２は、冷却水回路２０のいずれかの部位に連通していればよい。これにより、第２圧力室４２の圧力は、冷却水回路２０を循環する冷却水の圧力に対応したものとなる。
【００３６】
ピストン３５は、円盤状に形成され、第１圧力室４１と第２圧力室４２との差圧に応じてシリンダ３２の内側を往復移動可能に設けられている。なお、本実施形態では、ピストン３５が第１圧力室４１側に露出する受圧面３５１の面積と、ピストン３５が第２圧力室４２側に露出する受圧面３５２の面積とが同一である。なお、ピストン３５の外径に段差を設け、且つ、シリンダ３２の内径に段差を設けることで、ピストン３５が第１圧力室４１側に露出する受圧面３５１の面積と、ピストン３５が第２圧力室４２側に露出する受圧面３５２の面積とを適宜調整してもよい。
【００３７】
ピストン３５の径方向外側の外壁には、環状のシール部材３６が設けられている。シール部材３６は、第１圧力室４１と第２圧力室４２との間を空気または水等が流通することを防いでいる。
【００３８】
ピストン３５の移動方向の一方と他方にはそれぞれ環状のストッパ３３、３４が設けられている。２つのストッパ３３、３４はいずれも、シリンダ３２の内壁に固定されている。２つのストッパ３３、３４のうち、第１圧力室４１側に固定されたストッパ３３を吸気側ストッパ３３と称する。吸気側ストッパ３３は、ピストン３５が第２圧力室４２側から第１圧力室４１側へ移動するときのピストン３５の移動範囲を規制する。
【００３９】
２つのストッパ３３、３４のうち、第２圧力室４２側に固定されたストッパ３４を冷却水側ストッパ３４と称する。冷却水側ストッパ３４は、ピストン３５が第１圧力室４１側から第２圧力室４２側へ移動するときのピストン３５の移動範囲を規制する。これにより、冷却水を必要以上に加圧することを防ぐことができる。
【００４０】
図４は、ピストン３５のうち第１圧力室４１側に露出する受圧面３５１に印加される圧力が、ピストン３５のうち第２圧力室４２側に露出する受圧面３５２に印加される圧力より小さい状態を示している。この状態で、ピストン３５は、吸気側ストッパ３３側に位置している。
【００４１】
図５は、過給機６の動作に伴う過給圧の上昇に伴い、ピストン３５のうち第１圧力室４１側に露出する受圧面３５１に印加される圧力が、ピストン３５のうち第２圧力室４２側に露出する受圧面３５２に印加される圧力より大きくなった状態を示している。この状態で、ピストン３５は、冷却水側ストッパ３４側に位置している。このとき、ピストン３５は、第２圧力室４２の容積を縮小する。これにより、第１圧力室４１の圧力が、第２圧力室４２内の空気または冷却水に伝えられる。したがって、圧力伝達装置３０は、過給機６の動作に伴う過給圧の上昇と共に、冷却水の圧力を高くすることが可能である。
【００４２】
ところで、車両の運転条件によっては、過給機６の停止または回転数の低下により過給圧が低下しても、インタークーラ１０を流れる吸気温がすぐに下がらないことがある。その場合、過給圧の低下と共に冷却水の圧力が直ちに低下すると、冷却水の沸点が下がり、冷却水が沸騰することが懸念される。
【００４３】
そこで、本実施形態の圧力伝達装置３０は、空気の圧力が上昇するときに冷却水を加圧する時間より、空気の圧力が低下するときに冷却水の圧力を低下させる時間の方が長くなるように構成されている。具体的には、本実施形態の圧力伝達装置３０は、シリンダ３２の線膨張係数より、ピストン３５の線膨張係数を大きいものとしている。
【００４４】
図６は、図５のＶＩ部分に対応した図であり、過給機６が動作を開始した直後に、過給圧の上昇によりピストン３５が第２圧力室４２側に移動し、ピストン３５と冷却水側ストッパ３４とが当接した状態を示している。この状態で、ピストン３５の径方向外側の外壁３５３とシリンダ３２の内壁３２１との間には、隙間が形成されている。すなわち、ピストン３５とシリンダ３２との摩擦力は小さい状態にある。
【００４５】
一方、図７は、過給機６が動作を続けたときに、ピストン３５と冷却水側ストッパ３４とが当接している状態を示している。この状態で、ピストン３５は、過給空気からの伝熱により外径が膨張し、径方向外側の外壁３５３がシリンダ３２の内壁３２１に密着している。これにより、ピストン３５とシリンダ３２との摩擦力が大きくなる。この状態で、過給機６の停止または回転数の低下により過給圧が低下しても、ピストン３５の温度が所定の温度に低下するまで、ピストン３５の径方向外側の外壁３５３とシリンダ３２の内壁３２１とが密着している状態が維持される。これにより、ピストン３５とシリンダ３２との摩擦力が大きい状態が維持される。したがって、冷却水回路２０を循環する冷却水は、加圧された状態が、しばらくの時間維持される。
【００４６】
時間の経過と共に、ピストン３５の温度が下がり、ピストン３５の外径が収縮すると、ピストン３５とシリンダ３２の摩擦力が小さくなる。そして、第１圧力室４１と第２圧力室４２の圧力差により、ピストン３５が第１圧力室４１側に移動すると、冷却水回路２０を循環する冷却水の圧力が低下する。
【００４７】
このように、本実施形態の圧力伝達装置３０は、空気の圧力が上昇するときに冷却水を加圧する時間より、空気の圧力が低下するときに冷却水の圧力を低下させる時間の方が長くなるように構成されている。したがって、車両の運転条件により、過給機６の停止または回転数の低下により過給圧が低下し、吸気温がすぐに下がらない場合でも、圧力伝達装置３０は、冷却水の圧力が低下する時間を遅らせることで、冷却水の沸騰を抑制することが可能である。
【００４８】
以上説明した本実施形態は、次の作用効果を奏するものである。
【００４９】
（１）本実施形態の吸気冷却システム１は、過給機の駆動と共に上昇する過給圧を、冷却水回路２０を循環する冷却水に伝達する圧力伝達装置３０を備えている。これにより、過給圧の上昇と共に、冷却水回路２０の全領域を流れる冷却水の圧力を高くすることが可能である。冷却水の圧力が上昇すれば、冷却水の沸点も高くなる。したがって、この吸気冷却システム１は、過給空気との熱交換によりインタークーラ１０内のチューブを流れる冷却水の温度が上昇したとき、その冷却水の沸騰を抑制することができる。
【００５０】
また、この吸気冷却システム１は、冷却水を加圧するためのポンプなどの動力装置を必要としないので、燃料を消費することなく、且つ、簡素な構成で冷却水を加圧することができる。
【００５１】
（２）本実施形態の圧力伝達装置３０は、空気の圧力が上昇するときに冷却水を加圧する時間より、空気の圧力が低下するときに冷却水の圧力を低下させる時間の方が長くなるように構成されている。
【００５２】
これによれば、車両の運転条件により、過給圧が低下しても、吸気温がすぐに下がらない場合、過給圧の低下に伴って冷却水の圧力が低下する時間を遅らせることで、冷却水の沸騰を抑制することができる。
【００５３】
（３）本実施形態の圧力伝達装置３０は、シリンダ３２およびピストン３５を備える。シリンダ３２は、過給機６により圧縮された空気の圧力が導入される第１圧力室４１、および、インタークーラ１０に供給される冷却水の圧力が導入される第２圧力室４２を有する。ピストン３５は、第１圧力室４１と第２圧力室４２との差圧に応じてシリンダ３２の内側を移動し、第１圧力室４１の圧力を第２圧力室４２に伝える。
【００５４】
これによれば、圧力伝達装置３０は、簡素な構成で、冷却水回路２０を循環する冷却水に対し、過給圧を伝えることが可能である。
【００５５】
（４）本実施形態の圧力伝達装置３０は、第１圧力室４１に導入される空気の温度の上昇に伴うピストン３５の外径の膨張により、シリンダ３２とピストン３５との摩擦力が大きくなるように構成されている。また、圧力伝達装置３０は、第１圧力室４１に導入される空気の温度の低下に伴うピストン３５の外径の収縮により、シリンダ３２とピストン３５との摩擦力が小さくなるように構成されている。
【００５６】
これによれば、圧力伝達装置３０は、過給圧が上昇するときに冷却水を加圧する時間より、過給圧が低下するときに冷却水の圧力を低下させる時間を長くすることが可能である。
【００５７】
（５）本実施形態の圧力伝達装置３０は、ピストン３５が第１圧力室４１側から第２圧力室４２側へ移動するときのピストン３５の移動範囲を規制する冷却水側ストッパ３４をさらに備える。
【００５８】
これによれば、冷却水を必要以上に加圧することを防ぐことができる。
【００５９】
（６）本実施形態では、シリンダ３２の第１圧力室４１は、吸気通路３のうち、過給機６の空気出口とインタークーラ１０の吸気入口との間の部位に連通している。
【００６０】
これによれば、圧力伝達装置３０は、第１圧力室４１に過給空気を導入することができる。
【００６１】
（７）本実施形態では、シリンダ３２の第２圧力室４２は、圧力伝達配管３１を介して、リザーブタンク２２の空気室２５に連通している。
【００６２】
これによれば、冷却水回路２０を循環する冷却水に対し、第２圧力室４２の圧力を、リザーブタンク２２内の空気を介して伝えることができる。
【００６３】
（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態に対して圧力伝達配管３１の構成の一部を変更したものであり、その他の構成は第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００６４】
図８に示すように、第２実施形態では、圧力伝達配管３１は、その一端が圧力伝達装置３０の第２圧力室４２に接続され、他端が冷却水回路２０の水配管２４に接続されている。したがって、本実施形態の圧力伝達装置３０は、吸気通路３の過給圧を、圧力伝達配管３１を介し、冷却水回路２０の水配管２４から冷却水に直接伝えることが可能である。したがって、第２実施形態の吸気冷却システム１も、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００６５】
（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。第３実施形態は、第１実施形態に対して圧力伝達装置３０の構成の一部を変更したものであり、その他の構成は第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００６６】
図９〜図１１に示すように、第３実施形態では、圧力伝達装置３０は、第２圧力室４２に緩衝部材としての蛇腹部材３７を備えている。蛇腹部材３７は、ピストン３５の移動方向に伸縮可能に構成されている。蛇腹部材３７は、その一方の端部が、シリンダ３２の内壁に固定された梁部材３８に固定され、他方の端部がピストン３５に固定されている。蛇腹部材３７は、ピストン３５を第１圧力室４１側に付勢している。これにより、蛇腹部材３７は、ピストン３５が第１圧力室４１側から第２圧力室４２側へ移動するときのピストン３５の移動速度を減衰させることが可能である。
【００６７】
図１０は、ピストン３５のうち第１圧力室４１側に露出する受圧面３５１に印加される圧力が、ピストン３５のうち第２圧力室４２側に露出する受圧面３５２に印加される圧力より小さい状態を示している。この状態で、ピストン３５は、吸気側ストッパ３３側に位置している。また、蛇腹部材３７は、ピストン３５の移動方向に伸びた状態となっている。
【００６８】
一方、図１１は、過給機６の動作に伴う過給圧の上昇により、ピストン３５のうち第１圧力室４１側に露出する受圧面３５１に印加される圧力が、ピストン３５のうち第２圧力室４２側に露出する受圧面３５２に印加される圧力より大きくなった状態を示している。この状態で、ピストン３５は、冷却水側ストッパ３４側に移動している。また、蛇腹部材３７は、ピストン３５の移動方向に縮んだ状態となっている。
【００６９】
第３実施形態では、圧力伝達装置３０により冷却水回路２０を循環する冷却水が加圧されるとき、蛇腹部材３７が縮むことで、冷却水に急激な圧力変化が生じることが防がれる。そのため、冷却水回路２０が有する構成部品の変形または破損などを防ぐことが可能である。例えば、冷却水回路２０が有するリザーブタンク２２の空気室２５に圧力伝達配管３１が接続している場合、そのリザーブタンク２２の変形または破損が防がれる。また、冷却水回路２０が有するウォータポンプ２１の下流側の水配管２４に圧力伝達配管３１が接続している場合、ウォータポンプ２１の動作に過大な負担がかかることが防がれる。その他、第３実施形態も、第１および第２実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００７０】
（第４実施形態）
第４実施形態について説明する。第４実施形態は、第３実施形態に対して緩衝部材の構成の一部を変更したものであり、その他の構成は第３実施形態と同様であるため、第３実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００７１】
図１２〜図１４に示すように、第４実施形態では、圧力伝達装置３０が備える緩衝部材は、ピストン３５の移動方向に伸縮可能なばね部材３９である。ばね部材３９は、その一方の端部が、シリンダ３２の内壁に固定された梁部材３８およびストッパ３４に固定され、他方の端部がピストン３５に固定されている。ばね部材３９は、ピストン３５を第１圧力室４１側に付勢している。これにより、ばね部材３９は、ピストン３５が第１圧力室４１側から第２圧力室４２側へ移動するときのピストン３５の移動速度を減衰させることが可能である。したがって、第４実施形態も、第１〜第３実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００７２】
（第５実施形態）
第５実施形態について説明する。第５実施形態は、第１実施形態に対して圧力伝達装置３０の構成の一部を変更したものであり、その他の構成は第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００７３】
図１５および図１６に示すように、第５実施形態では、シリンダ３２の内側に設けた凹部４３に、形状記憶部材４４が配置されている。形状記憶部材４４は、例えば形状記憶合金などから形成されたものである。
【００７４】
図１５は、第１圧力室４１に導入される過給空気の温度が所定温度より低いときの状態を示している。このとき、過給空気の温度とほぼ同じ温度となった形状記憶部材４４は、円筒形状となり、シリンダ３２の内側に設けた凹部４３に入り込んだ形状となる。この状態で、形状記憶部材４４は、シリンダ３２の内側におけるピストン３５の移動動作を許容する。
【００７５】
一方、図１６は、第１圧力室４１に導入される空気の温度が所定温度より高いときの状態を示している。このとき、空気の温度とほぼ同じ温度となった形状記憶部材４４は、シリンダ３２の内側に設けた凹部４３からシリンダ３２の径方向内側に突出した形状となる。この状態で、形状記憶部材４４は、シリンダ３２の内側におけるピストン３５の移動動作を規制することが可能である。
【００７６】
第５実施形態の構成によっても、圧力伝達装置３０は、空気の圧力が上昇するときに冷却水を加圧する時間より、空気の圧力が低下するときに冷却水の圧力を低下させる時間を長くすることが可能である。そのため、車両の運転条件により、過給圧が低下しても、吸気温がすぐに下がらない場合、冷却水の圧力が低下する時間を遅らせることで、冷却水の沸騰を抑制することができる。したがって、第５実施形態も、第１〜第４実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００７７】
（第６実施形態）
第６実施形態について説明する。第６実施形態は、第１実施形態に対して圧力伝達装置３０の構成の一部を変更したものであり、その他の構成は第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００７８】
図１７および図１８に示すように、第６実施形態では、圧力伝達装置３０は、シリンダ３２の内側に、作動部としての弾性部材４５を備えている。弾性部材４５は、ゴム等のエラストマーから構成され、その外周部分がシリンダ３２の内壁に設けられた溝４６に固定されている。なお、弾性部材４５は、第１圧力室４１と第２圧力室４２との間を空気または水等が流通することを防いでいる。
【００７９】
図１７は、第１圧力室４１に導入される過給空気の圧力と、第２圧力室４２に導入される冷却水の圧力とがほぼ釣り合っている状態を示している。この状態で、弾性部材４５は、ほぼ平面状態となっている。
【００８０】
一方、図１８は、過給機６の動作に伴う過給圧の上昇により、第１圧力室４１に導入される過給空気の圧力が、第２圧力室４２に導入される冷却水の圧力より大きくなった状態を示している。この状態で、弾性部材４５は、第２圧力室４２側へ膨らんでいる。このとき、弾性部材４５は、第２圧力室４２の容積を縮小する。これにより、第１圧力室４１の圧力が、第２圧力室４２内の空気または冷却水に伝えられる。したがって、圧力伝達装置３０は、過給機６の動作に伴う過給圧の上昇と共に、冷却水の圧力を高くすることが可能である。第６実施形態の圧力伝達装置３０によっても、過給空気との熱交換によりインタークーラ１０を流れる冷却水の温度が上昇したとき、その冷却水の沸騰を抑制することができる。
【００８１】
（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
【００８２】
（１）上記各実施形態では、吸気冷却システム１が備えるインタークーラ１０は、インタークーラ１０専用の冷却水回路２０を循環する冷却水が供給される構成とした。これに対し、他の実施形態では、インタークーラ１０は、第１実施形態で示した冷却水回路２０を循環する冷却水に加えて、エンジン冷却水が供給される構成としてもよい。
【００８３】
（２）また、上記各実施形態では、圧力伝達装置３０は、圧力伝達配管３１を介して、冷却水回路２０に接続される構成とした。これに対し、他の実施形態では、圧力伝達装置３０は、シリンダ３２を延長し、シリンダ３２と冷却水回路２０とを直接接続する構成としてもよい。
【００８４】
（まとめ）
上述の実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、過給機を備えた車両に搭載される吸気冷却システムは、インタークーラ、冷却水回路および圧力伝達装置を備える。インタークーラは、過給機により圧縮された空気と冷却水回路を循環する冷却水との熱交換を行う。冷却水回路は、インタークーラに供給される冷却水が循環する。圧力伝達装置は、過給機により圧縮された吸気通路の空気の圧力を、冷却水回路を循環する冷却水に伝えることで、冷却水を加圧する。
【００８５】
第２の観点によれば、圧力伝達装置は、過給機により圧縮された空気の圧力が上昇するときに冷却水を加圧する時間より、過給機により圧縮された空気の圧力が低下するときに冷却水の圧力を低下させる時間の方が長くなるように構成されている。
【００８６】
これによれば、車両の運転条件により過給圧が低下しても吸気温がすぐに下がらない場合、圧力伝達装置は、過給圧の低下に伴って冷却水の圧力が低下する時間を遅らせることで、冷却水の沸騰を抑制することができる。
【００８７】
第３の観点によれば、圧力伝達装置は、シリンダおよび作動部を備える。シリンダは、過給機により圧縮された空気の圧力が導入される第１圧力室、および、インタークーラに供給される冷却水の圧力が導入される第２圧力室を有する。作動部は、第１圧力室と第２圧力室との差圧に応じてシリンダの内側を移動し、第１圧力室の圧力を第２圧力室に伝える。
【００８８】
これによれば、圧力伝達装置は、簡素な構成で、冷却水回路を循環する冷却水に対し、過給圧を伝えることが可能である。
【００８９】
第４の観点によれば、圧力伝達装置は、第１圧力室に導入される空気の温度の上昇に伴う作動部の外径の膨張により、作動部とシリンダとの摩擦力が大きくなるように構成されている。また、圧力伝達装置は、第１圧力室に導入される空気の温度の低下に伴う作動部の外径の収縮により、シリンダと作動部との摩擦力が小さくなるように構成されている。
【００９０】
これによれば、圧力伝達装置は、過給圧が上昇するときに冷却水を加圧する時間より、過給圧が低下するときに冷却水の圧力を低下させる時間を長くすることが可能である。
【００９１】
第５の観点によれば、圧力伝達装置は、シリンダの内側に設けられる形状記憶部材をさらに備える。形状記憶部材は、第１圧力室に導入される空気の温度が所定温度より高くなるときの形状変化により作動部の動作を規制し、第１圧力室に導入される空気の温度が所定温度より低くなるときの形状変化により作動部の動作を許容するものである。
【００９２】
これによれば、圧力伝達装置は、過給圧が上昇するときに冷却水を加圧する時間より、過給圧が低下するときに冷却水の圧力を低下させる時間を長くすることが可能である。
【００９３】
第６の観点によれば、圧力伝達装置は、作動部が第１圧力室側から第２圧力室側へ移動するときの作動部の移動範囲を規制するストッパをさらに備える。
【００９４】
これによれば、冷却水を必要以上に加圧することを防ぐことができる。
【００９５】
第７の観点によれば、圧力伝達装置は、作動部が第１圧力室側から第２圧力室側へ移動するときの作動部の移動速度を減衰させる緩衝部材をさらに備える。
【００９６】
これによれば、冷却水回路を循環する冷却水に急激な圧力変化が生じることが防がれる。そのため、冷却水回路が有する構成部品の変形または破損等を防ぐことが可能である。例えば、冷却水回路が有するリザーブタンクの空気室に第２圧力室が連通している場合、そのリザーブタンクの変形または破損を防ぐことが可能である。また、冷却水回路が有するウォータポンプの下流側の水配管に第２圧力室が連通している場合、ウォータポンプの動作に過大な負担がかかることを防ぐことが可能である。
【００９７】
第８の観点によれば、緩衝部材は、作動部を第１圧力室側に付勢する蛇腹部材又はばね部材である。
【００９８】
これによれば、緩衝部材の具体的な構成として、蛇腹部材又はばね部材が例示される。
【００９９】
第９の観点によれば、圧力伝達装置が備えるシリンダの第１圧力室は、エンジンに空気を供給する吸気通路のうち、過給機の空気出口とインタークーラの吸気入口との間の部位に連通している。
【０１００】
これによれば、圧力伝達装置は、第１圧力室に過給圧を導入することができる。
【０１０１】
第１０の観点によれば、冷却水回路は、その冷却水回路を循環する冷却水の一部を貯めるリザーブタンクを有している。シリンダの第２圧力室は、リザーブタンクの中の空気室に連通している。
【０１０２】
これによれば、第２圧力室の圧力を、冷却水回路を循環する冷却水にリザーブタンク内の空気を介して伝えることができる。
【０１０３】
第１１の観点によれば、シリンダの第２圧力室は、冷却水回路の水配管に連通している。
【０１０４】
これによれば、第２圧力室の圧力を、冷却水回路を循環する冷却水に直接伝えることができる。
【０１０５】
第１２の観点によれば、吸気冷却システムは、リザーブタンクの中の空気室、または、冷却水回路の水配管と、シリンダの第２圧力室とを接続する圧力伝達配管をさらに備える。
【０１０６】
これによれば、圧力伝達装置と圧力伝達配管を容易に車両に設置することが可能である。
【０１０７】
第１３の観点によれば、過給機により圧縮された空気と冷却水回路を循環する冷却水との熱交換を行うインタークーラを備えた車両に搭載される圧力伝達装置は、過給機により圧縮された空気の圧力を、冷却水回路を循環する冷却水に伝える構成を備えている。
【０１０８】
これによれば、圧力伝達装置は過給圧を用いて冷却水を加圧するので、過給機の動作に伴う過給圧の上昇と共に、冷却水回路の全領域を流れる冷却水の圧力を高くすることが可能である。冷却水の圧力が上昇すれば、冷却水の沸点も高くなる。したがって、この圧力伝達装置は、過給空気との熱交換によりインタークーラを流れる冷却水の温度が上昇したとき、その冷却水の沸騰を抑制することができる。
【０１０９】
第１４の観点によれば、圧力伝達装置は、シリンダおよび作動部を備える。シリンダは、過給機により圧縮された空気の圧力が導入される第１圧力室、および、インタークーラに供給される冷却水の圧力が導入される第２圧力室を有する。作動部は、第１圧力室と第２圧力室との差圧に応じてシリンダの内側を移動し、第１圧力室の圧力を第２圧力室に伝える。
【０１１０】
これによれば、圧力伝達装置は、簡素な構成で、冷却水回路を循環する冷却水に対し、過給圧を伝えることが可能である。
【０１１１】
第１５の観点によれば、第１圧力室は、エンジンに空気を供給する吸気通路のうち、過給機の空気出口とインタークーラの吸気入口との間の部位に連通している。第２圧力室は、冷却水回路を循環する冷却水の一部を貯めるリザーブタンクの中の空気室、または、冷却水回路の水配管に連通している。
【０１１２】
これによれば、圧力伝達装置は、第１圧力室に過給圧を導入することができる。また、圧力伝達装置は、第２圧力室の圧力を、冷却水回路を循環する冷却水に伝えることができる。
【符号の説明】
【０１１３】
１    吸気冷却システム
６    過給機
１０  インタークーラ
２０  冷却水回路
３０  圧力伝達装置
【図１】
2018132010.tif 000003
【図２】
2018132010.tif 000004
【図３】
2018132010.tif 000005
【図４】
2018132010.tif 000006
【図５】
2018132010.tif 000007
【図６】
2018132010.tif 000008
【図７】
2018132010.tif 000009
【図８】
2018132010.tif 000010
【図９】
2018132010.tif 000011
【図１０】
2018132010.tif 000012
【図１１】
2018132010.tif 000013
【図１２】
2018132010.tif 000014
【図１３】
2018132010.tif 000015
【図１４】
2018132010.tif 000016
【図１５】
2018132010.tif 000017
【図１６】
2018132010.tif 000018
【図１７】
2018132010.tif 000019
【図１８】
2018132010.tif 000020