JP2015105644A - Compressor for supercharger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、過給機用圧縮機に関する。 The present invention relates to a compressor for a supercharger.
過給機用圧縮機は、小流量域においては、回転翼の入口で吸入空気の迎え角が増大し、回転翼の入口周辺で吸入空気の逆流が発生する。これにより、過給機用圧縮機の圧力比が低下してサージングが発生する。
サージングの発生を抑制する技術として、例えば、特許文献1、2が提案されている。
特許文献1は、過給機用圧縮機の上流側に、複数の可動式整流板を有する空気流旋回機構を設け、空気流旋回機構で、吸入空気に回転翼と同一回転方向の旋回を付与し、小流量域におけるサージングを抑制している。
また、特許文献2は、過給機用圧縮機の圧縮機ハウジングの上流側内壁に、固定式の整流板を、回転翼の回転軸に対して傾斜させて複数枚設置している。これにより、吸入空気に回転翼の回転方向と逆向きの旋回を付与し、サージングを抑制している。
In the supercharger compressor, in a small flow rate region, the angle of attack of intake air increases at the inlet of the rotor blade, and a reverse flow of intake air occurs around the inlet of the rotor blade. Thereby, the pressure ratio of the compressor for superchargers falls and surging occurs.
For example,
In
In
しかし、特許文献1に記載の技術は、空気流旋回機構で過給機用圧縮機への吸入空気を制御するため、部品点数の増加や可動部の信頼性確保に伴うコストが増加する。
また、特許文献2に記載の技術は、固定式の整流板を、回転翼の入口の外周縁よりも外側であり、かつ回転翼の回転軸に対して傾斜させて取付けているため、サージングの抑制効果を得ようとして、整流板の枚数を増やしたり、傾き、長さ等を大きくした場合には、大流量域では抵抗となり、過給機用圧縮機の効率が低下する。
However, since the technique described in
In the technique described in
本発明は、上記事実を考慮して、固定式の整流板を採用して圧縮機効率を低下させず、サージングの発生を抑制する過給機用圧縮機を提供することを目的とする。 In view of the above-described facts, an object of the present invention is to provide a supercharger compressor that employs a fixed rectifying plate to suppress the occurrence of surging without reducing the compressor efficiency.
請求項1に記載の発明に係る過給機用圧縮機は、吸入空気の流路に設けられ、前記吸入空気を圧縮して内燃機関に供給する回転翼と、前記回転翼に対する上流側で前記流路に固定され、前記回転翼の回転軸の方向から見て、少なくとも一部が前記回転翼の入口の外周縁よりも前記回転軸側へ突出され、かつ前記回転軸の方向に沿って延びる整流板と、を有することを特徴としている。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a compressor for a supercharger that is provided in a flow path of intake air, compresses the intake air and supplies the compressed air to an internal combustion engine, and the upstream side of the rotor blades Fixed to the flow path, when viewed from the direction of the rotating shaft of the rotor blade, at least a part projects from the outer peripheral edge of the inlet of the rotor blade toward the rotating shaft and extends along the direction of the rotor shaft And a current plate.
請求項1に記載の発明によれば、回転翼の上流側に固定され、少なくとも一部が、回転翼の入口の外周縁よりも回転軸側へ突出され、回転軸の方向に沿って延びる整流板により、吸入空気が整流される。このとき、整流板は、回転翼の入口から吸入空気の通路側へ逆流した空気の旋回を、整流板に沿わせ、吸入空気の方向を、回転翼の回転軸方向に整流する。
この結果、圧縮機効率の低下が抑制され、回転翼の圧力比が上昇し、サージングの発生が抑制される。
According to the first aspect of the present invention, the rectification is fixed to the upstream side of the rotor blade, and at least a part of the rectifier protrudes toward the rotating shaft side from the outer peripheral edge of the inlet of the rotor blade and extends along the direction of the rotating shaft. The plate rectifies the intake air. At this time, the rectifying plate rectifies the swirling of the air flowing backward from the inlet of the rotor blade toward the intake air passage along the rectifier plate, and rectifies the direction of the intake air in the direction of the rotation axis of the rotor blade.
As a result, a decrease in compressor efficiency is suppressed, the pressure ratio of the rotor blades is increased, and the occurrence of surging is suppressed.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の過給機用圧縮機において、前記整流板は、前記回転軸の方向から見て、前記流路の内壁から前記回転軸の方向へ、又は前記流路の内壁から前記回転軸を通り対向する前記流路の内壁方向へ、直線状又は曲線状に延設されていることを特徴としている。
The invention according to
これにより、吸入空気の通路の内壁に沿って逆流する空気の旋回を、整流板で抑制することができる。 Thereby, the swirling of the air that flows backward along the inner wall of the intake air passage can be suppressed by the current plate.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の過給機用圧縮機において、前記流路は、前記回転翼の上流の吸気ダクト、及び前記回転翼が収められた圧縮機ハウジングの吸気口を含み、前記整流板は、前記吸気ダクト又は前記吸気口に設けら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 compressor according to the first or second aspect, the flow path includes an intake duct upstream of the rotor blade and a compressor housing in which the rotor blade is housed. The rectifying plate is provided in the intake duct or the intake port.
請求項3に記載の発明によれば、流路を構成する吸気ダクトが、回転翼の直前に曲がり部を有する場合でも、回転翼の上流側の、圧縮機ハウジングの吸気口に整流板を固定することができる。この結果、整流板の固定位置の自由度が増大し、過給機用圧縮機全体としての小型化に寄与することができる。 According to the third aspect of the present invention, even when the intake duct constituting the flow path has a bent portion immediately before the rotor blade, the rectifying plate is fixed to the intake port of the compressor housing on the upstream side of the rotor blade. can do. As a result, the degree of freedom of the fixed position of the rectifying plate is increased, which can contribute to the miniaturization of the entire turbocharger compressor.
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の過給機用圧縮機において、前記整流板の少なくとも一方の端部は、前記流路の流路壁を貫通させて前記流路壁に固定され、前記整流板の内部には、前記流路の外側から前記流路の内側へ連通する貫通孔が形成され、前記貫通孔が形成された前記整流板の端部には、排気ガス再循環装置から延出された再循環ガス用のダクトが接続されていることを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the compressor for a supercharger according to any one of the first to third aspects, at least one end of the rectifying plate penetrates the flow path wall of the flow path. A through hole communicating from the outside of the flow path to the inside of the flow path is formed inside the flow rectifying plate, and an end of the rectifying plate in which the through hole is formed The section is connected to a duct for recirculation gas extended from the exhaust gas recirculation device.
請求項4に記載の発明によれば、流路壁を貫通する整流板の内部には、流路の内側と外側を連通する貫通孔が形成され、貫通孔が再循環ガスの通路とされている。これにより、整流板を利用して、流路の外側の排気ガス再循環装置から流路の内部へ、再循環ガスを供給することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, a through hole that communicates the inside and the outside of the flow path is formed inside the rectifying plate that penetrates the flow path wall, and the through hole serves as a recirculation gas path. Yes. Thus, the recirculation gas can be supplied from the exhaust gas recirculation device outside the flow path to the inside of the flow path using the rectifying plate.
以上説明したように本発明に係る過給機用圧縮機は、固定式の整流板を採用して圧縮機効率を低下させず、サージングの発生を抑制することができる。 As described above, the turbocharger compressor according to the present invention employs a fixed rectifying plate and can suppress the occurrence of surging without reducing the compressor efficiency.
[第一実施形態]
図1〜図12を用いて、本発明の第一実施形態に係る過給機用圧縮機10について説明する。
[First embodiment]
The
過給機用圧縮機10は、図1(A)、図1(B)、及び図2に示すように、エンジン(内燃機関)54に吸引される、吸気(吸入空気)46の流路となる吸気ダクト12の途中に取付けられている。また、エンジン54の、排気ダクト13の途中には、タービン部58が取付けられている。
As shown in FIGS. 1 (A), 1 (B), and 2, the
過給機用圧縮機10は、吸気46を圧縮して、エンジン54に供給するインペラ(回転翼)14と、インペラ14を回転可能に収納するハウジング(圧縮機ハウジング)22と、を有している。過給機用圧縮機10のインペラ14は、回転シャフト18の一方の端部に取付けられ、回転シャフト(回転軸)18の軸心20を中心に回転する。
また、回転シャフト18の他方の端部には、タービン部58の内部に回転可能に設けられた、ガスタービンが取付けられている。インペラ14とガスタービンは、一体的に回転可能とされている。
The
In addition, a gas turbine that is rotatably provided inside the
これにより、エンジン54の排気口から、排気ダクト13へ排出される排気48によって、ガスタービンが回転されたとき、インペラ14も、回転シャフト18を介して回転される。インペラ14の回転により吸気46が圧縮され、圧縮された吸気46は、エンジン54の吸引口へ送られる。ここに、エンジン54やタービン部58は一般的な製品であり、詳細な説明は省略する。
Thereby, when the gas turbine is rotated by the
吸気ダクト12は、樹脂又は鋼管で円筒状に形成されている。過給機用圧縮機10の上流側の吸気ダクト12は、一方の端部が大気から吸気46を吸入し、他方の端部がハウジング22に接続され、ハウジング22の吸込口23に吸気46を供給している。
これにより、吸気ダクト12を通過した吸気46は、ハウジング22の吸込口23を通過して、インペラ14へ送られる。
また、吸気ダクト12には、吸気46を整流する整流板16が設けられている。
The
As a result, the
The
インペラ14には、ハウジング22の吸込口23に連続する入口80が形成されている。ここに、入口80の外周縁の直径はD1とされている。
インペラ14は、回転シャフト18の軸心20を中心に、回転可能にハウジング22に取付けられており、回転により、入口80から吸気46を吸入して圧縮する。インペラ14の回転で圧縮された吸気46は、方向を変えながら出口29から排出される。圧縮された吸気46は、ハウジング22内部に、インペラ14の周囲を囲んで形成された圧縮流路30へ送られる。
The
The
整流板16は、軸心20に沿う方向に幅Wを有する1枚の平板で、軸心20に沿って延びるよう直線状に構成されている。
また、整流板16は、鋼鈑や樹脂板で高さH、板厚Tに形成され、高さH方向の両端部は、吸気ダクト12の内壁76に固定されている。また、板厚Tは、吸気46の整流によっては変形しない剛性が維持される厚さとされている。
The rectifying
Further, the rectifying
ここに、整流板16の固定方法は、例えば、吸気ダクト12の内壁76に溝を設け、溝に整流板16の両端部を挿入して固定する。他の方法として、吸気ダクト12と整流板16を、樹脂で一体成型しても良い。
Here, as a method of fixing the rectifying
本構成とすることにより、整流板16が、インペラ14の回転により、吸気ダクト12の方向へ逆流した空気の旋回を抑制し、吸気46を、軸心20と平行な方向に整流する。
この結果、圧力比が上昇し、サージングの発生が抑制される。
With this configuration, the rectifying
As a result, the pressure ratio increases and the occurrence of surging is suppressed.
なお、本実施形態では、整流板16を1枚の平板で形成し、吸気ダクト12の内壁76から、軸心20を通り対向する吸気ダクト12の内壁まで、直線状に延びる構成で説明した。しかし、この構成に限定されることはなく、後述するように、軸心20の方向(回転シャフト18の方向)から見たとき、自由端が、吸気ダクト12の内壁からインペラ14の軸心20の手前まで延び、軸心20に達しない平板であってもよい。
また、軸心20の方向から見たとき、整流板16が曲線で形成されていてもよい。
In the present embodiment, the
Further, when viewed from the direction of the
次に、本実施形態の効果を、図3、4に示す実験結果を用いて説明する。
図3(A)は空気流量−圧力比特性を示し、図3(B)は、図3(A)の破線Qで囲まれた範囲の部分拡大図を示している。ここに、図3(A)、図3(B)は、いずれも横軸が空気流量(g/sec)であり、縦軸が圧力比である。
Next, the effect of this embodiment is demonstrated using the experimental result shown to FIG.
3A shows the air flow rate-pressure ratio characteristics, and FIG. 3B shows a partially enlarged view of the range surrounded by the broken line Q in FIG. 3A. Here, in both FIGS. 3A and 3B, the horizontal axis is the air flow rate (g / sec), and the vertical axis is the pressure ratio.
先ず、圧力比について説明する。
図3(A)、図3(B)の2本の曲線G1、G2が、空気流量−圧力比特性である。曲線G1、G2は、いずれも、インペラ14の回転数を一定にした場合の特性であり、整流板なしの実験値を塗りつぶしの四角形で示し、整流板有りの実験値を塗りつぶしなしの三角形で示している。ここに、曲線G1は曲線G2より、インペラ14の回転数が小さい場合の特性である。
First, the pressure ratio will be described.
The two curves G1 and G2 in FIGS. 3A and 3B are the air flow rate-pressure ratio characteristics. Curves G1 and G2 are characteristics when the rotation speed of the
実験結果から、図3(A)に示したように、大流量域(40(g/sec)以上)では、整流板有りと整流板なしの実験値は、ほぼ同じ曲線上にプロットされており、整流板16の有無でほとんど差はないといえる。この傾向は、曲線G1、G2のいずれも同じであった。しかし、小流量域(40(g/sec)以下)では、整流板16を設けることで、整流板なしに比べて圧力比が高くなり、かつ、小流量域まで運転することができた。この傾向も、曲線G1、G2のいずれも同じであった。
このことから、整流板を設けることにより、圧力比を高くすることができるといえる。
From the experimental results, as shown in FIG. 3A, in the large flow rate range (40 (g / sec) or more), the experimental values with and without the rectifying plate are plotted on almost the same curve. It can be said that there is almost no difference in the presence or absence of the
From this, it can be said that the pressure ratio can be increased by providing the current plate.
次に、圧縮機効率について説明する。
図4は、図3と同じ実験結果を用いて、インペラ14の回転数を、曲線G1と同一とした場合の、空気流量−圧縮機効率特性を示している。ここに図4は、横軸が空気流量(g/sec)であり、縦軸が圧縮機効率である。また、図3と同様に、整流板なしの実験結果を塗りつぶしの四角形で示し、整流板有りの実験結果を塗りつぶしなしの三角形で示している。
Next, the compressor efficiency will be described.
FIG. 4 shows the air flow rate—compressor efficiency characteristics when the rotational speed of the
図4に示す曲線G3が、空気流量−圧縮機効率特性である。曲線G3は、整流板有りの場合の実測値と、整流板なしの実測値は、全範囲においてほぼ同じ曲線上にプロットされている。
このことから、整流板有りと整流板なしで、圧縮機効率にほとんど差がないといえる。 更に、このことから、整流板16をインペラ14の上流側に設けても、ほとんど抵抗となっていない、と判断しても良いと思われる。
A curve G3 shown in FIG. 4 is an air flow rate-compressor efficiency characteristic. In the curve G3, the actual measurement value with the rectifying plate and the actual measurement value without the rectifying plate are plotted on substantially the same curve in the entire range.
From this, it can be said that there is almost no difference in compressor efficiency with and without the current plate. Further, from this, it is considered that even if the rectifying
ここで、サージングの発生及びその抑制概念について、図5を用いて説明する。
図5は、過給機用圧縮機の一般的な圧力比−流量特性を示している。図5の横軸は流量、縦軸は圧力比である。実線で示す曲線24が、インペラ14の回転数を、ある一定値にした場合における圧力比−流量特性である。
Here, the occurrence of surging and the concept of its suppression will be described with reference to FIG.
FIG. 5 shows a general pressure ratio-flow rate characteristic of a compressor for a supercharger. The horizontal axis in FIG. 5 is the flow rate, and the vertical axis is the pressure ratio. A
図5に示すように、流量を減少させてゆくと、圧力比−流量特性は、曲線24の上を移動し、圧力比は最高点Z1まで徐々に上昇する。ここに、最高点Z1における圧力比はP1である。最高点Z1を通過した後は、圧力比はP1から徐々に低下する。
これは、小流量域では、インペラ14の入口80において迎え角が増大し、主に、インペラ14の周辺で流れの剥離、逆流が生じるためである。この結果、圧力比がP1から低下して、サージングが発生する。
As shown in FIG. 5, when the flow rate is decreased, the pressure ratio-flow rate characteristic moves on the
This is because in the small flow rate region, the angle of attack increases at the
このことから、曲線24が右下がりの領域、即ち、最高点Z1より大風量側では、安定して(サージングが発生せずに)運転することができる。一方、左下がりの領域、即ち、最高点Z1より小風量側では、運転が不安定となりサージングが発生する。
ここに、最高点Z1は、インペラ14の回転数を変化させた場合、破線26で示すサージング境界線に沿って移動する。即ち、サージング境界線26より大風量側が安定領域であり、サージング境界線26より小風量側が不安定(運転不可)領域である。
From this, it is possible to operate stably (without surging) in the region where the
Here, the highest point Z1 moves along the surging boundary indicated by the
サージング境界線26を、例えば破線28へ移動させれば、安定領域を小流量域まで拡大することができる。このためには、最高点Z1の圧力比P1を、圧力比P2(最高点Z2)まで上昇させれば良い。
即ち、圧力比を上昇させることにより、小流量域でのサージングの発生を抑制することができるといえる。
If the surging
That is, it can be said that the occurrence of surging in a small flow rate region can be suppressed by increasing the pressure ratio.
次に、整流板の作用について、図6〜図7を用いて説明する。
図6(A)は、整流板がない場合の小流量域のインペラ14の上流側の流れを模式的に示す斜視図であり、図6(B)は、整流板がある場合の小流量域のインペラ14の上流側の流れを模式的に示す斜視図である。図7(A)は、図6(A)のX1−X1線位置における、吸気ダクト12内の空気の流れ方向を、数値シミュレーションで求めた断面図であり、図7(B)は、図6(B)のX2−X2線位置における、吸気ダクト12内の空気の流れ方向を、数値シミュレーションで求めた断面図である。
Next, the effect | action of a baffle plate is demonstrated using FIGS. 6-7.
FIG. 6 (A) is a perspective view schematically showing the flow on the upstream side of the
これらの結果から、整流板がない場合は、サージング限界に近い運転条件(小流量域)では、インペラ14の入口から、吸気ダクト12側へ逆流した空気BRは、インペラ14の回転方向の強い旋回成分を有するため、吸気ダクト12の内壁に沿って旋回しながら逆流する。その後、吸気ダクト12の中心側を流れる順流方向の吸気46と合流して、再びインペラ14へ吸入される。
このように、インペラ14の入口で発生する逆流した空気BRが、インペラ14の回転方向の旋回を有しているため、オイラーの角運動量の法則により、旋回がない場合と比較して圧力比が低下するものと推定される。
From these results, when there is no rectifying plate, under the operating conditions (small flow rate region) close to the surging limit, the air BR flowing backward from the inlet of the
Thus, since the backflowed air BR generated at the inlet of the
一方、吸気ダクト12に整流板16を設けた場合には、整流板16が、インペラ14の入口から吸気ダクト側へ逆流した空気BRの旋回を低減するよう作用する。この結果、インペラ14の入口へ再流入する吸気46の旋回成分が低減され、小流量域の圧力比が上昇する。これにより、サージングの発生が抑制される。
On the other hand, when the rectifying
以上説明したように、本実施形態に係る過給機用圧縮機10は、固定式の整流板16を採用して圧縮機効率を低下させず、サージングの発生を抑制することができる。
As described above, the
次に、整流板16の断面形状について、図8を用いて説明する。
本実施形態では、整流板16は1枚の平板で形成され、軸心20と交差する方向の断面形状が直線状の場合について説明した。
しかし、この構成に限定されることはなく、整流板は、軸心20の方向から見たとき、軸心20に沿って延び、かつ、以下の断面(側面)形状であればよい。
Next, the cross-sectional shape of the
In the present embodiment, the case where the rectifying
However, it is not limited to this configuration, and the rectifying plate may extend along the
即ち、図8(A)に示す整流板32のように、軸心20と平行な線上に、2か所の曲げ中心21A、21Bを有し、曲げ中心21A、21Bにおいて、曲率半径rで曲げられた2つの曲面をつなげたS字状の構成でもよい。
また、図8(B)に示す整流板33のように、両側面が曲率半径Rで曲線状に形成され、整流板33の両端部33Eを厚く、中央部を薄くした構成でも良い。
That is, like the rectifying
Further, as in the rectifying
また、図8(C)に示す整流板34のように、整流板34の少なくとも一つの端部34Eのみが、吸気ダクト12の内壁に固定され、他方の端部34Fが吸気ダクト12の中心を通り途中まで延出され、対向する吸気ダクト12の内壁には固定されていない構成でもよい。
なお、一点鎖線で示す整流板34Aのように、吸気ダクト12の内壁に傾斜して固定され、自由端が吸気ダクト12の中心を通らずに延出され、対向する吸気ダクト12の内壁には固定されていない構成でもよい。
8C, only at least one
Note that, like a
また、図8(D)に示す整流板35のように、2枚の整流板35を、軸心20を挟んで対向させ、一方の端部35Eを吸気ダクト12の内壁に接合し、他方の端部35Fを自由端とした構成でもよい。なお、対向する端部35Fの間の距離D2は、図1で説明したインペラ14の入口80の外周縁の直径D1より、小さくする必要がある。
なお、一点鎖線で示す整流板35Aのように、吸気ダクト12の内壁に傾斜して固定され、自由端が吸気ダクト12の中心から外れた方向に延出され、自由端同士が対向しない
構成でもよい。但し、この場合においても、対向する端部35Fの間の距離D2は、図1で説明したインペラ14の入口80の外周縁の直径D1より、小さくする必要がある。
Further, like the rectifying
In addition, as in the rectifying
次に、整流板の形状検討について、図9〜12を用いて説明する。
本検討に用いた整流板の形状を図9〜11に、検討結果を12に示す。
検討は、数値シミュレーションを用いて、形状の異なる整流板9種類(形状1〜形状9)が、インペラ14の特性に及ぼす影響について調べた。
Next, the shape of the rectifying plate will be described with reference to FIGS.
The shape of the current plate used in this study is shown in FIGS.
In the examination, numerical simulation was used to examine the influence of nine types of rectifying plates (
図9(A)に形状1を示す。整流板を用いない従来の基本構成であり、比較基準として採用した。吸気ダクト12とインペラ14は、既に説明したものと同じものである。
図9(B)に形状2を、図9(C)に形状3を示す。形状2、3は、いずれも円板状の整流板25に、吸気ダクト12を横切る方向の回転軸78を取付けた構成である。整流板25は、吸気ダクト12内で回転軸78により中心線周りに回転可能とされている。形状2、3の整流板25のインペラ14側端部と、インペラ14の入口側端部との距離d1、d2は、それぞれ値が異なっている(d1>d2)。
FIG. 9B shows
図10(A)に形状4を示す。形状4は本実施形態であり、一枚の矩形状の整流板16を、吸気ダクト12の内部に取り付けた構成である。ここに、整流板の寸法Lは、吸気ダクト12の内径と等しくしている。
図10(B)に形状5を示し、図10(C)に形状6を示す。形状5、6は、いずれも矩形状の2枚の平板を、中央部で交差させ十字状に組み合させた構成である。形状5は、軸心20と平行な方向の長さを寸法Lとし、形状6は、軸心20と平行な方向の長さを寸法0.5Lとしている。
なお、整流板16、26、27のインペラ14側端部と、インペラ14の入口側端部との間の距離d3は、いずれも同じ値である。
A
It should be noted that the distance d3 between the
図11(A)に形状7を示す。形状7は、2枚の整流板36を十字状に交差させた構成であり、軸心20と平行な方向の長さを寸法0.25Lとしている。
図11(B)に形状8を示す。形状8は、2枚の整流板37を十字状に交差させた構成であるが、整流板37の軸心20と交差する方向の端部は、吸気ダクト12の内壁に達してなく、吸気ダクト12の中心部にのみ配置させている。
なお、本形状8は、他の形状との比較のために、数値シミュレーション用として採用した形状である。実現は不可能であり、本発明の権利範囲には含まれない。
A
A
The
図11(C)に形状9を示す。形状9は、長さLの4枚の整流板38を、吸気ダクト12の内壁にのみ配置させた構成である。整流板38は、軸心20と交差する方向の長さが短く、中心部には到達していない。
なお、整流板36、37、38のインペラ14側端部と、インペラ14の入口側端部との間の距離d3は、いずれも同じ値である。
A
Note that the distance d3 between the end portions on the
図12は、数値シミュレーションの結果を示している。
ここに、図12(A)は、形状1〜形状9の整流板形状における、サージング直前の圧力比を示している。横軸が整流板形状であり、縦軸が圧力比である。
なお、圧力比の計算においては、各形状でサージング限界が異なるため、形状1のサージング直前の流量を用いて算出した。
FIG. 12 shows the result of the numerical simulation.
Here, FIG. 12 (A) shows the pressure ratio immediately before surging in the rectifying plate shapes of
In addition, in the calculation of the pressure ratio, since the surging limit is different for each shape, the pressure ratio was calculated using the flow rate immediately before surging for
数値シミュレーションの結果から、いずれの形状においても、整流板なし(形状1)と比較して、圧力比が上昇しており、整流板を設けることによる、圧力比を上げる効果が認められる。特に、形状5、7で圧力比の上昇が大きい値を示している。 From the results of numerical simulation, the pressure ratio is increased in any shape as compared with the case without the rectifying plate (shape 1), and the effect of increasing the pressure ratio by providing the rectifying plate is recognized. In particular, shapes 5 and 7 show large values of the increase in pressure ratio.
一方、形状2、3、8は、他の形状に比べ圧力比の上昇が小さい値を示している。これは、形状2、3では、整流板25が円形のため、吸気ダクト12の内壁と整流板25の外周縁との間に隙間が生じるため、逆流を充分には整流できなかったものと推定される。
また、形状2、3の間においても、形状2は形状3より圧力比が小さい結果であった。これは、形状2の整流板25は、形状2よりインペラ14から遠く離れているため、形状2に比べ圧力比の上昇が小さくなったものと思われる。
また、形状8では、整流板37が吸気ダクト12の中央部にのみ設けられ、吸気ダクト12の内壁に到達していない構成のため、吸気ダクト12の内壁に沿って流れる逆流を、整流板37で整流できなかったものと推定される。
On the other hand, the
In addition, between the
Further, in the
図12(B)は、形状1〜形状9の整流板形状における、インペラ入口流れ角αの関係を示している。横軸が整流板形状であり、縦軸がインペラ入口流れ角(deg)である。
インペラ入口流れ角は、図12(A)に記載した、圧力比の特性とほぼ同じ傾向を示している。このことから、圧力比を高めるには、インペラ14の入口の流れ角を大きくすることが有効である、といえる。
ここに、インペラ入口流れ角αは、図12(C)の速度三角形で示すように、インペラ14の先端から、回転方法にインペラ周速60をとり、吸気46の絶対速度62と相対速度64を、それぞれ、インペラ周速60の両端部へ描いたとき、インペラ周速60と絶対速度62がなす角度(α)である。
FIG. 12B shows the relationship of the impeller inlet flow angle α in the shape of the current plate of
The impeller inlet flow angle shows almost the same tendency as the pressure ratio characteristic shown in FIG. From this, it can be said that increasing the flow angle at the inlet of the
Here, the impeller inlet flow angle α is obtained by taking the
[第二実施形態]
次に、本発明の第二実施形態について、図13を用いて説明する。
本発明の第二実施形態に係る過給機用圧縮機40は、整流板44が過給機用圧縮機40のハウジング22に取付けられている点において、第一実施形態と相違する。相違点を中心に説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The
図13(A)に示すように、ハウジング22の吸込口23に、整流板44が設けられている。整流板44は、第一実施形態で説明した、矩形状に形成された一枚の平板であり、インペラ14の上流側に設けられている。整流板44の、軸心20と交差する方向の両端部は、ハウジング22の吸込口23の内壁に固定されている。
この構成とすることにより、吸気ダクト42が、インペラ14の近くで曲げられていても、インペラ14の上流側に整流板44を取付けることができる。この結果、整流板44の効果を確保した状態で、過給機用圧縮機40の小型化が図れ、エンジンへの組み込みが容易となる。
As shown in FIG. 13A, a rectifying
With this configuration, even if the intake duct 42 is bent near the
なお、整流板44は、矩形状に形成された一枚の平板に限定されることはなく、第一実施形態で説明した、種々の形状の整流板を使用してもよい。
また、吸気ダクト42は、インペラ14の近くで曲げられた形状に限定されることはなく、インペラ14の近くでストレート(直状)であってもよい。
The rectifying
Further, the intake duct 42 is not limited to a shape bent near the
更に、図13(B)に示すように、整流板44の、軸心20と平行な方向の断面形状を、いわゆる翼形状としてもよい。これにより、吸気46の抵抗をより低減することができる。この翼形状は、第一実施形態及び後述する第三実施形態の整流板に適用してもよい。
他は第一実施形態と同じであり、説明は省略する。
Further, as shown in FIG. 13B, the cross-sectional shape of the rectifying
Others are the same as those in the first embodiment, and the description is omitted.
[第三実施形態]
次に、本発明の第三実施形態について、図14を用いて説明する。
本発明の第三実施形態に係る過給機用圧縮機50は、整流板52が再循環ガス(EGRガス)の流路を兼ねる点で、第一実施形態と相違する。相違点を中心に説明する。
[Third embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The
図14(A)、図14(B)に示すように、整流板52の一方の端部(吸気ダクト66の流路壁67側の端部)52Uは、流路壁67に固定され、他方の端部52Dは、吸気ダクト66の内部で自由端とされている。整流板52の端部52Uは、流路壁67を貫通し、流路壁67に固定されている。整流板52の内部には流路壁に固定された端部52Uから、回転翼と対向する側の端部52Sへ連通する、貫通孔68が形成されている。
As shown in FIGS. 14A and 14B, one end of the rectifying plate 52 (the end of the
また、整流板52の流路壁に固定された側の端部52Uには、排気ガス再循環装置56から再循環ガスを供給するダクト70の端部が接続されている。
これにより、排気ガス再循環装置56から再循環ガスを供給すれば、貫通孔68を、再循環ガス72の流路とすることができる。
Further, the end portion of the
Accordingly, if the recirculation gas is supplied from the exhaust
本構成によれば、排気ガス再循環装置56から、吸気ダクト66の内部へ再循環ガス72を供給することができる。吸気ダクト66の内部へ供給された再循環ガス72は、吸気46と混合されて、インペラ14で圧縮される。
このように、整流板52を再循環ガス72の通路として利用し、再循環ガス72を供給する部品を、整流板52と共用することができるので、過給機用圧縮機50のコスト低減を図ることができる。
According to this configuration, the
In this way, the
なお、再循環ガス72の供給位置は、現在、一般的に採用されている、過給機用圧縮機50の下流側でエンジンとの間とした場合に比べ、過給機用圧縮機50の上流側とすることで、上記したように、再循環ガス72を供給する部品の共用以外に、圧力の低いインペラ14の入口80側へ供給することで、再循環ガス72の供給が容易となるメリットを有する。
Note that the supply position of the
また、本実施形態では、整流板52は、一端が流路壁67に固定され、他端が自由端の場合について説明した。しかし、この構成に限定されることはなく、例えば、両端が流路壁67に固定されていてもよい。
他は第一実施形態と同じであり、説明は省略する。
Moreover, in this embodiment, the
Others are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
10、40、50過給機用圧縮機
12、42、66 吸気ダクト(吸入空気の流路)
14 インペラ(回転翼)
16、26、27、32、33、34、35、36、37、38、44、52 整流板
18 回転シャフト(回転軸)
20 軸心
22 ハウジング(圧縮機ハウジング)
23 吸込口(圧縮機ハウジングの吸気口)
54 エンジン(内燃機関)
56 排気ガス再循環装置
67 流路壁
68 貫通孔
70 排ガス用のダクト
80 回転翼の入口
BR 逆流した空気
10, 40, 50 Compressor for
14 Impeller (rotary blade)
16, 26, 27, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 44, 52
20
23 Suction port (inlet of compressor housing)
54 Engine (Internal combustion engine)
56 Exhaust
Claims (4)
前記回転翼に対する上流側で前記流路に固定され、前記回転翼の回転軸の方向から見て、少なくとも一部が前記回転翼の入口の外周縁よりも前記回転軸側へ突出され、かつ前記回転軸の方向に沿って延びる整流板と、
を有する過給機用圧縮機。 A rotor blade provided in a flow path of intake air, and compressing the intake air and supplying the compressed air to an internal combustion engine;
Fixed to the flow path on the upstream side of the rotor blade, and at least part of the rotor blade protrudes from the outer peripheral edge of the inlet of the rotor blade toward the rotor shaft side when viewed from the direction of the rotor shaft; A current plate extending along the direction of the rotation axis;
A compressor for a supercharger.
前記整流板の内部には、前記流路の外側から前記流路の内側へ連通する貫通孔が形成され、
前記貫通孔が形成された前記整流板の端部には、排気ガス再循環装置から延出された再循環ガス用のダクトが接続されている請求項1〜3のいずれか1項に記載の過給機用圧縮機。 At least one end of the current plate is fixed to the flow path wall through the flow path wall of the flow path,
Inside the rectifying plate, a through hole communicating from the outside of the channel to the inside of the channel is formed,
The duct for the recirculation gas extended from the exhaust-gas recirculation apparatus is connected to the edge part of the said baffle plate in which the said through-hole was formed. Compressor for turbocharger.
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