JP5299573B2 - コンプレッサハウジング及び排気タービン過給機 - Google Patents

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Description

本発明は、排気のエネルギによってコンプレッサインペラを回転させて過給を行なう排気タービン過給機、及びコンプレッサインペラを囲繞するコンプレッサハウジングに関する。
従来、この種の排気タービン過給機及びコンプレッサハウジングとしては例えば特許文献１に記載のものがある。特許文献１に記載のコンプレッサハウジング（３）は、インペラ（７）を囲繞するとともにインペラ（７）に向けて空気を導入するための導入部（１７）を備えている。また、コンプレッサハウジング（３）の内部にはインペラ（７）を迂回する迂回通路（２７）が形成されており、この迂回通路（２７）には同通路を開閉する弁体を備えて構成されるエアバイパス機構（３１）が設けられている。この弁体が着座可能なポート部は導入部（１７）に並設されている。
こうした排気タービン過給機では、例えばアクセルオフにより導入部からインペラに向けて空気が導入されなくなると、このエアバイパス機構の弁体が開弁することによりインペラの下流側から上流側に空気の一部が戻されるようになる。これにより、サージングの発生が回避される。
特開２０１０―１７４８０６号公報
ところで、このようにコンプレッサハウジングの内部に迂回通路が形成されるものを製造する際に、例えば鋳造により迂回通路を形成しようとすると、迂回通路を形成するための中子が必要となるため、その工程が複雑なものとなる。
これに対して、鋳造により形成したコンプレッサハウジングの導入部の側壁に対してドリル加工により案内孔を形成し、この案内孔を利用して導入部の側壁及びポート部の側壁に迂回通路の一部を構成する連通孔を形成することが考えられる。しかしながら、この場合には、この案内孔を閉塞部材によって別途塞ぐ必要が生じるといった新たな問題が生じる。
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、機能的に不要となる案内孔を形成することなくコンプレッサハウジングを容易に形成することのできるコンプレッサハウジング及び排気タービン過給機を提供することにある。
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記目的を達成するため、本発明に従うコンプレッサハウジングは、インペラを囲繞するコンプレッサハウジングであって、インペラに向けて空気を導入する導入部と、同導入部に並設されるとともにインペラを迂回する迂回通路を開閉する弁体が着座可能なポート部とを備えるコンプレッサハウジングにおいて、前記導入部の側壁及び前記ポート部の側壁のいずれか一方には内燃機関のブローバイガスを還流する還流通路が接続される接続孔が形成され、前記導入部の側壁及び前記ポート部の側壁の双方には前記迂回通路の一部をなす連通孔が設けられ、前記連通孔は、前記接続孔が形成された壁面上に同連通孔の中心軸線に沿って同連通孔を投影した投影面が当該接続孔の内部に含まれるように形成されている。
こうした構成によれば、切削加工（例えばドリル加工）によりまずは導入部の側壁又はポート部の側壁に接続孔を形成し、この接続孔を利用して、導入部の側壁及びポート部の側壁に連通孔を形成することが可能となる。また、接続孔には還流通路が接続されるため、閉塞部材によって接続孔を別途塞ぐ必要がない。従って、機能的に不要となる案内孔を形成することなくコンプレッサハウジングを容易に形成することができる。
この場合、前記接続孔と前記連通孔とは同軸上に形成されているといった態様が好ましい。
こうした構成によれば、ドリル加工により接続孔を形成した後、同接続孔の中心軸線上に連通孔の中心軸線が一致するように同連通孔を形成すればよい。従って、コンプレッサハウジングの加工が一層容易なものとなる。
この場合、前記導入部と前記ポート部とは互いに共通の側壁を有し、前記連通孔は当該共通の側壁に形成されているといった態様が好ましい。
こうした構成によれば、導入部とポート部とに共通の連通孔を１つ形成すればよく、コンプレッサハウジングの加工が一層容易なものとなる。
また、前記接続孔は前記導入部の側壁に形成されているといった態様が好ましい。
こうした構成によれば、接続孔を介して導入されたブローバイガスはそのほとんどが導入部からインペラに向けて導入されるようになる。このため、高温のブローバイガスがポート部の内部に流入されにくくなる。従って、高温のブローバイガスにより弁体が熱劣化することを的確に抑制することができる。
また、前記接続孔の内径は前記連通孔の内径と同一とされているといった態様が好ましい。
こうした構成によれば、ドリル加工により接続孔を形成した後、そのままのドリル刃により連通孔を形成することができる。従って、コンプレッサハウジングの加工が一層容易なものとなる。
また、上記コンプレッサハウジングを備え、排気のエネルギによってインペラを回転させて過給を行なう排気タービン過給機といった構成が好ましい。
本発明の一実施形態について、排気タービン過給機を中心とした内燃機関の概略構成を模式的に示す概略図。 同実施形態のコンプレッサハウジングの斜視構造を示す斜視図。 同実施形態のコンプレッサハウジングについて、導入部の側壁に形成された接続孔側から視た接続孔と連通孔との関係を説明するための説明図。 本発明に係るコンプレッサハウジングの変形例の断面構造を部分的に示す部分断面図。 本発明に係るコンプレッサハウジングの他の変形例の断面構造を部分的に示す部分断面図。 本発明に係るコンプレッサハウジングの他の変形例について、導入部の側壁に形成された接続孔側から視た接続孔と連通孔との関係を説明するための説明図。
以下、図１及び図２を参照して、本発明に係るコンプレッサハウジング及び排気タービン過給機を具体化した一実施形態について詳細に説明する。
図１に、本実施形態の排気タービン過給機１０を中心とした内燃機関の概略構成を模式的に示す。
図１に示すように、排気タービン過給機１０は、内燃機関の吸気通路２に設けられるコンプレッサ１１と、排気通路４に設けられるタービン１３とを備えている。
コンプレッサ１１は、遠心式圧縮機であり、大きくは吸気通路２の途中に設けられるインペラ１２と、これを囲繞するコンプレッサハウジング２０とにより構成されている。このインペラ１２にはシャフト１６を介して、タービン１３を構成するタービンホイール１４が連結されている。
吸気通路２は、その途中にインペラ１２が設けられる主通路２ａと、インペラ１２を迂回する迂回通路２ｂとにより構成されている。この迂回通路２ｂは全体がコンプレッサハウジング２０の内部に形成されている。迂回通路２ｂは、その基端が主通路２ａにおいてインペラ１２の上流側に接続され、その先端がインペラ１２の下流側にされている。迂回通路２ｂの途中には同通路を開閉するエアバイパス機構５０が設けられている。エアバイパス機構５０は機関運転状態に応じて迂回通路２ｂを開閉するアクチュエータを備えている。
また、吸気通路２の主通路２ａにおいてインペラ１２の上流側には、クランクケース内のブローバイガスを主通路２ａに還流する還流通路６が接続されている。尚、この還流通路６の途中にはＰＣＶバルブ６ａが設けられている。
次に、コンプレッサハウジング２０の具体的な構成について説明する。
図２に、コンプレッサハウジング２０の斜視構造を示す。
図２に示すように、コンプレッサハウジング２０はインペラ１２（図２では図示省略）を囲繞するハウジング本体２１と、インペラ１２に向けて空気を導入する略円筒状の導入部３０と、導入部３０に並設されるとともにエアバイパス機構５０の弁体５１が着座可能な略円筒状のポート部４０とを備えている。図２では、導入部３０とポート部４０とは、ハウジング本体２１に対して図の手前側に位置しており、ハウジング本体２１は、図２の奥側においてインペラ１２を囲繞している。導入部３０の内部空間はハウジング本体２１の内部空間に連通しており、またポート部４０の内部空間もハウジング本体２１の内部空間に連通している。つまり導入部３０は図２の奥から手前側へと延びており、図２には導入部３０の径方向における中心Ｃ３が示されている。ポート部４０は導入部３０に並設された状態で図２の奥から手前側へと延びており、図２にはポート部４０の径方向における中心Ｃ４も示されている。
導入部３０の先端面とポート部４０の先端面とは同一平面上に位置するように形成されている。導入部３０の先端面には、コンプレッサハウジング２０の上流側の吸気管を導入部３０に接続するための接続部材（いずれも図示略）をボルトにより連結するためのボルト孔３２が複数形成されている。ポート部４０の先端面には、エアバイパス機構５０（弁体５１）をボルトによりポート部４０に連結するためのボルト孔４２が複数形成されている。このポート部４０の底壁４３の中心にはインペラ１２の下流側に連通する開口部４４が形成されており、この底壁４３に弁体５１が着座するようになっている。つまり導入部３０と開口部４４との間の段差部が、エアバイパス機構５０の弁体５１が着座可能な弁座として構成されている。
また、導入部３０及びポート部４０は互いに共通の側壁である共通壁３３を有している。ここで、導入部３０の側壁３１には還流通路６を導入部３０に接続するための接続孔３４が貫通形成されている。この接続孔３４は、導入部３０の径方向における中心Ｃ３を挟んで共通壁３３とは反対側に形成されている。ちなみに、接続孔３４には、還流通路６を構成する配管を導入部３０に接続するための接続部材６ｂが圧入されている。
また、共通壁３３には導入部３０の内部とポート部４０の内部とを連通するとともに迂回通路２ｂの一部をなす連通孔３６が貫通形成されている。つまり主通路２ａと迂回通路２ｂとは、インペラ１２の上流側では連通孔３６において互いに連結される。このように迂回通路２ｂは、連通孔３６、ポート部４０の内部空間、および開口部４４によって構成されている。
図３に示すように、接続孔３４が形成された側壁３１面上に連通孔３６を投影した投影面Ｂは、接続孔３４の内部に含まれるように連通孔３６が形成されている。具体的には、接続孔３４の内径は連通孔３６の内径と同一とされており、且つ接続孔３４の中心Ｃ１及び連通孔３６の中心Ｃ２は軸線Ｃ上に位置している。すなわち、接続孔３４と連通孔３６とは同一の軸線Ｃ上に形成されている。また、この軸線Ｃ上に導入部３０の径方向における中心Ｃ３及びポート部４０の径方向における中心Ｃ４が位置している。
これら接続孔３４及び連通孔３６は鋳造によりコンプレッサハウジング２０（正確には接続孔３４及び連通孔３６が形成されていない状態のもの）を形成した後に、単一のドリル刃を用いたドリル加工によって形成される。
（作用）
次に、本実施形態の作用について説明する。
こうした排気タービン過給機１０では、燃焼室から排出される排気のエネルギによってタービンホイール１４が回転駆動されると、タービンホイール１４に軸連結されたインペラ１２が回転する。これにより、主通路２ａを経由して導入部３０から導入される空気がハウジング本体２１の内部を通過する際にインペラ１２によって圧縮されて燃焼室に供給される。
また、例えばアクセルオフにより導入部３０からインペラ１２に向けて空気が導入されなくなると、エアバイパス機構５０の弁体５１が開弁される。これにより、インペラ１２の下流側から上流側に迂回通路２ｂを経由して空気の一部が戻されるようになり、サージングの発生が回避される。
さて、本実施形態では前述したように、接続孔３４が形成された側壁３１面上に連通孔３６を投影した投影面Ｂが接続孔３４の内部に含まれるように連通孔３６が形成されているため、ドリル加工によりまずは導入部３０の側壁３１に接続孔３４を形成し、この接続孔３４を利用して、共通壁３３に連通孔３６を形成することが可能となる。また、接続孔３４には還流通路６が接続されるため、閉塞部材によって接続孔を別途塞ぐ必要がない。
以上説明した本実施形態に係るコンプレッサハウジング及び排気タービン過給機によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（１）導入部３０の側壁３１には、内燃機関のブローバイガスを還流する還流通路６が接続される接続孔３４が形成されている。また、導入部３０とポート部４０とは互いに共通の側壁である共通壁３３を有し、この共通壁３３には迂回通路２ｂの一部をなす連通孔３６が形成されている。また、接続孔３４が形成された側壁３１面上に連通孔３６の中心軸線Ｃに沿って連通孔３６を投影した投影面Ｂが、当該接続孔３４の内部に含まれるように連通孔３６は形成されている。こうした構成によれば、機能的に不要となる案内孔を形成することなくコンプレッサハウジング２０を容易に形成することができる。
（２）接続孔３４は導入部３０の側壁３１に形成されている。こうした構成によれば、接続孔３４を介して導入されたブローバイガスはそのほとんどが導入部３０からインペラ１２に向けて導入されるようになる。このため、高温のブローバイガスがポート部４０の内部に流入されにくくなる。従って、高温のブローバイガスによりエアバイパス機構５０の弁体５１が熱劣化することを的確に抑制することができる。
（３）接続孔３４と連通孔３６とは同軸上に形成され、接続孔３４の内径は連通孔３６の内径と同一とされている。こうした構成によれば、ドリル加工により接続孔３４を形成した後、そのままのドリル刃により連通孔３６を形成することができる。従って、コンプレッサハウジング２０の加工が容易なものとなる。
尚、本発明に係るコンプレッサハウジング及び排気タービン過給機は、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
・上記実施形態では、軸線Ｃ上に導入部３０の中心Ｃ３及びポート部４０の中心Ｃ４が位置するものとしたが本発明はこれに限定されない。これに代えて、軸線Ｃ上にこれら中心Ｃ３、Ｃ４が位置しないようにしてもよい。
・上記実施形態では、接続孔３４の内径と連通孔３６の内径とが同一とされるものについて例示した。これに代えて、接続孔の内径と連通孔の内径とを適宜異ならせるようにしてもよい。
・上記実施形態では、導入部３０とポート部４０とが互いに隣接しており、これらが共通の側壁（共通壁３３）を有する構成について例示した。これに代えて、例えば図４に示すように、導入部１３０とポート部１４０とが互いに離間しており、これらの間が別体の接続管１６０によって接続されるコンプレッサハウジング１２０を採用してもよい。この場合、導入部１３０の側壁１３１とポート部１４０の側壁１４１とにそれぞれ連通孔１３６，１４６を形成し、これら連通孔１３６，１４６と接続管１６０とをそれぞれ接続するようにすればよい。導入部１３０の側壁１３１には、接続管１６０の中心軸線上に接続孔１３４が形成される。
・上記実施形態によるように、接続孔３４が導入部３０の側壁３１に形成されるものとすることが、高温のブローバイガスがポート部４０の内部に流入されにくくして、ブローバイガスによりエアバイパス機構５０の弁体５１が熱劣化することを抑制する上では望ましい。しかしながら、こうした弁体の熱劣化が問題にならない場合には、図５に示すように、接続孔２４４がポート部２４０の側壁２４１に形成されるコンプレッサハウジング２２０を採用してもよい。この場合であっても、接続孔２４４と、導入部２３０の側壁２３１及びポート部２４０の側壁２４１の双方に形成されてこれら導入部２３０とポート部２４０とを連通する連通孔２３６とが同軸上に形成されていればよい。
・上記実施形態及び変形例では、接続孔３４と連通孔３６とが同軸上に形成されるものについて例示した（例えば図２、図３参照）。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、他に例えば図６に示すように、接続孔３３４と連通孔３３６とが同軸上に形成されないもの、換言すれば、接続孔３３４の中心軸線ＣＡと連通孔３３６の中心軸線ＣＢとが一致しないものであってもよい。すなわち、連通孔３３６は、接続孔３３４が形成された側壁３３１面上に連通孔３３６を投影した投影面Ｂ２が、接続孔３３４の内部に含まれるように形成されるものであればよい。
２…吸気通路、２ａ…主通路、２ｂ…迂回通路、４…排気通路、６…還流通路、６ａ…ＰＣＶバルブ、６ｂ…接続部材、１０…排気タービン過給機、１１…コンプレッサ、１２…インペラ、１３…タービン、１４…タービンホイール、１６…シャフト、２０，１２０，２２０…コンプレッサハウジング、２１…ハウジング本体、３０，１３０，２３０…導入部、３１，１３１，２３１，３３１…側壁、３２…ボルト孔、３３…共通壁、３４，１３４，３３４…接続孔、３６，１３６，２３６，３３６…連通孔、４０，１４０，２４０…ポート部、４１，１４１，２４１…側壁、４２…ボルト孔、５０…エアバイパス機構、５１…弁体、１６０…接続管、１４６…連通孔、２４４…接続孔。

Claims (6)

  1. インペラを囲繞するコンプレッサハウジングであって、インペラに向けて空気を導入する導入部と、同導入部に並設されるとともにインペラを迂回する迂回通路を開閉する弁体が着座可能なポート部とを備えるコンプレッサハウジングにおいて、
    前記導入部の側壁及び前記ポート部の側壁のいずれか一方には内燃機関のブローバイガスを還流する還流通路が接続される接続孔が形成され、
    前記導入部の側壁及び前記ポート部の側壁の双方には前記迂回通路の一部をなす連通孔が設けられ、
    前記連通孔は、前記接続孔が形成された壁面上に同連通孔の中心軸線に沿って同連通孔を投影した投影面が当該接続孔の内部に含まれるように形成されている
    ことを特徴とするコンプレッサハウジング。
  2. 請求項１に記載のコンプレッサハウジングにおいて、
    前記接続孔と前記連通孔とは同軸上に形成されている
    ことを特徴とするコンプレッサハウジング。
  3. 請求項１又は請求項２に記載のコンプレッサハウジングにおいて、
    前記導入部と前記ポート部とは互いに共通の側壁を有し、
    前記連通孔は当該共通の側壁に形成されている
    ことを特徴とするコンプレッサハウジング。
  4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のコンプレッサハウジングにおいて、
    前記接続孔は前記導入部の側壁に形成されている
    ことを特徴とするコンプレッサハウジング。
  5. 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のコンプレッサハウジングにおいて、
    前記接続孔の内径は前記連通孔の内径と同一とされている
    ことを特徴とするコンプレッサハウジング。
  6. 請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のコンプレッサハウジングを備え、排気のエネルギによってインペラを回転させて過給を行なう排気タービン過給機。
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