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JP7526701B2 - Compressor casing, turbocharger, and turbocharger operating method - Google Patents
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JP7526701B2 - Compressor casing, turbocharger, and turbocharger operating method - Google Patents

Compressor casing, turbocharger, and turbocharger operating method Download PDF

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Description

本開示は、コンプレッサケーシング、過給機及び過給機の運転方法に関する。 This disclosure relates to a compressor casing, a turbocharger, and a method for operating a turbocharger.

エンジンの起動時にはエンジンから過給機に流れる排ガスが少なく、また、過給機の回
転体の慣性により、過給機が行う仕事が少なく、過給機からエンジンへ送られる圧縮空気
の量が少ないため、エンジンから黒煙が排出されることがある。このような黒煙排出の抑
制や、エンジン起動時の過給機の負荷応答性(増速性)の改善による過給機効率の改善の
ために、コンプレッサケーシングの空気案内筒に設けた噴射穴からコンプレッサインペラ
のインペラ翼に圧縮ガスを噴射する方法がある。
At engine startup, the amount of exhaust gas flowing from the engine to the turbocharger is small, and the amount of compressed air sent from the turbocharger to the engine is small because of the inertia of the turbocharger's rotor, so black smoke may be emitted from the engine. In order to suppress such black smoke emission and improve the turbocharger's load response (speed-up) at engine startup and thereby improve turbocharger efficiency, there is a method of injecting compressed gas into the impeller blades of the compressor impeller from injection holes provided in the air guide tube of the compressor casing.

特許文献1には、エンジンの負荷を上昇させる際に、過給機におけるコンプレッサイン
ペラの外周部全域に多数設けられた噴射穴からコンプレッサインペラのインペラ翼に向け
て圧縮空気(圧縮ガス)を供給することで、目標とする過給空気圧を得ることが記載され
ている。
Patent Document 1 describes how, when increasing the load on the engine, a target supercharged air pressure is obtained by supplying compressed air (compressed gas) toward the impeller blades of the compressor impeller from a large number of injection holes provided around the entire outer periphery of the compressor impeller in the supercharger.

特開昭61-132721号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 132721/1986

本願発明者の知見によれば、特許文献1に記載の構成のように、コンプレッサインペラ
の出口近傍(コンプレッサインペラの外周部)に圧縮ガスを噴射する場合、エンジンの起
動時等のエンジンの負荷が比較的小さい場合にはコンプレッサインペラの回転をアシスト
するための大きなモーメントが得られるものの、エンジンの負荷が大きくなるにつれて(
過給機の回転数が大きくなるにつれて)コンプレッサインペラの回転を圧縮ガスによって
アシストする効果が限定的になりやすいことが明らかとなった。このため、特許文献1に
記載の構成では、コンプレッサインペラの回転を圧縮ガスの噴射によってアシストできる
過給機の回転数の範囲は限定的であった。
According to the findings of the present inventors, when compressed gas is injected near the outlet of the compressor impeller (the outer periphery of the compressor impeller) as in the configuration described in Patent Document 1, a large moment for assisting the rotation of the compressor impeller can be obtained when the engine load is relatively small, such as when the engine is started up. However, as the engine load increases (
It became clear that the effect of assisting the rotation of the compressor impeller by the compressed gas tends to be limited as the rotation speed of the turbocharger increases. For this reason, in the configuration described in Patent Document 1, the range of the rotation speed of the turbocharger in which the rotation of the compressor impeller can be assisted by the injection of the compressed gas is limited.

上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも一実施形態は、過給機の広範囲の回転数に亘
ってコンプレッサインペラの回転を圧縮ガスによって良好にアシストすることを可能とす
るコンプレッサケーシング及びこれを備える過給機並びに過給機の運転方法を提供するこ
とを目的とする。
In view of the above circumstances, at least one embodiment of the present disclosure has an object to provide a compressor casing that enables the rotation of a compressor impeller to be effectively assisted by compressed gas over a wide range of rotation speeds of the turbocharger, a turbocharger including the same, and an operating method of the turbocharger.

上記目的を達成するため、本開示の少なくとも一実施形態に係るコンプレッサケーシン
グは、
過給機のコンプレッサインペラを収容するコンプレッサケーシングであって、
前記コンプレッサインペラのインペラ翼に向けて圧縮ガスを噴射するための複数の噴射
穴を備え、
前記複数の噴射穴は、
少なくとも1つの第1噴射穴と、
前記コンプレッサインペラの軸方向において前記第1噴射穴の出口とは異なる位置に
出口を有する少なくとも1つの第2噴射穴と、
を含む。
In order to achieve the above object, a compressor casing according to at least one embodiment of the present disclosure comprises:
A compressor casing that houses a compressor impeller of a turbocharger,
a plurality of injection holes for injecting compressed gas toward the impeller blades of the compressor impeller;
The plurality of injection holes are
At least one first injection hole;
at least one second injection hole having an outlet at a position different from an outlet of the first injection hole in the axial direction of the compressor impeller;
including.

上記目的を達成するため、本開示の少なくとも一実施形態に係る過給機は、
上記コンプレッサケーシングと、
前記過給機及びエンジンの少なくとも一方の運転状態に応じて前記少なくとも1つの第
1バルブ及び前記少なくとも1つの第2バルブを制御するように構成されたバルブ制御装
置と、
を備える。
In order to achieve the above object, a turbocharger according to at least one embodiment of the present disclosure includes:
The compressor casing;
a valve control device configured to control the at least one first valve and the at least one second valve in response to an operating state of at least one of the turbocharger and the engine;
Equipped with.

上記目的を達成するため、本開示の少なくとも一実施形態に係る過給機の運転方法は、
過給機のコンプレッサケーシングに設けられた第1噴射穴からコンプレッサインペラの
インペラ翼に向けて圧縮ガスを噴射する第1噴射穴噴射ステップと、
前記コンプレッサインペラの軸方向における前記第1噴射穴よりも下流側にて前記コン
プレッサケーシングに設けられた第2噴射穴から前記インペラ翼に向けて圧縮ガスを噴射
する第2噴射穴噴射ステップと、
を備え、
前記過給機の回転数が第1回転数域にある場合に前記第2噴射穴噴射ステップを実行し
、前記過給機の回転数が前記第1回転数域よりも高い回転数域である第2回転数域にある
場合に前記第1噴射穴噴射ステップを実行する。
In order to achieve the above object, a method for operating a turbocharger according to at least one embodiment of the present disclosure includes:
a first injection hole injection step of injecting compressed gas from a first injection hole provided in a compressor casing of the turbocharger toward an impeller blade of a compressor impeller;
a second jet hole injection step of injecting compressed gas toward the impeller blades from a second jet hole provided in the compressor casing downstream of the first jet hole in the axial direction of the compressor impeller;
Equipped with
The second jet hole injection step is executed when the rotation speed of the turbocharger is in a first rotation speed range, and the first jet hole injection step is executed when the rotation speed of the turbocharger is in a second rotation speed range that is higher than the first rotation speed range.

本開示の少なくとも一実施形態によれば、過給機の広範囲の回転数に亘ってコンプレッ
サインペラの回転を圧縮ガスによって良好にアシストすることを可能とするコンプレッサ
ケーシング及びこれを備える過給機並びに過給機の運転方法が提供される。
According to at least one embodiment of the present disclosure, there is provided a compressor casing that enables the rotation of a compressor impeller to be effectively assisted by compressed gas over a wide range of rotational speeds of the turbocharger, a turbocharger including the same, and an operating method of the turbocharger.

一実施形態に係る過給機2の概略断面を模式的に示す図である。FIG. 1 is a diagram that illustrates a schematic cross section of a turbocharger 2 according to an embodiment. 図1に示した過給機2に適用可能な遠心圧縮機4の断面構成の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a cross-sectional configuration of a centrifugal compressor 4 that can be applied to the turbocharger 2 shown in FIG. 図2に示した遠心圧縮機4における噴射穴28近傍の拡大図である。3 is an enlarged view of the vicinity of a jet hole 28 in the centrifugal compressor 4 shown in FIG. 2. 圧縮空気の投入時における過給機2の回転数と圧縮空気の投入による過給機2の回転数の増加量との関係を示す図である。1 is a diagram showing the relationship between the rotation speed of the turbocharger 2 when compressed air is injected and the increase in the rotation speed of the turbocharger 2 due to the injection of compressed air. FIG. インペラ翼18の前縁18LEから後縁18TEまでの子午面方向距離における静圧分布の例を示す図である。1 is a diagram showing an example of static pressure distribution in the meridian direction distance from a leading edge 18LE to a trailing edge 18TE of an impeller blade 18. FIG. 複数の噴射穴28の出口28a2の周方向の配置の一例を示す図である。13 is a diagram showing an example of the circumferential arrangement of outlets 28a2 of a plurality of injection holes 28. FIG. 複数の噴射穴28の出口28a2の周方向の配置の他の一例を示す図である。13 is a diagram showing another example of the circumferential arrangement of outlets 28a2 of a plurality of injection holes 28. FIG. バルブ36a~36c及びバルブ制御装置38を備えた過給機2における遠心圧縮機4の断面構成の一例を模式的に示す図であり、噴射穴28近傍の拡大図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a cross-sectional configuration of a centrifugal compressor 4 in a turbocharger 2 equipped with valves 36a to 36c and a valve control device 38, and is an enlarged view of the vicinity of an injection hole 28. バルブ制御装置38によって実行する噴射モードを決定するための判定フローを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a determination flow for determining an injection mode to be executed by a valve control device 38. 過給機2の回転数、バルブ36a~36cの開度及び圧縮空気の噴射量の時系列変化を示す図である。11 is a diagram showing time series changes in the rotation speed of the turbocharger 2, the opening degree of the valves 36a to 36c, and the injection amount of compressed air. 塞ぎ部材42を備える過給機2の一例を説明するための図である。2 is a diagram for explaining an example of a turbocharger 2 including a blocking member 42. FIG. 塞ぎ部材42を備える過給機2の他の一例を説明するための図である。11 is a diagram for explaining another example of a turbocharger 2 including a blocking member 42. FIG.

以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施
形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相
対的配置等は、発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「
同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配
置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相
対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表
現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の
差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形
状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部
等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有
する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
Hereinafter, some embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of components described as the embodiments or shown in the drawings are merely illustrative examples and are not intended to limit the scope of the invention.
For example, "in a certain direction,""along a certain direction,""parallel,""orthogonal,""center,"
Expressions expressing relative or absolute configuration, such as "concentric" or "coaxial", do not only express such a configuration strictly, but also express a state in which there is a relative displacement with a tolerance or an angle or distance to the extent that the same function is obtained.
For example, expressions indicating that things are in an equal state, such as "identical,""equal," and "homogeneous," not only indicate a state of strict equality, but also indicate a state in which there is a tolerance or a difference to the extent that the same function is obtained.
For example, expressions describing shapes such as a rectangular shape or a cylindrical shape do not only refer to rectangular shapes, cylindrical shapes, etc. in the strict geometric sense, but also refer to shapes that include uneven portions, chamfered portions, etc., to the extent that the same effect is obtained.
On the other hand, the expressions "comprise,""include,""have,""includes," or "have" of one element are not exclusive expressions excluding the presence of other elements.

図1は、一実施形態に係る過給機2の概略断面を模式的に示す図である。
図1に示すように、過給機2は、遠心圧縮機4及びタービン6を備える。
遠心圧縮機4は、コンプレッサインペラ8及びコンプレッサインペラ8を収容するコン
プレッサケーシング10を含む。タービン6は、タービンホイール12及びタービンホイ
ール12を収容するタービンケーシング14を含む。
FIG. 1 is a diagram that illustrates a schematic cross section of a turbocharger 2 according to one embodiment.
As shown in FIG. 1 , the turbocharger 2 includes a centrifugal compressor 4 and a turbine 6 .
The centrifugal compressor 4 includes a compressor impeller 8 and a compressor casing 10 that houses the compressor impeller 8. The turbine 6 includes a turbine wheel 12 and a turbine casing 14 that houses the turbine wheel 12.

コンプレッサインペラ8は、ハブ16及びハブ16の外周面に周方向に間隔を空けて設
けられた複数のインペラ翼18を含む。コンプレッサインペラ8とタービンホイール12
とは回転軸20を介して連結されており、一体的に回転するように構成されている。回転
軸20は、軸受22によって回転可能に支持されている。軸受22は、軸受ケーシング2
4に収容されている。軸受ケーシング24は、軸方向における一端側にてコンプレッサケ
ーシング10に連結されており、軸方向における他端側にてタービンケーシング14に連
結されている。
The compressor impeller 8 includes a hub 16 and a plurality of impeller blades 18 spaced apart in the circumferential direction on the outer circumferential surface of the hub 16.
The rotating shaft 20 is connected to the bearing casing 2 and is configured to rotate together. The rotating shaft 20 is rotatably supported by a bearing 22. The bearing 22 is supported by a bearing casing 2.
The bearing casing 24 is housed in the compressor casing 10 at one axial end thereof, and is connected to the turbine casing 14 at the other axial end thereof.

不図示のエンジンの排ガスによってタービンホイール12が回転することにより、ター
ビンホイール12に回転軸20を介して連結されたコンプレッサインペラ8が回転して空
気が圧縮され、遠心圧縮機4から吐出された圧縮空気がエンジンに供給される。
As the turbine wheel 12 rotates due to exhaust gas from an engine (not shown), the compressor impeller 8 connected to the turbine wheel 12 via a rotating shaft 20 rotates and compresses the air, and the compressed air discharged from the centrifugal compressor 4 is supplied to the engine.

なお、本明細書では、コンプレッサインペラ8の軸方向すなわち回転軸20の軸方向を
単に「軸方向」と記載し、コンプレッサインペラ8の径方向すなわち回転軸20の径方向
を単に「径方向」と記載し、コンプレッサインペラ8の周方向すなわち回転軸20の周方
向を単に「周方向」と記載することとする。
In this specification, the axial direction of the compressor impeller 8, i.e., the axial direction of the rotating shaft 20, will be simply referred to as the "axial direction", the radial direction of the compressor impeller 8, i.e., the radial direction of the rotating shaft 20, will be simply referred to as the "radial direction", and the circumferential direction of the compressor impeller 8, i.e., the circumferential direction of the rotating shaft 20, will be simply referred to as the "circumferential direction".

図2は、図1に示した過給機2に適用可能な遠心圧縮機4の詳細構成の一例を示す図で
ある。
図2に示す例示的な形態では、コンプレッサケーシング10は、コンプレッサインペラ
8に空気を案内する空気案内筒30と、コンプレッサインペラ8の外周側に渦状のスクロ
ール流路32を形成するスクロールケーシング34とを含む。空気案内筒30は、コンプ
レッサインペラ8を囲繞するように筒状に構成されている。空気案内筒30の内径及び外
径は、インペラ翼18の前縁18LEの位置よりも空気の流れにおける下流側では、軸方
向において下流側に向かうにつれて拡大する。なお、本明細書では、空気の流れにおける
上流側及び下流側をそれぞれ単に「上流側」及び「下流側」と記載することとする。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a detailed configuration of the centrifugal compressor 4 that can be applied to the turbocharger 2 shown in FIG.
In the exemplary embodiment shown in Fig. 2, the compressor casing 10 includes an air guide tube 30 that guides air to the compressor impeller 8, and a scroll casing 34 that forms a spiral scroll passage 32 on the outer circumferential side of the compressor impeller 8. The air guide tube 30 is configured in a cylindrical shape so as to surround the compressor impeller 8. The inner and outer diameters of the air guide tube 30 expand toward the downstream side in the axial direction on the downstream side in the air flow from the position of the leading edge 18LE of the impeller blade 18. Note that in this specification, the upstream side and the downstream side in the air flow will be simply referred to as the "upstream side" and the "downstream side", respectively.

図2に示すように、コンプレッサケーシング10の空気案内筒30は、コンプレッサイ
ンペラ8のインペラ翼18の負圧面26(翼面)に向けて圧縮空気を噴射するための複数
の噴射穴28を備える。複数の噴射穴28の各々は、空気案内筒30の外周面から内周面
に貫通する貫通孔であり、図示する例では空気案内筒30を直線状に貫通している。噴射
穴28の各々は、インペラ翼18の負圧面26に垂直な方向に沿って、圧縮ガスとしての
圧縮空気を負圧面26噴射するように形成されていてもよい。すなわち、各噴射穴28の
中心軸線とインペラ翼18の負圧面26とのなす角度は90度程度であってもよい。
As shown in Fig. 2, the air guide tube 30 of the compressor casing 10 has a plurality of injection holes 28 for injecting compressed air toward the negative pressure surface 26 (blade surface) of the impeller blade 18 of the compressor impeller 8. Each of the plurality of injection holes 28 is a through hole penetrating from the outer peripheral surface to the inner peripheral surface of the air guide tube 30, and in the illustrated example, penetrates the air guide tube 30 in a straight line. Each of the injection holes 28 may be formed so as to inject compressed air as compressed gas toward the negative pressure surface 26 along a direction perpendicular to the negative pressure surface 26 of the impeller blade 18. That is, the angle between the central axis of each injection hole 28 and the negative pressure surface 26 of the impeller blade 18 may be about 90 degrees.

また、図示する例では、空気案内筒30の外周面とスクロールケーシング34との間に
圧縮空気が通る環状の空間31が形成されており、スクロールケーシング34は、環状の
空間31に圧縮空気を供給するように径方向に沿って延在する圧縮空気通路35を含む。
圧縮空気通路35は圧縮空気の供給源としての圧縮空気タンク46に圧縮空気ライン44
を介して接続されている。圧縮空気ライン44には、圧縮空気タンク46からの圧縮空気
の供給を制御するためのバルブ45が設けられている。圧縮空気タンク46から圧縮空気
ライン44、圧縮空気通路35及び空間31を順に通った圧縮空気は、噴射穴28からイ
ンペラ翼18の負圧面26に向けて噴射されて、コンプレッサインペラ8の回転をアシス
トするアシスト空気として機能する。
In addition, in the illustrated example, an annular space 31 through which compressed air passes is formed between the outer peripheral surface of the air guide tube 30 and the scroll casing 34, and the scroll casing 34 includes a compressed air passage 35 extending radially so as to supply compressed air to the annular space 31.
The compressed air passage 35 is connected to a compressed air tank 46 as a compressed air supply source through a compressed air line 44.
The compressed air line 44 is provided with a valve 45 for controlling the supply of compressed air from a compressed air tank 46. The compressed air that passes from the compressed air tank 46 through the compressed air line 44, the compressed air passage 35, and the space 31 in this order is injected from the injection holes 28 toward the negative pressure surface 26 of the impeller blade 18, and functions as assist air that assists the rotation of the compressor impeller 8.

複数の噴射穴28は、以下に詳述するように、複数の噴射穴28aと、複数の噴射穴2
8bと、複数の噴射穴28cとを含む。
The plurality of injection holes 28 are, as described in detail below, a plurality of injection holes 28a and a plurality of injection holes 2
8b and a plurality of injection holes 28c.

図3は、図2に示した遠心圧縮機4における噴射穴28近傍の拡大図である。
図3に示すように、複数の噴射穴28aは、複数の噴射穴28のなかで、最もインペラ
翼18の前縁18LEに近い位置に形成されている。
FIG. 3 is an enlarged view of the vicinity of the injection hole 28 in the centrifugal compressor 4 shown in FIG.
As shown in FIG. 3 , among the multiple injection holes 28 , the multiple injection holes 28 a are formed at a position closest to the leading edge 18 LE of the impeller blade 18 .

噴射穴28aの出口28a2は、軸方向において、インペラ翼18の前縁18LEの翼
先端18LE1と、噴射穴28bの出口28b2との間に位置する。したがって、噴射穴
28aの出口28a2は、噴射穴28bの出口28b2及び噴射穴28cの出口28c2
の各々よりも径方向における内側に位置する。すなわち、噴射穴28aの出口28a2は
、噴射穴28bの出口28b2及び噴射穴28cの出口28c2の各々よりも内周側に位
置する。噴射穴28aは、コンプレッサインペラ8の入口側の部分(コンプレッサインペ
ラ8の内周部)すなわちインペラ翼18における前縁18LE側の部分18iに圧縮空気
を噴射するように構成されている。複数の噴射穴28aは、軸方向における同一の位置に
て周方向に間隔を空けて設けられている。複数の噴射穴28aの入口28a1は、軸方向
における同一の位置にて周方向に間隔を空けて設けられている。複数の噴射穴28aの出
口28a2は、軸方向における同一の位置にて周方向に間隔を空けて設けられている。
The outlet 28a2 of the injection hole 28a is located between the blade tip 18LE1 of the leading edge 18LE of the impeller blade 18 and the outlet 28b2 of the injection hole 28b in the axial direction.
2. In other words, the outlet 28a2 of the injection hole 28a is located radially inward relative to the outlet 28b2 of the injection hole 28b and the outlet 28c2 of the injection hole 28c. The injection hole 28a is configured to inject compressed air into the inlet side portion of the compressor impeller 8 (the inner peripheral portion of the compressor impeller 8), i.e., the portion 18i of the impeller blade 18 on the leading edge 18LE side. The multiple injection holes 28a are provided at the same position in the axial direction and spaced apart in the circumferential direction. The inlets 28a1 of the multiple injection holes 28a are provided at the same position in the axial direction and spaced apart in the circumferential direction. The outlets 28a2 of the multiple injection holes 28a are provided at the same position in the axial direction and spaced apart in the circumferential direction.

複数の噴射穴28bは、軸方向において、複数の噴射穴28aと複数の噴射穴28cと
の間の位置に形成されている。
The multiple injection holes 28b are formed at positions between the multiple injection holes 28a and the multiple injection holes 28c in the axial direction.

噴射穴28bの出口28b2は、軸方向において、噴射穴28aの出口28a2と噴射
穴28cの出口28c2との間に位置する。すなわち、噴射穴28bの出口28b2は、
軸方向において、噴射穴28aの出口28a2よりも下流側且つ噴射穴28cの出口28
c2よりも上流側に位置する。したがって、噴射穴28bの出口28b2は、噴射穴28
aの出口28a2よりも径方向における外側、且つ、噴射穴28cの出口28c2よりも
径方向における内側に位置する。すなわち、噴射穴28bの出口28b2は、噴射穴28
aの出口28a2よりも外周側、且つ、噴射穴28bの出口28c2よりも内周側に位置
する。噴射穴28bは、コンプレッサインペラ8の入口側の部分(コンプレッサインペラ
8の内周部)と出口側の部分(コンプレッサインペラ8の外周部)との間の中間部分すな
わちインペラ翼18における前縁18LE側の部分18iと後縁18TE側の部分18o
との間の中間部分18mに圧縮空気を噴射するように構成されている。複数の噴射穴28
bは、軸方向における同一の位置にて周方向に間隔を空けて設けられている。複数の噴射
穴28bの入口28b1は、軸方向における同一の位置にて周方向に間隔を空けて設けら
れている。複数の噴射穴28bの出口28b2は、軸方向における同一の位置にて周方向
に間隔を空けて設けられている。
The outlet 28b2 of the injection hole 28b is located between the outlet 28a2 of the injection hole 28a and the outlet 28c2 of the injection hole 28c in the axial direction.
In the axial direction, downstream of the outlet 28a2 of the injection hole 28a and downstream of the outlet 28a of the injection hole 28c
Therefore, the outlet 28b2 of the injection hole 28b is located upstream of the outlet 28c2 of the injection hole 28
The outlet 28b2 of the injection hole 28b is located radially outward of the outlet 28a2 of the injection hole 28a and radially inward of the outlet 28c2 of the injection hole 28c.
The injection hole 28b is located on the outer periphery side of the outlet 28a2 of the impeller 18a and on the inner periphery side of the outlet 28c2 of the injection hole 28b. The injection hole 28b is located in an intermediate portion between the inlet side portion (the inner periphery of the compressor impeller 8) and the outlet side portion (the outer periphery of the compressor impeller 8) of the compressor impeller 8, i.e., between the portion 18i on the leading edge 18LE side and the portion 18o on the trailing edge 18TE side of the impeller blade 18.
The plurality of injection holes 28 are configured to inject compressed air into the intermediate portion 18m between the
The inlets 28b1 of the multiple injection holes 28b are spaced apart in the circumferential direction at the same axial position. The outlets 28b2 of the multiple injection holes 28b are spaced apart in the circumferential direction at the same axial position.

複数の噴射穴28cは、複数の噴射穴28のなかで、最もインペラ翼18の後縁18T
Eに近い位置に形成されている。
Among the multiple injection holes 28, the multiple injection holes 28c are closest to the trailing edge 18T of the impeller blade 18.
It is formed at a position close to E.

噴射穴28cの出口28c2は、軸方向において、噴射穴28bの出口28b2と、イ
ンペラ翼18の後縁18TEの翼先端18TE1と、の間に位置する。このため、噴射穴
28cの出口28c2は、軸方向において、噴射穴28aの出口28a2よりも下流側且
つ噴射穴28bの出口28b2よりも下流側に位置する。また、噴射穴28cの出口28
c2は、噴射穴28aの出口28a2及び噴射穴28bの出口28b2の各々よりも径方
向における外側に位置する。すなわち、噴射穴28cの出口28c2は、噴射穴28aの
出口28a2及び噴射穴28bの出口28b2の各々よりも外周側に位置する。噴射穴2
8cは、コンプレッサインペラ8の出口側の部分(コンプレッサインペラ8の外周部)す
なわちインペラ翼18における後縁18TE側の部分18oに圧縮空気を噴射するように
構成されている。複数の噴射穴28cは、軸方向における同一の位置にて周方向に間隔を
空けて設けられている。複数の噴射穴28cの入口28c1は、軸方向における同一の位
置にて周方向に間隔を空けて設けられている。複数の噴射穴28cの出口28c2は、軸
方向における同一の位置にて周方向に間隔を空けて設けられている。
The outlet 28c2 of the injection hole 28c is located between the outlet 28b2 of the injection hole 28b and the blade tip 18TE1 of the trailing edge 18TE of the impeller blade 18 in the axial direction. Therefore, the outlet 28c2 of the injection hole 28c is located downstream of the outlet 28a2 of the injection hole 28a and downstream of the outlet 28b2 of the injection hole 28b in the axial direction.
The outlet 28c2 of the injection hole 28c is located radially outward from the outlet 28a2 of the injection hole 28a and the outlet 28b2 of the injection hole 28b. In other words, the outlet 28c2 of the injection hole 28c is located radially outward from the outlet 28a2 of the injection hole 28a and the outlet 28b2 of the injection hole 28b.
The nozzles 28c are configured to inject compressed air into an outlet side portion of the compressor impeller 8 (the outer periphery of the compressor impeller 8), i.e., into a portion 18o of the impeller blade 18 on the trailing edge 18TE side. The multiple injection holes 28c are provided at the same axial position and spaced apart in the circumferential direction. The inlets 28c1 of the multiple injection holes 28c are provided at the same axial position and spaced apart in the circumferential direction. The outlets 28c2 of the multiple injection holes 28c are provided at the same axial position and spaced apart in the circumferential direction.

ここで、上記のように軸方向において異なる位置に出口28a2,28b2,28c2
をそれぞれ有する噴射穴28a,28b,8cをコンプレッサケーシング10に設けるこ
との技術的意義について説明する。
As described above, the outlets 28a2, 28b2, and 28c2 are located at different positions in the axial direction.
The technical significance of providing the compressor casing 10 with the injection holes 28a, 28b, and 8c, each having the above-mentioned features, will now be described.

本願発明者の知見によれば、従来の過給機において試験を行ったところ、図4に示すよ
うに、圧縮空気の投入時(噴射穴からインペラ翼への圧縮空気の噴射時)における過給機
の回転数が大きいほど、圧縮空気による過給機の回転数の増速効果が小さく、また圧縮空
気の投入圧力を変化させてもその傾向は同じであった。このように、コンプレッサインペ
ラの出口側の部分に圧縮空気を噴射する場合、不図示のエンジンの起動時等のエンジンの
負荷が比較的小さい場合にはコンプレッサインペラの回転をアシストするための大きなモ
ーメントが得られるものの、エンジンの負荷が大きくなるにつれて(過給機の回転数が大
きくなるにつれて)コンプレッサインペラの回転を圧縮空気によってアシストする効果が
限定的になりやすい。
According to the knowledge of the present inventors, when tests were conducted on a conventional turbocharger, the higher the turbocharger speed when compressed air was injected (when compressed air was injected from the injection hole to the impeller blades), the smaller the effect of increasing the turbocharger speed by compressed air, and this tendency remained the same even when the input pressure of compressed air was changed, as shown in Fig. 4. In this way, when compressed air is injected into the outlet side of the compressor impeller, a large moment for assisting the rotation of the compressor impeller can be obtained when the engine load is relatively small, such as when the engine is started (not shown), but as the engine load increases (as the turbocharger speed increases), the effect of assisting the rotation of the compressor impeller by compressed air tends to become limited.

これは、エンジンの負荷が大きくなるにつれて過給機の回転数が大きくなり、図5に示
すようにコンプレッサインペラの出口近傍では圧力が高くなるため、投入できる圧縮空気
の量が減少するためと考えられる。一方、図5から分かるように過給機の運転中において
もコンプレッサインペラの入口近傍では圧力が低いため、入口側から圧縮空気を投入すれ
ばコンプレッサインペラの回転を効果的にアシストして過給機の回転数の増速効果を見込
むことができる。
This is believed to be because as the engine load increases, the turbocharger speed increases, and the amount of compressed air that can be introduced decreases because the pressure increases near the outlet of the compressor impeller as shown in Figure 5. On the other hand, as can be seen from Figure 5, the pressure is low near the inlet of the compressor impeller even during operation of the turbocharger, so if compressed air is introduced from the inlet side, it is possible to effectively assist the rotation of the compressor impeller and increase the turbocharger speed.

したがって、軸方向において異なる位置に出口28a2,28b2,28c2をそれぞ
れ有する噴射穴28a,28b,28cをコンプレッサケーシング10に設けることによ
り、例えば過給機2の回転数が低回転数域にある場合(コンプレッサインペラ8の出口側
における圧力が比較的低い場合)等には軸方向において相対的に下流側に位置する噴射穴
28c2から圧縮空気を噴射し、過給機2の回転数が中回転数域にある場合等には軸方向
において中間に位置する噴射穴28b2から圧縮空気を噴射し、過給機の回転数が高回転
数域にある場合(コンプレッサインペラ8における出口側の圧力が比較的高い場合)等に
は、軸方向において相対的に上流側に位置する噴射穴28aから圧縮空気を噴射する、と
いった具合に過給機2の運転状態(例えば過給機2の回転数又は過給機2の吐出圧等)に
応じて噴射穴28a~28cからの圧縮空気の噴射を適切に使い分けることが可能となる

したがって、過給機2の広範囲の回転数に亘ってコンプレッサインペラ8の回転を圧縮
空気によって良好にアシストすることが可能となる。
Therefore, by providing the compressor casing 10 with the injection holes 28a, 28b, and 28c having outlets 28a2, 28b2, and 28c2 at different positions in the axial direction, for example, when the rotation speed of the turbocharger 2 is in a low rotation speed range (when the pressure on the outlet side of the compressor impeller 8 is relatively low), compressed air is injected from the injection hole 28c2 located relatively downstream in the axial direction, when the rotation speed of the turbocharger 2 is in a medium rotation speed range, compressed air is injected from the injection hole 28b2 located in the middle in the axial direction, and when the rotation speed of the turbocharger is in a high rotation speed range (when the pressure on the outlet side of the compressor impeller 8 is relatively high), compressed air is injected from the injection hole 28a located relatively upstream in the axial direction. In this way, it becomes possible to appropriately use the injection of compressed air from the injection holes 28a to 28c depending on the operating state of the turbocharger 2 (for example, the rotation speed of the turbocharger 2 or the discharge pressure of the turbocharger 2).
Therefore, it is possible to satisfactorily assist the rotation of the compressor impeller 8 by the compressed air over a wide range of rotation speeds of the turbocharger 2.

幾つかの実施形態では、複数の噴射穴28aの出口28a2は、例えば図6に示すよう
に、周方向に均等な間隔dを有していてもよいし、例えば図7に示すように、周方向に不
均等な間隔d(d1,d2,d3)を有していてもよい。図6に示す例では、6つの噴射
穴28aの出口28a2が周方向において60度の間隔で設けられている。図7に示す例
では、6つの噴射穴28aにおける周方向の6つの間隔は、4つの等しい間隔d1と、間
隔d1よりも小さな間隔d2と、間隔d1よりも大きな間隔d3とを含む。なお、複数の
噴射穴28aの出口28a2が周方向に不均等な間隔(不等ピッチ)を有する場合には、
複数の噴射穴28aの出口28a2の間隔は、1つだけ異なっていてもよいし、図7に示
すように3種類以上の間隔を含んでいてもよい。
In some embodiments, the outlets 28a2 of the multiple injection holes 28a may have equal intervals d in the circumferential direction, as shown in FIG. 6, or may have unequal intervals d (d1, d2, d3) in the circumferential direction, as shown in FIG. 7. In the example shown in FIG. 6, the outlets 28a2 of the six injection holes 28a are provided at intervals of 60 degrees in the circumferential direction. In the example shown in FIG. 7, the six intervals in the circumferential direction of the six injection holes 28a include four equal intervals d1, an interval d2 smaller than the interval d1, and an interval d3 larger than the interval d1. Note that when the outlets 28a2 of the multiple injection holes 28a have unequal intervals (unequal pitch) in the circumferential direction,
The intervals between the outlets 28a2 of the multiple injection holes 28a may be different from each other, or may include three or more different intervals as shown in FIG.

複数の噴射穴28aの個数及び複数の噴射穴28aの間隔は、コンプレッサインペラ8
のインペラ翼18の翼振動に影響を及ぼす。仮に複数の噴射穴28aの出口が均等な間隔
(当ピッチ)で並んでいる場合、複数の噴射穴28aの個数に対応するハーモニクスが増
加することが考えられる。これに対し、複数の噴射穴28aの出口28a2が周方向に不
均等な間隔を有する場合には、周方向に均等な間隔を有する場合と比較して、噴射穴28
aの個数に対応するハーモニクスが他のハーモニクスへと分散されるため、インペラ翼1
8の翼振動を低減することができる。なお、複数の噴射穴28aの穴径、個数及び間隔は
、コンプレッサインペラ8の回転をアシストする効果とコンプレッサインペラ8及びター
ビンホイール12を含む回転体の強度を考慮して決定してもよい。例えば、複数の噴射穴
28aの穴径を小さくすると圧縮空気の流速が増加してコンプレッサインペラ8の回転を
アシストする効果が増加することが期待される一方、回転体にかかる荷重は増加する。
The number of the plurality of injection holes 28a and the intervals between the plurality of injection holes 28a are determined based on the compressor impeller 8.
This affects the blade vibration of the impeller blades 18. If the outlets of the multiple injection holes 28a are arranged at equal intervals (the same pitch), it is considered that the harmonics corresponding to the number of the multiple injection holes 28a will increase. In contrast, if the outlets 28a2 of the multiple injection holes 28a are unevenly spaced in the circumferential direction, the harmonics of the injection holes 28a will be increased compared to when the outlets are uniformly spaced in the circumferential direction.
Since the harmonics corresponding to the number of a are dispersed to other harmonics, the impeller blade 1
The blade vibration of the compressor impeller 8 can be reduced. The hole diameter, number and intervals of the multiple injection holes 28a may be determined taking into consideration the effect of assisting the rotation of the compressor impeller 8 and the strength of the rotor including the compressor impeller 8 and the turbine wheel 12. For example, when the hole diameter of the multiple injection holes 28a is reduced, it is expected that the flow speed of the compressed air will increase and the effect of assisting the rotation of the compressor impeller 8 will increase, but the load on the rotor will increase.

また、噴射穴28bについても同様に、複数の噴射穴28bの出口28b2は、周方向
に均等な間隔を有していてもよいし、周方向に不均等な間隔を有していてもよい。なお、
複数の噴射穴28bの出口28b2が周方向に不均等な間隔(不等ピッチ)を有する場合
には、複数の噴射穴28bの出口28b2の間隔は、1つだけ異なっていてもよいし、3
種類以上の間隔を含んでいてもよい。複数の噴射穴28bの出口28b2が周方向に不均
等な間隔を有する場合には、周方向に均等な間隔を有する場合と比較して、噴射穴28b
の個数に対応するハーモニクスが他のハーモニクスへと分散される。このため、インペラ
翼18の翼振動を低減することができる。なお、複数の噴射穴28bの穴径、個数及び間
隔は、コンプレッサインペラ8の回転をアシストする効果とコンプレッサインペラ8及び
タービンホイール12を含む回転体の強度を考慮して決定してもよい。
Similarly, with respect to the injection holes 28b, the outlets 28b2 of the multiple injection holes 28b may be spaced equally in the circumferential direction, or may be spaced unevenly in the circumferential direction.
In the case where the outlets 28b2 of the multiple injection holes 28b are unevenly spaced (unequal pitch) in the circumferential direction, the intervals between the outlets 28b2 of the multiple injection holes 28b may be different by only one or by three.
In the case where the outlets 28b2 of the multiple injection holes 28b are unevenly spaced in the circumferential direction, the number of injection holes 28b is smaller than that in the case where the outlets 28b2 are uniformly spaced in the circumferential direction.
The harmonics corresponding to the number of injection holes 28b are dispersed to other harmonics. This reduces the blade vibration of the impeller blades 18. The hole diameter, number and interval of the injection holes 28b may be determined taking into consideration the effect of assisting the rotation of the compressor impeller 8 and the strength of the rotor including the compressor impeller 8 and the turbine wheel 12.

また、噴射穴28cについても同様に、複数の噴射穴28cの出口28c2は、周方向
に均等な間隔を有していてもよいし、周方向に不均等な間隔を有していてもよい。なお、
複数の噴射穴28cの出口28c2が周方向に不均等な間隔(不等ピッチ)を有する場合
には、複数の噴射穴28cの出口28c2の間隔は、1つだけ異なっていてもよいし、3
種類以上の間隔を含んでいてもよい。複数の噴射穴28cの出口28c2が周方向に不均
等な間隔を有する場合には、周方向に均等な間隔を有する場合と比較して、噴射穴28c
の個数に対応するハーモニクスが他のハーモニクスへと分散される。このため、インペラ
翼18の翼振動を低減することができる。なお、複数の噴射穴28cの穴径、個数及び間
隔は、コンプレッサインペラ8の回転をアシストする効果とコンプレッサインペラ8及び
タービンホイール12を含む回転体の強度を考慮して決定してもよい。
Similarly, with respect to the injection holes 28c, the outlets 28c2 of the multiple injection holes 28c may be spaced equally in the circumferential direction, or may be spaced unevenly in the circumferential direction.
In the case where the outlets 28c2 of the multiple injection holes 28c are unevenly spaced (unequal pitch) in the circumferential direction, the intervals between the outlets 28c2 of the multiple injection holes 28c may be different by only one or by three.
In the case where the outlets 28c2 of the multiple injection holes 28c are unevenly spaced in the circumferential direction, the number of injection holes 28c is smaller than that in the case where the outlets 28c2 are uniformly spaced in the circumferential direction.
The harmonics corresponding to the number of injection holes 28c are dispersed to other harmonics. This reduces the blade vibration of the impeller blades 18. The hole diameter, number and intervals of the injection holes 28c may be determined taking into consideration the effect of assisting the rotation of the compressor impeller 8 and the strength of the rotor including the compressor impeller 8 and the turbine wheel 12.

幾つかの実施形態では、図1~図7を用いて説明した過給機2の遠心圧縮機4は、図8
に示すように、噴射穴28aからの圧縮空気の噴射を制御するためのバルブ36aと、噴
射穴28bからの圧縮空気の噴射を制御するためのバルブ36bと、噴射穴28cからの
圧縮空気の噴射を制御するためのバルブ36cと、過給機2の運転状態に応じてこれらの
バルブ36a、バルブ36b、バルブ36cの各々及びバルブ45を制御するように構成
されたバルブ制御装置38と、過給機2の回転数(回転軸20の回転数)を計測する回転
数計40を更に備えていてもよい。バルブ36aは、周方向に間隔を空けて設けられた複
数の噴射穴28a毎に設けられていてもよく、バルブ36bは周方向に間隔を空けて設け
られた複数の噴射穴28b毎に設けられていてもよく、バルブ36cは、周方向に間隔を
空けて設けられた複数の噴射穴28c毎に設けられていてもよい。
In some embodiments, the centrifugal compressor 4 of the turbocharger 2 described with reference to FIGS. 1 to 7 may be configured as shown in FIG.
2, the turbocharger 2 may further include a valve 36a for controlling the injection of compressed air from the injection hole 28a, a valve 36b for controlling the injection of compressed air from the injection hole 28b, a valve 36c for controlling the injection of compressed air from the injection hole 28c, a valve control device 38 configured to control each of the valves 36a, 36b, and 36c and a valve 45 according to the operating state of the turbocharger 2, and a revolution counter 40 for measuring the rotation speed of the turbocharger 2 (the rotation speed of the rotating shaft 20). The valve 36a may be provided for each of the multiple injection holes 28a provided at intervals in the circumferential direction, the valve 36b may be provided for each of the multiple injection holes 28b provided at intervals in the circumferential direction, and the valve 36c may be provided for each of the multiple injection holes 28c provided at intervals in the circumferential direction.

バルブ制御装置38は、電気回路によって構成されてもよいし、コンピュータによって
構成されてもよい。バルブ制御装置38は、コンピュータから構成される場合、RAM(
Random Access Memory)、ROM(Read Only Memo
ry)等の記憶装置と、CPU(Central Processing Unit)等
のプロセッサとを備え、プロセッサが、記憶装置に記憶されているプログラムを実行する
ことにより、その機能を実現する。
The valve control device 38 may be configured by an electric circuit or a computer. When the valve control device 38 is configured by a computer, the RAM (
Random Access Memory), ROM (Read Only Memo)
The computer system includes a storage device such as a central processing unit (CPU) and a processor such as a central processing unit (CPU), and the processor executes a program stored in the storage device to realize its functions.

バルブ制御装置38は、噴射穴28a噴射モード、噴射穴28b噴射モード及び噴射穴
28c噴射モードを実行可能に構成されている。
The valve control device 38 is configured to be able to execute an injection mode for the injection hole 28a, an injection mode for the injection hole 28b, and an injection mode for the injection hole 28c.

噴射穴28a噴射モードは、複数の噴射穴28aからインペラ翼18の負圧面26に向
けて圧縮空気を噴射し、複数の噴射穴28b及び複数の噴射穴28cから圧縮空気を噴射
しないモードである。バルブ制御装置38は、噴射穴28a噴射モードでは、バルブ36
aを開状態に制御しつつバルブ36b及びバルブ36cの各々を閉状態に制御する。
The jet hole 28a jet mode is a mode in which compressed air is jetted from the multiple jet holes 28a toward the negative pressure surface 26 of the impeller vane 18, and compressed air is not jetted from the multiple jet holes 28b and the multiple jet holes 28c.
a is controlled to an open state, while the valves 36b and 36c are controlled to a closed state.

噴射穴28b噴射モードは、複数の噴射穴28bからインペラ翼18の負圧面26に向
けて圧縮空気を噴射し、複数の噴射穴28a及び複数の噴射穴28cから圧縮空気を噴射
しないモードである。バルブ制御装置38は、噴射穴28b噴射モードでは、バルブ36
bを開状態に制御しつつバルブ36a及びバルブ36cの各々を閉状態に制御する。
The jet hole 28b injection mode is a mode in which compressed air is injected from the multiple jet holes 28b toward the negative pressure surface 26 of the impeller vane 18, and compressed air is not injected from the multiple jet holes 28a and the multiple jet holes 28c.
b is controlled to an open state, while the valves 36a and 36c are controlled to a closed state.

噴射穴28c噴射モードは、複数の噴射穴28cからインペラ翼18の負圧面26に向
けて圧縮空気を噴射し、複数の噴射穴28a及び複数の噴射穴28bから圧縮空気を噴射
しないモードである。バルブ制御装置38は、噴射穴28c噴射モードでは、バルブ36
cを開状態に制御しつつバルブ36a及びバルブ36bの各々を閉状態に制御する。バル
ブ制御装置38は、噴射穴28a噴射モード、噴射穴28b噴射モード及び噴射穴28c
噴射モードの各々の実行時においてバルブ45を開状態に制御する。
The jet hole 28c injection mode is a mode in which compressed air is injected from the multiple jet holes 28c toward the negative pressure surface 26 of the impeller vane 18, and compressed air is not injected from the multiple jet holes 28a and the multiple jet holes 28b. In the jet hole 28c injection mode, the valve control device 38 controls the valve 36
The valve control device 38 controls the valves 36a and 36b to be in a closed state while controlling the valves 36a and 36c to be in an open state.
During execution of each of the injection modes, the valve 45 is controlled to be open.

バルブ制御装置38は、回転数計40によって計測した過給機2の回転数が低回転数域
(不図示のエンジンの起動時又はエンジンのアイドリング時に相当する回転数域)にある
場合に噴射穴28c噴射モードを実行する。バルブ制御装置38は、回転数計40によっ
て計測した過給機2の回転数が低回転数域よりも高い回転数域である中回転数域にある場
合に噴射穴28b噴射モードを実行する。バルブ制御装置38は、回転数計40によって
計測した過給機2の回転数が中回転数域よりも高い回転数域である高回転数域にある場合
に噴射穴28a噴射モードを実行する。低回転数域、中回転数域及び高回転数域とは、例
えば、それぞれ、エンジンが定格負荷に対する30%以下の負荷で運転している場合に相
当する過給機2の回転数域、エンジンが定格負荷に対して30%~60%の負荷で運転し
ている場合に相当する過給機2の回転数域、及び、エンジンが定格負荷に対して60%以
上の負荷で運転している場合に相当する過給機2の回転数域であってもよい。
The valve control device 38 executes the injection hole 28c injection mode when the rotation speed of the turbocharger 2 measured by the rotation speed meter 40 is in a low rotation speed range (a rotation speed range corresponding to engine startup or engine idling, not shown). The valve control device 38 executes the injection hole 28b injection mode when the rotation speed of the turbocharger 2 measured by the rotation speed meter 40 is in a medium rotation speed range that is higher than the low rotation speed range. The valve control device 38 executes the injection hole 28a injection mode when the rotation speed of the turbocharger 2 measured by the rotation speed meter 40 is in a high rotation speed range that is higher than the medium rotation speed range. The low rotation speed range, the medium rotation speed range, and the high rotation speed range may be, for example, a rotation speed range of the turbocharger 2 corresponding to a case where the engine is operating at a load of 30% or less of the rated load, a rotation speed range of the turbocharger 2 corresponding to a case where the engine is operating at a load of 30% to 60% of the rated load, and a rotation speed range of the turbocharger 2 corresponding to a case where the engine is operating at a load of 60% or more of the rated load, respectively.

ここで、図9及び図10を用いてバルブ制御装置38の制御フローの一例を説明する。
例えば図9に示すように、バルブ制御装置38は、S11において、回転数計40によ
って計測した過給機2の回転数が過給機2の回転数が第1閾値N1(例えばエンジンが定
格負荷に対する30%の負荷で運転している場合に相当する過給機2の回転数)以下であ
るか否かを判定する。
Here, an example of a control flow of the valve control device 38 will be described with reference to FIGS.
For example, as shown in FIG. 9 , in S11, the valve control device 38 determines whether or not the rotation speed of the turbocharger 2 measured by the tachometer 40 is equal to or lower than a first threshold value N1 (for example, the rotation speed of the turbocharger 2 corresponding to the case where the engine is operating at a load of 30% of the rated load).

S11において、過給機2の回転数が第1閾値N1以下である場合(過給機2の回転数
が低回転数域にある場合)には、S12において、バルブ制御装置38は、図10に示す
ようにバルブ36cを開状態に制御するとともにバルブ36a及びバルブ36bを閉状態
に制御して、過給機2の回転数の上昇時にバルブ45を開状態に制御することで噴射穴2
8c噴射モードを実行する。
In S11, when the rotation speed of the turbocharger 2 is equal to or lower than the first threshold value N1 (when the rotation speed of the turbocharger 2 is in the low rotation speed range), in S12, the valve control device 38 controls the valve 36c to be in the open state and controls the valves 36a and 36b to be in the closed state as shown in FIG. 10, and controls the valve 45 to be in the open state when the rotation speed of the turbocharger 2 increases, thereby
8c Injection mode is executed.

S11において過給機2の回転数が第1閾値N1以下でない場合には、S13において
、回転数計40によって計測した過給機2の回転数が第2閾値N2(例えばエンジンが定
格負荷に対する60%の負荷で運転している場合に相当する過給機2の回転数)以下であ
るか否かを判定する。
If the rotation speed of the turbocharger 2 is not equal to or less than the first threshold value N1 in S11, then in S13 it is determined whether the rotation speed of the turbocharger 2 measured by the tachometer 40 is equal to or less than a second threshold value N2 (for example, the rotation speed of the turbocharger 2 corresponding to when the engine is operating at a load of 60% of the rated load).

S13において過給機2の回転数が第2閾値N2以下である場合(過給機2の回転数が
中回転数域にある場合)には、S14において、バルブ制御装置38は、図10に示すよ
うにバルブ36bを開状態に制御するとともにバルブ36a及びバルブ36cを閉状態に
制御して、過給機2の回転数の上昇時にバルブ45を開状態に制御することで噴射穴28
b噴射モードを実行する。
In S13, when the rotation speed of the turbocharger 2 is equal to or lower than the second threshold value N2 (when the rotation speed of the turbocharger 2 is in the medium rotation speed range), in S14, the valve control device 38 controls the valve 36b to an open state and controls the valves 36a and 36c to a closed state as shown in FIG. 10, and controls the valve 45 to an open state when the rotation speed of the turbocharger 2 increases, thereby reducing the injection hole 28.
b) Execute injection mode.

S13において過給機2の回転数が第2閾値N2以下でない場合(過給機2の回転数が
高回転数域にある場合)には、S15において、バルブ制御装置38は、図10に示すよ
うにバルブ36aを開状態に制御するとともにバルブ36b及びバルブ36cを閉状態に
制御して、過給機2の回転数の上昇時にバルブ45を開状態に制御することで噴射穴28
a噴射モードを実行する。
In S13, when the rotation speed of the turbocharger 2 is not equal to or lower than the second threshold value N2 (when the rotation speed of the turbocharger 2 is in the high rotation speed range), in S15, the valve control device 38 controls the valve 36a to be in the open state and the valves 36b and 36c to be in the closed state as shown in FIG. 10, and controls the valve 45 to be in the open state when the rotation speed of the turbocharger 2 increases, thereby reducing the injection hole 28.
a) Execute injection mode.

このようなバルブ制御を行うことにより、過給機2の回転数が低回転数域にある場合(
コンプレッサインペラ8の出口側の圧力が比較的低い場合)には複数の噴射穴28の出口
28a2,28b2,28c2のうち軸方向における最も下流側にある噴射穴28cの出
口28c2から圧縮空気が噴射されるため、コンプレッサインペラ8の回転をアシストす
るための大きなモーメントを得ることができる。このため、過給機2の回転数が低回転数
域にあるときの過給機効率の改善や黒煙の発生を抑制することができる。
By performing such valve control, when the rotation speed of the turbocharger 2 is in the low rotation speed range (
When the pressure on the outlet side of the compressor impeller 8 is relatively low, compressed air is injected from the outlet 28c2 of the injection hole 28c which is the most downstream in the axial direction among the outlets 28a2, 28b2, 28c2 of the multiple injection holes 28, and therefore a large moment can be obtained to assist the rotation of the compressor impeller 8. Therefore, it is possible to improve the turbocharger efficiency and suppress the generation of black smoke when the rotation speed of the turbocharger 2 is in the low rotation speed range.

また、過給機2の回転数が中回転数域にある場合には、複数の噴射穴28の出口28a
2,28b2,28c2のうち軸方向における中間に位置する噴射穴28bの出口28b
2から圧縮空気が噴射される。このため、コンプレッサインペラ8の回転をアシストして
過給機2の回転数が中回転数域にあるときの過給機効率を改善することができる。
In addition, when the rotation speed of the turbocharger 2 is in the medium rotation speed range, the outlets 28a of the multiple injection holes 28
The outlet 28b of the injection hole 28b located at the middle in the axial direction among the injection holes 28b2, 28c2
Compressed air is injected from the compressor impeller 8. This assists the rotation of the compressor impeller 8, thereby improving the turbocharger efficiency when the rotation speed of the turbocharger 2 is in the medium rotation speed range.

また、過給機2の回転数が高回転数域にある場合(コンプレッサインペラ8の出口側の
圧力が高くなっている場合)には、複数の噴射穴28の出口28a2,28b2,28c
2のうち軸方向における最も上流側にある噴射穴28aの出口28a2から圧縮空気が噴
射されるため、コンプレッサインペラ8の出口近傍の圧力が高くなっている場合であって
も、インペラ翼18の負圧面26に圧縮空気を適切に噴射してコンプレッサインペラ8の
回転を効果的にアシストすることができる。
In addition, when the rotation speed of the turbocharger 2 is in a high rotation speed range (when the pressure on the outlet side of the compressor impeller 8 is high), the outlets 28a2, 28b2, 28c of the multiple injection holes 28
Since compressed air is injected from the outlet 28a2 of the injection hole 28a that is located most upstream in the axial direction among the two, even if the pressure in the vicinity of the outlet of the compressor impeller 8 is high, the compressed air can be appropriately injected onto the negative pressure surface 26 of the impeller blade 18 to effectively assist the rotation of the compressor impeller 8.

このように、過給機2の低回転数域から高回転数域までの広範囲の回転数域に亘ってコ
ンプレッサインペラ8の回転を圧縮空気を用いて良好にアシストすることが可能となる。
したがって、過給機2の回転数が低回転数域にあるときの黒煙の発生を抑制しつつ、過給
機2の全ての回転数域に亘って高い過給機効率を実現することができる。
In this way, it is possible to satisfactorily assist the rotation of the compressor impeller 8 by using compressed air over a wide range of rotation speeds of the turbocharger 2 from low rotation speeds to high rotation speeds.
Therefore, it is possible to suppress the generation of black smoke when the rotation speed of the turbocharger 2 is in the low rotation speed range, while realizing high turbocharger efficiency over the entire rotation speed range of the turbocharger 2.

なお、図8等に示した例では、回転数計40によって計測した過給機2の回転数に基づ
いて噴射穴28a噴射モード、噴射穴28b噴射モード及び噴射穴28c噴射モードの何
れを実行するかを決定したが、他の実施形態では、回転数計40は必ずしも必要ない。例
えば、エンジンの負荷又は回転数と過給機2の回転数との関係を予めに求めておき、その
関係を用いてエンジンの負荷又は回転数を過給機2の回転数に変換し、その結果を用いて
図9に示すフローを実行してもよい。すなわち、バルブ制御装置38は、エンジンの運転
状態(例えばエンジンの負荷又は回転数)に応じてこれらのバルブ36a、バルブ36b
、バルブ36cの各々及びバルブ45を制御するように構成されていてもよく、過給機の
運転状態及びエンジンの運転状態のうち少なくとも一方に応じてこれらのバルブ36a、
バルブ36b、バルブ36cの各々及びバルブ45を制御するように構成されていてもよ
い。
In the example shown in Fig. 8 etc., it is determined which of the injection hole 28a injection mode, the injection hole 28b injection mode, and the injection hole 28c injection mode is to be executed based on the rotation speed of the turbocharger 2 measured by the rotation speed meter 40, but in other embodiments, the rotation speed meter 40 is not necessarily required. For example, the relationship between the load or rotation speed of the engine and the rotation speed of the turbocharger 2 may be obtained in advance, and the load or rotation speed of the engine may be converted to the rotation speed of the turbocharger 2 using that relationship, and the flow shown in Fig. 9 may be executed using the result. In other words, the valve control device 38 controls the operation of these valves 36a, 36b according to the operating state of the engine (for example, the load or rotation speed of the engine).
, 36c and the valve 45, and these valves 36a, 36b, 36c and 45 may be controlled in response to at least one of the operating state of the turbocharger and the operating state of the engine.
It may be configured to control each of valves 36 b , 36 c and valve 45 .

また、図9を用いて説明した第1閾値N1及び第2閾値N2は、必ずしも固定値である
必要はなく、過給機2の運転状態、環境条件等に基づいて調整されてもよい。
Further, the first threshold value N1 and the second threshold value N2 described with reference to FIG. 9 do not necessarily need to be fixed values, and may be adjusted based on the operating state of the turbocharger 2, environmental conditions, and the like.

本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた
形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
例えば、図8に示した例では、バルブ36a~36cの開度をバルブ制御装置38によ
って自動で変更する場合について説明したが、バルブ36a~36cの開度は手動で変更
されてもよい。
The present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and includes modifications to the above-described embodiments and appropriate combinations of these modifications.
For example, in the example shown in FIG. 8, the valve control device 38 automatically changes the opening degrees of the valves 36a to 36c, but the valves 36a to 36c may be manually changed.

幾つかの実施形態では、過給機2は、図8に示すバルブ36a~36c及びバルブ制御
装置38に代えて、図11及び図12に示すように、複数の噴射穴28のうち少なくとも
1つの噴射穴28を塞ぐ塞ぎ部材42を備えていてもよい。
In some embodiments, the turbocharger 2 may include a blocking member 42 that blocks at least one of the multiple injection holes 28, as shown in FIGS. 11 and 12, instead of the valves 36a to 36c and the valve control device 38 shown in FIG. 8.

図11及び図12の各々に示す例示的形態では、過給機2は、複数の噴射穴28aを塞
ぐ複数の塞ぎ部材42a及び複数の噴射穴28bを塞ぐ複数の塞ぎ部材42bを備える。
In the exemplary embodiment shown in each of Figures 11 and 12, the turbocharger 2 includes a plurality of closing members 42a that close the plurality of jet holes 28a and a plurality of closing members 42b that close the plurality of jet holes 28b.

図11に示す例では、塞ぎ部材42a及び塞ぎ部材42bの各々はフランジ状の蓋部材
として構成されており、空気案内筒30の外周面に不図示のボルト等の固定具を用いて固
定される。図12に示す例では、噴射穴28の各々の内周面は雌ねじ状に加工されており
、塞ぎ部材42aは噴射穴28aの内周面の雌ねじに螺合できるように雄ねじ状に加工さ
れており、塞ぎ部材42bは噴射穴28bの内周面の雌ねじに螺合できるように雄ねじ状
に加工されている。この場合、塞ぎ部材42a,42bは、それぞれ、噴射穴28a,2
8bを塞ぐことが可能な栓部材(プラグ)として機能する。
In the example shown in Fig. 11, each of the blocking members 42a and 42b is configured as a flange-shaped cover member, and is fixed to the outer circumferential surface of the air guide cylinder 30 by means of a fastener such as a bolt (not shown). In the example shown in Fig. 12, the inner circumferential surface of each of the jet holes 28 is machined to have a female thread, the blocking member 42a is machined to have a male thread so that it can be screwed into the female thread on the inner circumferential surface of the jet hole 28a, and the blocking member 42b is machined to have a male thread so that it can be screwed into the female thread on the inner circumferential surface of the jet hole 28b. In this case, the blocking members 42a and 42b are machined to have a male thread so that it can be screwed into the female thread on the inner circumferential surface of the jet hole 28a and 28b, respectively.
8b.

このような塞ぎ部材42を備える構成によれば、過給機2の使用環境や仕様に応じて使
用する噴射穴28(図示する例では噴射穴28c)を選択し、使用する噴射穴28以外の
噴射穴28を塞ぐことができる。これにより、過給機2の出荷後に塞ぎ部材42を設ける
位置を変更することができるため、過給機2の使用環境や仕様に応じてコンプレッサイン
ペラ8の回転を圧縮ガスを用いて良好にアシストすることが可能となる。
With such a configuration including the blocking member 42, it is possible to select the jet hole 28 to be used (jet hole 28c in the illustrated example) according to the usage environment and specifications of the turbocharger 2, and block the jet holes 28 other than the jet hole 28 to be used. This makes it possible to change the position at which the blocking member 42 is provided after the shipment of the turbocharger 2, and therefore it becomes possible to satisfactorily assist the rotation of the compressor impeller 8 using the compressed gas according to the usage environment and specifications of the turbocharger 2.

また、上述した実施形態では、軸方向における空気案内筒30の3つの位置の各々に周
方向に間隔を空けて設けられた複数の噴射穴28が設けられたが、軸方向における空気案
内筒30の3つの位置の各々に周方向において1つの噴射穴28のみが設けられてもよい
In addition, in the above-described embodiment, a plurality of injection holes 28 are provided at three positions of the air guide tube 30 in the axial direction, spaced apart in the circumferential direction, but only one injection hole 28 may be provided in the circumferential direction at each of the three positions of the air guide tube 30 in the axial direction.

また、空気案内筒30には、軸方向における2つの位置の各々に少なくとも1つの噴射
穴28が設けられていてもよいし、4つ以上の位置の各々に少なくとも1つの噴射穴28
が設けられていてもよい。
In addition, the air guide tube 30 may be provided with at least one injection hole 28 at each of two positions in the axial direction, or at least one injection hole 28 at each of four or more positions.
may be provided.

また、図1に示した過給機2では、タービン6としてラジアルタービンを例示したが、
タービン6は軸流タービンであってもよい。
In addition, in the turbocharger 2 shown in FIG. 1, a radial turbine is exemplified as the turbine 6.
The turbine 6 may be an axial flow turbine.

また、上述した実施形態では噴射穴28から噴射する圧縮ガスとして圧縮空気を用いた
が、他の実施形態では圧縮空気以外の圧縮ガスを用いてもよい。
In the above-described embodiment, compressed air is used as the compressed gas injected from the injection holes 28. However, in other embodiments, a compressed gas other than compressed air may be used.

また、バルブ36aは、複数の噴射穴28aにおける噴射穴28a毎に設けられていて
もよいし、複数の噴射穴28aに対して1つのバルブ36aが設けられていてもよい。バ
ルブ36bは、複数の噴射穴28bにおける噴射穴28b毎に設けられていてもよいし、
複数の噴射穴28bに対して1つのバルブ36bが設けられていてもよい。バルブ36c
は、複数の噴射穴28cにおける噴射穴28c毎に設けられていてもよいし、複数の噴射
穴28cに対して1つのバルブ36aが設けられていてもよい。複数の噴射穴28aにお
ける噴射穴28a毎にバルブ36aが設けられる場合には、それらの複数のバルブ36a
の開閉タイミングは同一であってもよい。複数の噴射穴28bにおける噴射穴28b毎に
バルブ36bが設けられる場合には、それらの複数のバルブ36bの開閉タイミングは同
一であってもよい。複数の噴射穴28cにおける噴射穴28c毎にバルブ36cが設けら
れる場合には、それらの複数のバルブ36cの開閉タイミングは同一であってもよい。
In addition, the valve 36a may be provided for each of the multiple injection holes 28a, or one valve 36a may be provided for each of the multiple injection holes 28a. The valve 36b may be provided for each of the multiple injection holes 28b, or
One valve 36b may be provided for multiple injection holes 28b.
A valve 36a may be provided for each of the multiple injection holes 28c, or one valve 36a may be provided for each of the multiple injection holes 28c. When a valve 36a is provided for each of the multiple injection holes 28a, the valves 36a
When a valve 36b is provided for each of the multiple injection holes 28b among the multiple injection holes 28b, the opening and closing timings of the multiple valves 36b may be the same. When a valve 36c is provided for each of the multiple injection holes 28c among the multiple injection holes 28c, the opening and closing timings of the multiple valves 36c may be the same.

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

(1)本開示の少なくとも一実施形態に係るコンプレッサケーシング(例えば上述のコ
ンプレッサケーシング10)は、
過給機(例えば上述の過給機2)のコンプレッサインペラ(例えば上述のコンプレッサ
インペラ8)を収容するコンプレッサケーシングであって、
前記コンプレッサインペラのインペラ翼(例えば上述のインペラ翼18)に向けて圧縮
ガス(例えば上述の圧縮空気)を噴射するための複数の噴射穴(例えば上述の噴射穴28
(28a~28c)を備え、
前記複数の噴射穴は、
少なくとも1つの第1噴射穴(例えば上述の複数の噴射穴28a、複数の噴射穴28
b又は複数の噴射穴28c)と、
前記コンプレッサインペラの軸方向において前記第1噴射穴の出口(例えば上述の出
口28a2、出口28b2又は出口28c2)とは異なる位置に出口(例えば上述の出口
28a2、出口28b2及び出口28c2のうち、第1噴射穴の出口に対応する出口以外
の何れかの出口)を有する少なくとも1つの第2噴射穴(例えば上述の複数の噴射穴28
a、複数の噴射穴28b及び複数の噴射穴28cのうち、第1噴射穴に対応する噴射穴以
外の何れかの噴射穴)と、
を含む。
(1) A compressor casing according to at least one embodiment of the present disclosure (e.g., the compressor casing 10 described above) has
A compressor casing that houses a compressor impeller (e.g., the above-mentioned compressor impeller 8) of a turbocharger (e.g., the above-mentioned turbocharger 2),
A plurality of injection holes (e.g., the above-mentioned injection holes 28) for injecting compressed gas (e.g., the above-mentioned compressed air) toward the impeller blades (e.g., the above-mentioned impeller blades 18) of the compressor impeller.
(28a to 28c),
The plurality of injection holes are
At least one first injection hole (e.g., the above-mentioned plurality of injection holes 28a, the plurality of injection holes 28
b or a plurality of injection holes 28c);
At least one second injection hole (e.g., the above-mentioned plurality of injection holes 28) having an outlet (e.g., any of the above-mentioned outlets 28a2, 28b2, and 28c2 other than the outlet corresponding to the outlet of the first injection hole) at a position different from the outlet of the first injection hole (e.g., the above-mentioned outlet 28a2, outlet 28b2, or outlet 28c2) in the axial direction of the compressor impeller.
a, any one of the plurality of jet holes 28b and the plurality of jet holes 28c other than the jet hole corresponding to the first jet hole;
including.

従来の過給機において試験を行ったところ、圧縮空気の投入時(噴射穴からインペラ翼
への圧縮空気の噴射時)における過給機の回転数が大きいほど、圧縮空気による過給機の
回転数の増速効果が小さく、また圧縮空気の投入圧力を変化させてもその傾向は同じであ
った。このように、コンプレッサインペラの出口側(インペラ翼の後縁側)の部分に圧縮
空気を噴射する場合、不図示のエンジンの起動時やエンジンの負荷が比較的小さい場合に
はコンプレッサインペラの回転をアシストするための大きなモーメントが得られるものの
、エンジンの負荷が大きくなるにつれて(過給機の回転数が大きくなるにつれて)コンプ
レッサインペラの回転を圧縮空気によってアシストする効果が限定的になりやすい。
これは、エンジンの負荷が大きくなるにつれて過給機の回転数が大きくなり、コンプレ
ッサインペラの出口近傍では圧力が高くなるため、投入できる圧縮空気の量が減少するた
めと考えられる。一方、過給機の運転中においてもコンプレッサインペラの入口近傍では
圧力が低いため、入口側から圧縮空気を投入すればコンプレッサインペラの回転を効果的
にアシストして過給機の回転数の増速効果を見込むことができる。
そこで、上記(1)に記載のコンプレッサケーシングは、インペラ翼に圧縮ガスを噴射
するための噴射穴として、少なくとも1つの第1噴射穴と、コンプレッサインペラの軸方
向において第1噴射穴の出口とは異なる位置に出口を有する少なくとも1つの第2噴射穴
と、を含んでいる。過給機のコンプレッサケーシングは、コンプレッサインペラの軸方向
において下流側に向かうにつれて内径が拡大するため、第1噴射穴の出口と第2噴射穴の
出口とは径方向における位置も異なる。
このため、例えば過給機の回転数が比較的小さい場合(コンプレッサインペラの出口近
傍の圧力が比較的低い場合)等には第1噴射穴の出口と第2噴射穴の出口のうち軸方向に
おける下流側の噴射穴から圧縮ガスを噴射し、過給機の回転数が比較的大きい場合(コン
プレッサインペラの出口近傍の圧力が高くなっている場合)等には、第1噴射穴の出口と
第2噴射穴の出口のうち軸方向における上流側の噴射穴から圧縮ガスを噴射する、といっ
た具合に過給機の運転状態に応じて第1噴射穴からの圧縮ガスの噴射と第2噴射穴からの
圧縮ガスの噴射とを適切に使い分けることが可能となる。
したがって、過給機の広範囲の回転数に亘ってコンプレッサインペラの回転を圧縮ガス
を用いて良好にアシストすることが可能となる。
When a test was performed on a conventional turbocharger, it was found that the greater the turbocharger speed when compressed air was injected (when compressed air was injected from the injection hole to the impeller blade), the smaller the effect of increasing the turbocharger speed by compressed air, and this tendency remained the same even when the input pressure of compressed air was changed. Thus, when compressed air is injected into the outlet side (trailing edge side of the impeller blade) of the compressor impeller, a large moment for assisting the rotation of the compressor impeller can be obtained when starting an engine (not shown) or when the engine load is relatively small, but as the engine load increases (as the turbocharger speed increases), the effect of assisting the rotation of the compressor impeller by compressed air tends to become limited.
This is thought to be because as the engine load increases, the turbocharger speed increases, and the pressure increases near the outlet of the compressor impeller, reducing the amount of compressed air that can be introduced. On the other hand, even when the turbocharger is operating, the pressure is low near the inlet of the compressor impeller, so if compressed air is introduced from the inlet side, it is possible to effectively assist the rotation of the compressor impeller and increase the turbocharger speed.
Therefore, the compressor casing described in (1) above includes, as injection holes for injecting compressed gas to the impeller blades, at least one first injection hole and at least one second injection hole having an outlet at a position different from the outlet of the first injection hole in the axial direction of the compressor impeller. Since the inner diameter of the compressor casing of the turbocharger increases toward the downstream side in the axial direction of the compressor impeller, the outlet of the first injection hole and the outlet of the second injection hole are also at different radial positions.
As a result, for example, when the rotation speed of the turbocharger is relatively low (when the pressure near the outlet of the compressor impeller is relatively low), the compressed gas is injected from the outlet of the first injection hole or the outlet of the second injection hole which is the downstream one in the axial direction, and when the rotation speed of the turbocharger is relatively high (when the pressure near the outlet of the compressor impeller is high), the compressed gas is injected from the outlet of the first injection hole or the outlet of the second injection hole which is the upstream one in the axial direction. In this way, it is possible to appropriately use the injection of compressed gas from the first injection hole and the injection of compressed gas from the second injection hole depending on the operating state of the turbocharger.
Therefore, it is possible to satisfactorily assist the rotation of the compressor impeller by using the compressed gas over a wide range of rotation speeds of the turbocharger.

(2)幾つかの実施形態では、上記(1)に記載のコンプレッサケーシングにおいて、
前記少なくとも1つの第1噴射穴からの前記圧縮ガスの噴射を制御するための少なくと
も1つの第1バルブ(例えば上述のバルブ36a、バルブ36b又はバルブ36c)と、
前記少なくとも1つの第2噴射穴からの前記圧縮ガスの噴射を制御するための少なくとも
1つの第2バルブ(例えば上述のバルブ36a、バルブ36b及びバルブ36cのうち、
第1バルブに対応するバルブ以外の何れかのバルブ)とを更に備える。
(2) In some embodiments, in the compressor casing described in (1) above,
at least one first valve (e.g., valve 36a, valve 36b or valve 36c described above) for controlling the injection of the compressed gas from the at least one first injection hole;
At least one second valve (e.g., one of the valves 36a, 36b, and 36c described above) for controlling the injection of the compressed gas from the at least one second injection hole.
any valve other than the valve corresponding to the first valve).

上記(2)に記載のコンプレッサケーシングによれば、例えば過給機の回転数が比較的
小さい場合(コンプレッサインペラの出口近傍の圧力が比較的低い場合)等には第1噴射
穴の出口と第2噴射穴の出口のうち軸方向における下流側の噴射穴に対応するバルブを開
状態として圧縮ガスを噴射し、過給機の回転数が比較的大きい場合(コンプレッサインペ
ラの出口近傍の圧力が高くなっている場合)等には、第1噴射穴の出口と第2噴射穴の出
口のうち軸方向における上流側の噴射穴に対応するバルブを開状態として圧縮ガスを噴射
する、といった具合に過給機の運転状態に応じて第1バルブと第2バルブを制御すること
により、過給機の運転状態に応じて第1噴射穴からの圧縮ガスの噴射と第2噴射穴からの
圧縮ガスの噴射とを適切に使い分けることが可能となる。
これにより、過給機の広範囲の回転数に亘ってコンプレッサインペラの回転を圧縮ガス
を用いて良好にアシストすることが可能となる。
According to the compressor casing described in (2) above, for example, when the rotation speed of the turbocharger is relatively low (when the pressure near the outlet of the compressor impeller is relatively low), the valve corresponding to the outlet of the first injection hole or the outlet of the second injection hole which is the downstream one in the axial direction is opened to inject compressed gas, and when the rotation speed of the turbocharger is relatively high (when the pressure near the outlet of the compressor impeller is high), the valve corresponding to the outlet of the first injection hole or the outlet of the second injection hole which is the upstream one in the axial direction is opened to inject compressed gas. In this manner, by controlling the first valve and the second valve in accordance with the operating state of the turbocharger, it becomes possible to appropriately use the injection of compressed gas from the first injection hole and the injection of compressed gas from the second injection hole in accordance with the operating state of the turbocharger.
This makes it possible to satisfactorily assist the rotation of the compressor impeller by using compressed gas over a wide range of rotation speeds of the turbocharger.

(3)幾つかの実施形態では、上記(1)に記載のコンプレッサケーシングにおいて、
前記第1噴射穴又は前記第2噴射穴を塞ぐ塞ぎ部材を更に備える。
(3) In some embodiments, in the compressor casing described in (1) above,
The nozzle further includes a blocking member that blocks the first injection hole or the second injection hole.

上記(3)に記載のコンプレッサケーシングによれば、第1噴射穴又は第2噴射穴を塞
ぎ部材で塞ぐことにより、過給機の使用環境や仕様に応じて使用する噴射穴を選択するこ
とができる。これにより、過給機の使用環境や仕様に応じてコンプレッサインペラの回転
を圧縮ガスを用いて良好にアシストすることが可能となる。
According to the compressor casing described in (3) above, by blocking the first injection hole or the second injection hole with a blocking member, it is possible to select the injection hole to be used according to the operating environment and specifications of the turbocharger. This makes it possible to satisfactorily assist the rotation of the compressor impeller using compressed gas according to the operating environment and specifications of the turbocharger.

(4)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(3)の何れか1項に記載のコンプレッ
サケーシングにおいて、
前記少なくとも1つの第1噴射穴は、周方向に間隔を空けて配置された複数の第1噴射
穴(例えば上述の複数の噴射穴28a、複数の噴射穴28b又は複数の噴射穴28c)を
含み、
前記複数の第1噴射穴の出口は、周方向に不均等な間隔を有する。
(4) In some embodiments, in the compressor casing described in any one of (1) to (3),
the at least one first injection hole includes a plurality of first injection holes (e.g., the above-mentioned plurality of injection holes 28a, the plurality of injection holes 28b, or the plurality of injection holes 28c) spaced apart in the circumferential direction;
The outlets of the plurality of first injection holes are non-uniformly spaced in the circumferential direction.

上記(4)に記載のコンプレッサケーシングによれば、複数の第1噴射穴の出口が周方
向に均等な間隔を有する場合と比較して、第1噴射穴の個数に対応するハーモニクスが他
のハーモニクスへと分散される。このため、インペラ翼の翼振動を低減することができる
According to the compressor casing described in (4) above, compared to a case where the outlets of the multiple first injection holes are spaced evenly in the circumferential direction, harmonics corresponding to the number of first injection holes are dispersed to other harmonics, thereby reducing blade vibration of the impeller blades.

(5)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(4)の何れかに記載のコンプレッサケ
ーシングにおいて、
前記複数の噴射穴は、前記インペラ翼の翼面に垂直な方向に沿って前記インペラ翼に圧
縮ガスを噴射するように形成される。
(5) In some embodiments, in the compressor casing according to any one of (1) to (4),
The plurality of injection holes are formed to inject compressed gas into the impeller blade along a direction perpendicular to a blade surface of the impeller blade.

上記(5)に記載のコンプレッサケーシングによれば、圧縮ガスのエネルギーを効率的
にコンプレッサインペラの回転エネルギーに変換することができ、コンプレッサインペラ
の回転を効果的にアシストすることが可能となる。
According to the compressor casing described in (5) above, the energy of the compressed gas can be efficiently converted into the rotational energy of the compressor impeller, and the rotation of the compressor impeller can be effectively assisted.

(6)本開示の少なくとも一実施形態に係る過給機は、
上記(2)に記載のコンプレッサケーシングと、
前記過給機及びエンジンの少なくとも一方の運転状態に応じて前記少なくとも1つの第
1バルブ及び前記少なくとも1つの第2バルブを制御するように構成されたバルブ制御装
置(例えば上述のバルブ制御装置)と、
を備える。
(6) A turbocharger according to at least one embodiment of the present disclosure,
The compressor casing according to (2) above;
A valve control device (e.g., the valve control device described above) configured to control the at least one first valve and the at least one second valve in response to an operating state of at least one of the turbocharger and the engine;
Equipped with.

上記(6)に記載の過給機によれば、過給機の運転状態に応じて第1バルブと第2バル
ブとをバルブ制御装置によって適切に開閉することにより、過給機の運転状態に応じて第
1噴射穴からの圧縮ガスの噴射と第2噴射穴からの圧縮ガスの噴射とを適切に制御してコ
ンプレッサインペラの回転を良好にアシストすることが可能となる。
According to the turbocharger described in (6) above, by appropriately opening and closing the first valve and the second valve by the valve control device according to the operating state of the turbocharger, it is possible to appropriately control the injection of compressed gas from the first injection hole and the injection of compressed gas from the second injection hole according to the operating state of the turbocharger, thereby effectively assisting the rotation of the compressor impeller.

(7)幾つかの実施形態では、上記(6)に記載の過給機において、
前記第2噴射穴の出口は前記第1噴射穴の出口よりも前記軸方向における下流側に位置
し、
前記バルブ制御装置は、前記第1噴射穴から前記コンプレッサインペラの前記インペラ
翼に向けて圧縮ガスを噴射する第1噴射穴噴射モード(例えば上述の噴射穴28b噴射モ
ード又は噴射穴28c噴射モード)と、前記第2噴射穴から前記コンプレッサインペラの
前記インペラ翼に向けて圧縮ガスを噴射する第2噴射穴噴射モード(例えば上述の噴射穴
28a噴射モード及び噴射穴28b噴射モードのうち、第1噴射穴モードに対応する噴射
モード以外の何れかの噴射モード)と、を実行可能に構成されており、
前記バルブ制御装置は、前記過給機の回転数が第1回転数域(例えば上述の低回転数域
又は中回転数域)にある場合に前記第2噴射穴噴射モードを実行し、前記過給機の回転数
が前記第1回転数域よりも高い回転数域である第2回転数域(例えば上述の中回転数域又
は高回転数域であって、第1回転数域に対応しない回転数域)にあるときに前記第1噴射
穴噴射モードを実行するように構成される。
(7) In some embodiments, in the turbocharger described in (6) above,
an outlet of the second injection hole is located downstream in the axial direction of an outlet of the first injection hole,
The valve control device is configured to be able to execute a first jet hole injection mode (e.g., the above-mentioned jet hole 28b injection mode or the jet hole 28c injection mode) in which compressed gas is injected from the first jet hole toward the impeller blade of the compressor impeller, and a second jet hole injection mode (e.g., any of the above-mentioned jet hole 28a injection mode and the jet hole 28b injection mode other than the injection mode corresponding to the first jet hole mode) in which compressed gas is injected from the second jet hole toward the impeller blade of the compressor impeller,
The valve control device is configured to execute the second jet hole injection mode when the rotation speed of the turbocharger is in a first rotation speed range (e.g., the above-mentioned low rotation speed range or medium rotation speed range), and to execute the first jet hole injection mode when the rotation speed of the turbocharger is in a second rotation speed range that is higher than the first rotation speed range (e.g., the above-mentioned medium rotation speed range or high rotation speed range that does not correspond to the first rotation speed range).

上記(7)に記載の過給機によれば、過給機の回転数が比較的小さい第1回転数域にあ
る場合(コンプレッサインペラの出口近傍の圧力が比較的低い場合)には第1噴射穴の出
口と第2噴射穴の出口のうち軸方向における下流側(高圧側)にある第2噴射穴の出口か
ら圧縮ガスが噴射され、コンプレッサインペラの回転をアシストするための大きなモーメ
ントを得ることができる。このため、過給機の回転数が比較的小さい第1回転数域にある
ときの過給機効率の改善や黒煙の発生を抑制することができる。
また、過給機の回転数が比較的大きい第2回転数域にある場合(コンプレッサインペラ
の出口近傍の圧力が高くなっている場合)等には、第1噴射穴の出口と第2噴射穴の出口
のうち軸方向における上流側にある第1噴射穴の出口から圧縮ガスが噴射される。このた
め、コンプレッサインペラの出口近傍の圧力が高くなっている場合であっても、第2噴射
穴の出口よりも相対的に内周側(低圧側)に位置する第1噴射穴の出口から圧縮ガスをイ
ンペラ翼に噴射することができるため、インペラ翼に圧縮ガスを適切に噴射してコンプレ
ッサインペラの回転をアシストすることができる。
このように、過給機の広範囲の回転数に亘ってコンプレッサインペラの回転を圧縮ガス
を用いて良好にアシストすることが可能となる。
According to the turbocharger described in (7) above, when the turbocharger speed is in a first speed range where the speed is relatively low (when the pressure near the outlet of the compressor impeller is relatively low), compressed gas is injected from the outlet of the second jet hole which is on the downstream side (high pressure side) in the axial direction out of the outlets of the first jet hole and the second jet hole, and a large moment for assisting the rotation of the compressor impeller can be obtained. Therefore, it is possible to improve the turbocharger efficiency and suppress the generation of black smoke when the turbocharger speed is in the first speed range where the speed is relatively low.
Furthermore, when the rotation speed of the turbocharger is in a relatively high second rotation speed range (when the pressure near the outlet of the compressor impeller is high), the compressed gas is injected from the outlet of the first jet hole which is located upstream in the axial direction out of the outlets of the first jet holes and the second jet holes. Therefore, even when the pressure near the outlet of the compressor impeller is high, the compressed gas can be injected to the impeller blades from the outlet of the first jet hole which is located relatively more inward (low pressure side) than the outlet of the second jet hole, so that the compressed gas can be appropriately injected to the impeller blades to assist the rotation of the compressor impeller.
In this manner, it becomes possible to satisfactorily assist the rotation of the compressor impeller by using compressed gas over a wide range of rotational speeds of the turbocharger.

(8)本開示の少なくとも一実施形態に係る過給機の運転方法は、
前記過給機のコンプレッサケーシング(例えば上述のコンプレッサケーシング10)に
設けられた第1噴射穴(例えば上述の噴射穴28a又は噴射穴28b)からコンプレッサ
インペラ(例えば上述のコンプレッサインペラ8)のインペラ翼(例えば上述のインペラ
翼18)に向けて圧縮ガス(例えば上述の圧縮空気)を噴射する第1噴射穴噴射ステップ
(例えば上述のS12又はS14)と、
前記コンプレッサインペラの軸方向における前記第1噴射穴よりも下流側にて前記コン
プレッサケーシングに設けられた第2噴射穴(例えば上述の噴射穴28b又は噴射穴28
c)から前記インペラ翼に向けて圧縮ガスを噴射する第2噴射穴噴射ステップ(例えば上
述のS14又はS15)と、
を備え、
前記過給機の回転数が第1回転数域(例えば上述の低回転数域又は中回転数域)にある
場合に前記第2噴射穴噴射ステップを実行し、前記過給機の回転数が前記第1回転数域よ
りも高い回転数域である第2回転数域(例えば上述の中回転数域又は高回転数域)にある
場合に前記第1噴射穴噴射ステップを実行する。
(8) A method for operating a turbocharger according to at least one embodiment of the present disclosure,
a first jet hole injection step (e.g., S12 or S14 described above) of injecting compressed gas (e.g., the above-mentioned compressed air) from a first jet hole (e.g., the above-mentioned jet hole 28a or jet hole 28b) provided in a compressor casing (e.g., the above-mentioned compressor casing 10) of the turbocharger toward an impeller blade (e.g., the above-mentioned impeller blade 18) of a compressor impeller (e.g., the above-mentioned compressor impeller 8);
A second injection hole (for example, the above-mentioned injection hole 28b or injection hole 28) provided in the compressor casing downstream of the first injection hole in the axial direction of the compressor impeller.
c) a second injection hole injection step (e.g., S14 or S15 described above) of injecting compressed gas toward the impeller blade;
Equipped with
The second jet hole injection step is executed when the rotation speed of the turbocharger is in a first rotation speed range (e.g., the low rotation speed range or medium rotation speed range described above), and the first jet hole injection step is executed when the rotation speed of the turbocharger is in a second rotation speed range (e.g., the medium rotation speed range or high rotation speed range described above) which is a rotation speed range higher than the first rotation speed range.

上記(8)に記載の過給機の運転方法によれば、過給機の回転数が比較的小さい第1回
転数域にある場合(コンプレッサインペラの出口近傍の圧力が比較的低い場合)には第1
噴射穴の出口と第2噴射穴の出口のうち軸方向における下流側(高圧側)にある第2噴射
穴の出口から圧縮ガスが噴射され、コンプレッサインペラの回転をアシストするための大
きなモーメントを得ることができる。このため、過給機の回転数が比較的小さい第1回転
数域にあるときの過給機効率の改善や黒煙の発生を抑制することができる。
また、過給機の回転数が比較的大きい第2回転数域にある場合(コンプレッサインペラ
の出口近傍の圧力が高くなっている場合)等には、第1噴射穴の出口と第2噴射穴の出口
のうち軸方向における上流側(低圧側)にある第1噴射穴の出口から圧縮ガスが噴射され
る。このため、コンプレッサインペラの出口側の圧力が高くなっている場合であっても、
第2噴射穴の出口よりも相対的に内周側に位置する第1噴射穴の出口から圧縮ガスをイン
ペラ翼に噴射することができるため、インペラ翼に圧縮ガスを適切に噴射してコンプレッ
サインペラの回転をアシストすることができる。
このように、過給機の広範囲の回転数に亘ってコンプレッサインペラの回転を圧縮ガス
を用いて良好にアシストすることが可能となる。
According to the method for operating a turbocharger described in (8) above, when the rotation speed of the turbocharger is in a first rotation speed range that is relatively low (when the pressure near the outlet of the compressor impeller is relatively low),
Compressed gas is injected from the outlet of the second injection hole, which is located downstream (high pressure side) in the axial direction out of the outlets of the injection hole and the second injection hole, and a large moment for assisting the rotation of the compressor impeller can be obtained. Therefore, it is possible to improve the turbocharger efficiency and suppress the generation of black smoke when the turbocharger rotation speed is in the first rotation speed range where the rotation speed is relatively low.
In addition, when the rotation speed of the turbocharger is in a relatively high second rotation speed range (when the pressure near the outlet of the compressor impeller is high), the compressed gas is injected from the outlet of the first injection hole, which is located on the upstream side (low pressure side) in the axial direction out of the outlets of the first injection hole and the second injection hole. Therefore, even when the pressure on the outlet side of the compressor impeller is high,
Since compressed gas can be injected into the impeller blades from the outlet of the first injection hole, which is located relatively more inward than the outlet of the second injection hole, the compressed gas can be appropriately injected into the impeller blades to assist the rotation of the compressor impeller.
In this manner, it becomes possible to satisfactorily assist the rotation of the compressor impeller by using compressed gas over a wide range of rotational speeds of the turbocharger.

2 過給機
4 遠心圧縮機
6 タービン
8 コンプレッサインペラ
10 コンプレッサケーシング
12 タービンホイール
14 タービンケーシング
16 ハブ
18 インペラ翼
18LE 前縁
18LE1 翼先端
18TE 後縁
18TE1 翼先端
18i 前縁側の部分
18m 中間部分
18o 後縁側の部分
20 回転軸
22 軸受
24 軸受ケーシング
26 負圧面
28,28a,28b,28c 噴射穴
28a1,28b1,28c1 入口
28a2,28b2,28c2 出口
30 空気案内筒
31 空間
32 スクロール流路
34 スクロールケーシング
35 圧縮空気通路
36a,36b,36c バルブ
38 バルブ制御装置
40 回転数計
42,42a,42b 塞ぎ部材
44 圧縮空気ライン
45 バルブ
46 圧縮空気タンク
2 Turbocharger 4 Centrifugal compressor 6 Turbine 8 Compressor impeller 10 Compressor casing 12 Turbine wheel 14 Turbine casing 16 Hub 18 Impeller blade 18LE Leading edge 18LE1 Blade tip 18TE Trailing edge 18TE1 Blade tip 18i Leading edge side portion 18m Intermediate portion 18o Trailing edge side portion 20 Rotating shaft 22 Bearing 24 Bearing casing 26 Negative pressure surface 28, 28a, 28b, 28c Injection holes 28a1, 28b1, 28c1 Inlet 28a2, 28b2, 28c2 Outlet 30 Air guide tube 31 Space 32 Scroll flow passage 34 Scroll casing 35 Compressed air passage 36a, 36b, 36c Valve 38 Valve control device 40 Tachometer 42, 42a, 42b Blocking member 44 Compressed air line 45 Valve 46 Compressed air tank

Claims (7)

過給機のコンプレッサインペラを収容するコンプレッサケーシングであって、
前記コンプレッサインペラのインペラ翼に向けて圧縮ガスを噴射するための複数の噴射穴を備え、
前記複数の噴射穴は、
少なくとも1つの第1噴射穴と、
前記コンプレッサインペラの軸方向において前記第1噴射穴の出口とは異なる位置に出口を有する少なくとも1つの第2噴射穴と、を含み、
前記コンプレッサケーシングは、
前記少なくとも1つの第1噴射穴からの前記圧縮ガスの噴射を制御するための少なくとも1つの第1バルブと、前記少なくとも1つの第2噴射穴からの前記圧縮ガスの噴射を制御するための少なくとも1つの第2バルブとを更に備える、コンプレッサケーシング。
A compressor casing that houses a compressor impeller of a turbocharger,
a plurality of injection holes for injecting compressed gas toward the impeller blades of the compressor impeller;
The plurality of injection holes are
At least one first injection hole;
at least one second injection hole having an outlet at a position different from an outlet of the first injection hole in the axial direction of the compressor impeller;
The compressor casing comprises:
the compressor casing further comprising at least one first valve for controlling injection of the compressed gas from the at least one first injection hole and at least one second valve for controlling injection of the compressed gas from the at least one second injection hole.
過給機のコンプレッサインペラを収容するコンプレッサケーシングであって、
前記コンプレッサインペラのインペラ翼に向けて圧縮ガスを噴射するための複数の噴射穴を備え、
前記複数の噴射穴は、
少なくとも1つの第1噴射穴と、
前記コンプレッサインペラの軸方向において前記第1噴射穴の出口とは異なる位置に出口を有する少なくとも1つの第2噴射穴と、を含み、
前記コンプレッサケーシングは、
前記第1噴射穴と前記第2噴射穴のうち一方を塞ぐ塞ぎ部材を更に備える、コンプレッサケーシング。
A compressor casing that houses a compressor impeller of a turbocharger,
a plurality of injection holes for injecting compressed gas toward the impeller blades of the compressor impeller;
The plurality of injection holes are
At least one first injection hole;
at least one second injection hole having an outlet at a position different from an outlet of the first injection hole in the axial direction of the compressor impeller;
The compressor casing comprises:
The compressor casing further comprises a blocking member that blocks one of the first injection hole and the second injection hole.
過給機のコンプレッサインペラを収容するコンプレッサケーシングであって、
前記コンプレッサインペラのインペラ翼に向けて圧縮ガスを噴射するための複数の噴射穴を備え、
前記複数の噴射穴は、
少なくとも1つの第1噴射穴と、
前記コンプレッサインペラの軸方向において前記第1噴射穴の出口とは異なる位置に出口を有する少なくとも1つの第2噴射穴と、を含み、
前記少なくとも1つの第1噴射穴は、周方向に間隔を空けて配置された複数の第1噴射穴を含み、
前記複数の第1噴射穴の出口は、周方向に不均等な間隔を有する、コンプレッサケーシング。
A compressor casing that houses a compressor impeller of a turbocharger,
a plurality of injection holes for injecting compressed gas toward the impeller blades of the compressor impeller;
The plurality of injection holes are
At least one first injection hole;
at least one second injection hole having an outlet at a position different from an outlet of the first injection hole in the axial direction of the compressor impeller;
the at least one first injection hole includes a plurality of circumferentially spaced first injection holes;
The outlets of the plurality of first injection holes are unevenly spaced in the circumferential direction of the compressor casing.
前記複数の噴射穴は、前記インペラ翼の翼面に垂直な方向に沿って前記インペラ翼に圧縮ガスを噴射するように形成された、請求項1~3の何れか1項に記載のコンプレッサケーシング。 The compressor casing according to claim 1 , wherein the plurality of injection holes are formed so as to inject compressed gas into the impeller blade along a direction perpendicular to a blade surface of the impeller blade. 請求項に記載のコンプレッサケーシングと、
前記過給機及びエンジンの少なくとも一方の運転状態に応じて前記少なくとも1つの第1バルブ及び前記少なくとも1つの第2バルブを制御するように構成されたバルブ制御装置と、
を備える、過給機。
A compressor casing according to claim 1 ;
a valve control device configured to control the at least one first valve and the at least one second valve in response to an operating state of at least one of the turbocharger and the engine;
A turbocharger.
前記第2噴射穴の出口は前記第1噴射穴の出口よりも前記軸方向における下流側に位置し、
前記バルブ制御装置は、前記第1噴射穴から前記コンプレッサインペラの前記インペラ翼に向けて圧縮ガスを噴射する第1噴射穴噴射モードと、前記第2噴射穴から前記コンプレッサインペラの前記インペラ翼に向けて圧縮ガスを噴射する第2噴射穴噴射モードと、を実行可能に構成されており、
前記バルブ制御装置は、前記過給機の回転数が第1回転数域にある場合に前記第2噴射穴噴射モードを実行し、前記過給機の回転数が前記第1回転数域よりも高い回転数域である第2回転数域にあるときに前記第1噴射穴噴射モードを実行するように構成された、請求項に記載の過給機。
an outlet of the second injection hole is located downstream in the axial direction of an outlet of the first injection hole,
the valve control device is configured to be able to execute a first jet hole injection mode in which compressed gas is injected from the first jet hole toward the impeller blade of the compressor impeller, and a second jet hole injection mode in which compressed gas is injected from the second jet hole toward the impeller blade of the compressor impeller,
6. The turbocharger according to claim 5, wherein the valve control device is configured to execute the second jet hole injection mode when a rotation speed of the turbocharger is in a first rotation speed range, and to execute the first jet hole injection mode when a rotation speed of the turbocharger is in a second rotation speed range that is a rotation speed range higher than the first rotation speed range.
過給機のコンプレッサケーシングに設けられた第1噴射穴からコンプレッサインペラのインペラ翼に向けて圧縮ガスを噴射する第1噴射穴噴射ステップと、
前記コンプレッサインペラの軸方向における前記第1噴射穴よりも下流側にて前記コンプレッサケーシングに設けられた第2噴射穴から前記インペラ翼に向けて圧縮ガスを噴射する第2噴射穴噴射ステップと、
を備え、
前記過給機の回転数が第1回転数域にある場合に前記第2噴射穴噴射ステップを実行し、前記過給機の回転数が前記第1回転数域よりも高い回転数域である第2回転数域にある場合に前記第1噴射穴噴射ステップを実行する、過給機の運転方法。

a first injection hole injection step of injecting compressed gas from a first injection hole provided in a compressor casing of the turbocharger toward an impeller blade of a compressor impeller;
a second jet hole injection step of injecting compressed gas toward the impeller blades from a second jet hole provided in the compressor casing downstream of the first jet hole in the axial direction of the compressor impeller;
Equipped with
A method for operating a turbocharger, comprising the steps of: executing the second jet hole injection step when a rotation speed of the turbocharger is in a first rotation speed range; and executing the first jet hole injection step when the rotation speed of the turbocharger is in a second rotation speed range that is a higher rotation speed range than the first rotation speed range.

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