JP2007120383A - Turbocharger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ターボチャージャに関し、特に、冷却要求に応じてターボチャージャの冷却性能を速やかに向上させる技術に関する。 The present invention relates to a turbocharger, and more particularly to a technique for quickly improving the cooling performance of a turbocharger in response to a cooling request.
自動車用内燃機関には自然吸気式エンジンと過給式エンジンとがある。過給機構としては、一般にターボチャージャと呼ばれる排気タービン駆動式のものと、一般にスーパチャージャと呼ばれる機械駆動式のものとが実用化されている。ターボチャージャは、排気ガスのエネルギでタービンを回転させ、それと直結したコンプレッサで吸入空気を圧縮してエンジンに供給するものである。 There are two types of internal combustion engines for automobiles: naturally aspirated engines and supercharged engines. As the supercharging mechanism, an exhaust turbine drive type generally called a turbocharger and a mechanical drive type generally called a supercharger have been put into practical use. A turbocharger rotates a turbine with the energy of exhaust gas, compresses intake air with a compressor directly connected thereto, and supplies the compressed air to an engine.
内燃機関の低回転域においては、排気エネルギが小さいことから、電動機によりコンプレッサを回転させることにより、低回転域の過給圧を強制的に上昇させるターボチャージャが公知である。このようなターボチャージャにおいては、電動機が排気ガスなどの高温に曝されるため、温度上昇により電動機の効率が低下するという問題がある。 Since the exhaust energy is small in the low rotation range of the internal combustion engine, a turbocharger that forcibly increases the supercharging pressure in the low rotation range by rotating the compressor by an electric motor is known. In such a turbocharger, since the electric motor is exposed to a high temperature such as exhaust gas, there is a problem that the efficiency of the electric motor is reduced due to the temperature rise.
このような問題点に鑑みて、特開2005−127307号公報(特許文献1)は、電動機付ターボチャージャにおける電動機の冷却を簡便に行え、電動機の効率低下を防止することのできるターボチャージャを開示する。このターボチャージャは、内燃機関の吸気通路上に設けられたターボチャージャのコンプレッサホイールを回転駆動させ得る電動機と、電動機を内蔵するハウジングと、ハウジング内に冷却用気体流を導入する導入路とを備える。導入路の一端がハウジングに接続されるとともに、他端が吸気通路上に配設されたエアクリーナの下流側近傍に接続されている。 In view of such problems, Japanese Patent Laying-Open No. 2005-127307 (Patent Document 1) discloses a turbocharger that can easily cool an electric motor in a turbocharger with an electric motor and prevent a reduction in the efficiency of the electric motor. To do. This turbocharger includes an electric motor capable of rotationally driving a compressor wheel of a turbocharger provided on an intake passage of an internal combustion engine, a housing incorporating the electric motor, and an introduction path for introducing a cooling gas flow into the housing. . One end of the introduction path is connected to the housing, and the other end is connected to the vicinity of the downstream side of the air cleaner disposed on the intake passage.
上述した公報に開示されたターボチャージャによると、吸気通路上のエアクリーナ下流近傍の吸入空気を電動機のハウジング内に導入して電動機を冷却するため、異物による電動機への悪影響(異物堆積による効率低下など)を防止することができる。また、エアクリーナの下流側近傍の温度の低い吸入空気を用いて電動機を冷却するため、冷却効果が高い。
しかしながら、上述した公報に開示されたターボチャージャにおいては、冷却が要求されたときに、速やかに冷却性能を向上させることができないという問題がある。これは、冷却空気の流量がコンプレッサの流速に応じたものであるからである。コンプレッサ回転数を上昇させるためには、タービン回転数を上昇させる必要がある。タービン回転数は、排気ガスのエネルギを用いるため、冷却が要求された時点で速やかに上昇させることはできない。 However, the turbocharger disclosed in the above publication has a problem that the cooling performance cannot be improved promptly when cooling is required. This is because the flow rate of the cooling air corresponds to the flow rate of the compressor. In order to increase the compressor speed, it is necessary to increase the turbine speed. Since the turbine rotational speed uses the energy of the exhaust gas, it cannot be rapidly increased when cooling is required.
また、冷却が要求されたときに電動機の回転数を上昇させることにより、コンプレッサの流速を速くすることも考えられるが、電動機の回転数の上昇により電動機に熱が生じるため、所望の冷却性能が得られない可能性がある。 In addition, it is conceivable to increase the flow rate of the compressor by increasing the rotation speed of the motor when cooling is required, but since the heat is generated in the motor due to the increase in the rotation speed of the motor, the desired cooling performance is It may not be obtained.
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、冷却要求に応じて速やかに冷却性能を向上させるターボチャージャを提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a turbocharger that quickly improves cooling performance in response to a cooling request.
第1の発明に係るターボチャージャは、内燃機関から排出される排気ガスによってタービンホイールが駆動されるタービンと、タービンホイールの駆動力により、同軸に設けられるコンプレッサホイールが駆動することによって、内燃機関に吸入される空気を圧縮するコンプレッサと、タービンホイールとコンプレッサホイールとを連結する軸が貫通し、内部に中空部が設けられる中空形状のハウジングと、コンプレッサに吸入される空気の流量を調整する調整弁と、中空部およびコンプレッサと調整弁との間を接続する接続通路と、調整弁を制御するための制御手段とを含む。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a turbocharger in which an internal combustion engine is driven by a turbine in which a turbine wheel is driven by exhaust gas discharged from the internal combustion engine and a compressor wheel provided coaxially by the driving force of the turbine wheel. A compressor that compresses the sucked air, a shaft that connects the turbine wheel and the compressor wheel, and a hollow housing in which a hollow portion is provided, and an adjustment valve that adjusts the flow rate of the air sucked into the compressor And a connecting passage for connecting the hollow portion and the compressor and the regulating valve, and a control means for controlling the regulating valve.
第1の発明によると、冷却が要求されるときに(たとえば、ハウジングの温度が予め定められた温度以上になるとき)、流量が減少するように調整弁が制御されると、コンプレッサホイールの回転により、調整弁とコンプレッサとの間において負圧がさらに低下する(負圧の絶対値が増大する)。負圧の低下に応じて、中空部内の空気が接続通路を介してコンプレッサへと流通する。このとき、中空部が、接続通路との接続個所を除き、ハウジングの外部と遮断される場合においては、中空部内の空気がコンプレッサへと吸引されて、ハウジングなどから熱の出入りがない状態で(断熱的に)中空部内の空気の体積が膨張させられる。そのため、断熱膨張により空気の温度が下がる。温度低下した空気によりハウジングを冷却することができる。一方、中空部に接続通路との接続個所のほかハウジングの外部と連通する開口部が設けられる場合においては、中空部内の空気がコンプレッサへと流通すると、中空部内の気圧が低下する。中空部内の気圧の低下に応じて、ハウジングの外部の空気が開口部から流入する。流入した空気は、ハウジング内の熱を吸収してコンプレッサに流通する。このように開口部からコンプレッサへの空気の流れが形成されることによりハウジングを冷却することができる。このように冷却要求に応じて調整弁を制御すると、中空部内の空気の温度を速やかに低下させることができる。したがって、冷却要求に応じて速やかに冷却性能を向上させるターボチャージャを提供することができる。 According to the first invention, when cooling is required (for example, when the temperature of the housing is equal to or higher than a predetermined temperature), when the regulating valve is controlled so that the flow rate is reduced, the rotation of the compressor wheel is controlled. As a result, the negative pressure further decreases between the regulating valve and the compressor (the absolute value of the negative pressure increases). As the negative pressure decreases, the air in the hollow portion flows to the compressor through the connection passage. At this time, in the case where the hollow portion is cut off from the outside of the housing except for the connection portion with the connection passage, the air in the hollow portion is sucked into the compressor, and heat does not enter and exit from the housing or the like ( Adiabatic) the volume of air in the hollow is expanded. Therefore, the temperature of air falls by adiabatic expansion. The housing can be cooled by the air whose temperature has decreased. On the other hand, in the case where the hollow portion is provided with an opening communicating with the outside of the housing in addition to the connection portion with the connection passage, when the air in the hollow portion flows to the compressor, the air pressure in the hollow portion decreases. Air outside the housing flows from the opening in response to a decrease in the atmospheric pressure in the hollow portion. The inflowing air absorbs the heat in the housing and flows to the compressor. Thus, the housing can be cooled by forming an air flow from the opening to the compressor. When the regulating valve is controlled according to the cooling request in this way, the temperature of the air in the hollow portion can be quickly reduced. Therefore, it is possible to provide a turbocharger that quickly improves the cooling performance in response to a cooling request.
第2の発明に係るターボチャージャにおいては、第1の発明の構成に加えて、中空部は、接続通路との接続個所を除き、ハウジングの外部と遮断される。 In the turbocharger according to the second invention, in addition to the configuration of the first invention, the hollow portion is blocked from the outside of the housing except for a connection portion with the connection passage.
第2の発明によると、冷却が要求されるときに、流量が減少するように調整弁が制御されると、コンプレッサホイールの回転により、調整弁とコンプレッサとの間において負圧がさらに低下する(負圧の絶対値が増大する)。負圧の低下に応じて、中空部内の空気が接続通路を介してコンプレッサへと流通する。中空部内の空気がコンプレッサへと吸引されて、ハウジングなどから熱の出入りがない状態で(断熱的に)中空部内の空気の体積が膨張させられる。そのため、断熱膨張により空気の温度が下がる。温度低下した空気によりハウジングを冷却することができる。 According to the second invention, when the regulating valve is controlled so that the flow rate is reduced when cooling is required, the negative pressure is further reduced between the regulating valve and the compressor by the rotation of the compressor wheel ( The absolute value of negative pressure increases). As the negative pressure decreases, the air in the hollow portion flows to the compressor through the connection passage. The air in the hollow portion is sucked into the compressor, and the volume of the air in the hollow portion is expanded in a state where heat does not enter and exit from the housing or the like (thermally). Therefore, the temperature of air falls by adiabatic expansion. The housing can be cooled by the air whose temperature has decreased.
第3の発明に係るターボチャージャにおいては、第1の発明の構成に加えて、中空部には、ハウジングの外部に連通する開口部が設けられる。 In the turbocharger according to the third invention, in addition to the configuration of the first invention, the hollow portion is provided with an opening communicating with the outside of the housing.
第3の発明によると、冷却が要求されるときに、流量が減少するように調整弁が制御されると、コンプレッサホイールの回転により、調整弁とコンプレッサとの間において負圧がさらに低下する(負圧の絶対値が増大する)。負圧の低下に応じて、中空部内の空気が接続通路を介してコンプレッサへと流通する。中空部内の空気がコンプレッサへと流通すると、中空部内の気圧が低下する。中空部内の気圧の低下に応じて、ハウジングの外部の空気が開口部から流入する。流入した空気は、ハウジング内の熱を吸収してコンプレッサに流通する。このように開口部からコンプレッサへの空気の流れが形成されることによりハウジングを冷却することができる。また、たとえば、開口部の面積を接続通路の断面積よりも小さくするなどすると、開口部における流体抵抗が、接続通路における流体抵抗よりも大きくなる。このとき、流量が減少するように調整弁が制御されると、コンプレッサへと吸引される空気の流量の方が開口部から流入する空気の流量よりも大きくなる。そのため、流量の差により、ハウジングなどから熱の出入りがない状態で中空部内の空気の体積が膨張させられる場合がある。このような場合には、断熱膨張により温度低下した空気によってもハウジングを冷却することができる。 According to the third invention, when the regulating valve is controlled so that the flow rate is reduced when cooling is required, the negative pressure is further reduced between the regulating valve and the compressor by the rotation of the compressor wheel ( The absolute value of negative pressure increases). As the negative pressure decreases, the air in the hollow portion flows to the compressor through the connection passage. When the air in the hollow part flows to the compressor, the air pressure in the hollow part decreases. Air outside the housing flows from the opening in response to a decrease in the atmospheric pressure in the hollow portion. The inflowing air absorbs the heat in the housing and flows to the compressor. Thus, the housing can be cooled by forming an air flow from the opening to the compressor. Further, for example, when the area of the opening is made smaller than the cross-sectional area of the connection passage, the fluid resistance in the opening becomes larger than the fluid resistance in the connection passage. At this time, if the regulating valve is controlled so that the flow rate decreases, the flow rate of air sucked into the compressor becomes larger than the flow rate of air flowing in from the opening. Therefore, the volume of the air in the hollow portion may be expanded due to the difference in flow rate in a state where heat does not enter and exit from the housing or the like. In such a case, the housing can also be cooled by air whose temperature has decreased due to adiabatic expansion.
第4の発明に係るターボチャージャは、第1〜3のいずれかの発明の構成に加えて、ハウジングの温度を検知するための検知手段をさらに含む。制御手段は、検知された温度が予め定められた温度以上であると、流量が減少するように調整弁を制御するための手段を含む。 The turbocharger according to the fourth invention further includes a detecting means for detecting the temperature of the housing in addition to the configuration of any one of the first to third inventions. The control means includes means for controlling the regulating valve so that the flow rate decreases when the detected temperature is equal to or higher than a predetermined temperature.
第4の発明によると、制御手段は、検知されたハウジングの温度が予め定められた温度以上であると、流量が減少するように調整弁を制御する。コンプレッサホイールの回転により、調整弁とコンプレッサとの間において負圧が低下する(負圧の絶対値が増大する)。負圧の低下に応じて、中空部内の空気が接続通路を介してコンプレッサへと流通する。このとき、中空部が、接続通路との接続個所を除き、ハウジングの外部と遮断される場合においては、中空部内の空気がコンプレッサへと吸引されて、ハウジングなどから熱の出入りがない状態で(断熱的に)中空部内の空気の体積が膨張させられる。そのため、断熱膨張により空気の温度が下がる。温度低下した空気によりハウジングを冷却することができる。このように冷却要求に応じて調整弁を制御すると、中空部内の空気の温度を速やかに低下させることができる。 According to the fourth invention, the control means controls the regulating valve so that the flow rate is reduced when the detected temperature of the housing is equal to or higher than a predetermined temperature. The rotation of the compressor wheel reduces the negative pressure between the regulating valve and the compressor (the absolute value of the negative pressure increases). As the negative pressure decreases, the air in the hollow portion flows to the compressor through the connection passage. At this time, in the case where the hollow portion is cut off from the outside of the housing except for the connection portion with the connection passage, the air in the hollow portion is sucked into the compressor, and heat does not enter and exit from the housing or the like ( Adiabatic) the volume of air in the hollow is expanded. Therefore, the temperature of air falls by adiabatic expansion. The housing can be cooled by the air whose temperature has decreased. When the regulating valve is controlled according to the cooling request in this way, the temperature of the air in the hollow portion can be quickly reduced.
第5の発明に係るターボチャージャは、第4の発明の構成に加えて、調整弁の位置よりも上流の入口通路とコンプレッサの出口よりも下流の出口通路とを接続するバイパス通路と、バイパス通路の途中に設けられ、バイパス通路を流通する空気の流量を調整する流量調整弁と、流量調整弁を制御するための流量制御手段とをさらに含む。流量制御手段は、調整弁による流量の減少に応じて流量が増加するように流量調整弁を制御するための手段を含む。 A turbocharger according to a fifth aspect of the invention includes, in addition to the configuration of the fourth aspect of the invention, a bypass passage that connects an inlet passage upstream of the position of the regulating valve and an outlet passage downstream of the compressor outlet, and a bypass passage And a flow rate adjusting valve for adjusting the flow rate of the air flowing through the bypass passage, and a flow rate control means for controlling the flow rate adjusting valve. The flow rate control means includes means for controlling the flow rate adjustment valve so that the flow rate increases in response to a decrease in the flow rate by the adjustment valve.
第5の発明によると、冷却が要求されるときに(たとえば、ハウジングの温度が予め定められた温度以上になるとき)、流量が減少するように調整弁が制御される。そして、調整弁の制御に応じて開度が増加するように流量調整弁が制御される。そのため、調整弁よりも上流の通路を流通する空気を、バイパス通路を経由して出口通路に流通させることができる。これにより、調整弁が制御されて、コンプレッサへの流量が減少するときに、内燃機関に導かれる吸入空気量が急激に低下することを抑制することができる。 According to the fifth invention, when cooling is required (for example, when the temperature of the housing is equal to or higher than a predetermined temperature), the regulating valve is controlled so that the flow rate is reduced. Then, the flow rate adjustment valve is controlled so that the opening degree increases in accordance with the control of the adjustment valve. Therefore, the air flowing through the passage upstream from the regulating valve can be passed through the bypass passage to the outlet passage. Thereby, when the regulating valve is controlled and the flow rate to the compressor is decreased, it is possible to suppress a sudden decrease in the amount of intake air guided to the internal combustion engine.
第6の発明に係るターボチャージャは、第5の発明の構成に加えて、ハウジングの内部に設けられ、電力の供給を受けて、コンプレッサホイールを回転させる回転電機をさらに含む。 A turbocharger according to a sixth aspect of the invention further includes a rotating electrical machine that is provided inside the housing and rotates the compressor wheel when supplied with electric power, in addition to the configuration of the fifth aspect of the invention.
第6の発明によると、ハウジングの内部に設けられる回転電機により、コンプレッサホイールを回転させることができるため、内燃機関の低回転域において排気エネルギが小さくても過給圧を強制的に上昇させることができる。また、冷却要求に応じて調整弁を制御することにより、回転電機を冷却することができるため、温度上昇による回転電機の効率低下を抑制することができる。 According to the sixth aspect of the present invention, the compressor wheel can be rotated by the rotating electrical machine provided inside the housing, so that the boost pressure can be forcibly increased even in the low rotation range of the internal combustion engine even if the exhaust energy is small. Can do. Further, since the rotating electrical machine can be cooled by controlling the regulating valve according to the cooling request, it is possible to suppress a decrease in efficiency of the rotating electrical machine due to a temperature rise.
第7の発明に係るターボチャージャは、第1〜3のいずれかの発明の構成に加えて、ハウジングの内部に設けられ、電力の供給を受けて、コンプレッサホイールを回転させる回転電機と、回転電機を制御するための回転電機制御手段とをさらに含む。制御手段は、内燃機関の停止時に、回転電機制御手段により回転電機を駆動させるとともに、流量が減少するように調整弁を制御するための手段を含む。 A turbocharger according to a seventh aspect of the invention includes, in addition to the configuration of any one of the first to third aspects of the invention, a rotating electric machine that is provided inside the housing and that receives power supply to rotate the compressor wheel, and the rotating electric machine And a rotating electrical machine control means for controlling the motor. The control means includes means for driving the rotating electrical machine by the rotating electrical machine control means when the internal combustion engine is stopped and for controlling the regulating valve so that the flow rate is reduced.
第7の発明によると、エンジン停止時において、タービンホイールおよびコンプレッサホイールの軸を支持するベアリングへの潤滑油の供給が停止されると、タービンの熱によりベアリングが焼きつく可能性がある。したがって、エンジン停止時において、流量が減少するように調整弁を制御するとともに、回転電機によりコンプレッサホイールを回転させることにより、調整弁とコンプレッサとの間において負圧が低下する(負圧の絶対値が増大する)。負圧の低下に応じて、中空部内の空気が接続通路を介してコンプレッサへと流通する。このとき、中空部が、接続通路との接続個所を除き、ハウジングなどからの熱の出入りがない状態で(断熱的に)中空部内の空気の体積が膨張させられる。そのため、断熱膨張により空気の温度が下がる。温度低下した空気によりハウジングを冷却することができる。このように冷却要求に応じて調整弁を制御すると、中空部内の空気の温度を速やかに低下させることができる。そのため、ハウジングの冷却とともにベアリングを冷却することができるため、ベアリングの焼きつきを抑制することができる。 According to the seventh aspect of the present invention, when the supply of the lubricating oil to the bearings supporting the shafts of the turbine wheel and the compressor wheel is stopped when the engine is stopped, the bearings may be burned by the heat of the turbine. Therefore, when the engine is stopped, the regulating valve is controlled so that the flow rate decreases, and the compressor wheel is rotated by the rotating electrical machine, whereby the negative pressure is reduced between the regulating valve and the compressor (the absolute value of the negative pressure). Increase). As the negative pressure decreases, the air in the hollow portion flows to the compressor through the connection passage. At this time, the volume of the air in the hollow portion is expanded (thermally) in a state in which the hollow portion does not enter and exit from the housing or the like except for the connection portion with the connection passage. Therefore, the temperature of air falls by adiabatic expansion. The housing can be cooled by the air whose temperature has decreased. When the regulating valve is controlled according to the cooling request in this way, the temperature of the air in the hollow portion can be quickly reduced. For this reason, the bearing can be cooled together with the cooling of the housing, so that the seizure of the bearing can be suppressed.
第8の発明に係るターボチャージャは、第7の発明の構成に加えて、タービンの温度を検知するための温度検知手段をさらに含む。制御手段は、内燃機関の停止時に加えて、タービンの温度が予め定められた温度以上であると、回転電機を駆動させるとともに、流量が減少するように調整弁を制御するための手段を含む。 The turbocharger according to the eighth aspect of the invention further includes temperature detecting means for detecting the temperature of the turbine in addition to the configuration of the seventh aspect of the invention. The control means includes means for controlling the regulating valve so as to drive the rotating electrical machine and reduce the flow rate when the temperature of the turbine is equal to or higher than a predetermined temperature in addition to when the internal combustion engine is stopped.
第8の発明によると、エンジンの停止時に、タービンの温度が予め定められた温度以上であると、調整弁とコンプレッサとの間における負圧を低下させて(負圧が絶対低が増大して)、中空部内の空気の断熱膨張により空気の温度を下げることができる。そのため、ハウジングを冷却することができる。したがって、たとえば、タービンホイールおよびコンプレッサホイールの軸を支持するベアリングがハウジングに設けられる場合においては、ベアリングを冷却することができるため、ベアリングの焼きつきを抑制することができる。 According to the eighth invention, when the temperature of the turbine is equal to or higher than a predetermined temperature when the engine is stopped, the negative pressure between the regulating valve and the compressor is reduced (the negative pressure is increased to be absolutely low). ), The temperature of the air can be lowered by adiabatic expansion of the air in the hollow portion. Therefore, the housing can be cooled. Therefore, for example, in the case where a bearing that supports the shafts of the turbine wheel and the compressor wheel is provided in the housing, the bearing can be cooled, so that seizure of the bearing can be suppressed.
第9の発明に係るターボチャージャは、第7または8の発明の構成に加えて、調整弁の位置よりも上流の入口通路とコンプレッサの出口よりも下流の出口通路とを接続するバイパス通路と、バイパス通路の途中に設けられ、バイパス通路を流通する空気の流量を調整する第1の流量調整弁と、出口通路の、バイパス通路と接続する位置よりも下流に設けられ、出口通路を流通する空気の流量を調整する第2の流量調整弁と、第1の流量調整弁と第2の流量調整弁とを制御するための流量制御手段とをさらに含む。流量制御手段は、調整弁による流量の減少に応じて流量が増加するように第1の流量調整弁を制御するための手段と、調整弁による流量の減少に応じて流量が減少するように第2の流量調整弁を制御するための手段とを含む。 In addition to the configuration of the seventh or eighth invention, the turbocharger according to the ninth invention includes a bypass passage that connects the inlet passage upstream from the position of the regulating valve and the outlet passage downstream from the compressor outlet, A first flow rate adjusting valve that is provided in the middle of the bypass passage and adjusts the flow rate of the air flowing through the bypass passage, and an air that is provided downstream of the outlet passage at a position connected to the bypass passage and flows through the outlet passage. And a flow rate control means for controlling the first flow rate adjustment valve and the second flow rate adjustment valve. The flow rate control means includes a means for controlling the first flow rate adjustment valve so that the flow rate increases in accordance with a decrease in the flow rate by the adjustment valve, and a first flow rate so that the flow rate decreases in accordance with the decrease in the flow rate by the adjustment valve. Means for controlling the two flow regulating valves.
第9の発明によると、冷却が要求されるときに(たとえば、ハウジングの温度が予め定められた温度以上になるとき)、流量が減少するように調整弁が制御される。そして、調整弁の制御に応じて流量が増加するように第1の流量調整弁が制御される。さらに、流量が低下するように第2の流量調整弁が制御される。そのため、エンジン停止時に、回転電機によりコンプレッサを回転させると、コンプレッサの出口から流出する空気は、出口通路からバイパス通路を経由して入口通路に流通させることができる。入口通路から流通した空気はエアクリーナを介して外部に排出される。したがって、コンプレッサから流出する空気をスムーズに外部に排出させることができる。 According to the ninth invention, when cooling is required (for example, when the temperature of the housing is equal to or higher than a predetermined temperature), the regulating valve is controlled so that the flow rate decreases. Then, the first flow rate adjusting valve is controlled so that the flow rate increases in accordance with the control of the adjusting valve. Furthermore, the second flow rate adjustment valve is controlled so that the flow rate decreases. Therefore, when the compressor is rotated by the rotating electrical machine when the engine is stopped, the air flowing out from the outlet of the compressor can be circulated from the outlet passage to the inlet passage via the bypass passage. Air circulated from the inlet passage is discharged to the outside through an air cleaner. Therefore, the air flowing out from the compressor can be smoothly discharged to the outside.
第10の発明に係るターボチャージャにおいては、第1〜9のいずれかの発明の構成に加えて、ハウジングは、タービンホイールとコンプレッサホイールとを連結する軸を回転自在に支持する。 In the turbocharger according to the tenth invention, in addition to the configuration of any one of the first to ninth inventions, the housing rotatably supports a shaft connecting the turbine wheel and the compressor wheel.
第10の発明によると、たとえば、ハウジングは、タービンホイールとコンプレッサホイールとを連結する軸をベアリングを介して回転自在に支持する。エンジンの停止時においては、ベアリングへの潤滑油の供給が急に停止されるため、ベアリングに焼きつきが発生する場合がある。このとき、回転電機を駆動させてハウジングを冷却することによりベアリングを冷却することができる。そのため、ベアリングの焼きつきを抑制することができる。 According to the tenth invention, for example, the housing rotatably supports the shaft connecting the turbine wheel and the compressor wheel via the bearing. When the engine is stopped, the supply of the lubricating oil to the bearing is suddenly stopped, so that the bearing may be seized. At this time, the bearing can be cooled by driving the rotating electrical machine to cool the housing. As a result, the seizure of the bearing can be suppressed.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
<第1の実施の形態>
図1に示すように、本実施の形態に係るターボチャージャ100は、内燃機関(以下、エンジンと記載する)の吸気経路上に設けられたコンプレッサ124と、エンジンの排気経路上に設けられたタービン126と、コンプレッサ124とタービン126との間に設けられるベアリングハウジング102とを含む。コンプレッサ124は、コンプレッサハウジング104と、コンプレッサホイール(コンプレッサロータ、コンプレッサブレードなどとも呼ばれる)110とを含む。タービン126は、タービンハウジング106と、タービンホイール(タービンロータ、タービンブレードなどとも呼ばれる)112とを含む。コンプレッサホイール110と、タービンホイール112とは、シャフト108により連結される。ベアリングハウジング102は、シャフト108を回転自在に支持する。
<First Embodiment>
As shown in FIG. 1, a
なお、本実施の形態に係るターボチャージャ100は、車両のエンジンに搭載される過給機構である。エンジンは、ガソリンエンジンであってもよいし、ディーゼルエンジンであってもよく、特に限定されるものではない。また、車両はハイブリッド車両であってもよく、特に限定されるものではない。また、本発明に係るターボチャージャは車両に限定して適用されるものではない。
The
コンプレッサハウジング104には、シャフト108の回転軸の延長方向に入口122が設けられる。コンプレッサ124の入口122は、吸気通路200の一方端に接続される。吸気通路200の他方端はエアクリーナ(図示せず)に接続される。吸気通路200の途中には、吸気通路200からコンプレッサ124に流通する空気の流量を調整する調整弁(1)204が設けられる。調整弁(1)204の初期状態は、開状態(開度100%の状態)である。
The
コンプレッサハウジング104には、シャフト108の回転軸と直交する方向に出口が設けられる。コンプレッサハウジング104の出口は、吸気通路210の一方端に接続される。吸気通路210の他方端はインタークーラ(図示せず)に接続される。
The
また、吸気通路200と、吸気通路210の、調整弁(1)204が設けられる位置よりも上流の位置とを接続するバイパス通路202が設けられる。バイパス通路202の途中には、バイパス通路202を流通する空気の流量を調整する調整弁(2)206が設けられる。調整弁(2)206の初期状態は、閉状態(開度ゼロ%の状態)である。
Further, a
調整弁(1)204および調整弁(2)206は、アクチュエータにより作動する。アクチュエータは、モータなど電動で作動するものであってもよいし、油圧で作動するものであってもよい。 The regulating valve (1) 204 and the regulating valve (2) 206 are operated by an actuator. The actuator may be electrically operated, such as a motor, or may be hydraulically operated.
ベアリングハウジング102は、コンプレッサハウジング104およびタービンハウジング106の間に、それぞれに隣接するように設けられる。ベアリングハウジング102は、シャフト108の周りで中空の筒状に形成され、軸方向の両端部に、シャフト108を回転自在に支持する2つのベアリング114がそれぞれ設けられる。
The bearing
また、ベアリングハウジング102の軸方向の両端部において、軸に直交する方向に潤滑油通路116が形成されており、その潤滑油通路116を介して、ベアリング114とシャフト108との間に潤滑油が供給される。潤滑油は、エンジンの作動に応じてオイルポンプが駆動することにより、ベアリング114とシャフト108との間に供給される。ベアリング114と中空部120との間には、ベアリング114に供給される潤滑油が中空部120内に漏出しないようにシール部130が設けられる。ベアリングハウジング102内には、さらに、中空部120と、中空部120内に収納され、シャフト108を回転軸とする回転電機118が設けられる。
Further, at both ends in the axial direction of the bearing
回転電機118は、電力の供給を受けてシャフト108を回転させる。回転電機118は、たとえば、交流モータであり電動機としても発電機としても機能し得る。回転電機118は、特に交流モータに限定されるものではなく、直流モータであってもよい。
The rotating
回転電機118は、ロータとステータとから構成される。本実施の形態においては、ロータは、シャフト108にロータコアが固定され、ロータコアに複数のコイルが巻回されて形成される。また、ステータは、ベアリングハウジング102に、ロータの周囲を囲むように設けられる。ステータには、複数の磁石がシャフト108の回転方向に沿って設けられる。なお、ステータに設けられる磁石は、電磁石であってもよいし、永久磁石であってもよいし特に限定されるものではない。
The rotating
ベアリングハウジング102には、中空部120と調整弁(1)204およびコンプレッサ124の間とに接続する接続通路154が設けられる。接続通路154の一方端は、調整弁(1)204およびコンプレッサ124の間に設けられる開口部158に接続される。開口部158は、調整弁(1)204およびコンプレッサ124の間であれば、特に位置は限定されるものではない。接続通路154の他方端は、中空部120に形成される開口部152に接続される。
The bearing
本実施の形態において、接続通路154は、開口部152からベアリングハウジング102の内部に形成される内部通路および内部通路と開口部158とを接続する接続配管から構成される。ベアリングハウジング102の内部に形成される通路は、シャフト108と平行な方向に開口するように形成される開口部152からシャフト108と直交する方向に向けて、ベアリングハウジング102の外部に連通するように形成される。接続通路154の途中には、逆止弁156が設けられる。逆止弁156は、開口部158から中空部120側への空気の流れを抑止する。本実施の形態において、中空部120は、接続通路154との接続個所を除き、ベアリングハウジング102の外部と遮断される。
In the present embodiment, the
ベアリングハウジング102の内部には、温度検知センサ302が設けられる。本実施の形態において、温度検知センサ302は、回転電機118のステータに設けるとして説明するが、特にこれに限定されるものではなく、たとえば、ロータに設けるようにしてもよい。温度検知センサ302により検知されたステータの温度を表す信号は、ECU(Electronic Control Unit)300に送信される。
Inside the bearing
ベアリングハウジング102に隣接するタービンハウジング106には、シャフト108の回転軸と直交する方向に入口が設けられる。タービンハウジング106の入口は、排気通路212の一方端に接続される。排気通路212の他方端は、エンジンのエキゾーストマニホールドに接続される。タービンハウジング106には、シャフト108の回転軸の延長方向に出口128が設けられる。タービンハウジング106の出口128は、触媒に接続される。
The
シャフト108は、ベアリングハウジング102を貫通するように設けられる。シャフト108の一方端には、コンプレッサホイール110が設けられ、コンプレッサハウジング104に収納される。シャフト108の他方端には、タービンホイール112が設けられ、タービンハウジング106に収納される。
The
ECU300は、CPUおよびメモリ等から構成される。ECU300は、メモリに記憶されたプログラムを実行することにより、温度検知センサ302により検知された温度に応じて、アクチュエータを介して調整弁(1)204、調整弁(2)206の状態を制御したり、回転電機118を制御したりする。
以上のような構成を有するターボチャージャ100においては、エンジンで、燃料と混合された空気が燃焼された後、排気ガスは、エンジンの各気筒に接続されたエキゾーストマニホールドからタービン126内に導かれる。排気ガスはそこでタービンホイール112を回転させ、その回転力がシャフト108に伝達される。その後、排気ガスは、触媒に導かれ、浄化された状態で車外へ排出される。
In the
一方、エンジンに供給するため車外より吸入された空気は、エアクリーナによってろ過された後、コンプレッサ124に導かれる。空気は、そこで、シャフト108と一体となって回転するコンプレッサホイール110によって圧縮(加圧)される。圧縮された空気は、インタークーラに導かれ、冷却された状態でエンジンのインテークマニホールドに吸入される。
On the other hand, the air taken from outside the vehicle to be supplied to the engine is filtered by an air cleaner and then guided to the
また、ECU300は、エンジンの低回転域において、コンプレッサ124において圧縮される空気が所望の過給圧に到達しない場合(たとえば、エンジンの回転数が予め定められた回転数以下である場合)には、回転電機118を駆動することにより、コンプレッサ124の過給圧が強制的に上昇するように制御する。
In addition, when the air compressed by the
本発明は、ECU300が、冷却要求に応じて、調整弁(1)204を制御する点に特徴を有する。具体的には、ECU300は、温度検知センサ302により検知された温度が予め定められた温度以上であると、流量が減少するように調整弁(1)204を制御する。ECU300は、さらに、調整弁(1)204による流量の減少に応じて、流量が増加するように調整弁(2)206を制御する。
The present invention is characterized in that the
以下、図2を参照して、本実施の形態に係るターボチャージャ100において、ECU300で実行されるプログラムの制御構造について説明する。
Hereinafter, a control structure of a program executed by
ステップ(以下、ステップをSと記載する)100にて、ECU300は、温度検知センサ302により検知されるステータ温度Tが予め定められた温度Tc以上であるか否かを判断する。予め定められた温度Tcは、実験等により適合される温度であって、特に限定される温度ではないが、たとえば、調整弁(1)204の開度がゼロ%から100%になるまでの時間(あるいは、調整弁(2)206の開度がゼロ%から100%になるまでの時間)等を考慮して設定される温度である。ステータ温度Tが予め定められた温度Tc以上であると(S100にてYES)、処理はS102に移される。もしそうでないと(S100にてNO)、処理はS104に移される。
In step (hereinafter, step is referred to as S) 100,
S102にて、ECU300は、調整弁(1)204を閉じるように制御する、すなわち、調整弁(1)204において流量が減少するように制御する。ECU300は、調整弁(1)204の流量の減少に応じて、調整弁(2)206を開くように制御する、すなわち、調整弁(2)206において流量が増加するように制御する。
In S102,
このとき、調整弁(1)204の開度と調整弁(2)206の開度とを連動させるようにしてもよい。たとえば、ECU300は、図3に示すように、温度検知センサ302により検知される温度がTc以上になると、ステータの許容限界温度Tlになるときに、調整弁(1)204の開度がゼロ%の状態となり、かつ、調整弁(2)206の開度が100%の状態になるように、温度の増減に応じて開度が一定の変化量で変化するように調整弁(1)204および調整弁(2)206を制御する。なお、調整弁(1)204および調整弁(2)206の開度の制御としては、上述の方法に特に限定されるものではない。
At this time, the opening degree of the regulating valve (1) 204 and the opening degree of the regulating valve (2) 206 may be linked. For example, as shown in FIG. 3, when the temperature detected by the
S104にて、ECU300は、調整弁(1)204を開くように制御する、すなわち、調整弁(1)204の開度が増加するように制御する。なお、調整弁(1)204が初期状態(開度が100%の状態)であれば、初期状態を維持する。ECU300は、調整弁(1)204の開度の増加に応じて、調整弁(2)206を閉じるように制御する、すなわち、調整弁(2)206の開度が減少するように制御する。なお、調整弁(2)206が初期状態(開度がゼロ%の状態)であれば、初期状態を維持する。また、調整弁(1)204および調整弁(2)206において、流量の増加速度あるいは減少速度は、特に限定されるものではない。
In S104,
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係るターボチャージャ100の動作について図4を用いて説明する。
The operation of
エンジンの作動中に、温度検知センサ302により検知されたステータ温度Tが予め定められた温度Tc以上になると(S100にてYES)、調整弁(1)204において流量が減少されるとともに、調整弁(2)206において流量が増加される(S102)。調整弁(1)204の開度が減少するにつれて、吸気通路200からコンプレッサ124への流量が減少し、調整弁(2)206の開度が増加するにつれて、バイパス通路202を流通する空気の流量が増加する。ステータ温度Tが許容限界温度Tlになると、調整弁(1)204の開度がゼロ%の状態(閉状態)となり、調整弁(2)206の開度が100%の状態(開状態)となる。このとき、エアクリーナから吸気された空気は、図4の細線矢印に示すように、コンプレッサ124に導入されず、バイパス通路202を介して、エンジンのインテークマニホールドに吸気される。
When the stator temperature T detected by the
一方、排気ガスによりタービンホイール112は回転されるため、コンプレッサホイール110も回転する。このとき、コンプレッサ124から排出される空気は、図4の太線矢印に示すように吸気通路210に流出する。そのため、コンプレッサ124と調整弁(1)204との間においては、調整弁(1)204の開度が減少するにつれて、負圧が低下する(負圧の絶対値が増大する)。中空部120内の空気は、図4の破線に示すように、接続通路154を介して、開口部158からコンプレッサハウジング104内に吸引されるため、ベアリングハウジング102および回転電機118から熱の出入りがない状態で中空部120内の空気が膨張させられる。このとき、断熱膨張により空気の温度が低下する。そのため、温度低下した空気によりベアリングハウジング102および回転電機118の温度が低下する。
On the other hand, since the
なお、調整弁(1)204を閉じると、調整弁(1)204とコンプレッサ124との間における負圧が低下するため、ベアリングハウジング102および回転電機118の断熱膨張による温度の低下幅は、調整弁(1)204が開いているときよりも大きい。
Note that, when the regulating valve (1) 204 is closed, the negative pressure between the regulating valve (1) 204 and the
ステータ温度Tが予め定められた温度Tcよりも小さいと(S100にてNO)、調整弁(1)204の開度が増加されるとともに、調整弁(2)206の開度が減少される(S104)。 If stator temperature T is lower than a predetermined temperature Tc (NO in S100), the opening of regulating valve (1) 204 is increased and the opening of regulating valve (2) 206 is decreased ( S104).
以上のようにして、本実施の形態に係るターボチャージャによると、ステータ温度Tが予め定められた温度Tc以上になるとき、流量が低下するように調整弁(1)を制御すると、コンプレッサホイールの回転により、調整弁(1)とコンプレッサとの間において負圧が低下する(負圧の絶対値が増大する)。負圧の低下に応じて、中空部内の空気が接続通路を介してコンプレッサへと流通する。このとき、中空部が、接続通路との接続個所を除き、ベアリングハウジングの外部と遮断されるため、中空部内の空気がコンプレッサへと吸引されて、ベアリングハウジングおよび回転電機から熱の出入りがない状態で(断熱的に)中空部内の空気の体積が膨張させられる。そのため、断熱膨張により空気の温度が下がる。温度低下した空気によりベアリングハウジングおよび回転電機を冷却することができる。このように冷却要求に応じて調整弁を制御すると、中空部内の空気の温度を速やかに低下させることができる。したがって、冷却要求に応じて速やかに冷却性能を向上させるターボチャージャを提供することができる。 As described above, according to the turbocharger according to the present embodiment, when the regulator valve (1) is controlled so that the flow rate decreases when the stator temperature T is equal to or higher than the predetermined temperature Tc, the compressor wheel Due to the rotation, the negative pressure decreases between the regulating valve (1) and the compressor (the absolute value of the negative pressure increases). As the negative pressure decreases, the air in the hollow portion flows to the compressor through the connection passage. At this time, since the hollow portion is cut off from the outside of the bearing housing except at the connection point with the connection passage, the air in the hollow portion is sucked into the compressor, and heat does not enter and exit from the bearing housing and the rotating electrical machine. (Adiabatic) the volume of air in the hollow is expanded. Therefore, the temperature of air falls by adiabatic expansion. The bearing housing and the rotating electrical machine can be cooled by the air whose temperature has decreased. When the regulating valve is controlled according to the cooling request in this way, the temperature of the air in the hollow portion can be quickly reduced. Therefore, it is possible to provide a turbocharger that quickly improves the cooling performance in response to a cooling request.
また、調整弁(1)204を閉じるとともに、調整弁(2)206を開くことにより、調整弁(1)204よりも上流の吸気通路200を流通する空気を、バイパス通路202を経由して吸気通路210に流通させることができる。これにより、エンジンに導かれる吸入空気量が急激に低下することを抑制することができる。さらに、加速時等の過給必要時に前記制御を行なうと吸入空気量の低下が大きいため、加速後に定常状態となるまで前記制御の実施を遅らせるようにしてもよい。
Further, by closing the regulating valve (1) 204 and opening the regulating valve (2) 206, the air flowing through the
<第1の実施の形態 変形例>
以下、本発明の第1の実施の形態に係るターボチャージャについて説明する。本変形例に係るターボチャージャは、上述の第1の実施の形態に係るターボチャージャの構成と比較して、開口部150を含む点が異なる。それ以外の構成は、上述の第1の実施の形態に係るターボチャージャの構成と同じ構成である。それらについては同じ参照符号が付してある。それらの機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。
<Modification of First Embodiment>
Hereinafter, a turbocharger according to a first embodiment of the present invention will be described. The turbocharger according to the present modification is different from the turbocharger according to the first embodiment described above in that the
本変形例において、図1に示した中空部120が接続通路154の接続個所を除き、ベアリングハウジング102の外部と遮断される構成に代えて、図5に示すように、ベアリングハウジング102には、ベアリングハウジング102の外部と中空部120とを連通する開口部150が設けられる。開口部150は、ベアリングハウジング102のタービン126側の位置に、シャフト108の回転軸に直交する方向に向けて開口するように設けられる。開口部150は1つに限定されるものではなく、複数設けられていてもよい。
In this modification, instead of the configuration in which the
なお、本変形例に係るターボチャージャにおいて、ECU300で実行されるプログラムの制御構造は、上述の第1の実施の形態において説明した図2のフローチャートと同様である。したがって、その詳細な説明は繰り返さない。
In the turbocharger according to this modification, the control structure of the program executed by
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本変形例に係るターボチャージャ100の動作について図6を参照して説明する。
An operation of the
エンジンの作動中に、温度検知センサ302により検知されたステータ温度Tが予め定められた温度Tc以上になると(S100にてYES)、調整弁(1)204において流量が減少されるとともに、調整弁(2)206において流量が増加される(S102)。調整弁(1)204の開度が減少するにつれて、吸気通路200からコンプレッサ124への流量が減少し、調整弁(2)206の開度が増加するにつれて、バイパス通路202を流通する空気の流量が増加する。ステータ温度Tが許容限界温度Tlになると、調整弁(1)204の開度がゼロ%の状態(閉状態)となり、調整弁(2)206の開度が100%の状態(開状態)となる。このとき、エアクリーナから吸気された空気は、図6の細線矢印に示すように、コンプレッサ124に導入されず、バイパス通路202を介して、エンジンのインテークマニホールドに吸気される。
When the stator temperature T detected by the
一方、排気ガスによりタービンホイール112は回転されるため、コンプレッサホイール110も回転する。このとき、コンプレッサ124から排出される空気は、図4の太線矢印に示すように吸気通路210に流出する。そのため、コンプレッサ124と調整弁(1)204との間においては、調整弁(1)204における空気の流量が減少するにつれて、負圧が低下する(負圧の絶対値が増大する)。中空部120内の空気がコンプレッサ124へと流通すると、中空部120内の気圧が低下する。中空部120に接続通路154との接続個所のほかベアリングハウジング102の外部と連通する開口部150が設けられるため、中空部120内の気圧の低下に応じて、ベアリングハウジング102の外部の空気が開口部150から流入する。流入した空気は、ベアリングハウジング102内の熱を吸収してコンプレッサ124に流通する。図6の破線に示すように開口部150からコンプレッサ124への空気の流れが形成されて、流通する空気が熱を吸収することにより、ベアリングハウジング102および回転電機118の温度が低下する。
On the other hand, since the
なお、調整弁(1)204を閉じると、調整弁(1)204とコンプレッサ124との間における負圧が低下するため、中空部120内を流通する空気の流量の増加によるベアリングハウジング102および回転電機118の温度の低下幅は、調整弁(1)204が開いているときよりも大きい。
Note that when the regulating valve (1) 204 is closed, the negative pressure between the regulating valve (1) 204 and the
ステータ温度Tが予め定められた温度Tcよりも小さいと(S100にてNO)、調整弁(1)204の開度が増加されるとともに、調整弁(2)206の開度が減少される(S104)。 If stator temperature T is lower than a predetermined temperature Tc (NO in S100), the opening of regulating valve (1) 204 is increased and the opening of regulating valve (2) 206 is decreased ( S104).
以上のようにして、本変形例に係るターボチャージャによると、ステータ温度Tが予め定められた温度Tc以上になるとき、流量が減少するように調整弁(1)を制御すると、コンプレッサホイールの回転により、調整弁(1)とコンプレッサとの間において負圧が低下する(負圧の絶対値が増大する)。負圧の低下に応じて、中空部内の空気が接続通路を介してコンプレッサへと流通する。このとき、中空部に接続通路との接続個所のほかベアリングハウジングの外部と連通する開口部が設けられるため、中空部内の気圧の低下に応じて、ベアリングハウジングの外部の空気が開口部から流入する。流入した空気は、ベアリングハウジング内の熱を吸収してコンプレッサに流通する。このように開口部からコンプレッサへの空気の流れが形成されて、流通する空気が熱を吸収することにより、ベアリングハウジングおよび回転電機の温度が低下する。このように冷却要求に応じて調整弁(1)を制御すると、中空部内の空気の温度を速やかに低下させることができる。したがって、冷却要求に応じて速やかに冷却性能を向上させるターボチャージャを提供することができる。 As described above, according to the turbocharger according to the present modification, when the regulator valve (1) is controlled so that the flow rate decreases when the stator temperature T is equal to or higher than the predetermined temperature Tc, the rotation of the compressor wheel is controlled. As a result, the negative pressure decreases between the regulating valve (1) and the compressor (the absolute value of the negative pressure increases). As the negative pressure decreases, the air in the hollow portion flows to the compressor through the connection passage. At this time, since the hollow portion is provided with an opening communicating with the outside of the bearing housing in addition to the connection portion with the connection passage, air outside the bearing housing flows from the opening in accordance with a decrease in the atmospheric pressure in the hollow portion. . The inflowing air absorbs the heat in the bearing housing and flows to the compressor. In this way, an air flow from the opening to the compressor is formed, and the circulating air absorbs heat, thereby lowering the temperature of the bearing housing and the rotating electrical machine. Thus, if the regulating valve (1) is controlled according to the cooling request, the temperature of the air in the hollow portion can be quickly reduced. Therefore, it is possible to provide a turbocharger that quickly improves the cooling performance in response to a cooling request.
好ましくは、開口部150は、ベアリングハウジング102のタービン126側に設けられることが望ましい。このようにすると、開口部150に流入した空気は、回転電機118の周囲を流通した後に接続通路154に流通するようにできる。そのため、回転電機118の冷却効率が向上する。
Preferably, the
なお、開口部150は、接続通路154における流体抵抗よりも抵抗が大きくなるよう形成されるようにしてもよい。たとえば、開口部150の開口面積を小さくすることにより、流体抵抗が接続通路154よりも大きくなるように形成される。このようにすると、流量が減少するように調整弁(1)204が制御されるときに、コンプレッサ124へと吸引される空気の流量の方が開口部150から流入する空気の流量よりも大きくなる。そのため、流量の差により、ベアリングハウジング102などから熱の出入りがない状態で中空部120内の空気の体積が膨張させられる場合がある。このような場合には、断熱膨張により温度低下した空気によってもベアリングハウジング102を冷却することができる。
The
<第2の実施の形態>
以下、本発明の第2の実施の形態に係るターボチャージャについて説明する。本実施の形態に係るターボチャージャは、上述の第1の実施の形態の変形例に係るターボチャージャの構成と比較して、温度検知センサ302に代えて温度検知センサ304を含む点と、調整弁(3)208をさらに含む点と、ECU300で実行されるプログラムとが異なる。それ以外の構成は、上述の第1の実施の形態の変形例に係るターボチャージャの構成と同じ構成である。それらについては同じ参照符号が付してある。それらの機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。
<Second Embodiment>
Hereinafter, a turbocharger according to a second embodiment of the present invention will be described. The turbocharger according to the present embodiment includes a
図7に示すように、吸気通路210には、バイパス通路202と接続する位置よりも下流に、吸気通路210に流通する空気の流量を調整する調整弁(3)208が設けられる。調整弁(3)208の初期状態は、開状態(開度100%の状態)である。調整弁(3)208も調整弁(1)204および調整弁(2)206と同様に、ECU300の制御信号に応じて、アクチュエータにより作動する。
As shown in FIG. 7, the
また、温度検知センサ304は、本実施の形態においては、タービンハウジング106とベアリングハウジング102との間に設けられる。温度検知センサ304は、タービン126の温度を表す信号をECU300に送信する。
Further, the
エンジン停止時においては、エンジンの駆動力を利用するオイルポンプが停止するため、ベアリング114の潤滑油の供給が停止される。そのため、エンジンの停止時において、タービン126の熱がベアリング114に伝達すると、潤滑油が炭化することにより(オイルコーキングにより)ベアリング114が焼きつく可能性がある。
When the engine is stopped, the oil pump that uses the driving force of the engine is stopped, so the supply of the lubricating oil to the
そこで、本実施の形態においては、ECU300が、エンジンの停止時に、タービン126の温度Ttが予め定められた温度Ts以上であると、回転電機118を駆動させるとともに、流量が減少するように調整弁(1)を制御する点に特徴を有する。ECU300は、さらに、調整弁(1)204による流量の減少に応じて、流量が増加するように調整弁(2)206を制御する。ECU300は、さらに、調整弁(1)204による流量の減少に応じて、流量が減少するように調整弁(3)208を制御する。
Therefore, in the present embodiment, when the engine is stopped, the
以下、図8を参照して、本実施の形態に係るターボチャージャ100において、ECU300で実行されるプログラムの制御構造について説明する。
Hereinafter, a control structure of a program executed by
S200にて、ECU300は、エンジンが停止したか否かを判断する。具体的には、ECU300は、運転者によりイグニッションスイッチがオフされることを検知することによりエンジンが停止したか否かを判断するようにしてもよいし、ハイブリッド車両などのアイドルストップシステム(エコランシステムともいう)が搭載される車両においては、アイドルストップ条件を満足するか否かに基づいて、エンジンが停止したか否かを判断するようにしてもよい。エンジンが停止すると(S200にてYES)、処理はS202に移される。もしそうでないと(S200にてNO)、処理はS200に戻され、エンジンが停止されるまで待つ。
In S200,
S202にて、ECU300は、タービン126の温度Ttが予め定められた温度Ts以上であるか否かを判断する。予め定められた温度Tsは、ベアリング114に供給される潤滑油が炭化を開始する基準温度であり、実験等により適合される値である。タービン126の温度Ttが予め定められた温度Ts以上であると(S202にてYES)、処理はS204に移される。もしそうでないと(S202にてNO)、処理はS206に移される。
In S202,
S204にて、ECU300は、調整弁(1)204を閉じるように制御する、すなわち、調整弁(1)204において流量が減少するように制御する。ECU300は、調整弁(2)206を開くように制御する、すなわち、調整弁(2)206において流量が増加するように制御する。さらに、ECU300は、調整弁(3)208を閉じるように制御する、すなわち、調整弁(3)208において流量が減少するように制御する。そして、ECU300は、回転電機118が駆動するように制御する。回転電機118の制御は、特に限定されるものではなく、たとえば、ECU300は、予め定められた回転数になるように制御するようにしてもよい。
In S204,
S206にて、ECU300は、調整弁(1)204を開くように制御する、すなわち、調整弁(1)204において流量が増加するように制御する。なお、調整弁(1)204が初期状態(開度が100%の状態)であれば、初期状態を維持する。ECU300は、調整弁(2)206を閉じるように制御する、すなわち、調整弁(2)206において流量が減少するように制御する。なお、調整弁(2)206が初期状態(開度がゼロ%の状態)であれば、初期状態を維持する。さらに、ECU300は、調整弁(3)208を開くように制御する、すなわち、調整弁(2)208において流量が増加するように制御する。なお、調整弁(3)208が初期状態(開度が100%の状態)であれば、初期状態を維持する。そして、ECU300は、回転電機118が停止するように制御する。なお、調整弁(1)204〜調整弁(3)208において、流量の増加速度あるいは減少速度は、特に限定されるものではない。
In S206,
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係るターボチャージャ100の動作について図9を用いて説明する。
The operation of
エンジンの作動中に、たとえば、運転者がイグニッションスイッチをオフするなどしてエンジンが停止すると(S200にてYES)、温度検知センサ304によりタービン126の温度Ttが検知される(S202)。検知された温度Ttが予め定められた温度Ts以上であると(S202にてYES)、調整弁(1)204において流量が減少されるとともに、調整弁(2)206において流量が増加され、調整弁(3)208において流量が減少される(S204)。そして、調整弁(1)204〜調整弁(3)208の開度の制御とともに、回転電機118が駆動される。調整弁(1)204の開度がゼロ%の状態(閉状態)となり、調整弁(2)206の開度が100%の状態(開状態)となり、調整弁(3)208の開度がゼロ%の状態(閉状態)となると、回転電機118によりコンプレッサホイール110が回転されて、コンプレッサ124から流出する空気は、図9の実線矢印のような流れを形成する。すなわち、コンプレッサ124から流出する空気は、吸気通路210からバイパス通路202を経由して吸気通路200を流通し、エアクリーナから外部に排出される。
During engine operation, for example, when the engine is stopped by turning off the ignition switch or the like (YES in S200),
コンプレッサ124と調整弁(1)204との間においては、調整弁(1)204における空気の流量が減少するにつれて、負圧が低下する(負圧の絶対値が増大する)。中空部120内の空気がコンプレッサ124へと流通すると、中空部120内の気圧が低下する。中空部120に接続通路154との接続個所のほかベアリングハウジング102の外部と連通する開口部150が設けられるため、中空部120内の気圧の低下に応じて、ベアリングハウジング102の外部の空気が開口部150から流入する。流入した空気は、ベアリングハウジング102内の熱を吸収してコンプレッサ124に流通する。図9の破線に示すように開口部150からコンプレッサ124への空気の流れが形成されて、流通する空気が熱を吸収することにより、ベアリングハウジング102および回転電機118の温度が低下する。
Between the
なお、調整弁(1)204を閉じると、調整弁(1)204とコンプレッサ124との間における負圧が低下するため、ベアリングハウジング102および回転電機118の中空部120内を流通する空気の流量の増加による温度の低下幅は、調整弁(1)204が開いているときよりも大きい。
Note that, when the regulating valve (1) 204 is closed, the negative pressure between the regulating valve (1) 204 and the
また、開口部150が、接続通路154における流体抵抗よりも抵抗が大きくなるよう形成される場合には、流量が減少するように調整弁(1)204が制御されるときに、コンプレッサ124へと吸引される空気の流量の方が開口部150から流入する空気の流量よりも大きくなる。そのため、流量の差により、ベアリングハウジング102および回転電機118から熱の出入りがない状態で中空部120内の空気の体積が膨張させられる場合がある。このような場合には、断熱膨張により温度低下した空気によってもベアリングハウジング102および回転電機118が冷却される。
Further, when the
そして、タービン126の温度Ttが予め定められた温度Tsよりも小さくなると(202にてNO)、調整弁(1)204において流量が増加されるとともに、調整弁(2)206において流量が減少され、調整弁(3)204において流量が増加される。そして、回転電機118が停止される(S206)。
Then, when temperature Tt of
以上のようにして、本実施の形態に係るターボチャージャによると、エンジン停止時において、タービンの温度Ttが予め定められた温度Ts以上であると、流量が減少するように調整弁(1)を制御するとともに、回転電機によりコンプレッサホイールを回転させることにより、調整弁(1)とコンプレッサとの間において負圧が低下する(負圧の絶対値が増大する)。負圧の低下に応じて、中空部内の空気が接続通路を介してコンプレッサへと流通する。このとき、中空部に接続通路と接続個所のほかベアリングハウジングの外部と連通する開口部が設けられるため、中空部内の気圧の低下に応じて、ベアリングハウジングの外部の空気が開口部から流入する。流入した空気は、ベアリングハウジング内の熱を吸収してコンプレッサに流通する。このように開口部からコンプレッサへの空気の流れが形成されて、流通する空気が熱を吸収することにより、ベアリングハウジングおよび回転電機の温度が低下する。このように冷却要求に応じて調整弁(1)を制御すると、中空部内の空気の温度を速やかに低下させることができる。そのため、ハウジングの冷却とともにベアリングを冷却することができるため、ベアリングの焼きつきを抑制することができる。 As described above, according to the turbocharger according to the present embodiment, when the engine is stopped, if the turbine temperature Tt is equal to or higher than the predetermined temperature Ts, the regulating valve (1) is set so that the flow rate decreases. By controlling and rotating the compressor wheel by the rotating electric machine, the negative pressure decreases between the regulating valve (1) and the compressor (the absolute value of the negative pressure increases). As the negative pressure decreases, the air in the hollow portion flows to the compressor through the connection passage. At this time, since the hollow portion is provided with an opening communicating with the outside of the bearing housing in addition to the connection passage and the connection portion, air outside the bearing housing flows from the opening according to a decrease in the atmospheric pressure in the hollow portion. The inflowing air absorbs the heat in the bearing housing and flows to the compressor. In this way, an air flow from the opening to the compressor is formed, and the circulating air absorbs heat, thereby lowering the temperature of the bearing housing and the rotating electrical machine. Thus, if the regulating valve (1) is controlled according to the cooling request, the temperature of the air in the hollow portion can be quickly reduced. For this reason, the bearing can be cooled together with the cooling of the housing, so that the seizure of the bearing can be suppressed.
なお、本実施の形態においては、エンジンの停止時に、タービンの温度Ttが予め定められた温度Ts以上であると、調整弁(1)において流量が減少するように制御するとしたが、たとえば、エンジンの停止時であると、調整弁(1)において流量が減少するように制御するようにしてもよい。 In the present embodiment, when the engine is stopped, if the turbine temperature Tt is equal to or higher than the predetermined temperature Ts, the control valve (1) is controlled so that the flow rate decreases. In the stop time, the control valve (1) may be controlled so as to reduce the flow rate.
<第3の実施の形態>
以下、本発明の第3の実施の形態に係るターボチャージャについて説明する。本実施の形態に係るターボチャージャは、上述の第1の実施の形態の変形例に係るターボチャージャ100の構成と比較して、ベアリングハウジング102に代えて、モータハウジング422とベアリングハウジング402とを含む点が異なる。それ以外の構成は、上述の第1の実施の形態の変形例に係るターボチャージャ100の構成と同じ構成である。それらについては同じ参照符号が付してある。それらの機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。
<Third Embodiment>
Hereinafter, a turbocharger according to a third embodiment of the present invention will be described. The turbocharger according to the present embodiment includes a
本実施の形態においては、図10に示すように、モータハウジング422とベアリングハウジング402とは、コンプレッサハウジング104およびタービンハウジング106の間に設けられる。ベアリングハウジング402の一方の端部は、タービンハウジング106に隣接するように設けられ、他方の端部は、モータハウジング422に隣接するように設けられる。ベアリングハウジング402は、シャフト108の周りで中空の筒状に形成され、シャフト108を回転自在に支持する2つのベアリング414が設けられる。ベアリングハウジング402には、ベアリング414に潤滑油を供給する潤滑油通路(図示せず)が形成される。
In the present embodiment, as shown in FIG. 10,
モータハウジング422の一方の端部は、コンプレッサハウジング104に隣接するように設けられ、他方の端部は、ベアリングハウジング402に隣接するように設けられる。モータハウジング422は、シャフト108の周りで中空の筒状に形成される。したがって、シャフト108は、ベアリングハウジング402およびモータハウジング422を貫通するように設けられる。
One end of the
モータハウジング422内には、中空部420と、中空部420内に収納され、シャフト108を回転軸とする回転電機418が設けられる。なお、回転電機418の構成については、上述した回転電機118の構成と同じであるため、その詳細な説明は繰り返さない。
In the
モータハウジング422には、中空部420と調整弁(1)204およびコンプレッサ124の間とに接続する接続通路454が設けられる。接続通路454の一方端は、調整弁(1)204およびコンプレッサ124の間に設けられる開口部158に接続される。接続通路454の他方端は、中空部420に形成される開口部452に接続される。
The
本実施の形態において、接続通路454は、開口部452からモータハウジング422の内部に形成される内部通路および内部通路と開口部158とを接続する接続配管から構成される。接続通路454の途中には、逆止弁456が設けられる。逆止弁456は、開口部158から中空部420側への空気の流れを抑止する。
In the present embodiment,
モータハウジング422には、モータハウジング422の外部と中空部420とを連通する開口部450が設けられる。開口部450は、モータハウジング422のタービン126側の位置に、シャフト108の回転軸に直交する方向に開口するように設けられる。開口部450が設けられる位置は、特にこれに限定されるものではない。開口部450は、1つに限定されるものではなく、複数設けられていてもよい。
The
モータハウジング422の内部には、温度検知センサ(図示せず)が設けられる。本実施の形態において、温度検知センサは、回転電機418のステータに設けられるとして説明するが、特にこれに限定されるものではなく、たとえば、ロータに設けるようにしてもよい。温度検知センサにより検知されたステータの温度を表す信号は、ECU300に送信される。
A temperature detection sensor (not shown) is provided inside the
なお、本実施の形態に係るターボチャージャにおいて、ECU300で実行されるプログラムの制御構造は、上述の第1の実施の形態において説明した図2のフローチャートと同様である。したがって、その詳細な説明は繰り返さない。
In the turbocharger according to the present embodiment, the control structure of the program executed by
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係るターボチャージャ100の動作について図11を参照して説明する。
The operation of
エンジンの作動中に、温度検知センサにより検知されたステータ温度Tが予め定められた温度Tc以上になると(S100にてYES)、調整弁(1)204において流量が減少されるとともに調整弁(2)206において流量が増加される(S102)。調整弁(1)204の開度が減少するにつれて、吸気通路200からコンプレッサ124への流量が減少し、調整弁(2)206の開度が増加するにつれて、バイパス通路202を流通する空気の流量が増加する。ステータ温度Tが許容限界温度Tlになると、調整弁(1)204の開度がゼロ%の状態(閉状態)となり、調整弁(2)206の開度が100%の状態(開状態)となる。このとき、エアクリーナから吸気された空気は、コンプレッサ124に導入されず、バイパス通路202を介して、エンジンのインテークマニホールドに吸気される。
When the stator temperature T detected by the temperature detection sensor becomes equal to or higher than a predetermined temperature Tc during engine operation (YES in S100), the flow rate is reduced in the regulating valve (1) 204 and the regulating valve (2 ) The flow rate is increased at 206 (S102). As the opening of the regulating valve (1) 204 decreases, the flow rate from the
一方、排気ガスによりタービンホイール112は回転されるため、コンプレッサホイール110も回転する。そのため、コンプレッサ124と調整弁(1)204との間においては、調整弁(1)204における流量が減少するにつれて、負圧が低下する(負圧の絶対値が増大する)。中空部420内の空気がコンプレッサ124へと流通すると、中空部420内の気圧が低下する。中空部420に接続通路454との接続個所のほかモータハウジング422の外部と連通する開口部450が設けられるため、中空部420内の気圧の低下に応じて、モータハウジング422の外部の空気が開口部450から流入する。流入した空気は、モータハウジング422内の熱を吸収してコンプレッサ124に流通する。図11の実線に示すように開口部450からコンプレッサ124への空気の流れが形成されて、流通する空気が熱を吸収することにより、モータハウジング422および回転電機418の温度が低下する。
On the other hand, since the
なお、調整弁(1)204を閉じると、調整弁(1)204とコンプレッサ124との間における負圧が低下するため、中空部420内を流通する空気の流量の増加によるモータハウジング422および回転電機418の温度の低下幅は、調整弁(1)204が開いているときよりも大きい。
Note that, when the regulating valve (1) 204 is closed, the negative pressure between the regulating valve (1) 204 and the
ステータ温度Tが予め定められた温度Tcよりも小さいと(S100にてNO)、調整弁(1)204の開度が増加されるとともに、調整弁(2)206の開度が減少される(S104)。 If stator temperature T is lower than a predetermined temperature Tc (NO in S100), the opening of regulating valve (1) 204 is increased and the opening of regulating valve (2) 206 is decreased ( S104).
また、開口部450が、接続通路454における流体抵抗よりも抵抗が大きくなるよう形成される場合には、流量が減少するように調整弁(1)204が制御されるときに、コンプレッサ124へと吸引される空気の流量の方が開口部450から流入する空気の流量よりも大きくなる。そのため、流量の差により、モータハウジング422および回転電機418から熱の出入りがない状態で中空部420内の空気の体積が膨張させられる場合がある。このような場合には、断熱膨張により温度低下した空気によってもモータハウジング422および回転電機418が冷却される。
In addition, when the
以上のようにして、本実施の形態に係るターボチャージャによると、上述の第1の実施の形態に係るターボチャージャと同様の効果に加えて、ベアリングハウジングとモータハウジングとを別体とすることにより、モータハウジングの内部に、ベアリングの潤滑油(冷却油)の接続通路への漏出を防ぐシール部を不要とすることができる。そのため、モータハウジングおよび回転電機の冷却性を向上させるとともに、シール部による駆動損失を低減することができる。 As described above, according to the turbocharger according to the present embodiment, in addition to the same effects as those of the turbocharger according to the first embodiment described above, the bearing housing and the motor housing are separated. A seal portion that prevents leakage of the lubricating oil (cooling oil) of the bearing into the connection passage can be made unnecessary inside the motor housing. Therefore, it is possible to improve the cooling performance of the motor housing and the rotating electrical machine and reduce the drive loss due to the seal portion.
なお、本実施の形態に係るターボチャージャ100の構成は、上述の第2の実施の形態に係るターボチャージャ100の構成に代えて用いるようにしてもよい。このようにすると、上述の第2の実施の形態に係るターボチャージャと同様の効果を得ることができる。
The configuration of
<第4の実施の形態>
以下、本発明の第4の実施の形態に係るターボチャージャについて説明する。本実施の形態に係るターボチャージャは、上述の第1の実施の形態の変形例に係るターボチャージャ100の構成と比較して、ベアリングハウジング102に代えてベアリングハウジング502を含む点が異なる。それ以外の構成は、上述の第1の実施の形態の変形例に係るターボチャージャ100の構成と同じ構成である。それらについては同じ参照符号が付してある。それらの機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。
<Fourth embodiment>
Hereinafter, a turbocharger according to a fourth embodiment of the present invention will be described. The turbocharger according to the present embodiment is different from the
図12に示すように、ベアリングハウジング502は、コンプレッサハウジング104およびタービンハウジング106の間に、それぞれに隣接するように設けられる。ベアリングハウジング502には、シャフト108の周りで中空の筒状に形成され、軸方向の両端部に、シャフト108を回転自在に支持する2つのベアリングがそれぞれ設けられる。
As shown in FIG. 12, the bearing
また、ベアリングハウジング502の軸方向の両端部において、軸に直交する方向に潤滑油通路116が形成されており、その潤滑油通路116を介して、ベアリング114とシャフト108との間に潤滑油が供給される。潤滑油は、エンジンの作動に応じてオイルポンプが駆動することにより、ベアリング114とシャフト108との間に供給される。ベアリングハウジング502内には、さらに、中空部520と、中空部520内に収納され、シャフト108を回転軸とする回転電機118が設けられる。
Further, at both ends in the axial direction of the bearing
また、ベアリングハウジング502には、ステータの周囲をシャフト108の回転方向に沿って囲うように、冷却油通路558が設けられる。冷却油通路558には、前述した潤滑油が冷却媒体として導入される。
In addition, a cooling
本実施の形態において、ベアリングハウジング502には、潤滑油通路116の一部および冷却油通路558の一部を内部に含むように中空部562がさらに形成される。中空部562は、中空部520とは遮断されるように形成される。なお、潤滑油通路116の一部および冷却油通路558の少なくともいずれか一方が中空部562の内部に含まれるようにすればよい。
In the present embodiment,
ベアリングハウジング502には、中空部562と調整弁(1)204およびコンプレッサ124の間とに接続する接続通路554が設けられる。接続通路554の一方端は、調整弁(1)204およびコンプレッサ124の間に設けられる開口部158に接続される。接続通路554の他方端は、中空部562からベアリングハウジング502の外部に連通する開口部552に接続される。本実施の形態において、接続通路554は、ベアリングハウジング502から開口部158に接続される接続配管により構成される。接続通路554の途中には、逆止弁556が設けられる。逆止弁556は、開口部158から中空部562側への空気の流れを抑止する。
The bearing
ベアリングハウジング502には、ベアリングハウジング502の外部と中空部562とを連通する開口部550が設けられる。開口部550は、ベアリングハウジング502のタービン126側の位置に、シャフト108の回転軸に直交する方向に開口するように設けられる。開口部550が設けられる位置は、特に限定されるものではない。開口部550は1つに限定されるものではなく、複数設けられていてもよい。
The bearing
ベアリングハウジング502の内部には、温度検知センサ(図示せず)が設けられる。本実施の形態において、温度検知センサは、回転電機118のステータに設けるとして説明するが、特にこれに限定されるものではなく、たとえば、ロータに設けるようにしてもよいし、冷却油通路558に設けられるようにしてもよい。温度検知センサにより検知されたステータの温度を表す信号は、ECU300に送信される。
A temperature detection sensor (not shown) is provided inside the bearing
なお、本実施の形態に係るターボチャージャにおいて、ECU300で実行されるプログラムの制御構造は、上述の第1の実施の形態において説明した図2のフローチャートと同様である。したがって、その詳細な説明は繰り返さない。
In the turbocharger according to the present embodiment, the control structure of the program executed by
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係るターボチャージャ100の動作について図13を参照して説明する。
The operation of
エンジンの作動中に、温度検知センサにより検知されたステータ温度Tが予め定められた温度Tc以上になると(S100にてYES)、調整弁(1)204において流量が減少されるとともに調整弁(2)206において流量が増加される(S102)。調整弁(1)204の開度が減少するにつれて、吸気通路200からコンプレッサ124への流量が減少し、調整弁(2)206の開度が増加するにつれて、バイパス通路202を流通する空気の流量が増加する。ステータ温度Tが許容限界温度Tlになると、調整弁(1)204の開度がゼロ%の状態(閉状態)となり、調整弁(2)206の開度が100%の状態(開状態)となる。このとき、エアクリーナから吸気された空気は、コンプレッサ124に導入されず、バイパス通路202を介して、エンジンのインテークマニホールドに吸気される。
When the stator temperature T detected by the temperature detection sensor becomes equal to or higher than a predetermined temperature Tc during engine operation (YES in S100), the flow rate is reduced in the regulating valve (1) 204 and the regulating valve (2 ) The flow rate is increased at 206 (S102). As the opening of the regulating valve (1) 204 decreases, the flow rate from the
一方、排気ガスによりタービンホイール112は回転されるため、コンプレッサホイール110も回転する。そのため、コンプレッサ124と調整弁(1)204との間においては、調整弁(1)204における流量が減少するにつれて、負圧が低下する(負圧の絶対値が増大する)。中空部562内の空気がコンプレッサ124へと流通すると、中空部562内の気圧が低下する。中空部562に接続通路554との接続個所のほかベアリングハウジング102の外部と連通する開口部550が設けられるため、中空部562内の気圧の低下に応じて、ベアリングハウジング502の外部の空気が開口部550から流入する。流入した空気は、ベアリングハウジング502内の熱を吸収してコンプレッサ124に流通する。図13の実線に示すように開口部550からコンプレッサ124への空気の流れが形成されて、流通する空気が熱を吸収することにより、ベアリングハウジング502および回転電機118の温度が低下する。
On the other hand, since the
なお、調整弁(1)204を閉じると、調整弁(1)204とコンプレッサ124との間における負圧が低下するため、中空部562内を流通する空気の流量の増加によるベアリングハウジング502および回転電機118の温度の低下幅は、調整弁(1)204が開いているときよりも大きい。
Note that, when the regulating valve (1) 204 is closed, the negative pressure between the regulating valve (1) 204 and the
ステータ温度Tが予め定められた温度Tcよりも小さいと(S100にてNO)、調整弁(1)204の開度が増加されるとともに、調整弁(2)206の開度が減少される(S104)。 If stator temperature T is lower than a predetermined temperature Tc (NO in S100), the opening of regulating valve (1) 204 is increased and the opening of regulating valve (2) 206 is decreased ( S104).
また、開口部550が、接続通路554における流体抵抗よりも抵抗が大きくなるよう形成される場合には、流量が減少するように調整弁(1)204が制御されるときに、コンプレッサ124へと吸引される空気の流量の方が開口部550から流入する空気の流量よりも大きくなる。そのため、流量の差により、ベアリングハウジング502および回転電機118から熱の出入りがない状態で中空部562内の空気の体積が膨張させられる場合がある。このような場合には、断熱膨張により温度低下した空気によってもベアリングハウジング502および回転電機118が冷却される。
Further, when the
以上のようにして、本実施の形態に係るターボチャージャによると、上述の第1の実施の形態に係るターボチャージャと同様の効果に加えて、中空部562と中空部520とを遮断することにより、ベアリングと回転電機との間に設けられるシール部を不要とすることができる。そのため、ベアリングハウジングおよび回転電機の冷却性を向上させるとともに、シール部による駆動損失を低減することができる。
As described above, according to the turbocharger according to the present embodiment, in addition to the same effects as those of the turbocharger according to the first embodiment described above, the
なお、本実施の形態に係るターボチャージャ100の構成は、上述の第2の実施の形態に係るターボチャージャ100の構成に代えて用いるようにしてもよい。このようにすると、上述の第2の実施の形態に係るターボチャージャと同様の効果を得ることができる。
The configuration of
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
100 ターボチャージャ、102,402 ベアリングハウジング、104 コンプレッサハウジング、106 タービンハウジング、108 シャフト、110 コンプレッサホイール、112 タービンホイール、114,414 ベアリング、116 潤滑油通路、118,418 回転電機、120,420,520,562 中空部、122 入口、124 コンプレッサ、126 タービン、128 出口、130 シール部、150,152,158、450,452,550,552 開口部、154,454,554 接続通路、156,456,556 逆止弁、200,210 吸気通路、202 バイパス通路、204,206,208 調整弁、212 排気通路、300 ECU、302,304 温度検知センサ、422 モータハウジング、558,560 冷却油通路。 100 Turbocharger, 102, 402 Bearing housing, 104 Compressor housing, 106 Turbine housing, 108 Shaft, 110 Compressor wheel, 112 Turbine wheel, 114, 414 Bearing, 116 Lubricating oil passage, 118, 418 Rotating electric machine, 120, 420, 520 , 562 hollow part, 122 inlet, 124 compressor, 126 turbine, 128 outlet, 130 seal part, 150, 152, 158, 450, 452, 550, 552 opening, 154, 454, 554 connecting passage, 156, 456, 556 Check valve, 200, 210 Intake passage, 202 Bypass passage, 204, 206, 208 Adjustment valve, 212 Exhaust passage, 300 ECU, 302, 304 Temperature detection sensor, 422 Data housing, 558, 560 Cooling oil passage.
Claims (10)
前記タービンホイールの駆動力により、同軸に設けられるコンプレッサホイールが駆動することによって、前記内燃機関に吸入される空気を圧縮するコンプレッサと、
前記タービンホイールと前記コンプレッサホイールとを連結する軸が貫通し、内部に中空部が設けられる中空形状のハウジングと、
前記コンプレッサに吸入される空気の流量を調整する調整弁と、
前記中空部および前記コンプレッサと前記調整弁との間を接続する接続通路と、
前記調整弁を制御するための制御手段とを含む、ターボチャージャ。 A turbine in which a turbine wheel is driven by exhaust gas discharged from an internal combustion engine;
A compressor that compresses air sucked into the internal combustion engine by driving a compressor wheel provided coaxially by the driving force of the turbine wheel;
A hollow housing in which a shaft connecting the turbine wheel and the compressor wheel penetrates and a hollow portion is provided therein,
An adjustment valve for adjusting the flow rate of air sucked into the compressor;
A connection passage connecting the hollow portion and the compressor and the regulating valve;
A turbocharger comprising: control means for controlling the regulating valve.
前記制御手段は、前記検知された温度が予め定められた温度以上であると、流量が減少するように前記調整弁を制御するための手段を含む、請求項1〜3のいずれかに記載のターボチャージャ。 The turbocharger further includes detection means for detecting the temperature of the housing,
The said control means includes a means for controlling the said regulating valve so that flow volume may be decreased when the detected temperature is more than predetermined temperature, The control means in any one of Claims 1-3 Turbocharger.
前記調整弁の位置よりも上流の入口通路と前記コンプレッサの出口よりも下流の出口通路とを接続するバイパス通路と、
前記バイパス通路の途中に設けられ、前記バイパス通路を流通する空気の流量を調整する流量調整弁と、
前記流量調整弁を制御するための流量制御手段とをさらに含み、
前記流量制御手段は、前記調整弁による流量の減少に応じて流量が増加するように前記流量調整弁を制御するための手段を含む、請求項4に記載のターボチャージャ。 The turbocharger is
A bypass passage connecting an inlet passage upstream from the position of the regulating valve and an outlet passage downstream from the outlet of the compressor;
A flow rate adjusting valve that is provided in the middle of the bypass passage and adjusts the flow rate of air flowing through the bypass passage;
Flow rate control means for controlling the flow rate adjustment valve,
The turbocharger according to claim 4, wherein the flow rate control means includes means for controlling the flow rate adjustment valve such that the flow rate increases in response to a decrease in flow rate by the adjustment valve.
前記ハウジングの内部に設けられ、電力の供給を受けて、前記コンプレッサホイールを回転させる回転電機と、
前記回転電機を制御するための回転電機制御手段とをさらに含み、
前記制御手段は、前記内燃機関の停止時に、前記回転電機制御手段により前記回転電機を駆動させるとともに、流量が減少するように前記調整弁を制御するための手段を含む、請求項1〜3のいずれかに記載のターボチャージャ。 The turbocharger is
A rotating electrical machine that is provided inside the housing and receives power supply to rotate the compressor wheel;
A rotating electrical machine control means for controlling the rotating electrical machine,
The control means includes means for driving the rotating electrical machine by the rotating electrical machine control means when the internal combustion engine is stopped and controlling the adjustment valve so that the flow rate is reduced. The turbocharger described in any one.
前記制御手段は、前記内燃機関の停止時に加えて、前記タービンの温度が予め定められた温度以上であると、前記回転電機を駆動させるとともに、流量が減少するように前記調整弁を制御するための手段を含む、請求項7に記載のターボチャージャ。 The turbocharger further includes temperature detection means for detecting the temperature of the turbine,
The control means drives the rotating electric machine and controls the adjustment valve so that the flow rate is reduced when the temperature of the turbine is equal to or higher than a predetermined temperature in addition to when the internal combustion engine is stopped. The turbocharger according to claim 7, comprising:
前記調整弁の位置よりも上流の入口通路と前記コンプレッサの出口よりも下流の出口通路とを接続するバイパス通路と、
前記バイパス通路の途中に設けられ、前記バイパス通路を流通する空気の流量を調整する第1の流量調整弁と、
前記出口通路の、前記バイパス通路と接続する位置よりも下流に設けられ、前記出口通路を流通する空気の流量を調整する第2の流量調整弁と、
前記第1の流量調整弁と前記第2の流量調整弁とを制御するための流量制御手段とをさらに含み、
前記流量制御手段は、
前記調整弁による流量の減少に応じて流量が増加するように前記第1の流量調整弁を制御するための手段と、
前記調整弁による流量の減少に応じて流量が減少するように前記第2の流量調整弁を制御するための手段とを含む、請求項7または8に記載のターボチャージャ。 The turbocharger is
A bypass passage connecting an inlet passage upstream of the position of the regulating valve and an outlet passage downstream of the compressor outlet;
A first flow rate adjustment valve that is provided in the middle of the bypass passage and adjusts the flow rate of air flowing through the bypass passage;
A second flow rate adjustment valve that is provided downstream of the outlet passage and connected to the bypass passage, and that adjusts the flow rate of air flowing through the outlet passage;
A flow rate control means for controlling the first flow rate adjustment valve and the second flow rate adjustment valve;
The flow rate control means is
Means for controlling the first flow rate regulating valve such that the flow rate increases in response to a decrease in flow rate by the regulating valve;
The turbocharger according to claim 7, further comprising means for controlling the second flow rate regulating valve so that the flow rate is decreased in accordance with a decrease in the flow rate caused by the regulating valve.
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