JP7047468B2

JP7047468B2 - Turbo turbocharger, turbocharger system and turbocharger system supercharging method

Info

Publication number: JP7047468B2
Application number: JP2018038740A
Authority: JP
Inventors: 直也石川
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2018-03-05
Filing date: 2018-03-05
Publication date: 2022-04-05
Anticipated expiration: 2038-03-05
Also published as: CN111868365A; WO2019172238A1; CN111868365B; JP2019152170A

Description

本開示は、ターボ式過給機、ターボ式過給システム及びターボ式過給システムの過給方法に関する。 The present disclosure relates to a turbocharger, a turbocharger system, and a method of supercharging a turbocharger system.

コンプレッサハウジングに２つの負圧取り出しポートを別位置に設けて、車両の運転状態に応じて、この２つの負圧取り出しポートのいずれかから負圧タンクに向けて負圧を供給するディーゼルエンジン用負圧供給装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。 Two negative pressure take-out ports are provided in different positions in the compressor housing, and negative pressure for diesel engines is supplied from either of these two negative pressure take-out ports to the negative pressure tank according to the operating condition of the vehicle. A pressure supply device has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特公昭６３－０６３７２８号公報Japanese Patent Publication No. 63-06728

ところで、上記の特許文献１の技術では、２つの負圧取り出しポートを、コンプレッサホイル（コンプレッサインペラ）より上流側に離間した位置と、コンプレッサホイルより下流側のコンプレッサハウジングにより形成される加圧空気通路における加圧空気流通面積が最小になる位置の各々に設けている。すなわち、過給前後の吸気が通過する位置に負圧取り出しポートを設けている。 By the way, in the above-mentioned technique of Patent Document 1, the two negative pressure take-out ports are separated from each other on the upstream side of the compressor wheel (compressor impeller), and the pressurized air passage formed by the compressor housing on the downstream side of the compressor wheel. It is provided at each of the positions where the pressurized air flow area is minimized. That is, a negative pressure take-out port is provided at a position where intake air before and after supercharging passes.

しかしながら、この負圧取り出しポートは、コンプレッサホイルの前後で発生する負圧を取り出して負圧タンクに負圧を安定して供給するための構成であり、コンプレッサの回転制御や過給中の吸気の圧力の制御には使用されていない。 However, this negative pressure take-out port is configured to take out the negative pressure generated before and after the compressor wheel and stably supply the negative pressure to the negative pressure tank, and it is configured to control the rotation of the compressor and to take in air during supercharging. Not used for pressure control.

本開示の目的は、過給中の吸気の圧力を制御できてコンプレッサの流量特性を向上することができるターボ式過給機、ターボ式過給システム及びターボ式過給システムの過給方法を提供することにある。 An object of the present disclosure is to provide a turbocharger, a turbocharger system, and a turbocharger supercharging method capable of controlling the pressure of intake air during supercharging and improving the flow characteristics of a compressor. To do.

上記の目的を達成するための本発明の態様のターボ式過給機は、コンプレッサハウジングの内部にコンプレッサインペラを備えたコンプレッサを有するターボ式過給機において、前記コンプレッサハウジングと前記コンプレッサインペラの間に形成される空間に面する、前記コンプレッサハウジングの内壁に、貫通孔である第１ポートを形成して構成されて、前記コンプレッサインペラより上流側の前記コンプレッサハウジングの内壁にその内部に向けて貫通して形成される貫通孔である第２ポートを設けるとともに、この第２ポートと前記第１ポートを連通する還流路を設けて、さらに、前記コンプレッサハウジングより外部に位置する前記還流路に空気を移動するポンプを設けて構成される。 The turbo type supercharger according to the embodiment of the present invention for achieving the above object is a turbo type supercharger having a compressor having a compressor impeller inside the compressor housing, in which the compressor housing and the compressor impeller are located between the compressor housing and the compressor impeller. A first port, which is a through hole, is formed in the inner wall of the compressor housing facing the space to be formed, and penetrates the inner wall of the compressor housing on the upstream side of the compressor impeller toward the inside thereof. A second port, which is a through hole formed in the compressor housing, is provided, and a return path for communicating the second port with the first port is provided, and air is further moved to the return path located outside the compressor housing. It is configured by providing a pump .

また、上記の目的を達成するための本発明の態様のターボ式過給システムは、コンプレッサハウジングの内部にコンプレッサインペラを備えたコンプレッサを有し、さらに、前記コンプレッサハウジングと前記コンプレッサインペラの間に形成される空間に面する、前記コンプレッサハウジングの内壁に、貫通孔である第１ポートを形成して構成されるターボ式過給機を備えたターボ式過給システムにおいて、空気を供給するか空気を吸引するかの少なくとも一方を行うポンプを前記第１ポートに接続して構成されて、前記コンプレッサより上流側の吸気の圧力を取得する前段圧力取得装置と、前記コンプレッサより下流側の吸気の圧力を取得する後段圧力取得装置と、を備えて、この制御装置が、前記前段圧力取得装置の取得値と前記後段圧力取得装置の取得値とに基づいて、前記ポンプの駆動中の出力及び回転方向を調整する制御を行うように構成される。
あるいは、変形例となる本発明の態様のターボ式過給システムは、コンプレッサハウジングの内部にコンプレッサインペラを備えたコンプレッサを有し、さらに、前記コンプレッサハウジングと前記コンプレッサインペラの間に形成される空間に面する、前記コンプレッサハウジングの内壁に、貫通孔である第１ポートを形成して構成されるターボ式過給機を備えたターボ式過給システムにおいて、前記コンプレッサの吸気口から前記コンプレッサインペラへの吸気の流れ方向に関して、２つの前記第１ポートを離間して設けるとともに、前記コンプレッサインペラの正面視で、前記吸気口に近い側の第１ポートを前記コンプレッサインペラの径方向内側に配置し、前記吸気口に遠い側の第１ポートを前記コンプレッサインペラの径方向外側に配置し、さらに、空気を供給するか空気を吸引するかの少なくとも一方を行うポンプを２つの前記第１ポートにそれぞれ接続し、前記ターボ式過給システムを制御する制御装置が、前記吸気口に近い側の第１ポートに接続されるポンプにより前記空間内への空気の供給を行い、前記吸気口に遠い側の第１ポートに接続されるポンプにより前記空間内の空気の吸引を行うように構成される。
あるいは、別の変形例となる本発明の態様のターボ式過給システムは、コンプレッサハウジングの内部にコンプレッサインペラを備えたコンプレッサを有し、さらに、前記コンプレッサハウジングと前記コンプレッサインペラの間に形成される空間に面する、前記コンプレッサハウジングの内壁に、貫通孔である第１ポートを形成して構成されるターボ式過給機を備えたターボ式過給システムにおいて、前記コンプレッサの吸気口から前記コンプレッサインペラへの吸気の流れ方向に関して、２つの前記第１ポートを離間して設けるとともに、前記コンプレッサインペラの正面視で、前記吸気口に近い側の第１ポートを前記コンプレッサインペラの径方向内側に配置し、前記吸気口に遠い側の第１ポートを前記コンプレッサインペラの径方向外側に配置し、さらに、２つの前記第１ポートの両方に接続されるポンプを配置し、前記ターボ式過給システムを制御する制御装置が、前記吸気口に近い側の第１ポートから前記吸気口に遠い側の第１ポートに向かって、空気が流れるように、前記ポンプを制御するように構成される。
あるいは、さらに別の変形例となる本発明の態様のターボ式過給システムは、コンプレッサハウジングの内部にコンプレッサインペラを備えたコンプレッサを有し、さらに、前記コンプレッサハウジングと前記コンプレッサインペラの間に形成される空間に面する、前記コンプレッサハウジングの内壁に、貫通孔である第１ポートを形成して構成されるターボ式過給機を備えたターボ式過給システムにおいて、空気を供給するか空気を吸引するかの少なくとも一方を行うポンプを前記第１ポートに接続して構成されて、前記ターボ式過給システムを制御する制御装置に、前記コンプレッサを通過前後の吸気圧力の比率である空気圧力比と、前記コンプレッサを通過前の吸気の流量である空気流量と、に基づくマップを予め設定して、このマップに、前記コンプレッサのサージングの発生の境界線であるサージング閾値ラインを予め設定するとともに、このサージング閾値ラインより下方にプレサージング閾値ラインを予め設定して、前記制御装置が、前記マップに関して、実際の空気圧力比及び空気流量のプロット点が前記プレサージング閾値ラインを前記サージング閾値ライン側に超えた時点で、前記ポンプの駆動を開始して、前記ポンプ側から前記第１ポートへと空気を供給する制御を行うように構成される。 Further, the turbo type supercharging system according to the embodiment of the present invention for achieving the above object has a compressor provided with a compressor impeller inside the compressor housing , and is further formed between the compressor housing and the compressor impeller. In a turbo supercharging system provided with a turbo supercharger configured by forming a first port, which is a through hole, on the inner wall of the compressor housing facing the space to be pumped, air is supplied or air is supplied. A pre-stage pressure acquisition device that is configured by connecting a pump that performs at least one of suction to the first port to acquire the pressure of the intake air on the upstream side of the compressor, and the pressure of the intake air on the downstream side of the compressor. A post-stage pressure acquisition device to be acquired, and this control device measures the output and rotation direction of the pump during driving based on the acquisition value of the pre-stage pressure acquisition device and the acquisition value of the post-stage pressure acquisition device. It is configured to control the adjustment.
Alternatively, the turbo supercharging system of the embodiment of the present invention, which is a modification, has a compressor provided with a compressor impeller inside the compressor housing, and further, in a space formed between the compressor housing and the compressor impeller. In a turbo-type supercharging system provided with a turbo-type supercharger configured by forming a first port, which is a through hole, on the inner wall of the compressor housing facing the compressor, from the intake port of the compressor to the compressor impeller. Regarding the flow direction of the intake air, the two first ports are provided apart from each other, and the first port on the side closer to the intake port is arranged inside the compressor impeller in the front view of the compressor impeller. The first port on the far side of the intake port is located radially outside the compressor impeller, and a pump that supplies or sucks air is connected to each of the two first ports. , The control device that controls the turbo type supercharging system supplies air into the space by a pump connected to the first port on the side close to the intake port, and the first on the side far from the intake port. It is configured to suck air in the space by a pump connected to the port.
Alternatively, the turbocharging system of the embodiment of the present invention, which is another modification, has a compressor having a compressor impeller inside the compressor housing, and is further formed between the compressor housing and the compressor impeller. In a turbocharged system provided with a turbocharger configured by forming a first port, which is a through hole, on the inner wall of the compressor housing facing the space, the compressor impeller is inserted from the intake port of the compressor. Regarding the flow direction of the intake air to, the two first ports are provided apart from each other, and the first port on the side closer to the intake port is arranged inside the compressor impeller in the front view of the compressor impeller. A first port far from the intake port is arranged radially outside the compressor impeller, and a pump connected to both of the two first ports is arranged to control the turbocharging system. The control device is configured to control the pump so that air flows from the first port on the side closer to the intake port to the first port on the side farther from the intake port.
Alternatively, the turbo supercharging system of the embodiment of the present invention, which is still another modification, has a compressor having a compressor impeller inside the compressor housing, and is further formed between the compressor housing and the compressor impeller. In a turbo-type supercharging system equipped with a turbo-type supercharger configured by forming a first port, which is a through hole, on the inner wall of the compressor housing facing the space, air is supplied or air is sucked. A pump that performs at least one of these is connected to the first port, and the control device that controls the turbo supercharging system has an air pressure ratio that is the ratio of the intake pressure before and after passing through the compressor. A map based on the air flow rate, which is the flow rate of the intake air before passing through the compressor, is preset, and the surging threshold line, which is the boundary line of the occurrence of surging of the compressor, is preset in this map, and this map is set. A pressing threshold line is set in advance below the surging threshold line, and the control device sets the actual air pressure ratio and air flow rate plot points on the map to exceed the surging threshold line toward the surging threshold line. At that point, the drive of the pump is started, and control is performed to supply air from the pump side to the first port.

また、上記の目的を達成するための本発明の態様のターボ式過給システムの過給方法は、コンプレッサハウジングの内部にコンプレッサインペラを備えたコンプレッサを有し、前記コンプレッサハウジングと回転状態の前記コンプレッサインペラの間に吸気を通過させて過給するターボ式過給システムの過給方法において、前記コンプレッサハウジングと前記コンプレッサインペラの間に形成される空間に面する、前記コンプレッサハウジングの内壁に、貫通孔である第１ポートを形成して、空気を供給するか空気を吸引するかの少なくとも一方を行うポンプを前記第１ポートに接続するとともに、前記コンプレッサより上流側の吸気の圧力と前記コンプレッサより下流側の吸気の圧力とに基づいて、前記ポンプの駆動中の出力及び回転方向を調整する制御を行うことを特徴とする方法である。 Further, the supercharging method of the turbo type supercharging system according to the embodiment of the present invention for achieving the above object has a compressor provided with a compressor impeller inside the compressor housing, and the compressor housing and the compressor in a rotating state are provided. In a supercharging method of a turbo supercharging system in which intake air is passed between impellers to supercharge, a through hole is formed in the inner wall of the compressor housing facing the space formed between the compressor housing and the compressor impeller. A pump that forms the first port and performs at least one of supplying air and sucking air is connected to the first port, and the pressure of the intake air upstream of the compressor and the pressure of the intake air downstream of the compressor. This method is characterized in that control is performed to adjust the output and the rotation direction of the pump during driving based on the pressure of the intake air on the side.

本開示によれば、コンプレッサ内の圧力に関して加圧と減圧の少なくとも一方をすることで、過給中の吸気の圧力を制御できてコンプレッサの流量特性を向上することができる。 According to the present disclosure, by performing at least one of pressurization and depressurization with respect to the pressure in the compressor, the pressure of the intake air during supercharging can be controlled and the flow rate characteristics of the compressor can be improved.

本発明の第１実施形態のターボ式過給機を備えたターボ式過給システムを例示する側面図である。It is a side view which illustrates the turbo type supercharging system provided with the turbo type supercharger of 1st Embodiment of this invention. 図１のターボ式過給システムをＸ断面視で例示する図である。It is a figure which illustrates the turbo type supercharging system of FIG. 1 in the X cross-sectional view. 第１ポート用の流路を法線方向に設けた状態を例示する図である。It is a figure which illustrates the state which provided the flow path for a 1st port in the normal direction. サージラインの移行を例示する図である。It is a figure which illustrates the transition of a surge line. 本発明の第１実施形態のターボ式過給システムの過給方法における制御フローを例示する図である。It is a figure which illustrates the control flow in the supercharging method of the turbocharging system of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態のターボ式過給機を備えたターボ式過給システムを例示する側面図である。It is a side view which illustrates the turbo type supercharging system provided with the turbo type supercharger of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態のターボ式過給機を備えたターボ式過給システムを例示する側面図である。It is a side view which illustrates the turbo type supercharging system provided with the turbo type supercharger of the 3rd Embodiment of this invention. 図７の蓄圧タンクを統一した状態を例示する側面図である。It is a side view which illustrates the state which unified the accumulator tank of FIG. 本発明の第４実施形態のターボ式過給機を備えたターボ式過給システムを例示する側面図である。It is a side view which illustrates the turbo type supercharging system provided with the turbo type supercharger of 4th Embodiment of this invention. 図９のターボ式過給システムをＸ断面視で例示する図であり、ポートからの吸気の旋回流を例示する図である。9 is a diagram illustrating the turbocharged supercharging system of FIG. 9 in an X-sectional view, and is a diagram illustrating a swirling flow of intake air from a port. 本発明の第４実施形態のターボ式過給機を備えたターボ式過給システムの変形例を例示する側面図である。It is a side view which illustrates the modification of the turbo type supercharging system provided with the turbo type supercharger of 4th Embodiment of this invention. 本発明の第４実施形態のターボ式過給機を備えたターボ式過給システムの別の変形例を例示する正面図である。It is a front view which illustrates another modification of the turbocharged system which provided the turbocharger of 4th Embodiment of this invention.

以下、本開示の実施形態のターボ式過給機１、ターボ式過給システム２及びターボ式過給システムの過給方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態の各図面では、ターボ式過給機１のコンプレッサのみを図示し、タービンを省略する。 Hereinafter, the turbocharger 1, the turbocharger system 2, and the turbocharger method of the turbocharger according to the embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In each drawing of the present embodiment, only the compressor of the turbocharger 1 is illustrated, and the turbine is omitted.

図１に示すように、本発明の第１実施形態のターボ式過給システム２に備わるターボ式過給機１は、そのコンプレッサに、コンプレッサハウジング３と、シャフト４と、コンプレッサインペラ５と、吸気口６と、圧縮空気口７と、を備えている。 As shown in FIG. 1, the turbocharger 1 provided in the turbocharger system 2 of the first embodiment of the present invention has a compressor, a compressor housing 3, a shaft 4, a compressor impeller 5, and an intake air. It includes a port 6 and a compressed air port 7.

コンプレッサハウジング３は、コンプレッサの外形を構成して、その内部に各種部材４～７を備える部材（筐体）である。シャフト４は、タービンとコンプレッサを連結して、エンジン（内燃機関）の排気ガスのエネルギーによるタービンの回転動力をコンプレッサ側に伝達する部材である。コンプレッサインペラ５は、シャフト４を回転軸とする複数の翼型形状の羽根で構成されて、シャフト４の外周に取り付けられる部材である。吸気口６からコンプレッサハウジング３の内部に流入した吸気（新気＋ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）ガス）Ａは、回転状態の各羽根の間や、コンプレッサハウジング３の内壁３ａとコンプレッサインペラ５の間の空間Ｓを通過するときに圧縮される。 The compressor housing 3 is a member (housing) that constitutes the outer shape of the compressor and includes various members 4 to 7 inside the compressor housing 3. The shaft 4 is a member that connects the turbine and the compressor and transmits the rotational power of the turbine by the energy of the exhaust gas of the engine (internal combustion engine) to the compressor side. The compressor impeller 5 is a member that is composed of a plurality of blade-shaped blades having the shaft 4 as a rotation axis and is attached to the outer periphery of the shaft 4. The intake air (fresh air + EGR (Exhaust Gas Recirculation) gas) A that has flowed into the compressor housing 3 from the intake port 6 is a space between each blade in a rotating state or between the inner wall 3a of the compressor housing 3 and the compressor impeller 5. It is compressed as it passes through S.

吸気口６は、コンプレッサハウジング３の外部からその内部への吸気Ａの通過口である。圧縮空気口７は、コンプレッサハウジング３の内壁３ｂのみで囲われた、回転状態のコンプレッサインペラ５を通過して圧縮された吸気（圧縮吸気）Ａの通過用流路である。 The intake port 6 is a passage port for the intake air A from the outside of the compressor housing 3 to the inside thereof. The compressed air port 7 is a flow path for passing the compressed intake air (compressed intake air) A that has passed through the rotating compressor impeller 5 and is surrounded only by the inner wall 3b of the compressor housing 3.

本発明の第１実施形態のターボ式過給機１は、図１、図２に示すように、コンプレッサハウジング３とコンプレッサインペラ５の間に形成される空間Ｓに面する、コンプレッサハウジング３の内壁３ａ（図１の太線部分）に、貫通孔である第１ポート８を形成して構成する。この内壁３ａは、言い換えれば、コンプレッサインペラ５の径方向にて、コンプレッサインペラ５に対向する領域における、コンプレッサハウジング３の内壁である。また、この第１ポート８には、流路９を介して第１バルブ１０、蓄圧タンク１１、ポンプ１２及び第２バルブ１３を接続して、本実施形態のターボ式過給システム２を構成する。第１バルブ１０は、蓄圧タンク１１より上流側の流路９に配置される開閉バルブである。第２バルブ１３は、ポンプ１２より下流側の流路９に配置される開閉バルブである。これらのバルブ１０、１３の開度は、ポンプ１２の駆動出力に応じて設定される。蓄圧タンク１１は、コンプレッサへの吸気Ａの一部を蓄圧するタンクである。ポンプ１２は、蓄圧タンク１１より下流側の流路９に配置されて、空気を供給するか空気を吸引するかの少なくとも一方（ここでは両方）を行うポンプである。図１のように第１ポート８側より順番に各装置１０～１３を配置すると、他の順番で装置１０～１３を配置する場合と比較して、ターボ式過給システム２の過渡応答性が良くなる。コンプレッサから吸気Ａの一部を吸引する時に、この蓄圧タンク１１は無くても同様の動作を行うことができるが、蓄圧タンク１１に吸引した吸気Ａの一部を蓄えておくことにより、次に、コンプレッサ内から空気を吸引する際にこの吸気Ａの一部を使用することで、吸引の応答性を改善することができる。また、ここでは、コンプレッサハウジングの内壁３ｂは、内壁３ａより下流側の内壁全体を指すものである。流路９は、例えば、図２に示すように、空間Ｓからの吸気Ａの流出がしやすいように、空間Ｓ内の吸気Ａの流れ方向（コンプレッサインペラ５の回転方向Ｎ）に順じる方向に延在して形成する。また、流路９は、例えば、図３に示すように、空間Ｓへの吸気Ａの流入出をバランス良く行うように、コンプレッサインペラ５の法線方向に順じる方向に延在して形成してもよい。 As shown in FIGS. 1 and 2, the turbocharger 1 of the first embodiment of the present invention faces the space S formed between the compressor housing 3 and the compressor impeller 5, and is the inner wall of the compressor housing 3. The first port 8, which is a through hole, is formed in 3a (the thick line portion in FIG. 1). In other words, the inner wall 3a is the inner wall of the compressor housing 3 in the region facing the compressor impeller 5 in the radial direction of the compressor impeller 5. Further, the first valve 10, the accumulator tank 11, the pump 12, and the second valve 13 are connected to the first port 8 via the flow path 9, and the turbocharging system 2 of the present embodiment is configured. .. The first valve 10 is an on-off valve arranged in the flow path 9 on the upstream side of the accumulator tank 11. The second valve 13 is an on-off valve arranged in the flow path 9 on the downstream side of the pump 12. The opening degrees of these valves 10 and 13 are set according to the drive output of the pump 12. The pressure accumulator tank 11 is a tank that accumulates a part of the intake air A to the compressor. The pump 12 is a pump that is arranged in the flow path 9 on the downstream side of the accumulator tank 11 and performs at least one (here, both) of supplying air or sucking air. When the devices 10 to 13 are arranged in order from the first port 8 side as shown in FIG. 1, the transient responsiveness of the turbocharging system 2 is improved as compared with the case where the devices 10 to 13 are arranged in the other order. Get better. When a part of the intake air A is sucked from the compressor, the same operation can be performed without the accumulator tank 11, but by storing a part of the suctioned intake air A in the accumulator tank 11, the next step. By using a part of the intake air A when sucking air from the inside of the compressor, the responsiveness of the suction can be improved. Further, here, the inner wall 3b of the compressor housing refers to the entire inner wall on the downstream side of the inner wall 3a. For example, as shown in FIG. 2, the flow path 9 follows the flow direction of the intake air A in the space S (the rotation direction N of the compressor impeller 5) so that the intake air A can easily flow out from the space S. It extends in the direction and forms. Further, for example, as shown in FIG. 3, the flow path 9 is formed so as to extend in a direction along the normal direction of the compressor impeller 5 so that the inflow and outflow of the intake air A into the space S are performed in a well-balanced manner. You may.

コンプレッサ内に空気を押し込む方を主にする場合には、第１ポート８は、内壁３ａにおいて、吸気Ａの通過方向（吸気口６からコンプレッサインペラ５に向かう方向）に関して、吸気口６に近い位置、つまり、吸気Ａの圧力が比較的低い位置に設けると好ましい。圧縮前の吸気Ａがすでにサージング発生の虞のある程度に低流量かつ高圧力である場合でも、第１ポート８を介して迅速に吸気Ａの圧力を上昇させる（圧力比を小さくする）ことが可能となるからである。 When mainly pushing air into the compressor, the first port 8 is located on the inner wall 3a at a position close to the intake port 6 in the passage direction of the intake air A (direction from the intake port 6 to the compressor impeller 5). That is, it is preferable to provide it at a position where the pressure of the intake air A is relatively low. Even if the intake air A before compression has a low flow rate and a high pressure to the extent that surging may occur, it is possible to quickly increase the pressure of the intake air A (decrease the pressure ratio) through the first port 8. Because it becomes.

また、コンプレッサ内から空気を吸い出す方を主にする場合には、第１ポート８は、内壁３ａにおいて、吸気Ａの通過方向に関して、吸気口６から遠い位置、つまり、吸気Ａの圧力が比較的高い位置に設けると好ましい。また、逆流を防ぐために、電磁弁（図１では第１バルブ１０）で流路９を遮断する方がよい。 Further, when mainly sucking air from the inside of the compressor, the first port 8 is located on the inner wall 3a at a position far from the intake port 6 with respect to the passage direction of the intake air A, that is, the pressure of the intake air A is relatively low. It is preferable to provide it at a high position. Further, in order to prevent backflow, it is better to shut off the flow path 9 with a solenoid valve (first valve 10 in FIG. 1).

本実施形態のターボ式過給システム２には、アクセル開度センサ（アクセル開度取得装置）１５と、エンジン回転数センサ（回転数取得装置）１６と、燃料噴射量センサ（噴射量取得装置）１７と、前段吸気圧力センサ（前段圧力取得装置）１８と、過給圧力センサ（後段圧力取得装置）１９と、を備える。 The turbo type supercharging system 2 of the present embodiment includes an accelerator opening sensor (accelerator opening acquisition device) 15, an engine rotation speed sensor (rotation speed acquisition device) 16, and a fuel injection amount sensor (injection amount acquisition device). A front-stage intake pressure sensor (pre-stage pressure acquisition device) 18 and a boost pressure sensor (rear-stage pressure acquisition device) 19 are provided.

アクセル開度センサ１５は、ターボ式過給システム２を備えたエンジンを有する車両のアクセル開度（運転者によるアクセルペダルの踏込量）を取得する装置である。エンジン回転数センサ１６は、エンジン本体の回転数を取得する装置である。燃料噴射量センサ１７は、エンジンの気筒（シリンダ）への燃料噴射量を取得する装置である。前段吸気圧力センサ１８は、コンプレッサを通過前の吸気Ａの圧力Ｐｆを取得する装置である。過給圧力センサ１９は、コンプレッサを通過後の吸気Ａの圧力Ｐａを取得する装置である。過給圧力センサ１９の取得値は、ターボ式過給システム２のブースト圧力の値でもある。 The accelerator opening sensor 15 is a device for acquiring an accelerator opening (amount of depression of the accelerator pedal by the driver) of a vehicle having an engine equipped with a turbocharged supercharging system 2. The engine rotation speed sensor 16 is a device that acquires the rotation speed of the engine body. The fuel injection amount sensor 17 is a device that acquires the fuel injection amount to the cylinder of the engine. The front stage intake pressure sensor 18 is a device that acquires the pressure Pf of the intake air A before passing through the compressor. The supercharging pressure sensor 19 is a device that acquires the pressure Pa of the intake air A after passing through the compressor. The acquired value of the supercharging pressure sensor 19 is also the value of the boost pressure of the turbo type supercharging system 2.

本実施形態のターボ式過給システム２には、制御装置２０が備わる。制御装置２０は、各種情報処理を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、その各種情報処理を行うために用いられるプログラムや情報処理結果を読み書き可能な内部記憶装置、及び各種インターフェースなどから構成されるハードウエアである。制御装置２０は、各種センサ１５～１９や、ポンプ１２等の各種装置に信号線を介して電気的に接続されている。 The turbocharged system 2 of the present embodiment is provided with a control device 20. The control device 20 is hardware composed of a CPU (Central Processing Unit) that performs various information processing, an internal storage device that can read and write programs and information processing results used for performing the various information processing, and various interfaces. Is. The control device 20 is electrically connected to various devices such as various sensors 15 to 19 and a pump 12 via a signal line.

本実施形態のターボ式過給システム２では、制御装置２０が、アクセル開度センサ１５の取得値ＡＯの変化量ΔＡＯに基づいて、ポンプ１２の駆動を開始する制御を行うように構成する。例えば、アクセル開度センサ１５の取得値ＡＯの単位時間あたりの変化量ΔＡＯの絶対値│ΔＡＯ│が予め設定された設定開度ΔＡＯ１以上のときに、車両が加速状態（エンジンが過渡状態）、または、車両が減速状態にあるとして、制御装置２０からポンプ１２に駆動信号を送信して、ポンプ１２の駆動を開始する。設定開度ΔＡＯ１は、実験等により予め設定される開度である。そして、ポンプ１２の駆動開始と同時に、第１バルブ１０を閉状態から開状態に移行する。なお、蓄圧タンク１１の内部圧力は予め設定した圧力（設定圧力）に維持されているが、実際の内部圧力と設定圧力に差異が発生する場合は、第２バルブ１３を閉状態から開状態に移行し、ポンプ１２の再動作により、蓄圧タンク１１の内部圧力を設定圧力に維持する。蓄圧タンク１１の内部圧力の調整後、第２バルブ１３は再び開状態から閉状態に移行する。これにより、蓄圧タンク１１に蓄圧した吸気Ａの一部を第１ポート８を経由して空間Ｓに供給するか、または、空間Ｓに流入する吸気Ａの一部を第１ポート８側に吸引するかのいずれかを行う。どちらを行うかについては、すなわち、ポンプ１２の回転方向については、前段吸気圧力センサ１８の取得値Ｐｆと過給圧力センサ１９の取得値Ｐａとに基づいて調整（設定）する。また、第１バルブ１０を開状態後のポンプ１２の駆動中の出力についても、これらのセンサ１８、１９の取得値に基づいて調整する。 In the turbocharged system 2 of the present embodiment, the control device 20 is configured to control to start driving the pump 12 based on the change amount ΔAO of the acquired value AO of the accelerator opening sensor 15. For example, when the absolute value │ΔAO│ of the change amount ΔAO of the acquired value AO of the accelerator opening sensor 15 per unit time is equal to or more than the preset opening ΔAO1, the vehicle is in the accelerated state (engine is in the transient state). Alternatively, assuming that the vehicle is in the deceleration state, the control device 20 transmits a drive signal to the pump 12 to start driving the pump 12. The set opening degree ΔAO1 is an opening degree preset by an experiment or the like. Then, at the same time as the driving of the pump 12 is started, the first valve 10 is changed from the closed state to the open state. The internal pressure of the accumulator tank 11 is maintained at a preset pressure (set pressure), but if there is a difference between the actual internal pressure and the set pressure, the second valve 13 is changed from the closed state to the open state. By shifting and restarting the pump 12, the internal pressure of the accumulator tank 11 is maintained at the set pressure. After adjusting the internal pressure of the accumulator tank 11, the second valve 13 shifts from the open state to the closed state again. As a result, a part of the intake air accumulated in the accumulator tank 11 is supplied to the space S via the first port 8, or a part of the intake air A flowing into the space S is sucked to the first port 8 side. Do either. Which one is to be performed, that is, the rotation direction of the pump 12, is adjusted (set) based on the acquired value Pf of the preceding intake pressure sensor 18 and the acquired value Pa of the supercharging pressure sensor 19. Further, the output during driving of the pump 12 after the first valve 10 is opened is also adjusted based on the acquired values of these sensors 18 and 19.

また、本実施形態のターボ式過給システム２では、制御装置２０が、エンジン回転数センサ１６の取得値Ｎと燃料噴射量センサ１７の取得値Ｑとに基づいて、ポンプ１２の駆動を開始する制御を行うように構成する。 Further, in the turbocharged system 2 of the present embodiment, the control device 20 starts driving the pump 12 based on the acquired value N of the engine rotation speed sensor 16 and the acquired value Q of the fuel injection amount sensor 17. Configure to control.

例えば、エンジン回転数センサ１６の取得値Ｎと燃料噴射量センサ１７の取得値Ｑの組み合わせが、予め設定された設定範囲内にある場合に、エンジンが定常状態であっても、サージングの発生を防止するために、コンプレッサハウジング３の内部における吸気Ａの圧力調整が必要であるとして、ポンプ１２の駆動を開始する。これにより、従来技術においては、サージングが発生してコンプレッサを使用できなかったエンジン運転領域でも、コンプレッサによる過給を行うことができるようになる。 For example, when the combination of the acquired value N of the engine rotation speed sensor 16 and the acquired value Q of the fuel injection amount sensor 17 is within a preset setting range, surging may occur even if the engine is in a steady state. In order to prevent this, the pressure of the intake air A inside the compressor housing 3 needs to be adjusted, and the pump 12 is started to be driven. As a result, in the prior art, supercharging by the compressor can be performed even in the engine operating region where surging occurs and the compressor cannot be used.

なお、ポンプ１２の駆動を開始した後における、ポンプ１２の駆動中の出力及び回転方向については、上述した方法と同様に、前段吸気圧力センサ１８の取得値Ｐｆと過給圧力センサ１９の取得値Ｐａとに基づいて調整する。 As for the output and the rotation direction of the pump 12 during driving after the pump 12 is started to be driven, the acquired values Pf of the preceding intake pressure sensor 18 and the acquired values of the boost pressure sensor 19 are the same as those described above. Adjust based on Pa.

また、前段吸気圧力センサ１８の取得値Ｐｆに対する過給圧力センサ１９の取得値Ｐａの比Ｒｐ（空気圧力比Ｐａ／Ｐｆ）を制御装置２０により算出して、この空気圧力比Ｒｐに基づいて、ポンプ１２の駆動中の出力及び回転方向を調整してもよい。 Further, the ratio Rp (air pressure ratio Pa / Pf) of the acquired value Pa of the boost pressure sensor 19 to the acquired value Pf of the preceding intake pressure sensor 18 is calculated by the control device 20, and based on this air pressure ratio Rp, The output and rotation direction of the pump 12 during driving may be adjusted.

駆動中のポンプ１２は、アクセル開度センサ１５の取得値ＡＯの変化量ΔＡＯ、ポンプ１２の駆動を開始した時点からの経過時間ｔ、または、過給圧力センサ１９の取得値Ｐａに応じて、その駆動を停止する。例えば、アクセル開度センサ１５の取得値ＡＯの変化量ΔＡＯの絶対値│ΔＡＯ│が予め設定された第２設定開度ΔＡＯ２以下となるか、経過時間ｔが予め設定された設定時間ｔ１以上となるか、または、過給圧力センサ１９の取得値Ｐａが予め設定された設定圧力Ｐａ１以上となるか、のいずれかの条件が成立したときに、ポンプ１２の駆動を停止（終了）する。第２設定開度ΔＡＯ２、設定時間ｔ１及び設定圧力Ｐａ１は、実験等により予め設定される。また、ポンプ１２の駆動停止と同時に、第１バルブ１０を開状態から閉状態に移行する。 The driving pump 12 depends on the change amount ΔAO of the acquired value AO of the accelerator opening sensor 15, the elapsed time t from the time when the driving of the pump 12 is started, or the acquired value Pa of the supercharging pressure sensor 19. The drive is stopped. For example, the absolute value of the change amount ΔAO of the acquired value AO of the accelerator opening sensor 15 │ ΔAO │ is equal to or less than the preset second set opening ΔAO2, or the elapsed time t is equal to or more than the preset set time t1. When either the condition is satisfied or the acquired value Pa of the supercharging pressure sensor 19 becomes the preset set pressure Pa1 or more, the driving of the pump 12 is stopped (finished). The second set opening degree ΔAO2, the set time t1, and the set pressure Pa1 are set in advance by an experiment or the like. Further, at the same time as the drive of the pump 12 is stopped, the first valve 10 is changed from the open state to the closed state.

ここで、図４では、縦軸をコンプレッサを通過前後の吸気圧力の比率である空気圧力比、横軸をコンプレッサを通過前の吸気Ａの流量（空気流量）に設定した、サージングの発生判定用のマップを示している。このマップは予め作成して制御装置２０に記憶される。実際の空気圧力比及び空気流量に応じたこのマップへのプロット点が予め設定されたコンプレッサのサージングの発生の境界線であるサージング閾値ラインＳＬ１より上側（低流量かつ高圧力）となった場合に、サージングが発生する可能性が生じる。本実施形態のように、ポンプ１２を制御して、コンプレッサハウジング３とコンプレッサインペラ５の間の空間Ｓに流入する吸気Ａの圧力を調整（加減圧）することで、サージング閾値ラインＳＬ１はこのラインＳＬ１より上側のサージング閾値ラインＳＬ２へと移行する。この移行により、サージングが発生する可能性のある領域は、ラインＳＬ１とラインＳＬ２の間の領域分少なくなる。 Here, in FIG. 4, the vertical axis is set to the air pressure ratio which is the ratio of the intake pressure before and after passing through the compressor, and the horizontal axis is set to the flow rate (air flow rate) of the intake air A before passing through the compressor for determining the occurrence of surging. Shows the map of. This map is created in advance and stored in the control device 20. When the plot points on this map according to the actual air pressure ratio and air flow rate are above the surging threshold line SL1 (low flow rate and high pressure), which is the boundary line of the occurrence of surging of the preset compressor. , Surging may occur. As in the present embodiment, by controlling the pump 12 and adjusting (accelerating / depressurizing) the pressure of the intake air A flowing into the space S between the compressor housing 3 and the compressor impeller 5, the surging threshold line SL1 becomes this line. It shifts to the surging threshold line SL2 above SL1. Due to this transition, the area where surging may occur is reduced by the area between line SL1 and line SL2.

なお、図４に例示するマップに関して、サージング閾値ラインＳＬ１より下方にプレサージング閾値ラインＳＬ３を予め設定しておく。そして、制御装置２０が、このマップに関して、実際の空気圧力比及び空気流量のプロット点がこのプレサージング閾値ラインＳＬ３をサージング閾値ラインＳＬ１側に超えた時点で（サージング閾値ラインＳＬ１とプレサージング閾値ラインＳＬ３との間に区画される領域に達した時点で）、ポンプ１２の駆動を開始して、ポンプ１２側から第１ポート８へと空気を供給する制御を行うようにしてもよい。より詳細には、この超えた時点で、ポンプ１２の駆動を開始するとともに、第１バルブ１０を閉状態から開状態に移行する。なお、蓄圧タンク１１の内部圧力は予め設定した設定圧力に維持されているが、実際の内部圧力と設定圧力に差異が発生する場合は、第２バルブ１３を閉状態から開状態に移行し、ポンプ１２の再動作により、蓄圧タンク１１の内部圧力を設定圧力に維持する。蓄圧タンク１１の内部圧力の調整後、第２バルブ１３は再び開状態から閉状態に移行する。このとき、制御装置２０が、上記したプレッサージング閾値ラインＳＬ３を超える時点の直前に、第２バルブ１３を閉状態から開状態に移行して、蓄圧タンク１１の内部圧力を予め設定された第２設定圧力に調整しておくと好ましい。この第２設定圧力は、アクセル開度センサ１５、エンジン回転数センサ１６及び燃料噴射量センサ１７の各取得値を用いる場合の設定圧力よりも低い値に設定しておくと、ポンプ１２側から第１ポート８へと吸気を過剰に供給することなく、ポンプ１２のエネルギー消費量を低減することができるので好ましい。なお、駆動中のポンプ１２は、上記と同様に、アクセル開度センサ１５の取得値ＡＯの変化量ΔＡＯ、ポンプ１２の駆動を開始した時点からの経過時間ｔ、または、過給圧力センサ１９の取得値Ｐａに応じて、その駆動を停止する。また、ターボ式過給システム２に蓄圧タンク１１を必ずしも設ける必要はないが、蓄圧タンク１１を設ける場合はフットブレーキ等に用いられるエアタンクで代用してもよい。 Regarding the map illustrated in FIG. 4, the pressing threshold line SL3 is set in advance below the surging threshold line SL1. Then, when the control device 20 exceeds the surging threshold line SL3 toward the surging threshold line SL1 (surging threshold line SL1 and pressing threshold line) at the actual air pressure ratio and air flow rate plot points with respect to this map. When the area partitioned from the SL 3 is reached), the driving of the pump 12 may be started to control the supply of air from the pump 12 side to the first port 8. More specifically, at the time when the pump 12 is exceeded, the pump 12 is started to be driven and the first valve 10 is changed from the closed state to the open state. The internal pressure of the accumulator tank 11 is maintained at a preset set pressure, but if there is a difference between the actual internal pressure and the set pressure, the second valve 13 is shifted from the closed state to the open state. By restarting the pump 12, the internal pressure of the accumulator tank 11 is maintained at the set pressure. After adjusting the internal pressure of the accumulator tank 11, the second valve 13 shifts from the open state to the closed state again. At this time, immediately before the time when the control device 20 exceeds the above-mentioned pressing threshold line SL3, the second valve 13 shifts from the closed state to the open state, and the internal pressure of the accumulator tank 11 is set in advance. It is preferable to adjust the pressure to the set pressure. If the second set pressure is set to a value lower than the set pressure when the acquired values of the accelerator opening sensor 15, the engine rotation speed sensor 16 and the fuel injection amount sensor 17 are used, the second set pressure is set from the pump 12 side. It is preferable because the energy consumption of the pump 12 can be reduced without excessively supplying the intake air to the port 8. In the driving pump 12, similarly to the above, the change amount ΔAO of the acquired value AO of the accelerator opening sensor 15, the elapsed time t from the time when the driving of the pump 12 is started, or the supercharging pressure sensor 19 The drive is stopped according to the acquired value Pa. Further, although it is not always necessary to provide the accumulator tank 11 in the turbocharging system 2, when the accumulator tank 11 is provided, an air tank used for a foot brake or the like may be used instead.

本実施形態のターボ式過給システム２を基にした制御フローの一例について、図５を参照しながら説明する。図５に示す制御フローは、エンジンの運転中に周期的に行われる制御フローである。 An example of the control flow based on the turbocharged system 2 of the present embodiment will be described with reference to FIG. The control flow shown in FIG. 5 is a control flow that is periodically performed during the operation of the engine.

図５に示す制御フローがスタートすると、ステップＳ１０にて、ポンプ１２の駆動開始の条件が成立したか否かを判定する。この判定方法は上述した方法と同様であるので、ここでは説明を省略する。ポンプ１２の駆動開始の条件が成立していない場合（ＮＯ）は、リターンに進んで、本制御フローを終了する。一方、ポンプ１２の駆動開始の条件が成立している場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ２０に進み、ステップＳ２０にて、ポンプ１２の駆動を開始する。また、ポンプ１２の駆動開始と同時に、第１バルブ１０を閉状態から開状態に移行する。なお、蓄圧タンク１１の内部圧力は予め設定した圧力（設定圧力）に維持されているが、実際の内部圧力と設定圧力に差異が発生する場合は、第２バルブ１３を閉状態から開状態に移行し、ポンプ１２の再動作により、蓄圧タンク１１の内部圧力を設定圧力に維持する。蓄圧タンク１１の内部圧力の調整後、第２バルブ１３は再び開状態から閉状態に移行する。ステップＳ２０を実施後、ステップＳ３０に進む。 When the control flow shown in FIG. 5 starts, it is determined in step S10 whether or not the condition for starting the drive of the pump 12 is satisfied. Since this determination method is the same as the above-mentioned method, the description thereof is omitted here. If the condition for starting the drive of the pump 12 is not satisfied (NO), the process proceeds to return and the control flow is terminated. On the other hand, when the condition for starting the drive of the pump 12 is satisfied (YES), the process proceeds to step S20, and the drive of the pump 12 is started in step S20. Further, at the same time as the driving of the pump 12 is started, the first valve 10 is changed from the closed state to the open state. The internal pressure of the accumulator tank 11 is maintained at a preset pressure (set pressure), but if there is a difference between the actual internal pressure and the set pressure, the second valve 13 is changed from the closed state to the open state. By shifting and restarting the pump 12, the internal pressure of the accumulator tank 11 is maintained at the set pressure. After adjusting the internal pressure of the accumulator tank 11, the second valve 13 shifts from the open state to the closed state again. After performing step S20, the process proceeds to step S30.

ステップＳ３０にて、ポンプ１２の駆動停止（駆動終了）の条件が成立したか否かを判定する。この判定方法は上述した方法と同様であるので、ここでは説明を省略する。ポンプ１２の駆動停止の条件が成立していない場合（ＮＯ）は、予め設定した待機時間を経過後に、再度ステップＳ３０の判定を行う。一方、ポンプ１２の駆動終了の条件が成立している場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ４０に進み、ステップＳ４０にて、ポンプ１２の駆動を停止する。また、ポンプ１２の駆動停止と同時に、第１バルブ１０を開状態から閉状態に移行する。ステップＳ４０の制御を実施後、リターンに進んで、本制御フローを終了する。 In step S30, it is determined whether or not the condition for stopping the drive of the pump 12 (end of drive) is satisfied. Since this determination method is the same as the above-mentioned method, the description thereof is omitted here. If the condition for stopping the drive of the pump 12 is not satisfied (NO), the determination in step S30 is performed again after the preset standby time has elapsed. On the other hand, if the condition for ending the drive of the pump 12 is satisfied (YES), the process proceeds to step S40, and the drive of the pump 12 is stopped in step S40. Further, at the same time as the drive of the pump 12 is stopped, the first valve 10 is changed from the open state to the closed state. After performing the control in step S40, the process proceeds to return and the present control flow is terminated.

以上より、本発明の第１実施形態のターボ式過給機１では、コンプレッサハウジング３とコンプレッサインペラ５の間に形成される空間Ｓに面する、コンプレッサハウジング３の内壁３ａに、貫通孔である第１ポート８を形成する。これにより、この空間Ｓに流入する吸気Ａの一部を、コンプレッサハウジング３内の圧力によって、第１ポート８側に放出させて、吸気Ａを減圧することが可能となる。これにより、過給中の吸気Ａに対する減圧が可能となるので、過給中の吸気Ａの圧力を制御できて、空気流量が少なく空気圧力比が高い時に発生するサージングを回避することができ、低流量時における過給特性を向上することができる。 From the above, in the turbocharger 1 of the first embodiment of the present invention, the inner wall 3a of the compressor housing 3 facing the space S formed between the compressor housing 3 and the compressor impeller 5 is a through hole. The first port 8 is formed. As a result, a part of the intake air A flowing into the space S can be discharged to the first port 8 side by the pressure in the compressor housing 3, and the intake air A can be depressurized. As a result, the pressure of the intake air A during supercharging can be reduced, so that the pressure of the intake air A during supercharging can be controlled, and surging that occurs when the air flow rate is small and the air pressure ratio is high can be avoided. It is possible to improve the supercharging characteristics at low flow rates.

なお、この第１ポート８を内壁３ａに複数設けると、過給中の吸気Ａに対する減圧幅をより大きくすることが可能となる。また、必要とする空気の流れの方向を切り替えるために、複数の第１ポート８を内壁３ａの上流側と下流側にそれぞれ設けてもよい。更に、この第１ポート８を使用する場合としない場合とで使い分けられるように、第１ポート８に接続する配管には開閉弁１０を設ける。 If a plurality of the first ports 8 are provided on the inner wall 3a, the decompression width with respect to the intake air A during supercharging can be further increased. Further, in order to switch the direction of the required air flow, a plurality of first ports 8 may be provided on the upstream side and the downstream side of the inner wall 3a, respectively. Further, an on-off valve 10 is provided in the pipe connected to the first port 8 so that the first port 8 can be used properly depending on whether it is used or not.

本発明の第１実施形態のターボ式過給システム２では、空気を供給するか空気を吸引するかの少なくとも一方を行うポンプ１２を第１ポート８に接続する。これにより、上記空間Ｓに流入する吸気Ａの一部を第１ポート８側に吸い込むことが可能となるので、第１ポート８のみを設ける場合と比較して、吸気Ａの減圧幅を大きくすることができる。また、ポンプ１２を、空気を供給するように構成すると、第１ポート８側から空間Ｓに空気を送り込み、コンプレッサの回転数を増加することが可能となるので、過給中の吸気Ａの圧力を制御できて、エンジンを搭載した車両の加速時などにおけるターボラグを改善でき、過渡時における過給特性を向上することができる。 In the turbocharged system 2 of the first embodiment of the present invention, a pump 12 that supplies air or sucks air at least one is connected to the first port 8. As a result, a part of the intake air A flowing into the space S can be sucked into the first port 8 side, so that the decompression width of the intake air A is increased as compared with the case where only the first port 8 is provided. be able to. Further, if the pump 12 is configured to supply air, air can be sent from the first port 8 side to the space S to increase the number of revolutions of the compressor, so that the pressure of the intake air A during supercharging can be increased. It is possible to improve the turbo lag when the vehicle equipped with the engine is accelerating, and it is possible to improve the supercharging characteristics at the time of transition.

また、本発明の第１実施形態のターボ式過給システム２では、アクセル開度センサ１５の取得値の変化量ΔＡＯに基づいて、ポンプ１２の駆動を開始する。これにより、車両が急な加速状態または急な減速状態のいずれかが成立した場合に、ポンプ１２による吸気Ａの加減圧を開始するので、吸気Ａの圧力を車両の走行状態に応じた圧力まで迅速に調整することができる。 Further, in the turbocharged system 2 of the first embodiment of the present invention, the driving of the pump 12 is started based on the change amount ΔAO of the acquired value of the accelerator opening sensor 15. As a result, when either the sudden acceleration state or the sudden deceleration state of the vehicle is established, the pump 12 starts the acceleration / depressurization of the intake air A, so that the pressure of the intake air A reaches the pressure according to the traveling state of the vehicle. It can be adjusted quickly.

また、本発明の第１実施形態のターボ式過給システム２では、エンジン回転数センサ１６の取得値Ｎと燃料噴射量センサ１７の取得値Ｑとに基づいて、ポンプ１２の駆動を開始する。これにより、エンジンが定常状態にあっても、ターボ式過給システム２でターボラグやサージング等の不具合が生じる虞のあるときに、ポンプ１２による吸気Ａの加減圧を開始するので、上記不具合の発生する可能性を低減することができる。 Further, in the turbocharged system 2 of the first embodiment of the present invention, the driving of the pump 12 is started based on the acquired value N of the engine rotation speed sensor 16 and the acquired value Q of the fuel injection amount sensor 17. As a result, even if the engine is in a steady state, when there is a possibility that a problem such as turbo lag or surging may occur in the turbocharging system 2, the pump 12 starts the acceleration / depressurization of the intake air A, so that the above problem occurs. The possibility of doing so can be reduced.

また、本発明の第１実施形態のターボ式過給システム２及びその過給方法では、前段吸気圧力センサ１８の取得値と過給圧力センサ１９の取得値とに基づいて、ポンプ１２の駆動中の出力及び回転方向を調整する。これにより、ターボラグやサージングの発生を抑制する方向に、過給中の吸気Ａの圧力を正確かつ迅速に調整することができる。 Further, in the turbocharging system 2 and the supercharging method thereof according to the first embodiment of the present invention, the pump 12 is being driven based on the acquired value of the front stage intake pressure sensor 18 and the acquired value of the supercharging pressure sensor 19. Adjust the output and rotation direction of. As a result, the pressure of the intake air A during supercharging can be adjusted accurately and quickly in the direction of suppressing the occurrence of turbo lag and surging.

本発明の第２実施形態のターボ式過給機１では、図６に示すように、コンプレッサインペラ５より上流側のコンプレッサハウジング３の内壁（吸気口６とコンプレッサインペラ５の間の内壁）に、その内部に向けて貫通して形成される貫通孔である第２ポート１４を設ける。また、第２ポート１４と第１ポート８を連通する還流路９を設けて、さらに、コンプレッサハウジング３より外部に位置する還流路９に空気を移動するポンプ１２を設ける。すなわち、ポンプ１２はコンプレッサハウジング３より外部に設けられる。また、還流路９におけるコンプレッサハウジング３内の空間と第２ポート１４とは円筒状の空間であるため、還流路９に設けられるポンプ１２は一つでよい。第２実施形態は、蓄圧タンク１１を設けずに、上記のように構成する点で、第１実施形態とは異なる。 In the turbocharger 1 of the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 6, on the inner wall of the compressor housing 3 on the upstream side of the compressor impeller 5 (the inner wall between the intake port 6 and the compressor impeller 5). A second port 14, which is a through hole formed through the inside thereof, is provided. Further, a return path 9 communicating the second port 14 and the first port 8 is provided, and further, a pump 12 for moving air to the return path 9 located outside the compressor housing 3 is provided. That is, the pump 12 is provided outside the compressor housing 3. Further, since the space in the compressor housing 3 in the return path 9 and the second port 14 are cylindrical spaces, only one pump 12 is provided in the return path 9. The second embodiment is different from the first embodiment in that the accumulator tank 11 is not provided and is configured as described above.

このように構成することで、吸気Ａの一部がポンプ１２により、コンプレッサハウジング３とコンプレッサインペラ５の間に形成される空間Ｓから第１ポート８、還流路９、第２ポート１４の順に経由して、吸気口６とコンプレッサインペラ５の間の空間に積極的に還流されるようになる。したがって、コンプレッサインペラ５に流入する吸気Ａの流量を積極的に増加するので、過給中の吸気Ａの圧力を高めることができる。 With this configuration, a part of the intake air A is passed through the space S formed between the compressor housing 3 and the compressor impeller 5 by the pump 12 in the order of the first port 8, the return path 9, and the second port 14. Then, the air is positively returned to the space between the intake port 6 and the compressor impeller 5. Therefore, since the flow rate of the intake air A flowing into the compressor impeller 5 is positively increased, the pressure of the intake air A during supercharging can be increased.

なお、図６に示すように、第１ポート８、還流路９及び第２ポート１４のセットを複数（図６では２つ）設けると、過給中の吸気Ａの過剰の高圧化の防止効果をさらに高めることができる。 As shown in FIG. 6, if a plurality of sets of the first port 8, the return path 9 and the second port 14 are provided (two in FIG. 6), the effect of preventing the intake air A during supercharging from being excessively increased in pressure is obtained. Can be further enhanced.

本発明の第３実施形態のターボ式過給機１では、図７に示すように、第１実施形態の第１ポート８、流路９、第１バルブ１０、蓄圧タンク１１、ポンプ１２及び第２バルブ１３のセットを２つ設ける点で、第１実施形態とは異なる。このセットは、図７に示すように、できるだけ離れた位置に設けると好ましい。なお、図７では、上側に配置されたセットを用いて吸気Ａの一部をＡ１として第１ポート８側に流出させ、下側に配置されたセットを用いて蓄圧タンク１１に蓄圧した吸気Ａ２をコンプレッサインペラ５側に流入しているが、この構成に限定されない。例えば、上側に配置されたセットを用いて吸気Ａ２をコンプレッサインペラ５側に流入させ、下側に配置されたセットを用いて吸気Ａ１を第１ポート８側に流出させてもよい。また、上下のセットを用いて、吸気Ａ１の流出、及び、吸気Ａ２の流入を行うようにしてもよい。 In the turbocharger 1 of the third embodiment of the present invention, as shown in FIG. 7, the first port 8, the flow path 9, the first valve 10, the accumulator tank 11, the pump 12, and the first embodiment of the first embodiment are used. It differs from the first embodiment in that two sets of two valves 13 are provided. As shown in FIG. 7, this set is preferably provided at a position as far away as possible. In addition, in FIG. 7, a part of the intake air A is discharged to the first port 8 side as A1 by using the set arranged on the upper side, and the intake air A2 which has accumulated pressure in the accumulator tank 11 by using the set arranged on the lower side. Is flowing into the compressor impeller 5 side, but is not limited to this configuration. For example, the intake A2 may be made to flow into the compressor impeller 5 side by using the set arranged on the upper side, and the intake A1 may be made to flow out to the first port 8 side by using the set arranged on the lower side. Further, the upper and lower sets may be used to perform the outflow of the intake air A1 and the inflow of the intake air A2.

このように構成することで、過給中の吸気Ａの圧力を２つのセットにより調整することが可能となるので、この圧力の制御精度をさらに向上させることができる。なお、蓄圧タンク１１は、図８に示すように、上下のセット用の蓄圧タンク１１として統一（共用）する構成としてもよい。 With this configuration, the pressure of the intake air A during supercharging can be adjusted by two sets, so that the control accuracy of this pressure can be further improved. As shown in FIG. 8, the accumulator tank 11 may be unified (shared) as the accumulator tank 11 for the upper and lower sets.

本発明の第４実施形態のターボ式過給システム１では、図９に示すように、吸気口６からコンプレッサインペラ５への吸気Ａの流れ方向に関して、第１ポート８及び流路９の２セットを離間して設ける。図９では、吸気口６に近い側の第１ポート８及び流路９を下側に、吸気口６に遠い側の第１ポート８及び流路９を上側に形成している。吸気口６に近い側及び遠い側の第１ポート８は、上記の吸気Ａの流れ方向（シャフト４の軸方向）に関して、それぞれ、内壁３ａの中央より上流側の内壁３ａと下流側の内壁３ａに設けるとよい。 In the turbocharged system 1 of the fourth embodiment of the present invention, as shown in FIG. 9, two sets of the first port 8 and the flow path 9 are set with respect to the flow direction of the intake air A from the intake port 6 to the compressor impeller 5. Are provided apart from each other. In FIG. 9, the first port 8 and the flow path 9 on the side closer to the intake port 6 are formed on the lower side, and the first port 8 and the flow path 9 on the side far from the intake port 6 are formed on the upper side. The first port 8 on the side closer to and farther from the intake port 6 has an inner wall 3a on the upstream side and an inner wall 3a on the downstream side from the center of the inner wall 3a, respectively, with respect to the flow direction of the intake air A (the axial direction of the shaft 4). It is good to install it in.

そして、図１０に示すように、旋回流ＳＦを示す図９のＸ断面視で、吸気口６に近い側の第１ポート８及び流路９（図１０では下側）をコンプレッサインペラ５の径方向内側に形成するとともに、吸気口６に遠い側の第１ポート８及び流路９（図１０では上側）を、コンプレッサインペラ５の径方向外側に形成する。ここで、コンプレッサインペラ５の径方向内側とは、例えば、図９のＸ断面視で、コンプレッサインペラ５の前面５ａに対向する領域であり、コンプレッサインペラ５の径方向外側とは、コンプレッサインペラ５の側面５ｂに対向する領域である。なお、この２つの第１ポート８は、コンプレッサのサージングが発生しやすいインペラ入口部付近に設けることが好ましい。 Then, as shown in FIG. 10, in the X cross-sectional view of FIG. 9 showing the swirling flow SF, the diameter of the first port 8 and the flow path 9 (lower side in FIG. 10) on the side close to the intake port 6 is the diameter of the compressor impeller 5. The first port 8 and the flow path 9 (upper side in FIG. 10) on the side farther from the intake port 6 are formed on the inner side in the direction and on the outer side in the radial direction of the compressor impeller 5. Here, the radial inside of the compressor impeller 5 is, for example, a region facing the front surface 5a of the compressor impeller 5 in the X cross-sectional view of FIG. 9, and the radial outside of the compressor impeller 5 is the area of the compressor impeller 5. This is a region facing the side surface 5b. The two first ports 8 are preferably provided near the impeller inlet portion where surging of the compressor is likely to occur.

また、第１ポート８及び流路９の２セットにはそれぞれ蓄圧タンク１１とポンプ１２とが接続される。ただし、図９に示すように、蓄圧タンク１１は２セットの共用でもよい。吸気口６に近い側の第１ポート８に対応するポンプ１２は、制御装置２０からの制御信号に応じて、蓄圧タンク１１を介して空間Ｓに吸気（空気）Ａ２を流入（供給）させる。吸気口６に遠い側の第１ポート８に対応するポンプ１２は、制御装置２０からの制御信号に応じて、空間Ｓから吸気（空気）Ａ２を流出（吸引）させる。この吸気Ａ２の供給及び吸引の制御は、エンジンの過渡時（ターボ式過給システム２の過給時）に行うと好ましい。 Further, the accumulator tank 11 and the pump 12 are connected to the two sets of the first port 8 and the flow path 9, respectively. However, as shown in FIG. 9, the accumulator tank 11 may be shared by two sets. The pump 12 corresponding to the first port 8 on the side close to the intake port 6 causes the intake air (air) A2 to flow in (supply) to the space S via the accumulator tank 11 in response to the control signal from the control device 20. The pump 12 corresponding to the first port 8 on the side far from the intake port 6 causes the intake (air) A2 to flow out (suction) from the space S in response to the control signal from the control device 20. It is preferable to control the supply and suction of the intake air A2 during the transient period of the engine (during the supercharging of the turbocharging system 2).

このように構成すると、吸気口６に近い側の（図９、図１０では下側の）第１ポート８及び流路９から、これに対応するポンプ１２の動力により流入した吸気Ａ２が、コンプレッサインペラ５の回転方向に順じて旋回しながら後方に流れる。そして、この流れた吸気Ａ２は、吸気口６に遠い側の第１ポート８及び流路９から、これに対応するポンプ１２側へと、これに対応するポンプ１２の動力により流出する。これにより、エンジンの過給時に、吸気口６からコンプレッサインペラ５に流入した吸気Ａに、第１ポート８側からコンプレッサインペラ５に流入した吸気Ａ２を十分に混合して過給効率を向上させることが可能となるので、ターボ式過給システム２の過給時のタイムラグを改善することができる。 With this configuration, the intake air A2 that has flowed in from the first port 8 and the flow path 9 on the side closer to the intake port 6 (lower side in FIGS. 9 and 10) by the power of the corresponding pump 12 is a compressor. It flows backward while turning in the direction of rotation of the impeller 5. Then, the flowing intake air A2 flows out from the first port 8 and the flow path 9 on the side far from the intake port 6 to the corresponding pump 12 side by the power of the corresponding pump 12. As a result, when the engine is supercharged, the intake air A that has flowed into the compressor impeller 5 from the intake port 6 is sufficiently mixed with the intake air A2 that has flowed into the compressor impeller 5 from the first port 8 side to improve the supercharging efficiency. Therefore, it is possible to improve the time lag at the time of supercharging of the turbocharging system 2.

特に、本実施形態のように、吸気口６に近い側の第１ポート８を内壁３ａの中央より上流側の内壁３ａで、かつ、コンプレッサインペラ５の正面視でコンプレッサインペラ５の前面５ａに対向する領域に設けると、シャフト４周りに吸気Ａ２の旋回流を発生させることが容易となるので好ましい。また、吸気口６に遠い側の第１ポート８を内壁３ａの中央より下流側の内壁３ａで、かつ、コンプレッサインペラ５の正面視でコンプレッサインペラ５の側面５ｂに対向する領域に設けると、吸気口６に遠い側の第１ポート８から、旋回している吸気Ａ２をこれに対応するポンプ１２側に流出させることが容易となるので好ましい。 In particular, as in the present embodiment, the first port 8 on the side close to the intake port 6 is the inner wall 3a on the upstream side from the center of the inner wall 3a, and faces the front surface 5a of the compressor impeller 5 in front view of the compressor impeller 5. It is preferable to provide it in the region where the intake air is to be provided because it is easy to generate a swirling flow of the intake air A2 around the shaft 4. Further, when the first port 8 on the side far from the intake port 6 is provided on the inner wall 3a on the downstream side from the center of the inner wall 3a and in the region facing the side surface 5b of the compressor impeller 5 in the front view of the compressor impeller 5, intake air is taken. It is preferable because it becomes easy to let the swirling intake air A2 flow out from the first port 8 on the side far from the port 6 to the corresponding pump 12 side.

なお、２つの第１ポート８のそれぞれにポンプ１２を設けるのではなく、図１１に示すように、２つの第１ポート８の両方に接続されるポンプ１２を一つだけ設けるようにしてもよい。この場合、制御装置２０は、吸気口６に近い側の第１ポート８から吸気口６に遠い側の第１ポート８に向かって、吸気Ａ２が流れるように、ポンプ１２を制御する。 Instead of providing the pump 12 in each of the two first ports 8, as shown in FIG. 11, only one pump 12 connected to both of the two first ports 8 may be provided. .. In this case, the control device 20 controls the pump 12 so that the intake air A2 flows from the first port 8 on the side closer to the intake port 6 toward the first port 8 on the side farther from the intake port 6.

また、第１ポート８、流路９、蓄圧タンク１１及びポンプ１２のセットは、図１２に示すように、３つ以上（図１２では４つ）設けてもよい。このセットを３つ以上設けることで、過給中の吸気Ａの圧力をより緻密に制御可能となる。なお、各セットに対して、吸気Ａ１の流出のみ、吸気Ａ２の流入のみ、吸気Ａ１の流出及び吸気Ａ２の流入の両方のいずれの機能を設定するかは、実験等に応じて任意に設定可能である。ただし、コンプレッサインペラ５の各羽根の回転方向背面に対向するポート８からは吸気Ａ２の流入のみを行い、各羽根の回転方向前面に対向するポート８からは吸気Ａ１の流出のみを行うと好ましい。 Further, as shown in FIG. 12, three or more sets of the first port 8, the flow path 9, the accumulator tank 11 and the pump 12 may be provided (four in FIG. 12). By providing three or more of these sets, the pressure of the intake air A during supercharging can be controlled more precisely. It should be noted that which of the functions of only the outflow of the intake air A1 and only the inflow of the intake air A2, the outflow of the intake air A1 and the inflow of the intake air A2 can be set for each set can be arbitrarily set according to an experiment or the like. Is. However, it is preferable that only the intake air A2 flows in from the port 8 facing the back surface of each blade of the compressor impeller 5 in the rotation direction, and only the intake air A1 flows out from the port 8 facing the front surface in the rotation direction of each blade.

特に、図１２に示すように、コンプレッサインペラ５への吸気Ａ１、Ａ２の流入出を行うために、それぞれに対応する第１ポート８及び流路９を２セット設けると（図１１では、「左上、右下の第１ポート」のセットと「右上、左下の第１ポート」のセット）、吸気Ａの過給効率がさらに向上するので好ましい。 In particular, as shown in FIG. 12, in order to perform the inflow and outflow of the intake air A1 and A2 to the compressor impeller 5, two sets of the first port 8 and the flow path 9 corresponding to each are provided (in FIG. 11, “upper left”. , The set of "first port at the lower right" and the set of "first port at the upper right and lower left"), which is preferable because the supercharging efficiency of the intake air A is further improved.

また、ポンプ１２側から第１ポート８への空気の供給を、実際の空気圧力比及び空気流量のプロット点がプレサージング閾値ラインＳＬ３をラインＳＬ１側に超えた時点で開始するようにすると、エンジンの通常の運転状態でコンプレッサのサージが発生する虞のある領域で、コンプレッサ内の空気量を増加させることができ、コンプレッササージをより確実に回避することができる。 Further, if the supply of air from the pump 12 side to the first port 8 is started when the plot points of the actual air pressure ratio and the air flow rate exceed the pressing threshold line SL3 to the line SL1 side, the engine In the region where a compressor surge may occur under normal operating conditions, the amount of air in the compressor can be increased, and the compressor surge can be avoided more reliably.

１ターボ式過給機
２ターボ式過給システム
３コンプレッサハウジング
３ａコンプレッサインペラに対向する内壁
３ｂ圧縮空気口近傍の内壁
４シャフト
５コンプレッサインペラ
５ａ前面
５ｂ側面
６吸気口
７圧縮空気口
８第１ポート
９流路
１０第１バルブ
１１蓄圧タンク
１２ポンプ
１３第２バルブ
１４第２ポート
１５アクセル開度センサ（アクセル開度取得装置）
１６エンジン回転数センサ（回転数取得装置）
１７燃料噴射量センサ（噴射量取得装置）
１８前段吸気圧力センサ（前段圧力取得装置）
１９過給圧力センサ（後段圧力取得装置）
２０制御装置 1 Turbo turbocharger 2 Turbo turbocharger system 3 Compressor housing 3a Inner wall facing the compressor impeller 3b Inner wall near the compressed air port 4 Shaft 5 Compressor impeller 5a Front 5b Side surface 6 Intake port 7 Compressed air port 8 First port 9 Flow path 10 1st valve 11 Accumulation tank 12 Pump 13 2nd valve 14 2nd port 15 Accelerator opening sensor (accelerator opening acquisition device)
16 Engine speed sensor (speed acquisition device)
17 Fuel injection amount sensor (injection amount acquisition device)
18 Pre-stage intake pressure sensor (pre-stage pressure acquisition device)
19 Supercharging pressure sensor (post-stage pressure acquisition device)
20 Control device

Claims

In a turbocharger having a compressor with a compressor impeller inside the compressor housing
The compressor housing on the upstream side of the compressor impeller is configured by forming a first port, which is a through hole, on the inner wall of the compressor housing facing the space formed between the compressor housing and the compressor impeller. A second port, which is a through hole formed through the inside of the compressor housing, is provided on the inner wall of the compressor, and a return path for communicating the second port with the first port is provided, and further outside the compressor housing. A turbocharger configured by providing a pump for moving air in the recirculation path located in .

A compressor equipped with a compressor impeller is provided inside the compressor housing, and a first port, which is a through hole, is provided in the inner wall of the compressor housing facing the space formed between the compressor housing and the compressor impeller. In a turbocharged system equipped with a turbocharger that is formed and configured,
A pump that supplies or sucks air at least is connected to the first port.
A pre-stage pressure acquisition device for acquiring the pressure of the intake air on the upstream side of the compressor and a post-stage pressure acquisition device for acquiring the pressure of the intake air on the downstream side of the compressor are provided.
This control device
A turbocharged supercharging system configured to control the output and rotation direction of the pump during driving based on the acquired value of the front-stage pressure acquisition device and the acquisition value of the rear-stage pressure acquisition device.

An accelerator opening acquisition device for acquiring an accelerator opening of a vehicle having an internal combustion engine equipped with the turbocharged system and a control device for controlling the turbocharged system are provided.
This control device
The turbocharged supercharging system according to claim 2, wherein the pump is controlled to start driving based on the amount of change in the acquired value of the accelerator opening degree acquiring device.

A rotation speed acquisition device for acquiring the engine rotation speed, an injection amount acquisition device for acquiring the fuel injection amount of the internal combustion engine provided with the turbocharged supercharging system, and a control device for controlling the turbocharged supercharging system. prepare for,
This control device
The turbocharged supercharging system according to claim 2 or 3, which is configured to control the start of driving of the pump based on the acquired value of the rotation speed acquisition device and the acquired value of the injection amount acquisition device. ..

Claim 2 is configured by forming a plurality of the first ports on the inner wall of the compressor housing facing the space, and further connecting pumps corresponding to each of the plurality of the first ports. The turbocharged supercharging system according to any one of 4 to 4.

A compressor equipped with a compressor impeller is provided inside the compressor housing, and a first port, which is a through hole, is provided in the inner wall of the compressor housing facing the space formed between the compressor housing and the compressor impeller. In a turbocharged system equipped with a turbocharger that is formed and configured,
With respect to the flow direction of intake air from the intake port of the compressor to the compressor impeller, the two first ports are provided apart from each other, and the first port on the side closer to the intake port in the front view of the compressor impeller is provided. The first port on the side far from the intake port is arranged on the radial inside of the compressor impeller, and the first port on the side far from the intake port is arranged on the radial outside of the compressor impeller.
Further, a pump that supplies or sucks air at least is connected to each of the two first ports.
The control device that controls the turbocharging system is
Air is supplied into the space by a pump connected to the first port on the side close to the intake port, and air in the space is sucked by the pump connected to the first port on the side far from the intake port. A turbocharging system configured to do.

A compressor equipped with a compressor impeller is provided inside the compressor housing, and a first port, which is a through hole, is provided in the inner wall of the compressor housing facing the space formed between the compressor housing and the compressor impeller. In a turbocharged system equipped with a turbocharger that is formed and configured,
With respect to the flow direction of intake air from the intake port of the compressor to the compressor impeller, the two first ports are provided apart from each other, and the first port on the side closer to the intake port in the front view of the compressor impeller is provided. The first port on the side far from the intake port is arranged on the radial inside of the compressor impeller, and the first port on the side far from the intake port is arranged on the radial outside of the compressor impeller.
In addition, a pump connected to both of the two said first ports was placed.
The control device that controls the turbocharging system is
A turbocharged supercharging system configured to control the pump so that air flows from a first port on the side closer to the intake port to a first port on the side farther from the intake port.

A compressor equipped with a compressor impeller is provided inside the compressor housing, and a first port, which is a through hole, is provided in the inner wall of the compressor housing facing the space formed between the compressor housing and the compressor impeller. In a turbocharged system equipped with a turbocharger that is formed and configured,
A pump that supplies or sucks air at least is connected to the first port.
A map based on the air pressure ratio, which is the ratio of the intake pressure before and after passing through the compressor, and the air flow rate, which is the flow rate of the intake air before passing through the compressor, is previously provided to the control device for controlling the turbocharged system. By setting, the surging threshold line, which is the boundary line of the occurrence of surging of the compressor, is preset in this map, and the presurging threshold line is preset below the surging threshold line.
The control device
With respect to the map, when the plot points of the actual air pressure ratio and air flow rate exceed the surging threshold line to the surging threshold line side, the pump is started to be driven, and the first port is started from the pump side. A turbocharged supercharging system configured to control the supply of air to.

In the supercharging method of a turbocharging system having a compressor equipped with a compressor impeller inside the compressor housing and supercharging by passing intake air between the compressor housing and the rotating compressor impeller.
A first port, which is a through hole, is formed in the inner wall of the compressor housing facing the space formed between the compressor housing and the compressor impeller to supply air or suck air at least one of them. Connect the pump to the first port and
A turbocharged system characterized in that control is performed to adjust the output and rotation direction of the pump during driving based on the pressure of the intake air upstream of the compressor and the pressure of the intake air downstream of the compressor. Supercharging method.