JP2005127307A - Turbocharger - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a turbocharger with a motor which can easily cool the motor of the turbocharger and prevent the reduction of the efficiency of the motor. <P>SOLUTION: The turbocharger comprises the motor 7 that is disposed on an air intake passage 2 of an internal combustion engine and rotates and drives a compressor wheel 4 of the turbocharger 1, a housing 8 having the motor 7, and an introduction passage 11 for introducing gas flow for cooling into the housing 8. One end 11a of the introduction passage 11 is connected to the housing 8, and the other end 11b is connected to a proximity (L section) on the downstream side of an air cleaner 13 disposed on the air intake passage 2. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ターボチャージャのコンプレッサホイールを電動機で駆動することができるようにした電動機付ターボチャージャに関する。   The present invention relates to a turbocharger with an electric motor that can drive a compressor wheel of the turbocharger with an electric motor.

エンジン（内燃機関）の吸入空気量をターボチャージャで過給して、高出力（あるいは、低燃費）を得ようとする試みは以前から常用されている。ターボチャージャの改善が要望されている点の一つとして、低回転域の過給圧の立ち上がりが悪く、低回転域でのエンジン出力特性が良好でないというものがある。これは、排気エネルギーを利用して吸入空気を過給するというターボチャージャの原理上、排気エネルギーの少ない低回転域で発生する現象であった。これを改善するために、ツインターボ化などが一般に行われているが、タービン／コンプレッサに電動機（モータ）を組み込んで強制的にタービンを駆動して所望の過給圧を得ようとする試みもなされている。このような電動機付ターボチャージャとしては［特許文献１］に記載のようなものがある。
特開平２−９９７２２号公報 Attempts to obtain high output (or low fuel consumption) by supercharging the intake air amount of an engine (internal combustion engine) with a turbocharger have been used regularly. One of the demands for improvement of the turbocharger is that the boost pressure in the low rotation range is poor and the engine output characteristics in the low rotation range are not good. This is a phenomenon that occurs in a low rotation range where there is little exhaust energy due to the principle of turbocharger that uses exhaust energy to supercharge intake air. In order to improve this, twin turbocharger is generally used, but there is also an attempt to obtain a desired supercharging pressure by forcibly driving the turbine by incorporating an electric motor (motor) into the turbine / compressor. Has been made. Examples of such a turbocharger with an electric motor include those described in [Patent Document 1].
Japanese Patent Laid-Open No. 2-99722

しかし、このような電動機付ターボチャージャにおいては、電動機が高温に曝されるために電動機の種類によっては、例えば、電動機内部の永久磁石が減磁（あるいは消磁）したり、温度上昇に伴う電動機の効率低下を招くという問題があった。また電動機をインダクションモーター（誘導モーター）とした場合などは、回転子として用いられる積層鋼板を固めている耐熱性の低いラミネート材が溶けたりするという問題も懸念されている。そこで、上述した［特許文献１］に記載の電動機付ターボチャージャなどでは、電動機の内部に外気を取り入れるための送風ベーンを設けて空冷することが開示されている。しかし、この手法であると、電動機の内部に送風ベーンを内蔵させるため、電動機の内部構造が複雑になってしまうという問題もあった。   However, in such a turbocharger with an electric motor, since the electric motor is exposed to high temperature, depending on the type of the electric motor, for example, the permanent magnet in the electric motor is demagnetized (or demagnetized) or the electric motor is There was a problem of incurring a decrease in efficiency. In addition, when the electric motor is an induction motor (induction motor), there is a concern that a laminate material having low heat resistance that hardens a laminated steel sheet used as a rotor melts. Therefore, in the turbocharger with an electric motor described in [Patent Document 1] described above, it is disclosed that an air blowing is provided in the electric motor to provide a blower vane for taking outside air. However, this method has a problem that the internal structure of the electric motor becomes complicated because the blower vanes are built in the electric motor.

従って、本発明の目的は、電動機付ターボチャージャにおける電動機の冷却を簡便に行え、電動機の効率低下を防止することのできるターボチャージャを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a turbocharger that can easily cool an electric motor in a turbocharger with an electric motor and prevent a reduction in the efficiency of the electric motor.

請求項１に記載の発明は、内燃機関の吸気通路上に配された設けられたターボチャージャであり、ターボチャージャのコンプレッサホイールを回転駆動させ得る電動機と、電動機を内蔵するハウジングと、ハウジング内に冷却用気体流を導入する導入路とを備えており、導入路の一端がハウジングに接続されると共に、他端が吸気通路上に配設されたエアクリーナの下流側近傍に接続されていることを特徴としている。   The invention described in claim 1 is a turbocharger provided on an intake passage of an internal combustion engine, an electric motor capable of rotationally driving a compressor wheel of the turbocharger, a housing incorporating the electric motor, An introduction passage for introducing a cooling gas flow, and one end of the introduction passage is connected to the housing, and the other end is connected to the downstream side of an air cleaner disposed on the intake passage. It is a feature.

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のターボチャージャにおいて、ハウジング内に導入された冷却用気体流を導出する導出路をさらに備え、この導出路の一端がハウジングに接続されると共に、他端が吸気通路上に配設されたコンプレッサホイールの上流側近傍に接続されおり、吸気通路における導入路の他端が接続された部分の流路断面積が、導出路の他端が接続された部分の流路断面積よりも大きくされていることを特徴としている。   According to a second aspect of the present invention, in the turbocharger according to the first aspect of the present invention, the turbocharger further includes a lead-out path for leading the cooling gas flow introduced into the housing, and one end of the lead-out path is connected to the housing. The other end is connected in the vicinity of the upstream side of the compressor wheel disposed on the intake passage, and the cross-sectional area of the portion where the other end of the introduction path in the intake passage is connected is connected to the other end of the outlet path It is characterized in that it is larger than the cross-sectional area of the flow path.

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のターボチャージャにおいて、電動機の回転軸がコンプレッサホイールの回転軸に一致し、この回転軸がハウジングを貫通しており、ハウジングと回転軸の間にシール部材が配されていることを特徴としている。   According to a third aspect of the present invention, in the turbocharger according to the second aspect, the rotating shaft of the electric motor coincides with the rotating shaft of the compressor wheel, the rotating shaft passes through the housing, and between the housing and the rotating shaft. A sealing member is arranged on the surface.

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のターボチャージャにおいて、エアコンディショナーの冷却風をハウジング内に導入する冷却風導入手段をさらに備えていることを特徴としている。   According to a fourth aspect of the present invention, in the turbocharger according to the first aspect of the present invention, the turbocharger further includes cooling air introducing means for introducing the cooling air of the air conditioner into the housing.

請求項１に記載のターボチャージャによれば、吸気通路上のエアクリーナ下流近傍の吸入空気を電動機のハウジング内に導入して電動機を冷却するため、異物による電動機への悪影響（異物堆積による効率低下など）を防止することができる。また、エアクリーナの下流側近傍の温度の低い吸入空気を用いて電動機を冷却するため、冷却効果が高い。   According to the turbocharger of the first aspect, since the intake air in the vicinity of the air cleaner on the intake passage is introduced into the housing of the motor to cool the motor, adverse effects on the motor due to foreign matters (such as efficiency reduction due to foreign matter accumulation) ) Can be prevented. Further, since the motor is cooled using the intake air having a low temperature near the downstream side of the air cleaner, the cooling effect is high.

請求項２に記載のターボチャージャによれば、導入路及び導出路の一端が電動機のハウジングに接続され、さらに、導入路の他端が流路面積の大きいエアクリーナ下流近傍部分に接続され、導出路の他端が流路面積の小さいコンプレッサホイール上流側近傍に接続されている。流路面積の小さいコンプレッサホイール上流側近傍の方が流路面積の小さいエアクリーナ下流近傍よりも吸入空気の流速が早いので、導入路他端→ハウジング→導出路他端と吸入空気（冷却用気体）の一部が還流される。このようにすることで、特別な動力源を用いることなく冷却用気体の流れを生成し、効率よく電動機を冷却することができる。   According to the turbocharger according to claim 2, one end of the introduction path and the lead-out path is connected to the housing of the electric motor, and the other end of the lead-in path is connected to a portion near the downstream of the air cleaner having a large flow path area. Is connected to the vicinity of the upstream side of the compressor wheel having a small flow path area. Since the flow velocity of the intake air is higher near the upstream side of the compressor wheel with a smaller flow path area than near the downstream of the air cleaner with a smaller flow path area, the other end of the introduction path → the housing → the other end of the discharge path and the intake air (cooling gas) A part of is refluxed. By doing in this way, the flow of the cooling gas can be generated without using a special power source, and the electric motor can be efficiently cooled.

請求項３に記載のターボチャージャによれば、電動機及びコンプレッサホイールの回転軸とハウジングとの間にシール部材を配することで、ハウジング内の気密性を高め、冷却用気体のハウジング外への漏れを防止して冷却効果を向上させている。また、温度の高い排気流を利用するターボチャージャは高温になりやすいので、気密性を確保することでその他の部分の高温の気体がハウジング内に進入するのを防止することで冷却効果を高めているという側面もある。   According to the turbocharger of the third aspect, the sealing member is arranged between the rotating shafts of the electric motor and the compressor wheel and the housing, so that the airtightness in the housing is improved and the cooling gas leaks out of the housing. This improves the cooling effect. In addition, turbochargers that use high-temperature exhaust flows are likely to become hot, so the cooling effect is enhanced by preventing the high-temperature gas in other parts from entering the housing by ensuring airtightness. There is also an aspect of being.

請求項４に記載のターボチャージャによれば、エアコンディショナーの冷却風によっても電動機の冷却を行うことが可能となり、より効果的に電動機を冷却することができる。   According to the turbocharger of the fourth aspect, it is possible to cool the electric motor even with the cooling air of the air conditioner, and the electric motor can be cooled more effectively.

本発明のターボチャージャの一実施形態について以下に説明する。本実施形態のターボチャージャのターボユニット１を図１に示す。なお、ターボユニット１は、通常のように内燃機関（エンジン）の吸気通路２上に配されているものである。ここでは、ターボユニット１とその上流側の吸気通路を抜き出して図１に図示している。また、ターボユニット１の下流側の吸気通路２もその図示が省略されている。   An embodiment of the turbocharger of the present invention will be described below. A turbo unit 1 of the turbocharger of this embodiment is shown in FIG. The turbo unit 1 is arranged on the intake passage 2 of the internal combustion engine (engine) as usual. Here, the turbo unit 1 and its upstream intake passage are extracted and shown in FIG. Further, the illustration of the intake passage 2 on the downstream side of the turbo unit 1 is also omitted.

ターボユニット１は、通常のターボチャージャと同様に吸気通路２と排気通路３との間に架けて配設されている。ターボユニット１の内部には、両端にコンプレッサホイール４及びタービンホイール５とを有する回転軸６が貫通して配されている。この回転軸６のコンプレッサホイール４寄りには、その出力軸が回転軸６に一致するようにモータ（電動機）７が内蔵されている。モータ７は、交流モータであり電動機としても発電機としても機能し得る。ターボユニット１は、排気エネルギーによってのみ過給を行う通常の過給機としても機能し得るが、モータ７によってコンプレッサホイール４を強制的に回転駆動することでさらなる過給を行うこともできる。   The turbo unit 1 is disposed between the intake passage 2 and the exhaust passage 3 in the same manner as a normal turbocharger. Inside the turbo unit 1, a rotating shaft 6 having a compressor wheel 4 and a turbine wheel 5 at both ends is disposed so as to penetrate therethrough. A motor (electric motor) 7 is built in the rotary shaft 6 near the compressor wheel 4 so that its output shaft coincides with the rotary shaft 6. The motor 7 is an AC motor and can function as both an electric motor and a generator. The turbo unit 1 can function as a normal supercharger that performs supercharging only by exhaust energy, but can further perform supercharging by forcibly driving the compressor wheel 4 by the motor 7.

また、モータ７は、排気流によってタービンホイール５を回転させることで回生発電することも可能である。即ち、回生発電によって電力を回収することも可能である。モータ７は、回転軸６に固定されたロータ（永久磁石）と、その周囲に配置されたステータ（鉄心に巻かれたコイル）とを主たる構成部分として有している。これらのコンプレッサホイール４・タービンホイール５・回転軸６・モータ７は、ハウジング８の内部に収納されている。本実施形態においては、ターボユニット１のハウジングとモータ７のハウジングとが、上述したハウジング８として一体的に形成されている。   The motor 7 can also generate regenerative power by rotating the turbine wheel 5 with the exhaust flow. That is, it is also possible to collect electric power by regenerative power generation. The motor 7 has a rotor (permanent magnet) fixed to the rotating shaft 6 and a stator (coil wound around an iron core) disposed around it as main components. The compressor wheel 4, turbine wheel 5, rotating shaft 6, and motor 7 are accommodated in the housing 8. In the present embodiment, the housing of the turbo unit 1 and the housing of the motor 7 are integrally formed as the housing 8 described above.

回転軸６は、ハウジング８に対して一対のベアリング９で回転可能に保持されている。また、ハウジング８の内部において、モータ７が収納されている部分は他の部分と隔絶されている。モータ７が収納された隔絶区画部分（モータハウジング）にも回転軸６が貫通しているが、回転軸６とハウジング８との間には隔絶区画部分（モータハウジング）内部の気密性を確保するための一対のシール部材１０が配設されている。   The rotating shaft 6 is rotatably held by a pair of bearings 9 with respect to the housing 8. Further, in the housing 8, the part in which the motor 7 is accommodated is isolated from other parts. The rotating shaft 6 also penetrates the isolated section (motor housing) in which the motor 7 is accommodated, but the airtightness inside the isolated section (motor housing) is ensured between the rotating shaft 6 and the housing 8. A pair of sealing members 10 are provided.

モータ７には、その内部の温度を検出する温度センサ６０が内蔵されている。この温度センサ６０は、モータ７の駆動を制御するＥＣＵ３０に接続されている。ＥＣＵ３０は、ターボユニット１を備えたエンジンを総合的に制御する電子コントロールユニットであり、ＣＰＵやＲＯＭ，ＲＡＭなどによって構成されている。ＥＣＵ３０には、アクセルポジションセンサ３１、吸気（過給）圧センサ３２、及び、回転数センサ３３なども接続されている。   The motor 7 includes a temperature sensor 60 that detects the temperature inside the motor 7. The temperature sensor 60 is connected to the ECU 30 that controls the driving of the motor 7. The ECU 30 is an electronic control unit that comprehensively controls the engine including the turbo unit 1 and includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The ECU 30 is also connected to an accelerator position sensor 31, an intake (supercharging) pressure sensor 32, a rotation speed sensor 33, and the like.

アクセルポジションセンサ３１は、アクセルペダルの操作量を検出するものである。吸気圧センサ３２は、吸気管内の圧力を検出するセンサである。回転数センサ３３は、エンジン回転数を検出するセンサである。モータ７自体もＥＣＵ３０に接続されており、ＥＣＵ３０は、上述したセンサ３１〜３３の検出結果などに基づいて、モータ７の駆動を制御している。   The accelerator position sensor 31 detects an operation amount of the accelerator pedal. The intake pressure sensor 32 is a sensor that detects the pressure in the intake pipe. The rotation speed sensor 33 is a sensor that detects the engine rotation speed. The motor 7 itself is also connected to the ECU 30, and the ECU 30 controls the driving of the motor 7 based on the detection results of the sensors 31 to 33 described above.

上述したように、モータ７が高温に曝されると、モータ７内部の永久磁石が減磁（あるいは消磁）したり、温度上昇に伴う効率低下を招いてしまう。このため、モータ７は、ハウジング８の内部において、高温となる排気側（タービンホイール５側）ではなく温度の低い吸気側（コンプレッサホイール４側）に配置されている。そして、本実施形態のターボユニット１は、モータ７を冷却する機構がさらに構築されている。   As described above, when the motor 7 is exposed to a high temperature, the permanent magnet inside the motor 7 is demagnetized (or demagnetized), or the efficiency is lowered due to the temperature rise. For this reason, the motor 7 is arranged inside the housing 8 on the intake side (compressor wheel 4 side) where the temperature is low, not on the exhaust side (turbine wheel 5 side) where the temperature is high. In the turbo unit 1 of the present embodiment, a mechanism for cooling the motor 7 is further constructed.

モータ７を冷却する機構は、モータ７が収納された隔絶区画部分（モータハウジング）には、導入路１１と導出路１２とによって構成されている。導入路１１の一端１１ａは、ハウジング８のモータ７が収納された隔絶区画部分に接続されると共に、その他端１１ｂが吸気通路２上に配設されたエアクリーナ１３の下流側近傍（エアクリーナ１３のすぐ下流側）に接続されている。エアクリーナ１３は、吸気通路２の上流寄りに配設されており、吸入空気中のゴミや塵などを取り除くフィルタである。また、導出路１２の一端１２ａは、ハウジング８のモータ７が収納された隔絶区画部分に接続されると共に、その他端１２ｂが吸気通路２上に配設されたコンプレッサホイール４の上流側近傍（ターボユニット１のすぐ上流側）に接続されている。   The mechanism for cooling the motor 7 includes an introduction path 11 and a lead-out path 12 in an isolated section (motor housing) in which the motor 7 is housed. One end 11a of the introduction path 11 is connected to an isolated section of the housing 8 in which the motor 7 is housed, and the other end 11b is near the downstream side of the air cleaner 13 disposed on the intake passage 2 (immediately after the air cleaner 13). Connected to the downstream side). The air cleaner 13 is a filter that is disposed near the upstream side of the intake passage 2 and removes dust, dust, and the like in the intake air. Further, one end 12a of the lead-out path 12 is connected to an isolated section portion in which the motor 7 of the housing 8 is housed, and the other end 12b is near the upstream side of the compressor wheel 4 disposed on the intake passage 2 (turbo). Connected immediately upstream of unit 1).

このとき、導入路１１の他端１１ｂが接続されている部分（図１中のＬ部）の流路断面積は、導出路１２の他端１２ｂが接続されている部分（図１中のＳ部）の流路断面積寄りも大きい。このため、吸気通路２内の吸入空気の流速はＳ部の方がＬ部よりも速くなり、これに伴って上述した隔絶区画部分内部の気体が導出路１２を介して吸気通路２上に吸い出される。さらに、隔絶区画部分内部の気体が導出路１２を介して吸気通路２上に吸い出されることに伴って、吸気通路２内のエアクリーナ１３近傍のゴミや塵などを含まない温度の低い吸入空気が導入路１１を介して隔絶区画部分内部に導入される。   At this time, the flow path cross-sectional area of the portion where the other end 11b of the introduction path 11 is connected (L portion in FIG. 1) is the portion where the other end 12b of the lead-out path 12 is connected (S in FIG. 1). Part) is close to the cross-sectional area of the channel. For this reason, the flow rate of the intake air in the intake passage 2 is faster in the S portion than in the L portion. Accordingly, the gas inside the isolated section is sucked onto the intake passage 2 via the outlet passage 12. Is issued. Further, as the gas inside the isolated section is sucked out onto the intake passage 2 via the outlet passage 12, intake air having a low temperature that does not contain dust or dust in the vicinity of the air cleaner 13 in the intake passage 2 is generated. It is introduced into the isolated section through the introduction path 11.

即ち、「エアクリーナ１３下流側→導入路１１→ハウジング８内部（モータ７を内蔵した隔絶区画部分内部）→導出路１２→ターボユニット１上流側」という気体流が生成される。これによって、モータ７ａが効率よく冷却され、モータ７ａを用いた過給促進及び回生発電を確実に行うことができる。モータ７を冷却することによって、高温による永久磁石の減磁などが原因となって生じる効率低下を防止することができる。特に、本実施形態においては、導入路１１及び導出路１２を用いて吸入空気を吸気通路２上からハウジング８の内部に導入している。通常のターボチャージャを有するエンジンに対して導入路１１及び導出路１２を単純に付加した構造が基本構造となるので、非常に簡便な構造で本実施形態のターボチャージャを実現することができる。ターボユニット１の構造が複雑化するようなこともない。   That is, a gas flow of “the downstream side of the air cleaner 13 → the introduction path 11 → the inside of the housing 8 (the inside of the isolated section including the motor 7) → the outlet path 12 → the upstream side of the turbo unit 1” is generated. As a result, the motor 7a is efficiently cooled, and supercharging promotion and regenerative power generation using the motor 7a can be reliably performed. By cooling the motor 7, it is possible to prevent a decrease in efficiency caused by demagnetization of the permanent magnet due to a high temperature. In particular, in the present embodiment, intake air is introduced from the intake passage 2 into the housing 8 using the introduction passage 11 and the lead-out passage 12. Since the basic structure is a structure in which the introduction path 11 and the lead-out path 12 are simply added to an engine having a normal turbocharger, the turbocharger of the present embodiment can be realized with a very simple structure. The structure of the turbo unit 1 is not complicated.

また、モータ７の冷却に用いられる吸入空気は、エアクリーナ１３の下流側近傍から取得されるため、ゴミや塵などを含んでおらず、モータ７の内部（隔絶区画部分内部）に異物が堆積してしまうようなことがないのでモータ７に悪影響が生じることもない。また、吸気通路２の上流寄りの温度の低い吸入空気を取得するため、モータ７の冷却効率がよい。さらに、このとき、シール部材１０を配することでハウジング８内部（モータ７を内蔵した隔絶区画部分内部）の気密性が高められているので、冷却用の気体が隔絶区画部分の外に漏れるのが確実に防止され、冷却効果が確実に得られるようにされている。また、温度の高い排気流に接するためターボユニット１は高温になるが、シール部材１０を配することで隔絶区画部分内部の気密性を確保することで、周囲の高温の気体が隔絶区画部分内部に進入するのを防止し、冷却効果が確実に得られるようにもされている。   Further, since the intake air used for cooling the motor 7 is obtained from the vicinity of the downstream side of the air cleaner 13, it does not contain dust or dust, and foreign matter accumulates inside the motor 7 (inside the isolated section). Therefore, the motor 7 is not adversely affected. Further, since the intake air having a low temperature near the upstream side of the intake passage 2 is acquired, the cooling efficiency of the motor 7 is good. Further, at this time, since the sealing member 10 is arranged to improve the airtightness inside the housing 8 (inside the isolated section including the motor 7), the cooling gas leaks out of the isolated section. Is reliably prevented, and a cooling effect is reliably obtained. In addition, the turbo unit 1 becomes hot because it is in contact with a high-temperature exhaust flow, but by providing the seal member 10, the surrounding high-temperature gas is kept inside the isolated compartment by ensuring the airtightness inside the isolated compartment. The cooling effect can be surely obtained by preventing entry into the water.

さらに、本実施形態では、エンジン燃焼時にシリンダ内部からピストン下方のクランクケース内に漏れるブローバイガスを吸気通路２上に戻すＰＣＶ管１４も吸気通路２に接続されている。ブローバイガスの吸気通路２に戻すことをＰｏｓｉｔｉｖｅ Ｃｒａｎｋｃａｓｅ Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ（ＰＣＶ）と呼び、可燃性の炭化水素（未燃燃料）を含むブローバイガスを吸気通路２に戻して再燃焼させることが目的である。ブローバイガスは、ＰＣＶ管１４の吸気通路２への接続部分に発生する負圧によって吸気通路２内に導入される。その還流量は、ＰＣＶ管１４上に設けられた図示されないＰＣＶバルブによって調節される。   Further, in the present embodiment, the PCV pipe 14 that returns blow-by gas that leaks from the inside of the cylinder into the crankcase below the piston during engine combustion onto the intake passage 2 is also connected to the intake passage 2. Returning the blow-by gas to the intake passage 2 is called “Positive Crankcase Ventilation (PCV)”, and the purpose is to return the blow-by gas containing combustible hydrocarbons (unburned fuel) to the intake passage 2 for re-combustion. The blow-by gas is introduced into the intake passage 2 by the negative pressure generated at the connection portion of the PCV pipe 14 to the intake passage 2. The reflux amount is adjusted by a PCV valve (not shown) provided on the PCV pipe 14.

このようなブローバイガスを含む吸入空気をモータ７の冷却に使用すると、ブローバイガス中の未燃燃料成分やオイル成分がモータ７の内部や周囲に堆積してモータ７に悪影響を与えてしまうことが懸念される。しかし、本実施形態のように、モータ７の冷却に用いる吸入空気をエアクリーナ１３の下流側近傍から取得すれば、このようなことは生じ得ない。   If such intake air containing blow-by gas is used for cooling the motor 7, unburned fuel components and oil components in the blow-by gas may accumulate in and around the motor 7 and adversely affect the motor 7. Concerned. However, if the intake air used for cooling the motor 7 is acquired from the vicinity of the downstream side of the air cleaner 13 as in the present embodiment, this cannot occur.

またさらに、本実施形態のターボユニット１においては、上述した導入路１１（及び導出路１２）による冷却機構に加えて、エアコンディショナーの冷却風をハウジング８の内部に導入する機構も備えている。エアコンディショナーの冷却風をハウジング８の内部に導入することで、さらなる冷却効果を得ることが可能となる。この機構は、冷却風導入路（冷却風導入手段）２１を備えている。冷却風導入路２１の一端は、上述した導入路１１の一端１１ａ側に接続されている。冷却風導入路２１の図示されない他端は、エアコンディショナーの冷風ダクトやエバポレータ近傍に接続されている。   Furthermore, the turbo unit 1 of the present embodiment is provided with a mechanism for introducing the cooling air of the air conditioner into the housing 8 in addition to the cooling mechanism by the introduction path 11 (and the lead-out path 12) described above. By introducing the cooling air of the air conditioner into the housing 8, it is possible to obtain a further cooling effect. This mechanism includes a cooling air introduction path (cooling air introduction means) 21. One end of the cooling air introduction path 21 is connected to the one end 11a side of the introduction path 11 described above. The other end (not shown) of the cooling air introduction path 21 is connected to the vicinity of the cold air duct or the evaporator of the air conditioner.

ここで、冷却風導入路２１の一端側の先端は細くされており、導入路１１のに対して内部の吸気流の方向に向けて挿入されている。このようにすることで、冷却風導入路２１がら流れ出る冷却風がエアクリーナ１３側に逆流しないようになされている。冷却風導入路２１の一端側の先端は、導入路１１の中央に位置しており、流路面積も小さいので、エゼクタ効果によって導入路１１内の空気が増加する構造となっている。   Here, the tip of one end side of the cooling air introduction path 21 is made thin, and is inserted toward the intake path 11 in the direction of the intake air flow inside. By doing in this way, the cooling air which flows out from the cooling air introduction path 21 is made not to flow backward to the air cleaner 13 side. The tip on one end side of the cooling air introduction path 21 is located at the center of the introduction path 11 and the flow path area is small, so that the air in the introduction path 11 is increased by the ejector effect.

また、冷却風導入路２１の一端近傍には、冷却風導入路２１を開放・遮断する電磁式のバルブ２０が取り付けられている。バルブ２０は、上述したＥＣＵ３０に接続されており、その開閉がＥＣＵ３０によって制御される。通常時は、上述した導入路１１（及び導出路１２）による冷却のみが行われるが、温度センサ６０によるモータ７の温度監視の結果、モータ７のさらなる冷却が必要な場合はバルブ２０が開放され、ハウジング８内にエアコンディショナーの冷却風が導入される。   Further, an electromagnetic valve 20 that opens and closes the cooling air introduction path 21 is attached in the vicinity of one end of the cooling air introduction path 21. The valve 20 is connected to the ECU 30 described above, and its opening and closing is controlled by the ECU 30. Normally, only the cooling by the introduction path 11 (and the outlet path 12) described above is performed. However, as a result of monitoring the temperature of the motor 7 by the temperature sensor 60, the valve 20 is opened when further cooling of the motor 7 is required. The cooling air of the air conditioner is introduced into the housing 8.

モータ７内の永久磁石の消磁などを考慮してモータ７の許容上限温度をＴａとし、バルブ２０の開閉閾温度をＴｂ（＜Ｔａ）とし、温度センサ６０によって検出されるモータ７の内部温度をＴする。このようにすると、バルブ２０は、Ｔ≦Ｔｂで閉、Ｔｂ＜Ｔ＜Ｔａで開とされる。   Considering demagnetization of the permanent magnet in the motor 7, the allowable upper limit temperature of the motor 7 is Ta, the opening / closing threshold temperature of the valve 20 is Tb (<Ta), and the internal temperature of the motor 7 detected by the temperature sensor 60 is T. In this way, the valve 20 is closed when T ≦ Tb and opened when Tb <T <Ta.

このようなエアコンディショナー冷却風を用いた冷却は、導入路１１（及び導出路１２）による冷却では冷却不足となるような場合に効果的である。例えば、外気温が高いような場合は、導入路１１（及び導出路１２）による冷却効果が減るため、エアコンディショナー冷却風を用いてモータ７を冷却することでモータ７の過熱を防ぎ、モータ７による過給促進を確実に行うことができる。   Such cooling using the air conditioner cooling air is effective when the cooling by the introduction path 11 (and the outlet path 12) is insufficient. For example, when the outside air temperature is high, the cooling effect by the introduction path 11 (and the lead-out path 12) is reduced. Therefore, the motor 7 is cooled by using the air-conditioner cooling air to prevent the motor 7 from being overheated. The supercharging promotion by can be surely performed.

なお、冷却風導入路２１を設置しない構造も考えられる。即ち、エアコンディショナー冷却風を利用せず、吸入空気のみによって冷却を行うことも可能である。しかし、上述したように冷却風導入路２１を設置することで、エゼクタ効果によって導入路１１から導入される空気量が増加し、モータ７の冷却効率が向上するので、冷却風導入路２１を設置してエアコンディショナー冷却風を利用することが好ましい。モータ７の冷却効率が向上すれば、ターボユニット１の小型化が可能となる（冷却のために、放熱フィンを設けたりハウジング内容積を確保したりする必要がなくなる）。   A structure in which the cooling air introduction path 21 is not installed is also conceivable. In other words, it is possible to perform cooling only with the intake air without using the air-conditioner cooling air. However, since the cooling air introduction path 21 is installed as described above, the amount of air introduced from the introduction path 11 is increased due to the ejector effect, and the cooling efficiency of the motor 7 is improved. Then, it is preferable to use air-conditioner cooling air. If the cooling efficiency of the motor 7 is improved, the turbo unit 1 can be reduced in size (there is no need to provide heat radiating fins or to secure the housing internal volume for cooling).

本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態においては、モータ７の出力軸とタービン／コンプレッサの回転軸６とが一致していた。しかし、請求項１に記載の発明については、モータの出力軸とタービン／コンプレッサの回転軸が一致しないような（例えばギアなどによる減速機構を介している場合）電動機付ターボチャージャに対しても本発明は適用し得る。また、上述した実施形態においては、ハウジング８内に導入する気体量は吸気通路２内のＬ部とＳ部の流速差や圧力差に基づいて成り行きで決まるが、導入路１１上に導入量を調節するバルブを設けても良い。このとき、導入気体量はモータ７の駆動を管理する電子制御ユニット（ＥＣＵ）によって制御しても良い。例えば、モータ７の温度をセンサなどで検出し、ハウジング８内部への冷却気体の供給が必要か否か、必要な場合はどの程度の導入気体量とするかなどを制御することができる。   The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, in the above-described embodiment, the output shaft of the motor 7 and the rotating shaft 6 of the turbine / compressor coincide. However, the invention described in claim 1 is also applicable to a turbocharger with an electric motor in which the output shaft of the motor does not coincide with the rotation shaft of the turbine / compressor (for example, when a reduction mechanism using a gear or the like is used). The invention is applicable. In the above-described embodiment, the amount of gas introduced into the housing 8 is determined by the flow rate and the pressure difference between the L portion and the S portion in the intake passage 2, but the introduction amount on the introduction path 11 is reduced. A valve to be adjusted may be provided. At this time, the amount of introduced gas may be controlled by an electronic control unit (ECU) that manages driving of the motor 7. For example, the temperature of the motor 7 is detected by a sensor or the like, and it is possible to control whether or not the supply of the cooling gas to the inside of the housing 8 is necessary and, if necessary, the amount of introduced gas.

本発明のターボチャージャの一実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one Embodiment of the turbocharger of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１…ターボユニット（ターボチャージャ）、２…吸気通路、３…排気通路、４…コンプレッサホイール、５…タービンホイール、６…回転軸、７…モータ（電動機）、８…ハウジング、９…ベアリング、１０…シール部材、１１…導入路、１１ａ…（導入路の）一端、１１ｂ…（導入路の）他端、１２…導出路、１２ａ…（導出路の）一端、１２ｂ…（導出路の）他端、１３…エアクリーナ、１４…ＰＣＶ管。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Turbo unit (turbocharger), 2 ... Intake passage, 3 ... Exhaust passage, 4 ... Compressor wheel, 5 ... Turbine wheel, 6 ... Rotating shaft, 7 ... Motor (electric motor), 8 ... Housing, 9 ... Bearing, 10 ... Seal member, 11 ... Introduction path, 11a ... One end (of the introduction path), 11b ... Other end (of the introduction path), 12 ... Derivation path, 12a ... One end of the (derivation path), 12b ... End, 13 ... Air cleaner, 14 ... PCV tube.

Claims (4)

内燃機関の吸気通路上に設けられたターボチャージャにおいて、
前記ターボチャージャのコンプレッサホイールを回転駆動させ得る電動機と、
前記電動機を内蔵するハウジングと、
前記ハウジング内に冷却用気体流を導入する導入路とを備えており、
前記導入路の一端が前記ハウジングに接続されると共に、他端が前記吸気通路上に配設されたエアクリーナの下流側近傍に接続されていることを特徴とするターボチャージャ。 In the turbocharger provided on the intake passage of the internal combustion engine,
An electric motor capable of rotating the compressor wheel of the turbocharger;
A housing containing the electric motor;
An introduction path for introducing a cooling gas flow into the housing,
One end of the introduction path is connected to the housing, and the other end is connected to the vicinity of the downstream side of an air cleaner disposed on the intake passage. 前記ハウジング内に導入された冷却用気体流を導出する導出路をさらに備え、該導出路の一端が前記ハウジングに接続されると共に、他端が前記吸気通路上に配設された前記コンプレッサホイールの上流側近傍に接続されおり、
前記吸気通路における前記導入路の他端が接続された部分の流路断面積が、前記導出路の他端が接続された部分の流路断面積よりも大きくされていることを特徴とする請求項１に記載のターボチャージャ。 The compressor wheel further comprising a lead-out path for leading the cooling gas flow introduced into the housing, wherein one end of the lead-out path is connected to the housing and the other end is disposed on the intake passage. It is connected near the upstream side,
The flow passage cross-sectional area of a portion of the intake passage where the other end of the introduction path is connected is larger than the flow passage cross-sectional area of the portion where the other end of the lead-out path is connected. Item 4. The turbocharger according to item 1. 前記電動機の回転軸が前記コンプレッサホイールの回転軸に一致し、該回転軸が前記ハウジングを貫通しており、前記ハウジングと前記回転軸の間にシール部材が配されていることを特徴とする請求項２に記載のターボチャージャ。   The rotating shaft of the electric motor coincides with the rotating shaft of the compressor wheel, the rotating shaft passes through the housing, and a seal member is disposed between the housing and the rotating shaft. Item 3. The turbocharger according to Item 2. エアコンディショナーの冷却風を前記ハウジング内に導入する冷却風導入手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載のターボチャージャ。   The turbocharger according to claim 1, further comprising cooling air introduction means for introducing cooling air of an air conditioner into the housing.
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