(57)【要約】  シュラウド（４）と、インペラ（１０）と、ベーンレスディフューザ（２０）と、スクロール（３０）とを備える内燃機関の過給機のコンプレッサにおいて、ベーンレスディフューザ（２０）のハブ側壁面（２２）は、インペラ（１０）の回転軸線（ＣＬ）を含む縦断面において、インペラ（１０）の回転軸線（ＣＬ）に垂直な方向（Ｌ１）に対しシュラウド側壁面（２４）とは反対の側に傾いて形成される。このような構成によれば、ベーンレスディフューザ（２０）のハブ側壁面（２２）に堆積するデポジットは少なくなる。
2014006751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングの内側に形成されたシュラウドと、
前記シュラウド内に回転可能に配置されたハブと前記ハブの表面に取り付けられた複数のブレードとを有するインペラと、
前記インペラの周囲を囲む環状のベーンレスディフューザと、
前記ベーンレスディフューザの周囲を囲む渦巻状のスクロールとを備え、
前記ベーンレスディフューザのハブ側壁面は、前記インペラの回転軸線を含む縦断面において、前記インペラの回転軸線に垂直な方向に対しシュラウド側壁面とは反対の側に傾いて形成されていることを特徴とする内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【請求項２】
前記ベーンレスディフューザのハブ側壁面は、前記インペラの回転軸線を含む縦断面において、前記インペラから吐出されるガスの流れの方向に対し平行に或いは前記シュラウド側壁面とは反対の側に傾いて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【請求項３】
前記ベーンレスディフューザの前記ハブ側壁面は、前記インペラの回転軸線を含む縦断面において、前記ハブの表面出口における接線の方向に対し前記シュラウド側壁面とは反対の側に傾いて形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【請求項４】
前記ベーンレスディフューザの前記ハブ側壁面は円錐台面状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【請求項５】
前記ベーンレスディフューザの前記シュラウド側壁面は、前記インペラの回転軸線を含む縦断面において、前記インペラの回転軸線に垂直な方向に対し前記ハブ側壁面の側に傾いて形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【請求項６】
前記ベーンレスディフューザの前記シュラウド側壁面は、前記インペラの回転軸線を含む縦断面において、前記インペラから吐出されるガスの流れの方向に対し平行に或いは前記ハブ側壁面の側に傾いて形成されていることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【請求項７】
前記ベーンレスディフューザの前記シュラウド側壁面は、前記インペラの回転軸線を含む縦断面において、前記ハブの表面出口における接線の方向に対し前記ハブ側壁面の側に傾いて形成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【請求項８】
前記ベーンレスディフューザの前記シュラウド側壁面は円錐台面状に形成されていることを特徴とする請求項５乃至７の何れか１項に記載の内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【請求項９】
ハウジングの内側に形成されたシュラウドと、
前記シュラウド内に回転可能に配置されたハブと前記ハブの表面に取り付けられた複数のブレードとを有するインペラと、
前記インペラの周囲を囲む環状のディフューザと、
前記ディフューザの周囲を囲む渦巻状のスクロールとを備え、
前記ディフューザのハブ側壁面は、前記インペラの回転軸線を含む縦断面において、前記インペラの回転軸線に垂直な方向に対しシュラウド側壁面とは反対の側に傾いて形成され、
前記ディフューザの前記シュラウド側壁面は、前記インペラの回転軸線を含む縦断面において、前記インペラの回転軸線に垂直な方向に対し前記ハブ側壁面の側に傾いて形成されていることを特徴とする内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【請求項１０】
前記ディフューザの前記ハブ側壁面は、前記インペラの回転軸線を含む縦断面において、前記インペラから吐出されるガスの流れの方向に対し平行に或いは前記シュラウド側壁面とは反対の側に傾いて形成されていることを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【請求項１１】
前記ディフューザの前記シュラウド側壁面は、前記インペラの回転軸線を含む縦断面において、前記インペラから吐出されるガスの流れの方向に対し平行に或いは前記ハブ側壁面の側に傾いて形成されていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【請求項１２】
前記ディフューザの前記ハブ側壁面は、前記インペラの回転軸線を含む縦断面において、前記ハブの表面出口における接線の方向に対し前記シュラウド側壁面とは反対の側に傾いて形成されていることを特徴とする請求項９乃至１１の何れか１項に記載の内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【請求項１３】
前記ディフューザの前記シュラウド側壁面は、前記インペラの回転軸線を含む縦断面において、前記ハブの表面出口における接線の方向に対し前記ハブ側壁面の側に傾いて形成されていることを特徴とする請求項９乃至１２の何れか１項に記載の内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【請求項１４】
前記ディフューザの前記ハブ側壁面は円錐台面状に形成されていることを特徴とする請求項９乃至１３の何れか１項に記載の内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【請求項１５】
前記ディフューザの前記シュラウド側壁面は円錐台面状に形成されていることを特徴とする請求項９乃至１４の何れか１項に記載の内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の過給機のコンプレッサ、より詳しくは、ターボ過給機に用いて好適な遠心式のコンプレッサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気を圧縮するための手段として遠心式のコンプレッサが知られている。以下に列挙する先行技術文献には、遠心式のコンプレッサに関係する発明が開示されている。遠心式のコンプレッサは、内燃機関の過給機、特にターボ過給機でも用いられている。【０００３】
従来の一般的な内燃機関の過給機では、図１４に示す構成のコンプレッサが用いられている。コンプレッサは、ハウジング１０２とバックプレート１０６によって構成される外殻を有している。バックプレート１０６は図示しないベアリングハウジングに固定され、バックプレート１０６とハウジング１０２とはボルトによって締結されている。【０００４】
ハウジング１０２の内側にはシュラウド１０４が形成され、シュラウド１０４内にはインペラ１１０が収容されている。インペラ１１０は、図示しないベアリングによって回転軸線ＣＬを中心に回転可能に支持されたハブ１１２と、ハブ１１２の表面に取り付けられた複数のブレード１１４とを有している。【０００５】
インペラ１１０の周囲には、環状のディフューザ１２０がインペラ１１０を囲むように設けられている。ディフューザ１２０は、ハウジング１０２に設けられたシュラウド側壁面１２４とバックプレート１０６に設けられたハブ側壁面１２２とによって構成されている。シュラウド側壁面１２４はシュラウド１０４の表面と連続的につながり、ハブ側壁面１２２はハブ１１２の外周部の段差を介してハブ１１２の表面とつながっている。従来の一般的な過給機のコンプレッサでは、シュラウド側壁面１２４とハブ側壁面１２２のそれぞれはインペラ１１０の回転軸線ＣＬに垂直な平面として構成されている。なお、図１４に例示するディフューザ１２０はベーンを有しないベーンレスディフューザであるが、従来の一般的な内燃機関の過給機では、ベーンを有するベーンディフューザを備えたコンプレッサが用いられる場合もある。【０００６】
ハウジング１０２の内側であってディフューザ１２０の周囲には、ディフューザ１２０を取り囲むように渦巻状のスクロール１３０が設けられている。コンプレッサに取り込まれた空気はインペラ１１０の回転によって加速され、ディフューザ１２０によって減速されることで加圧される。ディフューザ１２０の全周から流れ出る加圧空気はスクロール１３０によって集められ、１つの流れとされて下流の吸気管へと送られる。【０００７】
ところで、過給機付き内燃機関における問題の１つが、コンプレッサの内壁面に付着し堆積するデポジットである。デポジットはブローバイガスに含まれるオイルミストが原因で発生する。車両用の内燃機関では、燃焼室からクランクケースに漏れ出たブローバイガスは吸気通路に戻されて処理される。過給機付き内燃機関の場合、ブローバイガスは吸気通路におけるコンプレッサの上流に戻される。ブローバイガスのオイルミストには燃料の燃焼により生じたカーボンスーツが含まれているため、コンプレッサの壁面に付着したオイルミストは高温雰囲気下で高粘度化してデポジットとなる。コンプレッサ内に堆積したデポジットはコンプレッサの効率を低下させ、ひいては、内燃機関の性能を低下させてしまう。【０００８】
図１４に示す構成の従来のコンプレッサでは、特にディフューザ１２０のハブ側壁面１２２におけるデポジットの堆積が問題となる。図１５は従来のコンプレッサによるディフューザ１２０内のオイルミストの流れを模式的に示している。オイルミストはインペラ１１０から吐出される加圧空気の流れにのって運ばれるが、その流れの方向はディフューザ１２０の壁面１２２，１２４とは平行になっていない。インペラ１１０の回転軸線ＣＬを含む縦断面において、ディフューザ１２０の壁面１２２，１２４はインペラの回転軸線ＣＬに垂直な線Ｌ１と平行になっている。しかし、インペラ１１０から吐出される加圧空気には軸線方向の流れの成分が残っているため、オイルミストの流れの方向は垂直線Ｌ１よりもハブ側壁面１２２の側に傾いた方向となる。その結果、多量のオイルミストがハブ側壁面１２２に衝突し付着することになる。オイルミストは体積に対する表面積の比が大きいために蒸発が速く、ハブ側壁面１２２に付着した途端に高粘度化し、そのままデポジットとなってハブ側壁面１２２に堆積していく。【０００９】
一方、シュラウド側壁面１２４に関してはデポジットの堆積は少ない。流れの方向との関係によってシュラウド側壁面１２４に付着するオイルミストの量は少なく、さらに、シュラウド側壁面１２４にはシュラウド１０４の表面を伝わってオイルが流れ込んでおり、そのオイルの流れがシュラウド側壁面１２４でのデポジットの成長を妨げるからである。よって、コンプレッサへのデポジットの堆積を抑えてコンプレッサの効率を維持するためには、ディフューザの壁面、特に、ハブ側壁面へのデポジットの堆積を少なくすることが大事であるといえる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−１５０２４５号公報
【特許文献２】実用新案登録第３１６８８９４号公報
【特許文献３】特開平１１−１８２２５７号公報
【発明の概要】
【００１１】
本発明の課題は、内燃機関の過給機のコンプレッサにおいて、そのディフューザの壁面、特に、ディフューザのハブ側壁面へのデポジットの堆積を少なくすることである。
【００１２】
本発明は、ハウジングの内側に形成されたシュラウド、シュラウド内に回転可能に配置されたハブとハブの表面に取り付けられた複数のブレードとを有するインペラ、インペラの周囲を囲む環状のベーンレスディフューザ、及び、ベーンレスディフューザの周囲を囲む渦巻状のスクロールを備えるコンプレッサに応用することができる。このようなコンプレッサへの応用では、上記の課題は、ベーンレスディフューザのハブ側壁面が、インペラの回転軸線を含む縦断面において、インペラの回転軸線に垂直な方向に対しシュラウド側壁面とは反対の側に傾いて形成されていることによって達成される。
【００１３】
ベーンレスディフューザのハブ側壁面をこのように形成することにより、インペラから吐出される加圧空気の流れにのったオイルミストがハブ側壁面に衝突し付着することは低減される。
【００１４】
本発明によれば、好ましくは、ベーンレスディフューザのハブ側壁面は、インペラの回転軸線を含む縦断面において、インペラから吐出されるガスの流れの方向に対し平行に或いはシュラウド側壁面とは反対の側に傾いて形成されるか、或いは、ハブの表面出口における接線の方向に対しシュラウド側壁面とは反対の側に傾いて形成される。ベーンレスディフューザのハブ側壁面が円錐台面状に形成されていることも好ましい。
【００１５】
ベーンレスディフューザのシュラウド側壁面に関しては、インペラの回転軸線を含む縦断面において、インペラの回転軸線に垂直な方向に対しハブ側壁面の側に傾いて形成されていることが好ましい。本発明によれば、好ましくは、ベーンレスディフューザのシュラウド側壁面は、インペラの回転軸線を含む縦断面において、インペラから吐出されるガスの流れの方向に対し平行に或いはハブ側壁面の側に傾いて形成されるか、或いは、ハブの表面出口における接線の方向に対しハブ側壁面の側に傾いて形成される。ベーンレスディフューザのシュラウド側壁面が円錐台面状に形成されていることも好ましい。
【００１６】
また、本発明は、ハウジングの内側に形成されたシュラウド、シュラウド内に回転可能に配置されたハブとハブの表面に取り付けられた複数のブレードとを有するインペラ、インペラの周囲を囲む環状のディフューザ、及び、ディフューザの周囲を囲む渦巻状のスクロールを備えるコンプレッサに応用することができる。ここでいうディフューザにはベーンレスディフューザとベーンディフューザの両方が含まれる。このようなコンプレッサへの応用では、上記の課題は、インペラの回転軸線を含む縦断面において、ディフューザのハブ側壁面がインペラの回転軸線に垂直な方向に対しシュラウド側壁面とは反対の側に傾いて形成され、且つ、シュラウド側壁面がインペラの回転軸線に垂直な方向に対しハブ側壁面の側に傾いて形成されていることによって達成される。
【００１７】
ディフューザのハブ側壁面及びシュラウド側壁面をこのように形成することにより、インペラから吐出される加圧空気の流れにのったオイルミストはシュラウド側壁面に衝突するようになってハブ側壁面に衝突し付着することは低減される。シュラウド側壁面にはシュラウドの表面を伝わってオイルが流れ込んでいるので、シュラウド側壁面に衝突するオイルミストはオイルによって洗い流される。このためシュラウド側壁面に衝突するオイルミストの量が増えたとしてもシュラウド側壁面ではデポジットが成長しないか、成長したとしてもその速度はとても遅い。
【００１８】
本発明によれば、好ましくは、ディフューザのハブ側壁面は、インペラの回転軸線を含む縦断面において、インペラから吐出されるガスの流れの方向に対し平行に或いはシュラウド側壁面とは反対の側に傾いて形成されるか、或いは、ハブの表面出口における接線の方向に対しシュラウド側壁面とは反対の側に傾いて形成される。また、本発明によれば、好ましくは、ディフューザのシュラウド側壁面は、インペラの回転軸線を含む縦断面において、インペラから吐出されるガスの流れの方向に対し平行に或いはハブ側壁面の側に傾いて形成されるか、或いは、ハブの表面出口における接線の方向に対しハブ側壁面の側に傾いて形成される。ディフューザのハブ側壁面とシュラウド側壁面の少なくとも一方が円錐台面状に形成されていることも好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１の内燃機関の過給機のコンプレッサの構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１のディフューザのハブ側壁面の形状を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１のコンプレッサによるベーンレスディフューザ内のオイルミストの流れの説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１のコンプレッサによるベーンレスディフューザ内のオイルミストの流れの説明図である。
【図５】本発明の実施の形態２のベーンレスディフューザの構成を示す要部縦断面図である。
【図６】本発明の実施の形態３のベーンレスディフューザの構成を示す要部縦断面図である。
【図７】本発明の実施の形態４のベーンレスディフューザの構成を示す要部縦断面図である。
【図８】本発明の実施の形態５のベーンレスディフューザの構成を示す要部縦断面図である。
【図９】本発明の実施の形態６のベーンレスディフューザの構成を示す要部縦断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態７の内燃機関の過給機のコンプレッサの構成を示す縦断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態８に係る内燃機関の構成を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態８で実行される吸気絞り弁制御のルーチンを示すフローチャートである。
【図１３】図１２に示すルーチンで用いられるオイル増量フラグマップのイメージを示す図である。
【図１４】従来の内燃機関の過給機のコンプレッサの構成を示す縦断面図である。
【図１５】従来のコンプレッサによるディフューザ内のオイルミストの流れの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１について図を参照して説明する。
【００２１】
図１は本発明の実施の形態１の内燃機関の過給機のコンプレッサの構成を示す縦断面図である。本実施の形態のコンプレッサは、ハウジング２とバックプレート６によって構成される外殻を有している。バックプレート６は図示しないベアリングハウジングに固定され、バックプレート６とハウジング２とはボルトによって締結されている。
【００２２】
ハウジング２の内側にはシュラウド４が形成され、シュラウド４内にはインペラ１０が収容されている。インペラ１０は、図示しないベアリングによって回転軸線ＣＬを中心に回転可能に支持されたハブ１２と、ハブ１２の表面に取り付けられた複数のブレード１４とを有している。
【００２３】
インペラ１０の周囲には、環状のベーンレスディフューザ２０がインペラ１０を囲むように設けられている。ベーンレスディフューザ２０は、ハウジング２に設けられたシュラウド側壁面２４とバックプレート６に設けられたハブ側壁面２２とによって構成されている。シュラウド側壁面２４はシュラウド４の表面と連続的につながり、ハブ側壁面２２はハブ１２の外周部の段差を介してハブ１２の表面とつながっている。ベーンレスディフューザ２０の構成の詳細については後述する。
【００２４】
ハウジング２の内側であってベーンレスディフューザ２０の周囲には、ベーンレスディフューザ２０を取り囲むように渦巻状のスクロール３０が設けられている。コンプレッサに取り込まれた空気はインペラ１０の回転によって加速され、ベーンレスディフューザ２０によって減速されることで加圧される。ベーンレスディフューザ２０の全周から流れ出る加圧空気はスクロール３０によって集められ、１つの流れとされて下流の吸気管へと送られる。
【００２５】
本実施の形態では、ベーンレスディフューザ２０のハブ側壁面２２は、インペラ１０の回転軸線ＣＬを含む縦断面において、インペラ１０の回転軸線ＣＬに垂直な線Ｌ１に対しシュラウド側壁面２４とは反対の側に傾いて形成されている。図２はハブ側壁面２２の形状を示す斜視図である。この図に示すように、ハブ側壁面２２は円錐台面状、より詳しくは、円錐台の外周面の形状に形成されている。
【００２６】
シュラウド側壁面２４は、インペラ１０の回転軸線ＣＬを含む縦断面において、インペラ１０の回転軸線ＣＬに垂直な線Ｌ１に対しハブ側壁面２２の側に傾いて形成されている。シュラウド側壁面２４は、斜視図による図示は省略するが、円錐台面状、より詳しくは、円錐台の内周面の形状に形成されている。本実施の形態では、シュラウド側壁面２４とハブ側壁面２２との距離はベーンレスディフューザ２０の入口から出口まで一定に形成されている。
【００２７】
本実施の形態のコンプレッサによるディフューザ２０内のオイルミストの流れを模式的に表すと図３或いは図４のようになる。インペラ１０から吐出される加圧空気には軸線方向の流れの成分が残っているためにオイルミストの流れの方向は垂直線Ｌ１よりもハブ側壁面２２の側に傾いた方向となる。しかし、本実施の形態のコンプレッサによれば、ハブ側壁面２２も垂直線Ｌ１に対しシュラウド側壁面２４とは反対の側に傾いて形成されているので、インペラ１０から吐出される加圧空気の流れにのったオイルミストがハブ側壁面２２に衝突し付着することは低減される。より具体的には、図３に示すように、オイルミストの多くがディフューザ２０の壁面２２，２４と平行に飛来し、そのまま壁面２２，２４間を通過してスクロール３０へ到達するか、或いは、図４に示すように、オイルミストの多くがシュラウド側壁面２４の方に向かって飛びシュラウド側壁面２４に衝突するようになる。
【００２８】
このようなことから、本実施の形態のコンプレッサの構成によれば、ベーンレスディフューザ２０の壁面、特に、ベーンレスディフューザ２０のハブ側壁面２２へのデポジットの堆積を少なくすることができる。なお、ベーンレスディフューザ２０のシュラウド側壁面２４にはシュラウド４の表面を伝わってオイルが流れ込んでいるので、シュラウド側壁面２４に衝突するオイルミストはオイルによって洗い流される。このため、図４に示す例のようにシュラウド側壁面２４に衝突するオイルミストの量が増えたとしても、シュラウド側壁面２４ではデポジットは成長しないか、成長したとしてもその速度はとても遅い。したがって、本実施の形態のコンプレッサの構成によれば、ベーンレスディフューザ２０全体としてデポジットの堆積を少なくすることができる。
【００２９】
なお、本実施の形態及び後述する実施の形態２−７のコンプレッサが備えられる過給機は、好適には、排気ガスのエネルギーによってコンプレッサと一体回転するタービンを駆動するターボ過給機である。ただし、内燃機関のクランク軸から取り出したトルクでコンプレッサを回転させる機械式の過給機であってもよい。このような過給機を備える内燃機関はディーゼルエンジンでもよいし火花点火式エンジンでもよい。
【００３０】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について図を参照して説明する。
【００３１】
本発明の実施の形態２の内燃機関の過給機のコンプレッサは、その基本的な構成を実施の形態１のコンプレッサと同一にし、ベーンレスディフューザの形状に関する限定についてのみ実施の形態１のコンプレッサと異なっている。このことは後述する実施の形態３−６のコンプレッサについても同様である。
【００３２】
図５は本実施の形態のベーンレスディフューザの構成を示す要部縦断面図である。本実施の形態では、ベーンレスディフューザ２０のハブ側壁面２２は、インペラ１０の回転軸線を含む縦断面において、ハブ１２の表面出口における接線Ｌ２の方向に対しシュラウド側壁面２４とは反対の側に傾いて形成されている。シュラウド側壁面２４は、インペラ１０の回転軸線を含む縦断面において、ハブ１２の表面出口における接線Ｌ２の方向に対しハブ側壁面２２の側に傾いて形成されている。シュラウド側壁面２４とハブ側壁面２２との距離はベーンレスディフューザ２０の入口から出口まで一定に形成されている。
【００３３】
インペラ１０の回転軸線を含む縦断面において、インペラ１０から吐出される加圧空気の方向はハブ１２の表面出口における接線Ｌ２の方向に近くなる。よって、ベーンレスディフューザ２０のハブ側壁面２２を上記のように形成することにより、インペラ１０から吐出される加圧空気の流れにのったオイルミストがハブ側壁面２２に衝突し付着することはより確実に低減される。また、ベーンレスディフューザ２０のシュラウド側壁面２４を上記のように形成することにより、オイルミストはより確実にシュラウド側壁面２４に衝突してシュラウド４の表面を伝わって流れてくるオイルによって洗い流される。
【００３４】
実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３について図を参照して説明する。
【００３５】
図６は本発明の実施の形態３のベーンレスディフューザの構成を示す要部縦断面図である。本実施の形態では、ベーンレスディフューザ２０のハブ側壁面２２は、インペラ１０の回転軸線を含む縦断面において、ハブ１２の表面出口における接線Ｌ２の方向に対しシュラウド側壁面２４とは反対の側に傾いて形成されている。一方、シュラウド側壁面２４は、インペラ１０の回転軸線を含む縦断面において、ハブ１２の表面出口における接線Ｌ２の方向と平行に形成されている。このため、シュラウド側壁面２４とハブ側壁面２２との距離はベーンレスディフューザ２０の入口から出口にむけて次第に大きくなっている。本実施の形態で限定するベーンレスディフューザの構成によれば、実施の形態１，２のそれらと同じく、オイルミストがハブ側壁面２２に衝突し付着することを低減することができる。
【００３６】
実施の形態４．
次に、本発明の実施の形態４について図を参照して説明する。
【００３７】
図７は本発明の実施の形態４のベーンレスディフューザの構成を示す要部縦断面図である。本実施の形態では、ベーンレスディフューザ２０のハブ側壁面２２は、インペラ１０の回転軸線を含む縦断面において、インペラ１０の回転軸線に垂直な線Ｌ１に対しシュラウド側壁面２４とは反対の側に傾いて形成されている。一方、シュラウド側壁面２４は、インペラ１０の回転軸線を含む縦断面において、インペラ１０の回転軸線に垂直な線Ｌ１と平行に形成されている。つまり、 本実施の形態ではハブ側壁面２２は円錐台面状に形成されているのに対し、シュラウド側壁面２４はインペラ１０の回転軸線に垂直な平面で形成されている。このような構成によっても、実施の形態１−３のそれらと同じく、オイルミストがハブ側壁面２２に衝突し付着することを低減することができる。
【００３８】
実施の形態５．
次に、本発明の実施の形態５について図を参照して説明する。
【００３９】
図８は本発明の実施の形態５のベーンレスディフューザの構成を示す要部縦断面図である。本実施の形態では、インペラ１０の回転軸線に対し垂直な線Ｌ１に対する傾き角度がハブ側壁面２２とシュラウド側壁面２４とで異なり、シュラウド側壁面２４のほうがより大きく傾いている。このため、シュラウド側壁面２４とハブ側壁面２２との隙間はベーンレスディフューザ２０の入口から出口にむけて次第に狭くなっている。このような構成によっても、実施の形態１−４のそれらと同じく、オイルミストがハブ側壁面２２に衝突し付着することを低減することができる。
【００４０】
実施の形態６．
次に、本発明の実施の形態６について図を参照して説明する。
【００４１】
図９は本発明の実施の形態６のベーンレスディフューザの構成を示す要部縦断面図である。本実施の形態では、バックプレート６に円筒形の凹み２６が形成されている。凹み２６はインペラ１０のハブ１２の外径よりもやや大きく、ハブ１２は凹み２６に収容されている。これにより、ハブ１２の表面とベーンレスディフューザ２０のハブ側壁面２２との間に段差がなくなり、ハブ１２の表面とハブ側壁面２２とは連続的につながっている。このような構成によっても、ハブ側壁面２２がインペラ１０の回転軸線に垂直な線Ｌ１に対しシュラウド側壁面２４とは反対の側に傾いて形成されているならば、オイルミストがハブ側壁面２２に衝突し付着することは低減される。なお、本実施の形態で限定する構成は、実施の形態１−５で限定されるベーンレスディフューザの構成の何れとも組み合わせることができる。
【００４２】
実施の形態７．
次に、本発明の実施の形態７について図を参照して説明する。
【００４３】
図１０は本発明の実施の形態７の内燃機関の過給機のコンプレッサの構成を示す縦断面図である。図１０に示す本実施の形態のコンプレッサを構成する要素のうち、図１に示す実施の形態１のコンプレッサと同一の要素については同一の符号を付している。実施の形態１のコンプレッサはベーンレスディフューザ２０を備えているが、本実施の形態のコンプレッサはベーンディフューザ４０を備えている。ベーンディフューザ４０は、ハウジング２に設けられたシュラウド側壁面４４と、バックプレート６に設けられたハブ側壁面４２と、シュラウド側壁面４４とハブ側壁面４２との間に配置された複数のベーン４６とによって構成されている。ベーン４６はシュラウド側壁面４４とハブ側壁面４２の何れかに取り付けられている。
【００４４】
本実施の形態では、ベーンディフューザ４０のハブ側壁面４２は、インペラ１０の回転軸線ＣＬを含む縦断面において、インペラ１０の回転軸線ＣＬに垂直な線Ｌ１に対しシュラウド側壁面４４とは反対の側に傾いて形成されている。シュラウド側壁面４４は、インペラ１０の回転軸線ＣＬを含む縦断面において、インペラ１０の回転軸線ＣＬに垂直な線Ｌ１に対しハブ側壁面４２の側に傾いて形成されている。ベーン４６に関してはその構成について限定はない。本実施の形態のベーン４６はその角度を固定された固定ベーンでもよいし、その角度が可変な可変ベーンであってもよい。
【００４５】
本実施の形態のようなベーン４６を有するベーンディフューザ４０であっても、そのハブ側壁面４２及びシュラウド側壁面４４を上記のように形成することにより、インペラ１０から吐出される加圧空気の流れにのったオイルミストはシュラウド側壁面４４に衝突するようになってハブ側壁面４２に衝突し付着することは低減される。シュラウド側壁面４４にはシュラウド４の表面を伝わってオイルが流れ込んでいるので、シュラウド側壁面４４に衝突するオイルミストはオイルによって洗い流される。このためシュラウド側壁面４４に衝突するオイルミストの量が増えたとしてもシュラウド側壁面４４ではデポジットが成長しないか、成長したとしてもその速度はとても遅い。したがって、本実施の形態のコンプレッサの構成によれば、ベーンディフューザ４０全体としてデポジットの堆積を少なくすることができる。
【００４６】
なお、実施の形態２，３，５，６で限定されたハブ側壁面２２とシュラウド側壁面２４の傾きの関係は、本実施の形態のハブ側壁面４２とシュラウド側壁面４４の傾きの関係にも応用することができる。また、ハブ側壁面４２とシュラウド側壁面４４は、好ましくは、円錐台面状に形成されている。
【００４７】
実施の形態８．
最後に、本発明の実施の形態８について図を参照して説明する。
【００４８】
本発明が応用されたコンプレッサは、図１１に示す構成の内燃機関に用いて好適である。本実施の形態に係る内燃機関は、ディーゼルエンジン或いは火花点火式エンジンとして構成される機関本体７０を備えている。機関本体７０には吸気マニホールド７１と排気マニホールド７２が取り付けられている。吸気マニホールド７１にはエアクリーナ６１から取り込んだ空気を機関本体７０に導く吸気通路６２が接続されている。吸気通路６２にはターボ過給機５０のコンプレッサ５１が取り付けられている。このコンプレッサ５１には実施の形態１−７の何れかのコンプレッサが用いられている。吸気通路６２におけるコンプレッサ５１の上流には吸気絞り弁８３が取り付けられている。吸気通路６２におけるコンプレッサ５１の下流にはインタークーラ６３が設けられ、インタークーラ６３の下流にはスロットル弁６４が取り付けられている。排気マニホールド７２には触媒装置６６や図示しないマフラーが設けられた排気通路６５が接続されている。排気通路６５における触媒装置６６の上流にはターボ過給機５０のタービン５２が取り付けられている。
【００４９】
本実施の形態に係る内燃機関は、機関本体７０において燃焼室からクランクケース内に漏れ出たブローバイガスを吸気通路６２に戻すためのブローバイガス通路８１を備えている。ブローバイガス通路８１は機関本体７０のシリンダヘッドと吸気通路６２におけるコンプレッサ５１の上流とを連通させている。ブローバイガス通路８１には、ブローバイガスに含まれるオイルミストを捕集し回収するためのオイルセパレータ８２が設けられている。ただし、一部のオイルミストはオイルセパレータ８２で捕集されず、ブローバイガスとともに吸気通路６２へと流れていく。吸気通路６２に流れ出たオイルミストは空気とともにコンプレッサ５１に流入する。
【００５０】
コンプレッサ５１に流入したオイルミストはデポジットの原因となるが、コンプレッサ５１には実施の形態１−７の何れかのコンプレッサが用いられているためにデポジットの堆積は少ない。しかし、コンプレッサ５１内の温度が上昇する高負荷高回転運転が続いた場合には、コンプレッサ５１内にデポジットが堆積する確率は上昇する。本実施の形態では、このような状況においてデポジットの堆積を確実に抑制するためのエンジン制御を実施する。
【００５１】
そのエンジン制御では、ブローバイガス通路８１から吸気通路６２に戻されるブローバイガスの流量を増大させることが行われる。ブローバイガスの流量が増えれば、それに含まれて吸気通路６２内に流入するオイルミストの量も増大する。小粒のオイルミストはデポジットの原因ではあるが、オイルミストが多量になって液滴状になればデポジットを洗い流す効果が顕著になる。よって、ブローバイガスの量を増大させて多量のオイルミストをコンプレッサ５１内に流入させることで、コンプレッサ５１内のデポジットの堆積を確実に抑制することができる。
【００５２】
本実施の形態では、ブローバイガスの流量を増大させる手段として吸気絞り弁８３が利用される。吸気絞り弁８３の開度を閉じ側に調整することで、吸気通路６２におけコンプレッサ５１の上流に作用する負圧が増大し、ブローバイガス通路８１から吸気通路６２内に取り込まれるブローバイガスの流量が増大する。このような吸気絞り弁８３の制御は内燃機関の制御装置であるＥＣＵ９０によって行われる。
【００５３】
図１２のフローチャートはＥＣＵ９０が実行する吸気絞り弁制御のルーチンを示している。ＥＣＵ９０はこのルーチンを所定の制御周期で実行する。最初のステップＳ２では、ＥＣＵ９０はクランク角センサの信号から計算されるエンジン回転数ＮＥを取り込む。次のステップＳ４では、 ＥＣＵ９０は燃料噴射量から計算される負荷率ＫＬを取り込む。そして、次のステップＳ６では、ＥＣＵ９０は標準吸気絞りマップを用いてエンジン回転数ＮＥと負荷率ＫＬから吸気絞り弁８３の基本開度Ｄｂを決定する。標準吸気絞りマップは、燃費性能などの観点からエンジン回転数ごとに且つ負荷率ごとに決定した吸気絞り弁８３の開度をマップ化したものである。
【００５４】
さらに、ステップＳ８では、ＥＣＵ９０は、エンジン回転数ＮＥと負荷率ＫＬをオイル増量フラグマップに当てはめることで、ブローバイガスの増量を行うかどうかを決定するフラグＦＬＧの値を得る。図１３はオイル増量フラグマップのイメージをグラフで示す図である。図１３に示すエンジン回転数ＮＥと負荷率ＫＬを軸とするグラフにおいて、グラフ中の曲線よりも高負荷高回転側の領域がフラグＦＬＧがＯＮ（値は１）にされる領域であり、曲線よりも低負荷低回転側の領域がフラグＦＬＧがＯＦＦ（値は０）にされる領域である。
【００５５】
ＥＣＵ９０は、ステップＳ１０でフラグＦＬＧがＯＮかどうか判定し、その判定結果に応じて吸気絞り弁８３の開度を決定する。フラグＦＬＧがＯＮの場合、ＥＣＵ９０による処理はステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、基本開度Ｄｂに補正値ΔＤを加算した値が吸気絞り弁８３へ指令する指令開度Ｄａｎｇとして決定される。一方、フラグＦＬＧがＯＦＦの場合、ＥＣＵ９０による処理はステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、基本開度Ｄｂがそのまま吸気絞り弁８３へ指令する指令開度Ｄａｎｇとして決定される。
【００５６】
ステップＳ１６では、ＥＣＵ９０はステップＳ１２或いはステップ１４で決定した指令開度Ｄａｎｇに基づいて吸気絞り弁８３を制御する。吸気絞り弁８３の開度は指令開度Ｄａｎｇがゼロの場合に全開となり、指令開度Ｄａｎｇの値が大きいほど吸気絞り弁８３の開度は小さくされる。よって、ステップＳ１２の処理が選択された場合には吸気絞り弁８３は通常よりも閉じられ、それによる負圧の増大によってブローバイガスの流量が増大する。一方、ステップＳ１４の処理が選択された場合には、吸気絞り弁８３は通常の開度に制御される。
【００５７】
その他．
本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、上述の実施の形態ではディフューザのハブ側壁面は円錐台面状に形成されているが、ハブ側壁面の形状は必ずしもそれには限定されない。インペラの回転軸線を含む縦断面において、インペラの回転軸線に垂直な方向に対しシュラウド側壁面とは反対の側に全体として傾いているのであれば、ハブ側壁面の一部が湾曲していたり全体が湾曲面になっていてもよい。また、傾きの異なる複数の円錐台面の組み合わせによってハブ側壁面が構成されていてもよい。シュラウド側壁面に関しても同様である。
【符号の説明】
【００５８】
２  ハウジング
４  シュラウド
６  バックプレート
１０  インペラ
１２  ハブ
１４  ブレード
２０  ベーンレスディフューザ
２２  ハブ側壁面
２４  シュラウド側壁面
３０  スクロール
４０  ベーンディフューザ
４２  ハブ側壁面
４４  シュラウド側壁面
４６  ベーン
【図１】
2014006751.tif 000003
【図２】
2014006751.tif 000004
【図３】
2014006751.tif 000005
【図４】
2014006751.tif 000006
【図５】
2014006751.tif 000007
【図６】
2014006751.tif 000008
【図７】
2014006751.tif 000009
【図８】
2014006751.tif 000010
【図９】
2014006751.tif 000011
【図１０】
2014006751.tif 000012
【図１１】
2014006751.tif 000013
【図１２】
2014006751.tif 000014
【図１３】
2014006751.tif 000015
【図１４】
2014006751.tif 000016
【図１５】
2014006751.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成26年12月19日(2014.12.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングの内側に形成されたシュラウドと、
前記シュラウド内に回転可能に配置されたハブと前記ハブの表面に取り付けられた複数のブレードとを有するインペラと、
前記インペラの周囲を囲む環状のベーンレスディフューザと、
前記ベーンレスディフューザの周囲を囲む渦巻状のスクロールとを備え、
前記ベーンレスディフューザのハブ側壁面は、前記インペラの回転軸線を含む縦断面において、前記インペラから吐出されるガスの流れの方向に対しシュラウド側壁面とは反対の側に傾いて形成されていることを特徴とする内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【請求項２】
前記ハブの表面出口における接線の方向は、前記インペラの回転軸線を含む縦断面において、前記インペラの回転軸線に垂直な方向に対し前記シュラウドとは反対の側に傾いており、
前記ベーンレスディフューザの前記ハブ側壁面は、前記インペラの回転軸線を含む縦断面において、前記ハブの表面出口における接線の方向に対し前記シュラウド側壁面とは反対の側に傾いて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【請求項３】
前記ベーンレスディフューザの前記ハブ側壁面は円錐台面状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【請求項４】
前記ベーンレスディフューザの前記シュラウド側壁面は、前記インペラの回転軸線を含む縦断面において、前記インペラの回転軸線に垂直な方向に対し前記ハブ側壁面の側に傾いて形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【請求項５】
前記ベーンレスディフューザの前記シュラウド側壁面は、前記インペラの回転軸線を含む縦断面において、前記インペラから吐出されるガスの流れの方向に対し平行に或いは前記ハブ側壁面の側に傾いて形成されていることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【請求項６】
前記ベーンレスディフューザの前記シュラウド側壁面は、前記インペラの回転軸線を含む縦断面において、前記ハブの表面出口における接線の方向に対し前記ハブ側壁面の側に傾いて形成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【請求項７】
前記ベーンレスディフューザの前記シュラウド側壁面は円錐台面状に形成されていることを特徴とする請求項４乃至６の何れか１項に記載の内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【請求項８】
ハウジングの内側に形成されたシュラウドと、
前記シュラウド内に回転可能に配置されたハブと前記ハブの表面に取り付けられた複数のブレードとを有するインペラと、
前記インペラの周囲を囲む環状のディフューザと、
前記ディフューザの周囲を囲む渦巻状のスクロールとを備え、
前記ディフューザのハブ側壁面は、前記インペラの回転軸線を含む縦断面において、前記インペラから吐出されるガスの流れの方向に対しシュラウド側壁面とは反対の側に傾いて形成され、
前記ディフューザの前記シュラウド側壁面は、前記インペラの回転軸線を含む縦断面において、前記インペラの回転軸線に垂直な方向に対し前記ハブ側壁面の側に傾いて形成されていることを特徴とする内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【請求項９】
前記ディフューザの前記シュラウド側壁面は、前記インペラの回転軸線を含む縦断面において、前記インペラから吐出されるガスの流れの方向に対し平行に或いは前記ハブ側壁面の側に傾いて形成されていることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【請求項１０】
前記ハブの表面出口における接線の方向は、前記インペラの回転軸線を含む縦断面において、前記インペラの回転軸線に垂直な方向に対し前記シュラウドとは反対の側に傾いており、
前記ディフューザの前記ハブ側壁面は、前記インペラの回転軸線を含む縦断面において、前記ハブの表面出口における接線の方向に対し前記シュラウド側壁面とは反対の側に傾いて形成されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【請求項１１】
前記ディフューザの前記シュラウド側壁面は、前記インペラの回転軸線を含む縦断面において、前記ハブの表面出口における接線の方向に対し前記ハブ側壁面の側に傾いて形成されていることを特徴とする請求項８乃至１０の何れか１項に記載の内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【請求項１２】
前記ディフューザの前記ハブ側壁面は円錐台面状に形成されていることを特徴とする請求項８乃至１１の何れか１項に記載の内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【請求項１３】
前記ディフューザの前記シュラウド側壁面は円錐台面状に形成されていることを特徴とする請求項８乃至１２の何れか１項に記載の内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【手続補正書】
【提出日】平成27年12月9日(2015.12.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングの内側に形成されたシュラウドと、
前記シュラウド内に回転可能に配置されたハブと前記ハブの表面に取り付けられた複数のブレードとを有するインペラと、
前記インペラの周囲を囲む環状のベーンレスディフューザと、
前記ベーンレスディフューザの周囲を囲む渦巻状のスクロールと、を備え、
前記ハブの表面出口における接線の方向は、前記インペラの回転軸線を含む縦断面において、前記インペラの回転軸線に垂直な方向に対し前記シュラウドとは反対の側に傾いており、
前記ベーンレスディフューザのハブ側壁面は、
前記インペラの回転軸線を含む縦断面において、前記インペラから吐出されるガスの流れの方向に対しシュラウド側壁面とは反対の側に傾いて形成され、かつ、
前記インペラの回転軸線を含む縦断面において、前記ハブの表面出口における接線の方向に対し前記シュラウド側壁面とは反対の側に傾いていることを特徴とする内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【請求項２】
前記ベーンレスディフューザの前記ハブ側壁面は円錐台面状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【請求項３】
前記ベーンレスディフューザの前記シュラウド側壁面は、前記インペラの回転軸線を含む縦断面において、前記インペラの回転軸線に垂直な方向に対し前記ハブ側壁面の側に傾いて形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【請求項４】
前記ベーンレスディフューザの前記シュラウド側壁面は、前記インペラの回転軸線を含む縦断面において、前記インペラから吐出されるガスの流れの方向に対し平行に或いは前記ハブ側壁面の側に傾いて形成されていることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【請求項５】
前記ベーンレスディフューザの前記シュラウド側壁面は、前記インペラの回転軸線を含む縦断面において、前記ハブの表面出口における接線の方向に対し前記ハブ側壁面の側に傾いて形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【請求項６】
前記ベーンレスディフューザの前記シュラウド側壁面は円錐台面状に形成されていることを特徴とする請求項３乃至５の何れか１項に記載の内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【請求項７】
ハウジングの内側に形成されたシュラウドと、
前記シュラウド内に回転可能に配置されたハブと前記ハブの表面に取り付けられた複数のブレードとを有するインペラと、
前記インペラの周囲を囲む環状のディフューザと、
前記ディフューザの周囲を囲む渦巻状のスクロールと、を備え、
前記ハブの表面出口における接線の方向は、前記インペラの回転軸線を含む縦断面において、前記インペラの回転軸線に垂直な方向に対し前記シュラウドとは反対の側に傾いており、
前記ディフューザのハブ側壁面は、前記インペラの回転軸線を含む縦断面において、前記インペラから吐出されるガスの流れの方向に対しシュラウド側壁面とは反対の側に傾いて形成され、かつ、前記インペラの回転軸線を含む縦断面において、前記ハブの表面出口における接線の方向に対し前記シュラウド側壁面とは反対の側に傾いて形成されており、
前記ディフューザの前記シュラウド側壁面は、前記インペラの回転軸線を含む縦断面において、前記インペラの回転軸線に垂直な方向に対し前記ハブ側壁面の側に傾いて形成されていることを特徴とする内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【請求項８】
前記ディフューザの前記シュラウド側壁面は、前記インペラの回転軸線を含む縦断面において、前記インペラから吐出されるガスの流れの方向に対し平行に或いは前記ハブ側壁面の側に傾いて形成されていることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【請求項９】
前記ディフューザの前記シュラウド側壁面は、前記インペラの回転軸線を含む縦断面において、前記ハブの表面出口における接線の方向に対し前記ハブ側壁面の側に傾いて形成されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【請求項１０】
前記ディフューザの前記ハブ側壁面は円錐台面状に形成されていることを特徴とする請求項７乃至９の何れか１項に記載の内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【請求項１１】
前記ディフューザの前記シュラウド側壁面は円錐台面状に形成されていることを特徴とする請求項７乃至１０の何れか１項に記載の内燃機関の過給機のコンプレッサ。
【国際調査報告】
2014006751.tif 000018
2014006751.tif 000019
2014006751.tif 000020
2014006751.tif 000021