JP2009041443A - ターボチャージャの冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ターボチャージャのコンプレッサハウジングにおけるディフューザ部を効率的に冷却することで、該ディフューザ部におけるデポジットの生成を抑制する。
【解決手段】ターボチャージャ１のコンプレッサハウジング２にディフューザ部９近傍を通って熱媒体が流れるコンプレッサハウジング側熱媒体通路１０を設け、該コンプレッサハウジング側熱媒体通路１０とターボチャージャ１のセンタハウジング３に設けられたセンタハウジング側熱媒体通路１１とを連通させる。そして、熱媒体をコンプレッサハウジング側熱媒体通路１０へ流入させセンタハウジング側熱媒体通路１１から流出させる。
【選択図】図１

Description

本発明はターボチャージャの冷却装置に関する。

従来、ターボチャージャを冷却するための様々な技術が開発されている。例えば、特許文献１には、ターボチャージャのコンプレッサハウジングに冷却水通路を設ける技術が記載されている。また、特許文献２にはターボチャージャのセンタハウジングに冷却水通路を設ける技術が記載されている。
特開２００３−３５１５３号公報 特開２００６−１９４１３５号公報 特開平１０−２５２４９０号公報 特開２００５−１２７３０７号公報

ターボチャージャを有する内燃機関においては、内燃機関で生じたブローバイガスが該内燃機関の吸気通路におけるターボチャージャのコンプレッサハウジングよりも上流側に導入される。そのため、コンプレッサハウジングに流入する吸気にはブローバイガスが含まれている。

過給圧の上昇に伴ってコンプレッサハウジング内の温度が上昇すると、吸気に含まれるブローバイガス中の潤滑油成分が炭化する場合がある。この場合、炭化した潤滑油成分がデポジットとしてコンプレッサハウジングの内壁面に付着する。特に、コンプレッサハウジング内において吸気の流路断面積が小さいディフューザ部では吸気の温度が上昇しやすいためデポジットが生成され易い。

ディフューザ部の内壁面に付着したデポジットの量が増加すると、該ディフューザ部を通過する吸気の流量が減少する。その結果、過給圧の低下を招いたり、過給圧を上昇させるべくターボチャージャの回転数が過剰に上昇することで該ターボチャージャの劣化を促進させたりする虞がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、ターボチャージャのコンプレッサハウジングにおけるディフューザ部を効率的に冷却することで、該ディフューザ部におけるデポジットの生成を抑制することが可能な技術を提供することを目的とする。

本発明は、ターボチャージャのコンプレッサハウジングにディフューザ部近傍を通って熱媒体が流れるコンプレッサハウジング側熱媒体通路を設け、該コンプレッサハウジング側熱媒体通路とターボチャージャのセンタハウジングに設けられたセンタハウジング側熱媒体通路とを連通させる。そして、熱媒体をコンプレッサハウジング側熱媒体通路へ流入させセンタハウジング側熱媒体通路から流出させる。

より詳しくは、本発明に係るターボチャージャの冷却装置は、
内燃機関のターボチャージャの冷却装置であって、
前記ターボチャージャのセンタハウジングに形成され熱媒体が流れるセンタハウジング側熱媒体通路と、
前記ターボチャージャのコンプレッサハウジングに形成されディフューザ部近傍を通っ
て熱媒体が流れるコンプレッサハウジング側熱媒体通路と、を備え、
前記センタハウジング側熱媒体通路と前記コンプレッサハウジング側熱媒体通路とが連通されており、
熱媒体が前記コンプレッサハウジング側熱媒体通路に流入し前記センタハウジング側熱媒体通路から流出するように流れることを特徴とする。

本発明によれば、コンプレッサハウジング側熱媒体通路をより低温の熱媒体が流れる。従って、コンプレッサハウジングのディフューザ部を効率的に冷却することが出来る。その結果、ディフューザ部におけるデポジットの生成を抑制することが出来る。

本発明においては、過給圧が所定圧力以上のときにコンプレッサハウジング側熱媒体通路に熱媒体を流入させてもよい。

ここで、所定圧力を、ディフューザ部におけるデポジットの生成量が過剰に増加するほど該ディフューザ部の温度が上昇すると判断できる過給圧の下限値としてもよい。

上記によれば、ディフューザ部におけるデポジットの生成量が過剰に増加することを抑制することが出来る。

また、本発明においては、コンプレッサハウジング側熱媒体通路に流入する熱媒体の温度よりもディフューザ部の温度が低いときはコンプレッサハウジング側熱媒体通路への熱媒体の流入を禁止してもよい。

これによれば、熱媒体によってディフューザ部が加熱されることを抑制することが出来る。

本発明においては、コンプレッサハウジングにコンプレッサハウジング側熱媒体通路とは別に形成されディフューザ部近傍を通って吸気が流れる吸気流通路をさらに備えてもよい。この場合、吸気流通路の入口はコンプレッサハウジングにおける吸気入口側端面に形成され、吸気流通路の出口はコンプレッサハウジングにおけるコンプレッサホイールよりも上流側の内壁面に形成される。

このような構成によれば、コンプレッサハウジングに流入する吸気の流れに沿って吸気流通路の出口が吸気流通路の入口よりも下流側に位置することになる。また、吸気流通路の入口がコンプレッサハウジングにおける吸気入口側端面に形成されることで、コンプレッサハウジングに向かって流れる吸気の動圧によって吸気流通路内に吸気が押し込まれる。また、吸気流通路の出口がコンプレッサハウジングにおけるコンプレッサホイールよりも上流側の内壁面に形成されことで、コンプレッサハウジング内においてコンプレッサホイールに向かって流れる吸気による吸出し作用によって吸気流通路内から吸気が吸い出される。

このように、上記によれば、吸気流通路を吸気がより流れ易い。その結果、コンプレッサハウジング側熱媒体通路を流れる熱媒体のみならず吸気流通路を流れる吸気によってもディフューザ部をより冷却することが可能となる。

本発明によれば、ターボチャージャのコンプレッサハウジングにおけるディフューザ部を効率的に冷却することが出来る。その結果、ディフューザ部におけるデポジットの生成を抑制することが出来る。

以下、本発明に係るターボチャージャの冷却装置の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。

＜実施例１＞
図１は、本実施例に係るターボチャージャの概略構成を示す図である。ターボチャージャ１は、コンプレッサハウジング２、センタハウジング３、およびタービンハウジング（図示略）を有している。コンプレッサハウジング２およびタービンハウジングは、それぞれ車両駆動用のディーゼルエンジン（図示略）の吸気通路４および排気通路（図示略）に設けられている。吸気通路４におけるコンプレッサハウジング２より下流側には過給圧を検出する吸気圧センサ１４が設けられている。

センタハウジング３にはロータシャフト７がその軸心を中心に回転可能な状態で支持されている。該ロータシャフト７の一端にコンプレッサハウジング２内のコンプレッサホイール６が接続されており、ロータシャフト７の他端にタービンハウジング内のタービンホイール（図示略）が接続されている。

吸気通路４にはパージ通路５が接続されており、ディーゼルエンジンで生じたブローバイガスが該パージ通路５を介して吸気通路４に導入される。コンプレッサハウジング２は、吸気通路４におけるパージ通路５との接続部よりも下流側に設置されている。

センタハウジング３には、ロータシャフト７を囲うようにセンタハウジング側冷却水通路１１が形成されている。また、コンプレッサハウジング２におけるディフューザ部９の近傍にはコンプレッサハウジング側冷却水通路１０が形成されている。本実施例では、コンプレッサハウジング２におけるセンタハウジング３との接合面に窪みが形成されており、コンプレッサハウジング２とセンタハウジング３とが嵌合すると、該窪みによってコンプレッサハウジング側冷却水通路１０が形成される。コンプレッサハウジング２とセンタハウジング３との接合面にけるコンプレッサハウジング側冷却水通路１０の内側と外側にはガスケット１６が設けられている。

センタハウジング側冷却水通路１１とコンプレッサハウジング側冷却水通路１０とは連通している。また、センタハウジング側冷却水通路１１およびコンプレッサハウジング側冷却水通路１０それぞれに冷却水循環通路１２が接続されている。冷却水循環通路１２の途中にはラジエータ（図示略）が設けられている。そして、冷却水循環通路１２からコンプレッサハウジング側冷却水通路１０に冷却水が流入し、該冷却水がコンプレッサハウジング側冷却水通路１０およびセンタハウジング側冷却水通路１１を流れて、センタハウジング側冷却水通路１１から冷却水循環通路１２に流出する。つまり、冷却水は、冷却水循環通路１２→コンプレッサハウジング側冷却水通路１０→センタハウジング側冷却水通路１１→冷却水循環通路１２の順に流れる。コンプレッサハウジング側冷却水通路１０を流れる冷却水によって、コンプレッサハウジング２、特にディフューザ部９が冷却される。また、センタハウジング側冷却水通路１１を流れる冷却水によってロータシャフト７が冷却される。尚、本実施例においては、冷却水が本発明に係る熱媒体に相当する。

冷却水循環通路１２には、該冷却水循環通路１２を開通または遮断させる冷却水制御弁１３が設けられている。冷却水制御弁１３が開弁すると、冷却水循環通路１２が開通されコンプレッサハウジング側冷却水通路１０に冷却水が流入する。一方、冷却水制御弁１３が閉弁すると、冷却水循環通路１２が遮断されコンプレッサハウジング側冷却水通路１０への冷却水の流入が禁止される。また、冷却水循環通路１２におけるラジエータとコンプレッサハウジング側冷却水通路１０との間には、冷却水の温度を検出する温度センサ１５が設けられている。該温度センサ１５によって、コンプレッサハウジング側冷却水通路１
０に流入する冷却水の温度が検出される。

本実施例に係るディーゼルエンジンには該ディーゼルエンジンの運転状態を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０が併設されている。ＥＣＵ２０には吸気圧センサ１４および温度センサ１５が電気的に接続されている。これらのセンサの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。また、ＥＣＵ２０には冷却水制御弁１３が電気的に接続されている。冷却水制御弁１３がＥＣＵ２０によって制御される。

本実施例では、コンプレッサハウジング２より上流側の吸気通路４を流れる吸気中にブローバイガスが導入される。そのため、コンプレッサハウジング２内にはブローバイガスを含んだ吸気が流入する。この場合、過給圧の上昇に伴ってコンプレッサハウジング２内の温度が上昇すると、吸気に含まれるブローバイガス中の潤滑油成分が炭化し、炭化した潤滑油成分がデポジットとしてコンプレッサハウジング２の内壁面に付着する虞がある。このようなデポジットは特にコンプレッサハウジング２におけるディフューザ部９で生成され易い。

ここで、本実施例によれば、冷却水循環通路１２から先ずコンプレッサハウジング側冷却水通路１０に冷却水が流入する。そのため、コンプレッサハウジング側冷却水通路１０をより低温の冷却水が流れる。従って、コンプレッサハウジング２のディフューザ部９を効率的に冷却することが出来る。その結果、ディフューザ部９におけるデポジットの生成を抑制することが出来る。

次に、本実施例に係る第一の冷却水流通制御のルーチンについて図２に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、ディーゼルエンジンの運転中、所定の間隔で繰り返し実行される。

本ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ずＳ１０１において、吸気圧センサ１４によって検出される過給圧Ｐｉｎを読み込む。

次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０２に進み、過給圧Ｐｉｎが所定圧力Ｐ０以上であるか否かを判別する。ここで、所定圧力Ｐ０は、ディフューザ部９におけるデポジットの生成量が過剰に増加するほど該ディフューザ部９の温度が上昇すると判断できる過給圧の下限値である。Ｓ１０２において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０３に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンを一旦終了する。

Ｓ１０３において、ＥＣＵ２０は、冷却水制御弁１３を開弁し、コンプレッサハウジング側冷却水通路１０に冷却水を流入させる。これにより、冷却水がコンプレッサハウジング側冷却水通路１０およびセンタハウジング側冷却水通路１１を通って循環するようになる。その後、ＥＣＵ２０は本ルーチンを一旦終了する。

以上説明したルーチンによれば、ディフューザ部９の過剰な温度上昇を抑制することが出来る。その結果、ディフューザ部９におけるデポジットの生成量が過剰に増加することを抑制することが出来る。

次に、本実施例に係る第二の冷却水流通制御のルーチンについて図３に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、ディーゼルエンジンの運転中、所定の間隔で繰り返し実行される。

本ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ずＳ２０１において、吸気圧センサ１４によって検出される過給圧Ｐｉｎを読み込む。

次に、ＥＣＵ２０は、過給圧Ｐｉｎに基づいてディフューザ部９の温度Ｔｄｉを算出する。本実施例においては、過給圧Ｐｉｎとディフューザ部９の温度Ｔｄｉとの関係は実験等に基づいて求められており、これらの関係がマップとしてＥＣＵ２０に予め記憶されている。

次に、ＥＵＣ２０は、Ｓ２０３に進み、ディフューザ部９の温度Ｔｄｉが温度センサ１５によって検出される冷却水の温度（即ち、コンプレッサハウジング側冷却水通路１０に流入する冷却水の温度）より低いか否かを判別する。Ｓ２０３において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ２０４に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンを一旦終了する。

Ｓ２０４において、ＥＣＵ２０は、冷却水制御弁１３を閉弁し、コンプレッサハウジング側冷却水通路１０への冷却水の流入を禁止する。その後、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。

以上説明したルーチンによれば、冷却水循環通路１２を流れる冷却水の温度がディフューザ部９の温度以上のときはコンプレッサハウジング側冷却水通路１０への冷却水の流入が禁止される。そのため、冷却水によってディフューザ部９が加熱されることを抑制することが出来る。

＜実施例２＞
図４は、本実施例に係るターボチャージャのコンプレッサハウジングの概略構成を示す図である。本実施例では、コンプレッサハウジング２に、コンプレッサハウジング側冷却水通路１０に加えて、ディフューザ部９の近傍を通って吸気が流れる吸気流通路２１が形成されている。本実施例に係るターボチャージャの構成におけるこれ以外の構成は実施例１と同様であるため、同様の構成要素には同様の参照番号を付しその説明を省略する。

図４に示すように、本実施例において、吸気流通路２１の入口２１ａはコンプレッサハウジング２における吸気入口側端面に形成され、吸気流通路２１の出口２１ｂはコンプレッサハウジング２におけるコンプレッサホイール６よりも上流側の内壁面に形成されている。

尚、図４において、矢印は吸気の流れを表している。図４に示すように、吸気通路４から入口２１ａを通って吸気流通路２１に吸気が流入する。そして、吸気流通路２１から出口２１ｂを通ってコンプレッサハウジング２内に流出し、該流出した吸気はコンプレッサハウジング２の吸気入口からコンプレッサホイール６に向って流れる吸気と合流する。

吸気流通路２１の入口２１ａおよび出口２１ｂが上記のような位置に設けられることで、コンプレッサハウジング２に流入する吸気の流れに沿って出口２１ｂが入口２１ａよりも下流側に位置することになる。また、吸気流通路２１の入口２１ａがコンプレッサハウジング２における吸気入口側端面に形成されることで、コンプレッサハウジング２に向かって流れる吸気の動圧によって吸気流通路２１内に吸気が押し込まれる。また、吸気流通路２１の出口２１ｂがコンプレッサハウジング２におけるコンプレッサホイール６よりも上流側の内壁面に形成されことで、コンプレッサハウジング２内においてコンプレッサホイール６に向かって流れる吸気による吸出し作用によって吸気流通路２１内から吸気が吸い出される。

つまり、本実施例のように吸気流通路２１を形成することで、該吸気流通路２１を吸気がより流れ易くなる。その結果、コンプレッサハウジング側冷却水通路１０を流れる冷却
水のみならず吸気流通路２１を流れる吸気によってもディフューザ部９をより冷却することが可能となる。

尚、本実施例においても、実施例１に係る第一および第二冷却水流通制御を適用することが出来る。

実施例１に係るターボチャージャの概略構成を示す図。 実施例１に係る第一の冷却水流通制御のルーチンを示すフローチャート。 実施例１に係る第二の冷却水流通制御のルーチンを示すフローチャート。 実施例２に係るターボチャージャのコンプレッサハウジングの概略構成を示す図。

符号の説明

１・・・ターボチャージャ
２・・・タービンハウジング
３・・・センタハウジング
４・・・吸気通路
５・・・パージ通路
６・・・コンプレッサホイール
７・・・ロータシャフト
９・・・ディフューザ部
１０・・コンプレッサハウジング側冷却水通路
１１・・センタハウジング側冷却水通路
１２・・冷却水循環通路
１３・・冷却水制御弁
１４・・吸気圧センサ
１５・・温度センサ
２０・・ＥＣＵ
２１・・吸気流通路
２１ａ・・入口
２２ａ・・出口

Claims (4)

1. 内燃機関のターボチャージャの冷却装置であって、
   前記ターボチャージャのセンタハウジングに形成され熱媒体が流れるセンタハウジング側熱媒体通路と、
   前記ターボチャージャのコンプレッサハウジングに形成されディフューザ部近傍を通って熱媒体が流れるコンプレッサハウジング側熱媒体通路と、を備え、
   前記センタハウジング側熱媒体通路と前記コンプレッサハウジング側熱媒体通路とが連通されており、
   熱媒体が前記コンプレッサハウジング側熱媒体通路に流入し前記センタハウジング側熱媒体通路から流出するように流れることを特徴とするターボチャージャの冷却装置。
2. 過給圧が所定圧力以上のときに前記コンプレッサハウジング側熱媒体通路に熱媒体を流入させることを特徴とする請求項１記載のターボチャージャの冷却装置。
3. 前記コンプレッサハウジング側熱媒体通路に流入する熱媒体の温度よりも前記ディフューザ部の温度が低いときは前記コンプレッサハウジング側熱媒体通路への熱媒体の流入を禁止することを特徴とする請求項１または２記載のターボチャージャの冷却装置。
4. 前記コンプレッサハウジングに前記コンプレッサハウジング側熱媒体通路とは別に形成され前記ディフューザ部近傍を通って吸気が流れる吸気流通路をさらに備え、
   前記吸気流通路の入口は前記コンプレッサハウジングにおける吸気入口側端面に形成されており、前記吸気流通路の出口は前記コンプレッサハウジングにおけるコンプレッサホイールよりも上流側の内壁面に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のターボチャージャの冷却装置。

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