JP6531669B2 - 電動過給機の冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動過給機の冷却装置に関する。

内燃機関の電動過給機は、電動機の発熱により温度上昇し易いので、電動機を保護するため電動機を冷却する必要がある。例えば、特許文献１に開示された過給機は、グリースが封入された軸受の外周方向外側に、冷却水を流通させるための冷却水通路が形成された軸受ハウジングを備えている。

国際公開第２０１４／０８０５０１号 特開２０１２−０９７６１３号公報 特開２００８−２８０９００号公報

特許文献１の過給機のように、軸受ハウジング内に冷却水通路を設け、この冷却水通路を流通する冷却水により軸受のグリースを冷却する構成の場合、グリースはハウジングを介して冷却されることとなる。しかし過給機のハウジングは電動機からの受熱により高温となりやすく、ハウジングを介した冷却では、グリースの冷却は不十分となることが考えられる。

本発明は上記課題を解決することを目的とし、電動過給機のオイルを適正に冷却することができるよう改良された電動過給機の冷却装置を提供するものである。

本発明は、電動過給機の冷却装置であって、電動過給機のハウジング内に形成され、該電動過給機の回転軸を支持する軸受と、オイル通路と、冷却水通路と、熱交換器と、ウォータポンプと、制御装置とを有する。オイル通路は、ハウジング内に形成され、軸受に連通し、軸受をオイル潤滑するためのオイルを循環させる第１のオイル通路と、ハウジング外に形成され、第１のオイル通路に連通する第２のオイル通路とを備える。冷却水通路は、内燃機関の冷却水回路とは別系統に構成された通路であって、電動過給機のハウジング内に冷却水を循環させる通路である。熱交換器はハウジング外に設置されている。熱交換器には、第２のオイル通路と冷却水通路とが共に接続し、オイルと冷却水通路内の冷却水との間で熱交換が行われるよう構成されている。また、冷却水通路には、熱交換器をバイパスする通路が接続している。より具体的に、バイパス通路は、一端において、冷却水通路の熱交換器より上流側の分岐部に接続し、他端において、冷却水通路の熱交換器の下流側の合流部に接続している。また、冷却水通路の、バイパス通路との分岐部と合流部との間には、冷却水通路を開閉させる切替え弁が設置されている。ウォータポンプは、冷却水通路の、電動過給機における冷却水の出口から分岐部までの部分に配置されている。制御装置は、オイルの温度が基準よりも低い場合に、切替え弁を操作して冷却水の熱交換器への流入を遮断する。

本発明によれば、軸受を潤滑するためのオイルは、電動過給機の外部に設置された熱交換器において冷却水により冷却される。従って、オイルを効率的かつ十分に冷却することができ、電動過給機の種々の部品を保護することができる。また、オイル温度が低い場合には、熱交換器への冷却水の流入が遮断されることで、オイルと冷却水との熱交換が停止する。これによりオイルの過冷却を防止して、フリクションの低減を図ることができる。

実施の形態１のシステムの全体構成について説明するための模式図である。 実施の形態１の熱交換器の構成について説明するための模式図である。 実施の形態１の熱交換器の構成について説明するための模式図である。 実施の形態２のシステムの全体構成について説明するための模式図である。

以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１のシステム構成を説明するための模式図である。図１に示すシステムは、車両（自動車）に搭載されて用いられる。図１のシステムは、電動過給機１０を備えている。電動過給機１０は、回転軸１２の一端に接続されたコンプレッサホイール８によって、エンジンに供給される吸気ガスを過給するように構成されている。回転軸１２は、軸受１４、１６により支持されている。電動過給機１０は、コンプレッサホイール８を収納し、かつ軸受１４、１６を保持するハウジング１８を備えている。

ハウジング１８内の、回転軸１２の外周側にはロータ２０が設置されている。また、ハウジング１８内には、ステータコア２２が設置されている。ステータコア２２には、コイル２４が巻かれている。ステータコア２２の外周側のハウジング１８の壁部には、ステータコア２２等を冷却するため、冷却水を流通させる冷却水通路２６が形成されている。ハウジング１８内には、軸受１４、１６に接続するオイル通路２８、３０が形成されている。

冷却水通路２６は、ハウジング１８の外部に形成された冷却水通路３２に接続している。冷却水通路３２は、エンジン冷却水回路とは別系統に構成された、低温の冷却水が流れる通路である。冷却水通路３２には、サブラジエター３４とウォータポンプ３６が設置されている。冷却水通路３２のウォータポンプ３６より下流側には、熱交換器３８が設置されている。

冷却水通路３２には熱交換器３８をバイパスするバイパス通路４０が接続している。即ち、バイパス通路４０の一端は、熱交換器３８の上流かつウォータポンプ３６の下流側の分岐部３２ａにおいて冷却水通路３２に接続している。バイパス通路４０の他端は、熱交換器３８より下流の合流部３２ｂにおいて、冷却水通路３２に接続している。冷却水通路３２の、分岐部３２ａより下流かつ合流部３２ｂより上流の部分、即ち、バイパス通路４０によってバイパス可能な部分には、切替え弁４２が設置されている。切替え弁４２の開閉操作により、切替え弁４２が完全に閉じられると、熱交換器３８への冷却水の流入が遮断され、冷却水はバイパス通路４０を流通して熱交換器３８をバイパスする。

オイル通路２８、３０は、オイル通路５０に接続している。より具体的には、オイル通路５０は、オイル通路２８、３０の供給口２８ａ、３０ａ近傍で、２つの分岐通路５０ａ、５０ｂに分岐しており、分岐通路５０ａは供給口２８ａにおいてオイル通路２８に連通し、分岐通路５０ｂは供給口３０ａにおいてオイル通路３０に接続している。またオイル通路５０は、ハウジング１８に形成されたオイルの排出口１８ａ、１８ｂ近傍で、２つの分岐通路５０ｃ、５０ｄに分岐しており、分岐通路５０ｃは排出口１８ａに連通し、分岐通路５０ｄは排出口１８ｂに連通している。

オイル通路５０には上述の熱交換器３８が設置されている。オイル通路５０の熱交換器３８の近傍かつ下流側には、温度センサ５２が設置されている。オイル通路５０の更に下流には、オイル通路５０内にオイルを循環させるためのオイルポンプ５４が設置されている。

図２及び図３は、熱交換器３８の構成について説明するための模式図であり、図３は、図２のＡ−Ａ方向の断面を表している。図２、３に示されるように、熱交換器３８内には、冷却水通路３２の一部を構成する冷却水通路６０と、オイル通路５０の一部を構成するオイル通路６２とが形成されている。冷却水通路６０とオイル通路６２とは、隔壁部６４によって隔離されている。隔壁部６４には、冷却フィン６６が設置されている。熱交換器３８内に流入したオイルは、熱交換器３８内のオイル通路６２を通過する間に、その近傍の冷却水通路６０を流通する冷却水によって冷却される構成となっている。

電動過給機１０の外部に設置された熱交換器３８において十分に冷却されたオイルは、オイル通路５０を流通し、分岐通路５０ａ、５０ｂによって分配され、供給口２８ａ、３０ａから、ハウジング１８内のオイル通路２８、３０に供給される。その後、オイルは軸受１４、１６に供給され、軸受１４、１６を潤滑させた後、ハウジング１８内の回転軸１２及びその周囲のロータ２０、コイル２４等を冷却し、ハウジング１８に形成された排出口１８ａ、１８ｂから分岐通路５０ｃ、５０ｄに排出される。分岐通路５０ｃ、５０ｄのオイルは、オイル通路５０で再び合流し、熱交換器３８で再び冷却される。オイルポンプ５４の前でオイルが冷却されるため、オイルポンプ５４の熱害防止と負荷低減が図られる。

図示を省略するが、図１のシステムは制御装置を有している。制御装置は、上述した温度センサ５２を含む各種のセンサ及び、切替え弁４２を含む各種のアクチュエータ等に電気的に接続されている。制御装置はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むコンピュータを主体として構成されている。ＲＯＭには、各種制御ルーチンが記憶されている。本実施の形態において制御装置は、各センサからの信号に基づいて切替え弁４２を操作することによって、熱交換器３８への冷却水の流入を遮断する制御を行う。

具体的に、制御装置は温度センサ５２からの出力に基づき、熱交換器３８下流のオイル温度を検出する。検出されたオイル温度が、あらかじめ定められた基準温度より低い場合、制御装置は切替え弁４２を閉じる。これにより熱交換器３８への冷却水の流入が遮断され、全ての冷却水がバイパス通路４０側を流通する。従って、熱交換器３８におけるオイルと冷却水との熱交換が停止する。これによりオイル温度が低い場合のオイルの過冷却が防止される。従って電動過給機１０の軸受１４、１６の損失が低減され電動過給機１０の効率低下を防止することができる。

なお、本実施の形態では、冷却水通路３２をエンジン冷却水回路とは別系統の冷却水通路とした。エンジン冷却水の一部で軸受を冷却する構成とした場合、冷却水通路２６に逆に高温の冷却水が導入され、モータを傷める事態を起こし得る。従って、このような事態を避けるため、冷却水通路３２をエンジン冷却水回路とは別系統としている。

実施の形態２．
図４は、実施の形態２のシステム構成について説明するための模式図である。図４のシステムは、オイル通路７０がエンジンのオイル供給回路の一部を構成しており、熱交換器３８と温度センサ５２の、オイル通路７０における設置位置とが異なる点を除き、図１のシステムと同様の構成を有している。

具体的に、熱交換器３８は、電動過給機１０のハウジング１８のオイルの供給口２８ａ、３０ａ近傍側に設置されている。つまり、オイル通路７０において、熱交換器３８は、オイルポンプ５４より下流側に設置されている。熱交換器３８の構成は図２、図３と同様であり、熱交換器３８のオイル通路６２は、オイル通路７０の一部を構成する通路である。

本実施の形態では、オイル通路７０はエンジンのオイル回路の一部を構成しており、オイルはエンジン側部材の潤滑にも用いられている。そしてエンジン側の部材を潤滑したオイルは、オイル通路７０から熱交換器３８に流入する。熱交換器３８においてオイルは一端冷却された後、エンジン側の他の部材に導入されることなく電動過給機１０のオイル通路２８、３０に導入される。

なお冷却水通路３２は、実施の形態１と同様に、エンジン冷却水回路とは別系統の水路である。また冷却水通路３２側の配置構成は図１と同一である。即ち、ウォータポンプ３６下流に熱交換器３８が設置され、冷却水通路３２には熱交換器３８をバイパスするバイパス通路４０が接続され、冷却水通路３２の、バイパス通路４０によってバイパスされる部分には、切替え弁４２が設置されている。

実施の形態２おいて、制御装置は、オイル通路の熱交換器３８のすぐ下流に設置された温度センサ５２の出力に基づいてオイル温度を検出し、検出されたオイルの温度が所定の基準温度より低温である場合には、切替え弁４２を閉弁し、冷却水の熱交換器３８への流入を一端停止させる。これにより、オイルの過冷却を防止する。

以上の構成により、実施の形態２によれば、電動過給機１０に導入される直前でオイルが冷却されるため、電動過給機１０内の各部品を効果的に冷却することができる。

なお、以上の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、この実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

８ コンプレッサホイール
１０ 電動過給機
１２ 回転軸
１４、１６ 軸受
１８ ハウジング
１８ａ、１８ｂ 排出口
２０ ロータ
２２ ステータコア
２４ コイル
２６ 冷却水通路
２８、３０ オイル通路
２８ａ、３０ 供給口
３２ 冷却水通路
３２ａ 分岐部
３２ｂ 合流部
３４ サブラジエター
３６ ウォータポンプ
３８ 熱交換器
４０ バイパス通路
４２ 切替え弁
５０ オイル通路
５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ 分岐通路
５２ 温度センサ
５４ オイルポンプ
６０ 冷却水通路
６２ オイル通路
６４ 隔壁部
６６ 冷却フィン
７０ オイル通路

Claims (2)

1. 電動過給機のハウジング内に形成され、該電動過給機の回転軸を支持する軸受と、
   前記ハウジング内に形成され、前記軸受に連通し、前記軸受をオイル潤滑するためのオイルを循環させる第１のオイル通路と、
   前記ハウジング外に形成され、前記第１のオイル通路に連通する第２のオイル通路と、
   内燃機関の冷却水回路とは別系統に構成され、前記ハウジング内に冷却水を循環させるための冷却水通路と、
   前記ハウジング外に設置され、前記第２のオイル通路と前記冷却水通路とが共に接続し、前記オイルと前記冷却水との間で熱交換させる熱交換器と、
   一端において、前記冷却水通路の前記熱交換器より上流側の分岐部に接続し、他端において、前記冷却水通路の前記熱交換器の下流側の合流部に接続して、前記熱交換器をバイパスするバイパス通路と、
   前記冷却水通路の、前記分岐部と前記合流部との間に設置され、前記冷却水通路を開閉させる切替え弁と、
   前記冷却水通路の、前記電動過給機における前記冷却水の出口から前記分岐部までの部分に配置されたウォータポンプと、
   前記オイルの温度が基準温度よりも低い場合に、前記切替え弁を操作して前記冷却水の前記熱交換器への流入を遮断する制御装置と、
   を備える電動過給機の冷却装置。
2. 前記第２のオイル通路は、前記第１のオイル通路におけるオイルの出口と、前記熱交換器の入口との間の部分において、前記内燃機関に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電動過給機の冷却装置。

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