CN108071482A - 电动增压器 - Google Patents

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大下真贵夫
山道智裕
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Abstract

本发明提供能够提高向车辆的搭载性的电动增压器。压缩机壳体(30)具备：空气通路(30h)，其导入空气；EGR通路(30a)，其供EGR装置(552)连接，该EGR装置(552)使发动机(510)的排出气体的一部分作为EGR气体在吸气通路环流；压缩机出口通路(30d)，其将被压缩机轮(31)压缩后的空气以及EGR气体中的至少任意一种向发动机(510)发送；旁路通路(30e)，其将被压缩机轮(31)压缩之前的空气以及EGR气体中的至少任意一种未经由压缩机轮(31)而向发动机(510)输送；以及旁路阀(131)，其开闭旁路通路(30e)。

Description

电动增压器
技术领域
本发明涉及电动增压器。
背景技术
作为现有的增压器，例如在日本特开2008－38869号公报(专利文献1)中公开有多级增压式排气涡轮增压器。
专利文献1：日本特开2008－38869号公报
在专利文献1的多级增压式排气涡轮增压器中，使高压级增压器的高压压缩机盖为一体形压缩机盖，该一体形压缩机盖内置有吸气的压缩机入口通路与旁路入口通路，该旁路入口通路具有基于压缩机旁路阀装置的开闭部。
另外，在具备其他现有的增压器的内燃机中公知有如下结构：使从内燃机排出的气体的一部分即EGR气体经由EGR装置在供增压器的上游的吸入空气流动的吸入通路合流，将吸入空气与EGR气体的混合气体通过增压器增压向内燃机供给。在这种结构中，由于将EGR装置的合流部分和增压器分开设置，所以存在吸入通路大型化从而向车辆的搭载性恶化这一问题。
发明内容
因此，本发明是为了解决上述问题点完成的，目的在于提供能够提高向车辆的搭载性的电动增压器。
本发明的电动增压器具备通过马达旋转的压缩机轮；以及收纳压缩机轮的压缩机壳体，压缩机壳体具备：第一通路，其导入空气；导入口，其供EGR装置连接，该EGR装置使内燃机的排出气体的一部分作为EGR气体在吸气通路环流；第二通路，其将被压缩机轮压缩后的空气以及EGR气体中的至少任意一种向内燃机输送；旁路通路，其将被压缩机轮压缩之前的空气以及EGR气体中的至少任意一种未经由压缩机轮而向内燃机输送；以及旁路阀，其开闭旁路通路，从第一通路导入的空气以及从导入口导入的EGR气体在旁路阀打开时经由旁路通路向内燃机输送，在旁路阀关闭时被压缩机轮压缩并经由第二通路向内燃机输送。
在这样构成的电动增压器中，在压缩机壳体设置有第一通路、第二通路以及导入口。因此，和在压缩机壳体外设置有这些通路的情况比较，能够提高向车辆的搭载性。
优选导入口的下端相比压缩机轮的入口侧开口部的下端朝铅直方向的下侧偏移设置。存在在从EGR供给的排出气体中含有水分的情况。即便EGR气体经由导入口向压缩机轮侧流动，比重较大的水分也难以从向下侧偏移的导入口朝向上侧偏移的压缩机轮侧流动。其结果是，能够抑制水分混入吸气。
优选旁路通路的入口的下端相比压缩机轮的入口侧开口部的下端朝铅直方向的下侧偏移设置。在该情况下，能够防止旁路通路内的水分向压缩机轮侧流动。
优选第一通路以沿第一通路的延伸方向对置配置有旁路通路的入口的方式设置于压缩机壳体。此时，由于空气容易从第一通路向旁路通路流动，所以吸气阻力减少。
根据本发明，能够提供向车辆的搭载性良好的电动增压器。
附图说明
图1是具有实施方式1的电动增压器的动力装置的系统图。
图2是实施方式1的电动增压器的俯视图。
图3是从图2中的箭头III所示的方向观察的电动增压器的主视图。
图4是从图2中的箭头IV所示的方向观察的电动增压器的右视图。
图5是沿图4中的V－V线的剖视图。
图6是沿图5中的VI－VI线的剖视图。
图7是沿图2中的VII－VII线的剖视图。
图8是具有实施方式2的电动增压器的动力装置的系统图。
附图标记说明：
1…动力装置；11…马达壳体；12…轴；13…转子；14…定子；15…马达；20、120…轴承；21、121…内圈；22、122…滚珠；23、123…外圈；30…压缩机壳体；30a…EGR通路；30b…涡旋通路；30c…凸缘部；30d…压缩机出口通路；30e…旁路通路；30f…出口通路；30g…压缩机入口通路；30h…空气通路；31、520c…压缩机轮；34…板；41、51…螺栓；130…促动器；131…旁路阀；301a…导入口；301e…入口；303a、303e、350…下端；501…电子节流阀；502…EGR阀门；510…发动机；511…缸孔；512…进气歧管；513…排气歧管；520…涡轮增压器；520t…涡轮叶轮；530…电动增压器；540…中间冷却器；550…EGR冷却器；552…EGR装置。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的各实施方式的电动增压器。在以下的说明中，对于图中的相同或者相当部分，标注相同的附图标记，不重复对其进行说明。
(实施方式1)
图1是具有实施方式1的电动增压器的动力装置的系统图。如图1所示，动力装置1具备：发动机510；涡轮增压器520，其使用来自发动机的排气对吸气进行增压；以及电动增压器530，其对从涡轮增压器520输送来的吸气进一步加压。
涡轮增压器520具有轴520s以及设置于轴520s的两端的压缩机轮520c与涡轮叶轮520t。压缩机轮520c与涡轮叶轮520t进行相同的旋转。若涡轮叶轮520t通过排出气体旋转，则该旋转经由轴520s向压缩机轮520c传递从而压缩机轮520c旋转。通过压缩机轮520c压缩从图1的箭头521所示的方向导入的空气。
中间冷却器540设置于压缩机轮520c的下游侧。中间冷却器540对通过压缩机轮520c被隔热压缩从而温度上升的空气进行冷却来提高空气的密度。
在中间冷却器540的下游设置有电子节流阀501。在发动机510是汽油发动机的情况下，通过电子节流阀501调整吸气量，来调整发动机510的输出。在发动机510是柴油发动机的情况下，在通常运转时，电子节流阀501内的阀门打开，在如下情况等，电子节流阀501内的阀门关小，即，当在轻负荷时使大量EGR(Exhaust Gas Recirculation：排气再循环)进行动作时，当DPF再生(Dieselparticulate filter：柴油颗粒过滤)时想要对吸气节流使排气温度上升时等。
在电子节流阀501的下游设置有电动增压器530。电动增压器530具有马达15、与马达15连接的轴12、与轴12连接的压缩机轮31以及形成有多个通路的压缩机壳体30。
在电动增压器530的下游设置有发动机510。从进气歧管512向发动机510的各缸孔511供给空气。通过燃料在供给有空气的各缸孔511内燃烧，产生燃烧气体。在各缸孔511产生的燃烧气体使活塞动作之后，向排气歧管513排出，从排气歧管513向排气管排出。排气歧管513与EGR装置552连接，在EGR阀门502打开时，从各缸孔511排出至排气歧管513的气体的一部分作为EGR气体被导向EGR装置552的EGR冷却器550而被冷却，然后被导向压缩机壳体30。EGR气体与来自发动机510的排出气体成分相同，EGR气体经由压缩机壳体30被导入发动机510。由于在EGR气体中不存在氧气或者即便存在氧气也是微量的，所以若EGR气体被导入燃烧室，则燃料在低氧条件下在燃烧室内燃烧，燃烧的峰值温度降低。其结果是，能够抑制氮氧化物的产生。从各缸孔排出至排气歧管513的气体的其他部分通过排气管导入涡轮增压器520使涡轮叶轮520t旋转，之后通过净化装置如箭头522所示那样释放到大气中。
压缩机壳体30具有作为本发明的第一通路的空气通路30h、作为本发明的导入口的EGR通路30a、压缩机入口通路30g、作为本发明的第二通路的压缩机出口通路30d、旁路通路30e以及旁路阀131。
空气从空气通路30h导入。EGR气体从EGR通路30a导入。在旁路阀131关闭时，空气以及EGR气体不会在旁路通路30e流动。在旁路阀131打开时，空气以及EGR气体在旁路通路30e流动。
从压缩机入口通路30g向压缩机轮31导入空气以及EGR气体中的至少任意一种。在压缩机轮31旋转时，空气以及EGR气体中的至少任意一种被压缩机轮31压缩并从压缩机出口通路30d排出。
图2是实施方式1的电动增压器的俯视图。如图2所示，压缩机壳体30具有连接有多个通路的形状。压缩机壳体30的凸缘部30c与用于引入空气的管连接。在凸缘部30c的下游设置有空气通路30h。
以与空气通路30h连接的方式设置有EGR通路30a。EGR通路30a与用于引入EGR气体的管连接。ERG通路30a以相对于空气通路30h合流的方式设置。
压缩机入口通路30g设置于空气通路30h以及EGR通路30a的下游。从空气通路30h供给的空气以及从EGR通路30a供给的EGR气体被混合并送向压缩机入口通路30g。
涡旋通路30b是被压缩机轮31压缩后的气体的通路。涡旋通路30b绕压缩机轮31的旋转轴形成为漩涡形状。
旁路通路30e设置为与空气通路30h以及EGR通路30a连接。在旁路通路设置有旁路阀131。通过旁路阀131打开，空气以及EGR气体中的至少任意一种在旁路通路30e内流动。通过旁路阀131关闭，向压缩机轮31输送空气以及EGR气体中的至少任意一种。
在压缩机壳体30设置有促动器130。促动器130能够通过电动开闭旁路阀131。促动器130能够调整旁路阀131的开度。
在压缩机壳体30通过螺栓51固定有马达壳体11。在压缩机壳体30通过螺栓41固定有出口通路30f。
图3是从图2中的箭头III所示的方向观察的电动增压器的主视图。如图3所示，涡旋通路30b是漩涡形状。涡旋通路30b形成为其通路直径朝向与出口通路30f连接一侧而扩大。
沿EGR通路30a的延伸方向对置配置有旁路通路30e的入口侧开口，以使从EGR通路30a供给的EGR气体经由空气通路30h向旁路通路30e顺畅地流动。由此，在旁路阀131打开的状态下，EGR气体容易从EGR通路30a向旁路通路30e流动。
出口通路30f连接于旁路通路30e和压缩机出口通路30d双方。出口通路30f具有2个通路合流的形状。出口通路30f是两叉形状。
涡旋通路30b的最下游侧的部分与直线形状的压缩机出口通路30d连接。
图4是从图2中的箭头IV所示的方向观察的电动增压器的侧视图。圆筒状的EGR通路30a设置为与空气通路30h以及压缩机入口通路30g连接。
图5是沿图4中的V－V线的剖视图。如图5所示，马达15具有固定于轴12的转子13以及与转子13对置配置的定子14。向马达15供给电力。马达15将电力转换为旋转力并对轴12施加旋转力。因此，马达15使轴12旋转。
轴12从一端向另一端延伸。轴12通过一端侧的轴承20与另一端侧的轴承120而保持为能够相对于马达壳体11旋转。轴12是阶梯形状，根据位置而外径不同。轴12为连接有外径不同的多个圆柱的形状。
在轴12的最粗部分固定有转子13。在马达15是三相交流马达的情况下，转子13具有铁芯与埋设于该铁芯内的永久磁铁。
在转子13的两侧的轴12设置有轴承20、120。轴承20、120是滚珠轴承。轴承20、120具有与轴12抵接的内圈21、121、与内圈21、121对置的外圈23、123、由夹设于内圈21、121与外圈23、123之间的多个滚动体构成的滚珠22、122以及保持滚珠22、122的保持器。
在轴12的另一端安装有压缩机轮31。压缩机轮31是用于压缩吸气的轮。若压缩机轮31旋转，则从空气通路30h侧吸入吸气(空气以及EGR气体)。被吸入的吸气在压缩机轮31流通的过程中，通过离心力被增速，通过压缩机壳体30的扩压部以及涡旋通路30b升压。
在压缩机轮31与马达壳体11之间设置有板34。板34位于压缩机轮31的背面侧，通过螺栓51等固定于压缩机壳体30。以贯通板34的孔的方式设置有轴12。另外，通过板34与压缩机壳体30形成扩压部以及涡旋通路30b。
压缩机壳体30设置为覆盖压缩机轮31。压缩机壳体30具有压缩机入口通路30g。从压缩机入口通路30g导入空气以及EGR气体中的至少任意一种，空气以及EGR气体中的至少任意一种通过压缩机轮31被压缩而被送向压缩机出口通路30d。
图6是沿图5中的VI－VI线的剖视图。此外，在图6中，省略了轴12的周围的定子、马达壳体等的记载。旁路通路30e的入口301e的下端303e相比压缩机轮31的入口侧开口部的下端350朝铅直方向的下侧偏移配置。偏移量是A。
箭头600所示的方向是上方。通过使旁路通路30e向下侧偏移，旁路通路30e内的水分难以向压缩机入口通路30g侧进入。其结果是，能够延长电动增压器的寿命。
图7是沿图2中的VII－VII线的剖视图。如图7所示，EGR通路30a的下端303a相比压缩机轮31的入口侧开口部的下端350朝铅直方向的下侧偏移设置。偏移量是B。
通过使EGR通路30a向下侧偏移，EGR通路30a内的水分难以向压缩机入口通路30g侧进入。其结果是，能够延长电动增压器的寿命。
箭头600所示的方向是上方。在该实施方式中，示出EGR通路30a具有规定的长度的例子。然而，也可以采用EGR通路30a的长度较短(几乎为零)且仅存在导入口301a的结构。在该情况下，管被插入导入口301a，从管向导入口301a供给EGR气体。在本实施方式中，电动增压器520的轴12为外形不同的多个形状。然而，轴12的外径也可以恒定。
电动增压器530具备通过马达15旋转的压缩机轮31以及收纳压缩机轮31的压缩机壳体30，压缩机壳体30具备：空气通路30h，其导入空气；EGR通路30a，其供EGR装置552连接，该EGR装置552使发动机510的排出气体的一部分作为EGR气体在吸气通路环流；压缩机出口通路30d，其将被压缩机轮31压缩后的空气以及EGR气体中的至少任意一种向发动机510输送；旁路通路30e，其将压缩机轮31压缩之前的空气以及EGR气体中的至少任意一种未经由压缩机轮31而向发动机510输送；以及旁路阀131，其开闭旁路通路30e，从空气通路30h导入的空气以及从EGR通路30a导入的EGR气体在旁路阀131打开时经由旁路通路30e向发动机510输送，在旁路阀131关闭时被压缩机轮31压缩并经由压缩机出口通路30d向发动机510输送。由于空气通路30h、EGR通路30a以及旁路通路30e设置于1个压缩机壳体30，所以和未将它们设置于压缩机壳体30的情况比较，能够将压缩机壳体30以外的部分的构造简单化。其结果是，向车辆的搭载性提高。
EGR通路30a的下端303a相比压缩机轮31的入口侧开口部的下端350朝铅直方向的下侧偏移设置。因此，能够防止EGR通路30a的水向压缩机轮31侧流动。
旁路通路30e的入口301e的下端303e相比压缩机轮31的入口侧开口部的下端350朝铅直方向的下侧偏移设置。因此，能够防止EGR通路30a的水向压缩机轮31侧流动。
(实施方式2)
图8是具有实施方式2的电动增压器的动力装置的系统图。如图8所示，在实施方式2的电动增压器530中，空气通路30h以沿空气通路30h的延伸方向对置配置有旁路通路30e的入口301e的方式设置于压缩机壳体30，在该点上，与实施方式1的电动增压器530不同。在实施方式2中，EGR通路30a的下端303a相比压缩机轮31的入口侧开口部的下端350朝铅直方向的下侧偏移设置。并且，旁路通路30e的入口301e的下端303e相比压缩机轮31的入口侧开口部的下端350朝铅直方向的下侧偏移设置。
在实施方式2的电动增压器530中，由于空气如箭头551所示那样从空气通路30h向旁路通路30e大致直线状地流动，所以能够减少从空气通路30h向旁路通路30e的空气流动的阻力。其结果是，能够减少吸气阻力。
以上，对实施方式进行了说明，但上述公开内容仅是在全部点例示，并非对本发明进行限制。本发明的技术范围由权利要求书表示，包含在与权利要求书等同的意思以及范围内的全部变更。
【工业上的可利用性】
本发明例如能够用于搭载在车辆的电动增压器的领域。

Claims (4)

1.一种电动增压器，其中，
具备通过马达旋转的压缩机轮；以及收纳所述压缩机轮的压缩机壳体，
所述压缩机壳体具备：
第一通路，其导入空气；
导入口，其供EGR装置连接，该EGR装置使内燃机的排出气体的一部分作为EGR气体在吸气通路环流；
第二通路，其将被所述压缩机轮压缩后的空气以及EGR气体中的至少任意一种向内燃机输送；
旁路通路，其将被所述压缩机轮压缩之前的空气以及EGR气体中的至少任意一种未经由所述压缩机轮而向内燃机输送；以及
旁路阀，其开闭所述旁路通路，
从所述第一通路导入的空气以及从所述导入口导入的EGR气体在所述旁路阀打开时经由所述旁路通路向内燃机输送，在所述旁路阀关闭时被所述压缩机轮压缩并经由所述第二通路向内燃机输送。
2.根据权利要求1所述的电动增压器，其中，
所述导入口的下端相比所述压缩机轮的入口侧开口部的下端朝铅直方向的下侧偏移设置。
3.根据权利要求1或2所述的电动增压器，其中，
所述旁路通路的入口的下端相比所述压缩机轮的入口侧开口部的下端朝铅直方向的下侧偏移设置。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的电动增压器，其中，
所述第一通路以沿所述第一通路的延伸方向对置配置有所述旁路通路的入口的方式设置于所述压缩机壳体。
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