JP2022076179A - Centrifugal compressor, turbocharger, and engine system - Google Patents

Abstract

To suppress, in a centrifugal compressor in which exhaust gas or blow-by gas discharged from an internal combustion engine is returned to an intake flow passage, generation of flow loss due to combustion air or the like supplied to the centrifugal compressor from the intake flow passage, and suppress efficiency deterioration of the centrifugal compressor due to generation of flow loss.SOLUTION: A centrifugal compressor according to an embodiment is a centrifugal compressor disposed in an intake flow passage provided for an internal combustion engine, and includes a compressor impeller for compressing combustion air supplied to the internal combustion engine, a compressor housing which houses the compressor impeller rotatably, and a recirculation flow passage forming part including at least a part of the compressor housing, the recirculation flow passage forming part forming a recirculation flow passage for returning a part of the combustion air compressed by the compressor impeller to the intake flow passage at the upstream side of the compressor impeller. The recirculation flow passage is configured such that secondary gas from the internal combustion engine joins the recirculation flow passage.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、遠心圧縮機、該遠心圧縮機を備えるターボチャージャ及び該ターボチャージャを備えるエンジンシステムに関する。 The present disclosure relates to a centrifugal compressor, a turbocharger including the centrifugal compressor, and an engine system including the turbocharger.

一般に、遠心圧縮機において、サージングは遠心圧縮機の内部で吸気流の逆流を伴う現象であるため、サージングの発生は内燃機関の異常燃焼や破損を招くおそれがある。そのため、遠心圧縮機はサージングラインに対して所定のマージンを確保した上で運転される。車両に搭載された内燃機関に設けられる遠心圧縮機は、低速からの急加速時に発生する最大トルク点において、小吸気流量側の作動限界であるサージングラインの近傍で運転される。サージングを回避するための手段として、インペラ下流側のスクロール流路とインペラ上流側の吸気流路とに接続されるバイパス流路などの再循環流路を設ける場合がある。内燃機関に設けられるターボチャージャを構成する遠心圧縮機においては、ターボチャージャのタービン部の過回転による過給圧の急上昇など、サージマージンの急激な減少を伴う外乱が発生した場合に、該バイパス流路を通して過給圧を上流側吸気流路に逃すことで、サージマージンを確保するようにしている（特許文献１参照）。 Generally, in a centrifugal compressor, surging is a phenomenon accompanied by backflow of intake air inside the centrifugal compressor, so that surging may cause abnormal combustion or damage to the internal combustion engine. Therefore, the centrifugal compressor is operated after securing a predetermined margin with respect to the surging line. The centrifugal compressor installed in the internal combustion engine mounted on the vehicle is operated near the surging line, which is the operating limit on the small intake flow rate side, at the maximum torque point generated during sudden acceleration from a low speed. As a means for avoiding surging, a recirculation flow path such as a bypass flow path connected to the scroll flow path on the downstream side of the impeller and the intake flow path on the upstream side of the impeller may be provided. In a centrifugal compressor that constitutes a turbocharger installed in an internal combustion engine, the bypass flow occurs when a disturbance accompanied by a sharp decrease in surge margin occurs, such as a sudden rise in boost pressure due to excessive rotation of the turbine section of the turbocharger. A surge margin is secured by allowing the boost pressure to escape to the upstream intake flow path through the path (see Patent Document 1).

バイパス流路などの再循環流路にはバイパスバルブなどの開閉機構がしばしば設けられる。内燃機関の平常運転時にバイパスバルブは閉じられ、遠心圧縮機は所定の過給圧を供給する。一方で、ターボチャージャのタービン部の過回転による過給圧の急上昇など、サージマージンの急激な減少を伴う外乱が発生した場合に、バイパスバルブは開放され、過給圧を上流側吸気流路に逃すことで、サージマージンを確保するようにしている。 A recirculation flow path such as a bypass flow path is often provided with an opening / closing mechanism such as a bypass valve. During normal operation of the internal combustion engine, the bypass valve is closed and the centrifugal compressor supplies a predetermined boost pressure. On the other hand, when a disturbance occurs with a sharp decrease in surge margin, such as a sudden rise in boost pressure due to overturning of the turbine section of the turbocharger, the bypass valve is opened and the boost pressure is transferred to the upstream intake flow path. By missing it, the surge margin is secured.

また、車両に搭載された内燃機関から排出される排ガスに対する窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出規制が厳しくなっている。ディーゼル機関では排ガスのＮＯｘ低減を図るため、排ガスの一部をＥＧＲクーラで冷却してディーゼル機関に還流させる排ガス再循環（以後「ＥＧＲ」とも言う。）が行われている。ＥＧＲでは、ディーゼル機関の吸気圧力が高い時でもＥＧＲが可能なように、ＥＧＲガスを圧力が低いターボチャージャのコンプレッサインペラの上流側吸気流路に還流させている（特許文献２参照）。さらに、ディーゼル機関のピストンとシリンダとの間からすり抜ける未燃焼ガス（以後「ブローバイガス」とも言う。）がクランク室に溜まり、クランク室が昇圧するのを防止するため、ＥＧＲガスと同様に、ブローバイガスをコンプレッサインペラの上流側吸気流路に還流させている（特許文献３参照）。 In addition, nitrogen oxide (NOx) emission regulations for exhaust gas emitted from internal combustion engines mounted on vehicles are becoming stricter. In a diesel engine, in order to reduce the NOx of the exhaust gas, exhaust gas recirculation (hereinafter, also referred to as "EGR") is performed in which a part of the exhaust gas is cooled by an EGR cooler and returned to the diesel engine. In EGR, EGR gas is recirculated to the upstream intake flow path of the compressor impeller of the turbocharger having a low pressure so that EGR is possible even when the intake pressure of the diesel engine is high (see Patent Document 2). Furthermore, in order to prevent unburned gas (hereinafter also referred to as "blow-by gas") that slips through between the piston and cylinder of the diesel engine from accumulating in the crank chamber and boosting the pressure in the crank chamber, blow-by gas is similarly used as in EGR gas. The gas is recirculated to the upstream intake flow path of the compressor impeller (see Patent Document 3).

特開２００８－７５５４９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-75549 特許第５７２９１１２号公報Japanese Patent No. 5729112 特許第５０４７３５２号公報Japanese Patent No. 5047352

バイパス流路などの再循環流路を設ける手段では、再循環流路からインペラ上流側の吸気流路に流出する燃焼用空気によって吸気本流に乱流が発生するおそれがあり、これによって、吸気本流に損失が発生するおそれがある。 In a means for providing a recirculation flow path such as a bypass flow path, turbulence may occur in the intake main stream due to the combustion air flowing out from the recirculation flow path to the intake flow path on the upstream side of the impeller. May cause loss.

また、ＥＧＲガスやブローバイガスをコンプレッサインペラの上流側吸気流路に還流させる場合、ＥＧＲガスやブローバイガスを還流する配管の上流側領域にキャビティが発生して流動損失が発生する場合がある。特許文献３では、ＥＧＲガスやブローバイガスをコンプレッサインペラの上流側吸気流路に還流する還流管の開口を覆うように、吸気流路の流路壁に環状の還流空間形成部が設けられている。この還流空間形成部によって、吸気流路に還流されるＥＧＲガスやブローバイガスと吸気流路を流れる吸気本流との干渉を抑制し、吸気本流の圧力損失を低減できるとしている。しかし、この手段は、上記還流空間形成部が吸気流路の流路壁面から吸気流路に突出するように形成されているため、吸気流に乱流が発生しやすく、そのため、吸気本流の損失を完全に抑制することは期待できない。 Further, when the EGR gas or blow-by gas is recirculated to the upstream intake flow path of the compressor impeller, a cavity may be generated in the upstream region of the pipe for recirculating the EGR gas or blow-by gas, and a flow loss may occur. In Patent Document 3, an annular return space forming portion is provided on the flow path wall of the intake flow path so as to cover the opening of the return pipe that returns EGR gas or blow-by gas to the intake flow path on the upstream side of the compressor impeller. .. It is said that the return space forming portion can suppress the interference between the EGR gas or blow-by gas returned to the intake flow path and the intake main stream flowing through the intake flow path, and reduce the pressure loss of the intake main stream. However, in this means, since the return space forming portion is formed so as to project from the flow path wall surface of the intake flow path to the intake flow path, turbulence is likely to occur in the intake flow, and therefore, the loss of the intake main flow is likely to occur. Can not be expected to be completely suppressed.

本開示は、上述する事情に鑑みてなされたもので、内燃機関から排出される排ガス又はブローバイガス等の副次ガスが吸気流路に還流される遠心圧縮機において、吸気流の流動損失の発生を抑制し、流動損失の発生による遠心圧縮機の効率低下を抑制することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above circumstances, and in a centrifugal compressor in which an exhaust gas discharged from an internal combustion engine or a secondary gas such as blow-by gas is returned to an intake flow path, a flow loss of an intake flow occurs. The purpose is to suppress the decrease in efficiency of the centrifugal compressor due to the occurrence of flow loss.

上記目的を達成するため、本開示に係る遠心圧縮機は、内燃機関に燃焼用空気を供給するための吸気流路に設けられた遠心圧縮機であって、前記内燃機関に供給する前記燃焼用空気を圧縮するためのコンプレッサインペラと、前記コンプレッサインペラを回転可能に収容するコンプレッサハウジングと、少なくとも前記コンプレッサハウジングの一部を含むバイパス流路形成部であって、前記コンプレッサインペラにより圧縮された前記燃焼用空気の一部を前記コンプレッサインペラの上流側の前記吸気流路に還流するための再循環流路を形成する再循環流路形成部と、を備え、前記再循環流路は、前記内燃機関からの副次ガス（例えば、ＥＧＲガス、ブローバイガス等）が、前記再循環流路に合流するように構成されている。 In order to achieve the above object, the centrifugal compressor according to the present disclosure is a centrifugal compressor provided in an intake flow path for supplying combustion air to the internal combustion engine, and is for combustion to be supplied to the internal combustion engine. A compressor impeller for compressing air, a compressor housing rotatably accommodating the compressor impeller, and a bypass flow path forming portion including at least a part of the compressor housing, the combustion compressed by the compressor impeller. The recirculation flow path forming portion for forming a recirculation flow path for returning a part of the air to the intake flow path on the upstream side of the compressor impeller is provided, and the recirculation flow path is the internal combustion engine. Secondary gas (eg, EGR gas, blow-by gas, etc.) is configured to join the recirculation flow path.

本開示に係るターボチャージャは、上述の遠心圧縮機と、前記遠心圧縮機の前記コンプレッサインペラが一端側に装着される回転軸と、前記回転軸の他端側に装着されたタービンインペラ、及び該タービンインペラを内部に収容するタービンハウジングを含むタービン部と、を備える。 The turbocharger according to the present disclosure includes the above-mentioned centrifugal compressor, a rotary shaft on which the compressor impeller of the centrifugal compressor is mounted on one end side, a turbine impeller mounted on the other end side of the rotary shaft, and the above-mentioned turbine impeller. A turbine section including a turbine housing for accommodating a turbine impeller inside is provided.

本開示に係るエンジンシステムは、内燃機関と、前記内燃機関に燃焼用空気を供給するための吸気流路と、前記内燃機関から排出される排ガスを排出するための排気流路と、前記吸気流路および前記排気流路に設けられた上記ターボチャージャと、前記内燃機関からの副次ガスが流れる副通路と、を備え、前記副次ガスは、前記内燃機関から排出される排ガス及び前記内燃機関のブローバイガスの少なくとも一方からなる。 The engine system according to the present disclosure includes an internal combustion engine, an intake flow path for supplying combustion air to the internal combustion engine, an exhaust flow path for discharging exhaust gas discharged from the internal combustion engine, and the intake flow. The turbocharger provided in the path and the exhaust flow path and the auxiliary passage through which the secondary gas from the internal combustion engine flows are provided, and the secondary gas is the exhaust gas discharged from the internal combustion engine and the internal combustion engine. It consists of at least one of the blow-by gas.

本開示に係る遠心圧縮機、ターボチャージャ及びエンジンシステムによれば、再循環流や内燃機関からの副次ガスが圧縮機上流側の吸気流路に導入される場合でも、遠心圧縮機に供給される燃焼用空気の流動損失の発生を抑制できる。これによって、遠心圧縮機の効率低下を抑制できるため、遠心圧縮機を備えるターボチャージャの効率を高めることができると共に、ターボチャージャを備えるエンジンシステムの性能を向上できる。 According to the centrifugal compressor, turbocharger and engine system according to the present disclosure, even when the recirculation flow or the secondary gas from the internal combustion engine is introduced into the intake flow path on the upstream side of the compressor, it is supplied to the centrifugal compressor. It is possible to suppress the occurrence of flow loss of combustion air. As a result, it is possible to suppress a decrease in the efficiency of the centrifugal compressor, so that the efficiency of the turbocharger provided with the centrifugal compressor can be increased and the performance of the engine system provided with the turbocharger can be improved.

一実施形態に係るターボチャージャの縦断面図である。It is a vertical sectional view of the turbocharger which concerns on one Embodiment. 別な実施形態に係るターボチャージャの縦断面図である。It is a vertical sectional view of the turbocharger which concerns on another embodiment. 一実施形態に係るエンジンシステムの全体構成図である。It is an overall block diagram of the engine system which concerns on one Embodiment. 遠心圧縮機のサージング領域の一例を示す線図である。It is a diagram which shows an example of the surging area of a centrifugal compressor. 吸気流路との接続部における一実施形態に係るバイパス流路の模式図である。It is a schematic diagram of the bypass flow path which concerns on one Embodiment in the connection part with the intake flow path. 吸気流路との接続部における別な実施形態に係るバイパス流路の模式図である。It is a schematic diagram of the bypass flow path which concerns on another embodiment in the connection part with the intake flow path. 吸気流路との接続部におけるさらに別な実施形態に係るバイパス流路の模式図である。It is a schematic diagram of the bypass flow path which concerns on still another Embodiment in the connection part with the intake flow path. 一実施形態に係る吸気流路とバイパス流路との接続部を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the connection part of the intake flow path and the bypass flow path which concerns on one Embodiment.

以下、添付図面を参照して、本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、これらの実施形態に記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状及びその相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。 Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described in these embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention to this, and are merely explanatory examples. It's just that.
For example, expressions that represent relative or absolute arrangements such as "in a certain direction", "along a certain direction", "parallel", "orthogonal", "center", "concentric" or "coaxial" are exact. Not only does it represent such an arrangement, but it also represents a tolerance or a state of relative displacement at an angle or distance to the extent that the same function can be obtained.
For example, expressions such as "same", "equal", and "homogeneous" that indicate that things are in the same state not only represent exactly the same state, but also have tolerances or differences to the extent that the same function can be obtained. It shall also represent the existing state.
For example, an expression representing a shape such as a square shape or a cylindrical shape not only represents a shape such as a square shape or a cylindrical shape in a geometrically strict sense, but also an uneven portion or a chamfering within a range where the same effect can be obtained. It shall also represent the shape including the part and the like.
On the other hand, the expressions "to have", "to have", "to have", "to include", or "to have" one component are not exclusive expressions that exclude the existence of other components.

以下、本開示に係る遠心圧縮機を内燃機関に設けられたターボチャージャに適用した実施形態について説明する。図１及び図２は、幾つかの実施形態に係るターボチャージャ１０（１０Ａ、１０Ｂ）を示す縦断面図である。ターボチャージャ１０（１０Ａ、１０Ｂ）は、幾つかの実施形態に係る遠心圧縮機３０（３０Ａ、３０Ｂ）を備えている。遠心圧縮機３０に設けられたコンプレッサインペラ３２は回転軸１２の一端部に装着され、回転軸１２と共に回転する。回転軸１２の他端側にはタービン部２０が設けられ、タービン部２０は、回転軸１２の他端部に装着されたタービンインペラ２２と、タービンインペラ２２を収容するタービンハウジング２４と、を備え、タービンインペラ２２の外周面には複数のブレード２６が周方向に間隔を置いて設けられている。タービンハウジング２４の内部には渦巻状のスクロール流路Ｆｓが形成され、複数のブレード２６はスクロール流路Ｆｓの中心側に配置されている。 Hereinafter, an embodiment in which the centrifugal compressor according to the present disclosure is applied to a turbocharger provided in an internal combustion engine will be described. 1 and 2 are vertical cross-sectional views showing turbochargers 10 (10A, 10B) according to some embodiments. The turbocharger 10 (10A, 10B) includes a centrifugal compressor 30 (30A, 30B) according to some embodiments. The compressor impeller 32 provided in the centrifugal compressor 30 is attached to one end of the rotating shaft 12 and rotates together with the rotating shaft 12. A turbine unit 20 is provided on the other end side of the rotary shaft 12, and the turbine unit 20 includes a turbine impeller 22 mounted on the other end of the rotary shaft 12 and a turbine housing 24 for accommodating the turbine impeller 22. A plurality of blades 26 are provided on the outer peripheral surface of the turbine impeller 22 at intervals in the circumferential direction. A spiral scroll flow path Fs is formed inside the turbine housing 24, and the plurality of blades 26 are arranged on the center side of the scroll flow path Fs.

内燃機関から排出された排ガスｅはスクロール流路Ｆｓを通ってブレード２６に達し、ブレード２６に回転力を加えてタービンインペラ２２及びタービンインペラ２２と一体の回転軸１２を回転させる。回転軸１２を回転させる仕事を終えた排ガスｅは、タービンハウジング２４に形成された出口２４ａから排出される。なお、図２では、タービン部２０の図示は省略されている。 The exhaust gas e discharged from the internal combustion engine reaches the blade 26 through the scroll flow path Fs, and applies a rotational force to the blade 26 to rotate the turbine impeller 22 and the rotating shaft 12 integrated with the turbine impeller 22. The exhaust gas e that has finished the work of rotating the rotating shaft 12 is discharged from the outlet 24a formed in the turbine housing 24. In FIG. 2, the turbine unit 20 is not shown.

遠心圧縮機３０は、内燃機関の吸気流路に連通する吸気流路３１を内部に形成するコンプレッサハウジング３４と、コンプレッサハウジング３４の内部に設けられ、内燃機関に供給する燃焼用空気ａを圧縮するためのコンプレッサインペラ３２と、を備えている。コンプレッサインペラ３２の外周面には、周方向に複数のブレード３６が設けられ、タービンハウジング２４とコンプレッサハウジング３４との間には、回転軸１２を回転自在に支持する軸受１４、及び軸受１４を収容する軸受ハウジング１６が設けられている。タービンハウジング２４が形成するスクロール流路Ｆｓを流れる排ガスｅによって回転軸１２が回転すると、回転軸１２と一体のコンプレッサインペラ３２及びブレード３６が回転軸１２を中心に回転する。これによって、吸気流路３１を通して燃焼用空気ａがコンプレッサインペラ３２に吸引され、ブレード３６によって下流側へ吐出される。コンプレッサハウジング３４は、ブレード３６の下流側にディフューザ流路Ｆｄを形成するディフューザ流路形成部３７及びスクロール流路Ｆｓを形成するスクロール流路形成部３８を有する。燃焼用空気ａはこれらの流路を通る際に、燃焼用空気ａがもつ運動エネルギが圧力エネルギに変えられる。 The centrifugal compressor 30 has a compressor housing 34 that internally forms an intake flow path 31 that communicates with the intake flow path of the internal combustion engine, and is provided inside the compressor housing 34 to compress the combustion air a that is supplied to the internal combustion engine. It is equipped with a compressor impeller 32 for internal combustion. A plurality of blades 36 are provided on the outer peripheral surface of the compressor impeller 32 in the circumferential direction, and a bearing 14 for rotatably supporting the rotating shaft 12 and a bearing 14 are accommodated between the turbine housing 24 and the compressor housing 34. A bearing housing 16 is provided. When the rotary shaft 12 is rotated by the exhaust gas e flowing through the scroll flow path Fs formed by the turbine housing 24, the compressor impeller 32 and the blade 36 integrated with the rotary shaft 12 rotate around the rotary shaft 12. As a result, the combustion air a is sucked into the compressor impeller 32 through the intake flow path 31 and discharged to the downstream side by the blade 36. The compressor housing 34 has a diffuser flow path forming portion 37 that forms a diffuser flow path Fd and a scroll flow path forming portion 38 that forms a scroll flow path Fs on the downstream side of the blade 36. When the combustion air a passes through these flow paths, the kinetic energy of the combustion air a is converted into pressure energy.

遠心圧縮機３０は、少なくともコンプレッサハウジング３４の一部を形成するバイパス流路形成部４０（４０ａ、４０ｂ）（再循環流路形成部）を備えている。バイパス流路形成部４０にバイパス流路Ｆｂ（再循環流路）が形成され、バイパス流路Ｆｂの上流端は、コンプレッサインペラ３２の下流側流路を形成するディフューザ流路Ｆｄ又はスクロール流路Ｆｓに連通する。バイパス流路Ｆｂの下流端は、コンプレッサインペラ３２の上流側で吸気流路３１に連通する。コンプレッサインペラ３２の上流側と下流側との圧力差により、コンプレッサインペラ３２で圧縮された燃焼用空気ａの一部は、バイパス流路Ｆｂを通ってコンプレッサインペラ３２の上流側の吸気流路３１に戻る。 The centrifugal compressor 30 includes bypass flow path forming portions 40 (40a, 40b) (recirculation flow path forming portions) that form at least a part of the compressor housing 34. A bypass flow path Fb (recirculation flow path) is formed in the bypass flow path forming portion 40, and the upstream end of the bypass flow path Fb is a diffuser flow path Fd or a scroll flow path Fs that forms a downstream flow path of the compressor impeller 32. Communicate with. The downstream end of the bypass flow path Fb communicates with the intake flow path 31 on the upstream side of the compressor impeller 32. Due to the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the compressor impeller 32, a part of the combustion air a compressed by the compressor impeller 32 passes through the bypass flow path Fb to the intake flow path 31 on the upstream side of the compressor impeller 32. return.

バイパス流路Ｆｂは、コンプレッサインペラ３２の上流側で吸気流路３１に開口する出口開口４３を有する。また、出口開口４３の上流側でバイパス流路Ｆｂに合流路４６が接続され、内燃機関からの副次ガスが合流路４６を通って、バイパス流路Ｆｂを出口開口４３に向かって流れる燃焼用空気ａに合流可能に構成されている。ここで副次ガスとは、内燃機関で発生したガスの内、何らかの目的で吸気流路３１に戻されるガスを意味する。例えば、副次ガスとは、内燃機関から排出される排ガスの一部（以後「ＥＧＲガス」とも言う。）Ｇｅｇｒ、又は内燃機関のピストンとシリンダとの間から漏れ出たブローバイガスＧｂである。 The bypass flow path Fb has an outlet opening 43 that opens into the intake flow path 31 on the upstream side of the compressor impeller 32. Further, the junction flow path 46 is connected to the bypass flow path Fb on the upstream side of the outlet opening 43, and the secondary gas from the internal combustion engine passes through the junction flow path 46 and flows through the bypass flow path Fb toward the outlet opening 43 for combustion. It is configured to be able to join the air a. Here, the secondary gas means a gas generated in the internal combustion engine and returned to the intake flow path 31 for some purpose. For example, the secondary gas is a part of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine (hereinafter, also referred to as “EGR gas”) Gegr, or blow-by gas Gb leaking from between the piston and the cylinder of the internal combustion engine.

このような構成によれば、内燃機関からの副次ガスと、コンプレッサインペラ３２により圧縮された燃焼用空気ａの一部であって、バイパス流路Ｆｂを通ってコンプレッサインペラ３２の上流側吸気流路３１に還流される燃焼用空気ａとが、吸気流路３１に流入する前にバイパス流路Ｆｂで合流し、バイパス流路Ｆｂの出口開口４３から吸気流路３１に流入するため、これら複数の気体の流入によって起こる吸気本流の外乱を抑制できる。これによって、吸気本流の流動損失を低減できるため、遠心圧縮機３０の効率低下を抑制できる。 According to such a configuration, the secondary gas from the internal combustion engine and a part of the combustion air a compressed by the compressor impeller 32, and the intake air flow on the upstream side of the compressor impeller 32 through the bypass flow path Fb. The combustion air a that is returned to the passage 31 merges with the bypass flow path Fb before flowing into the intake flow path 31, and flows into the intake flow path 31 from the outlet opening 43 of the bypass flow path Fb. It is possible to suppress the disturbance of the intake mainstream caused by the inflow of gas. As a result, the flow loss of the intake main stream can be reduced, so that the efficiency decrease of the centrifugal compressor 30 can be suppressed.

一実施形態では、バイパス流路Ｆｂにバイパスバルブ４４（開閉機構）が設けられている。合流路４６は、バイパスバルブ４４の下流側でバイパス流路Ｆｂに合流する。このような構成によれば、バイパスバルブ４４によってコンプレッサインペラ３２の上流側吸気流路３１に還流される燃焼用空気ａの流量を調整できると共に、ＥＧＲガスＧｅｇｒ又はブローバイガスＧｂがバイパスバルブ４４の下流側でバイパス流路Ｆｂに合流するため、バイパスバルブ４４を通る気体の流量を低減できる。これによって、バイパスバルブ４４の下流側で気体の乱れを抑制できるため、これら気体の吸気流路３１への流入による吸気本流の損失を抑制できる。 In one embodiment, a bypass valve 44 (opening / closing mechanism) is provided in the bypass flow path Fb. The merging flow path 46 joins the bypass flow path Fb on the downstream side of the bypass valve 44. According to such a configuration, the flow rate of the combustion air a recirculated to the upstream intake flow path 31 of the compressor impeller 32 can be adjusted by the bypass valve 44, and the EGR gas Gegr or the blow-by gas Gb is downstream of the bypass valve 44. Since it joins the bypass flow path Fb on the side, the flow rate of the gas passing through the bypass valve 44 can be reduced. As a result, the turbulence of the gas can be suppressed on the downstream side of the bypass valve 44, so that the loss of the intake main stream due to the inflow of these gases into the intake flow path 31 can be suppressed.

図３は、本開示に係る一態様のエンジンシステム７０を示す全体構成図である。エンジンシステム７０は、内燃機関７２と、内燃機関７２に燃焼用空気ａを供給するための吸気流路７４と、内燃機関７２から排出される排ガスｅを排出するための排気流路７６と、を備えている。上述のターボチャージャ１０が吸気流路７４及び排気流路７６に跨って設けられている。そして、内燃機関７２からの副次ガスを合流路４６に供給するための副通路７８（７８ａ、７８ｂ）を備えている。副次ガスは、内燃機関７２から排出される排ガスｅの一部（ＥＧＲガスＧｅｇｒ）又は内燃機関７２のクランク室に溜まったブローバイガスＧｂの少なくとも一方からなり、副通路７８は、ＥＧＲガスＧｅｇｒを合流路４６に供給するために、排気流路７６から分岐して合流路４６に接続する副通路７８（７８ａ）、又はブローバイガスＧｂを合流路４６に供給するために、内燃機関７２のクランク室と合流路４６とに接続する副通路７８（７８ｂ）の少なくとも一方からなる。 FIG. 3 is an overall configuration diagram showing an engine system 70 of one aspect according to the present disclosure. The engine system 70 includes an internal combustion engine 72, an intake flow path 74 for supplying combustion air a to the internal combustion engine 72, and an exhaust flow path 76 for discharging the exhaust gas e discharged from the internal combustion engine 72. I have. The above-mentioned turbocharger 10 is provided so as to straddle the intake flow path 74 and the exhaust flow path 76. Further, a sub-passage 78 (78a, 78b) for supplying the sub-gas from the internal combustion engine 72 to the combined flow path 46 is provided. The secondary gas is composed of a part of the exhaust gas e discharged from the internal combustion engine 72 (EGR gas Gegr) or at least one of the blow-by gas Gb accumulated in the crank chamber of the internal combustion engine 72, and the secondary passage 78 is the EGR gas Gegr. The crank chamber of the internal combustion engine 72 for supplying the auxiliary passage 78 (78a) branching from the exhaust flow path 76 and connecting to the joint flow path 46 in order to supply the joint flow path 46, or the blow-by gas Gb to the joint flow path 46. And at least one of the sub-passages 78 (78b) connected to the junction flow path 46.

図３に示す例示的な実施形態では、両方の副通路７８（７８ａ、７８ｂ）を備えている。また、遠心圧縮機３０より上流側の吸気流路７４に、燃焼用空気ａから塵や埃等を取り除くエアクリーナ８０が設けられ、遠心圧縮機３０より下流側の吸気流路７４にエアクーラ８１が設けられている。ターボチャージャ１０の出口２４ａから排出された排ガスｅの一部は、煙突（不図示）から大気に放出される。また、副通路７８（７８ａ）には排ガス処理装置８２が設けられ、副通路７８（７８ａ）を流れるＥＧＲガスＧｅｇｒは、排ガス処理装置８２で粒子状物質（ＰＭ）やＳＯｘ（硫黄酸化物）等の有害物質が除去される。また、排ガス処理装置８２の下流側の副通路７８（７８ａ）に、ＥＧＲクーラ８４及びＥＧＲバルブ８６が設けられている。副通路７８（７８ａ）を流れるＥＧＲガスＧｅｇｒは、ＥＧＲクーラ８４で冷却され、高質量となって合流路４６に供給されるため、遠心圧縮機３０の性能を向上できる。 In the exemplary embodiment shown in FIG. 3, both sub-passages 78 (78a, 78b) are provided. Further, an air cleaner 80 for removing dust, dust, etc. from the combustion air a is provided in the intake flow path 74 on the upstream side of the centrifugal compressor 30, and an air cooler 81 is provided in the intake flow path 74 on the downstream side of the centrifugal compressor 30. Has been done. A part of the exhaust gas e discharged from the outlet 24a of the turbocharger 10 is discharged to the atmosphere from a chimney (not shown). Further, an exhaust gas treatment device 82 is provided in the sub-passage 78 (78a), and the EGR gas Gegr flowing through the sub-passage 78 (78a) is a particulate matter (PM), SOx (sulfur oxide), etc. in the exhaust gas treatment device 82. Hazardous substances are removed. Further, an EGR cooler 84 and an EGR valve 86 are provided in the sub-passage 78 (78a) on the downstream side of the exhaust gas treatment device 82. The EGR gas Gegr flowing through the sub-passage 78 (78a) is cooled by the EGR cooler 84, has a high mass, and is supplied to the combined flow path 46, so that the performance of the centrifugal compressor 30 can be improved.

図４は、遠心圧縮機３０に吸入される吸気流量を横軸に取り、遠心圧縮機３０の上流側燃焼用空気ａと遠心圧縮機３０の下流側燃焼用空気ａとの圧力比を縦軸に取り、小吸気流量側の作動限界であるサージング領域を示す線図である。同図において、ラインＬｓはサージングラインを示し、ラインＬｎは遠心圧縮機３０の平常作動ラインを示している。エンジンシステム７０の平常作動時にはバイパスバルブ４４は閉じており、遠心圧縮機３０は所定の過給圧を供給する。一方、遠心圧縮機３０の作動状態において、タービン部２０の過回転による過給圧の急上昇など、サージマージンの急激な減少を伴う外乱Ｄが発生した場合にはバイパスバルブ４４は開放され、コンプレッサインペラ３２で圧縮された燃焼用空気ａの一部をコンプレッサインペラ３２の上流側吸気流路３１に逃し、過給圧を抑えることでサージマージンを確保する。 In FIG. 4, the horizontal axis is the intake flow rate sucked into the centrifugal compressor 30, and the vertical axis is the pressure ratio between the upstream combustion air a of the centrifugal compressor 30 and the downstream combustion air a of the centrifugal compressor 30. It is a diagram showing a surging region which is an operating limit on the small intake flow side. In the figure, the line Ls indicates a surging line, and the line Ln indicates a normal operation line of the centrifugal compressor 30. During normal operation of the engine system 70, the bypass valve 44 is closed and the centrifugal compressor 30 supplies a predetermined boost pressure. On the other hand, in the operating state of the centrifugal compressor 30, if a disturbance D accompanied by a sharp decrease in surge margin such as a sudden rise in boost pressure due to overrotation of the turbine section 20 occurs, the bypass valve 44 is opened and the compressor impeller is opened. A part of the combustion air a compressed by the 32 is released to the upstream intake flow path 31 of the compressor impeller 32, and the surge margin is secured by suppressing the boost pressure.

図１及び図２に示す遠心圧縮機３０（３０Ａ、３０Ｂ）において、遠心圧縮機３０の作動状態がサージングラインＬｓに近づいたとき、バイパスバルブ４４が開放され、遠心圧縮機３０で圧縮された燃焼用空気ａの一部が、バイパス流路Ｆｂからコンプレッサインペラ３２の上流側吸気流路３１に供給される。また、ＥＧＲガスＧｅｇｒ又はブローバイガスＧｂがバイパス流路Ｆｂで燃焼用空気ａに合流した後、これらの混合流（以下、単に「混合流」とも言う。）が１つの出口開口４３からコンプレッサインペラ３２の上流側吸気流路３１に流入する。これらの流れが上流側吸気流路３１に流入することによって吸気流路３１を流れる吸気本流が外乱を起すのを抑制できる。これによって、吸気本流の流動損失を抑制できるため、遠心圧縮機３０の効率低下を抑制できる。 In the centrifugal compressors 30 (30A, 30B) shown in FIGS. 1 and 2, when the operating state of the centrifugal compressor 30 approaches the surging line Ls, the bypass valve 44 is opened and the combustion compressed by the centrifugal compressor 30 is performed. A part of the air for air a is supplied from the bypass flow path Fb to the upstream intake flow path 31 of the compressor impeller 32. Further, after the EGR gas Gegr or the blow-by gas Gb joins the combustion air a in the bypass flow path Fb, these mixed flows (hereinafter, also simply referred to as “mixed flows”) are introduced from one outlet opening 43 to the compressor impeller 32. It flows into the upstream side intake flow path 31 of. When these flows flow into the upstream intake flow path 31, it is possible to suppress the main flow of intake air flowing through the intake flow path 31 from causing disturbance. As a result, the flow loss of the intake main stream can be suppressed, so that the efficiency decrease of the centrifugal compressor 30 can be suppressed.

また、遠心圧縮機３０の効率低下を抑制できるため、遠心圧縮機３０を備えるターボチャージャ１０の効率を向上できると共に、ターボチャージャ１０を備えるエンジンシステム７０の全体としての性能を向上できる。 Further, since the decrease in the efficiency of the centrifugal compressor 30 can be suppressed, the efficiency of the turbocharger 10 including the centrifugal compressor 30 can be improved, and the overall performance of the engine system 70 including the turbocharger 10 can be improved.

図１及び図２に示す例示的な実施形態では、バイパス流路形成部４０（４０ａ、４０ｂ）は、バルブ室ｒを形成するバルブ室形成部４８と、スクロール流路形成部３８とバルブ室形成部４８との間でバイパス流路Ｆｂを形成する流路形成部４１と、を含む。バルブ室ｒにバイパスバルブ４４が設けられ、バルブ室ｒの外側にバイパスバルブ４４を開閉動作させるアクチュエータ５０が設けられる。流路形成部４１によって形成されるバイパス流路Ｆｂの上流端はスクロール流路Ｆｓに開口する。流路形成部４１に形成されるバイパス流路Ｆｂがバルブ室ｒに開口する開口はバイパスバルブ４４によって開閉される。バイパス流路形成部４０は、バルブ室形成部４８を含め、バルブ室形成部４８から出口開口４３まで延在する流路形成部を含んでいる。 In the exemplary embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the bypass flow path forming portion 40 (40a, 40b) includes a valve chamber forming portion 48 forming the valve chamber r, a scroll flow path forming portion 38, and a valve chamber forming portion. A flow path forming portion 41 that forms a bypass flow path Fb with the portion 48 is included. A bypass valve 44 is provided in the valve chamber r, and an actuator 50 for opening and closing the bypass valve 44 is provided outside the valve chamber r. The upstream end of the bypass flow path Fb formed by the flow path forming portion 41 opens into the scroll flow path Fs. The opening of the bypass flow path Fb formed in the flow path forming portion 41 to open in the valve chamber r is opened and closed by the bypass valve 44. The bypass flow path forming portion 40 includes the valve chamber forming portion 48 and includes the flow path forming portion extending from the valve chamber forming portion 48 to the outlet opening 43.

一実施形態では、図１に示すように、コンプレッサハウジング３４は、コンプレッサインペラ３２の入口側吸気流路を形成する入口側配管３４ａを有している。入口側配管３４ａの上流側端面に、エンジンシステム７０の吸気流路７４に連通する配管５４が接続されている。バイパス流路Ｆｂの出口開口４３は、コンプレッサハウジング３４の内部、即ち入口側配管３４ａに形成される。このように、出口開口４３がコンプレッサハウジング３４の内部に形成されているため、バイパス流路形成部４０（４０ａ）をコンプレッサハウジング３４に形成しやすくなる。例えば、コンプレッサハウジング３４とバイパス流路形成部４０（４０ａ）とを一体鋳造しやすくなる。また、遠心圧縮機３０の効率を高めるために、バイパス流路Ｆｂから吸気流路３１に流入する混合流によって吸気流路３１を流れる吸気本流にコンプレッサインペラ３２の回転方向と同一方向の旋回流を形成させる場合に、出口開口４３がコンプレッサインペラ３２の上流側近傍にあるため、混合流によって吸気本流に形成された旋回力をコンプレッサインペラ３２まで維持させやすい。 In one embodiment, as shown in FIG. 1, the compressor housing 34 has an inlet side pipe 34a that forms an inlet side intake flow path for the compressor impeller 32. A pipe 54 communicating with the intake flow path 74 of the engine system 70 is connected to the upstream end surface of the inlet side pipe 34a. The outlet opening 43 of the bypass flow path Fb is formed inside the compressor housing 34, that is, in the inlet side pipe 34a. Since the outlet opening 43 is formed inside the compressor housing 34 in this way, the bypass flow path forming portion 40 (40a) can be easily formed in the compressor housing 34. For example, the compressor housing 34 and the bypass flow path forming portion 40 (40a) can be easily integrally cast. Further, in order to improve the efficiency of the centrifugal compressor 30, a swirling flow in the same direction as the rotation direction of the compressor impeller 32 is applied to the intake main stream flowing through the intake flow path 31 by the mixed flow flowing from the bypass flow path Fb into the intake flow path 31. In the case of forming, since the outlet opening 43 is near the upstream side of the compressor impeller 32, it is easy to maintain the swirling force formed in the intake main stream by the mixed flow up to the compressor impeller 32.

図１に示す遠心圧縮機３０（３０Ａ）において、バイパス流路形成部４０（４０ａ）は、バルブ室形成部４８から出口開口４３まで延在する流路形成部４２を有する。流路形成部４２は、コンプレッサハウジング３４の径方向に延在する部位のみで形成されるため、管軸方向長さを短縮できる。この実施形態では、流路形成部４１、４２及びバルブ室形成部４８を含むバイパス流路形成部４０（４０ａ）は、コンプレッサハウジング３４に含まれ、コンプレッサハウジング３４と一体に形成される。 In the centrifugal compressor 30 (30A) shown in FIG. 1, the bypass flow path forming portion 40 (40a) has a flow path forming portion 42 extending from the valve chamber forming portion 48 to the outlet opening 43. Since the flow path forming portion 42 is formed only at a portion extending in the radial direction of the compressor housing 34, the length in the pipe axial direction can be shortened. In this embodiment, the bypass flow path forming portion 40 (40a) including the flow path forming portions 41 and 42 and the valve chamber forming portion 48 is included in the compressor housing 34 and is integrally formed with the compressor housing 34.

一実施形態では、図２に示すように、出口開口４３はコンプレッサハウジング３４の外部に形成される。即ち、出口開口４３はコンプレッサハウジング３４の入口側配管３４ａよりさらに上流側の配管５４に形成される。これによって、出口開口４３とコンプレッサインペラ３２との距離が長くなるため、出口開口４３から吸気流路３１に供給された混合流による外乱がコンプレッサインペラ３２に到達するまでに整流されやすくなる。そのため、吸気本流の流動損失によるコンプレッサ効率の低下を抑制できる。 In one embodiment, as shown in FIG. 2, the outlet opening 43 is formed outside the compressor housing 34. That is, the outlet opening 43 is formed in the pipe 54 on the upstream side of the pipe 34a on the inlet side of the compressor housing 34. As a result, the distance between the outlet opening 43 and the compressor impeller 32 becomes long, so that the disturbance caused by the mixed flow supplied from the outlet opening 43 to the intake flow path 31 is easily rectified by the time it reaches the compressor impeller 32. Therefore, it is possible to suppress a decrease in compressor efficiency due to the flow loss of the intake main stream.

図２に示す実施形態では、バルブ室ｒと出口開口４３とを連通させる配管５２は、バルブ室形成部４８との接続部からコンプレッサハウジング３４の軸方向に沿って延在する。この実施形態では、バイパス流路形成部４０（４０ｂ）は、流路形成部４１、バルブ室形成部４８及び配管５２を含み、バイパス流路形成部４０（４０ｂ）は、配管５２を除き、コンプレッサハウジング３４に含まれ、コンプレッサハウジング３４と一体に形成される。 In the embodiment shown in FIG. 2, the pipe 52 that connects the valve chamber r and the outlet opening 43 extends from the connection portion with the valve chamber forming portion 48 along the axial direction of the compressor housing 34. In this embodiment, the bypass flow path forming portion 40 (40b) includes the flow path forming portion 41, the valve chamber forming portion 48, and the pipe 52, and the bypass flow path forming portion 40 (40b) includes the compressor except for the pipe 52. It is included in the housing 34 and is integrally formed with the compressor housing 34.

図１及び図２に示す実施形態とは異なる別の実施形態では、バイパス流路形成部４０は、流路形成部４１のみコンプレッサハウジング３４に含まれてコンプレッサハウジング３４と一体に形成され、流路形成部４１より下流側のバルブ室形成部４８及び流路形成部４２はコンプレッサハウジング３４に含まれず、コンプレッサハウジング３４と別個に形成される。 In another embodiment different from the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the bypass flow path forming portion 40 includes only the flow path forming portion 41 in the compressor housing 34 and is integrally formed with the compressor housing 34. The valve chamber forming portion 48 and the flow path forming portion 42 on the downstream side of the forming portion 41 are not included in the compressor housing 34 and are formed separately from the compressor housing 34.

一実施形態では、図１及び図２に示すように、バイパスバルブ４４の開閉動作を制御するためのバルブ制御部６０（開閉制御装置）を備え、バイパスバルブ４４は流量調整が可能なバルブで構成される。バルブ制御部６０は、コンプレッサインペラ３２で圧縮される燃焼用空気ａの流量と圧力比とで規定される遠心圧縮機３０（３０Ａ、３０Ｂ）の作動状態が、図４に示すサージングラインＬｓに対して設定値以内の位置にあるときに、バイパスバルブ４４を開動作させるように構成される。遠心圧縮機３０の作動状態がサージングラインＬｓに対して設定値以内の位置にあるときに、バイパスバルブ４４を開動作させることで過給圧を抑え、これによって、サージマージンを確保できる。 In one embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, a valve control unit 60 (open / close control device) for controlling the opening / closing operation of the bypass valve 44 is provided, and the bypass valve 44 is composed of a valve capable of adjusting the flow rate. Will be done. In the valve control unit 60, the operating state of the centrifugal compressor 30 (30A, 30B) defined by the flow rate and the pressure ratio of the combustion air a compressed by the compressor impeller 32 is relative to the surging line Ls shown in FIG. The bypass valve 44 is configured to open when the position is within the set value. When the operating state of the centrifugal compressor 30 is within the set value with respect to the surging line Ls, the bypass valve 44 is opened to suppress the boost pressure, whereby the surge margin can be secured.

また、バルブ制御部６０は、遠心圧縮機３０の作動状態がサージングラインＬｓに対して近い位置にある程、バイパスバルブ４４の開度を大きくするように構成されている。このように、遠心圧縮機３０の作動状態がサージングラインＬｓに近い程、バイパスバルブ４４の開度を大きくすることで、サージマージンを確保できる。 Further, the valve control unit 60 is configured to increase the opening degree of the bypass valve 44 as the operating state of the centrifugal compressor 30 is closer to the surging line Ls. As described above, as the operating state of the centrifugal compressor 30 is closer to the surging line Ls, the surge margin can be secured by increasing the opening degree of the bypass valve 44.

例えば、バルブ制御部６０は、遠心圧縮機３０の作動状態がサージングラインＬｓに対して設定値以内にある第１位置にあるときのバイパスバルブ４４の開度をＶ_１とし、遠心圧縮機３０の作動状態がサージングラインＬｓに対して上記設定値以内にある第２位置であって、上記第１位置よりもサージングラインＬｓに対して近い位置にある第２位置にあるときのバイパスバルブ４４の開度をＶ_２とした場合に、Ｖ_１＜Ｖ_２の関係を満たすようにバイパスバルブ４４の開度を制御する。 For example, the valve control unit 60 sets the opening degree of the bypass valve 44 when the operating state of the centrifugal compressor 30 is at the first position within the set value with respect to the surging line Ls to V ₁ , and the centrifugal compressor 30. Opening of the bypass valve 44 when the operating state is the second position within the above set value with respect to the surging line Ls and is at the second position closer to the surging line Ls than the first position. When the degree is V ₂ , the opening degree of the bypass valve 44 is controlled so as to satisfy the relationship of V ₁ <V ₂ .

一実施形態では、バルブ制御部６０は、図４に示す線図に過去の遠心圧縮機の作動状態をプロットしたデータを蓄積した記憶部を備える。バルブ制御部６０は、遠心圧縮機３０の作動状態を該記憶部に蓄積した過去のデータと比較することで、サージングラインＬｓに対する設定値の内側又は外側にあるかを判定し、その判定結果に基づいてバイパスバルブ４４を制御する。 In one embodiment, the valve control unit 60 includes a storage unit that stores data obtained by plotting past operating states of the centrifugal compressor in the diagram shown in FIG. The valve control unit 60 determines whether the operating state of the centrifugal compressor 30 is inside or outside the set value for the surging line Ls by comparing the operating state of the centrifugal compressor 30 with the past data accumulated in the storage unit, and uses the determination result as the result. The bypass valve 44 is controlled based on the above.

上記実施形態では、バイパスバルブ４４として流量調整が可能なバルブを用いたが、バイパスバルブ４４として全閉及び全開のみが可能なバルブを用いてもよい。この実施形態では、バルブ制御部６０は、遠心圧縮機３０の作動状態がサージングラインＬｓに対して設定値以内にあるとき、バイパスバルブ４４を全開とし、遠心圧縮機３０の作動状態が上記設定値外にあるとき、バイパスバルブ４４を全閉とする制御を行う。 In the above embodiment, a valve capable of adjusting the flow rate is used as the bypass valve 44, but a valve that can only be fully closed and fully opened may be used as the bypass valve 44. In this embodiment, the valve control unit 60 fully opens the bypass valve 44 when the operating state of the centrifugal compressor 30 is within the set value with respect to the surging line Ls, and the operating state of the centrifugal compressor 30 is the above set value. When it is outside, the bypass valve 44 is controlled to be fully closed.

一実施形態では、図２に示すように、出口開口４３は、吸気流路３１を流れる燃焼用空気ａの流れ方向下流側へ傾斜している。この実施形態では、混合流を燃焼用空気ａの流れ方向下流側に向けて吸気流路３１に流入させることができ、これによって、混合流が吸気流路３１を流れる吸気本流に与える外乱を抑制できる。従って、吸気本流の流動損失を抑制でき、遠心圧縮機の効率低下を抑制できる。 In one embodiment, as shown in FIG. 2, the outlet opening 43 is inclined toward the downstream side in the flow direction of the combustion air a flowing through the intake flow path 31. In this embodiment, the mixed flow can flow into the intake flow path 31 toward the downstream side in the flow direction of the combustion air a, thereby suppressing the disturbance that the mixed flow gives to the intake main stream flowing through the intake flow path 31. can. Therefore, the flow loss of the intake main stream can be suppressed, and the efficiency decrease of the centrifugal compressor can be suppressed.

図２に示す例示的な実施形態では、二点斜線で示すように、出口開口４３に連通する出口開口４３近傍の合流路４６は、配管部の管軸方向が燃焼用空気ａの流れ方向下流側へ傾斜した傾斜壁５８を有する。なお、図１に示す実施形態では、出口開口４３の近傍で流路形成部４２が傾斜壁５８のような吸気流路３１の下流側に向かう傾斜壁を有するようにしてもよい。 In the exemplary embodiment shown in FIG. 2, as shown by the two-point diagonal line, in the junction flow path 46 in the vicinity of the outlet opening 43 communicating with the outlet opening 43, the pipe axis direction of the piping portion is downstream in the flow direction of the combustion air a. It has an inclined wall 58 inclined to the side. In the embodiment shown in FIG. 1, the flow path forming portion 42 may have an inclined wall such as an inclined wall 58 toward the downstream side of the intake flow path 31 in the vicinity of the outlet opening 43.

図２に示す例示的な実施形態において、傾斜壁５８の管軸は直線であってもよいし、曲線であってもよい。直線であれば傾斜壁５８の製作が容易であり、曲線であれば、吸気本流に与える外乱をさらに抑制できるため、吸気本流の流動損失をさらに抑制できる。 In the exemplary embodiment shown in FIG. 2, the pipe axis of the inclined wall 58 may be a straight line or a curved line. If it is a straight line, the inclined wall 58 can be easily manufactured, and if it is a curved line, the disturbance applied to the intake main stream can be further suppressed, so that the flow loss of the intake main stream can be further suppressed.

一実施形態では、図５及び図６に示すように、出口開口４３の管軸方向の中心線Ｃ２は、コンプレッサインペラ３２の上流側の吸気流路３１の横断面において、吸気流路３１の横断面の中心を通る中心線Ｃ_１から外周側へΔｈだけオフセットした位置に接続される。そして、出口開口４３から吸気流路３１に流入した混合流ｆｍが、コンプレッサインペラ３２の回転方向と同一方向に旋回するように構成されている。このように、混合流ｆｍがコンプレッサインペラ３２の回転方向と同一方向の旋回力を有して吸気流路３１に流入することで、吸気本流にコンプレッサインペラ３２の回転方向と同一方向の旋回流ｆｗを発生させることができる。これによって、コンプレッサインペラ３２の圧縮性能を向上させることができる。また、コンプレッサインペラ３２で逆流が生じても生じた逆流がバイパス流路Ｆｂに入り込みにくくなる効果がある。 In one embodiment, as shown in FIGS. 5 and 6, the center line C2 in the pipe axis direction of the outlet opening 43 crosses the intake flow path 31 in the cross section of the intake flow path 31 on the upstream side of the compressor impeller 32. It is connected to _a position offset by Δh from the center line C1 passing through the center of the surface to the outer peripheral side. Then, the mixed flow fm flowing into the intake flow path 31 from the outlet opening 43 is configured to swirl in the same direction as the rotation direction of the compressor impeller 32. In this way, the mixed flow fm flows into the intake flow path 31 with a swirling force in the same direction as the rotation direction of the compressor impeller 32, so that the swirling flow fw in the same direction as the rotation direction of the compressor impeller 32 enters the intake main stream. Can be generated. This makes it possible to improve the compression performance of the compressor impeller 32. Further, even if a backflow occurs in the compressor impeller 32, there is an effect that the generated backflow is less likely to enter the bypass flow path Fb.

図５及び図６に示す例示的な実施形態では、出口開口４３を含む流路形成部４２又は合流路４６の配管部の管軸方向の中心線Ｃ_２は、コンプレッサインペラ３２の上流側の吸気流路３１の横断面において、吸気流路３１の横断面の中心を通る中心線Ｃ_１から外周側へΔｈだけオフセットした位置に接続される。そして、流路形成部４２又は合流路４６から出口開口４３を経て吸気流路３１に流入した混合流ｆｍが、コンプレッサインペラ３２の回転方向と同一方向に旋回するように構成されている。 In the exemplary embodiment shown in FIGS. 5 and 6, the center line _C2 in the pipe axis direction of the flow path forming portion 42 including the outlet opening 43 or the piping portion of the junction flow path 46 is the intake air on the upstream side of the compressor impeller 32. In the cross section of the flow path 31, the intake flow path 31 is connected to _a position offset by Δh from the center line C1 passing through the center of the cross section to the outer peripheral side. Then, the mixed flow fm flowing into the intake flow path 31 from the flow path forming portion 42 or the junction flow path 46 through the outlet opening 43 is configured to swirl in the same direction as the rotation direction of the compressor impeller 32.

一実施形態では、流路形成部４２又は合流路４６の配管部は、中心線Ｃ_２が吸気流路３１の横断面に沿う方向に配置される。即ち、流路形成部４２又は合流路４６の配管部は、吸気流路３１の軸線方向に対して直交する方向に接続される。これによって、吸気流路３１でより大きなエネルギをもつ旋回流ｆｗを形成できる。 In one embodiment, in the piping portion of the flow path forming portion 42 or the combined flow path 46, the center line _C2 is arranged in the direction along the cross section of the intake flow path 31. That is, the flow path forming portion 42 or the piping portion of the combined flow path 46 is connected in a direction orthogonal to the axial direction of the intake flow path 31. As a result, the swirling flow fw having a larger energy can be formed in the intake flow path 31.

なお、出口開口４３を含む出口開口４３付近の流路形成部４２又は合流路４６を構成する配管の形状は、図５に示す実施形態のように、中心線Ｃ_２が直線となる形状であってもよいし、図６に示す実施形態のように、中心線Ｃ_２が、吸気流路３１の横断面の中心方向へ円弧状に曲がる形状であってもよい。 The shape of the pipes constituting the flow path forming portion 42 or the combined flow path 46 in the vicinity of the outlet opening 43 including the outlet opening 43 is such that the center line C ₂ is a straight line as in the embodiment shown in FIG. Alternatively, as in the embodiment shown in FIG. 6, the center line C ₂ may have a shape that bends in an arc shape toward the center of the cross section of the intake flow path 31.

別な実施形態では、図５及び図６に示すように、出口開口４３において、流路形成部４２又は合流路４６を構成する配管部の管壁の内周面と、吸気流路３１を構成する管壁の内周面とが段差なく接続されるように構成する。これによって、出口開口４３から吸気流路３１の流入する混合流のエネルギを減少させずに保持できる。 In another embodiment, as shown in FIGS. 5 and 6, in the outlet opening 43, the inner peripheral surface of the pipe wall of the pipe portion constituting the flow path forming portion 42 or the joint flow path 46 and the intake flow path 31 are configured. It is configured so that it is connected to the inner peripheral surface of the pipe wall without a step. As a result, the energy of the mixed flow flowing into the intake flow path 31 from the outlet opening 43 can be maintained without being reduced.

一実施形態では、図７に示すように、出口開口４３近傍の流路形成部４２又は合流路４６の配管部は、出口開口４３で吸気流路３１に接続する接続管部６２を有する。接続管部６２は、出口開口４３の近傍で吸気流路３１の横断面より小さい直径ｄ１を有する配管部を有すると共に、この小径配管部から出口開口４３に向かって管径が漸増するように構成されている。即ち、該小径配管部と出口開口４３との間の接続管部６２の直径ｄ２はｄ１＜ｄ２の関係にある。これによって、混合流ｆｍが接続管部６２から吸気流路３１に流入するとき、混合流ｆｍが減速するため、吸気本流の乱れを抑制できる。従って、吸気本流の流動損失を抑制でき、遠心圧縮機３０の効率低下を抑制できる。 In one embodiment, as shown in FIG. 7, the flow path forming portion 42 near the outlet opening 43 or the piping portion of the junction flow path 46 has a connecting pipe portion 62 connected to the intake flow path 31 at the outlet opening 43. The connecting pipe portion 62 has a piping portion having a diameter d1 smaller than the cross section of the intake flow path 31 in the vicinity of the outlet opening 43, and the pipe diameter is gradually increased from the small diameter piping portion toward the outlet opening 43. Has been done. That is, the diameter d2 of the connecting pipe portion 62 between the small diameter piping portion and the outlet opening 43 has a relationship of d1 <d2. As a result, when the mixed flow fm flows into the intake flow path 31 from the connecting pipe portion 62, the mixed flow fm is decelerated, so that the disturbance of the intake main flow can be suppressed. Therefore, the flow loss of the intake main stream can be suppressed, and the efficiency decrease of the centrifugal compressor 30 can be suppressed.

一実施形態では、接続管部６２は、管軸方向が吸気流路３１の横断面に沿う角度で吸気流路３１に接続される。即ち、接続管部６２は、吸気流路３１の軸線方向に対して直交する方向に接続される。 In one embodiment, the connecting pipe portion 62 is connected to the intake flow path 31 at an angle in which the pipe axis direction is along the cross section of the intake flow path 31. That is, the connecting pipe portion 62 is connected in a direction orthogonal to the axial direction of the intake flow path 31.

図８に示す実施形態は、図７に示す実施形態において、さらに、以下の構成を備えている。即ち、流路形成部４２又は合流路４６の配管部が出口開口４３で接続管部６２を介して吸気流路３１に接続する接続部において、吸気流路３１は、外側管６４と、外側管６４の内部に外側管６４との間に混合気ｆｍが流通可能な空間を有して同心状に設けられた内側管６６と、を備えている。内側管６６は、周方向に分散配置された複数の貫通孔６６ａを有する。この実施形態では、流路形成部４２又は合流路４６から吸気流路３１に供給される混合流ｆｍは、複数の貫通孔６６ａを通って内側管６６の内側に流入する。これによって、吸気流路３１の横断面において、混合流ｆｍは内側管６６の周方向から均一に吸気流路３１に流入する。これによって、吸気流路３１における吸気本流の流動損失をさらに抑制できるため、遠心圧縮機の効率低下をさらに抑制できる。 The embodiment shown in FIG. 8 further has the following configuration in the embodiment shown in FIG. 7. That is, in the connection portion where the pipe portion of the flow path forming portion 42 or the joint flow path 46 is connected to the intake flow path 31 via the connection pipe portion 62 at the outlet opening 43, the intake flow path 31 is the outer pipe 64 and the outer pipe. Inside the 64, there is an inner pipe 66 provided concentrically with a space through which the air-fuel mixture fm can flow between the outer pipe 64 and the outer pipe 64. The inner tube 66 has a plurality of through holes 66a distributed in the circumferential direction. In this embodiment, the mixed flow fm supplied from the flow path forming portion 42 or the combined flow path 46 to the intake flow path 31 flows into the inside of the inner pipe 66 through the plurality of through holes 66a. As a result, in the cross section of the intake flow path 31, the mixed flow fm uniformly flows into the intake flow path 31 from the circumferential direction of the inner pipe 66. As a result, the flow loss of the intake main stream in the intake flow path 31 can be further suppressed, so that the efficiency decrease of the centrifugal compressor can be further suppressed.

以上、本開示に係る遠心圧縮機を内燃機関に設けられたターボチャージャに適用した実施形態について説明したが、本開示に係る遠心圧縮機は、内燃機関に設けられたターボチャージャ以外の用途にも適用可能であり、各種機械に圧縮機として広く用いることができる。例えば、冷凍機などの産業機械や航空機用エンジン等において、内燃機関から副次ガスが導入される遠心圧縮機として適用できる。 Although the embodiment in which the centrifugal compressor according to the present disclosure is applied to the turbocharger provided in the internal combustion engine has been described above, the centrifugal compressor according to the present disclosure can be used for applications other than the turbocharger provided in the internal combustion engine. It is applicable and can be widely used as a compressor in various machines. For example, in an industrial machine such as a refrigerator, an aircraft engine, or the like, it can be applied as a centrifugal compressor in which a secondary gas is introduced from an internal combustion engine.

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。 The contents described in each of the above embodiments are grasped as follows, for example.

１）一態様に係る遠心圧縮機は、内燃機関（７２）に燃焼用空気（ａ）を供給するための吸気流路（７４）に設けられた遠心圧縮機（３０）であって、前記内燃機関（７２）に供給する前記燃焼用空気（ａ）を圧縮するためのコンプレッサインペラ（３２）と、前記コンプレッサインペラ（３２）を回転可能に収容するコンプレッサハウジング（３４）と、少なくとも前記コンプレッサハウジング（３４）の一部を含むバイパス流路形成部であって、前記コンプレッサインペラ（３２）により圧縮された前記燃焼用空気（ａ）の一部を前記コンプレッサインペラ（３２）の上流側の前記吸気流路（３１）に還流するための再循環流路（Ｆｂ）を形成する再循環流路形成部（４０）と、を備え、前記再循環流路（Ｆｂ）は、前記内燃機関（７２）からの副次ガス（Ｇｅｇｒ、Ｇｂ）が、前記再循環流路（Ｆｂ）に合流するように構成されている。 1) The centrifugal compressor according to one aspect is a centrifugal compressor (30) provided in an intake flow path (74) for supplying combustion air (a) to the internal combustion engine (72), and is the internal combustion compressor. A compressor impeller (32) for compressing the combustion air (a) supplied to the engine (72), a compressor housing (34) for rotatably accommodating the compressor impeller (32), and at least the compressor housing ( A bypass flow path forming portion including a part of 34), and a part of the combustion air (a) compressed by the compressor impeller (32) is taken into the intake flow on the upstream side of the compressor impeller (32). A recirculation flow path forming portion (40) for forming a recirculation flow path (Fb) for returning to the path (31) is provided, and the recirculation flow path (Fb) is provided from the internal combustion engine (72). Secondary gas (Gegr, Gb) is configured to join the recirculation flow path (Fb).

このような構成によれば、内燃機関からの副次ガスが、再循環流路が吸気流路に開口する出口開口より上流側で再循環流路に合流するため、これら複数の気体が吸気流路に流入することによる吸気本流の外乱を抑制できる。これによって、吸気本流の流動損失を低減できるため、遠心圧縮機の効率低下を抑制できる。 According to such a configuration, the secondary gas from the internal combustion engine joins the recirculation flow path on the upstream side of the outlet opening where the recirculation flow path opens to the intake flow path, so that these plurality of gases enter the intake flow path. It is possible to suppress the disturbance of the intake mainstream due to the inflow into the road. As a result, the flow loss of the intake main stream can be reduced, so that the efficiency decrease of the centrifugal compressor can be suppressed.

２）別な態様に係る遠心圧縮機は、１）に記載の遠心圧縮機であって、前記再循環流路（Ｆｂ）に設けられた開閉機構（４４）を備え、前記再循環流路（Ｆｂ）は、前記内燃機関（７２）からの副次ガス（Ｇｅｇｒ、Ｇｂ）が、前記開閉機構（４４）の下流側において前記再循環流路（Ｆｂ）に合流するように構成されている。 2) The centrifugal compressor according to another aspect is the centrifugal compressor according to 1), which is provided with an opening / closing mechanism (44) provided in the recirculation flow path (Fb), and is provided with the recirculation flow path (Fb). The Fb) is configured such that the secondary gas (Gegr, Gb) from the internal combustion engine (72) joins the recirculation flow path (Fb) on the downstream side of the opening / closing mechanism (44).

このような構成によれば、上記開閉機構を備えるため、コンプレッサインペラの上流側吸気流路に還流される燃焼用空気の流量を調整できると共に、内燃機関からの副次ガスが開閉機構の下流側で再循環流路に合流するため、開閉機構を通る気体の流量を低減できる。これによって、開閉機構の下流側で気体の乱れを抑制できるため、これら気体の吸気流路への流入による吸気本流の損失を抑制できる。 According to such a configuration, since the opening / closing mechanism is provided, the flow rate of the combustion air returned to the intake flow path on the upstream side of the compressor impeller can be adjusted, and the secondary gas from the internal combustion engine is on the downstream side of the opening / closing mechanism. Since it joins the recirculation flow path, the flow rate of gas passing through the opening / closing mechanism can be reduced. As a result, the turbulence of the gas can be suppressed on the downstream side of the opening / closing mechanism, so that the loss of the main flow of the intake air due to the inflow of these gases into the intake flow path can be suppressed.

３）別な態様に係る遠心圧縮機（３０（３０Ａ））は、１）又は２）に記載の遠心圧縮機であって、前記再循環流路（Ｆｂ）は、前記コンプレッサインペラ（３２）の上流側の前記吸気流路（３１）に接続する出口開口（４３）を含み、前記出口開口（４３）は、前記コンプレッサハウジング（３４）の内部に形成される。 3) The centrifugal compressor (30 (30A)) according to another aspect is the centrifugal compressor according to 1) or 2), and the recirculation flow path (Fb) is the compressor impeller (32). The outlet opening (43) including the outlet opening (43) connected to the intake flow path (31) on the upstream side is formed inside the compressor housing (34).

このような構成によれば、再循環流路の出口開口がコンプレッサハウジングの内部に形成されるため、再循環流路形成部をコンプレッサハウジングに一体に形成しやすくなり、再循環流路形成部の形成が容易になる。また、遠心圧縮機の効率を高めるために、再循環流路の出口開口から吸気流路に流入する流れによって吸気流路を流れる吸気本流にコンプレッサインペラの回転方向と同一方向の旋回流を形成させる場合に、コンプレッサインペラに近い領域で吸気本流に旋回力を与えるため、コンプレッサインペラの入口まで吸気本流の旋回エネルギを維持しやすくなる。 According to such a configuration, since the outlet opening of the recirculation flow path is formed inside the compressor housing, it becomes easy to integrally form the recirculation flow path forming portion in the compressor housing, and the recirculation flow path forming portion can be easily formed. Easy to form. Further, in order to improve the efficiency of the centrifugal compressor, a swirling flow in the same direction as the rotation direction of the compressor impeller is formed in the intake main flow flowing through the intake flow path by the flow flowing into the intake flow path from the outlet opening of the recirculation flow path. In this case, since the swirling force is applied to the intake mainstream in the region close to the compressor impeller, it becomes easy to maintain the swirling energy of the intake mainstream up to the inlet of the compressor impeller.

４）さらに別な態様に係る遠心圧縮機（３０（３０Ｂ））は、１）又は２）に記載の遠心圧縮機であって、前記再循環流路（Ｆｂ）は、前記コンプレッサインペラ（３２）の上流側の前記吸気流路（３１）に接続する出口開口（４３）を含み、前記出口開口（４３）は、前記コンプレッサハウジング（３４）の外部に形成される。 4) The centrifugal compressor (30 (30B)) according to still another aspect is the centrifugal compressor according to 1) or 2), and the recirculation flow path (Fb) is the compressor impeller (32). The outlet opening (43) is formed outside the compressor housing (34), including an outlet opening (43) connected to the intake flow path (31) on the upstream side of the compressor housing (43).

このような構成によれば、再循環流路の出口開口がコンプレッサハウジングの外部に形成されるため、再循環流路の出口開口から吸気流路に供給された流れによる吸気本流の外乱がコンプレッサインペラに到達するまでに整流されやすくなる。これによって、コンプレッサ効率の低下を抑制できる。 According to such a configuration, since the outlet opening of the recirculation flow path is formed outside the compressor housing, the disturbance of the intake main stream due to the flow supplied from the outlet opening of the recirculation flow path to the intake flow path is caused by the compressor impeller. It becomes easy to be rectified by the time it reaches. This makes it possible to suppress a decrease in compressor efficiency.

５）さらに別な態様に係る遠心圧縮機は、２）に記載の遠心圧縮機であって、前記コンプレッサインペラ（３２）で圧縮される前記燃焼用空気（ａ）の流量と圧力比とで規定される前記遠心圧縮機（３０）の作動状態がサージング領域に対して設定値以内の位置にあるときに、前記開閉機構（４４）を開動作させるように構成された開閉制御装置（６０）をさらに備え、前記開閉制御装置（６０）は、前記作動状態が前記サージング領域に対して近い位置にある程、前記開閉機構（４４）の開度を大きくするように構成される。 5) The centrifugal compressor according to still another aspect is the centrifugal compressor according to 2), which is defined by the flow rate and the pressure ratio of the combustion air (a) compressed by the compressor impeller (32). An opening / closing control device (60) configured to open the opening / closing mechanism (44) when the operating state of the centrifugal compressor (30) is within a set value with respect to the surging region. Further, the opening / closing control device (60) is configured to increase the opening degree of the opening / closing mechanism (44) as the operating state is closer to the surging region.

このような構成によれば、上記開閉制御装置による開閉機構の上記開度制御によって、サージマージンの確保を維持できる。 According to such a configuration, the surge margin can be maintained by the opening control of the opening / closing mechanism by the opening / closing control device.

６）さらに別な態様に係る遠心圧縮機は、１）乃至５）の何れかに記載の遠心圧縮機であって、前記再循環流路（Ｆｂ）は、前記コンプレッサインペラ（３２）の上流側の前記吸気流路（３１）に接続する出口開口（４３）を含み、前記出口開口（４３）は、前記吸気流路（３１）を流れる前記燃焼用空気（ａ）の流れ方向下流側へ傾斜している。 6) The centrifugal compressor according to still another aspect is the centrifugal compressor according to any one of 1) to 5), and the recirculation flow path (Fb) is on the upstream side of the compressor impeller (32). The outlet opening (43) includes an outlet opening (43) connected to the intake flow path (31), and the outlet opening (43) is inclined toward the downstream side in the flow direction of the combustion air (a) flowing through the intake flow path (31). are doing.

このような構成によれば、上記出口開口が燃焼用空気の流れ方向下流側へ傾斜しているため、再循環流路から吸気流路に流入する流れが吸気流路を流れる吸気本流に与える外乱を抑制できる。これによって、吸気本流の流動損失を抑制でき、遠心圧縮機の効率低下を抑制できる。 According to such a configuration, since the outlet opening is inclined to the downstream side in the flow direction of the combustion air, the flow flowing into the intake flow path from the recirculation flow path gives a disturbance to the intake main stream flowing through the intake flow path. Can be suppressed. As a result, the flow loss of the main flow of intake air can be suppressed, and the decrease in efficiency of the centrifugal compressor can be suppressed.

７）さらに別な態様に係る遠心圧縮機は、１）乃至６）の何れかに記載の遠心圧縮機であって、前記再循環流路（Ｆｂ）は、前記コンプレッサインペラ（３２）の上流側の前記吸気流路（３１）に接続する出口開口（４３）を含み、前記出口開口（４３）は、前記吸気流路（３１）の横断面において前記吸気流路（３１）の中心から外周側へオフセットした位置に接続され、前記出口開口（４３）から前記吸気流路（３１）に流入した流れが前記コンプレッサインペラ（３２）の回転方向と同一方向に旋回するように構成されている。 7) The centrifugal compressor according to still another aspect is the centrifugal compressor according to any one of 1) to 6), and the recirculation flow path (Fb) is on the upstream side of the compressor impeller (32). The outlet opening (43) includes an outlet opening (43) connected to the intake flow path (31), and the outlet opening (43) is on the outer peripheral side from the center of the intake flow path (31) in the cross section of the intake flow path (31). It is connected to a position offset to, and is configured so that the flow flowing into the intake flow path (31) from the outlet opening (43) swirls in the same direction as the rotation direction of the compressor impeller (32).

このような構成によれば、再循環流路の出口開口から吸気流路に流入する流れが、コンプレッサインペラの回転方向と同一方向の旋回力を有して吸気流路に流入するため、吸気本流にコンプレッサインペラの回転方向と同一方向の旋回流を発生させることができる。これによって、コンプレッサインペラの圧縮性能を向上させることができると共に、コンプレッサインペラで逆流が生じても生じた逆流が再循環流路に入り込みにくくなる効果がある。 According to such a configuration, the flow flowing into the intake flow path from the outlet opening of the recirculation flow path has a swirling force in the same direction as the rotation direction of the compressor impeller and flows into the intake flow path. It is possible to generate a swirling flow in the same direction as the rotation direction of the compressor impeller. As a result, the compression performance of the compressor impeller can be improved, and even if a backflow occurs in the compressor impeller, the generated backflow is less likely to enter the recirculation flow path.

８）さらに別な態様に係る遠心圧縮機は、１）乃至７）の何れかに記載の遠心圧縮機であって、前記再循環流路（Ｆｂ）は、前記コンプレッサインペラ（３２）の上流側の前記吸気流路（３１）に接続する出口開口（４３）を含むと共に、該出口開口（４３）の近傍で前記吸気流路（３１）の横断面より小径の横断面を有して前記吸気流路（３１）に接続する接続管部（６２）を有し、前記接続管部（６２）は、前記出口開口（４３）に向けて管径が漸増するように構成されている。 8) The centrifugal compressor according to still another aspect is the centrifugal compressor according to any one of 1) to 7), and the recirculation flow path (Fb) is on the upstream side of the compressor impeller (32). Including the outlet opening (43) connected to the intake flow path (31), and having a cross section having a diameter smaller than the cross section of the intake flow path (31) in the vicinity of the outlet opening (43). It has a connecting pipe portion (62) connected to the flow path (31), and the connecting pipe portion (62) is configured so that the pipe diameter gradually increases toward the outlet opening (43).

このような構成によれば、再循環流路から吸気流路に流入する流れを上記接続管部で減速して吸気流路に流入できるため、吸気本流の乱れを抑制できる。これによって、吸気本流の流動損失を抑制でき、遠心圧縮機の効率低下を抑制できる。 According to such a configuration, the flow flowing from the recirculation flow path to the intake flow path can be decelerated at the connection pipe portion and flow into the intake flow path, so that the disturbance of the intake main flow can be suppressed. As a result, the flow loss of the main flow of intake air can be suppressed, and the decrease in efficiency of the centrifugal compressor can be suppressed.

９）さらに別な態様に係る遠心圧縮機は、８）に記載の遠心圧縮機であって、前記再循環流路（Ｆｂ）が前記吸気流路（３１）に接続する前記吸気流路（３１）の接続部は、外側管（６４）と、該外側管（６４）の内部に該外側管（６４）との間に混合気（ｆｍ）が流通可能な空間を有して同心状に設けられた内側管（６６）と、を備え、前記内側管（６６）は、周方向に分散配置された複数の貫通孔（６６ａ）を有する。 9) The centrifugal compressor according to still another aspect is the centrifugal compressor according to 8), and the intake flow path (31) in which the recirculation flow path (Fb) is connected to the intake flow path (31). ) Is concentrically provided with a space through which the air-fuel mixture (fm) can flow between the outer pipe (64) and the outer pipe (64) inside the outer pipe (64). The inner tube (66) is provided with the inner tube (66), and the inner tube (66) has a plurality of through holes (66a) dispersed in the circumferential direction.

このような構成によれば、再循環流路から吸気流路に流入する流れを接続管部で減速させ、かつ吸気流路の横断面において上記複数の貫通孔を通して周方向に均一な流速で吸気流路に流入させることができる。これによって、吸気流路を流れる吸気本流の外乱を抑制し、流動損失を抑制できるため、遠心圧縮機の効率低下を抑制できる。 According to such a configuration, the flow flowing from the recirculation flow path to the intake flow path is decelerated at the connecting pipe portion, and the intake flow is taken in at a uniform flow velocity in the circumferential direction through the plurality of through holes in the cross section of the intake flow path. It can flow into the flow path. As a result, the disturbance of the main flow of the intake air flowing through the intake flow path can be suppressed and the flow loss can be suppressed, so that the efficiency decrease of the centrifugal compressor can be suppressed.

１０）一態様に係るターボチャージャ（１０）は、上述の遠心圧縮機（３０）と、前記遠心圧縮機（３０）の前記コンプレッサインペラ（３２）が一端側に装着される回転軸（１２）と、前記回転軸（１２）の他端側に装着されたタービンインペラ（２２）、及び該タービンインペラ（２２）を内部に収容するタービンハウジング（２４）を含むタービン部（２０）と、を備える。 10) The turbocharger (10) according to one aspect includes the above-mentioned centrifugal compressor (30) and a rotating shaft (12) to which the compressor impeller (32) of the centrifugal compressor (30) is mounted on one end side. A turbine impeller (22) mounted on the other end side of the rotating shaft (12), and a turbine unit (20) including a turbine housing (24) for accommodating the turbine impeller (22) inside.

このような構成によれば、ターボチャージャを構成する遠心圧縮機の上流側吸気流路に再循環流や内燃機関からの副次ガスが導入される場合でも、遠心圧縮機の上流側吸気流の損失を抑制できるため、遠心圧縮機の効率低下を抑制できる。これによって、ターボチャージャの効率を向上できる。 According to such a configuration, even when a recirculation flow or a secondary gas from an internal combustion engine is introduced into the upstream intake flow path of the centrifugal compressor constituting the turbocharger, the upstream intake flow of the centrifugal compressor is introduced. Since the loss can be suppressed, the efficiency decrease of the centrifugal compressor can be suppressed. This can improve the efficiency of the turbocharger.

１１）一態様に係るエンジンシステム（７０）は、内燃機関（７２）と、前記内燃機関（７２）に燃焼用空気（ａ）を供給するための吸気流路（７４）と、前記内燃機関（７２）から排出される排ガス（ｅ）を排出するための排気流路（７６）と、前記吸気流路（７４）および前記排気流路（７６）に設けられた上述のターボチャージャ（１０）と、前記内燃機関（７２）からの副次ガス（Ｇｅｇｒ、Ｇｂ）が流れる副通路（７８（７８ａ、７８ｂ））と、を備え、前記副次ガス（Ｇｅｇｒ、Ｇｂ）は、前記内燃機関（７２）から排出される排ガス（Ｇｅｇｒ）及び前記内燃機関のブローバイガス（Ｇｂ）の少なくとも一方からなる。 11) The engine system (70) according to one aspect includes an internal combustion engine (72), an intake flow path (74) for supplying combustion air (a) to the internal combustion engine (72), and the internal combustion engine (the internal combustion engine (72). An exhaust flow path (76) for discharging the exhaust gas (e) discharged from the 72), and the above-mentioned turbocharger (10) provided in the intake flow path (74) and the exhaust flow path (76). , A subpassage (78 (78a, 78b)) through which a secondary gas (Gegr, Gb) from the internal combustion engine (72) flows, and the secondary gas (Gegr, Gb) is the internal combustion engine (72). ), And at least one of the exhaust gas (Gegr) discharged from the internal combustion engine and the blow-by gas (Gb) of the internal combustion engine.

このような構成によれば、上述の遠心圧縮機を備えるため、ターボチャージャを構成する遠心圧縮機の効率低下を抑制できる。これによって、ターボチャージャの効率を向上できると共に、エンジンシステム全体としての性能を向上できる。 According to such a configuration, since the above-mentioned centrifugal compressor is provided, it is possible to suppress a decrease in efficiency of the centrifugal compressor constituting the turbocharger. As a result, the efficiency of the turbocharger can be improved and the performance of the engine system as a whole can be improved.

１０（１０Ａ、１０Ｂ） ターボチャージャ
１２ 回転軸
１４ 軸受
１６ 軸受ハウジング
２０ タービン部
２２ タービンインペラ
２４ タービンハウジング
２４ａ 出口
２６、３６ ブレード
２８、３８ スクロール流路
３０（３０Ａ、３０Ｂ） 遠心圧縮機
３１ 吸気流路
３２ コンプレッサインペラ
３４ コンプレッサハウジング
３４ａ 入口側配管
３７ ディフューザ流路形成部
３８ スクロール流路形成部
４０（４０ａ、４０ｂ） バイパス流路形成部（再循環流路形成部）
４１、４２ 流路形成部
４３ 出口開口
４４ バイパスバルブ（開閉機構）
４６ 合流路
４８ バルブ室形成部
５０ アクチュエータ
５２、５４ 配管
６０ バルブ制御部（開閉制御装置）
６２ 接続管部
６４ 外側管
６６ 内側管
６６ａ 貫通孔
７０ エンジンシステム
７２ 内燃機関
７４ 吸気流路
７６ 排気流路
７８（７８ａ、７８ｂ） 副通路
８０ エアクリーナ
８２ 排ガス処理装置
８４ ＥＧＲクーラ
８６ ＥＧＲバルブ
Ｃ_１、Ｃ_２ 中心線
Ｄ 外乱
Ｆｂ バイパス流路（再循環流路）
Ｆｄ ディフューザ流路
Ｆｓ スクロール流路
Ｇｂ ブローバイガス
Ｇｅｇｒ ＥＧＲガス
Ｌｓ サージングライン
Ｌｎ 平常作動ライン
ａ 燃焼用空気
ｂ バイパス流
ｅ 排ガス
ｆｍ 混合流
ｆｗ 旋回流
ｒ バルブ室 10 (10A, 10B) Turbocharger 12 Rotating shaft 14 Bearing 16 Bearing housing 20 Turbine part 22 Turbine impeller 24 Turbine housing 24a Outlet 26, 36 Blade 28, 38 Scroll flow path 30 (30A, 30B) Centrifugal compressor 31 Intake flow path 32 Compressor impeller 34 Compressor housing 34a Inlet side piping 37 Diffuser flow path forming part 38 Scroll flow path forming part 40 (40a, 40b) Bypass flow path forming part (recirculation flow path forming part)
41, 42 Flow path forming part 43 Outlet opening 44 Bypass valve (opening / closing mechanism)
46 Combined flow path 48 Valve chamber forming part 50 Actuator 52, 54 Piping 60 Valve control part (open / close control device)
62 Connection pipe 64 Outer pipe 66 Inner pipe 66a Through hole 70 Engine system 72 Internal combustion engine 74 Intake flow path 76 Exhaust flow path 78 (78a, 78b) Sub-passage 80 Air cleaner 82 Exhaust gas treatment device 84 EGR cooler 86 EGR valve C ₁ , C ₂ center line D disturbance Fb bypass flow path (recirculation flow path)
Fd Diffuser flow path Fs Scroll flow path Gb Blow-by gas Gegr EGR gas Ls Surging line Ln Normal operation line a Combustion air b Bypass flow e Exhaust gas fm Mixed flow fw Swirling flow r Valve chamber

Claims (11)

内燃機関に燃焼用空気を供給するための吸気流路に設けられた遠心圧縮機であって、
前記内燃機関に供給する前記燃焼用空気を圧縮するためのコンプレッサインペラと、
前記コンプレッサインペラを回転可能に収容するコンプレッサハウジングと、
少なくとも前記コンプレッサハウジングの一部を含む再循環流路形成部であって、前記コンプレッサインペラにより圧縮された前記燃焼用空気の一部を前記コンプレッサインペラの上流側の前記吸気流路に還流するための再循環流路を形成する再循環流路形成部と、
を備え、
前記再循環流路は、前記内燃機関からの副次ガスが前記再循環流路に合流するように構成されている、
遠心圧縮機。 A centrifugal compressor provided in the intake flow path for supplying combustion air to an internal combustion engine.
A compressor impeller for compressing the combustion air supplied to the internal combustion engine, and
A compressor housing that rotatably accommodates the compressor impeller,
A recirculation flow path forming portion including at least a part of the compressor housing for returning a part of the combustion air compressed by the compressor impeller to the intake flow path on the upstream side of the compressor impeller. The recirculation flow path forming part that forms the recirculation flow path, and the recirculation flow path forming part,
Equipped with
The recirculation flow path is configured such that a secondary gas from the internal combustion engine joins the recirculation flow path.
Centrifugal compressor. 前記再循環流路に設けられた開閉機構を備え、
前記再循環流路は、前記内燃機関からの前記副次ガスが、前記開閉機構の下流側において前記再循環流路に合流するように構成されている、
請求項１に記載の遠心圧縮機。 It is equipped with an opening / closing mechanism provided in the recirculation flow path.
The recirculation flow path is configured such that the secondary gas from the internal combustion engine joins the recirculation flow path on the downstream side of the opening / closing mechanism.
The centrifugal compressor according to claim 1. 前記再循環流路は、前記コンプレッサインペラの上流側の前記吸気流路に接続する出口開口を含み、
前記出口開口は、前記コンプレッサハウジングの内部に形成された、
請求項１又は２に記載の遠心圧縮機。 The recirculation flow path includes an outlet opening connected to the intake flow path on the upstream side of the compressor impeller.
The outlet opening is formed inside the compressor housing.
The centrifugal compressor according to claim 1 or 2. 前記再循環流路は、前記コンプレッサインペラの上流側の前記吸気流路に接続する出口開口を含み、
前記出口開口は、前記コンプレッサハウジングの外部に形成された、
請求項１又は２に記載の遠心圧縮機。 The recirculation flow path includes an outlet opening connected to the intake flow path on the upstream side of the compressor impeller.
The outlet opening is formed on the outside of the compressor housing.
The centrifugal compressor according to claim 1 or 2. 前記コンプレッサインペラで圧縮される前記燃焼用空気の流量と圧力比とで規定される前記遠心圧縮機の作動状態がサージング領域に対して設定値以内の位置にあるときに、前記開閉機構を開動作させるように構成された開閉制御装置をさらに備え、
前記開閉制御装置は、前記作動状態が前記サージング領域に対して近い位置にある程、前記開閉機構の開度を大きくするように構成された、
請求項２に記載の遠心圧縮機。 When the operating state of the centrifugal compressor defined by the flow rate and the pressure ratio of the combustion air compressed by the compressor impeller is within a set value with respect to the surging region, the opening / closing mechanism is opened. Further equipped with an open / close control device configured to allow
The opening / closing control device is configured to increase the opening degree of the opening / closing mechanism as the operating state is closer to the surging region.
The centrifugal compressor according to claim 2. 前記再循環流路は、前記コンプレッサインペラの上流側の前記吸気流路に接続する出口開口を含み、
前記出口開口は、前記吸気流路を流れる前記燃焼用空気の流れ方向下流側へ傾斜している、
請求項１乃至５の何れか一項に記載の遠心圧縮機。 The recirculation flow path includes an outlet opening connected to the intake flow path on the upstream side of the compressor impeller.
The outlet opening is inclined toward the downstream side in the flow direction of the combustion air flowing through the intake flow path.
The centrifugal compressor according to any one of claims 1 to 5. 前記再循環流路は、前記コンプレッサインペラの上流側の前記吸気流路に接続する出口開口を含み、
前記出口開口は、前記吸気流路の横断面において前記吸気流路の中心から外周側へオフセットした位置に接続され、前記出口開口から前記吸気流路に流入した流れが前記コンプレッサインペラの回転方向と同一方向に旋回するように構成されている、
請求項１乃至６の何れか一項に記載の遠心圧縮機。 The recirculation flow path includes an outlet opening connected to the intake flow path on the upstream side of the compressor impeller.
The outlet opening is connected to a position offset from the center of the intake flow path to the outer peripheral side in the cross section of the intake flow path, and the flow flowing into the intake flow path from the outlet opening is the rotation direction of the compressor impeller. It is configured to turn in the same direction,
The centrifugal compressor according to any one of claims 1 to 6. 前記再循環流路は、前記コンプレッサインペラの上流側の前記吸気流路に接続する出口開口を含むと共に、該出口開口の近傍で前記吸気流路の横断面より小径の横断面を有して前記吸気流路に接続する接続管部を有し、
前記接続管部は、前記出口開口に向けて管径が漸増するように構成されている、
請求項１乃至７の何れか一項に記載の遠心圧縮機。 The recirculation flow path includes an outlet opening connected to the intake flow path on the upstream side of the compressor impeller, and has a cross section having a diameter smaller than that of the intake flow path in the vicinity of the outlet opening. It has a connection pipe that connects to the intake flow path, and has a connection pipe.
The connecting pipe portion is configured so that the pipe diameter gradually increases toward the outlet opening.
The centrifugal compressor according to any one of claims 1 to 7. 前記再循環流路が前記吸気流路に接続する前記吸気流路の接続部は、外側管と、該外側管の内部に該外側管との間に混合気が流通可能な空間を有して同心状に設けられた内側管と、を備え、
前記内側管は、周方向に分散配置された複数の貫通孔を有する、
請求項８に記載の遠心圧縮機。 The connection portion of the intake flow path in which the recirculation flow path is connected to the intake flow path has a space through which the air-fuel mixture can flow between the outer pipe and the inside of the outer pipe. With concentric inner tubes,
The inner tube has a plurality of through holes dispersed in the circumferential direction.
The centrifugal compressor according to claim 8. 請求項１乃至９の何れか一項に記載の遠心圧縮機と、
前記遠心圧縮機の前記コンプレッサインペラが一端側に装着される回転軸と、
前記回転軸の他端側に装着されたタービンインペラ、及び該タービンインペラを内部に収容するタービンハウジングを含むタービン部と、
を備えるターボチャージャ。 The centrifugal compressor according to any one of claims 1 to 9.
A rotating shaft to which the compressor impeller of the centrifugal compressor is mounted on one end side,
A turbine impeller mounted on the other end side of the rotating shaft, and a turbine unit including a turbine housing for accommodating the turbine impeller inside.
A turbocharger equipped with. 内燃機関と、
前記内燃機関に燃焼用空気を供給するための吸気流路と、
前記内燃機関から排出される排ガスを排出するための排気流路と、
前記吸気流路および前記排気流路に設けられた請求項１０に記載のターボチャージャと、
前記内燃機関からの副次ガスが流れる副通路と、を備え、
前記副次ガスは、前記内燃機関から排出される排ガス及び前記内燃機関のブローバイガスの少なくとも一方からなる、
エンジンシステム。 With an internal combustion engine
An intake flow path for supplying combustion air to the internal combustion engine,
An exhaust flow path for discharging the exhaust gas discharged from the internal combustion engine, and
The turbocharger according to claim 10, which is provided in the intake flow path and the exhaust flow path.
A sub-passage through which a secondary gas from the internal combustion engine flows is provided.
The secondary gas comprises at least one of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine and the blow-by gas of the internal combustion engine.
Engine system.

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