JP2012097613A - Cooling system of electric power-assisted turbocharger - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cooling system of an electric power-assisted turbocharger capable of cooling a motor of the electric power-assisted turbocharger.SOLUTION: In this electric power-assisted turbocharger 10, a rotor 13 of the motor 12 is connected to the turbocharger, a bearing housing 28 for journaling a turbo-shaft 23 and a compressor housing 27 of the turbocharger are connected by a motor case 11, the motor 12 constituted of the rotor 13 and a stator 14 is stored in the motor case 11, a main water-cooled chamber 15 is formed in the motor case 11 on the outer periphery of the stator 14, a cooling water line 35 is connected to the main water-cooled chamber 15 for supplying cooling water of a separate system from engine cooling water, an electric cooling water pump 37 is connected to the cooling water line 35, a temperature sensor 61 is arranged in the other motor 12 for detecting the temperature of the stator 14, and a controller 60 is arranged for controlling the electric cooling water pump 37 at the detection temperature of the temperature sensor 61.

Description

本発明は、ターボチャージャに電動機（モータ）を組み合わせた電動アシストターボチャージャに係り、特にその電動アシストターボチャージャのモータを冷却するための電動アシストターボチャージャの冷却装置に関するものである。   The present invention relates to an electric assist turbocharger in which an electric motor (motor) is combined with a turbocharger, and more particularly to an electric assist turbocharger cooling device for cooling a motor of the electric assist turbocharger.

図３に示すようにターボチャージャ２０は、タービン２１とコンプレッサ２２をターボ軸２３で連結して構成される。タービン２１は、タービンホイール２４とタービンホイール２４を囲み、排ガスが導入されるタービンハウジング２５からなり、コンプレッサ２２は、コンプレッサホイール２６を囲み、吸気が導入されるコンプレッサハウジング２７からなり、タービンホイール２４とコンプレッサホイール２６を連結するターボ軸２３がベアリングハウジング２８内に収容されると共にベアリングハウジング２８内に設けた軸受部２９で軸承される。ベアリングハウジング２８の上部には、潤滑油を軸受部２９に供給する潤滑油入口３０が設けられ、下部には潤滑油排出路３１が形成される。   As shown in FIG. 3, the turbocharger 20 is configured by connecting a turbine 21 and a compressor 22 with a turbo shaft 23. The turbine 21 includes a turbine wheel 24 and a turbine housing 25 that surrounds the turbine wheel 24 and into which exhaust gas is introduced. The compressor 22 includes a compressor housing 27 that surrounds the compressor wheel 26 and into which intake air is introduced. A turbo shaft 23 for connecting the compressor wheel 26 is accommodated in a bearing housing 28 and supported by a bearing portion 29 provided in the bearing housing 28. A lubricating oil inlet 30 for supplying lubricating oil to the bearing portion 29 is provided in the upper part of the bearing housing 28, and a lubricating oil discharge path 31 is formed in the lower part.

図４は、ターボチャージャ２０をエンジン４０に付加した際の吸排気系と潤滑油による冷却系統を示したものである。   FIG. 4 shows an intake / exhaust system and a cooling system using lubricating oil when the turbocharger 20 is added to the engine 40.

ターボチャージャ２０は、エンジン４０のエギゾーストパイプ４１にタービン２１が接続され、インテークパイプ４２にコンプレッサ２２が接続され、エンジン４０の燃焼室４３から排気された排ガスがエギゾーストパイプ４１を通してタービン２１に供給されて、タービン２１を駆動し、吸気はエアクリーナ４４からコンプレッサ２２に導入されて圧縮され、インタークーラ４６で冷却され、吸気スロットル４５を介してエンジン４０の燃焼室４３に導入される。   In the turbocharger 20, the turbine 21 is connected to the exhaust pipe 41 of the engine 40, the compressor 22 is connected to the intake pipe 42, and exhaust gas exhausted from the combustion chamber 43 of the engine 40 is supplied to the turbine 21 through the exhaust pipe 41. The turbine 21 is driven, and the intake air is introduced into the compressor 22 from the air cleaner 44 and compressed, cooled by the intercooler 46, and introduced into the combustion chamber 43 of the engine 40 through the intake throttle 45.

このターボチャージャ２０は、ベアリングハウジング２８内の軸受部２９の潤滑のためと、排ガスからの受熱による軸受部２９の冷却のために、エンジン４０からの潤滑油を、オイル供給管４７を通してベアリングハウジング２８内に導入し、軸受部２９を潤滑すると共に冷却するようになっており、ベアリングハウジング２８に供給された潤滑油は、潤滑油排出路３１からオイル戻し管４８にてオイルパンへ戻され、再度ベアリングハウジング２８内に循環されるようになっている。   The turbocharger 20 uses lubricating oil from the engine 40 through the oil supply pipe 47 to lubricate the bearing portion 29 in the bearing housing 28 and cool the bearing portion 29 by receiving heat from exhaust gas. The lubricating oil supplied to the bearing housing 28 is returned to the oil pan from the lubricating oil discharge path 31 through the oil return pipe 48, and is again cooled. It is circulated in the bearing housing 28.

このエンジン４０にターボチャージャ２０を付加したシステムでは、エンジンの低回転域での過給圧の立ち上がりが悪く、低回転時に高トルクが要求されてもエンジンの出力特性が良好でない問題がある。   In the system in which the turbocharger 20 is added to the engine 40, there is a problem that the boost pressure rises in a low rotation range of the engine and the output characteristics of the engine are not good even when high torque is required at low rotation.

そこで最近は、ターボチャージャのターボ軸にモータのロータを直結し、高トルクが要求されたときにモータでターボ軸を回転して過給圧を上げ、また逆にタービンの回転でモータを発電機として使用する電動アシストターボチャージャが開発されてる（特許文献１，２）。   Therefore, recently, the motor rotor is directly connected to the turbo shaft of the turbocharger, and when high torque is required, the turbo shaft is rotated by the motor to increase the supercharging pressure, and conversely, the motor is generated by rotating the turbine. An electrically assisted turbocharger used as the above has been developed (Patent Documents 1 and 2).

特開２００４−１６９６２９号公報JP 2004-169629 A 特開２００６−３２０１４３号公報JP 2006-320143 A

この電動アシストターボチャージャにおいては、ベアリングハウジングとコンプレッサーハウジングの間にモータを設置したものであるが、モータ駆動時にステータの自己発熱およびタービンからの受熱により、モータの温度が２００℃以上に上昇するため、駆動力低下が生じる問題があると共にブースト立ち上がり時間の遅れが生じ、排ガス性能の悪化、ドライビングレスポンス性の悪化が生じると共に、モータの耐熱性にも問題を生じる。   In this electrically assisted turbocharger, a motor is installed between the bearing housing and the compressor housing. However, when the motor is driven, the temperature of the motor rises to 200 ° C. or more due to self-heating of the stator and heat received from the turbine. In addition, there is a problem that the driving force is reduced, and a delay in boost rise time is caused, and exhaust gas performance and driving response are deteriorated, and the heat resistance of the motor is also problematic.

そこで、モータをエンジン冷却水で冷却することが考えられるが、エンジン冷却水はシリンダブロックやシリンダヘッドを冷却するものであり、ステータの急激な発熱に冷却能力が追従できない問題がある。またステータからの放熱で冷却水温度が上昇した場合、同一系統内の他の冷却部への冷却が満足できない問題もある。   Therefore, it is conceivable to cool the motor with engine cooling water. However, the engine cooling water cools the cylinder block and the cylinder head, and there is a problem that the cooling capacity cannot follow the rapid heat generation of the stator. Further, when the cooling water temperature rises due to heat radiation from the stator, there is a problem that cooling to other cooling units in the same system cannot be satisfied.

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、電動アシストターボチャージャのモータを冷却できる電動アシストターボチャージャの冷却装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems and to provide a cooling device for an electric assist turbocharger that can cool the motor of the electric assist turbocharger.

上記目的を達成するために請求項１の発明は、ターボチャージャのターボ軸にモータのロータを連結した電動アシストターボチャージャにおいて、ターボ軸を軸承するベアリングハウジングとターボチャージャのコンプレッサハウジングとをモータケースで接続すると共にモータケース内にロータとステータからなるモータを収容し、そのステータ外周のモータケースに主水冷室を形成し、その主水冷室にエンジン冷却水とは別系統の冷却水を供給する冷却水ラインを接続すると共にその冷却水ラインに電動冷却水ポンプを接続し、他方モータにステータの温度を検出する温度センサを設け、その温度センサの検出温度で前記電動冷却水ポンプを制御するコントローラを設けたことを特徴とする電動アシストターボチャージャの冷却装置である。   In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is an electric assist turbocharger in which a rotor of a motor is connected to a turboshaft of a turbocharger. A motor housing includes a bearing housing that supports the turboshaft and a compressor housing of the turbocharger. Cooling that connects and accommodates a motor consisting of a rotor and a stator in a motor case, forms a main water cooling chamber in the motor case on the outer periphery of the stator, and supplies cooling water of a system different from engine cooling water to the main water cooling chamber A controller for connecting the water line and an electric cooling water pump to the cooling water line, and providing a temperature sensor for detecting the temperature of the stator to the motor, and controlling the electric cooling water pump by the detected temperature of the temperature sensor. A cooling device for an electrically assisted turbocharger characterized by being provided. .

請求項２の発明は、前記ベアリングハウジングに、前記主水冷室と連通する副水冷室が形成され、前記モータケースの下部に前記主水冷室の冷却水入口が設けられ、ベアリングハウジングの上部に副水冷室の冷却水出口が設けられ、その冷却水入口と冷却水出口間にサブラジエータを含む冷却水ラインが接続される請求項１記載の電動アシストターボチャージャの冷却装置である。   According to a second aspect of the present invention, a sub water cooling chamber communicating with the main water cooling chamber is formed in the bearing housing, a cooling water inlet of the main water cooling chamber is provided at a lower portion of the motor case, and a sub water cooling chamber is provided at an upper portion of the bearing housing. The cooling device for an electrically assisted turbocharger according to claim 1, wherein a cooling water outlet of the water cooling chamber is provided, and a cooling water line including a sub radiator is connected between the cooling water inlet and the cooling water outlet.

請求項３の発明は、サブラジエータは、エンジンを冷却するラジエータに対して車両方向前方に設けられる請求項１又は２記載の電動アシストターボチャージャの冷却装置である。   The invention according to claim 3 is the cooling device for the electrically assisted turbocharger according to claim 1 or 2, wherein the sub-radiator is provided in front of the radiator for cooling the engine in the vehicle direction.

本発明は、モータのステータの冷却性能が向上し、モータ駆動力の低下を防止できると共にモータを発電機として使用する際には発電効率を向上させることができるという優れた効果を発揮する。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention has an excellent effect that the cooling performance of the stator of the motor is improved, the reduction in motor driving force can be prevented, and the power generation efficiency can be improved when the motor is used as a generator.

本発明の一実施の形態を示す図である。It is a figure which shows one embodiment of this invention. 図１における電動アシストターボチャージャの詳細断面図である。It is a detailed sectional view of the electrically assisted turbocharger in FIG. 従来のターボチャージャを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional turbocharger. 従来のターボチャージャをエンジンの吸排気系に組み込んだ図である。It is the figure which incorporated the conventional turbocharger in the engine intake-exhaust system.

以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。   A preferred embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

先ず、図２により、本発明の電動アシストターボチャージャを説明する。   First, the electric assist turbocharger of the present invention will be described with reference to FIG.

図２において、電動アシストターボチャージャ１０は、モータ１２の構成を除いて、タービンとコンプレッサは、図３で説明したターボチャージャ２０のタービン２１とコンプレッサ２２の構造と基本的に同じであり、同一符号を付すと共にその説明は省略する。   In FIG. 2, the electric assist turbocharger 10 is basically the same as the turbine 21 and the compressor 22 of the turbocharger 20 described in FIG. The description is omitted.

さて、ベアリングハウジング２８とコンプレッサハウジング２７とはモータケース１１で接続され、そのモータケース１１内にモータ１２が設けられて電動アシストターボチャージャ１０が構成される。   The bearing housing 28 and the compressor housing 27 are connected by a motor case 11, and the motor 12 is provided in the motor case 11 to constitute the electrically assisted turbocharger 10.

モータ１２は、ターボ軸２３に連結されたロータ１３と、そのロータ１３の外周にエアギャップを介して配置されるステータ１４とからなり、そのステータ１４を囲繞するようにモータケース１１が設けられると共にモータケース１１内に主水冷室１５が形成される。   The motor 12 includes a rotor 13 connected to a turbo shaft 23 and a stator 14 disposed on the outer periphery of the rotor 13 via an air gap. A motor case 11 is provided so as to surround the stator 14. A main water cooling chamber 15 is formed in the motor case 11.

またベアリングハウジング２８には、主水冷室１５と連通する副水冷室１９が形成される。   The bearing housing 28 is formed with a sub water cooling chamber 19 communicating with the main water cooling chamber 15.

主水冷室１５を形成するモータケース１１は、外周壁１１ｏと、ベアリングハウジング２８と接する側壁１１ｓと、コンプレッサハウジング２７と接する側壁１１ｒと、その両側壁１１ｓ、１１ｒを連結する内周壁１１ｉとで形成され、その内周壁１１ｉが、ステータ１４と接するステータ外周壁部１６ａと、ステータ１４のコンプレッサハウジング２７側端面中央に沿って延びるステータ端面壁部１６ｂと、ステータ端面壁部１６ｂの内周端とベアリングハウジング２８側の側壁１１ｓとを結ぶ内周壁部１６ｃとで形成される。   The motor case 11 forming the main water cooling chamber 15 is formed by an outer peripheral wall 11o, a side wall 11s in contact with the bearing housing 28, a side wall 11r in contact with the compressor housing 27, and an inner peripheral wall 11i that connects both side walls 11s and 11r. The inner peripheral wall 11i has a stator outer peripheral wall portion 16a in contact with the stator 14, a stator end surface wall portion 16b extending along the compressor housing 27 side end surface center of the stator 14, an inner peripheral end of the stator end surface wall portion 16b, and a bearing. The inner peripheral wall portion 16c is connected to the side wall 11s on the housing 28 side.

主水冷室１５は、コンプレッサハウジング２７と接する側壁１１ｒと内周壁１１ｉのステータ外周壁部１６ａと外周壁１１ｏとで形成される中空リング状の冷却水流路１５ａと、内周壁１１ｉのステータ端面壁部１６ｂと、内周壁部１６ｃとベアリングハウジング２８側の側壁１１ｓとで形成される端面冷却流路１５ｂとで構成される。   The main water cooling chamber 15 includes a hollow ring-shaped cooling water passage 15a formed by the side wall 11r contacting the compressor housing 27, the stator outer peripheral wall portion 16a of the inner peripheral wall 11i, and the outer peripheral wall 11o, and the stator end face wall portion of the inner peripheral wall 11i. 16b, and the end surface cooling flow path 15b formed by the inner peripheral wall portion 16c and the side wall 11s on the bearing housing 28 side.

このモータケース１１の側壁１１ｓとベアリングハウジング２８との間には、ベアリングハウジング２８からステータ１４の端面への入熱を阻止する断熱ガスケット１８が設けられる。モータケース１１の側壁１１ｓの内周には、オイルシール１７が設けられる。   A heat insulating gasket 18 is provided between the side wall 11 s of the motor case 11 and the bearing housing 28 to prevent heat input from the bearing housing 28 to the end face of the stator 14. An oil seal 17 is provided on the inner periphery of the side wall 11 s of the motor case 11.

また、ベアリングハウジング２８の断熱ガスケット１８側には、ターボ軸２３のスラスト荷重を受けるスラスト軸受３２が設けられる。   A thrust bearing 32 that receives the thrust load of the turbo shaft 23 is provided on the heat insulating gasket 18 side of the bearing housing 28.

なお、本実施の形態では、ターボ軸２３を図２と同様に軸受部２９で直接軸承した例を示しているがボールベアリングで軸承するように構成してもよい。   In the present embodiment, an example in which the turbo shaft 23 is directly supported by the bearing portion 29 as in FIG. 2 is shown. However, the turbo shaft 23 may be configured to be supported by a ball bearing.

ベアリングハウジング２８に形成される副水冷室１９は、主水冷室１５の上側部と接続され、タービン２１に延びる導入流路１９ａと、タービンハウジング２５側に形成された環状の冷却流路１９ｂとで構成される。   The auxiliary water cooling chamber 19 formed in the bearing housing 28 is connected to the upper portion of the main water cooling chamber 15, and includes an introduction flow path 19 a extending to the turbine 21 and an annular cooling flow path 19 b formed on the turbine housing 25 side. Composed.

モータケース１１の下部には、主水冷室１５に冷却水を導入する冷却水入口３３が設けられ、ベアリングハウジング２８の上部には、副水冷室１９の環状の冷却流路１９ｂから冷却水を排出する冷却水出口３４が設けられる。   A cooling water inlet 33 for introducing cooling water into the main water cooling chamber 15 is provided at the lower part of the motor case 11, and the cooling water is discharged from the annular cooling channel 19 b of the auxiliary water cooling chamber 19 at the upper part of the bearing housing 28. A cooling water outlet 34 is provided.

ベアリンハウジング２８の軸受部２９とスラスト軸受３２への潤滑油の供給は、図４で説明したようにシリンダブロック４０ｓ、シリンダヘッド４０ｈを通った潤滑油がオイル供給管４７を通してベアリングハウジング２８内に導入され、軸受部２９とスラスト軸受３２を潤滑すると共に冷却し、潤滑油排出路３１からオイル戻し管４８にてオイルパンへ戻されて循環されるようになっている。   Lubricating oil is supplied to the bearing portion 29 and the thrust bearing 32 of the bearing housing 28 by introducing the lubricating oil that has passed through the cylinder block 40s and the cylinder head 40h into the bearing housing 28 through the oil supply pipe 47 as described with reference to FIG. Then, the bearing portion 29 and the thrust bearing 32 are lubricated and cooled, and returned from the lubricating oil discharge passage 31 to the oil pan through the oil return pipe 48 and circulated.

さて、図１は、図２で説明した電動アシストターボチャージャ１０を高圧段として、図３で説明したターボチャージャ２０を低圧段として、エンジン４０の吸排気系に組み込むと共に冷却系統に組み込んだ本発明の実施の形態を示したものである。   FIG. 1 shows the present invention in which the electrically assisted turbocharger 10 described in FIG. 2 is used as a high-pressure stage, and the turbocharger 20 described in FIG. 3 is installed as a low-pressure stage in the intake / exhaust system of the engine 40 and in the cooling system. This embodiment is shown.

エンジン４０からの排ガスのエギゾーストライン４１ａには、電動アシストターボチャージャ１０Ｈのタービン２１Ｈが接続され、その下流にターボチャージャ２０Ｌのタービン２１Ｌが接続される。また、エンジン４０からの排ガスのエギゾーストライン４１ａには、電動アシストターボチャージャ１０Ｈをバイパスしてターボチャージャ２０Ｌのタービン２１に直接排ガスを流すバイパスライン４１ｂが接続される。   A turbine 21H of an electrically assisted turbocharger 10H is connected to an exhaust line 41a for exhaust gas from the engine 40, and a turbine 21L of a turbocharger 20L is connected downstream thereof. Further, a bypass line 41b that bypasses the electric assist turbocharger 10H and flows the exhaust gas directly to the turbine 21 of the turbocharger 20L is connected to the exhaust line 41a of the exhaust gas from the engine 40.

インタークーラ４６に至るインテークライン４２ａには、ターボチャージャ２０Ｌのコンプレッサ２２Ｌが接続されると共に電動アシストターボチャージャ１０Ｈのコンプレッサ２２Ｈが接続される。またインテークライン４２ａには、電動アシストターボチャージャ１０Ｈをバイパスしてターボチャージャ２０Ｌのコンプレッサ２２Ｌから直接インタークーラ４６に過給吸気を流すバイパスライン４２ｂが接続される。   The intake line 42a reaching the intercooler 46 is connected to the compressor 22L of the turbocharger 20L and to the compressor 22H of the electric assist turbocharger 10H. The intake line 42a is connected to a bypass line 42b that bypasses the electrically assisted turbocharger 10H and flows supercharged intake air directly from the compressor 22L of the turbocharger 20L to the intercooler 46.

インタークーラ４６の下流側のインテークライン４２ａはエンジン４０の吸気系に接続され、またその下流側のインテークライン４２ａには、エンジン４０からの排ガスのエギゾーストライン４１ａから分岐したＥＧＲライン４９が接続される。このＥＧＲライン４９には、前段側ＥＧＲクーラ５８ａと後段側ＥＧＲクーラ５８ｂが接続される。   An intake line 42a on the downstream side of the intercooler 46 is connected to an intake system of the engine 40, and an EGR line 49 branched from an exhaust line 41a for exhaust gas from the engine 40 is connected to the intake line 42a on the downstream side. . A front-stage EGR cooler 58a and a rear-stage EGR cooler 58b are connected to the EGR line 49.

エンジン４０のエンジン冷却水ライン５０は、エンジン４０で駆動される冷却水ポンプ５１を有し、冷却水ポンプ５１からの冷却水は、オイルクーラ５２を通し、エンジン４０のシリンダブロック４０ｓとシリンダヘッド４０ｈを通ってエンジン４０を冷却し、コントロールバルブ５３、アウトレットパイプ５４を介してラジエータ５５に流れて冷却され、再度冷却水ポンプ５１に戻って循環されるように構成される。また、コントロールバルブ５３から冷却水が冷却水ポンプ５１の吸込側に戻るようにされ、さらにシリンダヘッド４０ｈからの冷却水の一部がキャブヒータ５６を通して冷却水ポンプ５１の吸込側に戻るようにされる。   The engine cooling water line 50 of the engine 40 has a cooling water pump 51 driven by the engine 40, and the cooling water from the cooling water pump 51 passes through the oil cooler 52, and the cylinder block 40s and the cylinder head 40h of the engine 40. The engine 40 is cooled by passing through the control valve 53 and the outlet pipe 54 to the radiator 55 to be cooled, and then returned to the cooling water pump 51 and circulated again. Further, the cooling water is returned from the control valve 53 to the suction side of the cooling water pump 51, and a part of the cooling water from the cylinder head 40 h is returned to the suction side of the cooling water pump 51 through the cab heater 56. .

次に本発明の電動アシストターボチャージャ１０の冷却水ライン３５を説明する。   Next, the cooling water line 35 of the electric assist turbocharger 10 of the present invention will be described.

先ずラジエータ５５の車両側前方にはサブラジエータ３６が設けられ、また電動モータで駆動される電動冷却水ポンプ３７が設けられ、この電動冷却水ポンプ３７とサブラジエータ３６とで冷却水ライン３５が構成される。   First, a sub radiator 36 is provided in front of the radiator 55 on the vehicle side, and an electric cooling water pump 37 driven by an electric motor is provided. The electric cooling water pump 37 and the sub radiator 36 constitute a cooling water line 35. Is done.

冷却水ライン３５の冷却水は、電動冷却水ポンプ３７から、供給側冷却水ライン３５ａを介して電動アシストターボチャージャ１０Ｈの主水冷室１５と副水冷室１９に流れ、後段のＥＧＲクーラ５８ｂを通り、戻り側冷却水ライン３５ｂを介してサブラジエータ３６に流れ、サブラジエータ３６から再度電動冷却水ポンプ３７にて循環されるようになっている。また冷却水ライン３５には、電動アシストターボチャージャ１０Ｈをバイパスして、冷却水を後段のＥＧＲクーラ５８ｂに流すバイパスライン３８が接続されると共にそのバイパスライン３８にバイパス弁３９が接続される。   The cooling water in the cooling water line 35 flows from the electric cooling water pump 37 to the main water cooling chamber 15 and the auxiliary water cooling chamber 19 of the electric assist turbocharger 10H through the supply side cooling water line 35a, and passes through the EGR cooler 58b in the subsequent stage. Then, it flows to the sub-radiator 36 via the return side cooling water line 35b and is circulated by the electric cooling water pump 37 again from the sub-radiator 36. The cooling water line 35 is connected to a bypass line 38 that bypasses the electric assist turbocharger 10 </ b> H and flows cooling water to the EGR cooler 58 b in the subsequent stage, and a bypass valve 39 is connected to the bypass line 38.

電動アシストターボチャージャ１０Ｈのモータ１２には、ステータ１４の温度を検出するステータ温度センサ６１が設けられ、また後段のＥＧＲクーラ５８ｂからサブラジエータ３６に至る戻り側冷却水ライン３５ｂには、その戻り側冷却水ライン３５ｂを流れる冷却水の温度を検出する水温センサ６２が設けられる。ステータ温度センサ６１と水温センサ６２の検出値はコントローラ６０に入力され、その検出値に基づいてコントローラ６０が電動冷却水ポンプ３７の回転数を制御するようになっている。   The motor 12 of the electrically assisted turbocharger 10H is provided with a stator temperature sensor 61 for detecting the temperature of the stator 14, and the return side cooling water line 35b extending from the EGR cooler 58b in the subsequent stage to the sub radiator 36 has its return side. A water temperature sensor 62 for detecting the temperature of the cooling water flowing through the cooling water line 35b is provided. Detection values of the stator temperature sensor 61 and the water temperature sensor 62 are input to the controller 60, and the controller 60 controls the number of rotations of the electric cooling water pump 37 based on the detection values.

また、ラジエータ５５とサブラジエータ３６には、給水用リザーバータンク５７が接続され冷却水が給水できるようになっている。   Further, a water supply reservoir tank 57 is connected to the radiator 55 and the sub radiator 36 so that cooling water can be supplied.

次に本実施の形態の作用を説明する。   Next, the operation of this embodiment will be described.

先ず、低負荷時には、エンジン４０からの排ガスが、エギゾーストライン４１ａにて、電動アシストターボチャージャ１０Ｈのタービン２１Ｈに流れ、さらにターボチャージャ２０Ｌのタービン２１Ｌに流れて排気される。一方吸気は、インテークライン４２ａから、ターボチャージャ２０Ｌのコンプレッサ２２Ｌを通し、電動アシストターボチャージャ１０Ｈのコンプレッサ２２Ｈを通ってエンジン４０に過給される。   First, when the load is low, the exhaust gas from the engine 40 flows through the exhaust line 41a to the turbine 21H of the electrically assisted turbocharger 10H, and further flows to the turbine 21L of the turbocharger 20L to be exhausted. On the other hand, the intake air is supercharged to the engine 40 from the intake line 42a through the compressor 22L of the turbocharger 20L and through the compressor 22H of the electric assist turbocharger 10H.

一方高負荷時には、エンジン４０からの排ガスが、エギゾーストライン４１ａからバイパスライン４１ｂを通ってターボチャージャ２０Ｌのタービン２１Ｌに流れて排気され、吸気はターボチャージャ２０Ｌのコンプレッサ２２Ｌからバイパスライン４２ｂを通ってインタークーラ４６を介してエンジン４０に過給される。   On the other hand, when the load is high, the exhaust gas from the engine 40 flows from the exhaust line 41a through the bypass line 41b to the turbine 21L of the turbocharger 20L and is exhausted, and the intake air passes from the compressor 22L of the turbocharger 20L through the bypass line 42b. The engine 40 is supercharged via the cooler 46.

また低負荷と高負荷の間の中負荷時には、バイパスライン４１ｂ、４２ｂでの通気量が制御されて、電動アシストターボチャージャ１０Ｈとターボチャージャ２０Ｌの双方が駆動されるようになっている。   Further, at the middle load between the low load and the high load, the ventilation amount in the bypass lines 41b and 42b is controlled so that both the electric assist turbocharger 10H and the turbocharger 20L are driven.

さて、低負荷時に高トルクが要求され過給圧を上げる際には、電動アシストターボチャージャ１０Ｈのモータ１２のステータ１４のコイルに通電してロータ１３を回転し、ターボ軸２３を介してコンプレッサ２２Ｈを駆動し、またタービン２１Ｈの駆動から発電する際には、ステータ１４のコイルに生じた回生電流でバッテリを充電する。   When a high torque is required at a low load and the boost pressure is increased, the rotor 13 is rotated by energizing the coil of the stator 14 of the motor 12 of the electric assist turbocharger 10H, and the compressor 22H is connected via the turbo shaft 23. When generating electric power from driving the turbine 21H, the battery is charged with the regenerative current generated in the coil of the stator 14.

このモータ１２の駆動時には、ステータ１４が２００℃に発熱するため、冷却水ライン３５からの冷却水をモータケース１１内の主水冷室１５内に流すと共に、ベアリングハウジング２８の副水冷室１９に流すことで、モータ１２の温度を８０℃以下に冷却することができる。   When the motor 12 is driven, the stator 14 generates heat to 200 ° C., so that the cooling water from the cooling water line 35 flows into the main water cooling chamber 15 in the motor case 11 and also flows into the sub water cooling chamber 19 of the bearing housing 28. Thus, the temperature of the motor 12 can be cooled to 80 ° C. or lower.

このモータ１２を冷却する際に、ステータ温度センサ６１でステータ１４の温度を検出し、その温度が設定値以下となるようにコントローラ６０が電動冷却水ポンプ３７の回転数を制御する。この場合コントローラ６０は、ステータ温度センサ６１の温度上昇度から一定時間後の到達温度を計算し、モータ１２の冷却水量が不足と判断される場合は、電動冷却水ポンプ３７の回転数を上げて冷却水量を増加するように制御する。   When the motor 12 is cooled, the temperature of the stator 14 is detected by the stator temperature sensor 61, and the controller 60 controls the rotational speed of the electric coolant pump 37 so that the temperature becomes equal to or lower than the set value. In this case, the controller 60 calculates the reached temperature after a predetermined time from the temperature rise of the stator temperature sensor 61, and if it is determined that the amount of cooling water of the motor 12 is insufficient, the rotational speed of the electric cooling water pump 37 is increased. Control to increase the amount of cooling water.

この際、冷却水は、主水冷室１５から副水冷室１９に流れ、さらに後段のＥＧＲクーラ５８ｂに流れてサブラジエータ３６に戻り、その戻り側冷却水ライン３５ｂに設けた水温センサ６２で、その温度が検出されるが、コントローラ６０は、ステータ温度センサ６１の検出値を優先して電動冷却水ポンプ３７の回転数を制御する。   At this time, the cooling water flows from the main water cooling chamber 15 to the sub water cooling chamber 19, further flows to the EGR cooler 58 b at the subsequent stage, returns to the sub radiator 36, and is cooled by the water temperature sensor 62 provided in the return side cooling water line 35 b. Although the temperature is detected, the controller 60 controls the rotation speed of the electric coolant pump 37 with priority given to the detection value of the stator temperature sensor 61.

その後、ステータ１４が冷却不足と判断されなくなるまで、ステータ温度センサ６１によるフィードバック制御を行う。   Thereafter, feedback control by the stator temperature sensor 61 is performed until the stator 14 is not determined to be insufficiently cooled.

また、電動アシストターボチャージャ１０Ｈのモータ１２が作動していないときには、コントローラ６０は、バイパス弁３９を開いて、電動冷却水ポンプ３７からの冷却水をバイパスライン３８を介して後段のＥＧＲクーラ５８ｂに流す。
この際には、コントローラ６０は、水温センサ６２の検出値を基に電動冷却水ポンプ３７の回転数を制御する。 Further, when the motor 12 of the electric assist turbocharger 10H is not operating, the controller 60 opens the bypass valve 39 and supplies the cooling water from the electric cooling water pump 37 to the subsequent EGR cooler 58b via the bypass line 38. Shed.
At this time, the controller 60 controls the rotational speed of the electric cooling water pump 37 based on the detection value of the water temperature sensor 62.

これにより、後段側ＥＧＲクーラ５８ｂは、前段側ＥＧＲクーラ５８ａで、エンジン冷却水ライン５０の冷却水で冷却されたＥＧＲガスを、適正な温度にさらに冷却することが可能となる。   Thereby, the rear stage side EGR cooler 58b can further cool the EGR gas cooled by the cooling water of the engine cooling water line 50 to an appropriate temperature by the front stage side EGR cooler 58a.

なお、副水冷室１９では、タービン２１側からベアリングハウジング２８に伝達される熱をカットする。さらに主水冷室１５では、ステータ１４の端面を冷却する端面冷却流路１５ｂが形成されており、これによりタービン２１からベアリングハウジング２８を通しての伝熱をカットすることができ、またベアリングハウジング２８とモータケース１１間に設けた断熱ガスケット１８により受熱をカットすることができる。この断熱ガスケット１８は、ベアリングハウジング２８のスラスト軸受３２と隣接するよう設けられており、そのスラスト軸受３２に供給される潤滑油による冷却効果と併せて、タービン２１側からモータ１２に伝わる熱をカットすることができる。   In the auxiliary water cooling chamber 19, heat transmitted from the turbine 21 side to the bearing housing 28 is cut. Further, the main water cooling chamber 15 is formed with an end surface cooling flow path 15b for cooling the end surface of the stator 14, whereby heat transfer from the turbine 21 through the bearing housing 28 can be cut, and the bearing housing 28 and the motor The heat reception can be cut by the heat insulating gasket 18 provided between the cases 11. The heat insulating gasket 18 is provided adjacent to the thrust bearing 32 of the bearing housing 28, and cuts heat transmitted from the turbine 21 side to the motor 12 together with a cooling effect by the lubricating oil supplied to the thrust bearing 32. can do.

この冷却水ライン３５は、エンジン冷却水ライン５０と独立して設けられるため、電動冷却水ポンプ３７による冷却水循環量を、モータ１２の発熱量に応じて自在に変えることができると共に、エンジン４０の冷却水系統に影響を与えることなく冷却性能を可変することが可能となる。   Since this cooling water line 35 is provided independently of the engine cooling water line 50, the amount of cooling water circulating by the electric cooling water pump 37 can be freely changed according to the amount of heat generated by the motor 12, and The cooling performance can be varied without affecting the cooling water system.

１０ 電動アシストターボチャージャ
１１ モータケース
１２ モータ
１３ ロータ
１４ ステータ
１５ 主水冷室
１９ 副水冷室
２１ タービン
２２ コンプレッサ
２３ ターボ軸
２７ コンプレッサハウジング
２８ ベアリングハウジング
３５ 冷却水ライン
３６ サブラジエータ
３７ 電動冷却水ポンプ
６０ コントローラ
６１ ステータ温度センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electric assist turbocharger 11 Motor case 12 Motor 13 Rotor 14 Stator 15 Main water cooling chamber 19 Sub water cooling chamber 21 Turbine 22 Compressor 23 Turbo shaft 27 Compressor housing 28 Bearing housing 35 Cooling water line 36 Sub radiator 37 Electric cooling water pump 60 Controller 61 Stator temperature sensor

Claims (3)

ターボチャージャのターボ軸にモータのロータを連結した電動アシストターボチャージャにおいて、ターボ軸を軸承するベアリングハウジングとターボチャージャのコンプレッサハウジングとをモータケースで接続すると共にモータケース内にロータとステータからなるモータを収容し、そのステータ外周のモータケースに主水冷室を形成し、その主水冷室にエンジン冷却水とは別系統の冷却水を供給する冷却水ラインを接続すると共にその冷却水ラインに電動冷却水ポンプを接続し、他方モータにステータの温度を検出する温度センサを設け、その温度センサの検出温度で前記電動冷却水ポンプを制御するコントローラを設けたことを特徴とする電動アシストターボチャージャの冷却装置。   In an electrically assisted turbocharger in which a rotor of a motor is connected to a turboshaft of a turbocharger, a bearing housing that supports the turboshaft and a compressor housing of the turbocharger are connected by a motor case, and a motor including a rotor and a stator is installed in the motor case. A main water cooling chamber is formed in the motor case on the outer periphery of the stator, and a cooling water line for supplying cooling water of a different system from the engine cooling water is connected to the main water cooling chamber and electric cooling water is connected to the cooling water line. A cooling device for an electrically assisted turbocharger, wherein a temperature sensor for detecting a temperature of a stator is connected to the other motor, and a controller for controlling the electric cooling water pump is provided at a temperature detected by the temperature sensor. . 前記ベアリングハウジングに、前記主水冷室と連通する副水冷室が形成され、前記モータケースの下部に前記主水冷室の冷却水入口が設けられ、ベアリングハウジングの上部に副水冷室の冷却水出口が設けられ、その冷却水入口と冷却水出口間にサブラジエータを含む冷却水ラインが接続される請求項１記載の電動アシストターボチャージャの冷却装置。   A sub water cooling chamber communicating with the main water cooling chamber is formed in the bearing housing, a cooling water inlet of the main water cooling chamber is provided at a lower portion of the motor case, and a cooling water outlet of the sub water cooling chamber is formed at an upper portion of the bearing housing. The cooling device for an electrically assisted turbocharger according to claim 1, wherein a cooling water line including a sub radiator is connected between the cooling water inlet and the cooling water outlet. サブラジエータは、エンジンを冷却するラジエータに対して車両方向前方に設けられる請求項１又は２記載の電動アシストターボチャージャの冷却装置。   The cooling device for an electrically assisted turbocharger according to claim 1 or 2, wherein the sub-radiator is provided in front of the radiator for cooling the engine in the vehicle direction.
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