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JPH02119629A - Supercharger - Google Patents

Supercharger

Info

Publication number
JPH02119629A
JPH02119629A JP27099788A JP27099788A JPH02119629A JP H02119629 A JPH02119629 A JP H02119629A JP 27099788 A JP27099788 A JP 27099788A JP 27099788 A JP27099788 A JP 27099788A JP H02119629 A JPH02119629 A JP H02119629A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
turbocharger
engine
compressor
motor
turbine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP27099788A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masao Teraoka
正夫 寺岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GKN Driveline Japan Ltd
Original Assignee
Tochigi Fuji Sangyo KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tochigi Fuji Sangyo KK filed Critical Tochigi Fuji Sangyo KK
Priority to JP27099788A priority Critical patent/JPH02119629A/en
Publication of JPH02119629A publication Critical patent/JPH02119629A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Supercharger (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain sufficient supercharging pressure over entire engine speed range by a turbocharger by starting a motor to drive the turbocharger, when the number of revolutions of an engine or turbocharger is below a specified limit. CONSTITUTION:An exhaust gas turbine 21 is formed by providing a turbine rotor 15 in a turbine housing 1 rotatably by means of a shaft 19. Also, a compressor rotor 45 is provided at the top end of the shaft 19 passing through a back plate rotatably in a compressor housing 33. Thus an centrifugal compressor 51 and a turbocharger 53 are formed. In addition, the ends of a one-way clutch 55 are connected to the shaft 19 and the rotor 61 of a D.C. motor, respectively. When the number of rotations of the turbocharger 53 is below a specified limit, the D.C. motor is started by a controller 63 to drive the centrifugal compressor 51.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、エンジンのシリンダに空気を供給して出力
を増加する過給機に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) This invention relates to a supercharger that supplies air to the cylinders of an engine to increase output.

(従来の技術) 周知のとおり、排気タービンで遠心式コンプレッサを駆
動するターボチャージャはエンジンの排気圧が低い低速
回転域では回転数が上らず、従って圧力、風量ともに不
足であり充分な過給が行えない。又、エンジン回転数の
上昇→タービン回転数の上昇→コンプレッサの圧力上昇
という過程を経て過給圧が上昇するので、作動を開始し
てから過給圧が上昇しエンジン出力が増加する迄には応
答遅れ(ターボラグ)を伴う。そこで、エンジンの動力
でコンプレッサを駆動する機械駆動スーパーチャージャ
をターボチャージャと組合わせて(複合形)、上記のよ
うな低域におけるトルク不足とターボラグとを補償する
方式がある。(特開昭63−105231号公報参照) しかし、機械駆動スーパーチャージャのコンプレッサに
はその常用回転数がエンジンの回転数に近く、特別な増
速機構が不要なことから、ルーツブロワ(コンプレッサ
)のような定積形のコンプレッサが用いられる。従って
、上記のような複合形の過給機は互いの構成要素を共用
せずに、ターボチャージャとスーパーチャージャとを単
純に組合わせて構成されており、大型で、構造複雑、重
量が嵩み、高価である。
(Prior art) As is well known, a turbocharger that uses an exhaust turbine to drive a centrifugal compressor does not increase the rotation speed in the low speed range where the exhaust pressure of the engine is low. I can't do it. Also, the boost pressure increases through the process of increasing engine speed → increasing turbine speed → increasing compressor pressure, so from the time the operation starts until the boost pressure increases and the engine output increases. Accompanied by response delay (turbo lag). Therefore, there is a method in which a mechanically driven supercharger that drives a compressor using engine power is combined with a turbocharger (combined type) to compensate for the lack of torque in the low range and the turbo lag as described above. (Refer to Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-105231.) However, since the compressor of a mechanically driven supercharger has a normal rotation speed close to the engine rotation speed and does not require a special speed increase mechanism, it is similar to a Roots blower (compressor). A constant volume compressor is used. Therefore, the above-mentioned composite supercharger is constructed by simply combining a turbocharger and a supercharger without sharing any mutual components, and is large, has a complex structure, and is heavy. , is expensive.

(発明が解決しようとする課題) そこで、この発明は、エンジンの低回転域から高回転域
にわたって充分な過給圧が得られるとともに、構造簡単
で小型軽量、安価な過給機の提供を目的とする。
(Problems to be Solved by the Invention) Therefore, the purpose of the present invention is to provide a supercharger that can obtain sufficient boost pressure from the low engine speed range to the high engine speed range, and that is simple in structure, compact, lightweight, and inexpensive. shall be.

[発明の構成コ (課題を解決するための手段) この発明の過給機は、エンジンの排気エネルギにより回
転する排気タービン及びこの排気タービンにより駆動さ
れ圧縮した空気をエンジンの吸気側に供給する遠心式コ
ンプレッサを備えたターボチャージャと、このターボチ
ャージャを駆動する電動機と、前記エンジン又はターボ
チャージャの回転数が一定値以下の範囲で前記電動機を
作動させるコントローラとを備えたことを特徴とする。
[Configuration of the Invention (Means for Solving the Problems) The supercharger of the present invention includes an exhaust turbine that rotates using the exhaust energy of an engine, and a centrifugal turbine that is driven by the exhaust turbine and supplies compressed air to the intake side of the engine. The present invention is characterized in that it includes a turbocharger equipped with a type compressor, an electric motor that drives the turbocharger, and a controller that operates the electric motor within a range where the rotational speed of the engine or the turbocharger is below a certain value.

(作用) 排気タービンはエンジンの排気エネルギにより回転しコ
ンプレッサを駆動する。コンプレッサは圧縮した空気を
エンジンの吸気側に供給しシリンダを供給する。エンジ
ン又はターボチャージャの回転数が充分に高い範囲では
充分な過給圧が得られる。又、コントローラが電動機を
作動する回転数(一定値)を過給圧が不足し始める回転
数に設定すれば、この回転数以下で電動機はターボチャ
ージ11を駆動するから低回転域から高回転域にわたっ
て充分な過給圧が得られる。又、ターボラグは高回転域
では本来、問題ない程短い上に一定回転に達する迄は電
動機にある駆動力が加わり、低回転域ではエンジン回転
数の立上りを待たずに電動機により駆動されるから全回
転域にわたってターボラグは極めて短い。
(Operation) The exhaust turbine is rotated by the exhaust energy of the engine and drives the compressor. The compressor supplies compressed air to the intake side of the engine and feeds the cylinders. Sufficient supercharging pressure can be obtained in a range where the engine or turbocharger rotational speed is sufficiently high. In addition, if the controller sets the rotation speed (constant value) at which the electric motor operates to the rotation speed at which boost pressure starts to become insufficient, the electric motor will drive the turbocharger 11 below this rotation speed, so it will change from the low rotation range to the high rotation range. Sufficient boost pressure can be obtained over the entire range. In addition, turbo lag is normally so short that it is not a problem in the high rotation range, and a certain driving force is applied to the electric motor until the rotation reaches a certain level, and in the low rotation range, the turbo lag is driven by the electric motor without waiting for the engine rotation speed to rise, so the turbo lag is completely reduced. Turbo lag is extremely short across the rev range.

又、このターボチャージャは小型で構造簡単な遠心式コ
ンプレッサを1組用いるだけであり、従来例の複合型過
給機のように2組のしかも形式の異なるコンプレッサを
用いないから、構造簡単で、小型$I Llである。
In addition, this turbocharger uses only one set of centrifugal compressors, which are small and simple in structure, and does not use two sets of compressors of different types as in conventional composite superchargers, so the structure is simple. It's a small $I Ll.

(実施例) 第1図と第2図により一実施例を説明する。(Example) One embodiment will be explained with reference to FIG. 1 and FIG. 2.

先ず、第1図により構成を説明する。なお、以下左右の
方向は同図における左右の方向とする。
First, the configuration will be explained with reference to FIG. Note that the left and right directions hereinafter refer to the left and right directions in the same figure.

タービンハウジング1はその左端に開口する吐出口3と
、この吐出口3と連通ずる円環室5と、この円環室5に
開口する吸入口(図示していない)を有している。ター
ビンハウジング1の右端側の貫通孔にはバックプレート
7が配置されており、タービンハウジング1はボルト9
と固定板11によりバックプレート7とともにセンター
ハウジング13に固定されている。タービンロータ15
は多数の放射螺旋状のブレード17を有し、タービンハ
ウジング1の内部に吐出口3の中心軸と同軸に配置され
ている。タービンロータ15は@19の左端部に固定さ
れ、軸19はバックプレート7を貫通し回転自在に配置
されている。吸入口はエンジンの排気マニホールド側に
接続されており、高温高圧の排気ガスはタービンロータ
15を数万回転の高速度で回転させ吐出口3から排気さ
れる。
The turbine housing 1 has a discharge port 3 that opens at its left end, an annular chamber 5 communicating with the discharge port 3, and an inlet (not shown) that opens into the annular chamber 5. A back plate 7 is arranged in the through hole on the right end side of the turbine housing 1, and the turbine housing 1 is attached to a bolt 9.
It is fixed to the center housing 13 together with the back plate 7 by a fixing plate 11. Turbine rotor 15
has a large number of radial spiral blades 17, and is disposed inside the turbine housing 1 coaxially with the central axis of the discharge port 3. The turbine rotor 15 is fixed to the left end of @19, and the shaft 19 passes through the back plate 7 and is rotatably arranged. The intake port is connected to the exhaust manifold side of the engine, and the high-temperature, high-pressure exhaust gas rotates the turbine rotor 15 at a high speed of tens of thousands of revolutions and is exhausted from the discharge port 3.

このようにして、排気タービン21が構成されている。In this way, the exhaust turbine 21 is configured.

軸19はセンターハウジング13を貫通し、ボールベア
リング23.25により回転自在に支承されている。セ
ンターハウジング13には注油ボート27から潤滑油が
注入され軸19の周囲に設けられたオイル室29を循環
して軸19の周囲にオイルフィルムを形成するとともに
、高速回転するボールベアリング23.25を潤滑、冷
却し排油口31から排出される。
The shaft 19 passes through the center housing 13 and is rotatably supported by ball bearings 23,25. Lubricating oil is injected into the center housing 13 from a lubricating boat 27 and circulates through an oil chamber 29 provided around the shaft 19 to form an oil film around the shaft 19. The oil is lubricated, cooled, and then discharged from the oil drain port 31.

センターハウジング13右側にはコンプレッサハウジン
グ33がボルト35と固定板37によって取付けられて
いる。センターハウジング13の右側壁はコンプレッサ
ハウジング33のデイフユーザ37となっている。ディ
フュザ37にはバックプレート39がボルト41で取付
けられている。
A compressor housing 33 is attached to the right side of the center housing 13 with bolts 35 and a fixing plate 37. The right side wall of the center housing 13 serves as a differential user 37 of the compressor housing 33. A back plate 39 is attached to the diffuser 37 with bolts 41.

軸19はバックプレート39を回転自在に貫通しており
、その先端には多数の放射螺線状のブレード43を有す
るコンプレッサロータ45が固定されている。コンプレ
ッサハウジング33は円環室47と、これと連通ずる吸
入口49と、円環v47に開口する吐出口(図示してい
ない)とを有している。コンプレッサロータ45が回転
すると、空気はエアフィルタ(図示していない)を介し
て吸入口49から吸入され、コンプレッサロータ45で
加速され、デイフユーザ37で加圧されながら円環室4
7を経て排出口からインタークーラ(図示していない)
を介して高圧、高密度となり、エンジンのシリンダに過
給される。このようにして、遠心式コンプレッ→ノ51
が開成され、ターボチャージv53が構成されている。
The shaft 19 rotatably passes through the back plate 39, and a compressor rotor 45 having a large number of radial spiral blades 43 is fixed to the tip thereof. The compressor housing 33 has an annular chamber 47, an inlet port 49 that communicates with the annular chamber 47, and a discharge port (not shown) that opens into the annular chamber v47. When the compressor rotor 45 rotates, air is sucked in from the suction port 49 via an air filter (not shown), is accelerated by the compressor rotor 45, and is pressurized by the differential user 37, while the air is drawn into the annular chamber 49.
7 from the discharge port to the intercooler (not shown)
It becomes high-pressure, high-density through the gas, and is supercharged to the engine cylinder. In this way, the centrifugal compressor → No. 51
is opened and a turbocharger V53 is configured.

コンプレッサハウジング33上にはワンウェイクラッチ
55が配置され、その−側の軸57はコンプレッサハウ
ジング33を貫通し、ボールベアリング59で回転自在
に支承されるとともにコンプレッサハウジング33の内
部で軸19と同軸上で連結されている。
A one-way clutch 55 is disposed on the compressor housing 33 , and a shaft 57 on the negative side thereof passes through the compressor housing 33 and is rotatably supported by a ball bearing 59 . connected.

ワンウェイクラッチ55の他側は、コンプレッサハウジ
ング33上に支持された直流モータ(電動機)のロータ
61に連結されている。
The other side of the one-way clutch 55 is connected to a rotor 61 of a DC motor (electric motor) supported on the compressor housing 33.

コントローラ63はエンジン又はターボチャージャ53
の回転数が設定値(必要な過給圧を得るだめの回転数の
下限値に設定)を下回ると直流モータを起動し遠心式コ
ンプレッサ51を駆動する。
The controller 63 is the engine or turbocharger 53
When the number of revolutions falls below a set value (set to the lower limit of the number of revolutions required to obtain the necessary supercharging pressure), the DC motor is started and the centrifugal compressor 51 is driven.

ワンウェイクラッチ55はターボチャージャ53の回転
が一定値以上に立上がり直流モータの回転数を超えると
作動して直流モータをターボチャージャ53から切離し
て保護する。
The one-way clutch 55 operates when the rotation of the turbocharger 53 rises above a certain value and exceeds the rotational speed of the DC motor to disconnect the DC motor from the turbocharger 53 and protect it.

次に、この実施例の機能を説明する。Next, the functions of this embodiment will be explained.

エンジンの排気により排気タービン21が回転すると、
同軸の遠心式コンプレッサ51が駆動されシリンダに空
気が供給される。このとき、エンジン又はターボチャー
ジャ53の回転数が設定値以上であれば充分な過給圧が
得られる。又、回転数が設定値以下の範囲では、直流モ
ータが遠心式コンプレッサ51を駆動し必要な回転数を
与えるから充分な過給圧が得られる。従って、低回転域
から高回転域にわたって充分な過給圧が得られ、エンジ
ンの出力が増大する。又、過給機の起動に当っては、低
回転域においては、エンジン回転数の立上がりを待つこ
となく、直流モータに駆動されて過給圧が高まり、高回
転域においても、排気タービン21の駆動力に加えて、
回転数が設定値に達する迄、直流モータによる駆動が行
われるからターボラグは実用上問題にならない程短く、
加速性能が向上する。
When the exhaust turbine 21 is rotated by the engine exhaust,
A coaxial centrifugal compressor 51 is driven to supply air to the cylinder. At this time, if the rotational speed of the engine or turbocharger 53 is equal to or higher than the set value, sufficient supercharging pressure can be obtained. Further, in a range where the rotational speed is below the set value, the DC motor drives the centrifugal compressor 51 to provide the necessary rotational speed, so that sufficient supercharging pressure can be obtained. Therefore, sufficient supercharging pressure is obtained from a low rotation range to a high rotation range, and the output of the engine is increased. In addition, when starting the turbocharger, in the low rotation range, the supercharging pressure is increased by being driven by the DC motor without waiting for the engine rotation speed to rise, and even in the high rotation range, the supercharging pressure of the exhaust turbine 21 is increased. In addition to the driving force,
Since the motor is driven by the DC motor until the rotation speed reaches the set value, the turbo lag is so short that it does not pose a problem in practice.
Acceleration performance is improved.

第2図のグラフにおいて、太く描いた曲線aは実施例の
過給機によるエンジンの出ノj特性、曲線すは通常のタ
ーボチャージャによる出力特性、曲線Cは機械駆動スー
パーチャージャによる出力特性である。このグラフのよ
うに、排気タービンだけで遠心式コンプレッサを駆動す
るターボチャージャにおいて出力が低下する一定回転数
(n)以下の範囲で、実施例の過給機では直流モータの
駆動により斜線部分の出力がバックアップされ、この範
囲でスーパーチャージャと同等の又はそれを上回る出力
が得られる。
In the graph of Fig. 2, the thick curve a is the output characteristic of the engine with the supercharger of the embodiment, the curve A is the output characteristic of a normal turbocharger, and the curve C is the output characteristic of a mechanically driven supercharger. . As shown in this graph, in the range below a certain rotational speed (n) where the output decreases in a turbocharger that drives a centrifugal compressor only with the exhaust turbine, the turbocharger of the example outputs the shaded part by driving the DC motor. is backed up, and output equal to or greater than that of a supercharger can be obtained within this range.

遠心式コンプレッサ51はスーパーチャージャに用いら
れるルーツブロワよりはるかに小型で構造も簡単である
。従って、この実施例の過給様はターボチャージャと機
械駆動スーパーチャージャの複合形過給機に対し、性能
は同等以上であり、その上、構造簡単、小型軽量、安価
である。
The centrifugal compressor 51 is much smaller and has a simpler structure than the Roots blower used in superchargers. Therefore, the supercharging method of this embodiment has performance equivalent to or better than a composite supercharger of a turbocharger and a mechanically driven supercharger, and is also simple in structure, small in size, lightweight, and inexpensive.

[発明の効果] 以上のように、この発明の過給機によれば低回転域から
高回転域にわたってエンジンの出力が増加するとともに
ターボラグが短いから急加速が可能である。その上、こ
の過給機は構造簡単で、小型軽量、安価である。
[Effects of the Invention] As described above, according to the supercharger of the present invention, the engine output increases from a low rotation range to a high rotation range, and the turbo lag is short, so that rapid acceleration is possible. Moreover, this supercharger has a simple structure, is small, lightweight, and inexpensive.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は一実施例の部分断面図、第2図はこの実施例と
従来例によるエンジンの出力特性を比較するグラフであ
る。 21・・・排気タービン 51・・・遠心式コンプレッ
サ53・・・ターボチャージャ 61・・・ロータ(電
動機)63・・・コントローラ 代理人 弁理士 三 好  保 男 21・・・排気タービン 51・−遠心式コンプレッサ
53・−ターボチャージ? 61・・・ロータ(電動−
)63・−コントローラ 第1図 回転数:N 第2図
FIG. 1 is a partial sectional view of one embodiment, and FIG. 2 is a graph comparing the output characteristics of engines according to this embodiment and a conventional example. 21...Exhaust turbine 51...Centrifugal compressor 53...Turbocharger 61...Rotor (electric motor) 63...Controller representative Patent attorney Yasuo Miyoshi 21...Exhaust turbine 51...Centrifugal Formula compressor 53 - turbo charge? 61...Rotor (electric)
)63・-Controller Figure 1 Rotation speed: N Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] エンジンの排気エネルギにより回転する排気タービン及
びこの排気タービンにより駆動され圧縮した空気をエン
ジンの吸気側に供給する遠心式コンプレッサを備えたタ
ーボチャージャと、このターボチャージャを駆動する電
動機と、前記エンジン又はターボチャージャの回転数が
一定値以下の範囲で前記電動機を作動させるコントロー
ラとを備えたことを特徴とする過給機。
A turbocharger includes an exhaust turbine rotated by the exhaust energy of the engine, a centrifugal compressor driven by the exhaust turbine and supplying compressed air to the intake side of the engine, an electric motor that drives the turbocharger, and the engine or the turbocharger. A supercharger comprising: a controller that operates the electric motor within a range where the rotational speed of the charger is below a certain value.
JP27099788A 1988-10-28 1988-10-28 Supercharger Pending JPH02119629A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27099788A JPH02119629A (en) 1988-10-28 1988-10-28 Supercharger

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27099788A JPH02119629A (en) 1988-10-28 1988-10-28 Supercharger

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Publication Number Publication Date
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ID=17493965

Family Applications (1)

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JP27099788A Pending JPH02119629A (en) 1988-10-28 1988-10-28 Supercharger

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JP (1) JPH02119629A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10221014A1 (en) * 2002-05-11 2003-11-27 Daimler Chrysler Ag Variable exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine
US6957535B2 (en) 2002-05-11 2005-10-25 Daimlerchrysler Ag Variable exhaust-gas turbocharger with an auxiliary drive for an internal combustion engine
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