JPH06323147A - Supercharger - Google Patents

Supercharger

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JPH06323147A
JPH06323147A JP10928693A JP10928693A JPH06323147A JP H06323147 A JPH06323147 A JP H06323147A JP 10928693 A JP10928693 A JP 10928693A JP 10928693 A JP10928693 A JP 10928693A JP H06323147 A JPH06323147 A JP H06323147A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
air compressor
surging
supercharging
engine
air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10928693A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masao Teraoka
正夫 寺岡
Masao Tateno
正夫 館野
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.)
GKN Driveline Japan Ltd
Original Assignee
Tochigi Fuji Sangyo KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tochigi Fuji Sangyo KK filed Critical Tochigi Fuji Sangyo KK
Priority to JP10928693A priority Critical patent/JPH06323147A/en
Publication of JPH06323147A publication Critical patent/JPH06323147A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00Pumping installations or systems
    • F04D25/02Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/024Units comprising pumps and their driving means the driving means being assisted by a power recovery turbine

Abstract

PURPOSE:To provide a supercharger capable of obtaining high charge pressure without surging. CONSTITUTION:A supercharger 1 is provided with a turbo air compressor 3 rotated by the driving force of an engine 13 to pressurize intake gas and then to supply it to the engine 13 through supercharge paths 31, 33, a surge sensor 5 which detects surging of the air compressor 3, and a valve means 11 which is positioned in a bypass path 47 connecting the paths 31, 33 to the intake side of the air compressor 3 and returning part of supercharged gas in a range the where the discharge pressure of the air compressor 3 is decreased when the sensor 5 detects surging.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、エンジンの吸気を加
圧する過給装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a supercharging device for pressurizing intake air of an engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】特表平3−500564号公報に図3の
ような過給機201が記載されている。これは、ベルト
式無段変速機のドリブンプーリ203から電磁クラッチ
205を介して入力したエンジンの駆動力を増速機構2
07で増速して、エアコンプレッサ209を回転させて
エンジンを過給するように構成されている。
2. Description of the Related Art A supercharger 201 as shown in FIG. 3 is described in Japanese Patent Publication No. 3-500564. This is because the driving force of the engine input from the driven pulley 203 of the belt type continuously variable transmission via the electromagnetic clutch 205 is increased.
The speed is increased at 07, and the air compressor 209 is rotated to supercharge the engine.

【0003】[0003]

【発明が解決しょうとする課題】図4のグラフ211は
エンジンのスロットルバルブを全開にしたときのエアコ
ンプレッサ209の過給特性を示している。一般にエア
コンプレッサには圧力に対して流量が少ないと配管系を
含めてサージング(自励振動)が生じる。グラフ213
はエアコンプレッサ209のサージング限界を示し、そ
の左側がサージング域になる。エアコンプレッサ209
で過給する車両が100Km/nで走行中に急加速のために
例えばエンジン回転数1000〜1500rpm からスロ
ットルバルブを全開すると、グラフ211のようにエア
コンプレッサ209の過給特性では流量が殆ど増加せず
に圧力が急上昇し斜線で示すようにサージング域に入っ
てしまう。サージングが起きると過給圧が脈動して振動
騒音が発生する。
A graph 211 in FIG. 4 shows a supercharging characteristic of the air compressor 209 when the throttle valve of the engine is fully opened. Generally, in an air compressor, when the flow rate is small with respect to the pressure, surging (self-excited vibration) occurs in the piping system and the like. Graph 213
Indicates the surging limit of the air compressor 209, and the left side thereof is the surging region. Air compressor 209
For example, if the throttle valve is fully opened from the engine speed of 1000 to 1500 rpm for sudden acceleration while the vehicle that is supercharged at 100 km / n is running, the flow rate will almost increase due to the supercharging characteristics of the air compressor 209 as shown in graph 211. Instead, the pressure rises rapidly and enters the surging area as indicated by the diagonal lines. When surging occurs, the boost pressure pulsates and vibration noise is generated.

【0004】サージングを避けるためにサージングが起
こりにくいエアコンプレッサを選ぶと、その過給特性は
グラフ215のようになり、過給圧が不足しエンジン出
力が低下する。
If an air compressor that is less prone to surging is selected to avoid surging, the supercharging characteristic becomes as shown in graph 215, and the supercharging pressure becomes insufficient and the engine output drops.

【0005】そこで、この発明は、サージングを回避し
ながら高い過給圧が得られる過給装置の提供を目的とす
る。
Therefore, an object of the present invention is to provide a supercharging device which can obtain a high supercharging pressure while avoiding surging.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この発明の過給装置は、
エンジンの駆動力により回転駆動されて吸気を加圧し過
給気流路を介してエンジンに供給するターボ形のエアコ
ンプレッサと、エアコンプレッサのサージングを検知す
るサージングセンサと、前記過給気流路とエアコンプレ
ッサの吸込み側とを連結するバイパス路に配置されサー
ジングセンサがサージングを検知するとエアコンプレッ
サの吐出圧を下げない範囲で過給気の一部をエアコンプ
レッサに戻すバルブ装置とを備えたことを特徴とする。
The supercharger of the present invention comprises:
A turbo type air compressor that is rotationally driven by the driving force of the engine to pressurize intake air and supply it to the engine through a supercharging air passage, a surging sensor that detects surging of the air compressor, the supercharging air passage and the air compressor. And a valve device which is arranged in a bypass path connecting the suction side of the air compressor and returns a part of the supercharged air to the air compressor within a range that does not reduce the discharge pressure of the air compressor when the surging sensor detects surging. To do.

【0007】[0007]

【作用】エアコンプレッサはエンジンの駆動力により駆
動されてエンジンを過給する。エンジン回転数の上昇に
伴って過給圧が上昇しサージングが起きると、サージン
グセンサがサージングを検知し、バルブ装置により過給
気の一部がバイパス路を通ってエアコンプレッサの吸込
み側に戻される。従って、エアコンプレッサを通過する
流量が増加すると共に過給気をバイパスすることによる
過給圧の低下が防止される。
The air compressor is driven by the driving force of the engine to supercharge the engine. When the supercharging pressure rises as the engine speed rises and surging occurs, the surging sensor detects surging, and the valve device returns part of the supercharging air to the suction side of the air compressor through the bypass passage. . Therefore, the flow rate passing through the air compressor is increased and the reduction of the supercharging pressure due to bypassing the supercharging air is prevented.

【0008】こうして、エアコンプレッサの通過流量が
増加することによりサージング域内にあった過給特性部
分がサージング域外に移行し、エアコンプレッサは全域
でサージングが防止される。又、このようにサージング
が回避されるから過給圧が充分に高いエアコンプレッサ
を選択することができ、所要の高いエンジン出力が得ら
れる。
In this way, the supercharging characteristic portion in the surging region is moved to the outside of the surging region due to the increase in the flow rate of the air compressor, and the surging is prevented in the entire region of the air compressor. Further, since surging is avoided in this manner, an air compressor having a sufficiently high boost pressure can be selected, and a required high engine output can be obtained.

【0009】[0009]

【実施例】図1と図2とにより一実施例の説明をする。
なお、符号を附していない部材等は図示されていない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment will be described with reference to FIGS.
It should be noted that members and the like without reference numerals are not shown.

【0010】図1に示すように、この実施例の過給装置
1は、遠心式のエアコンプレッサ3と、サージングセン
サ5と、コントローラ7とバルブ9とからなるバルブ装
置11とを備えている。
As shown in FIG. 1, the supercharging device 1 of this embodiment comprises a centrifugal air compressor 3, a surging sensor 5, and a valve device 11 including a controller 7 and a valve 9.

【0011】エンジン13の駆動力はクランクシャフト
15に連結されたクランクプーリ17からベルト伝動機
構19を介してベルト式無段変速機21に伝達される。
ベルト式無段変速機21は入力したエンジンの駆動力を
回転数の変動幅を小さく抑えながら増速歯車機構23に
伝達し、増速歯車機構23は、入力した駆動力を増速し
てエアコンプレッサ3のインペラを回転させる。エアコ
ンプレッサ3は吸気管25から吸い込んだ吸気27を加
圧し、スロットルバルブ29で連結された過給気流路3
1,33を介してエンジン13のシリンダ35に供給す
る。ピストン37はクランクシャフト15を回転させ、
排気39は排気管41から排出される。
The driving force of the engine 13 is transmitted from a crank pulley 17 connected to the crankshaft 15 to a belt type continuously variable transmission 21 via a belt transmission mechanism 19.
The belt type continuously variable transmission 21 transmits the input driving force of the engine to the speed increasing gear mechanism 23 while keeping the fluctuation range of the rotational speed small, and the speed increasing gear mechanism 23 speeds up the input driving force to increase the air speed. The impeller of the compressor 3 is rotated. The air compressor 3 pressurizes the intake air 27 sucked from the intake pipe 25 and is connected by the throttle valve 29 to the supercharged air passage 3
It is supplied to the cylinder 35 of the engine 13 via 1, 33. The piston 37 rotates the crankshaft 15,
The exhaust gas 39 is discharged from the exhaust pipe 41.

【0012】サージングセンサ5はエアコンプレッサ3
のコンプレッサハウジング43に取付けられサージング
による系の振動を検知するGセンサであり、サージング
検知信号45をコントローラ7へ送る。コントローラ7
はサージング検知信号45を受けるとバルブ9を開く。
バルブ9には開閉のためのアクチュエータが付いたもの
であり、過給気流路31と吸気管25とを連結するバイ
パス路47に配置されている。バルブ9が開放されると
過給気の一部はエアコンプレッサ3の吸込み側へ戻る。
コントローラ7にはタイマー機能が内蔵されており、所
定時間が経過するとバルブ9が閉止する。
The surging sensor 5 is the air compressor 3
Is a G sensor which is attached to the compressor housing 43 for detecting the vibration of the system due to surging, and sends a surging detection signal 45 to the controller 7. Controller 7
Receives the surging detection signal 45 and opens the valve 9.
The valve 9 is provided with an actuator for opening and closing, and is arranged in a bypass passage 47 that connects the supercharging air passage 31 and the intake pipe 25. When the valve 9 is opened, part of the supercharged air returns to the suction side of the air compressor 3.
The controller 7 has a built-in timer function, and the valve 9 is closed when a predetermined time has passed.

【0013】図2のグラフは縦軸に吐出圧P(過給気流
路31の圧力に相当)をとり、横軸に流量Qをとって示
したエアコンプレッサ3の流量性能である。グラフ49
はスロットルバルブ29を全開にしたときのエアコンプ
レッサ3の過給特性である。一点鎖線のグラフ51はエ
アコンプレッサ3のサージング限界であり、その左側が
サージング域である。又、グラフ53,55,57,5
9,61はインペラの回転数を一定にしたときの圧力曲
線であり、グラフ53からグラフ61に向って回転数は
高くなる。
The graph of FIG. 2 shows the flow rate performance of the air compressor 3 in which the vertical axis represents the discharge pressure P (corresponding to the pressure in the supercharging air passage 31) and the horizontal axis represents the flow rate Q. Graph 49
Is a supercharging characteristic of the air compressor 3 when the throttle valve 29 is fully opened. The dashed-dotted line graph 51 is the surging limit of the air compressor 3, and the left side thereof is the surging region. Also, graphs 53, 55, 57, 5
Reference numerals 9 and 61 are pressure curves when the rotational speed of the impeller is constant, and the rotational speed increases from the graph 53 to the graph 61.

【0014】エンジン回転数が比較的低い状態からスロ
ットルバルブ29を全開にすると、斜線で示すように、
圧力P1 とP2 の間でグラフ49はサージング域内に入
りサージングが生じる。サージングが生じると上記のよ
うに過給気の一部がエアコンプレッサ3に戻されるか
ら、圧力P1 をそのまま維持しながらエアコンプレッサ
3の通過流量がQ1 からQ1'に増加する。
When the throttle valve 29 is fully opened when the engine speed is relatively low,
Between the pressures P1 and P2, the graph 49 enters the surging area and surging occurs. When the surging occurs, a part of the supercharged air is returned to the air compressor 3 as described above, so that the flow rate of passage through the air compressor 3 increases from Q1 to Q1 'while maintaining the pressure P1 as it is.

【0015】従って、エアコンプレッサ3の過給特性は
グラフ49,51の下側の交点Aから横軸に平行なグラ
フ63上を流量Qの増加分だけ右へたどり、次いで圧力
P1がP2 まで上昇する間グラフ65をたどって流量Q
が増加していく。スロットルバルブ29全開時に圧力P
1 がP2 まで上昇する時間は通常の0.3〜1秒程度で
あり、コントローラ7の上記タイマー機能はこの圧力上
昇時間がセットされている。従って、圧力がP2 まで上
昇するとバルブ9が閉止され過給特性はグラフ67を通
ってグラフ49,51の上側の交点Bからグラフ49に
戻る。
Therefore, the supercharging characteristic of the air compressor 3 traces from the lower intersection A of the graphs 49 and 51 to the right on the graph 63 parallel to the horizontal axis by the increment of the flow rate Q, and then the pressure P1 rises to P2. Flow chart Q while following graph 65
Will increase. Pressure P when throttle valve 29 is fully opened
The time required for 1 to rise to P2 is normally 0.3 to 1 second, and the above-mentioned timer function of the controller 7 sets this pressure rise time. Therefore, when the pressure rises to P2, the valve 9 is closed and the supercharging characteristic returns to the graph 49 from the intersection B on the upper side of the graphs 49 and 51 through the graph 67.

【0016】こうして、エアコンプレッサ3はスロット
ルバルブ29を全開しても全域でサージングが発生しな
いから、インペラや過給気流路31,33などの破損が
防止される。又、こうしてサージングを回避できるから
エアコンプレッサ3は過給圧の高いものを選択すること
ができ、エンジン13の出力を充分に高めることができ
る。又、図2の破線はエアコンプレッサ3の効率を示
し、内側の破線程効率が高い。従って、グラ65の位置
が示すようにサージング回避時は効率も改善され、高流
量側で高い効率が得られる。
In this way, even if the throttle valve 29 is fully opened, surging does not occur in the entire area of the air compressor 3, so that damage to the impeller and the supercharging air passages 31 and 33 is prevented. Further, since surging can be avoided in this way, it is possible to select the air compressor 3 having a high supercharging pressure, and the output of the engine 13 can be sufficiently increased. Further, the broken line in FIG. 2 shows the efficiency of the air compressor 3, and the efficiency is higher as the broken line on the inner side. Therefore, as shown by the position of the graph 65, the efficiency is improved when surging is avoided, and high efficiency is obtained on the high flow rate side.

【0017】又、圧力P1 の状態を例に説明すると、サ
ージング回避時に流量がQ1 からQ1'に増加するのはエ
アコンプレッサ3の吐出流量(過給気流路31の流量)
であり、過給気流路33からエンジン13に供給される
流量はQ1 である。ここでQ1'−Q1 がバイパス流量で
ある。
Taking the state of pressure P1 as an example, the flow rate increases from Q1 to Q1 'when avoiding surging because the discharge flow rate of the air compressor 3 (the flow rate of the supercharging air passage 31).
Therefore, the flow rate supplied from the supercharging air passage 33 to the engine 13 is Q1. Here, Q1'-Q1 is the bypass flow rate.

【0018】なお、バルブ装置に開度調整可能なバルブ
を用いエアコンプレッサの吐出圧と流量とを検知しなが
ら開度調整を行ってサージングを回避するように構成し
てもよい。又、この発明の過給装置は実施例のような機
械式過給機としてではなく排気タービンと組合わせてタ
ーボチャージャとして用いてもよい。
It is also possible to use a valve with an adjustable opening in the valve device to adjust the opening while detecting the discharge pressure and flow rate of the air compressor to avoid surging. Further, the supercharger of the present invention may be used as a turbocharger in combination with an exhaust turbine, not as a mechanical supercharger as in the embodiment.

【0019】[0019]

【発明の効果】この発明は、サージングセンサによりサ
ージングを検知し、過給気の一部をエアコンプレッサへ
戻すことにより吐出圧を低下させずにエアコンプレッサ
の通過流量が増加するように構成した。従って、サージ
ングが回避されエアコンプレッサなどの破損が防止され
ると共に、過給圧の高いエアコンプレッサを選びエンジ
ン出力を充分に高めることができる。
According to the present invention, surging is detected by the surging sensor, and a portion of the supercharged air is returned to the air compressor so that the flow rate of the air compressor increases without lowering the discharge pressure. Therefore, it is possible to avoid surging, prevent damage to the air compressor, etc., and select an air compressor having a high boost pressure to sufficiently increase the engine output.

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

【図1】一実施例の構成を示す図面である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment.

【図2】この実施例の流量特性を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing a flow rate characteristic of this embodiment.

【図3】従来例の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a conventional example.

【図4】従来例の過給特性などを示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing a supercharging characteristic of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 過給装置 3 エアコンプレッサ 5 サージングセンサ 11 バルブ装置 13 エンジン 31,33 過給気流路 47 バイパス路 1 Supercharging Device 3 Air Compressor 5 Surging Sensor 11 Valve Device 13 Engine 31, 33 Supercharging Air Flow Path 47 Bypass Path

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 エンジンの駆動力により回転駆動されて
吸気を加圧し過給気流路を介してエンジンに供給するタ
ーボ形のエアコンプレッサと、エアコンプレッサのサー
ジングを検知するサージングセンサと、前記過給気流路
とエアコンプレッサの吸込み側とを連結するバイパス路
に配置されサージングセンサがサージングを検知すると
エアコンプレッサの吐出圧を下げない範囲で過給気の一
部をエアコンプレッサに戻すバルブ装置とを備えたこと
を特徴とする過給装置。
1. A turbo type air compressor which is rotationally driven by a driving force of an engine to pressurize intake air and supply it to an engine through a supercharging flow path, a surging sensor for detecting surging of the air compressor, and the supercharging. Equipped with a valve device that is arranged in a bypass line that connects the air flow path and the suction side of the air compressor and returns a portion of the supercharged air to the air compressor within the range that does not reduce the discharge pressure of the air compressor when the surging sensor detects surging. A supercharging device characterized in that
JP10928693A 1993-05-11 1993-05-11 Supercharger Pending JPH06323147A (en)

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