JPH0443899A - Centrifugal compressor - Google Patents

Centrifugal compressor

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JPH0443899A
JPH0443899A JP2152299A JP15229990A JPH0443899A JP H0443899 A JPH0443899 A JP H0443899A JP 2152299 A JP2152299 A JP 2152299A JP 15229990 A JP15229990 A JP 15229990A JP H0443899 A JPH0443899 A JP H0443899A
Authority
JP
Japan
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air
housing
compressor
wall portion
impeller
Prior art date
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Pending
Application number
JP2152299A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Kawamura
多計士 河村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
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Publication of JPH0443899A publication Critical patent/JPH0443899A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/22Control of the pumps by varying cross-section of exhaust passages or air passages, e.g. by throttling turbine inlets or outlets or by varying effective number of guide conduits
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enhance the efficiency of a compressor in almost the whole operating area of the compressor by controlling the passage width of a diffuser portion according to the amount of air flow and the pressure ratio of air around an inlet opening to that around a discharge opening. CONSTITUTION:A centrifugal compressor is provided with a moving wall portion 28 located on one wall portion of a diffuser portion 25 and capable of being brought near to and separated from the other wall portion 27, an actuator 32 for moving the moving wall portion 28, and a control means 34 for driving the actuator 32 according to the amount of discharged air and the pressure ratio of air around the inlet opening 24 of housing 22 to that around the discharge opening 31 of the housing 22 so as to control the width of the passage between the moving wall 28 and the other wall portion 27. The passage width of the diffuser portion 25 is thus controlled according to the amount of air flow and the pressure ratio of air around the inlet opening 24 to that around the discharge opening 31 and the efficiency of the compressor is enhanced in almost the whole operating area of the compressor and also operation outside a surge region is made possible even during operation of an engine brake etc.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、インペラとディフューザを備えた遠心圧縮機
の改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an improvement in a centrifugal compressor equipped with an impeller and a diffuser.

(従来の技術) 従来のこの種の遠心圧縮機としては、第3図に示すよう
なものがある。(例えば実開昭60−15933号公報
等参照)。なお、本従来例は自動車用エンジン等に設け
られたターボチャージャの遠心圧縮機であり、該圧縮機
について第3図に基づき説明する。
(Prior Art) A conventional centrifugal compressor of this type is shown in FIG. 3. (For example, see Utility Model Application Publication No. 60-15933, etc.). Note that this conventional example is a centrifugal compressor for a turbocharger installed in an automobile engine, etc., and the compressor will be explained based on FIG. 3.

第3図において、符号1は上述のターボチャージャ2の
遠心圧縮機であり、遠心圧縮機1はコンプレッサハウジ
ング3と、コンプレッサハウジング3に収納されたイン
ペラ4および一端部がインペラ4を貫通してインペラ4
に結合された駆動軸5を備えている。そして、駆動軸5
の他端部は排ガスタービン6のタービンロータ7に連結
され、タービンロータ7を収納するタービンハウジング
8に、図示は省略しであるが、自動車用エンジンの排気
ガスが導入されてタービンロータ7が高速で回転し、こ
れに伴い駆動軸5を介してインペラ4が回転駆動される
In FIG. 3, reference numeral 1 denotes the centrifugal compressor of the above-mentioned turbocharger 2, and the centrifugal compressor 1 includes a compressor housing 3, an impeller 4 housed in the compressor housing 3, and one end of the impeller 4 that penetrates through the impeller 4. 4
The drive shaft 5 is coupled to the drive shaft 5. And the drive shaft 5
The other end is connected to a turbine rotor 7 of an exhaust gas turbine 6, and although not shown, exhaust gas from an automobile engine is introduced into a turbine housing 8 that houses the turbine rotor 7, and the turbine rotor 7 moves at high speed. Accordingly, the impeller 4 is rotationally driven via the drive shaft 5.

一方、遠心圧縮機1のコンプレッサハウジング3には、
インペラ4に軸方向から空気を導入する吸入口9と、イ
ンペラ4の遠心力により加速された空気を減速加圧する
環状のディフューザ部10およびディフューザ部10を
通過して減速された加圧空気を集合する渦巻き状のスク
ロール部11が形成されている。そして、このように構
成された遠心圧縮機1によって圧縮された加圧空気は図
示しないコンプレッサハウジング3の吐出口を通してエ
ンジンの吸気管に供給される。なお、上述のように、自
動車用エンジンの排気ガスを利用して駆動されるターボ
チャージャ2においては、自動車用エンジンの負荷の変
動に伴って遠心圧縮機1のインペラ4の回転速度が変動
する。このため、インペラ4の低速から高速までの広い
空気流量範囲で遠心圧縮機1の圧縮機効率を確保する目
的から、ディフューザ部10には羽根(ベーン)が設け
られず、さらに第3図において、ディフューザ部10を
大成する一対の対向壁部10a、10bの間の距離、す
なわちディフューザ部100通路幅すが放射方向に一定
となるように構成されている。
On the other hand, in the compressor housing 3 of the centrifugal compressor 1,
An inlet 9 that introduces air into the impeller 4 from the axial direction, an annular diffuser section 10 that decelerates and pressurizes the air accelerated by the centrifugal force of the impeller 4, and the pressurized air that has passed through the diffuser section 10 and has been decelerated is collected. A spiral scroll portion 11 is formed. The pressurized air compressed by the centrifugal compressor 1 configured as described above is supplied to the intake pipe of the engine through a discharge port of the compressor housing 3 (not shown). Note that, as described above, in the turbocharger 2 that is driven using the exhaust gas of the automobile engine, the rotational speed of the impeller 4 of the centrifugal compressor 1 fluctuates as the load of the automobile engine changes. Therefore, for the purpose of ensuring compressor efficiency of the centrifugal compressor 1 in a wide air flow range from low speed to high speed of the impeller 4, the diffuser section 10 is not provided with vanes. The distance between the pair of opposing walls 10a and 10b forming the diffuser section 10, that is, the passage width of the diffuser section 100, is configured to be constant in the radial direction.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、このような従来の遠心圧縮機にあっては
、ディフューザ部の通路幅を一定として広い空気流量範
囲で圧縮機効率をカバーするようにはしているものの、
圧縮機効率の最大値には限界があり(例えば70b程度
)、特に低速の小流量域および高速の大流量域において
は圧縮機効率の低い状態で運転される特性があったため
、エンジンの低負荷および高負荷時、すなわち遠心圧縮
機が低速で小流量および高速で大流量時においては、圧
縮機効率が低下して燃費が悪化したりエンジンの充分な
出力が得られないという問題点があった。
(Problem to be Solved by the Invention) However, in such conventional centrifugal compressors, although the passage width of the diffuser section is kept constant to cover the compressor efficiency over a wide range of air flow rates, ,
There is a limit to the maximum value of the compressor efficiency (for example, about 70b), and the compressor efficiency is low especially in the low-speed, small-flow range and the high-speed, large-flow range, so the engine load is low. And when the centrifugal compressor is under high load, that is, when the centrifugal compressor is running at low speed and a small flow rate, or at high speed and a large flow rate, there is a problem in that the compressor efficiency decreases, resulting in poor fuel efficiency or the engine not being able to obtain sufficient output. .

また、エンジンブレーキ時等の極端に空気流量が少ない
場合に遠心圧縮機にサージ現象が発生して該圧縮機から
大きな騒音を生じるという問題点があった。
Furthermore, when the air flow rate is extremely low, such as during engine braking, a surge phenomenon occurs in the centrifugal compressor, causing a problem in that the compressor generates a large amount of noise.

ここで、第4図は、第3図に示す従来の遠心圧縮機にお
ける空気流量と、吸入口および吐出口における空気圧力
の圧力比の関係をインペラの回転数の変化に対応して測
定した実験結果を示すグラフに、破線で示す圧縮機の等
効率ラインおよび二重線で示すエンジンの運転ライン、
すなわちエンジンの負荷に対応して必要とする空気流量
、圧力比をプロットしたものである。そして、第4図に
おいて、圧縮機が低速で小流量の場合および高速で大流
量の場合には、いずれも圧縮機効率が低下し、しかもエ
ンジンの運転ラインが小流量域では圧縮機のサージライ
ンの近傍を通っているので、前述のように空気流量が極
端に少ない場合にはサージングを発生することが明らか
である。なお、第4図中、−点鎖線の二重線は過渡時に
おけるエンジンの運転ラインを示す。
Here, FIG. 4 shows an experiment in which the relationship between the air flow rate and the pressure ratio of the air pressure at the suction port and the discharge port in the conventional centrifugal compressor shown in FIG. 3 was measured in response to changes in the rotational speed of the impeller. The graph showing the results shows the equal efficiency line of the compressor shown as a broken line and the engine operating line shown as a double line,
That is, the required air flow rate and pressure ratio are plotted in response to the engine load. In Figure 4, when the compressor is running at low speed and a small flow rate, and when the compressor is running at high speed and a large flow rate, the compressor efficiency decreases.Moreover, when the engine operating line is in the small flow range, the compressor's surge line , it is clear that surging will occur if the air flow rate is extremely low as described above. In addition, in FIG. 4, the double dashed-dotted line indicates the operating line of the engine during a transient period.

(発明の目的) 本発明は、上述のような従来技術の課題を背景としてな
されたものであり、空気流量および吸入、吐出口の空気
の圧力比に基づいてディフューザ部の通路幅を制御する
ことにより、運転領域のほぼ全域で圧縮機効率を向上し
、またエンジンブレーキ時等でもサージ領域外の運転を
可能として、エンジンの出力、燃費の向上が可能な、さ
らにサージングに基づく騒音のない遠心圧縮機を提供す
ることを目的としている。
(Objective of the Invention) The present invention has been made against the background of the problems of the prior art as described above, and it is an object of the present invention to control the passage width of a diffuser portion based on the air flow rate and the pressure ratio of air at the intake and outlet ports. This improves compressor efficiency over almost the entire operating range, and enables operation outside the surge range even during engine braking, improving engine output and fuel efficiency.Furthermore, noiseless centrifugal compression based on surging The purpose is to provide an opportunity.

(課題を解決するための手段) 本発明に係る遠心圧縮機は、上記目的達成のため、ハウ
ジングに収納され、回転してハウジングの吸入口から空
気を吸入するとともに遠心力によっテjJO達するイン
ペラと、ハウジングのインペラの外周に設けられ、互に
対向する一対の壁部の間の通路により形成されてなる環
状のディフューザ部と、を備え、上記インペラにより空
気に与えられた運動エネルギーを圧力エネルギーに変換
するとともに、加圧空気をハウジングの吐出口から吐出
する遠心圧縮機において、前記ディフューザ部の一方の
壁部に設けられ、他方の壁部に近接、離隔可能な移動壁
部と、該移動壁部を移動させるアクチュエータと、吐出
される空気流量およびハウジングの吸入口、吐出口にお
ける空気の圧力比に基づきアクチュエータを駆動して移
動壁および他方の壁部の間の通路幅を制御する制御手段
と、を設けたことを特徴とするものである。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above-mentioned object, a centrifugal compressor according to the present invention is housed in a housing, rotates and sucks air from an inlet of the housing, and uses centrifugal force to compress an impeller that reaches the and an annular diffuser part provided on the outer periphery of the impeller of the housing and formed by a passage between a pair of mutually opposing wall parts, and converts the kinetic energy given to the air by the impeller into pressure energy. In a centrifugal compressor that converts pressurized air into compressed air and discharges pressurized air from a discharge port of a housing, a movable wall portion provided on one wall of the diffuser portion and capable of approaching and separating from the other wall portion; An actuator that moves the wall, and a control means that controls the passage width between the moving wall and the other wall by driving the actuator based on the discharged air flow rate and the pressure ratio of the air at the inlet and outlet of the housing. It is characterized by having the following.

(作用) 本発明では、空気流量および吸入、吐出口の空気の圧力
比に基づいてディフューザ部の通路幅が制御されるので
、運転領域のほぼ全域で圧縮機効率が向上し、またエン
ジンブレーキ時等でもサージ領域外の運転が可能となる
。したがって、エンジンの出力、燃費が向上し、さらに
サージングに基づく騒音が解消される。
(Function) In the present invention, the passage width of the diffuser section is controlled based on the air flow rate and the pressure ratio of the air at the suction and discharge ports, so the compressor efficiency is improved over almost the entire operating range, and also during engine braking. etc., it is possible to operate outside the surge area. Therefore, engine output and fuel efficiency are improved, and noise caused by surging is eliminated.

(実施例) 以下、本発明を図面に基づいて説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be explained based on the drawings.

第1図および第2図は本発明に係る遠心圧縮機の一実施
例を示す図である。
FIGS. 1 and 2 are diagrams showing an embodiment of a centrifugal compressor according to the present invention.

まず、構成を説明する。First, the configuration will be explained.

第1図において、符号21はハウジング22に収納され
たインペラであり、インペラ21は、同軸に固着された
駆動軸23により駆動されて回転し、ハウジング22の
吸入口24がら空気を吸入するとともに遠心力によって
加速する。なお、駆動軸23は、従来例として第3図に
示した駆動軸5と同様に、図示は省略しであるが、自動
車用エンジンの排気ガスが導入されて回転する排ガスタ
ービンのタービンロータに連結され、上述のようにイン
ペラ21を回転駆動するように構成されている。一方、
符号25はハウジング22のインペラ21の外周に設け
られたディフューザ部であり、ディフューザ部25はハ
ウジング22に形成された互に対向する一対の壁部26
.270間に形成された通路からなり、本実施例におい
ては、吸入口24側の一方の壁部26に移動壁部28が
設けられ、移動壁部28と他方の壁部27の間に平行な
通路29が形成されてディフューザ部25を構成してい
る。さらに、ディフューザ部25はインペラ21の外周
に沿って環状に形成され、放射外方がハウジング22の
外周に渦巻き状に形成されたスクロール部30に連通し
ている。そして、上述のように、吸入口24から吸入さ
れた空気はインペラ21の遠心力により加速されて大き
な運動エネルギーが与えられるが、ディフューザ部25
を通過する際に減速されて運動エネルギーが圧力エネル
ギーに変換され、加圧空気としてスクロール部30に集
合し、さらにハウジング22の吐出口31から図示しな
いエンジンの吸気管に吐出される。
In FIG. 1, reference numeral 21 is an impeller housed in a housing 22. The impeller 21 is driven by a coaxially fixed drive shaft 23 to rotate, sucks air through an inlet 24 of the housing 22, and centrifuges the impeller 21. Accelerate by force. Note that, like the drive shaft 5 shown in FIG. 3 as a conventional example, the drive shaft 23 is connected to a turbine rotor of an exhaust gas turbine that rotates when exhaust gas from an automobile engine is introduced, although not shown. and is configured to rotationally drive the impeller 21 as described above. on the other hand,
Reference numeral 25 denotes a diffuser portion provided on the outer periphery of the impeller 21 of the housing 22, and the diffuser portion 25 includes a pair of mutually opposing wall portions 26 formed in the housing 22.
.. In this embodiment, a movable wall part 28 is provided on one wall part 26 on the suction port 24 side, and a parallel passageway is formed between the movable wall part 28 and the other wall part 27. A passage 29 is formed to constitute the diffuser section 25. Furthermore, the diffuser part 25 is formed in an annular shape along the outer periphery of the impeller 21, and the radially outward side communicates with a scroll part 30 formed in a spiral shape on the outer periphery of the housing 22. As described above, the air taken in from the suction port 24 is accelerated by the centrifugal force of the impeller 21 and given a large amount of kinetic energy.
When passing through the air, the air is decelerated and the kinetic energy is converted into pressure energy, which collects in the scroll portion 30 as pressurized air, and is further discharged from the outlet 31 of the housing 22 to the intake pipe of the engine (not shown).

第1図・しこおいて、移動壁部28が、ディフューザ部
25の一方の壁部27に設けられていることは前述の通
りであるが、さらに移動壁部28の放射内方および外方
に形成された駆動軸23に平行な段状の係合面28a、
28bがそれぞれ、壁部26の放射内方および外方に形
成された同様に駆動軸23に平行で段状のガイド面26
a、26bに係合し、移動壁部28はガイド面26a、
26bに沿って他方の壁部27に近接、離隔可能である
。さらに、符号32はハウジング22のスクロール部3
0外壁に設けられた電磁ソレノイドであり、電磁ソレノ
イド32の可動ロンド32aは壁部26を貫通して移動
壁部28に係合し、電磁ソレノイド32に通電される電
流量により電磁ソレノイド32からの突出量が変化して
移動壁部28をガイド面26a、26bに沿い壁部27
に近接するように移動させる。すなわち、電磁ソレノイ
ド32は移動壁部28を移動させるアクチュエータとし
ての機能を有し、さらに、移動壁部28とハウジング2
20間に介装された弾性部材33の弾性力により移動壁
部28は電磁ソレノイド32に抗して壁部27から離隔
するように付勢されており、このため74Mソレノイド
32に通電される電流量によって移動壁部28と壁部2
7の間の通路290幅、すなわちディフューザ部25の
通路幅Bが設定されるようになっている。なお、弾性部
材33は、インペラ21によって加速された空気カスク
ロール部30にショートバスしないように、移動壁部2
8とハウジング220間を封止するシール部材としての
機能も併せ有している。
As mentioned above, in FIG. 1, the movable wall section 28 is provided on one wall section 27 of the diffuser section 25. a stepped engagement surface 28a parallel to the drive shaft 23 formed in the
28b are similarly stepped guide surfaces 26 parallel to the drive shaft 23 formed radially inwardly and outwardly of the wall portion 26;
a, 26b, the movable wall portion 28 engages with the guide surfaces 26a,
It is possible to approach and separate from the other wall portion 27 along the line 26b. Furthermore, the reference numeral 32 indicates the scroll portion 3 of the housing 22.
The movable iron 32a of the electromagnetic solenoid 32 penetrates the wall 26 and engages with the movable wall 28, and the amount of current supplied to the electromagnetic solenoid 32 causes the electromagnetic solenoid 32 to move. The amount of protrusion changes to move the movable wall portion 28 along the guide surfaces 26a and 26b and move the wall portion 27 along the guide surfaces 26a and 26b.
move it closer to. That is, the electromagnetic solenoid 32 has a function as an actuator that moves the movable wall section 28, and furthermore, the electromagnetic solenoid 32 has a function as an actuator that moves the movable wall section 28 and the housing 2.
The movable wall portion 28 is urged to move away from the wall portion 27 against the electromagnetic solenoid 32 by the elastic force of the elastic member 33 interposed between the 74M solenoid 32. Depending on the amount, the moving wall part 28 and wall part 2
7, that is, the passage width B of the diffuser section 25 is set. Note that the elastic member 33 is attached to the movable wall portion 2 so as not to cause a short bus to the air cast scroll portion 30 accelerated by the impeller 21.
It also functions as a sealing member that seals between the housing 220 and the housing 220.

一方、符号34はコントロールユニットであり、コント
ロールユニット34にはハウジンク22の吸入口24お
よび吐出口31における空気の圧力をそれぞれ検出する
吸入圧力センサ35および吐出圧力センサ36の信号が
入力し、さらに吐出口31から吐出される空気流量を検
出する空気流量メータ37の信号が入力するようになっ
ている。そして、コントロールユニット34は吸入圧力
センサ35および吐出圧力センサ36の信号に基づき吸
入口24、吐出口31における空気の圧力比を演算し、
さらに該圧力比と空気流量メータ37が出力する空気流
量に基づき、電磁ソレノイド32に通電する電流量を設
定して電磁ソレノイド32にi11!シ、その結果ディ
フューザ部25の通路幅Bが制御されるようになってい
る。
On the other hand, reference numeral 34 denotes a control unit, into which signals from a suction pressure sensor 35 and a discharge pressure sensor 36, which respectively detect the pressure of air at the suction port 24 and discharge port 31 of the housing 22, are input. A signal from an air flow meter 37 that detects the flow rate of air discharged from the outlet 31 is input. Then, the control unit 34 calculates the pressure ratio of the air at the suction port 24 and the discharge port 31 based on the signals of the suction pressure sensor 35 and the discharge pressure sensor 36,
Furthermore, based on the pressure ratio and the air flow rate output by the air flow meter 37, the amount of current to be energized to the electromagnetic solenoid 32 is set, and the i11! As a result, the passage width B of the diffuser section 25 is controlled.

すなわち、コントロールユニット34は吐出される空気
流量およびハウジング22の吸入口24、吐出口31に
おける空気の圧力比に基づき電磁ソレノイド32の可動
ロッド32aを駆動して移動壁部28と壁部27の間の
通路幅Bを制御する制御手段としての機能を有している
That is, the control unit 34 drives the movable rod 32a of the electromagnetic solenoid 32 based on the discharged air flow rate and the pressure ratio of the air at the intake port 24 and the discharge port 31 of the housing 22, and moves the movable rod 32a between the movable wall portion 28 and the wall portion 27. It has a function as a control means for controlling the passage width B of.

次に、作用を説明する。Next, the effect will be explained.

第1図において、図示しない排気ガスタービンに自動車
用エンジンの排気ガスが導入されて回転するタービンロ
ータに連結された駆動軸23がインペラ21とともに回
転駆動される。そして、ハウジング22の吸入口24か
ら吸入された吸入空気はインペラ4の遠心力により加速
され、ディフューザ部25を通して減速された後、スク
ロール部30に集合する。この際、インペラ4により加
速された吸入空気の運転エネルギーはディフューザ部2
5において圧力エネルギーに変換され、加圧空気として
スクロール部30から吐出口31を通してエンジンの吸
気管に吐出される。一方、コントロールユニット34は
吸入圧力センサ35および吐出圧力センサ36の信号を
受けてハウジング22の吸入口24および吐出口31に
おける空気の圧力比を演算し、さらに該圧力比と空気流
量メータ37から入力する吐出口31における空気流量
に基づいて電磁ソレノイド32に通電する電流量を設定
し、電磁ソレノイド32に通電する。そして、電磁ソレ
ノイド32の可動ロッド32aは弾性部材33の付勢カ
ムこ抗して突出し、電磁ソレノイド32の電流量に見合
った通路幅Bの位置で停止する。その結果、ディフュー
ザ部250通路幅Bが上述の空気量と圧力比に基づいて
制御される。
In FIG. 1, exhaust gas from an automobile engine is introduced into an exhaust gas turbine (not shown), and a drive shaft 23 connected to a rotating turbine rotor is driven to rotate together with an impeller 21. The intake air taken in from the intake port 24 of the housing 22 is accelerated by the centrifugal force of the impeller 4, decelerated through the diffuser section 25, and then collected in the scroll section 30. At this time, the operating energy of the intake air accelerated by the impeller 4 is transferred to the diffuser section 2.
5, it is converted into pressure energy and is discharged as pressurized air from the scroll portion 30 through the discharge port 31 into the intake pipe of the engine. On the other hand, the control unit 34 receives signals from the suction pressure sensor 35 and the discharge pressure sensor 36, calculates the pressure ratio of air at the suction port 24 and the discharge port 31 of the housing 22, and further inputs the pressure ratio and the air flow rate meter 37. The amount of current to be energized to the electromagnetic solenoid 32 is set based on the air flow rate at the discharge port 31, and the electromagnetic solenoid 32 is energized. Then, the movable rod 32a of the electromagnetic solenoid 32 protrudes against the biasing cam of the elastic member 33, and stops at a position with a passage width B corresponding to the amount of current of the electromagnetic solenoid 32. As a result, the passage width B of the diffuser section 250 is controlled based on the above-mentioned air amount and pressure ratio.

ここで、第2図は、従来例として示した第4図と同様な
特性線図であり、第2図に示すように、本実施例におい
てはコントロールユニット34により制御されるディフ
ューザ部25の通路幅Bの変化に対応してサージライン
を含む特性曲線および、例えば70%以上の圧縮機効率
の高い領域を移動させることが可能である。すなわち、
第1図において、移動壁部28を壁部27に近接してデ
ィフューザ部25の通路幅Bを小さくすると、サージラ
インを含む特性曲線および圧縮機効率の高い領域は図中
S、 、E、に示すように空気流量の小さい方に移動し
、移動壁部28を壁部27から離隔して通路幅Bを中間
位置とすると、サージラインを含む特性曲線および圧縮
機効率の高い領域は図中S、、E。
Here, FIG. 2 is a characteristic diagram similar to FIG. 4 shown as a conventional example, and as shown in FIG. It is possible to move the characteristic curve including the surge line and the region of high compressor efficiency, for example, 70% or more, in response to a change in the width B. That is,
In FIG. 1, when the movable wall section 28 is brought closer to the wall section 27 and the passage width B of the diffuser section 25 is made smaller, the characteristic curve including the surge line and the region of high compressor efficiency become S, , E in the figure. As shown in the figure, if the air flow rate is smaller, the moving wall part 28 is separated from the wall part 27, and the passage width B is set to an intermediate position, the characteristic curve including the surge line and the region of high compressor efficiency are S in the figure. ,,E.

で示すように、空気流量の中間位置に移動する。Move to the middle position of air flow rate as shown in .

さらに、移動壁部28が壁部27から離隔して通路幅B
がさらに大きくなると、上述のサージラインを含む特性
曲線および圧縮機効率の高い領域はS2、E3で示すよ
うに空気流量の大きな方へ移動する。
Further, the movable wall portion 28 is separated from the wall portion 27 and the passage width B
As becomes even larger, the characteristic curve including the above-mentioned surge line and the region of high compressor efficiency move toward the side where the air flow rate is large, as shown by S2 and E3.

したがって、ディフューザ部25の通路幅Bを運転状況
に対応して変化させることにより、運転領域のほぼ全域
で圧縮機効率は高く保たれ、さらにサージラインから常
に離れた領域で運転することができ、エンジンブレーキ
時等でもサージ領域外の運転が可能となる。なお、本実
施例においては、コントロールユニット34に空気流量
と圧力比をパラメータとして、ディフューザ部25の通
路幅Bを最適とするような電磁ソレノイド32の通電電
流量を記憶させてあり、このため、エンジンの運転状況
に応してコントロールユニット34がディフューザ部2
5のi!路幅Bを最適値ム二制御することが可能である
Therefore, by changing the passage width B of the diffuser section 25 in accordance with the operating conditions, the compressor efficiency can be maintained high over almost the entire operating range, and furthermore, it is possible to always operate in an area away from the surge line. It is possible to operate outside the surge range even during engine braking. In this embodiment, the control unit 34 stores the amount of current applied to the electromagnetic solenoid 32 that optimizes the passage width B of the diffuser section 25 using the air flow rate and pressure ratio as parameters. The control unit 34 controls the diffuser section 2 according to the engine operating condition.
5 i! It is possible to control the road width B to an optimum value.

このように、本実施例においては、空気流量および吸入
口24、吐出口31の空気の圧力比に基づいてコントロ
ールユニット34が電磁ソレノイド32を介してディフ
ューザ部25の通路幅Bを制御するようにしているので
、運転領域のほぼ全域で圧縮機効率を向上することがで
き、またエンジンブレーキ時等にもサージ領域外の運転
が可能である。したがって、エンジンの出力、燃費を向
上し、さらにサージングに基づく騒音を解消することが
できる。
As described above, in this embodiment, the control unit 34 controls the passage width B of the diffuser section 25 via the electromagnetic solenoid 32 based on the air flow rate and the pressure ratio of the air at the inlet 24 and the outlet 31. Therefore, compressor efficiency can be improved over almost the entire operating range, and operation outside the surge range is possible even during engine braking. Therefore, engine output and fuel efficiency can be improved, and noise caused by surging can be eliminated.

なお、本発明は、単にディフューザ部250通路幅Bを
制御するに止まらず、ベーン付ディフューザ部を備えた
遠心圧縮機にも適用可能である。すなわち、コントロー
ルユニット34により電磁ソレノイド32を介してベー
ンの取付角度を制御することによっても、第2図に示す
ような圧縮機特性が得られる。そして、この場合におい
ても、同様な効果が得られることは勿論である。
Note that the present invention is not limited to simply controlling the passage width B of the diffuser section 250, but is also applicable to a centrifugal compressor equipped with a vane-equipped diffuser section. That is, the compressor characteristics shown in FIG. 2 can also be obtained by controlling the mounting angle of the vanes by the control unit 34 via the electromagnetic solenoid 32. It goes without saying that similar effects can be obtained in this case as well.

(効果) 本発明によれば、空気流量および吸入、吐出口の空気の
圧力比に基づいてディフューザ部の通路幅を制御してい
るので、運転領域のほぼ全域で圧縮機効率を向上するこ
とができ、またエンジンブレーキ時等でもサージ領域以
外の運転が可能となる。したがって、本発明の目的とす
るエンジンの出力、燃費の向上の可能な、さらにサージ
ングに基づく騒音のない遠心圧縮機、を提供することが
できる。
(Effects) According to the present invention, the passage width of the diffuser section is controlled based on the air flow rate and the pressure ratio of the air at the suction and discharge ports, so it is possible to improve the compressor efficiency over almost the entire operating range. This also makes it possible to operate outside the surge region even during engine braking. Therefore, it is possible to provide a centrifugal compressor that is capable of improving engine output and fuel efficiency and is free from noise caused by surging, which is the object of the present invention.

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

第1図および第2図は本発明に係る遠心圧縮機の一実施
例を示す図であり、第1図はその構成を示す要部断面図
、第2図はその特性を示す線図、第3図および第4図は
従来例を示す図であり、第3図はその正面断面図、第4
図はその特性を示す線図である。 21・・・−・・インペラ、 22・・・・・・ハウジング、 24・−・・・・吸入口、 25・・・・・・ディフューザ部、 26.27・・・・・・壁部(一対の壁部)、28・・
・・・・移動壁部、 29・・・・・・通路、 31・・・・・・吐出口、 32・・−・・・電磁ソレノイド(アクチュエータ)、
34・・・・−・コントロールユニ7 ト(制?I1手
段)、B・−・・・通路幅。
1 and 2 are diagrams showing an embodiment of a centrifugal compressor according to the present invention. FIG. 1 is a cross-sectional view of main parts showing its configuration, FIG. 2 is a diagram showing its characteristics, and FIG. 3 and 4 are diagrams showing a conventional example, and FIG. 3 is a front sectional view thereof, and FIG.
The figure is a diagram showing its characteristics. 21... Impeller, 22... Housing, 24... Inlet, 25... Diffuser part, 26.27... Wall part ( a pair of walls), 28...
...Moving wall portion, 29...Passage, 31...Discharge port, 32...Electromagnetic solenoid (actuator),
34...Control unit 7 (control? I1 means), B...Aisle width.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] ハウジングに収納され、回転してハウジングの吸入口か
ら空気を吸入するとともに遠心力によって加速するイン
ペラと、ハウジングのインペラの外周に設けられ、互に
対向する一対の壁部の間の通路により形成されてなる環
状のディフューザ部と、を備え、上記インペラにより空
気に与えられた運動エネルギーを圧力エネルギーに変換
するとともに、加圧空気をハウジングの吐出口から吐出
する遠心圧縮機において、前記ディフューザ部の一方の
壁部に設けられ、他方の壁部に近接、離隔可能な移動壁
部と、該移動壁部を移動させるアクチュエータと、吐出
される空気流量およびハウジングの吸入口、吐出口にお
ける空気の圧力比に基づきアクチュエータを駆動して移
動壁および他方の壁部の間の通路幅を制御する制御手段
と、を設けたことを特徴とする遠心圧縮機。
It is formed by an impeller that is housed in a housing and rotates to draw in air from the intake port of the housing and accelerates due to centrifugal force, and a passage between a pair of opposing walls that are provided around the outer periphery of the impeller in the housing. a centrifugal compressor that converts kinetic energy imparted to the air by the impeller into pressure energy and discharges pressurized air from a discharge port of the housing; A movable wall portion provided on a wall portion and capable of approaching and separating from another wall portion, an actuator for moving the movable wall portion, a discharged air flow rate, and a pressure ratio of air at an inlet port and a discharge port of the housing. 1. A centrifugal compressor comprising: control means for controlling a passage width between a moving wall and the other wall by driving an actuator based on the above.
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