JP2676960B2 - Quality assurance test method for ceramic turbocharger rotor with resin compressor impeller - Google Patents

Quality assurance test method for ceramic turbocharger rotor with resin compressor impeller

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JP2676960B2
JP2676960B2 JP3093390A JP3093390A JP2676960B2 JP 2676960 B2 JP2676960 B2 JP 2676960B2 JP 3093390 A JP3093390 A JP 3093390A JP 3093390 A JP3093390 A JP 3093390A JP 2676960 B2 JP2676960 B2 JP 2676960B2
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compressor
quality assurance
resin
compressor impeller
assurance test
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光 飯尾
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION 【発明の目的】[Object of the invention]

(産業上の利用分野) この発明は、自動車のターボチャージャに用いられる
樹脂製コンプレッサインペラ付きセラミックス製ターボ
チャージャロータの品質保証試験を行うのに利用される
樹脂製コンプレッサインペラ付きセラミックス製ターボ
チャージャロータの品質保証試験方法に関するものであ
る。 (従来の技術) 我が国において乗用車用エンジンにターボチャージャ
が本格的に装着されたのは昭和54年であり、以来、エン
ジンの動力性能の向上が好まれて、その数は着実に増え
続けてきたが、より一層の性能向上を実現するために、
低速域での加速性能の向上、ターボ車特有のいわゆるタ
ーボラグの減少が望まれていた。 このターボラグの減少にはいろいろな手法が考えられ
るが、ターボチャージャロータを軽量化して慣性モーメ
ントを低減することが有効であり、従来のニッケルをベ
ースとした金属材料に比べて大幅に軽量化が実現できる
セラミックス材料の適用が考えられ、1985年10月には世
界で始めてセラミックス製ターボチャージャロータを搭
載した乗用車(「サービス周報 第542号 NISSAN フ
ェアレディZ」昭和60年10月 日産自動車株式会社発
行)が発売されるに至った。 そこで、このようなセラミックス製ターボチャージャ
ロータの製造後に行う品質保証試験方法としては、社団
法人 日本セラミックス協会発行の雑誌「セラミック
ス」第23巻第7号(1988年)第638頁〜第641頁に「セラ
ミックスターボチャージャーローターの信頼性」と題し
て記載された文献にあるように、あらかじめすべてのセ
ラミックス製ターボチャージャロータに過負荷を加えて
この保証試験に耐えたものだけを使用する方法がとられ
ていた。 (発明が解決しようとする課題) しかしながら、このような従来のセラミックス製ター
ボチャージャロータの製造後における品質保証試験方法
では、コンプレッサインペラとしてアルミニウム合金を
素材としたものに適用していたが、このアルミニウム合
金製コンプレッサインペラに変えて樹脂製(高分子基複
合材料製)コンプレッサインペラを用いた場合には、品
質保証試験時には上述したごとく過負荷を加えることか
ら定格回転数よりもはるかに大きな回転数に達すること
となるため、コンプレッサインペラの出口温度が定格回
転数以下で使用する場合に比べて格段に高くなり、この
コンプレッサインペラに用いる高分子基複合材料の場合
には母相が高分子材料であるためにこの母相が熱可塑性
樹脂および熱硬化性樹脂に関係なく高温雰囲気下で強度
低下が発生するという問題点があった。 一方、コンプレッサインペラに作用する応力は主とし
て熱応力と遠心応力であるが、とくに後者の遠心応力は
回転数の2乗に比例して大きくなるため品質保証試験時
には定格回転数での発生応力の2倍以上の応力が作用す
る。 したがって、このような過負荷を加える品質保証試験
方法において高温雰囲気下ではセラミックス製ターボチ
ャージャロータではなく樹脂製コンプレッサインペラが
破壊してしまうことになりやすいという課題があった。 (発明の目的) この発明は、このような従来の課題にかんがみてなさ
れたもので、樹脂製コンプレッサインペラをそなえたセ
ラミックス製ターボチャージャロータの品質保証試験を
行うに際し、とくに使用時の定格回転数よりもさらに大
きな回転数で回転させる過負荷による品質保証試験を行
う場合に、もしもセラミックス製ターボチャージャロー
タに破壊が起きることがあるとしてもこれよりも先に樹
脂製コンプレッサインペラの破壊が生じないようにし
て、セラミックス製ターボチャージャロータの品質保証
試験をより確実に行うことができるようにすることを目
的としている。
(Field of Industrial Application) The present invention relates to a ceramic turbocharger rotor with a resin compressor impeller used to perform a quality assurance test of a ceramic turbocharger rotor with a resin compressor impeller used in a turbocharger of an automobile. It relates to a quality assurance test method. (Prior Art) It was in 1979 that turbochargers were fully installed in passenger car engines in Japan, and since then, improvements in engine dynamic performance have been favored, and the number has continued to steadily increase. However, in order to further improve performance,
It was desired to improve the acceleration performance in the low speed range and reduce the so-called turbo lag peculiar to turbo cars. Although various methods can be considered to reduce this turbo lag, it is effective to reduce the weight of the turbocharger rotor to reduce the moment of inertia, and it is possible to achieve a significant weight reduction compared to conventional nickel-based metal materials. In October 1985, the world's first passenger car equipped with a ceramic turbocharger rotor (“Service Weekly Report No. 542 NISSAN Fairlady Z” issued by Nissan Motor Co., Ltd. in October 1985) was considered. It came to be sold. Therefore, as a quality assurance test method to be performed after manufacturing such a ceramic turbocharger rotor, see "Ceramics" Vol. 23, No. 7 (1988), pages 638 to 641 issued by the Japan Ceramic Society. As described in the document entitled "Reliability of ceramics turbocharger rotors", all ceramic turbocharger rotors are overloaded in advance and only those that have passed this guarantee test are used. Was there. (Problems to be Solved by the Invention) However, in the quality assurance test method after manufacturing such a conventional ceramic turbocharger rotor, the compressor impeller is applied to a material made of an aluminum alloy. When a resin (polymer base composite material) compressor impeller is used instead of the alloy compressor impeller, the overload is applied as described above during the quality assurance test, so the rotation speed is much higher than the rated speed. Therefore, the outlet temperature of the compressor impeller becomes much higher than when it is used below the rated speed, and in the case of the polymer-based composite material used for this compressor impeller, the matrix phase is a polymer material. For this reason, this matrix is used in a high-temperature atmosphere regardless of the thermoplastic resin and thermosetting resin. There is a problem in that the strength is reduced under ambient conditions. On the other hand, the stresses acting on the compressor impeller are mainly thermal stress and centrifugal stress. Especially, the latter centrifugal stress increases in proportion to the square of the number of rotations. More than double stress is applied. Therefore, in the quality assurance test method of applying such an overload, there is a problem that the resin compressor impeller, rather than the ceramic turbocharger rotor, is likely to be destroyed in a high temperature atmosphere. (Object of the Invention) The present invention has been made in view of such a conventional problem, and when performing a quality assurance test of a ceramic turbocharger rotor equipped with a resin compressor impeller, particularly, a rated speed during use. Even if the ceramic turbocharger rotor may be damaged when a quality assurance test is performed due to overloading by rotating at a rotational speed higher than that, the resin compressor impeller should not be damaged prior to this. In addition, it is an object of the present invention to be able to more reliably perform a quality assurance test of a ceramic turbocharger rotor.

【発明の構成】Configuration of the Invention

(課題を解決するための手段) この発明に係わる樹脂製コンプレッサインペラ付きセ
ラミックス製ターボチャージャロータの品質保証試験方
法は、樹脂製コンプレッサインペラをそなえたセラミッ
クス製ターボチャージャロータの品質保証試験を行うに
際し、前記樹脂製コンプレッサインペラの高回転時にお
いてコンプレッサ出口の温度を低減させて前記セラミッ
クス製ターボチャージャロータの品質保証試験時に前記
樹脂製コンプレッサインペラの破壊を防止するコンプレ
ッサ出口温度低減手段を設けた構成としたことを特徴と
しており、一実施態様において前記コンプレッサ出口温
度低減手段が、コンプレッサを含む吸気系を減圧する真
空ポンプ等の機構からなる構成としたことを特徴として
おり、他の実施態様において前記コンプレッサ出口温度
低減手段が、コンプレッサ入口部への空気の流通を阻止
するコンプレッサキャップ等の機構からなる構成とした
ことを特徴としており、さらに他の実施態様において前
記コンプレッサ出口温度低減手段が、コンプレッサイン
ペラ自体を吸気系の減圧手段として利用する機構からな
る構成としたことを特徴としており、上記のような樹脂
製コンプレッサインペラ付きセラミックス製ターボチャ
ージャロータの品質保証試験方法の構成を前述した従来
の課題を解決するための手段としている。 (発明の作用) この発明に係わる樹脂製コンプレッサインペラ付きセ
ラミックス製ターボチャージャロータの品質保証試験方
法は、上述した構成を有しているものであるから、樹脂
製コンプレッサインペラをそなえたセラミックス製ター
ボチャージャロータの品質保証試験をとくに過負荷の印
加により行うに際し、コンプレッサ出口温度低減手段に
よってコンプレッサ出口の温度が低減するので、樹脂製
コンプレッサインペラを用いた場合であってもコンプレ
ッサ出口温度の上昇による前記樹脂製コンプレサインペ
ラの強度低下が抑制されるようになり、品質保証試験時
にたとえセラミックス製ターボチャージャロータの破壊
が起きることがあるとしてもこれよりも先に樹脂製コン
プレッサインペラの破壊が起きることがないようになる
ことから、樹脂製コンプレッサインペラ付きセラミック
ス製ターボチャージャロータにおけるセラミックス製タ
ーボチャージャロータの品質保証試験がより一層確実に
行われるようになる。 (実施例) 実施例1 第1図はこの発明の第1実施例を示すものであって、
この第1図に示すターボチャージャ1は、軸2の一端側
に樹脂製コンプレッサインペラ3が連結してあると共に
他端側にセラミックス製ターボチャージャロータ4が連
結してあり、それぞれコンプレッサハウジング5および
タービンハウジング6内において高速回転するようにな
っている。 そして、コンプレッサハウジング5には、コンプレッ
サ入口7が設けてあると共にコンプレッサ出口8が設け
てあり、前者のコンプレッサ入口7には回転数検知用コ
イル9が設けてあると共にパイプ11を介して真空ポンプ
12が接続してあって、この真空ポンプ12はコンプレッサ
入口7およびコンプレッサ出口8等の吸気系を減圧する
機構として作用し、さらに前記後者のコンプレッサ出口
8にはパイプ13が接続してある。 他方、タービンハウジング6にはタービン入口15が設
けてあると共にタービン出口16が設けてあり、前者のタ
ービン入口15にはパイプ17を介してガスの供給制御弁18
が接続してあると共にこのガスの供給制御弁18にはガス
供給源19が接続してあり、前記後者のタービン出口16に
はパイプ20が接続してあって、このパイプ20より排出さ
れる高温ガスはガス供給源19に戻すことによって循環使
用されるようになっている。 さらに、前記回転数検知用コイル9から送られてくる
回転数の情報をもとにして前記ガスの供給制御弁18の開
度を制御するスピンテスタコントローラ21が設けてあ
る。 このような構成のターボチャージャ1の品質保証試験
装置を用いてセラミックス製ターボチャージャロータ4
に過負荷を加えてその品質保証試験を行う間において、
コンプレッサ入口7の温度をT7、コンプレッサ出口8の
温度をT8、コンプレッサ入口7の圧力をP7、コンプレッ
サ出口8の圧力をP8、コンプレッサ効率をηcとする
と、次のような関係が成立する。 T8=T7+{T7×[(P8/P70.86−1]}/ηc ……(1) そこで、ターボチャージャ1の樹脂製コンプレッサイ
ンペラ3を含む吸気系(すなわち、コンプレッサ入口7
およびコンプレッサ出口8ならびにこれらに接続された
パイプ11,13等を含む吸気系の構成部品全体)を真空ポ
ンプ12の作動によって減圧すれば、とくに理想状態であ
る真空状態では、コンプレッサ入口7の圧力P7=コンプ
レッサ出口8の圧力P8となり、(1)式において[(P8
/P70.86−1]=0となるため、理論上はコンプレッ
サ出口8の温度T8=コンプレッサ入口7の温度T7となっ
て、理論上はコンプレッサ出口8の温度は上昇しなくな
る。 したがって、これにより、コンプレッサ出口8の温度
上昇を防止ないしは抑制することができるので、セラミ
ック製ターボチャージャロータ4に対する過負荷による
品質保証試験を行ったときでも、コンプレッサ出口8の
温度上昇に起因する樹脂製コンプレッサインペラ3の強
制低下を防止することが可能であり、品質保証試験時に
おいてセラミックス製ターボチャージャロータ4よりも
先に樹脂製コンプレッサインペラ3が破壊するのを防止
することができるようになって、セラミックス製ターボ
チャージャロータ4の品質保証試験がより一層確実にそ
して精度良く行われるようになる。 実施例2 第2図はこの発明の第2実施例を示すものであって、
この第2図に示すターボチャージャ1は、軸2の一端側
に樹脂製コンプレッサインペラ3が連結してあると共に
他端側にセラミックス製ターボチャージャロータ4が連
結してあり、それぞれコンプレッサハウジング5および
タービンハウジング6内において高速回転するようにな
っている。 そして、コンプレッサハウジング5には、コンプレッ
サ入口7が設けてあると共にコンプレッサ出口8が設け
てあり、前者のコンプレッサ入口7には回転数検知用コ
イル9が設けてあると共にパイプ11よりもコンプレッサ
側に前記コンプレッサ入口7への空気の流通を防止する
コンプレッサキャップ22が設けてあり、前記後者のコン
プレッサ出口8にはパイプ13が接続してある。 他方、タービンハウジング6にはタービン入口15が設
けてあると共にタービン出口16が設けてあり、前者のタ
ービン入口15にはパイプ17を介してガスの供給制御弁18
が接続してあると共にこのガスの供給制御弁18にはガス
供給源19が接続してあり、前記後者のタービン出口16に
はパイプ20が接続してあって、このパイプ20より排出さ
れる高温ガスはガス供給源19に戻すことによって循環使
用されるようになっている。 さらに前記回転数検知用コイル9から送られてくる回
転数の情報をもとにして前記ガスの供給制御弁18の開度
を制御するスピンテスタコントローラ21が設けてある。 このような構成のターボチャージャ1の品質保証試験
装置を用いてセラミックス製ターボチャージャロータ4
に過負荷を加えてその品質保証試験を行う際しては、樹
脂製コンプレッサインペラ3それ自体を前記第1実施例
における真空ポンプとして利用しているので、真空ポン
プを用いる必要のないものとなっている。 すなわち、この品質保証試験を行う間においてガス供
給源19より供給される高温ガスによってセラミックス製
ターボチャージャロータ4が回転し、この回転と一体と
なってコンプレッサインペラ3が回転することによりこ
のコンプレッサインペラ3は圧縮仕事をするが、この品
質保証試験の間においてはコンプレッサが内燃機関に接
続されていないため、この圧縮仕事は無駄なものとなっ
ている。そこで、この第2実施例においては、コンプレ
ッサ入口7にコンプレッサキャップ22を設け、前記コン
プレッサインペラ3の圧縮仕事を活用して、コンプレッ
サインペラ3とコンプレッサキャップ22との間の空気を
排出し、これにより減圧状態とするようにしている。 そして、ターボチャージャ1の作動が停止していると
きには、コンプレッサキャップ22とコンプレッサインペ
ラ3との間の圧力は大気圧に等しくなっているが、高温
ガスの供給によりターボチャージャロータ4が回転して
これと共にコンプレッサインペラ3が回転すると、コン
プレッサキャップ22とコンプレッサインペラ3との間に
ある空気はすぐに排出されるためにコンプレッサ入口7
側は減圧される。このとき、コンプレッサキャップ22と
コンプレッサインペラ3との間には空気が残っているた
め、試験開始直後は若干温度が上昇することもあるが、
回転数の上昇に伴ってコンプレッサ入口7側は減圧され
るため、コンプレッサキャップ22とコンプレッサインペ
ラ3との間にある残留空気の影響は低下する。 この第2実施例においては、コンプレッサインペラ3
それ自体を真空ポンプとして利用していることから、前
記第1実施例の場合に比べて、真空ポンプを必要とし
ないために著しく安価であること、真空ポンプを使用
しないのでそれに伴う電気,オイルを必要としないこ
と、従来の設備の改変を全く必要としないこと、減
圧時間をほとんど必要としないこと、などのすぐれた利
点を有している。 評価実験例 この評価実験例においては、第1実施例において真空
ポンプ12を用いた場合と、第2実施例においてコンプレ
ッサキャップ22を用いた場合とについて従来例との比較
評価試験を行った。 そして、第2実施例で用いるコンプレッサキャップ22
としてはS40C(機械構造用炭素鋼)により作製したもの
を使用し、コンプレッサキャップ22の内径は、セラミッ
クス製ターボチャージャロータ4を用いたターボチャー
ジャ(日産自動車株式会社内製のセラミックスターボチ
ャージャ;通称CNR−1型)1に合わせて60mmのものと
し、コンプレッサ入口7の内壁面には高真空用グリース
(信越化学工業(株)製高真空用グリース;HIVAC−G)
を塗布した。 また、スピンテスタコントローラ21による試験条件
は、高温ガス供給源19からの高温ガス温度;約600℃,
タービン入口15の温度;341〜348℃,コンプレッサ入口
7の温度(=試験開始時雰囲気温度);47℃で行った。
この結果を第3図に示す。 第3図に示すように、品質保証試験において、シャフ
ト2の回転数が17万回であるときに、従来例の場合には
コンプレッサ出口温度が約165℃,第2実施例のコンプ
レッサキャップ22を用いた場合が約120℃,第1実施例
の真空ポンプ12を用いた場合が約90℃であり、第2実施
例のコンプレッサキャップ22を用いた場合には従来例の
場合に比べて約45℃の温度低減効果が認められる。 また、第1実施例では第2実施例に比べてさらに約30
℃程度の温度低減効果が認められたが、実際に自動車に
装備したときにはコンプレッサ出口8の温度は約150℃
程度に達することがあるため、第1実施例程の温度低減
効果は過剰であり、また、前述したように第2実施例の
場合には第1実施例のような真空ポンプを別途用いない
ことによる著しく優れた効果を有しているので、第2実
施例における温度低減効果であっても実用上の品質保証
試験において、十二分に効果があるものといえる。 そのほか、上記過負荷による品質保証試験を行うため
に当初の目標回転数に達した後に回転数を下げるとき
に、コンプレッサキャップ22とコンプレッサ入口7との
間が減圧されているため、コンプレッサ出口8側からコ
ンプレッサ入口7側に向けて圧縮された空気が逆流して
温度の上昇がみられることがあることがわかったが、回
転数減少時であるため応力は低いものであり、コンプレ
ッサインペラ3に応力破壊を生ずる可能性がほとんどな
いので、上記の結果は実用上支障のないことが判明し
た。 さらに、この発明によれば、従来品質保証試験を行う
際に問題となっていた回転数制御の難しさを解消するこ
とができるという利点のあることもわかった。すなわ
ち、従来の方式では、コンプレッサインペラ3およびタ
ーボチャージャロータ4の回転数が目標設定値に達して
ガスの供給が停止されても、第4図に示すようにその慣
性力によって10000rpm以上過回転してしまうので、この
試験にあたっては担当者がこれまでの経験をもとにして
設定回転数を本来の目標回転数から経験による過回転数
分だけ減じた値で設定するようにしているが、本実施例
ではコンプレッサ入口7側が減圧されているため、ガス
供給源19からのガスの供給停止とともにコンプレッサ出
口8からコンプレッサ入口7に圧縮空気が逆流するた
め、コンプレッサインペラ3の過回転がおさえられ、コ
ンプレッサ入口7側に取り付けた回転数検知用コイル9
で回転数を検知して、この回転数が設定値に達したとこ
ろでガスの供給を停止する制御を行うことで、第4図に
示すように、設定回転数と目標回転数とを同じ値に容易
に設定することができる。 なお、上記実施例において、コンプレッサキャップ22
の素材としてS40Cを用いたが、材質はとくにこのものに
限定されるものではない。 また、上記のごとくコンプレッサキャップ22を用いて
セラミックス製ターボチャージャロータ4の品質保証試
験を行った後にターボチャージャ1の出荷を行うに際し
ては、ターボチャージャ内部を保護するためにこのコン
プレッサキャップ22を保護カバーとして装着したままに
しておくことも必要に応じて望ましく、この場合には安
価でかつ適度に軟質である樹脂製コンプレッサキャップ
22を用いることも必要に応じて望ましい。
(Means for Solving the Problems) A quality assurance test method for a ceramic turbocharger rotor with a resin compressor impeller according to the present invention is performed when performing a quality assurance test on a ceramic turbocharger rotor having a resin compressor impeller, A compressor outlet temperature reducing means is provided to reduce the temperature of the compressor outlet at high rotation of the resin compressor impeller and prevent destruction of the resin compressor impeller during quality assurance test of the ceramic turbocharger rotor. In one embodiment, the compressor outlet temperature reducing means is configured by a mechanism such as a vacuum pump that decompresses an intake system including a compressor, and in another embodiment, the compressor outlet temperature reducing means is configured. The outlet temperature reducing means is configured by a mechanism such as a compressor cap that blocks the flow of air to the compressor inlet portion. In yet another embodiment, the compressor outlet temperature reducing means is a compressor impeller. It is characterized in that it is configured by a mechanism that uses itself as a depressurizing means of the intake system, and has the above-mentioned conventional problems regarding the configuration of the quality assurance test method for the ceramic turbocharger rotor with a resin compressor impeller as described above. It is a means to solve it. (Operation of the Invention) Since the quality assurance test method for the ceramic turbocharger rotor with a resin compressor impeller according to the present invention has the above-mentioned configuration, a ceramic turbocharger having a resin compressor impeller is provided. Especially when conducting a quality assurance test of the rotor by applying an overload, the temperature at the compressor outlet is reduced by the compressor outlet temperature reducing means.Therefore, even if a resin compressor impeller is used, the above-mentioned resin Deterioration of the strength of the manufactured compressor blade is suppressed, and even if the ceramic turbocharger rotor may be broken during the quality assurance test, the resin compressor impeller will not be broken earlier than this. To become Therefore, the quality assurance test of the ceramic turbocharger rotor in the ceramic turbocharger rotor with the resin compressor impeller can be performed more reliably. (Embodiment) Embodiment 1 FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
In the turbocharger 1 shown in FIG. 1, a resin compressor impeller 3 is connected to one end side of a shaft 2 and a ceramic turbocharger rotor 4 is connected to the other end side thereof, respectively, a compressor housing 5 and a turbine. The housing 6 is adapted to rotate at a high speed. Further, the compressor housing 5 is provided with a compressor inlet 7 and a compressor outlet 8, and the former compressor inlet 7 is provided with a rotation speed detecting coil 9 and a vacuum pump via a pipe 11.
The vacuum pump 12 acts as a mechanism for reducing the pressure of the intake system such as the compressor inlet 7 and the compressor outlet 8, and a pipe 13 is connected to the latter compressor outlet 8. On the other hand, the turbine housing 6 is provided with a turbine inlet 15 and a turbine outlet 16, and the former turbine inlet 15 is provided with a gas supply control valve 18 via a pipe 17.
And a gas supply source 19 is connected to this gas supply control valve 18, and a pipe 20 is connected to the latter turbine outlet 16 and the high temperature exhausted from this pipe 20 The gas is recycled by returning it to the gas supply source 19. Further, there is provided a spin tester controller 21 for controlling the opening of the gas supply control valve 18 based on the information on the number of revolutions sent from the revolution number detecting coil 9. The turbocharger rotor 4 made of ceramics is manufactured by using the quality assurance test apparatus for the turbocharger 1 having the above-mentioned configuration.
During the quality assurance test by applying overload to
When the temperature at the compressor inlet 7 is T 7 , the temperature at the compressor outlet 8 is T 8 , the pressure at the compressor inlet 7 is P 7 , the pressure at the compressor outlet 8 is P 8 , and the compressor efficiency is ηc, the following relationship holds. To do. T 8 = T 7 + {T 7 × [(P 8 / P 7) 0.86 -1]} / ηc ...... (1) where, the intake system including the resin compressor impeller 3 of the turbocharger 1 (i.e., compressor inlet 7
And the compressor outlet 8 and the entire components of the intake system including the pipes 11 and 13 connected to them) are decompressed by the operation of the vacuum pump 12, the pressure P at the compressor inlet 7 is particularly high in a vacuum state. 7 = pressure P 8 at the compressor outlet 8 becomes, and [(P 8
Since / P 7 ) 0.86 −1] = 0, the temperature T 8 of the compressor outlet 8 = the temperature T 7 of the compressor inlet 7 theoretically, and the temperature of the compressor outlet 8 theoretically does not rise. Therefore, the temperature rise of the compressor outlet 8 can be prevented or suppressed by this, and even when the quality assurance test due to the overload on the ceramic turbocharger rotor 4 is carried out, the resin caused by the temperature rise of the compressor outlet 8 is caused. It is possible to prevent the compulsory lowering of the compressor impeller 3 made of resin, and it is possible to prevent the resin compressor impeller 3 from being destroyed before the turbocharger rotor 4 made of ceramics during the quality assurance test. Therefore, the quality assurance test of the ceramic turbocharger rotor 4 can be performed more reliably and accurately. Embodiment 2 FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention,
In the turbocharger 1 shown in FIG. 2, a resin compressor impeller 3 is connected to one end side of a shaft 2 and a ceramic turbocharger rotor 4 is connected to the other end side thereof, respectively, a compressor housing 5 and a turbine. The housing 6 is adapted to rotate at a high speed. The compressor housing 5 is provided with a compressor inlet 7 and a compressor outlet 8, and the former compressor inlet 7 is provided with a rotation speed detecting coil 9 and is located closer to the compressor than the pipe 11 is. A compressor cap 22 is provided to prevent air from flowing into the compressor inlet 7, and a pipe 13 is connected to the latter compressor outlet 8. On the other hand, the turbine housing 6 is provided with a turbine inlet 15 and a turbine outlet 16, and the former turbine inlet 15 is provided with a gas supply control valve 18 via a pipe 17.
And a gas supply source 19 is connected to this gas supply control valve 18, and a pipe 20 is connected to the latter turbine outlet 16 and the high temperature exhausted from this pipe 20 The gas is recycled by returning it to the gas supply source 19. Further, there is provided a spin tester controller 21 for controlling the opening of the gas supply control valve 18 based on the information on the rotation speed sent from the rotation speed detection coil 9. The turbocharger rotor 4 made of ceramics is manufactured by using the quality assurance test apparatus for the turbocharger 1 having the above-mentioned configuration.
When the quality assurance test is performed by applying an overload to the above, since the resin compressor impeller 3 itself is used as the vacuum pump in the first embodiment, it is not necessary to use a vacuum pump. ing. That is, during the quality assurance test, the ceramic turbocharger rotor 4 is rotated by the high temperature gas supplied from the gas supply source 19, and the compressor impeller 3 is rotated together with this rotation, whereby the compressor impeller 3 is rotated. Performs compression work, but during this quality assurance test, the compression work is wasted because the compressor is not connected to the internal combustion engine. Therefore, in the second embodiment, a compressor cap 22 is provided at the compressor inlet 7, and the compression work of the compressor impeller 3 is utilized to discharge the air between the compressor impeller 3 and the compressor cap 22. The pressure is reduced. Then, when the operation of the turbocharger 1 is stopped, the pressure between the compressor cap 22 and the compressor impeller 3 becomes equal to the atmospheric pressure, but the supply of high-temperature gas causes the turbocharger rotor 4 to rotate. When the compressor impeller 3 rotates together with this, the air between the compressor cap 22 and the compressor impeller 3 is immediately discharged, so that the compressor inlet 7
The side is decompressed. At this time, since air remains between the compressor cap 22 and the compressor impeller 3, the temperature may rise slightly immediately after the start of the test,
Since the compressor inlet 7 side is depressurized as the rotation speed increases, the influence of residual air between the compressor cap 22 and the compressor impeller 3 decreases. In the second embodiment, the compressor impeller 3
Since it uses itself as a vacuum pump, it is remarkably inexpensive as compared with the case of the first embodiment because it does not require a vacuum pump, and since it does not use a vacuum pump, electricity and oil associated therewith are saved. It has excellent advantages such as that it is not necessary, no modification of conventional equipment is required, and decompression time is hardly required. Evaluation Experimental Example In this evaluation experimental example, a comparative evaluation test with a conventional example was performed for the case where the vacuum pump 12 was used in the first example and the case where the compressor cap 22 was used in the second example. The compressor cap 22 used in the second embodiment
Is made of S40C (carbon steel for machine structure), and the inner diameter of the compressor cap 22 is a turbocharger using a ceramic turbocharger rotor 4 (ceramic turbocharger manufactured by Nissan Motor Co .; commonly known as CNR). -1 type) 60mm to fit 1 and high-vacuum grease on the inner wall of compressor inlet 7 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. high-vacuum grease; HIVAC-G)
Was applied. Further, the test condition by the spin tester controller 21 is that the temperature of the high temperature gas from the high temperature gas supply source 19 is about 600 ° C.
The temperature of the turbine inlet 15 was 341 to 348 ° C, the temperature of the compressor inlet 7 (= atmosphere temperature at the start of the test) was 47 ° C.
The result is shown in FIG. As shown in FIG. 3, in the quality assurance test, when the number of rotations of the shaft 2 is 170,000 times, the compressor outlet temperature is about 165 ° C. in the case of the conventional example, and the compressor cap 22 of the second embodiment is used. The temperature is about 120 ° C. when the vacuum pump 12 of the first embodiment is used, and about 90 ° C. when the vacuum pump 12 of the first embodiment is used, and about 45 ° C. when the compressor cap 22 of the second embodiment is used. A temperature reduction effect of ℃ is recognized. Further, in the first embodiment, about 30 more than in the second embodiment.
Although a temperature reduction effect of about ℃ was recognized, the temperature at the compressor outlet 8 was about 150 ℃ when actually installed in a car.
Since the temperature reduction effect of the first embodiment is excessive, the temperature reduction effect of the first embodiment is excessive. In addition, as described above, the vacuum pump of the first embodiment is not separately used in the second embodiment. Since it has a remarkably excellent effect by the above, it can be said that even the temperature reducing effect in the second embodiment is more than sufficient in the practical quality assurance test. In addition, since the pressure between the compressor cap 22 and the compressor inlet 7 is reduced when the rotational speed is reduced after the initial target rotational speed is reached in order to perform the quality assurance test due to the overload, the compressor outlet 8 side From the above, it was found that the air compressed toward the compressor inlet 7 side may flow back and the temperature may rise, but the stress is low because the rotational speed is decreasing, and the stress on the compressor impeller 3 is reduced. It was found that the above results are practically acceptable since there is little possibility of destruction. Further, according to the present invention, it was also found that there is an advantage that the difficulty of the rotational speed control, which has been a problem in the conventional quality assurance test, can be eliminated. That is, according to the conventional method, even if the gas supply is stopped due to the rotation speeds of the compressor impeller 3 and the turbocharger rotor 4 reaching the target set values, as shown in FIG. Therefore, in this test, the person in charge sets the number of revolutions set based on the experience so far by subtracting from the original target number of revolutions by the excessive number of revolutions due to experience. In the embodiment, since the pressure on the compressor inlet 7 side is reduced, the compressed air flows back from the compressor outlet 8 to the compressor inlet 7 when the gas supply from the gas supply source 19 is stopped, so that the compressor impeller 3 is prevented from over-rotating. Rotation speed detection coil 9 attached to the inlet 7 side
By detecting the number of revolutions with and controlling the supply of gas when this number of revolutions reaches a set value, as shown in FIG. 4, the set number of revolutions and the target number of revolutions become the same value. It can be easily set. In the above embodiment, the compressor cap 22
Although S40C was used as the material of, the material is not particularly limited to this. Further, when the turbocharger 1 is shipped after the quality assurance test of the ceramic turbocharger rotor 4 is performed using the compressor cap 22 as described above, the protective cover of the compressor cap 22 is provided to protect the inside of the turbocharger. It is also desirable to keep it attached as necessary, and in this case it is cheap and reasonably soft resin compressor cap
It is also desirable to use 22 if necessary.

【発明の効果】【The invention's effect】

この発明に係わる樹脂製コンプレッサインペラ付きセ
ラミックス製ターボチャージャロータの品質保証試験方
法によれば、樹脂製コンプレッサインペラをそなえたセ
ラミックス製ターボチャージャロータの品質保証試験を
行うに際し、前記樹脂製コンプレッサインペラの高回転
時においてコンプレッサ出口の温度を低減させて前記セ
ラミックス製ターボチャージャロータの品質保証試験時
に前記樹脂製コンプレッサインペラの破壊を防止するコ
ンプレッサ出口温度低減手段を設けた構成としたから、
樹脂製コンプレッサインペラをそなえたセラミックス製
ターボチャージャロータの品質保証試験を行うに際し、
とくに使用時の定格回転数よりもさらに大きい回転数で
回転させる過負荷による品質保証試験を行う場合であっ
ても、コンプレッサ出口での過度の温度上昇を防ぐこと
ができるので、セラミックス製ターボチャージャロータ
に破壊を生ずることがあるとしても、このセラミックス
製ターボチャージャロータの破壊よりも前に樹脂製コン
プレッサインペラが破壊するようなことがないため、セ
ラミックス製ターボチャージャロータの品質保証試験を
より確実に行うことが可能になり、過負荷による目標回
転数への設定も著しく容易に行うことが可能であるとい
う非常に優れた効果がもたらされる。
According to the quality assurance test method for a ceramic turbocharger rotor with a resin compressor impeller according to the present invention, when performing a quality assurance test for a ceramic turbocharger rotor equipped with a resin compressor impeller, the quality of the resin compressor impeller is increased. Since the compressor outlet temperature reducing means for preventing the destruction of the resin compressor impeller during the quality assurance test of the ceramic turbocharger rotor by reducing the temperature of the compressor outlet during rotation is provided,
When conducting a quality assurance test on a ceramic turbocharger rotor equipped with a resin compressor impeller,
In particular, even when performing quality assurance tests due to overload that rotates at a rotational speed that is even higher than the rated rotational speed during use, it is possible to prevent an excessive temperature rise at the compressor outlet. However, even if the ceramic turbocharger rotor is destroyed, the resin compressor impeller will not be destroyed before the ceramic turbocharger rotor is destroyed. Therefore, it is possible to set the target rotation speed due to overload remarkably easily, which is a very excellent effect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はこの発明の第1実施例において用いた品質保証
試験装置の概略構成を示す説明図、第2図はこの発明の
第2実施例において用いた品質保証試験装置の概略構成
を示す説明図、第3図はこの発明によるコンプレッサ出
口の温度低減効果を評価した結果を例示するグラフ、第
4図はスピンテスタ設定回転数とコンプレッサインペラ
実測回転数との関連を例示するグラフである。 1……ターボチャージャ、3……樹脂製コンプレッサイ
ンペラ(兼コンプレッサ出口温度低減手段;コンプレッ
サを含む吸気系を減圧する機構)、4……セラミックス
製ターボチャージャロータ、7……コンプレッサ入口、
8……コンプレッサ出口、12……真空ポンプ(コンプレ
ッサ出口温度低減手段;コンプレッサを含む吸気系を減
圧する機構)、15……タービン入口、16……タービン出
口、22……コンプレッサキャップ(コンプレッサ出口温
度低減手段;コンプレッサ入口部への空気の流通を阻止
する機構)。
FIG. 1 is an explanatory view showing a schematic structure of a quality assurance test device used in a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory view showing a schematic structure of a quality assurance test device used in a second embodiment of the present invention. FIG. 3 and FIG. 3 are graphs illustrating the results of evaluating the effect of reducing the temperature at the compressor outlet according to the present invention, and FIG. 4 is a graph illustrating the relationship between the spin tester set rotational speed and the compressor impeller actual measured rotational speed. 1 ... Turbocharger, 3 ... Resin compressor impeller (means for reducing compressor outlet temperature; mechanism for decompressing intake system including compressor), 4 ... Ceramic turbocharger rotor, 7 ... Compressor inlet,
8 ... Compressor outlet, 12 ... Vacuum pump (compressor outlet temperature reduction means; mechanism for decompressing intake system including compressor), 15 ... turbine inlet, 16 ... turbine outlet, 22 ... compressor cap (compressor outlet temperature) Reduction means; a mechanism that blocks the flow of air to the compressor inlet).

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】樹脂製コンプレッサインペラをそなえたセ
ラミックス製ターボチャージャロータの品質保証試験を
行うに際し、前記樹脂製コンプレッサインペラの高回転
時においてコンプレッサ出口の温度を低減させて前記セ
ラミックス製ターボチャージャロータの品質保証試験時
に前記樹脂製コンプレッサインペラの破壊を防止するコ
ンプレッサ出口温度低減手段を設けたことを特徴とする
樹脂製コンプレッサインペラ付きセラミックス製ターボ
チャージャロータの品質保証試験方法。
1. When performing a quality assurance test on a ceramic turbocharger rotor equipped with a resin compressor impeller, the temperature at the compressor outlet is reduced when the resin compressor impeller is rotating at high speed, and the temperature of the ceramic turbocharger rotor is reduced. A quality assurance test method for a ceramic turbocharger rotor with a resin compressor impeller, characterized in that compressor outlet temperature reduction means for preventing the destruction of the resin compressor impeller during a quality assurance test is provided.
【請求項2】コンプレッサ出口温度低減手段が、コンプ
レッサを含む吸気系を減圧する機構からなる請求項
(1)記載の樹脂製コンプレッサインペラ付きセラミッ
クス製ターボチャージャロータの品質保証試験方法。
2. The quality assurance test method for a ceramic turbocharger rotor with a resin compressor impeller according to claim 1, wherein the compressor outlet temperature reducing means comprises a mechanism for reducing the pressure of an intake system including the compressor.
【請求項3】コンプレッサ出口温度低減手段が、コンプ
レッサ入口部への空気の流通を阻止する機構からなる請
求項(1)記載の樹脂製コンプレッサインペラ付きセラ
ミックス製ターボチャージャロータの品質保証試験方
法。
3. A quality assurance test method for a ceramic turbocharger rotor with a resin compressor impeller according to claim 1, wherein the compressor outlet temperature reducing means comprises a mechanism for blocking the flow of air to the compressor inlet portion.
【請求項4】コンプレッサ出口温度低減手段が、コンプ
レッサインペラ自体を吸気系の減圧手段として利用する
機構からなる請求項(1)記載の樹脂製コンプレッサイ
ンペラ付きセラミックス製ターボチャージャロータの品
質保証試験方法。
4. The quality assurance test method for a ceramic turbocharger rotor with a resin compressor impeller according to claim 1, wherein the compressor outlet temperature reducing means comprises a mechanism that uses the compressor impeller itself as a pressure reducing means for the intake system.
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