JP2016130712A - Method of processing motor-assisted turbocharger - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、モータアシストターボの加工方法に関する。 The present invention relates to a method for processing a motor-assisted turbo.
従来、回転機械に設けられる回転体の除去対象部にレーザ照射装置からレーザを照射して、当該回転体のバランス補正をする加工方法が知られている。例えば、特許文献1には、当該回転体を回転させながら、当該回転体の除去対象部にレーザ照射装置からレーザを照射して当該回転体のバランス補正を行う加工方法が開示されている。この特許文献1の加工方法によれば、当該回転体を回転させながら加工が行えるため、当該回転体の除去対象部を除去するために当該回転体の回転を停止する必要がない。このため、バランス補正に要する時間を短縮することができる。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a processing method for correcting a balance of a rotating body by irradiating a target to be removed of the rotating body provided in a rotating machine with a laser from a laser irradiation apparatus. For example, Patent Document 1 discloses a processing method for performing balance correction of a rotating body by irradiating a laser from a laser irradiation device onto a portion to be removed of the rotating body while rotating the rotating body. According to the processing method of Patent Document 1, since the processing can be performed while rotating the rotating body, it is not necessary to stop the rotation of the rotating body in order to remove the removal target portion of the rotating body. For this reason, the time required for balance correction can be shortened.
ところで、内燃機関に設けられる回転体には、回転軸にモータが取り付けられるモータアシストターボがある。このモータアシストターボのバランス補正に上記特許文献1に開示される加工方法を採用した場合、回転方向によって、ホイールに吸入する気流が発生する。そして、加工時に発生する溶融金属(以下、スパッタという。)が上記気流によって流されてインペラに付着することがある。この結果、インペラが損傷して、モータアシストターボ作動時の過給効率が低下するおそれがある。 By the way, the rotating body provided in the internal combustion engine includes a motor assist turbo in which a motor is attached to a rotating shaft. When the machining method disclosed in Patent Document 1 is adopted for the balance correction of the motor-assisted turbo, an air flow sucked into the wheel is generated depending on the rotation direction. And the molten metal (henceforth sputter | spatter) generate | occur | produced at the time of a process may be sent by the said air flow, and may adhere to an impeller. As a result, the impeller may be damaged, and the supercharging efficiency at the time of operating the motor assist turbo may be lowered.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、モータアシストターボ作動時の過給効率の低下を抑制することができるモータアシストターボの加工方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a motor-assisted turbo machining method capable of suppressing a reduction in supercharging efficiency when the motor-assisted turbo is operated. .
第1の発明は、上記の目的を達成するため、モータアシストターボの加工方法であって、
タービンと、コンプレッサと、前記コンプレッサを回転駆動するモータと、を備えたモータアシストターボに対してレーザ照射装置からレーザを照射して前記タービン及び前記コンプレッサを加工するモータアシストターボの加工方法であって、
前記コンプレッサに空気が流入して前記タービンから空気が排出される順方向に前記モータアシストターボが回転するように、前記モータアシストターボに空気を供給または前記モータを駆動するステップと、
前記モータアシストターボが前記順方向で回転しているときに、前記タービンに前記レーザ照射装置によってレーザを照射して加工を行うステップと、
前記順方向とは逆方向に前記モータアシストターボが回転するように、前記モータを駆動するステップと、
前記モータアシストターボが前記逆方向で回転しているときに、前記コンプレッサに前記レーザ照射装置によってレーザを照射して加工を行うステップと、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a method for processing a motor-assisted turbo,
A motor-assisted turbo machining method for machining a turbine and the compressor by irradiating a laser from a laser irradiation device to a motor-assisted turbo including a turbine, a compressor, and a motor that rotationally drives the compressor. ,
Supplying air to the motor assist turbo or driving the motor so that the motor assist turbo rotates in a forward direction in which air flows into the compressor and air is discharged from the turbine;
When the motor-assisted turbo is rotating in the forward direction, irradiating the turbine with a laser by the laser irradiation device;
Driving the motor such that the motor-assisted turbo rotates in a direction opposite to the forward direction;
When the motor-assisted turbo is rotating in the reverse direction, irradiating the compressor with laser by the laser irradiation device;
It is characterized by providing.
第1の発明によれば、レーザ照射時に発生するスパッタがコンプレッサインペラ及びタービンインペラに付着することを抑制することができる。この結果、モータアシストターボの過給効率が低下することを防止できる。 According to the first aspect, it is possible to suppress the spatter generated during laser irradiation from adhering to the compressor impeller and the turbine impeller. As a result, it is possible to prevent the supercharging efficiency of the motor assist turbo from decreasing.
実施の形態1.
[バランス補正装置の構成]
図1は、実施の形態1のバランス補正装置を表した図である。図1には、バランス補正装置50が表されている。バランス補正装置50は、バランス補正の対象である過給機を最終組付け状態のまま、かつ、この過給機を回転させながら、レーザ照射によって切削する装置である。図1に示すように、バランス補正装置50の架台14には、過給機のタービン12がボルトによって固定されている。過給機は、コンプレッサ10とタービン12とが回転軸を介して連結される構造である。コンプレッサ10は、コンプレッサハウジング36と、コンプレッサハウジング36内に格納されるコンプレッサインペラ28とから構成されている。同様に、タービン12は、タービンハウジング34と、タービンハウジング34内に格納されるタービンインペラ26とから構成されている。なお、本明細書では、後述する回転軸にモータが取り付けられたモータアシストターボと、モータの付いていない過給機とを区別するため、図1に表されているようなモータの付いていない過給機を単に過給機と称する。
Embodiment 1 FIG.
[Configuration of balance correction device]
FIG. 1 is a diagram illustrating a balance correction apparatus according to the first embodiment. FIG. 1 shows a
コンプレッサ10において、コンプレッサインペラ28は、ナット40によって回転軸に固定されている。ナット40は、過給機をバランス補正する際に切削される部品である。ナット40を切削する利点として、切削の位置が適当でなかった時、ナット40を取り替えるだけでやり直すことができる点がある。
In the
タービン12には、駆動空気を供給する駆動空気供給部32が取り付けられている。駆動空気供給部32に空気を供給することで、タービンインペラ26を回転させることができる。タービンインペラ26が回転すると、回転軸を介してコンプレッサインペラ28も回転する。このようにして、過給機を回転させながら、過給機のバランス補正を行うことが可能となる。
A driving
コンプレッサ側には、レーザ照射装置20が設置されている。レーザ照射装置20からは、パルスレーザ(図1において符号PLで示す)が照射される。レーザ照射装置20から照射されるパルスレーザによって、ナット40の除去対象部を溶融または蒸発させて除去する。
On the compressor side, a
過給機には、バランス補正を行う際のデータを測定するために、各種センサが取り付けられている。コンプレッサインペラ28には、回転センサ16が取り付けられている。回転センサ16は、回転軸の回転角を検出し、検出した回転角を演算装置60に出力する。また、タービンハウジング34には、加速度ピックアップ18が取り付けられている。加速度ピックアップ18は、過給機が回転している状態で、タービンハウジング34の振動量(加速度)を検出し、検出した振動量を演算装置60に出力する。
Various sensors are attached to the turbocharger in order to measure data when performing balance correction. The
演算装置60は、回転センサ16が検出した回転角と加速度ピックアップ18が検出した振動量との関連を表す振動データを算出する。演算装置60は、この振動データに基づいて、除去対象部の位置である補正位置を推定し、さらに除去対象部の切削量であるアンバランス量を算出する。演算装置60は、推定した補正位置及び算出したアンバランス量を、制御装置70に出力する。
The
制御装置70は、演算装置60が推定した補正位置に一致した時点で、レーザ照射装置20がレーザを照射するように、レーザ照射装置20を制御する。そして、制御装置70は、演算装置60が算出したアンバランス量が所定値以下になるまで、レーザ照射装置20がレーザを照射し続けるように、レーザ照射装置20を制御する。
The
[過給機のバランス補正の流れ]
以下、実施の形態1のバランス補正装置を用いた過給機のバランス補正の流れを説明する。
[Flow of turbocharger balance correction]
Hereinafter, the balance correction flow of the supercharger using the balance correction apparatus of the first embodiment will be described.
まず、駆動空気供給部32に空気が供給される。これにより、過給機が回転する。
First, air is supplied to the drive
次に、演算装置60は、回転センサ16及び加速度ピックアップ18の出力から、回転している過給機の振動データを算出する。
Next, the
次に、演算装置60は、算出された振動データから、回転している過給機の補正位置を推定し、アンバランス量を算出する。
Next, the
次に、制御装置70は、演算装置60が推定した補正位置と、算出したアンバランス量を、レーザ照射装置20に信号として出力する。レーザ照射装置20は、制御装置70から出力されたこの信号に基づいて、レーザ照射を行う。これにより、レーザ照射による過給機のバランス補正が開始される。
Next, the
そして、上記バランス補正が終了したとき、再度、振動データが測定される。そして、測定された振動データから算出されたアンバランス量が所定値以下になっているか否かを判定する。アンバランス量が所定値以下になっている場合、バランス補正は終了する。一方、アンバランス量が所定値よりも大きい場合、再度、演算装置60によって補正位置の推定及びアンバランス量の算出が行われ、レーザ照射によるバランス補正が行われる。バランス補正は、アンバランス量が所定値以下になるまで繰り返される。
When the balance correction is completed, vibration data is measured again. Then, it is determined whether or not the unbalance amount calculated from the measured vibration data is equal to or less than a predetermined value. When the unbalance amount is equal to or less than the predetermined value, the balance correction is finished. On the other hand, if the unbalance amount is larger than the predetermined value, the
[モータアシストターボのバランス補正]
ところで、図1で説明した過給機とは別に、回転軸にモータが取り付けられたモータアシストターボが存在する。モータアシストターボは、その構造上、コンプレッサ10に設けられたナット40を切削するのみでは、バランス補正を完全に行うことができない。以下、これについて図2を参照して説明する。
[Motor assist turbo balance correction]
By the way, apart from the supercharger described in FIG. 1, there is a motor assist turbo in which a motor is attached to a rotating shaft. Due to the structure of the motor-assisted turbo, the balance correction cannot be performed completely only by cutting the
図2は、過給機及びモータアシストターボの振動特性について説明するための図である。図2の縦軸には振動振幅(振動量)の大きさが、横軸には過給機及びモータアシストターボの回転速度(周波数)が示されている。実線及び破線は、コンプレッサ側のナット40を切削してバランス補正されたモータアシストターボの振動量の変化を示している。一点鎖線は、コンプレッサ側のナット40を切削してバランス補正された過給機の振動量の変化を示している。
FIG. 2 is a diagram for explaining vibration characteristics of the supercharger and the motor-assisted turbo. The vertical axis of FIG. 2 shows the magnitude of vibration amplitude (vibration amount), and the horizontal axis shows the rotation speed (frequency) of the supercharger and the motor-assisted turbo. The solid line and the broken line indicate changes in the vibration amount of the motor-assisted turbo that has been balanced by cutting the
図2の一点鎖線が示すように、過給機は、コンプレッサ側のナット40を切削してバランス補正をすれば、ターボ仕様回転領域において振動規格より大きな振動量が生じることはない。
As indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 2, if the turbocharger corrects the balance by cutting the
一方、図2の実線が示すように、モータアシストターボは、1次振動(星印Y)を振動規格以下になるようにコンプレッサ側をバランス補正すると、2次振動(星印Y’)が振動規格より大きくなる。一方、図2の破線が示すように、モータアシストターボは、2次振動(星印X’)を振動規格以下になるようにバランス補正すると、1次振動(星印X)が振動規格より大きくなる。 On the other hand, as indicated by the solid line in FIG. 2, when the motor-assisted turbo is balanced on the compressor side so that the primary vibration (star Y) is below the vibration standard, the secondary vibration (star Y ′) vibrates. It becomes larger than the standard. On the other hand, as indicated by the broken line in FIG. 2, when the motor-assisted turbo is subjected to a balance correction so that the secondary vibration (star X ′) is below the vibration standard, the primary vibration (star X) is larger than the vibration standard. Become.
図2の実線及び破線で示す、モータアシストターボの振動量がターボ使用回転領域において振動規格を超えてしまう現象は、モータアシストターボの固有振動の周期が、過給機に比べて短いために引き起こされる。ここで、モータアシストターボの固有振動が、過給機の振動に比べて短い周期で生じるのは、過給機に比べて、回転軸が長いからである。これは、モータアシストターボの回転軸にはモータを取り付ける必要があり、その分回転軸が長く設定されるためである。このように、モータアシストターボのコンプレッサ側のナット40を切削してバランス補正をするのみでは、ターボ仕様回転領域において振動規格より大きな振動量が生じてしまう。
The phenomenon in which the vibration amount of the motor-assisted turbo exceeds the vibration standard in the turbo use rotation region, as indicated by the solid line and the broken line in FIG. 2, is caused by the fact that the natural vibration period of the motor-assisted turbo is shorter than that of the turbocharger. It is. Here, the reason why the natural vibration of the motor-assisted turbo is generated in a shorter cycle than the vibration of the supercharger is that the rotating shaft is longer than that of the supercharger. This is because it is necessary to attach a motor to the rotating shaft of the motor-assisted turbo, and the rotating shaft is set longer by that amount. Thus, if only the
このため、実施の形態1では、モータアシストターボのターボ使用回転領域における振動を振動規格内に抑えるために、モータアシストターボのコンプレッサ側のみではなく、モータアシストターボのタービン側についてもバランス補正をする。コンプレッサ側及びタービン側の両側をバランス補正することで、1次振動及び2次振動の大きさを調整して、ターボ使用回転領域における振動規格より大きな振動を抑制することができる。 Therefore, in the first embodiment, balance correction is performed not only on the compressor side of the motor assist turbo but also on the turbine side of the motor assist turbo in order to suppress the vibration in the turbo use rotation region of the motor assist turbo within the vibration standard. . By correcting the balance on both sides of the compressor side and the turbine side, the magnitude of the primary vibration and the secondary vibration can be adjusted, and vibration larger than the vibration standard in the turbo use rotation region can be suppressed.
以下、実施の形態1におけるモータアシストターボのバランス補正について、図3を参照して説明する。なお、図3は、図1で説明したものと共通の構成に同一符号を付して説明を省略することとする。 Hereinafter, balance correction of the motor-assisted turbo in Embodiment 1 will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the same components as those described in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図3は、実施の形態1において、バランス補正が行われるモータアシストターボの断面図である。図3には、モータアシストターボ100が表されている。モータアシストターボ100には、回転軸24を回転させるために、モータ30が設けられている。モータ30に通電することで、回転軸24を要求する方向へと回転させることができる。なお、図3には示していないが、モータアシストターボ100は、図1で説明したバランス補正装置50によって固定されている。モータアシストターボ100は、図1の過給機と同様に、最終組付け状態のまま、かつ、回転しながら、レーザ照射によって切削される。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the motor-assisted turbo in which balance correction is performed in the first embodiment. FIG. 3 shows the motor assist
図3に示すように、コンプレッサ側には、第1のレーザ照射装置20Aが設けられている。一方、タービン側には、第2のレーザ照射装置20Bが設けられている。モータアシストターボ100のバランス補正は、第1のレーザ照射装置20A及び第2のレーザ照射装置20Bのそれぞれから照射されるパルスレーザによって行われる。なお、タービン側ではハブ42の部分が切削されて、コンプレッサ側ではナット40の部分が切削される。
As shown in FIG. 3, a first
ここで、モータアシストターボ100へレーザを照射して除去対象部を切削した際、溶融金属であるスパッタが生じる。このスパッタが、モータアシストターボ100の回転によって発生する気流に流されると、コンプレッサインペラ28及びタービンインペラ26に付着するおそれがある。
Here, when the removal target part is cut by irradiating the motor-assisted
そこで、実施の形態1におけるモータアシストターボ100のバランス補正では、タービン側にレーザを照射する場合とコンプレッサ側にレーザを照射する場合とで気流の向きが変わるようにモータ30を制御する。この制御によって、回転軸24の回転方向を変更して、発生する気流の向きを変えることができる。以下、バランス補正時における気流の向きの変更について、図4及び図5を参照して説明する。なお、図4及び図5は、図1で説明したものと共通の構成に同一符号を付して説明を省略することとする。
Therefore, in the balance correction of the motor-assisted
[モータアシストターボのバランス補正時の気流の向きの変更]
図4は、実施の形態1において、タービン側の加工時における気流について表した図である。タービン側の加工時には、まず、回転軸24がモータ30によって回転させられる。これにより、図4の白抜き矢印で示すように、コンプレッサ10に空気が流入してタービン12から空気が排出される順方向に気流が発生する。この気流が発生している際にタービン12に第2のレーザ照射装置20Bによってレーザを照射することで、スパッタがタービンインペラ26に付着することを抑制することができる。
[Changing the direction of airflow when balancing the motor-assisted turbo]
FIG. 4 is a diagram illustrating the airflow during processing on the turbine side in the first embodiment. At the time of machining on the turbine side, first, the rotating
図5は、実施の形態1において、コンプレッサ側の加工時における気流について表した図である。コンプレッサ側の加工時には、まず、タービン側加工時とは逆の回転方向に、モータ30によって回転軸24が回転させられる。これにより、図5の白抜き矢印が示すように、タービン12から空気が流入してコンプレッサ10から空気が排出される逆方向に気流が発生する。この気流が発生している際にコンプレッサ10に第1のレーザ照射装置20Aによってレーザを照射することで、スパッタがコンプレッサインペラ28に付着することを抑制することができる。
FIG. 5 is a diagram illustrating the airflow during processing on the compressor side in the first embodiment. At the time of machining on the compressor side, first, the rotating
実施の形態1のモータアシストターボ100のバランス補正の手法によれば、レーザ照射時に発生するスパッタがコンプレッサインペラ28及びタービンインペラ26に付着することを抑制することができる。この結果、モータアシストターボ100の過給効率が低下することを防止できる。
According to the balance correction method of the motor-assisted
なお、図4の説明において、回転軸24をモータ30の駆動によって回転させるとしたが、これに限るものではない。回転軸24を回転させる方法として、タービン12に設けられた駆動空気供給部32に空気を供給してタービン12を回転させてもよい。
In the description of FIG. 4, the rotating
10 コンプレッサ
12 タービン
16 回転センサ
18 加速度ピックアップ
20A 第1のレーザ照射装置
20B 第2のレーザ照射装置
26 タービンインペラ
28 コンプレッサインペラ
30 モータ
32 駆動空気供給部
50 バランス補正装置
60 演算装置
70 制御装置
100 モータアシストターボ
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記コンプレッサに空気が流入して前記タービンから空気が排出される順方向に前記モータアシストターボが回転するように、前記モータアシストターボに空気を供給または前記モータを駆動するステップと、
前記モータアシストターボが前記順方向で回転しているときに、前記タービンに前記レーザ照射装置によってレーザを照射して加工を行うステップと、
前記順方向とは逆方向に前記モータアシストターボが回転するように、前記モータを駆動するステップと、
前記モータアシストターボが前記逆方向で回転しているときに、前記コンプレッサに前記レーザ照射装置によってレーザを照射して加工を行うステップと、
を備えることを特徴とするモータアシストターボの加工方法。 A motor-assisted turbo machining method for machining a turbine and the compressor by irradiating a laser from a laser irradiation device to a motor-assisted turbo including a turbine, a compressor, and a motor that rotationally drives the compressor. ,
Supplying air to the motor assist turbo or driving the motor so that the motor assist turbo rotates in a forward direction in which air flows into the compressor and air is discharged from the turbine;
When the motor-assisted turbo is rotating in the forward direction, irradiating the turbine with a laser by the laser irradiation device;
Driving the motor such that the motor-assisted turbo rotates in a direction opposite to the forward direction;
When the motor-assisted turbo is rotating in the reverse direction, irradiating the compressor with laser by the laser irradiation device;
A method for machining a motor-assisted turbo, comprising:
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
CN107795357A (en) * | 2016-08-30 | 2018-03-13 | 福特环球技术公司 | Engine exhaust system controls |
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2015
- 2015-01-15 JP JP2015005742A patent/JP2016130712A/en active Pending
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CN107795357B (en) * | 2016-08-30 | 2021-10-29 | 福特环球技术公司 | Engine exhaust system control |
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