JP2008095650A - Cooling structure of supercharger with electric motor - Google Patents

Cooling structure of supercharger with electric motor Download PDF

Info

Publication number
JP2008095650A
JP2008095650A JP2006281126A JP2006281126A JP2008095650A JP 2008095650 A JP2008095650 A JP 2008095650A JP 2006281126 A JP2006281126 A JP 2006281126A JP 2006281126 A JP2006281126 A JP 2006281126A JP 2008095650 A JP2008095650 A JP 2008095650A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lubricating oil
electric motor
supercharger
cooling
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006281126A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takayoshi Kitada
孝佳 北田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2006281126A priority Critical patent/JP2008095650A/en
Publication of JP2008095650A publication Critical patent/JP2008095650A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Supercharger (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cooling structure of a supercharger capable of reliably cooling an electric motor disposed therein. <P>SOLUTION: The cooling structure of the supercharger 1 with an electric motor 60 disposed therein includes a first lubricating oil passage 15 for supplying lubricating oil to bearings 40, 45 of the supercharger 1, and a second lubricating oil passage 16 for supplying lubricating oil for cooling to the electric motor 60. The electric motor is reliably cooled because the second lubricating oil passage for supplying lubricating oil for cooling to the electric motor is disposed separately from the first lubricating oil passage for supplying lubricating oil to the bearings of the supercharger. The cooling structure preferably has the second lubricating oil passage 16 with an on-off valve 51 disposed therein. Further, the cooling structure preferably has a control unit 8 for controlling a flow rate of lubricating oil for cooling by adjusting an opening of the on-off valve 51. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、電動機を備えた過給機(以下、ターボチャージャと称する)の冷却構造に関する。   The present invention relates to a cooling structure for a supercharger (hereinafter referred to as a turbocharger) provided with an electric motor.

近年、ターボチャージャを備えた内燃機関の割合が増加しつつある。ターボチャージャは、エンジンの排気ガスでタービン側のインペラを回転させる。このインペラの回転軸と同軸にコンプレッサ側のインペラが固定されている。よって、排気ガスでタービン側を回転させることにより、コンプレッサ側でエンジンに圧縮空気を送り込んで出力を向上させることができる。ところが、エンジンの低回転時、即ち、排気ガスの圧力が低いときには、タービンのインペラに当たる排気ガス量が少ない、或いは排気ガスの圧力が低いために回転軸を高い回転数で回すことができないときがある。そのために、エンジン始動時などのように回転数が低いときには、コンプレッサ側に必要な圧縮空気を送り込むことができず所望の出力を得られない場合がある。   In recent years, the proportion of internal combustion engines equipped with turbochargers is increasing. The turbocharger rotates an impeller on the turbine side with engine exhaust gas. An impeller on the compressor side is fixed coaxially with the rotation shaft of the impeller. Therefore, by rotating the turbine side with exhaust gas, compressed air can be sent to the engine on the compressor side to improve the output. However, when the engine is running at a low speed, that is, when the exhaust gas pressure is low, the amount of exhaust gas hitting the impeller of the turbine is small, or the pressure of the exhaust gas is low and the rotation shaft cannot be rotated at a high rotational speed. is there. For this reason, when the rotational speed is low, such as when the engine is started, the necessary compressed air cannot be sent to the compressor side and a desired output may not be obtained.

そこで、回転軸の回転を補助する電動機を取り付けたターボチャージャの提案がある。このように電動機を備えたターボチャージャであれば、エンジンの回転数が低いときに電動機を駆動することにより回転軸を回転させコンプレッサで空気を圧縮し、エンジンに送り込んで出力を高めることができる。例えば、特許文献1は、上記のように電動機(モータ)を備えたターボチャージャの軸受構造について提案している。この軸受構造は、ラジアル軸受(フローティング軸受)の電動機側への潤滑油の飛散を抑制するリテーナリングを設けた構造を提案している。このリテーナリングにより、軸受を潤滑する潤滑油が電動機方向へ流出することを防止できるので潤滑油の流入に起因する撹拌抵抗(回転抵抗)の増加を抑制して、ターボチャージャを円滑に回転させることができる。   Therefore, there is a proposal of a turbocharger equipped with an electric motor that assists the rotation of the rotating shaft. Thus, with a turbocharger equipped with an electric motor, when the engine speed is low, the electric motor can be driven to rotate the rotating shaft, compress the air with the compressor, and send it to the engine to increase the output. For example, Patent Document 1 proposes a bearing structure for a turbocharger that includes an electric motor (motor) as described above. This bearing structure has proposed a structure provided with a retainer ring that suppresses scattering of lubricating oil to the motor side of a radial bearing (floating bearing). This retainer ring prevents the lubricating oil that lubricates the bearing from flowing out in the direction of the motor, so that the increase in agitation resistance (rotational resistance) caused by the inflow of lubricating oil is suppressed, and the turbocharger rotates smoothly. Can do.

特開2005−232998号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-232998

ところで、ターボチャージャの回転軸は高速回転するため多量の熱が発生する。そのために、電動機を内部に配置したターボチャージャでは、特に電動機が過度に昇温しないように配慮することが必要がとなる。しかしながら、上記特許文献1で開示する軸受構造は電動機の冷却については考慮していないので、この点に関しての改善が必要である。   By the way, since the rotating shaft of the turbocharger rotates at a high speed, a large amount of heat is generated. Therefore, in the turbocharger in which the electric motor is disposed, it is necessary to consider especially that the electric motor does not excessively increase the temperature. However, since the bearing structure disclosed in Patent Document 1 does not consider the cooling of the electric motor, improvement in this regard is necessary.

よって、本発明の目的は、内部に配置した電動機を確実に冷却できる過給機の冷却構造を提案することである。   Accordingly, an object of the present invention is to propose a cooling structure for a supercharger that can reliably cool an electric motor disposed therein.

上記目的は、電動機を備えた過給機の冷却構造であって、前記過給機の軸受へ潤滑油を供給する第1の潤滑油通路と、前記電動機へ冷却用の潤滑油を供給する第2の潤滑油通路とを設けてあることを特徴とする電動機付き過給機の冷却構造により達成できる。   The object is a cooling structure for a supercharger equipped with an electric motor, wherein a first lubricating oil passage for supplying lubricating oil to a bearing of the supercharger, and a first lubricating oil for supplying cooling oil to the electric motor are provided. This can be achieved by a cooling structure for a supercharger with an electric motor, wherein two lubricating oil passages are provided.

本発明によると、電動機へ冷却用の潤滑油を供給する第2の潤滑油通路が、過給機の軸受へ潤滑油を供給する第1の潤滑油通路とは、個別に設けてあるので電動機を確実に冷却できる。   According to the present invention, the second lubricating oil passage for supplying the lubricating oil for cooling to the electric motor is provided separately from the first lubricating oil passage for supplying the lubricating oil to the bearing of the supercharger. Can be reliably cooled.

また、前記電動機が両側に突出するコイル巻線部を備えており、前記コイル巻線部を両側から冷却するように、前記第2の潤滑油通路の吐出口が設けられ、前記電動機は、前記冷却後の潤滑油が固定子と回転子との間に侵入するのを防止する油侵入防止構造を備えているものでもよい。この場合には、コイル巻線部を確実に冷却すると共に、固定子と回転子との間に侵入する潤滑油を抑制して撹拌抵抗の増加を予防できる。   In addition, the electric motor includes a coil winding portion protruding on both sides, and a discharge port of the second lubricating oil passage is provided so as to cool the coil winding portion from both sides, It may be provided with an oil intrusion prevention structure that prevents the cooled lubricating oil from entering between the stator and the rotor. In this case, the coil winding portion can be reliably cooled, and the lubricating oil entering between the stator and the rotor can be suppressed to prevent an increase in stirring resistance.

また、前記第1の潤滑油通路及び前記第2の潤滑油通路は、1つの潤滑油供給源に接続されていると共に、前記第2の潤滑油通路には開閉弁が配置されている構造とするのがより好ましい。この場合には、必要なときに冷却用の潤滑油を供給できる。よって、冷却用の潤滑油を無用に流すことを抑制できるので、電動機の撹拌抵抗が増加するのを予防できる。   The first lubricating oil passage and the second lubricating oil passage are connected to a single lubricating oil supply source, and an opening / closing valve is disposed in the second lubricating oil passage. More preferably. In this case, lubricating oil for cooling can be supplied when necessary. Accordingly, it is possible to prevent the cooling lubricant from flowing unnecessarily, and thus it is possible to prevent the stirring resistance of the electric motor from increasing.

また、前記開閉弁の開度を調整して冷却用潤滑油の流量を制御する制御手段を更に備えていることがより好ましい。このようにすれば、電動機の昇温状態(加熱状態)に応じて適量の潤滑油を流すことができる。   It is more preferable to further include a control means for adjusting the flow rate of the cooling lubricant by adjusting the opening of the on-off valve. If it does in this way, a suitable quantity of lubricating oil can be poured according to the temperature rising state (heating state) of an electric motor.

そして、前記電動機の温度を検出する第1の温度検出手段を更に備え、前記制御手段は、前記第1の温度検出手段の出力に基づいて前記開閉弁の開度を制御するようにしてもよい。また、前記過給機のタービン側へ供給されている排気ガスの温度を検出する第2の温度検出手段を更に備え、前記制御手段は、前記第2の温度検出手段の出力に基づいて前記電動機の温度を推定して、前記開閉弁の開度を制御するようにしてもよい。   The apparatus may further include first temperature detection means for detecting the temperature of the electric motor, and the control means may control the opening degree of the on-off valve based on the output of the first temperature detection means. . Further, the apparatus further comprises second temperature detection means for detecting the temperature of the exhaust gas supplied to the turbine side of the supercharger, wherein the control means is configured to output the electric motor based on the output of the second temperature detection means. The opening degree of the on-off valve may be controlled by estimating the temperature of the valve.

本発明によると、内部に配置した電動機を確実に冷却できる過給機の冷却構造を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the cooling structure of the supercharger which can cool the electric motor arrange | positioned inside reliably can be provided.

以下、図面を参照して本発明に係る好ましい一実施形態としての実施例を説明する。   Hereinafter, an example as a preferred embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、実施例に係る冷却構造が適用されているターボチャージャ1の構成を示した図である。また、図2は、図1の一部を拡大して示した図である。なお、以下の説明において、半径方向RDとはターボチャージャの回転軸に垂直であると共に回転軸を中心とした放射方向であり、また、軸方向ADは回転軸の軸芯に沿った方向とする。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a turbocharger 1 to which a cooling structure according to an embodiment is applied. FIG. 2 is an enlarged view of a part of FIG. In the following description, the radial direction RD is a radial direction that is perpendicular to the rotation axis of the turbocharger and centered on the rotation axis, and the axial direction AD is a direction along the axis of the rotation axis. .

ターボチャージャ1には軸方向ADにおける一方側(図1で左側)にコンプレッサ部20が形成されており、他方側にはタービン部30が形成されている。より具体的には、回転軸3のタービン部30側の端部にはタービンインペラ31が一体に形成されており、後述する複数の部材を途中に介在させて、コンプレッサ部20側の端部にコンプレッサインペラ21が嵌め込まれナット25により締め付け固定されている。コンプレッサインペラ21の外周にはコンプレッサハウジング22が配備され、タービンインペラ31の外周にはタービンハウジング32が配備されている。   The turbocharger 1 has a compressor section 20 formed on one side (left side in FIG. 1) in the axial direction AD, and a turbine section 30 formed on the other side. More specifically, a turbine impeller 31 is integrally formed at the end of the rotating shaft 3 on the turbine unit 30 side, and a plurality of members to be described later are interposed on the end of the compressor unit 20 side. A compressor impeller 21 is fitted and fixed by a nut 25. A compressor housing 22 is provided on the outer periphery of the compressor impeller 21, and a turbine housing 32 is provided on the outer periphery of the turbine impeller 31.

前記コンプレッサ部20側とタービン部30側との間にはベアリングハウジング10が配設されており、このベアリングハウジング10には冷却水を流すための水通路11などが形成してある。そして、ベアリングハウジング10の内側に空間が形成されており、この空間内に電動機となるモータ60が配設されている。このモータ60の固定子61は上記ベアリングハウジング10の内壁に固定され、回転子65は上記回転軸3に固定されている。固定子61と回転子65とは軸方向ADにおいて略同一位置にあり、また半径方向RDで所定間隙をもって対向配置されている。固定子61にはコイル62が巻かれており、その一部は固定子61より外側に突出するように巻回されている。また、回転子65は回転軸3に固定した円筒状の磁石66及びこの磁石66の外周を覆うように設けた磁石保持管67を含んでいる。上記コイル62に図示しない配線を介して所定の電流を供給して励磁すると、回転子65を固定した回転軸3を回転させることができる。よって、必要時にコイル62に電流を供給することにより、回転軸3を補助駆動することができる。   A bearing housing 10 is disposed between the compressor unit 20 side and the turbine unit 30 side, and a water passage 11 and the like for flowing cooling water are formed in the bearing housing 10. A space is formed inside the bearing housing 10, and a motor 60 serving as an electric motor is disposed in the space. A stator 61 of the motor 60 is fixed to the inner wall of the bearing housing 10, and a rotor 65 is fixed to the rotating shaft 3. The stator 61 and the rotor 65 are substantially at the same position in the axial direction AD, and are opposed to each other with a predetermined gap in the radial direction RD. A coil 62 is wound around the stator 61, and a part of the coil 62 is wound so as to protrude outward from the stator 61. The rotor 65 includes a cylindrical magnet 66 fixed to the rotating shaft 3 and a magnet holding tube 67 provided so as to cover the outer periphery of the magnet 66. When the coil 62 is excited by supplying a predetermined current via a wiring (not shown), the rotating shaft 3 to which the rotor 65 is fixed can be rotated. Therefore, the rotating shaft 3 can be auxiliary driven by supplying current to the coil 62 when necessary.

上記回転子65の両側には半径方向RDで回転軸3を支持するラジアル軸受40、45が配設されている。タービン側のラジアル軸受40はラジアル軸受部42を含み、このラジアル軸受部42は両側に配置したスナップリング43により軸方向ADの位置決めがされている。このラジアル軸受部42の背部側(図1で上側)にはベアリングハウジング10に形成したオイル通路15により潤滑油が供給されている。   Radial bearings 40 and 45 that support the rotary shaft 3 in the radial direction RD are disposed on both sides of the rotor 65. The turbine-side radial bearing 40 includes a radial bearing portion 42, and the radial bearing portion 42 is positioned in the axial direction AD by snap rings 43 arranged on both sides. Lubricating oil is supplied to the back side (upper side in FIG. 1) of the radial bearing portion 42 through an oil passage 15 formed in the bearing housing 10.

また、コンプレッサ側のラジアル軸受45側の周辺構造はタービン側とは少々異なっている。ラジアル軸受45はラジアル軸受部46を含み、このラジアル軸受部46のタービン側にはスナップリング43が配設されているが、反対側は軸方向ADの負荷(スラスト力)を受けるスラスト軸受70が設けられている。ラジアル軸受部42の背部側(図1で上側)にもオイル通路15により潤滑油が供給されている。   Further, the peripheral structure on the compressor side radial bearing 45 side is slightly different from that on the turbine side. The radial bearing 45 includes a radial bearing portion 46, and a snap ring 43 is disposed on the turbine side of the radial bearing portion 46. On the opposite side, a thrust bearing 70 that receives a load (thrust force) in the axial direction AD is provided. Is provided. Lubricating oil is also supplied from the oil passage 15 to the back side (upper side in FIG. 1) of the radial bearing portion 42.

上記ラジアル軸受40及びラジアル軸受45へ潤滑油を供給するオイル通路15は、オイルポンプ50を介して図示しないオイルタンクに接続されている。このオイル通路15は、ラジアル軸受40及びラジアル軸受45をスムーズに回転させるために潤滑油を供給する通路で第1の潤滑油通路となる。なお、ベアリングハウジング10の下端の所定位置にはオイルドレーン部17、18が設けてある。よって、落下した潤滑油はベアリングハウジング10の下側から機外に出され、図示しない内燃機関のオイルパンなどに回収されて循環される。ラジアル軸受40及びラジアル軸受45を潤滑した後の潤滑油は、その後に空間内を飛散してモータ60に付着するのでモータ60を冷却する機能も果すことができる。なお、ベアリングハウジング10の下端の所定位置にはオイルドレーン部17、18が設けてある。よって、落下した潤滑油はベアリングハウジング10の下側から機外に出され、図示しない内燃機関のオイルパンなどに回収されて循環される。しかし、ラジアル軸受40及びラジアル軸受45を通過した潤滑油は、昇温している場合が多いので期待した冷却を行えない場合がある。   An oil passage 15 for supplying lubricating oil to the radial bearing 40 and the radial bearing 45 is connected to an oil tank (not shown) via an oil pump 50. The oil passage 15 is a passage for supplying lubricating oil to smoothly rotate the radial bearing 40 and the radial bearing 45 and serves as a first lubricating oil passage. Oil drain portions 17 and 18 are provided at predetermined positions on the lower end of the bearing housing 10. Accordingly, the dropped lubricating oil is discharged from the lower side of the bearing housing 10 and is collected and circulated in an oil pan of an internal combustion engine (not shown). Since the lubricating oil after lubricating the radial bearing 40 and the radial bearing 45 scatters in the space and adheres to the motor 60, the function of cooling the motor 60 can also be achieved. Oil drain portions 17 and 18 are provided at predetermined positions on the lower end of the bearing housing 10. Accordingly, the dropped lubricating oil is discharged from the lower side of the bearing housing 10 and is collected and circulated in an oil pan of an internal combustion engine (not shown). However, since the lubricating oil that has passed through the radial bearing 40 and the radial bearing 45 is often heated, the expected cooling may not be performed.

そこで、本実施例のターボチャージャ1には、モータ60を冷却する潤滑油を供給する冷却構造が設けてある。この冷却構造は、上記オイル通路15とは別途に、ベアリングハウジング10に設けた第2の潤滑油通路となるオイル通路16として形成してある。このオイル通路16に流す冷却用の油は、オイル通路15へ供給する潤滑油と兼用とすることができる。冷却用の潤滑油を供給するオイル通路16もオイル通路15の場合と同様にオイルポンプ50に接続されている。よって、簡単な構造で冷却用の油をモータ60に向けて流すことができる。   Therefore, the turbocharger 1 of this embodiment is provided with a cooling structure for supplying lubricating oil for cooling the motor 60. This cooling structure is formed as an oil passage 16 serving as a second lubricating oil passage provided in the bearing housing 10 separately from the oil passage 15. The cooling oil flowing through the oil passage 16 can also be used as the lubricating oil supplied to the oil passage 15. The oil passage 16 for supplying the cooling lubricating oil is also connected to the oil pump 50 as in the case of the oil passage 15. Therefore, the cooling oil can flow toward the motor 60 with a simple structure.

図2は、オイル通路16の吐出口の部分を確認し易いように図1の一部を拡大して示してある。なお、この図2ではベアリングハウジング10を確認し易いようにハッチングを付してある。この図で示すように、モータ60の固定子61に巻回したコイル62は左右に突出している。オイル通路16はベアリングハウジング10内で左右に分岐されており、左右の吐出口16DS−R、16DS−Lはコイル62の両側と対向するように配置してある。よって、コイル62(コイル巻線部)の両側から潤滑油を噴射させて冷却できる。   FIG. 2 is an enlarged view of a portion of FIG. 1 so that the discharge port portion of the oil passage 16 can be easily confirmed. In FIG. 2, the bearing housing 10 is hatched so that it can be easily confirmed. As shown in this figure, the coil 62 wound around the stator 61 of the motor 60 protrudes left and right. The oil passage 16 is branched left and right in the bearing housing 10, and the left and right discharge ports 16 DS-R and 16 DS-L are arranged to face both sides of the coil 62. Therefore, it can cool by injecting lubricating oil from both sides of coil 62 (coil winding part).

なお、右側の吐出口16DS−Rの様子を円CR内に拡大して示してある。出口付近には噴霧を拡大させるニードル(針状部材)NDが固定配置されている。これにより、噴射する潤滑油LUを広げてコイル62に噴霧できる。左側の吐出口16DS−Lも同様の構造を有している。よって、冷却用のオイル通路16で誘導した潤滑油をコイル62に吹付けて冷却できる。   The state of the right discharge port 16DS-R is shown enlarged in a circle CR. Near the outlet, a needle (needle-like member) ND that expands the spray is fixedly arranged. Thereby, the lubricating oil LU to be injected can be spread and sprayed on the coil 62. The left discharge port 16DS-L has a similar structure. Therefore, the lubricating oil induced in the cooling oil passage 16 can be sprayed onto the coil 62 for cooling.

なお、図2で確認できるように、回転子65の外周に配置した磁石保持管67の両端部(タービン側端部及びコンプレッサ側端部)には半径方向RDで外側へ突出する環状の突起部68が形成してある。このような突起部68を設けておくと、モータ60の固定子61と回転子65との間に潤滑油LUが侵入するのを抑制できる。固定子61と回転子65との間に潤滑油LUが侵入してしまうと、潤滑油LUによる撹拌抵抗が発生して機械損失が増加してしまう。これに対して、本実施例では回転子65の外側に潤滑油LUの侵入を防止する突起部68を設けてあるので、固定子61と回転子65との間に侵入するのを防止する油侵入防止構造を具備していることになる。よって、回転軸3が回転するときの撹拌抵抗(回転抵抗)の発生を抑制できる。   As can be seen in FIG. 2, annular projections projecting outward in the radial direction RD are provided at both ends (turbine side end and compressor side end) of the magnet holding tube 67 disposed on the outer periphery of the rotor 65. 68 is formed. Providing such a protrusion 68 can prevent the lubricating oil LU from entering between the stator 61 and the rotor 65 of the motor 60. If the lubricating oil LU enters between the stator 61 and the rotor 65, agitation resistance is generated by the lubricating oil LU, and mechanical loss increases. On the other hand, in the present embodiment, the protrusion 68 that prevents the lubricant LU from entering the outer side of the rotor 65 is provided, so that the oil that prevents the lubricant 61 from entering between the stator 61 and the rotor 65 is provided. An intrusion prevention structure is provided. Therefore, generation | occurrence | production of the stirring resistance (rotation resistance) when the rotating shaft 3 rotates can be suppressed.

オイル通路16から噴射する冷却用の潤滑油量をターボチャージャ1の昇温状態に応じて調整できれば、モータ60を効率良く冷却できるより好ましいものとなる。実施例に係る冷却構造はその構成を備えている。この構成について、図3を参照して更に説明する。図3は、ターボチャージャ1を適用したエンジン(E/G)2周辺の構成を含めて示したブロック図である。   If the amount of cooling lubricant injected from the oil passage 16 can be adjusted according to the temperature rise state of the turbocharger 1, it is more preferable that the motor 60 can be efficiently cooled. The cooling structure according to the embodiment has the configuration. This configuration will be further described with reference to FIG. FIG. 3 is a block diagram including the configuration around the engine (E / G) 2 to which the turbocharger 1 is applied.

吸入空気TAは、エアクリーナ(A/C)4、ターボチャージャ1のコンプレッサ部20、インタークーラ(I/C)5及びスロットルバルブ6を介してエンジン2の吸気マニホールド2TMへと供給されている。一方、エンジン2で発生した排気ガスEAは排気マニホールド2EMから排出され、ターボチャージャ1のタービン部30及び排気浄化触媒7を介して装置外へ排出されるように形成してある。このような構成は一般的なものと同様である。   The intake air TA is supplied to the intake manifold 2TM of the engine 2 through the air cleaner (A / C) 4, the compressor unit 20 of the turbocharger 1, the intercooler (I / C) 5, and the throttle valve 6. On the other hand, the exhaust gas EA generated in the engine 2 is discharged from the exhaust manifold 2EM and is discharged to the outside of the apparatus through the turbine section 30 of the turbocharger 1 and the exhaust purification catalyst 7. Such a configuration is the same as a general one.

エンジン2は、ECU(Electronic Control Unit:電子制御装置)8によって駆動が制御されている。ECU8にはエンジン2の状態を検出(監視)するために種々のセンサ、例えばクランク角センサ、アクセル開度センサ、排気ガス温度センサなどからの出力信号を受信している。ECU8はこれらの出力信号に基づいてエンジン2の駆動を適正に制御する。このような構成は一般的なものと同様である。   The drive of the engine 2 is controlled by an ECU (Electronic Control Unit) 8. The ECU 8 receives output signals from various sensors such as a crank angle sensor, an accelerator opening sensor, and an exhaust gas temperature sensor in order to detect (monitor) the state of the engine 2. The ECU 8 appropriately controls the driving of the engine 2 based on these output signals. Such a configuration is the same as a general one.

本実施例の場合には、上記ECU8がターボチャージャ1内のモータ60を確実かつ効率良く冷却する制御手段としても機能するように構成してある。この点について説明する。なお、図3では、図1、図2と同じ構成部分に同一の符号を付すことで重複する説明は省略する。   In the case of the present embodiment, the ECU 8 is configured to function also as a control means for cooling the motor 60 in the turbocharger 1 reliably and efficiently. This point will be described. In FIG. 3, the same components as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

ターボチャージャ1内のモータ60の温度を検出するセンサを配置し、このセンサの出力に基づけば冷却制御をより確実に行える。この実施例ではコイル62の温度を直接に検出するコイル温度センサ55(第1の温度検出手段)が配置してある。コイル温度センサ55の出力もECU8へ供給されている。また、前述したようにエンジン2の状態を監視するため、ターボチャージャ1のタービン部30の入口側に排気ガス温度を検出する排気ガス温度センサ56が配置されている。この排気ガス温度センサ56が検出した排気ガス温度に基づいてモータ60の温度を推定(予測)できる。よって、排気ガス温度センサ56をコイル62の温度を間接に検出する第2の温度検出手段として活用できる。   If a sensor for detecting the temperature of the motor 60 in the turbocharger 1 is arranged and based on the output of this sensor, the cooling control can be performed more reliably. In this embodiment, a coil temperature sensor 55 (first temperature detecting means) for directly detecting the temperature of the coil 62 is arranged. The output of the coil temperature sensor 55 is also supplied to the ECU 8. Further, as described above, the exhaust gas temperature sensor 56 for detecting the exhaust gas temperature is disposed on the inlet side of the turbine unit 30 of the turbocharger 1 in order to monitor the state of the engine 2. Based on the exhaust gas temperature detected by the exhaust gas temperature sensor 56, the temperature of the motor 60 can be estimated (predicted). Therefore, the exhaust gas temperature sensor 56 can be used as a second temperature detecting means for indirectly detecting the temperature of the coil 62.

ECU8は、上記のように直接に或いは間接的に取得したモータ60の温度を参照して、開閉弁となるオイル制御弁51の開度を調節してオイル通路16内を流す潤滑油の流量を調整する。以上のように、本実施例の冷却構造ではモータ60を冷却するための潤滑油を流すオイル通路16が配置されているので、必要なときにモータ60を確実に冷却できる。そして、オイル通路16にオイル制御弁51を配置して、モータ60の昇温状態に応じて開閉することで必要なときにモータ60を効率良く冷却できることになる。   The ECU 8 refers to the temperature of the motor 60 acquired directly or indirectly as described above, and adjusts the opening of the oil control valve 51 serving as an on-off valve to adjust the flow rate of the lubricating oil flowing through the oil passage 16. adjust. As described above, in the cooling structure of the present embodiment, the oil passage 16 through which lubricating oil for cooling the motor 60 is disposed is disposed, so that the motor 60 can be reliably cooled when necessary. Then, by arranging the oil control valve 51 in the oil passage 16 and opening and closing according to the temperature rise state of the motor 60, the motor 60 can be efficiently cooled when necessary.

図4は、上記ECU8がモータ60を冷却するときのルーチンの一例を示したフローチャートである。ただし、このフローチャートは、ECU8がコイル温度センサ55及び排気ガス温度センサ56の両方の出力を参照して、オイル制御弁51の開度を調整する場合を例示するものである。   FIG. 4 is a flowchart showing an example of a routine when the ECU 8 cools the motor 60. However, this flowchart illustrates a case where the ECU 8 adjusts the opening degree of the oil control valve 51 with reference to the outputs of both the coil temperature sensor 55 and the exhaust gas temperature sensor 56.

ECU8は、例えばエンジン2のイグニッションキーがオンされたときに、このルーチンを起動する。ECU8はコイル温度センサ55の出力からモータ温度を読込むと共に(S101)、更に排気ガス温度センサ56の出力からタービン入口の排気ガス温度を読込む(S102)。そして、ECU8は読込んだ温度が許容温度TH以上であるか否かを判断する(S103)。ここでの許容温度THは予め定められた値であって、ECU8内のメモリ領域に格納して、いつでも読み出しできるようにしておけばよい。例えばコイル温度センサ55で直接に検出するモータ温度と排気ガス温度センサ56で間接的に検出する予想モータ温度それぞれについて所定の許容温度TH1、許容温度TH2を設定しておく。   The ECU 8 activates this routine when, for example, the ignition key of the engine 2 is turned on. The ECU 8 reads the motor temperature from the output of the coil temperature sensor 55 (S101), and further reads the exhaust gas temperature at the turbine inlet from the output of the exhaust gas temperature sensor 56 (S102). Then, the ECU 8 determines whether or not the read temperature is equal to or higher than the allowable temperature TH (S103). The allowable temperature TH here is a predetermined value, and may be stored in a memory area in the ECU 8 so that it can be read out at any time. For example, the predetermined allowable temperature TH1 and the allowable temperature TH2 are set for each of the motor temperature directly detected by the coil temperature sensor 55 and the expected motor temperature indirectly detected by the exhaust gas temperature sensor 56.

そして、いずれか一方のセンサで検出した温度が、許容温度を超えたときにオイル制御弁51を開くよう設定してもよい(S104)。また、例えばモータ温度と予想モータ温度との合計温度に対する許容温度TH3を設定しておき、この合計温度が許容温度を超えたときにオイル制御弁51を開くよう設定してもよい。   Then, the oil control valve 51 may be set to open when the temperature detected by any one of the sensors exceeds the allowable temperature (S104). Further, for example, an allowable temperature TH3 for the total temperature of the motor temperature and the expected motor temperature may be set, and the oil control valve 51 may be set to open when the total temperature exceeds the allowable temperature.

以上の説明から明らかなように、図4に示すルーチンをECU8が実行すると、モータ60温度を直接的或いは間接的に確認し、冷却が必要なタイミングを検出して確実に冷却できる。その一方で、ECU8はモータ60の冷却が必要でないときには冷却用の潤滑油を流さない制御を実行する(S105)。前述したように、モータ60の固定子61と回転子65との間に潤滑油が侵入すると撹拌抵抗が増加して機械損失が発生するので好ましくない。本実施例の構造は、上記のように不要な潤滑油を供給することを控えることができるので、モータ60の撹拌抵抗が増加することを確実に抑制できる。   As is clear from the above description, when the ECU 8 executes the routine shown in FIG. 4, the temperature of the motor 60 can be confirmed directly or indirectly, and the timing at which cooling is required can be detected and reliably cooled. On the other hand, when the cooling of the motor 60 is not necessary, the ECU 8 executes control not to flow cooling oil (S105). As described above, if lubricating oil enters between the stator 61 and the rotor 65 of the motor 60, the agitation resistance increases and mechanical loss occurs, which is not preferable. Since the structure of the present embodiment can refrain from supplying unnecessary lubricating oil as described above, the stirring resistance of the motor 60 can be reliably suppressed from increasing.

図4で示したフローチャートは、検出したモータ温度が許容温度TH以上であるときにオイル制御弁51を開くという単純な開閉制御の例を示している。しかし、オイル制御弁51の駆動を制御するECU8の冷却制御は、このような単純なものに限らない。検出したモータ60の温度に応じてオイル制御弁51の開度を調整して、冷却用潤滑油の流量を調整してもよい。この場合には変化するモータ60の温度に応じて最適な量の潤滑油を流すことができるので、より効率良く冷却できる。図5は、タービン入口の排気ガス温度に対するオイル制御弁51の開度を規定する開度マップの一例について示している。このような開度マップはECU8内の記憶領域に予め格納しておけばよい。排気ガスの温度が高い場合(エンジン2の負荷が高い場合)には、ターボチャージャ1内に配置したモータの温度も高くなることが容易に予想できる。よって、タービン入口の排気ガス温度に基づいて冷却用の潤滑油の流量を調整して効率の良い冷却を実行できる。もちろん、コイル温度センサ55が検出するモータ温度に対するオイル制御弁51の開度を規定した開度マップを規定して、同様の開度制御を実行することもできる。   The flowchart shown in FIG. 4 shows an example of simple opening / closing control in which the oil control valve 51 is opened when the detected motor temperature is equal to or higher than the allowable temperature TH. However, the cooling control of the ECU 8 that controls the driving of the oil control valve 51 is not limited to such a simple one. The flow rate of the lubricating oil for cooling may be adjusted by adjusting the opening degree of the oil control valve 51 in accordance with the detected temperature of the motor 60. In this case, since an optimal amount of lubricating oil can be flowed according to the changing temperature of the motor 60, cooling can be performed more efficiently. FIG. 5 shows an example of an opening map that defines the opening of the oil control valve 51 with respect to the exhaust gas temperature at the turbine inlet. Such an opening map may be stored in a storage area in the ECU 8 in advance. When the temperature of the exhaust gas is high (when the load of the engine 2 is high), it can be easily predicted that the temperature of the motor disposed in the turbocharger 1 will also increase. Therefore, efficient cooling can be performed by adjusting the flow rate of the lubricating oil for cooling based on the exhaust gas temperature at the turbine inlet. Of course, the same opening degree control can be executed by defining an opening degree map that defines the opening degree of the oil control valve 51 with respect to the motor temperature detected by the coil temperature sensor 55.

以上で説明したモータ60を冷却するための冷却構造が適用されているターボチャージャ1では、冷却用の潤滑油を供給する第2の潤滑油通路(オイル通路16)が、軸受に潤滑油を供給する第1の潤滑油通路(オイル通路15)とは個別に設けてあるので、確実にモータ60を冷却できる。よって、例えばエンジン2が停止しているときであっても、必要であればモータ60を冷却できる。また、軸受へ潤滑油を供給するオイルポンプ(潤滑油供給源)50に冷却用の潤滑油を流すオイル通路16を設けるだけであるので簡単に実現できる。   In the turbocharger 1 to which the cooling structure for cooling the motor 60 described above is applied, the second lubricating oil passage (oil passage 16) for supplying the lubricating oil for cooling supplies the lubricating oil to the bearing. Since the first lubricating oil passage (oil passage 15) is provided separately, the motor 60 can be reliably cooled. Therefore, for example, even when the engine 2 is stopped, the motor 60 can be cooled if necessary. Further, since the oil pump 16 (lubricating oil supply source) 50 for supplying the lubricating oil to the bearing is simply provided with the oil passage 16 through which the cooling lubricating oil flows, this can be realized easily.

そして、オイル通路16の途中にオイル制御弁51を配備することで、必要なときにだけオイル制御弁51を開いて冷却用潤滑油をモータ60へ供給できる。これにより、不要な潤滑油の供給を防止できるので、撹拌抵抗の増加によるモータ60の機械損失の発生を抑制できる。さらに、オイル制御弁51の開度を調整するECU8を配備することで、モータ60の昇温状態に応じて必要な量の潤滑油を供給して効率良く冷却を行える。   Then, by providing the oil control valve 51 in the middle of the oil passage 16, the oil control valve 51 can be opened only when necessary to supply the cooling lubricant to the motor 60. Thereby, since unnecessary supply of lubricating oil can be prevented, occurrence of mechanical loss of the motor 60 due to an increase in stirring resistance can be suppressed. Furthermore, by providing the ECU 8 that adjusts the opening degree of the oil control valve 51, a necessary amount of lubricating oil can be supplied in accordance with the temperature rise state of the motor 60 to efficiently perform cooling.

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.

実施例に係る冷却構造が適用されているターボチャージャの構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the turbocharger to which the cooling structure which concerns on an Example is applied. 図1の一部を拡大して示した図である。It is the figure which expanded and showed a part of FIG. ターボチャージャ1を適用したエンジン周辺の構成を含めて示したブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration around an engine to which a turbocharger 1 is applied. FIG. ECUがモータを冷却するときのルーチンの一例を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed an example of the routine when ECU cools a motor. タービン入口の排気ガス温度に対するオイル制御弁の開度を規定する開度マップの一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the opening degree map which prescribes | regulates the opening degree of the oil control valve with respect to the exhaust gas temperature of a turbine inlet.

符号の説明Explanation of symbols

1 ターボチャージャ(過給機)
2 エンジン
8 ECU(制御手段)
15 オイル通路(第1の潤滑油通路)
16 オイル通路(第2の潤滑油通路)
16DS−R、16DS−L 吐出口
40、45 軸受
60 モータ(電動機)
61 固定子
62 コイル
65 回転子
68 突起(油侵入防止構造)
50 オイルポンプ
51 オイル制御弁(開閉弁)
55 コイル温度センサ(第1の温度検出手段)
56 排気ガス温度センサ(第2の温度検出手段)
LU 潤滑油
1 Turbocharger (supercharger)
2 Engine 8 ECU (control means)
15 Oil passage (first lubricating oil passage)
16 Oil passage (second lubricating oil passage)
16DS-R, 16DS-L Discharge port 40, 45 Bearing 60 Motor (electric motor)
61 Stator 62 Coil 65 Rotor 68 Protrusion (Oil intrusion prevention structure)
50 Oil pump 51 Oil control valve (open / close valve)
55 Coil temperature sensor (first temperature detection means)
56 Exhaust gas temperature sensor (second temperature detection means)
LU lubricant

Claims (6)

電動機を備えた過給機の冷却構造であって、
前記過給機の軸受へ潤滑油を供給する第1の潤滑油通路と、前記電動機へ冷却用の潤滑油を供給する第2の潤滑油通路とを設けてある、ことを特徴とする電動機付き過給機の冷却構造。
A supercharger cooling structure equipped with an electric motor,
With a motor, characterized in that a first lubricating oil passage for supplying lubricating oil to the bearing of the supercharger and a second lubricating oil passage for supplying lubricating oil for cooling to the electric motor are provided. Turbocharger cooling structure.
前記電動機が両側に突出するコイル巻線部を備えており、
前記コイル巻線部を両側から冷却するように、前記第2の潤滑油通路の吐出口が設けられ、
前記電動機は、前記冷却後の潤滑油が固定子と回転子との間に侵入するのを防止する油侵入防止構造を備えている、ことを特徴とする請求項1に記載の電動機付き過給機の冷却構造。
The electric motor includes a coil winding portion protruding on both sides;
A discharge port of the second lubricating oil passage is provided so as to cool the coil winding part from both sides,
The supercharger with an electric motor according to claim 1, wherein the electric motor includes an oil intrusion prevention structure that prevents the cooled lubricating oil from entering between the stator and the rotor. Machine cooling structure.
前記第1の潤滑油通路及び前記第2の潤滑油通路は、1つの潤滑油供給源に接続されていると共に、前記第2の潤滑油通路には開閉弁が配置されている、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の電動機付き過給機の冷却構造。 The first lubricating oil passage and the second lubricating oil passage are connected to one lubricating oil supply source, and an opening / closing valve is disposed in the second lubricating oil passage. The cooling structure for a supercharger with an electric motor according to claim 1 or 2. 前記開閉弁の開度を調整して冷却用潤滑油の流量を制御する制御手段を更に備えている、ことを特徴とする請求項3に記載の電動機付き過給機の冷却構造。 The cooling structure for a supercharger with an electric motor according to claim 3, further comprising control means for adjusting the opening of the on-off valve to control the flow rate of the cooling lubricant. 前記電動機の温度を検出する第1の温度検出手段を更に備え、
前記制御手段は、前記第1の温度検出手段の出力に基づいて前記開閉弁の開度を制御する、ことを特徴とする請求項4に記載の電動機付き過給機の冷却構造。
A first temperature detecting means for detecting the temperature of the electric motor;
5. The cooling structure for a supercharger with an electric motor according to claim 4, wherein the control means controls the opening degree of the on-off valve based on an output of the first temperature detection means.
前記過給機のタービン側へ供給されている排気ガスの温度を検出する第2の温度検出手段を更に備え、
前記制御手段は、前記第2の温度検出手段の出力に基づいて前記電動機の温度を推定して、前記開閉弁の開度を制御する、ことを特徴とする請求項4に記載の電動機付き過給機の冷却構造。
A second temperature detecting means for detecting the temperature of the exhaust gas supplied to the turbine side of the supercharger;
5. The overload with an electric motor according to claim 4, wherein the control unit estimates the temperature of the electric motor based on an output of the second temperature detection unit and controls an opening degree of the on-off valve. Cooling structure of the feeder.
JP2006281126A 2006-10-16 2006-10-16 Cooling structure of supercharger with electric motor Pending JP2008095650A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006281126A JP2008095650A (en) 2006-10-16 2006-10-16 Cooling structure of supercharger with electric motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006281126A JP2008095650A (en) 2006-10-16 2006-10-16 Cooling structure of supercharger with electric motor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008095650A true JP2008095650A (en) 2008-04-24

Family

ID=39378745

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006281126A Pending JP2008095650A (en) 2006-10-16 2006-10-16 Cooling structure of supercharger with electric motor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008095650A (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7946118B2 (en) * 2009-04-02 2011-05-24 EcoMotors International Cooling an electrically controlled turbocharger
JP2016517083A (en) * 2013-03-15 2016-06-09 アールピーエム インダストリーズ, エルエルシーRpm Industries, Llc Control of fluid motion for mechanical systems
EP3032708A1 (en) 2014-12-05 2016-06-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Rotor for electric motor, electric supercharger, and electric-motor assisted supercharger
US9401630B2 (en) 2012-08-24 2016-07-26 Ecomotors, Inc. Cooling stator windings of an electric machine
EP3159507A1 (en) * 2015-10-20 2017-04-26 BorgWarner Inc. Oil supply conduit through stator lamination stack for electrified turbocharger
JP2018145813A (en) * 2017-03-01 2018-09-20 株式会社豊田自動織機 Electric supercharger
WO2018207550A1 (en) * 2017-05-12 2018-11-15 株式会社豊田自動織機 Electrically driven supercharger
CN114458402A (en) * 2020-11-10 2022-05-10 保时捷股份公司 Exhaust gas turbocharger

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7946118B2 (en) * 2009-04-02 2011-05-24 EcoMotors International Cooling an electrically controlled turbocharger
US9401630B2 (en) 2012-08-24 2016-07-26 Ecomotors, Inc. Cooling stator windings of an electric machine
US10954933B2 (en) 2013-03-15 2021-03-23 RPM Industries, LLC Controlling fluid operations for machine systems
JP2016517083A (en) * 2013-03-15 2016-06-09 アールピーエム インダストリーズ, エルエルシーRpm Industries, Llc Control of fluid motion for mechanical systems
US11746774B2 (en) 2013-03-15 2023-09-05 RPM Industries, LLC System for controlling a fluid operation of a machine
EP3032708A1 (en) 2014-12-05 2016-06-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Rotor for electric motor, electric supercharger, and electric-motor assisted supercharger
US9979245B2 (en) 2014-12-05 2018-05-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Rotor for electric motor, electric supercharger, and electric-motor assisted supercharger
EP3159507A1 (en) * 2015-10-20 2017-04-26 BorgWarner Inc. Oil supply conduit through stator lamination stack for electrified turbocharger
US10119459B2 (en) 2015-10-20 2018-11-06 Borgwarner Inc. Oil supply conduit through stator lamination stack for electrified turbocharger
JP2018145813A (en) * 2017-03-01 2018-09-20 株式会社豊田自動織機 Electric supercharger
JP2018193858A (en) * 2017-05-12 2018-12-06 株式会社豊田自動織機 Electric supercharger
US11073077B2 (en) * 2017-05-12 2021-07-27 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Electric supercharger
WO2018207550A1 (en) * 2017-05-12 2018-11-15 株式会社豊田自動織機 Electrically driven supercharger
CN114458402A (en) * 2020-11-10 2022-05-10 保时捷股份公司 Exhaust gas turbocharger
CN114458402B (en) * 2020-11-10 2024-06-04 保时捷股份公司 Exhaust gas turbocharger

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2008095650A (en) Cooling structure of supercharger with electric motor
JP4127304B2 (en) Electric turbocharger
US4977743A (en) Cooling control system for internal combustion engines equipped with superchargers
US4977862A (en) Engine room-cooling control system
EP0851974B1 (en) Turbocharging system with integral assisting electric motor and cooling system therefor
US4930460A (en) Engine room-cooling control system
US10330053B2 (en) Pulse separated direct inlet axial automotive turbine
US8459024B2 (en) Turbocharger comprising a cooling device and an oil supply pipe
MXPA04002439A (en) Air cooling system for electric assisted turbocharger.
US6871499B1 (en) Oil pressure detector for electric assisted turbocharger
JP2008019711A (en) Supercharger system of internal combustion engine
JP2010048187A (en) Supercharger system for engine
JP2007120383A (en) Turbocharger
JP2009228624A (en) Internal combustion engine with electric supercharger
JP4780328B2 (en) Supercharger with electric motor
JP2008063974A (en) Electric supercharger
JP2008115731A (en) Cooling system for electrically-driven supercharger
JP2530578B2 (en) Cooling control device for water-cooled turbocharger
JP2012241619A (en) Internal combustion engine with turbocharger
JP2010169066A (en) Control device for vehicle
JP4803096B2 (en) Turbocharger cooling system
JP6812850B2 (en) Electric supercharger
JP2557244B2 (en) Cooling control device for turbocharger and intercooler in internal combustion engine
JP4748033B2 (en) Electric turbocharger
JPH0799090B2 (en) Cooling control method for turbocharger and intercooler