内燃機関の過給システム
【課題】燃費を悪化させることなくコンプレッサを冷却することが可能な内燃機関の過給システムを提供する。
【解決手段】排気通路４のタービン１２にて排気エネルギを回収して吸気通路３のコンプレッサ１１を駆動するターボ過給機１０を備えた内燃機関の過給システムにおいて、コンプレッサハウジング１３に設けられ、一端２１ａが閉じられるとともに他端２１ｂが開放された冷却通路２１と、冷却通路２１の他端２１ｂに往復動自在に挿入されたピストン２３と、冷却通路２１内に１／４波長の定在波が発生したときに定在波の腹側に一方の端部２２ａが位置するとともに定在波の節側に他方の端部２２ｂが位置するように冷却通路２１内に配置され、かつ内部に冷却通路２１と連通する複数の空間を有するスタック２２と、スタック２２の一方の端部２２ａを冷却する冷却フィン２４と、吸気通路３と冷却通路２１の他端２１ｂとを接続する接続通路２５とを備えている。
【解決手段】排気通路４のタービン１２にて排気エネルギを回収して吸気通路３のコンプレッサ１１を駆動するターボ過給機１０を備えた内燃機関の過給システムにおいて、コンプレッサハウジング１３に設けられ、一端２１ａが閉じられるとともに他端２１ｂが開放された冷却通路２１と、冷却通路２１の他端２１ｂに往復動自在に挿入されたピストン２３と、冷却通路２１内に１／４波長の定在波が発生したときに定在波の腹側に一方の端部２２ａが位置するとともに定在波の節側に他方の端部２２ｂが位置するように冷却通路２１内に配置され、かつ内部に冷却通路２１と連通する複数の空間を有するスタック２２と、スタック２２の一方の端部２２ａを冷却する冷却フィン２４と、吸気通路３と冷却通路２１の他端２１ｂとを接続する接続通路２５とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサにて吸気を圧縮し、これにより内燃機関を過給するターボ過給機を備えた内燃機関の過給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
排気通路のタービンにて排気エネルギを回収して吸気通路のコンプレッサを駆動し、コンプレッサで吸気を圧縮して内燃機関を過給するターボ過給機が知られている。このようなターボ過給機では、コンプレッサで吸気を圧縮する際に熱が発生する。そのため、コンプレッサハウジング内にオイルミストが付着していると、このオイルミストが炭化してハウジング内がコーキングされるおそれがある。とくにコンプレッサのディフューザ部は流路が狭いため、このディフューザ部がコーキングされると吸気が流れ難くなってコンプレッサの効率が低下する。そこで、コンプレッサのうちディフューザ部の一部を構成するシールプレート隣接部に冷却路を設け、この冷却路に冷却水を流してコンプレッサを冷却する過給機が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術として、触媒コンバータに導入される排気の温度を制御すべく排気通路に熱音響伝熱器を設けた内燃機関がある（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−４４４５１号公報
【特許文献２】特開２００７−１５５１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の過給機のようにコンプレッサハウジングを冷却水で冷却すると、その過給機が設けられた内燃機関では循環させるべき冷却水量が増加する。そのため、ウォータポンプ及びラジエタが大型化するおそれがある。また、ウォータポンプが大型化するとそのポンプの駆動に消費されるエネルギが増加するので、燃費が悪化するおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、燃費を悪化させることなくコンプレッサを冷却することが可能な内燃機関の過給システム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】
【０００６】
本発明の内燃機関の過給システムは、内燃機関の排気通路に設けられたタービンにて排気エネルギを回収して前記内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサを駆動するターボ過給機を備えた内燃機関の過給システムにおいて、前記コンプレッサのハウジングに設けられ、一端が閉じられるとともに他端が開放された冷却通路と、前記冷却通路の前記他端に往復動自在に挿入されたピストン部材と、前記冷却通路内に１／４波長の定在波が発生したときに前記定在波の腹側に一方の端部が位置するとともに前記定在波の節側に他方の端部が位置するように前記冷却通路内に配置され、かつ内部に前記冷却通路と連通する複数の空間を有するスタックと、前記スタックの前記一方の端部を冷却する冷却手段と、前記吸気通路又は前記排気通路のいずれか一方の通路と前記冷却通路の前記他端とを接続する接続通路と、を備えている（請求項１）。
【０００７】
周知のように内燃機関の吸気通路及び排気通路には、内燃機関の回転数に応じた周波数の圧力の脈動が発生している。本発明の過給システムでは、冷却通路の他端と吸気通路又は排気通路とが接続されているので、この圧力の脈動によってピストン部材を振動させることができる。ピストン部材が振動すると、冷却通路内に他端から一端に進行する波が連続的に発生する。これらの波は一端で反射して一端から他端に進行する波となる。そして、これら互いに進行方向が逆向きの波が共鳴すると冷却通路内に定在波（定常波とも呼ばれる。）が発生する。この場合、定在波の腹の部分では圧力が大きく変動し、定在波の節の部分では圧力が殆ど変動しなくなる。スタックは一方の端部が定在波の腹側に位置し、他方の端部が節側に位置しているため、定在波の腹の圧力変動に応じてその内部の空間の気体が冷却通路に沿ってスタック内を往復動する。気体が定在波の腹側に移動したときには圧縮されて温度が上昇するが、その熱の一部をスタックに放熱するので温度が少し下がる。一方、その気体が定在波の節側に移動したときには断熱膨張し、これにより気体の温度が下がる。そして、このような気体の移動及び圧縮、膨張が繰り返されることにより、スタックの他方の端部から一方の端部に熱を移動させることができる。すなわち、本発明の過給システムによれば、熱音響現象によりスタックの他方の端部から一方の端部に熱を移動させることができる。そして、スタックの一方の端部は冷却手段で冷却されるので、熱を外部に逃がすことができる。このように本発明の過給システムによれば、スタックの他方の端部から一方の端部に熱を移動させることができるので、冷却通路のうち冷却通路の他端とスタックとの間の部分の熱を外部に放散させることができる。そして、この熱音響現象は、吸気通路又は排気通路の圧力の脈動でピストン部材を振動させることによって発生させている。そのため、燃費を悪化させることなくコンプレッサを冷却することができる。
【０００８】
本発明の内燃機関の過給システムの一形態において、前記冷却通路は、前記ハウジングのディフューザ部と隣接するように前記ディフューザ部の一部となるシールプレートに設けられていてもよい（請求項２）。一般にハウジング内においてはディフューザ部にて吸気の流量が狭くなる。そのため、ディフューザ部においてコーキングが発生するとコンプレッサの効率が大きく低下する。この形態では、そのディフューザ部に隣接するように冷却通路を設けたので、ディフューザ部でのコーキングを抑制することができる。
【０００９】
本発明の内燃機関の過給システムの一形態において、前記内燃機関は、複数の気筒を備えた４サイクル内燃機関として構成され、前記冷却通路の長さは、前記冷却通路の長さをＬ、前記内燃機関の気筒数をＣ、音速をＶ、前記コンプレッサの出口の吸気の温度が最も高くなる運転状態における前記内燃機関の１分間当たりの回転数をＮとした場合に、次式
Ｌ＝（Ｖ／Ｎ×Ｃ／６０／２）／４
が満たされるように設定されていてもよい（請求項３）。この場合、コンプレッサの冷却が必要なコンプレッサの出口の吸気の温度が最も高くなる運転状態において冷却通路内に１／４波長の定在波を発生させることができる。そのため、コンプレッサを適切に冷却することができる。
【００１０】
本発明の内燃機関の過給システムの一形態においては、前記接続通路を開閉する接続切替弁と、前記コンプレッサの出口の吸気の温度が最も高くなる運転状態において前記接続切替弁が開けられるように前記接続切替弁を制御する制御手段と、をさらに備えていてもよい（請求項４）。この場合、接続切替弁を開閉することにより、コンプレッサを冷却したり、その冷却を停止させたりすることができる。また、制御手段は、コンプレッサの出口の吸気の温度が最も高くなる運転状態において接続切替弁を開けるので、コンプレッサを適切に冷却することができる。
【００１１】
本発明の内燃機関の過給システムの一形態において、前記冷却手段は、前記ハウジングの外側に設けられた複数の冷却フィンであってもよい（請求項５）。この場合、スタックの熱を空気中に放散させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上に説明したように、本発明の内燃機関の過給システムによれば、吸気通路又は排気通路で発生している圧力の脈動を利用して冷却通路内に熱音響現象を生じさせ、この熱音響現象によりコンプレッサの熱を外部に放散させることができる。そのため、燃費を悪化させることなくコンプレッサを冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一形態に係る過給システムが組み込まれた内燃機関の概略を示す図。
【図２】コンプレッサの内部の一部を拡大して示す図。
【図３】図２の矢印III方向から見たコンプレッサを示す図。
【図４】冷却通路内で発生する熱音響現象を説明するための図。
【図５】ターボ過給機のコンプレッサの特性曲線及びエンジンの作動線を示す図。
【図６】ＥＣＵが実行する冷却装置制御ルーチンを示すフローチャート。
【図７】本発明の過給システムの変形例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明の一形態に係る過給システムが組み込まれた内燃機関の概略を示している。図１に示した内燃機関（以下、エンジンと称することがある。）１は、車両に走行用動力源として搭載される４サイクルの内燃機関であり、複数の気筒（不図示）を有する機関本体２と、機関本体２の各気筒に接続される吸気通路３及び排気通路４とを備えている。吸気通路３は、その一部を形成する吸気マニホールド（以下、インマニと称することがある。）３ａを介して各気筒と接続されている。排気通路４は、その一部を形成する排気マニホールド（以下、エキマニと称することがある。）４ａを介して各気筒と接続されている。吸気通路３には、ターボ過給機１０のコンプレッサ１１、吸気を冷却するためのインタークーラ５、及び吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ６が設けられている。排気通路４には、ターボ過給機１０のタービン１２が設けられている。
【００１５】
図２は、コンプレッサ１１の内部の一部を拡大して示している。図２に示したようにコンプレッサ１１は、コンプレッサハウジング１３と、コンプレッサハウジング１３内に設けられて回転軸１４と一体に回転するコンプレッサホイール１５とを備えている。コンプレッサホイール１５には、複数（図２で１つのみを示す。）の翼１５ａが設けられている。回転軸１４の他端にはタービン１２のタービンホイール（不図示）が一体回転するように取り付けられている。そのため、このタービンホイールが排気にて回転駆動されるとこれによりコンプレッサホイール１５が回転駆動される。コンプレッサハウジング１３は、コンプレッサホイール１５が配置されるホイール室１６と、ホイール室１６の外周に設けられ、ホイール室１６の出口と連通するディフューザ部１７と、ディフューザ部１７の外周に設けられてディフューザ部１７と連通するスクロール室１８とを備えている。図２に示したようにディフューザ部１７の一部は、シールプレート１９にて構成されている。なお、これらは内燃機関に設けられる周知のターボ過給機のコンプレッサと同様でよいため、詳細な説明は省略する。
【００１６】
コンプレッサ１１には、冷却装置２０が設けられている。図２に示したように冷却装置２０は、複数（図２では１つのみを示す。）の冷却通路２１を備えている。各冷却通路２１は、ディフューザ部１７と隣接するようにシールプレート１９に設けられている。冷却通路２１の一端２１ａは、コンプレッサハウジング１３の外周側に配置されて閉じられている。また、この一端２１ａは、スクロール室１８よりも径方向外側に配置されるようにコンプレッサハウジング１３から突出している。一方、冷却通路２１の他端２１ｂは、コンプレッサハウジング１３の内周側に配置されている。そして、この他端２１ｂは開放されている。図３は、図２の矢印III方向から見たコンプレッサ１１の一部を示している。この図に示したように冷却通路２１は、コンプレッサハウジング１３の内周側から湾曲しつつ外周側に延びている。冷却通路２１の長さＬ（図４参照）には、エンジン１の気筒数Ｃ、音速Ｖ（ｍ／ｓｅｃ）、及びコンプレッサ１１の出口の吸気の温度が最も高くなる運転状態におけるエンジン１の１分間当たりの回転数Ｎ（ｒ．ｐ．ｍ．）を以下の式（１）に代入して算出された値が設定される。
【００１７】
Ｌ＝（Ｖ／Ｎ×Ｃ／６０／２）／４ ・・・（１）
【００１８】
図２に示したように冷却通路２１内には、スタック２２及びピストン部材としてのピストン２３が設けられている。スタック２２は熱交換器であり、その内部には外部と連通する複数の空間（不図示）が設けられている。スタック２２としては、例えば多数のステンレス鋼板が小間隙をおいて積層されたものが設けられる。また、微小な孔が複数開けられたセラミックフィルタをスタック２２として設けてもよい。スタック２２は、一端２１ａと他端２１ｂとの中間よりも一端２１ａ寄りであり、かつ一端２１ａとの間に所定の隙間が設けられるように冷却通路２１内に配置されている。また、スタック２２は、コンプレッサ１１のディフューザ部１７よりも径方向外側に位置するように冷却通路２１内に配置されている。ピストン２３は、冷却通路２１の他端２１ｂに往復動自在に挿入されている。シールプレート１９には、タービン１２側に突出する冷却手段としての複数の冷却フィン２４が設けられている。これら複数の冷却フィン２４は、図３に示したように同心円状に設けられている。また、図２に示したようにこれら複数の冷却フィン２４は、一端側２１ａに配置されているスタック２２の端部、すなわちスタック２２の外周側の端部２２ａが冷却されるようにその端部の周囲に配置されている。図１に示したように冷却通路２１の他端２１ｂは、インマニ３ａと接続通路２５にて接続されている。接続通路２５には、その通路２５を開閉する接続切替弁２６が設けられている。
【００１９】
次に図４を参照して冷却装置２０によるコンプレッサ１１の冷却方法について説明する。この冷却装置２０は、熱音響現象を利用してコンプレッサ１１を冷却する。周知のようにエンジン１の吸気通路３では、エンジン１の回転数に応じた周波数の圧力の脈動（以下、吸気脈動と称する。）が発生している。そのため、接続切替弁２６が開けられて冷却通路２１の他端２１ｂとインマニ３ａとが接続されると、インマニ３ａの吸気脈動でピストン２３が振動する。このようにピストン２３が振動すると、冷却通路２１内に他端２１ｂから一端２１ａ側に進行する波Ｗ１が連続的に発生する。この波Ｗ１は冷却通路２１内の一端２１ａで反射して他端２１ｂ側に向かう波Ｗ２となる。冷却通路２１の長さＬは、上述したようにコンプレッサ１１の出口の吸気の温度が最も高くなる運転状態におけるエンジン１の１分間当たりの回転数Ｎに基づいて設定されている。そのため、この回転数Ｎでエンジン１が運転されているときに接続切替弁２６が開けられると波Ｗ１、Ｗ２が重なり合って共鳴し、これにより冷却通路２１内に１／４波長の定在波（定常波とも呼ばれる。）を発生させることができる。この際、冷却通路２１の一端２１ａに定在波の腹が生じ、冷却通路２１の他端２１ｂに定在波の節が生じる。そのため、スタック２２の外周側の端部２２ａが定在波の腹側に位置し、内周側の端部２２ｂが定在波の節側に位置することになる。従って、スタック２２の外周側の端部２２ａが本発明のスタックの一方の端部に対応し、内周側の端部２２ｂが本発明のスタックの他方の端部に対応する。
【００２０】
そして、このような１／４波長の定在波を冷却通路２１内に発生させることにより、熱音響現象にてスタック２２の内周側の端部２２ｂの温度を低下させるとともにスタック２２の外周側の端部２２ａの温度を上昇させることができる。これは定在波によりスタック２２内にて気体が冷却通路２１に沿って移動しつつその気体の圧縮、膨張が繰り返し行われることによる。具体的には、スタック２２内において気体はまず定在波により圧力の高い外周側（図４の左側）に若干移動させられて圧縮され、これにより体積が小さくなる。この際、断熱圧縮により温度が上がるがその気体の近くに存在するスタック２２の壁面に放熱するので、気体の温度は少し下がる。次にこの気体は定在波によって内周側（図４の右側）に若干移動させられる。この際、気体は断熱膨張し、温度が下がる。上述したように気体は外周側に移動した際にその位置で放熱しているので、その放熱により温度が低下した分だけ周囲より温度が低くなる。その後、気体は再度定在波によって若干外周側に移動させられ、圧縮される。このように気体の圧縮、膨張は定在波により繰り返し行われる。このような気体の圧縮、膨張はスタック２２内の各部で行われるため、熱が冷却通路２１に沿って外周側に移動する。そのため、スタック２２の内周側の端部２２ｂの温度を低下させ、スタック２２の外周側の端部２２ａの温度を上昇させることができる。そして、これにより冷却通路２１のうちスタック２２よりも内周側の部分の温度を低下させてシールプレート１９を冷却することができる。一方、冷却通路２１のうちスタック２２よりも外周側の部分に移動した熱は、複数の冷却フィン２４によって空気中に放散される。
【００２１】
冷却装置２０の接続切替弁２６の動作は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）３０にて制御される。ＥＣＵ３０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータとして構成され、エンジン１に設けられた各種センサから出力された信号に基づいてエンジン１の運転状態を制御する周知のコンピュータユニットである。ＥＣＵ３０には、エンジン１の運転状態を検出するためのセンサとして吸入空気量に対応する信号を出力するエアフローメータ３１、及びスロットルバルブ６の開度（以下、スロットル開度と略称することがある。）に対応する信号を出力するスロットル開度センサ３２等が接続されている。この他にもＥＣＵ３０に各種センサが接続されているが、それらの図示は省略した。
【００２２】
図５は、ターボ過給機１０のコンプレッサ１１の特性曲線、及びエンジン１が全負荷で運転されているときのコンプレッサ１１の作動線を示している。なお、実線Ｌ１、Ｌ２が、コンプレッサ１１のサージラインを示している。また、破線Ｌ３がエンジン１が全負荷、すなわちスロットル６が全開で運転されているときのコンプレッサ１１の作動線を示している。図５の圧力比は、コンプレッサ１１の出口の吸気の圧力をコンプレッサ１１の入口の吸気の圧力で除した値である。破線Ｌ３で示したようにこのエンジン１では、吸入空気量が増加するに従ってコンプレッサ１１の圧力比が大きくなる。そして、吸入空気量が所定量を超えるとコンプレッサ１１の圧力比が小さくなる。コンプレッサ１１の出口の吸気の温度は、この圧力比が増加から減少に変化する運転領域、すなわち図５の運転領域Ａにて最も高くなる。なお、コンプレッサ１１は、運転領域Ａでは圧力比が高く、効率が低い。そこで、ＥＣＵ３０は、エンジン１の運転状態がこの運転領域Ａ内の場合にコンプレッサ１１が冷却されるように冷却装置２０の接続切替弁２６の動作を制御する。図６は、ＥＣＵ３０が接続切替弁２６の動作を制御するためにエンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行する冷却装置制御ルーチンを示している。この制御ルーチンを実行することにより、ＥＣＵ３０が本発明の制御手段として機能する。
【００２３】
図６の制御ルーチンにおいてＥＣＵ３０は、まずステップＳ１１でエンジン１の運転状態を取得する。エンジン１の運転状態としては、例えば吸入空気量、及びスロットル開度等が取得される。次のステップＳ１２においてＥＣＵ３０は、吸入空気量が予め設定した所定の判定空気量以上か否か判断する。所定の判定空気量は、コンプレッサ１１の運転状態が図５に示した運転領域Ａ内か否か判断するための判定基準として設定されるものである。判定空気量としては、例えば図５の空気量Ｑが設定される。
【００２４】
吸入空気量が判定空気量以上と判断した場合はステップＳ１３に進み、ＥＣＵ３０はスロットル開度が予め設定した所定の判定開度以上か否か判断する。この判定開度も、エンジン１の運転状態が図５に示した運転領域Ａか否か判断するための判定基準として設定されるものである。上述したように図５の破線Ｌ３は、スロットル開度が全開で運転されている全負荷のときのコンプレッサ１１の作動線である。そのため、現在のスロットル開度が全開に対してどの程度の割合かを判断することにより、現在の圧力比が運転領域Ａに対応する圧力比か否か判断することができる。そこで、判定開度としては、例えば圧力比が運転領域Ａ内になるスロットル開度範囲の下限値が設定される。すなわち、これらステップＳ１２及びＳ１３では、吸入吸気量及びスロットル開度に基づいてコンプレッサ１１の運転状態が運転領域Ａ内か否かを判定している。
【００２５】
スロットル開度が判定開度以上と判断した場合はステップＳ１４に進み、ＥＣＵ３０は接続切替弁２６を開ける。なお、既に開弁されていた場合は、その状態を維持する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００２６】
一方、吸入空気量が判定空気量未満と判断した場合、又はスロットル開度が判定開度未満と判断した場合はステップＳ１５に進み、ＥＣＵ３０は接続切替弁２６を閉じる。なお、既に閉弁されていた場合は、その状態を維持する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００２７】
本形態の過給システムによれば、接続切替弁２６を開弁して吸気脈動でピストン２３を振動させることにより、熱音響現象を利用してシールプレート１９を冷却することができる。すなわち、他に駆動源を設けることなく吸気脈動にてコンプレッサ１１を冷却することができる。そのため、エンジン１の燃費を悪化させることなくコンプレッサ１１を冷却することができる。コンプレッサ１１の出口の吸気の温度は、コンプレッサ１１の運転状態が図５の運転領域Ａ内の場合に高くなる。そのため、このような運転状態の場合にコンプレッサ１１内でオイルが炭化してコーキングが発生し易くなる。本形態の過給システムでは、このような運転状態の場合に接続切替弁２６が開弁され、それ以外の運転状態の場合には接続切替弁２６が閉弁されるので、コンプレッサ１１が無駄に冷却されることを防止しつつコーキングの発生を十分に抑制できる。また、冷却通路２１の長さＬは上述した式（１）にて設定されているので、コンプレッサ１１の運転状態が図５の運転領域Ａ内の場合に冷却通路２１内に１／４波長の定在波を発生させることができる。
【００２８】
本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、図７に示したように冷却通路がエキマニと接続されていてもよい。周知のように排気通路にもエンジンの回転数に応じた周波数の圧力の脈動（排気脈動）が生じている。そのため、この排気脈動を利用して冷却通路内に１／４波長の定在波を発生させてもよい。
【００２９】
スタックの外周側の端部を冷却する冷却方法は、冷却フィンに限定されない。外部に熱を放散させることが可能な種々の手段で冷却してよい。冷却通路のうち開放されている端部とスタックとの間の部分をディフューザ部と隣接して配置可能であれば、冷却通路の内周側の端部が閉じられて外周側の端部が開放されていてもよい。この場合、内周側の端部寄りにスタックが設けられ、外周側の端部にピストンが設けられる。また、外周側の端部が吸気通路又は排気通路と接続される。
【符号の説明】
【００３０】
１ 内燃機関
３ 吸気通路
４ 排気通路
１０ ターボ過給機
１１ コンプレッサ
１２ タービン
１３ コンプレッサハウジング
１７ ディフューザ部
１９ シールプレート
２１ 冷却通路
２１ａ 一端
２１ｂ 他端
２２ スタック
２２ａ 外周側の端部（一方の端部）
２２ｂ 内周側の端部（他方の端部）
２３ ピストン（ピストン部材）
２４ 冷却フィン（冷却手段）
２５ 接続通路
２６ 接続切替弁
３０ エンジンコントロールユニット（制御手段）
Ｌ 冷却通路の長さ
Ｃ 内燃機関の気筒数
Ｖ 音速
Ｎ コンプレッサの出口の吸気の温度が最も高くなる運転状態における内燃機関の１分間当たりの回転数
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサにて吸気を圧縮し、これにより内燃機関を過給するターボ過給機を備えた内燃機関の過給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
排気通路のタービンにて排気エネルギを回収して吸気通路のコンプレッサを駆動し、コンプレッサで吸気を圧縮して内燃機関を過給するターボ過給機が知られている。このようなターボ過給機では、コンプレッサで吸気を圧縮する際に熱が発生する。そのため、コンプレッサハウジング内にオイルミストが付着していると、このオイルミストが炭化してハウジング内がコーキングされるおそれがある。とくにコンプレッサのディフューザ部は流路が狭いため、このディフューザ部がコーキングされると吸気が流れ難くなってコンプレッサの効率が低下する。そこで、コンプレッサのうちディフューザ部の一部を構成するシールプレート隣接部に冷却路を設け、この冷却路に冷却水を流してコンプレッサを冷却する過給機が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術として、触媒コンバータに導入される排気の温度を制御すべく排気通路に熱音響伝熱器を設けた内燃機関がある（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−４４４５１号公報
【特許文献２】特開２００７−１５５１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の過給機のようにコンプレッサハウジングを冷却水で冷却すると、その過給機が設けられた内燃機関では循環させるべき冷却水量が増加する。そのため、ウォータポンプ及びラジエタが大型化するおそれがある。また、ウォータポンプが大型化するとそのポンプの駆動に消費されるエネルギが増加するので、燃費が悪化するおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、燃費を悪化させることなくコンプレッサを冷却することが可能な内燃機関の過給システム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】
【０００６】
本発明の内燃機関の過給システムは、内燃機関の排気通路に設けられたタービンにて排気エネルギを回収して前記内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサを駆動するターボ過給機を備えた内燃機関の過給システムにおいて、前記コンプレッサのハウジングに設けられ、一端が閉じられるとともに他端が開放された冷却通路と、前記冷却通路の前記他端に往復動自在に挿入されたピストン部材と、前記冷却通路内に１／４波長の定在波が発生したときに前記定在波の腹側に一方の端部が位置するとともに前記定在波の節側に他方の端部が位置するように前記冷却通路内に配置され、かつ内部に前記冷却通路と連通する複数の空間を有するスタックと、前記スタックの前記一方の端部を冷却する冷却手段と、前記吸気通路又は前記排気通路のいずれか一方の通路と前記冷却通路の前記他端とを接続する接続通路と、を備えている（請求項１）。
【０００７】
周知のように内燃機関の吸気通路及び排気通路には、内燃機関の回転数に応じた周波数の圧力の脈動が発生している。本発明の過給システムでは、冷却通路の他端と吸気通路又は排気通路とが接続されているので、この圧力の脈動によってピストン部材を振動させることができる。ピストン部材が振動すると、冷却通路内に他端から一端に進行する波が連続的に発生する。これらの波は一端で反射して一端から他端に進行する波となる。そして、これら互いに進行方向が逆向きの波が共鳴すると冷却通路内に定在波（定常波とも呼ばれる。）が発生する。この場合、定在波の腹の部分では圧力が大きく変動し、定在波の節の部分では圧力が殆ど変動しなくなる。スタックは一方の端部が定在波の腹側に位置し、他方の端部が節側に位置しているため、定在波の腹の圧力変動に応じてその内部の空間の気体が冷却通路に沿ってスタック内を往復動する。気体が定在波の腹側に移動したときには圧縮されて温度が上昇するが、その熱の一部をスタックに放熱するので温度が少し下がる。一方、その気体が定在波の節側に移動したときには断熱膨張し、これにより気体の温度が下がる。そして、このような気体の移動及び圧縮、膨張が繰り返されることにより、スタックの他方の端部から一方の端部に熱を移動させることができる。すなわち、本発明の過給システムによれば、熱音響現象によりスタックの他方の端部から一方の端部に熱を移動させることができる。そして、スタックの一方の端部は冷却手段で冷却されるので、熱を外部に逃がすことができる。このように本発明の過給システムによれば、スタックの他方の端部から一方の端部に熱を移動させることができるので、冷却通路のうち冷却通路の他端とスタックとの間の部分の熱を外部に放散させることができる。そして、この熱音響現象は、吸気通路又は排気通路の圧力の脈動でピストン部材を振動させることによって発生させている。そのため、燃費を悪化させることなくコンプレッサを冷却することができる。
【０００８】
本発明の内燃機関の過給システムの一形態において、前記冷却通路は、前記ハウジングのディフューザ部と隣接するように前記ディフューザ部の一部となるシールプレートに設けられていてもよい（請求項２）。一般にハウジング内においてはディフューザ部にて吸気の流量が狭くなる。そのため、ディフューザ部においてコーキングが発生するとコンプレッサの効率が大きく低下する。この形態では、そのディフューザ部に隣接するように冷却通路を設けたので、ディフューザ部でのコーキングを抑制することができる。
【０００９】
本発明の内燃機関の過給システムの一形態において、前記内燃機関は、複数の気筒を備えた４サイクル内燃機関として構成され、前記冷却通路の長さは、前記冷却通路の長さをＬ、前記内燃機関の気筒数をＣ、音速をＶ、前記コンプレッサの出口の吸気の温度が最も高くなる運転状態における前記内燃機関の１分間当たりの回転数をＮとした場合に、次式
Ｌ＝（Ｖ／Ｎ×Ｃ／６０／２）／４
が満たされるように設定されていてもよい（請求項３）。この場合、コンプレッサの冷却が必要なコンプレッサの出口の吸気の温度が最も高くなる運転状態において冷却通路内に１／４波長の定在波を発生させることができる。そのため、コンプレッサを適切に冷却することができる。
【００１０】
本発明の内燃機関の過給システムの一形態においては、前記接続通路を開閉する接続切替弁と、前記コンプレッサの出口の吸気の温度が最も高くなる運転状態において前記接続切替弁が開けられるように前記接続切替弁を制御する制御手段と、をさらに備えていてもよい（請求項４）。この場合、接続切替弁を開閉することにより、コンプレッサを冷却したり、その冷却を停止させたりすることができる。また、制御手段は、コンプレッサの出口の吸気の温度が最も高くなる運転状態において接続切替弁を開けるので、コンプレッサを適切に冷却することができる。
【００１１】
本発明の内燃機関の過給システムの一形態において、前記冷却手段は、前記ハウジングの外側に設けられた複数の冷却フィンであってもよい（請求項５）。この場合、スタックの熱を空気中に放散させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上に説明したように、本発明の内燃機関の過給システムによれば、吸気通路又は排気通路で発生している圧力の脈動を利用して冷却通路内に熱音響現象を生じさせ、この熱音響現象によりコンプレッサの熱を外部に放散させることができる。そのため、燃費を悪化させることなくコンプレッサを冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一形態に係る過給システムが組み込まれた内燃機関の概略を示す図。
【図２】コンプレッサの内部の一部を拡大して示す図。
【図３】図２の矢印III方向から見たコンプレッサを示す図。
【図４】冷却通路内で発生する熱音響現象を説明するための図。
【図５】ターボ過給機のコンプレッサの特性曲線及びエンジンの作動線を示す図。
【図６】ＥＣＵが実行する冷却装置制御ルーチンを示すフローチャート。
【図７】本発明の過給システムの変形例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明の一形態に係る過給システムが組み込まれた内燃機関の概略を示している。図１に示した内燃機関（以下、エンジンと称することがある。）１は、車両に走行用動力源として搭載される４サイクルの内燃機関であり、複数の気筒（不図示）を有する機関本体２と、機関本体２の各気筒に接続される吸気通路３及び排気通路４とを備えている。吸気通路３は、その一部を形成する吸気マニホールド（以下、インマニと称することがある。）３ａを介して各気筒と接続されている。排気通路４は、その一部を形成する排気マニホールド（以下、エキマニと称することがある。）４ａを介して各気筒と接続されている。吸気通路３には、ターボ過給機１０のコンプレッサ１１、吸気を冷却するためのインタークーラ５、及び吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ６が設けられている。排気通路４には、ターボ過給機１０のタービン１２が設けられている。
【００１５】
図２は、コンプレッサ１１の内部の一部を拡大して示している。図２に示したようにコンプレッサ１１は、コンプレッサハウジング１３と、コンプレッサハウジング１３内に設けられて回転軸１４と一体に回転するコンプレッサホイール１５とを備えている。コンプレッサホイール１５には、複数（図２で１つのみを示す。）の翼１５ａが設けられている。回転軸１４の他端にはタービン１２のタービンホイール（不図示）が一体回転するように取り付けられている。そのため、このタービンホイールが排気にて回転駆動されるとこれによりコンプレッサホイール１５が回転駆動される。コンプレッサハウジング１３は、コンプレッサホイール１５が配置されるホイール室１６と、ホイール室１６の外周に設けられ、ホイール室１６の出口と連通するディフューザ部１７と、ディフューザ部１７の外周に設けられてディフューザ部１７と連通するスクロール室１８とを備えている。図２に示したようにディフューザ部１７の一部は、シールプレート１９にて構成されている。なお、これらは内燃機関に設けられる周知のターボ過給機のコンプレッサと同様でよいため、詳細な説明は省略する。
【００１６】
コンプレッサ１１には、冷却装置２０が設けられている。図２に示したように冷却装置２０は、複数（図２では１つのみを示す。）の冷却通路２１を備えている。各冷却通路２１は、ディフューザ部１７と隣接するようにシールプレート１９に設けられている。冷却通路２１の一端２１ａは、コンプレッサハウジング１３の外周側に配置されて閉じられている。また、この一端２１ａは、スクロール室１８よりも径方向外側に配置されるようにコンプレッサハウジング１３から突出している。一方、冷却通路２１の他端２１ｂは、コンプレッサハウジング１３の内周側に配置されている。そして、この他端２１ｂは開放されている。図３は、図２の矢印III方向から見たコンプレッサ１１の一部を示している。この図に示したように冷却通路２１は、コンプレッサハウジング１３の内周側から湾曲しつつ外周側に延びている。冷却通路２１の長さＬ（図４参照）には、エンジン１の気筒数Ｃ、音速Ｖ（ｍ／ｓｅｃ）、及びコンプレッサ１１の出口の吸気の温度が最も高くなる運転状態におけるエンジン１の１分間当たりの回転数Ｎ（ｒ．ｐ．ｍ．）を以下の式（１）に代入して算出された値が設定される。
【００１７】
Ｌ＝（Ｖ／Ｎ×Ｃ／６０／２）／４ ・・・（１）
【００１８】
図２に示したように冷却通路２１内には、スタック２２及びピストン部材としてのピストン２３が設けられている。スタック２２は熱交換器であり、その内部には外部と連通する複数の空間（不図示）が設けられている。スタック２２としては、例えば多数のステンレス鋼板が小間隙をおいて積層されたものが設けられる。また、微小な孔が複数開けられたセラミックフィルタをスタック２２として設けてもよい。スタック２２は、一端２１ａと他端２１ｂとの中間よりも一端２１ａ寄りであり、かつ一端２１ａとの間に所定の隙間が設けられるように冷却通路２１内に配置されている。また、スタック２２は、コンプレッサ１１のディフューザ部１７よりも径方向外側に位置するように冷却通路２１内に配置されている。ピストン２３は、冷却通路２１の他端２１ｂに往復動自在に挿入されている。シールプレート１９には、タービン１２側に突出する冷却手段としての複数の冷却フィン２４が設けられている。これら複数の冷却フィン２４は、図３に示したように同心円状に設けられている。また、図２に示したようにこれら複数の冷却フィン２４は、一端側２１ａに配置されているスタック２２の端部、すなわちスタック２２の外周側の端部２２ａが冷却されるようにその端部の周囲に配置されている。図１に示したように冷却通路２１の他端２１ｂは、インマニ３ａと接続通路２５にて接続されている。接続通路２５には、その通路２５を開閉する接続切替弁２６が設けられている。
【００１９】
次に図４を参照して冷却装置２０によるコンプレッサ１１の冷却方法について説明する。この冷却装置２０は、熱音響現象を利用してコンプレッサ１１を冷却する。周知のようにエンジン１の吸気通路３では、エンジン１の回転数に応じた周波数の圧力の脈動（以下、吸気脈動と称する。）が発生している。そのため、接続切替弁２６が開けられて冷却通路２１の他端２１ｂとインマニ３ａとが接続されると、インマニ３ａの吸気脈動でピストン２３が振動する。このようにピストン２３が振動すると、冷却通路２１内に他端２１ｂから一端２１ａ側に進行する波Ｗ１が連続的に発生する。この波Ｗ１は冷却通路２１内の一端２１ａで反射して他端２１ｂ側に向かう波Ｗ２となる。冷却通路２１の長さＬは、上述したようにコンプレッサ１１の出口の吸気の温度が最も高くなる運転状態におけるエンジン１の１分間当たりの回転数Ｎに基づいて設定されている。そのため、この回転数Ｎでエンジン１が運転されているときに接続切替弁２６が開けられると波Ｗ１、Ｗ２が重なり合って共鳴し、これにより冷却通路２１内に１／４波長の定在波（定常波とも呼ばれる。）を発生させることができる。この際、冷却通路２１の一端２１ａに定在波の腹が生じ、冷却通路２１の他端２１ｂに定在波の節が生じる。そのため、スタック２２の外周側の端部２２ａが定在波の腹側に位置し、内周側の端部２２ｂが定在波の節側に位置することになる。従って、スタック２２の外周側の端部２２ａが本発明のスタックの一方の端部に対応し、内周側の端部２２ｂが本発明のスタックの他方の端部に対応する。
【００２０】
そして、このような１／４波長の定在波を冷却通路２１内に発生させることにより、熱音響現象にてスタック２２の内周側の端部２２ｂの温度を低下させるとともにスタック２２の外周側の端部２２ａの温度を上昇させることができる。これは定在波によりスタック２２内にて気体が冷却通路２１に沿って移動しつつその気体の圧縮、膨張が繰り返し行われることによる。具体的には、スタック２２内において気体はまず定在波により圧力の高い外周側（図４の左側）に若干移動させられて圧縮され、これにより体積が小さくなる。この際、断熱圧縮により温度が上がるがその気体の近くに存在するスタック２２の壁面に放熱するので、気体の温度は少し下がる。次にこの気体は定在波によって内周側（図４の右側）に若干移動させられる。この際、気体は断熱膨張し、温度が下がる。上述したように気体は外周側に移動した際にその位置で放熱しているので、その放熱により温度が低下した分だけ周囲より温度が低くなる。その後、気体は再度定在波によって若干外周側に移動させられ、圧縮される。このように気体の圧縮、膨張は定在波により繰り返し行われる。このような気体の圧縮、膨張はスタック２２内の各部で行われるため、熱が冷却通路２１に沿って外周側に移動する。そのため、スタック２２の内周側の端部２２ｂの温度を低下させ、スタック２２の外周側の端部２２ａの温度を上昇させることができる。そして、これにより冷却通路２１のうちスタック２２よりも内周側の部分の温度を低下させてシールプレート１９を冷却することができる。一方、冷却通路２１のうちスタック２２よりも外周側の部分に移動した熱は、複数の冷却フィン２４によって空気中に放散される。
【００２１】
冷却装置２０の接続切替弁２６の動作は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）３０にて制御される。ＥＣＵ３０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータとして構成され、エンジン１に設けられた各種センサから出力された信号に基づいてエンジン１の運転状態を制御する周知のコンピュータユニットである。ＥＣＵ３０には、エンジン１の運転状態を検出するためのセンサとして吸入空気量に対応する信号を出力するエアフローメータ３１、及びスロットルバルブ６の開度（以下、スロットル開度と略称することがある。）に対応する信号を出力するスロットル開度センサ３２等が接続されている。この他にもＥＣＵ３０に各種センサが接続されているが、それらの図示は省略した。
【００２２】
図５は、ターボ過給機１０のコンプレッサ１１の特性曲線、及びエンジン１が全負荷で運転されているときのコンプレッサ１１の作動線を示している。なお、実線Ｌ１、Ｌ２が、コンプレッサ１１のサージラインを示している。また、破線Ｌ３がエンジン１が全負荷、すなわちスロットル６が全開で運転されているときのコンプレッサ１１の作動線を示している。図５の圧力比は、コンプレッサ１１の出口の吸気の圧力をコンプレッサ１１の入口の吸気の圧力で除した値である。破線Ｌ３で示したようにこのエンジン１では、吸入空気量が増加するに従ってコンプレッサ１１の圧力比が大きくなる。そして、吸入空気量が所定量を超えるとコンプレッサ１１の圧力比が小さくなる。コンプレッサ１１の出口の吸気の温度は、この圧力比が増加から減少に変化する運転領域、すなわち図５の運転領域Ａにて最も高くなる。なお、コンプレッサ１１は、運転領域Ａでは圧力比が高く、効率が低い。そこで、ＥＣＵ３０は、エンジン１の運転状態がこの運転領域Ａ内の場合にコンプレッサ１１が冷却されるように冷却装置２０の接続切替弁２６の動作を制御する。図６は、ＥＣＵ３０が接続切替弁２６の動作を制御するためにエンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行する冷却装置制御ルーチンを示している。この制御ルーチンを実行することにより、ＥＣＵ３０が本発明の制御手段として機能する。
【００２３】
図６の制御ルーチンにおいてＥＣＵ３０は、まずステップＳ１１でエンジン１の運転状態を取得する。エンジン１の運転状態としては、例えば吸入空気量、及びスロットル開度等が取得される。次のステップＳ１２においてＥＣＵ３０は、吸入空気量が予め設定した所定の判定空気量以上か否か判断する。所定の判定空気量は、コンプレッサ１１の運転状態が図５に示した運転領域Ａ内か否か判断するための判定基準として設定されるものである。判定空気量としては、例えば図５の空気量Ｑが設定される。
【００２４】
吸入空気量が判定空気量以上と判断した場合はステップＳ１３に進み、ＥＣＵ３０はスロットル開度が予め設定した所定の判定開度以上か否か判断する。この判定開度も、エンジン１の運転状態が図５に示した運転領域Ａか否か判断するための判定基準として設定されるものである。上述したように図５の破線Ｌ３は、スロットル開度が全開で運転されている全負荷のときのコンプレッサ１１の作動線である。そのため、現在のスロットル開度が全開に対してどの程度の割合かを判断することにより、現在の圧力比が運転領域Ａに対応する圧力比か否か判断することができる。そこで、判定開度としては、例えば圧力比が運転領域Ａ内になるスロットル開度範囲の下限値が設定される。すなわち、これらステップＳ１２及びＳ１３では、吸入吸気量及びスロットル開度に基づいてコンプレッサ１１の運転状態が運転領域Ａ内か否かを判定している。
【００２５】
スロットル開度が判定開度以上と判断した場合はステップＳ１４に進み、ＥＣＵ３０は接続切替弁２６を開ける。なお、既に開弁されていた場合は、その状態を維持する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００２６】
一方、吸入空気量が判定空気量未満と判断した場合、又はスロットル開度が判定開度未満と判断した場合はステップＳ１５に進み、ＥＣＵ３０は接続切替弁２６を閉じる。なお、既に閉弁されていた場合は、その状態を維持する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００２７】
本形態の過給システムによれば、接続切替弁２６を開弁して吸気脈動でピストン２３を振動させることにより、熱音響現象を利用してシールプレート１９を冷却することができる。すなわち、他に駆動源を設けることなく吸気脈動にてコンプレッサ１１を冷却することができる。そのため、エンジン１の燃費を悪化させることなくコンプレッサ１１を冷却することができる。コンプレッサ１１の出口の吸気の温度は、コンプレッサ１１の運転状態が図５の運転領域Ａ内の場合に高くなる。そのため、このような運転状態の場合にコンプレッサ１１内でオイルが炭化してコーキングが発生し易くなる。本形態の過給システムでは、このような運転状態の場合に接続切替弁２６が開弁され、それ以外の運転状態の場合には接続切替弁２６が閉弁されるので、コンプレッサ１１が無駄に冷却されることを防止しつつコーキングの発生を十分に抑制できる。また、冷却通路２１の長さＬは上述した式（１）にて設定されているので、コンプレッサ１１の運転状態が図５の運転領域Ａ内の場合に冷却通路２１内に１／４波長の定在波を発生させることができる。
【００２８】
本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、図７に示したように冷却通路がエキマニと接続されていてもよい。周知のように排気通路にもエンジンの回転数に応じた周波数の圧力の脈動（排気脈動）が生じている。そのため、この排気脈動を利用して冷却通路内に１／４波長の定在波を発生させてもよい。
【００２９】
スタックの外周側の端部を冷却する冷却方法は、冷却フィンに限定されない。外部に熱を放散させることが可能な種々の手段で冷却してよい。冷却通路のうち開放されている端部とスタックとの間の部分をディフューザ部と隣接して配置可能であれば、冷却通路の内周側の端部が閉じられて外周側の端部が開放されていてもよい。この場合、内周側の端部寄りにスタックが設けられ、外周側の端部にピストンが設けられる。また、外周側の端部が吸気通路又は排気通路と接続される。
【符号の説明】
【００３０】
１ 内燃機関
３ 吸気通路
４ 排気通路
１０ ターボ過給機
１１ コンプレッサ
１２ タービン
１３ コンプレッサハウジング
１７ ディフューザ部
１９ シールプレート
２１ 冷却通路
２１ａ 一端
２１ｂ 他端
２２ スタック
２２ａ 外周側の端部（一方の端部）
２２ｂ 内周側の端部（他方の端部）
２３ ピストン（ピストン部材）
２４ 冷却フィン（冷却手段）
２５ 接続通路
２６ 接続切替弁
３０ エンジンコントロールユニット（制御手段）
Ｌ 冷却通路の長さ
Ｃ 内燃機関の気筒数
Ｖ 音速
Ｎ コンプレッサの出口の吸気の温度が最も高くなる運転状態における内燃機関の１分間当たりの回転数
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられたタービンにて排気エネルギを回収して前記内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサを駆動するターボ過給機を備えた内燃機関の過給システムにおいて、
前記コンプレッサのハウジングに設けられ、一端が閉じられるとともに他端が開放された冷却通路と、前記冷却通路の前記他端に往復動自在に挿入されたピストン部材と、前記冷却通路内に１／４波長の定在波が発生したときに前記定在波の腹側に一方の端部が位置するとともに前記定在波の節側に他方の端部が位置するように前記冷却通路内に配置され、かつ内部に前記冷却通路と連通する複数の空間を有するスタックと、前記スタックの前記一方の端部を冷却する冷却手段と、前記吸気通路又は前記排気通路のいずれか一方の通路と前記冷却通路の前記他端とを接続する接続通路と、を備えている内燃機関の過給システム。
【請求項２】
前記冷却通路は、前記ハウジングのディフューザ部と隣接するように前記ディフューザ部の一部となるシールプレートに設けられている請求項１に記載の内燃機関の過給システム。
【請求項３】
前記内燃機関は、複数の気筒を備えた４サイクル内燃機関として構成され、
前記冷却通路の長さは、前記冷却通路の長さをＬ、前記内燃機関の気筒数をＣ、音速をＶ、前記コンプレッサの出口の吸気の温度が最も高くなる運転状態における前記内燃機関の１分間当たりの回転数をＮとした場合に、次式
Ｌ＝（Ｖ／Ｎ×Ｃ／６０／２）／４
が満たされるように設定されている請求項１又は２に記載の内燃機関の過給システム。
【請求項４】
前記接続通路を開閉する接続切替弁と、前記コンプレッサの出口の吸気の温度が最も高くなる運転状態において前記接続切替弁が開けられるように前記接続切替弁を制御する制御手段と、をさらに備えている請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の過給システム。
【請求項５】
前記冷却手段は、前記ハウジングの外側に設けられた複数の冷却フィンである請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の過給システム。
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられたタービンにて排気エネルギを回収して前記内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサを駆動するターボ過給機を備えた内燃機関の過給システムにおいて、
前記コンプレッサのハウジングに設けられ、一端が閉じられるとともに他端が開放された冷却通路と、前記冷却通路の前記他端に往復動自在に挿入されたピストン部材と、前記冷却通路内に１／４波長の定在波が発生したときに前記定在波の腹側に一方の端部が位置するとともに前記定在波の節側に他方の端部が位置するように前記冷却通路内に配置され、かつ内部に前記冷却通路と連通する複数の空間を有するスタックと、前記スタックの前記一方の端部を冷却する冷却手段と、前記吸気通路又は前記排気通路のいずれか一方の通路と前記冷却通路の前記他端とを接続する接続通路と、を備えている内燃機関の過給システム。
【請求項２】
前記冷却通路は、前記ハウジングのディフューザ部と隣接するように前記ディフューザ部の一部となるシールプレートに設けられている請求項１に記載の内燃機関の過給システム。
【請求項３】
前記内燃機関は、複数の気筒を備えた４サイクル内燃機関として構成され、
前記冷却通路の長さは、前記冷却通路の長さをＬ、前記内燃機関の気筒数をＣ、音速をＶ、前記コンプレッサの出口の吸気の温度が最も高くなる運転状態における前記内燃機関の１分間当たりの回転数をＮとした場合に、次式
Ｌ＝（Ｖ／Ｎ×Ｃ／６０／２）／４
が満たされるように設定されている請求項１又は２に記載の内燃機関の過給システム。
【請求項４】
前記接続通路を開閉する接続切替弁と、前記コンプレッサの出口の吸気の温度が最も高くなる運転状態において前記接続切替弁が開けられるように前記接続切替弁を制御する制御手段と、をさらに備えている請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の過給システム。
【請求項５】
前記冷却手段は、前記ハウジングの外側に設けられた複数の冷却フィンである請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の過給システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１９６５４０（Ｐ２０１０−１９６５４０Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４０６１２（Ｐ２００９−４０６１２）
【出願日】平成２１年２月２４日（２００９．２．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２４日（２００９．２．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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