JPS6176798A - Compressor - Google Patents

Compressor

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Publication number
JPS6176798A
JPS6176798A JP59198188A JP19818884A JPS6176798A JP S6176798 A JPS6176798 A JP S6176798A JP 59198188 A JP59198188 A JP 59198188A JP 19818884 A JP19818884 A JP 19818884A JP S6176798 A JPS6176798 A JP S6176798A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
scroll
sub
main
compressor
outlet
Prior art date
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Pending
Application number
JP59198188A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fumio Nishiguchi
西口 文雄
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
Priority to JP59198188A priority Critical patent/JPS6176798A/en
Publication of JPS6176798A publication Critical patent/JPS6176798A/en
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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the compressor efficiency by providing a valve mechanism openable/closable of the outlet of sub-scroll on the basis of suction air flow at the confluence of main and sub scrolls thereby making the scroll capacity variable with correspondence to suction air flow. CONSTITUTION:When suction air flow is higher than referential level, the negative pressure at the inlet of compressor is lower than referential level to turn on a negative pressure switch 57 thus to lead the pressure at the outlet 40 of main scroll 35 through three-way valve 55 into positive pressure chamber 53 of actuator 48. The diaphragm 49 of actuator 48 will move through said pressure to the atmospheric chamber 52 side against the energizing force of spring 54 thus to rotate a lever 46 and to rotate a valve body 43 provided at the confluence of main and sub scrolls 35, 36 from position B to A. Consequently, the outlet 41 of sub-scroll 36 is opened to flow suction air through main and sub scrolls 35, 36 thus to increase the scroll capacity when compared with the case employing only main scroll 35 resulting in high compressor efficiency even under high flow zone.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、コンプレッサ、特に過給機、ガスタービン等
に用いられる遠心式あるいは斜流式のコンプレッサに関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a compressor, particularly a centrifugal or mixed flow type compressor used in a supercharger, a gas turbine, or the like.

(従来技術) 一般に、過給機は機関動力あるいは排気ガスのエンジン
を利用してコンプレッサホイールを駆動し、圧縮空気を
エネルギへ供給(過給)することにより、過給圧力を高
め、出力、燃費率等の向上を図るものである。このよう
なコンプレッサには、広範囲のエンジン回転数域におい
て出力や燃費率等を向上させるために、広範囲の吸入空
気流量域において適度な吐出圧力が要求される。
(Prior art) In general, a supercharger uses engine power or exhaust gas to drive a compressor wheel and supply compressed air as energy (supercharging) to increase supercharging pressure, improve output, and fuel efficiency. The aim is to improve the ratio of Such a compressor is required to have an appropriate discharge pressure over a wide range of intake air flow rates in order to improve output, fuel efficiency, etc. over a wide range of engine speeds.

そこで、従来の過給機に用いられたコンプレッサにおい
ては、例えば、特開昭57−13232号公報に示され
ているように、いわゆる平行壁ディフューザを有したコ
ンプレッサの平行壁の一部に孔を形成し、この孔をエン
ジン回転数に基づいて開閉することにより、広範囲の吸
入空気流量にわたって過給圧力を得ている。
Therefore, in a compressor used in a conventional turbocharger, holes are formed in a part of the parallel wall of the compressor having a so-called parallel wall diffuser, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 57-13232, for example. By opening and closing this hole based on the engine speed, boost pressure is obtained over a wide range of intake air flow rates.

すなわち、第9図において、コンプレ・7サハウジング
1はベアリングハウジング2との間に平行壁ディフュー
ザ3を画成するとともに平行壁ディフューザ3の外周に
スクロール4を画成しており、コンプレッサハウジング
1の平行壁ディフューザ3の部分には複数の開口5が形
成されている。開口5は開口5に整合可能な複数の開口
6の形成された仕切板7により開閉される。
That is, in FIG. 9, the compressor housing 1 defines a parallel wall diffuser 3 between it and the bearing housing 2, and also defines a scroll 4 on the outer periphery of the parallel wall diffuser 3. A plurality of openings 5 are formed in the portion of the parallel wall diffuser 3. The opening 5 is opened and closed by a partition plate 7 in which a plurality of openings 6 that can be aligned with the opening 5 are formed.

コンプレッサハウジング1内にはコンプレッサホイール
8が収納されており、コンプレッサホイール8はヘアリ
ングハウジング2に回転自在に支持された軸9によりタ
ービンホイール10に連結されている。タービンホイー
ル1oはタービンハウジング11内に収納され、エンジ
ンからの排気のエネルギーにより回転される。タービン
ホイール10が回転すると、コンプレッサホイー/L/
 8 カ回k シ、コンプレッサホイール8はコンプレ
ッサハウジング1の入口12より導入される空気を遠心
力で非常に高い気迷にまで加速する。
A compressor wheel 8 is housed within the compressor housing 1, and the compressor wheel 8 is connected to a turbine wheel 10 by a shaft 9 rotatably supported by the hair ring housing 2. The turbine wheel 1o is housed within a turbine housing 11, and is rotated by the energy of exhaust gas from the engine. When the turbine wheel 10 rotates, the compressor wheel /L/
After 8 k cycles, the compressor wheel 8 accelerates the air introduced through the inlet 12 of the compressor housing 1 to a very high degree of turbulence due to centrifugal force.

加速された空気は平行壁ディフューザ3、スクロール4
および出口13を通ってエンジンの燃焼室に送られる。
Accelerated air is passed through parallel wall diffuser 3 and scroll 4
and is sent through outlet 13 to the combustion chamber of the engine.

このとき、加速された空気は平行壁ディフューザ3やス
クロール4において気迷が落とされ、その速度エネルギ
ーが圧力エネルギーに変換されてエンジンの燃焼室に高
圧の空気として供給される。そして、エンジン回転数が
低いときには、開口5を仕切板7で閉じ、外気の流入を
防止して適度な過給圧力とする。
At this time, the accelerated air is dissipated in the parallel wall diffuser 3 and scroll 4, and its velocity energy is converted into pressure energy and supplied to the combustion chamber of the engine as high-pressure air. When the engine speed is low, the opening 5 is closed with a partition plate 7 to prevent outside air from flowing in and to maintain an appropriate boost pressure.

また、エンジン回転数が高いときには、開口5と開口6
を整合させ、開口5.6を通して外気を平行壁ディフュ
ーザ3部の負圧(ディフューザ3部の気迷は音速に近い
)により流入させて、コンプレッサ流量を増大させてい
る。したがって、低速域から高速域までの広範囲のエン
ジン回転数域においてコンプレッサ流量を調整でき、過
給圧力を調整することができる。
Also, when the engine speed is high, the openings 5 and 6
The compressor flow rate is increased by aligning the outside air through the opening 5.6 with the negative pressure of the parallel wall diffuser 3 (the air flow in the diffuser 3 is close to the speed of sound). Therefore, the compressor flow rate can be adjusted over a wide range of engine speeds from low speeds to high speeds, and the boost pressure can be adjusted.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、このような従来のターボチャージャにあ
っては、広範囲のエンジン回転数域において所定の過給
圧力を得るためにディフューザに高速気流による負圧を
利用して外気を流入させる構成となっていたため、ディ
フューザでの吸入空気と外気との混合損失やディフュー
ザの圧力回復率が悪化し、大流量域でのコンプレッサ効
率が著しく低下する。その結果、大流領域において十分
な過給圧力を得ることができず、エンジン出力や燃費率
の十分な向上を図ることができないという問題点があっ
た。
(Problem to be Solved by the Invention) However, in such conventional turbochargers, negative pressure caused by high-speed airflow is used in the diffuser to obtain a predetermined boost pressure over a wide range of engine speeds. Since the compressor was configured to let outside air flow in through the diffuser, the mixing loss between intake air and outside air at the diffuser and the pressure recovery rate of the diffuser deteriorated, resulting in a significant decrease in compressor efficiency in a large flow rate range. As a result, there has been a problem in that sufficient boost pressure cannot be obtained in the large flow region, and engine output and fuel efficiency cannot be sufficiently improved.

(発明の目的) そこで、本発明は、ディフューザの外周に連通孔で連通
された主スクロールと副スクロールを形成するとともに
吸入空気流量に基づいて副スクロールの出口を開閉する
弁機構を設けることにより、広範囲の流量域で高いコン
プレフサ効率を維持してエンジン出力や燃費を向上させ
ることを目的としている。
(Objective of the Invention) Therefore, the present invention provides a main scroll and a sub-scroll that are connected to each other through a communication hole on the outer periphery of the diffuser, and also provides a valve mechanism that opens and closes the outlet of the sub-scroll based on the intake air flow rate. The purpose is to maintain high compressor efficiency over a wide flow range and improve engine output and fuel efficiency.

(問題点を解決するための手段) 本発明のコンプレッサは、コンプレフサホイール先端近
傍周沿のコンプレッサハウジング内にディフューザを形
成し、該ディフューザの外周にディフューザに連通ずる
主スクロールと、主スクロー ルの出口で主スクロール
に合流するとともに主スクロールに連通孔により連通さ
れた副スクロールと、を分割形成し、主スクロールと副
スクロールの合流部に吸入空気の流量に基づいて副スク
ロールの出口を開閉可能な弁機構を設けたものである。
(Means for Solving the Problems) The compressor of the present invention includes a diffuser formed in the compressor housing along the circumference near the tip of the compressor wheel, a main scroll communicating with the diffuser on the outer periphery of the diffuser, and a main scroll connected to the diffuser. A sub-scroll that joins the main scroll at the exit and is communicated with the main scroll through a communication hole is formed separately, and the outlet of the sub-scroll can be opened and closed based on the flow rate of intake air at the confluence of the main scroll and the sub-scroll. It is equipped with a valve mechanism.

(作用) コンプレッサホイールが回転されると、吸入空気が加速
されてディフューザを通して主スクロールに送給される
。このとき、弁機構により副スクロールの出口を吸入空
気量に基づいて開閉すると、吸入空気量に対応してスク
ロール容量を可変にすることができ、コンプレッサ効率
を向上させることができる。
(Operation) When the compressor wheel is rotated, the intake air is accelerated and delivered to the main scroll through the diffuser. At this time, by opening and closing the outlet of the sub-scroll using the valve mechanism based on the amount of intake air, the scroll capacity can be made variable in accordance with the amount of intake air, and compressor efficiency can be improved.

(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。(Example) Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

第1図〜第8図は本発明にかかるコンプレッサをターボ
チャージャに適用した一実施例を示す図である。
1 to 8 are diagrams showing an embodiment in which a compressor according to the present invention is applied to a turbocharger.

まず、構成を説明すると、第1図において、21はコン
プレッサホイールであり、コンブレソサホイール21は
ベアリングハウシング22に回転自在に支持された軸2
3にロックナツト24により固定されている。軸23の
他端には図示しないタービンホイールが固着されており
、タービンホイールは排気ガスのエネルギーを受けて回
転する。ベアリングハウジング22にはコンプレッサハ
ウジング25が取り付けられており、コンプレッサハウ
ジング25はシュラウドハウジング26とスクロールハ
ウジング27により構成されている。
First, to explain the configuration, in FIG.
3 with a lock nut 24. A turbine wheel (not shown) is fixed to the other end of the shaft 23, and the turbine wheel rotates by receiving the energy of the exhaust gas. A compressor housing 25 is attached to the bearing housing 22, and the compressor housing 25 is composed of a shroud housing 26 and a scroll housing 27.

スクロールハウジング27はヘアリングハウジング22
にリテーナ28およびガスケット29を介してボルト3
0により固定されており、リテーナ28を8周整するこ
とにより、スクロールハウジング27の取付角度が調整
できる。スクロールハウジング27にはシュラウドハウ
ジング26がボルト31により固定されており、スクロ
ールハウジング27とシュラウドハウジング26との間
には○リング32が介装されている。シュラウドハウジ
ング26はコンプレッサホイール21を包囲するととも
にベアリングハウジング22との間に、いわゆる平行壁
型のディフューザ33をコンプレッサホイール21の先
端近傍周沿に画成し、シュラウドハウジング26には、
また、コンプレッサホイール21に吸入空気を導入する
入口34が形成されている。
The scroll housing 27 is the hair ring housing 22
bolt 3 through retainer 28 and gasket 29.
The mounting angle of the scroll housing 27 can be adjusted by aligning the retainer 28 eight times. A shroud housing 26 is fixed to the scroll housing 27 with bolts 31, and a ring 32 is interposed between the scroll housing 27 and the shroud housing 26. The shroud housing 26 surrounds the compressor wheel 21 and defines a so-called parallel wall type diffuser 33 along the circumference near the tip of the compressor wheel 21 between the shroud housing 26 and the bearing housing 22.
Further, an inlet 34 is formed for introducing intake air into the compressor wheel 21.

スクロールハウジング27はシュラウドハウジング26
とともにディフューザ33の外周に小流量用 。
The scroll housing 27 is the shroud housing 26
Along with this, there is a small flow rate on the outer periphery of the diffuser 33.

に設計された主スクロール35と副スクロール36を画
成しており、主スクロール35と副スクロール36とは
外周側隔壁37と内周側隔壁38とにより分離されると
ともに隔壁37と隔壁38との間に形成された連通孔3
9により連通されている。隔壁37はスクロールハウジ
ング27に内周方向に長く突出して形成されており、そ
の内周側先端は副スクロール36側より主スクロール3
5側に向かって外周方向に傾斜している。また、隔壁3
8はシュラウドハウジング26に外周方向に短く突出し
て形成されており、その外周側先端は副スクロール36
側よりシュラウドスクロール35側に向かって外周方向
に傾斜している。したがって、連通孔39は主ハウジン
グ26近(に環状(第2図参照)に形成され、副スクロ
ール36側より主スクロール35側に向かって外周方向
に傾斜している。
The main scroll 35 and the sub scroll 36 are separated by an outer partition wall 37 and an inner partition wall 38, and are separated by a partition wall 37 and a partition wall 38. Communication hole 3 formed between
9 communicates with each other. The partition wall 37 is formed in the scroll housing 27 so as to protrude in the inner circumferential direction, and its inner circumferential tip is closer to the main scroll 3 than the sub scroll 36 side.
It is inclined in the outer circumferential direction toward the 5th side. In addition, partition wall 3
8 is formed on the shroud housing 26 so as to protrude briefly in the outer circumferential direction, and its outer circumferential tip is connected to the sub scroll 36.
It is inclined in the outer circumferential direction toward the shroud scroll 35 side. Therefore, the communication hole 39 is formed in an annular shape near the main housing 26 (see FIG. 2), and is inclined in the outer circumferential direction from the sub scroll 36 side toward the main scroll 35 side.

スクロールハウジング27には、第2図〜第4図に示す
ように、主スクロール35および副スクロール36の出
口40.41端に管体42が固定されており、管体42
内には舌形のバルブ体43がシャフト44を介して回動
自在に設けられている。バルブ体43は隔壁37の延長
面上に位置し、ネジ45によりシャフト44に固定され
ている。バルブ体43はシャフト44に連結されたレバ
ー46により回動可能であり、第4図に示すように、隔
壁37と平行で副スクロール36の出口41を開くA位
置と、バルブ体43が管体42内壁に密着し副スクロー
ル36の出口4】を閉じるB位置と、の間で回動する。
As shown in FIGS. 2 to 4, the scroll housing 27 has a tube body 42 fixed to the outlet 40 and 41 ends of the main scroll 35 and the sub scroll 36.
Inside, a tongue-shaped valve body 43 is rotatably provided via a shaft 44. The valve body 43 is located on the extended surface of the partition wall 37 and is fixed to the shaft 44 with a screw 45. The valve body 43 is rotatable by a lever 46 connected to the shaft 44, and as shown in FIG. 42 and a position B where it is in close contact with the inner wall of the sub scroll 36 and closes the outlet 4 of the sub scroll 36.

また、隔壁37の先端およびバルブ体43の周縁にはゴ
ム状のシール部材47が固着されており、隔壁37とバ
ルブ体43およびバルブ体43と管体42内壁との密着
性が向上されている。また、バルブ体43の周縁に取り
付けられたシール部材47は先端はど薄く形成されてお
り、管体42内壁との密着性がより一層向上されている
Further, a rubber seal member 47 is fixed to the tip of the partition wall 37 and the periphery of the valve body 43, thereby improving the adhesion between the partition wall 37 and the valve body 43 and between the valve body 43 and the inner wall of the tube body 42. . Further, the sealing member 47 attached to the peripheral edge of the valve body 43 is formed to have a thinner tip, so that its close contact with the inner wall of the tube body 42 is further improved.

一方、レバー46には、第5図に示すように、アクチュ
エータ48のダイヤフラム49に取り付けられたロッド
50が連結されており、アクチュエータ48はダイヤフ
ラム49によりケース51内が大気室52と正圧室53
に区画されている。大気室52にはダイヤフラム49を
正圧室53側に付勢するスプリング54が縮設されてお
り、正圧室53には三方電磁弁55を介して主スクロー
ル35の出口40付近の正圧が導入されている。三方電
磁弁55は、その界磁コイル56に通電されると、正圧
室53と主スクロール35とを連通し、界磁コイル56
への通電が停止されると、正圧室53を大気に連通ずる
。界磁コイル56は負圧スイッチ57を介してバッテリ
58に接続されており、負圧スイッチ57はコンプレッ
サの入口34の負圧に基づいて0N−OFFする。すな
わち、負圧スイッチ57はケース59内がダイヤフラム
60により大気室61と負圧室62に区分され、負圧室
62にはコンプレッサ入口34の負圧が導入されるとと
もにダイヤフラム60を大気室61側に付勢するスプリ
ング63が縮設されている。ダイヤフラム60にはロッ
ド50を介して接片64が連結されており、接片64は
接点65.66間をON、OFFする。したがって、負
圧スイッチ57は、負圧室62に所定の基準人口負圧2
3以上の負圧が導入されると、ONとなって、界磁コイ
ル56に通電し、三方電磁弁55はアクチュエータ48
の正圧室53に主スクロール35の正圧を導入する。そ
の結果、アクチュエータ48はロッド50を介してレバ
ー46を、第5図中矢印方向に移動してバルブ体43を
回動させ、副スクロール36の出口41を開く。上記所
定の基準人口負圧Pnは、コンプレッサ人口34の負圧
が、第6図に示すように、吸入空気流量と相関関係を有
していることから、所定の吸入空気流量Qa  (主ス
クロール35だけで高いコンプレッサ効率ヲ維持できる
限界の吸入空気流量)のときのコンプレッサ人口負圧P
nとして定められる。したがって、アクチェエータ48
、三方電磁弁55および負圧スイッチ57は吸入空気流
量に基づいてバルブ体43を回動して副スクロール36
の出口41を開閉しており、上記バルブ体43、シャフ
ト44、レバー46、ロッド50、アクチュエータ48
、三方電磁弁55および負圧スイッチ57は吸入空気の
流量に基づいて副スクロール36の出口41を開閉可能
な弁機構67を構成している。
On the other hand, the lever 46 is connected to a rod 50 attached to a diaphragm 49 of an actuator 48, as shown in FIG.
It is divided into. A spring 54 that biases the diaphragm 49 toward the positive pressure chamber 53 is compressed in the atmospheric chamber 52, and positive pressure near the outlet 40 of the main scroll 35 is supplied to the positive pressure chamber 53 via a three-way solenoid valve 55. It has been introduced. When the field coil 56 of the three-way solenoid valve 55 is energized, the positive pressure chamber 53 and the main scroll 35 are connected to each other, and the field coil 56
When the energization is stopped, the positive pressure chamber 53 is communicated with the atmosphere. The field coil 56 is connected to a battery 58 via a negative pressure switch 57, and the negative pressure switch 57 is turned ON and OFF based on the negative pressure at the inlet 34 of the compressor. That is, in the negative pressure switch 57, the inside of the case 59 is divided into an atmospheric chamber 61 and a negative pressure chamber 62 by a diaphragm 60, and the negative pressure from the compressor inlet 34 is introduced into the negative pressure chamber 62, and the diaphragm 60 is connected to the atmospheric chamber 61 side. A spring 63 is provided to compress the spring 63. A contact piece 64 is connected to the diaphragm 60 via the rod 50, and the contact piece 64 turns on and off between contacts 65 and 66. Therefore, the negative pressure switch 57 sets the predetermined reference population negative pressure 2 in the negative pressure chamber 62.
When a negative pressure of 3 or more is introduced, it is turned on and the field coil 56 is energized, and the three-way solenoid valve 55 is activated by the actuator 48.
The positive pressure of the main scroll 35 is introduced into the positive pressure chamber 53 of the main scroll 35 . As a result, the actuator 48 moves the lever 46 in the direction of the arrow in FIG. 5 via the rod 50, rotates the valve body 43, and opens the outlet 41 of the sub scroll 36. The predetermined reference negative pressure Pn is determined by the predetermined intake air flow rate Qa (main scroll 35 Compressor artificial negative pressure P when the intake air flow rate is the limit at which high compressor efficiency can be maintained by
n. Therefore, the actuator 48
, the three-way solenoid valve 55 and the negative pressure switch 57 rotate the valve body 43 based on the intake air flow rate to close the sub scroll 36.
The valve body 43, shaft 44, lever 46, rod 50, actuator 48
, the three-way solenoid valve 55, and the negative pressure switch 57 constitute a valve mechanism 67 that can open and close the outlet 41 of the sub scroll 36 based on the flow rate of intake air.

次に作用を説明する。Next, the action will be explained.

まず、吸入空気流量が基準流量Qaより少ない低流量時
には、副スクロール36の出口41はバルブ体43で閉
止され、主スクロール35のみが利用される。
First, when the intake air flow rate is low than the reference flow rate Qa, the outlet 41 of the sub scroll 36 is closed by the valve body 43, and only the main scroll 35 is used.

すなわち、吸入空気流量が基準流量Qaより少ないとき
には、第6図に示すように、コンプレッサ人口負圧は基
準負圧Pnより高い圧力となっており、負圧スイッチ5
7はOFFとなっている。したがって、三方電磁弁55
はアクチェエータ48の正圧室53を大気に連通し、ア
クチュエータ48はバルブ体43を副スクロール36側
の管体42内壁に押し付けて副スクロール36の出口4
1を閉止している。副スクロール36の出口41が閉止
されているため、コンプレ・/サホイール21により加
速された吸入空気はディフューザ33から主スクロール
35のみを流れてエンジンの燃焼室に供給される。した
がって、コンプレッサホイール21により加速された空
気はディフューザ33および主スクロール35において
その気速かゆるめられ、速度エネルギが圧力エネルギー
に変換されて吸入空気の圧力が高められる。この吸入空
気の圧力は、主スクロール35が小流量用に設計されて
いるため、第7図に実線で示すように、低流量域におい
ても十分高いコンプレッサ効率を得ることができ、適度
な過給圧力を得ることができる。このとき、連通孔39
がシュラウドハウジング26近傍で副スクロール36側
から主スクロール35側に向かって外周方向へ1頃斜し
、ているため、主スクロール35を旋回する空気が遠心
力で副スクロール36に流入するのを防止することがで
き、低流量時のコンプレッサ効率をより一層向上させる
ことができる。また、バルブ体43が隔壁37の先端に
その回転端を持つ片持式のバルブ形状となっているため
、空気の流れる通路面積が主スクロール35から管体4
2へと、徐々に増大し、空気の流れに与える拡がり損失
を小さく抑えることができる。さらに、隔壁37の先端
とバルブ体43の周縁にシール部材47を取り付け、ま
た、バルブ体43の周縁のシール部材47を先端はど薄
く形成したので、バルブ体43と管体42内壁およびバ
ルブ体43と隔壁37との密着性を向上させることがで
き、副スクロール36の影響を受けることなく、主スク
ロール35のみを利用することができる。したがって、
低流量時のコンプレッサ効率をより一層向上させること
ができ、適度な過給圧力を得ることができる。
That is, when the intake air flow rate is lower than the reference flow rate Qa, as shown in FIG. 6, the compressor artificial negative pressure is higher than the reference negative pressure Pn, and the negative pressure switch 5
7 is OFF. Therefore, the three-way solenoid valve 55
communicates the positive pressure chamber 53 of the actuator 48 with the atmosphere, and the actuator 48 presses the valve body 43 against the inner wall of the tube body 42 on the sub scroll 36 side to open the outlet 4 of the sub scroll 36.
1 is closed. Since the outlet 41 of the sub scroll 36 is closed, the intake air accelerated by the compressor/subwheel 21 flows from the diffuser 33 only through the main scroll 35 and is supplied to the combustion chamber of the engine. Therefore, the speed of the air accelerated by the compressor wheel 21 is relaxed in the diffuser 33 and the main scroll 35, and the velocity energy is converted into pressure energy to increase the pressure of the intake air. Since the main scroll 35 is designed for a small flow rate, the pressure of this intake air can be maintained at a sufficiently high compressor efficiency even in a low flow rate range, as shown by the solid line in Figure 7, allowing for moderate supercharging. You can get pressure. At this time, the communication hole 39
is inclined toward the outer circumference from the sub-scroll 36 side to the main scroll 35 side near the shroud housing 26, which prevents the air rotating the main scroll 35 from flowing into the sub-scroll 36 due to centrifugal force. This makes it possible to further improve compressor efficiency at low flow rates. Further, since the valve body 43 has a cantilevered valve shape with its rotating end at the tip of the partition wall 37, the passage area through which air flows is reduced from the main scroll 35 to the pipe body 4.
2, it is possible to suppress the spreading loss to the air flow to a small value. Furthermore, the sealing member 47 is attached to the tip of the partition wall 37 and the periphery of the valve body 43, and the sealing member 47 on the periphery of the valve body 43 is made thinner at the tip. 43 and the partition wall 37 can be improved, and only the main scroll 35 can be used without being affected by the sub scroll 36. therefore,
Compressor efficiency at low flow rates can be further improved, and appropriate supercharging pressure can be obtained.

次に、吸入空気流量が基準流量Qaより多い大流量時に
は、副スクロール36の出口41は開かれ、主スクロー
ル35と副スクロール36が利用される。
Next, when the intake air flow rate is large than the reference flow rate Qa, the outlet 41 of the sub scroll 36 is opened and the main scroll 35 and the sub scroll 36 are utilized.

すなわち、吸入空気流量が基準流量Qaより多いときに
は、第6図に示すように、コンプレッサ入口負圧は基準
負圧Pnより低い圧力となっており、負圧スイッチ57
はONとなっている。したがって、三方電磁弁55はア
クチュエータ48の正圧室53に主スクロール35の出
口40の圧力を導入している。このときの主スクロール
35の出口40の圧力は最高圧力pbに達しており、ア
クチュエータ48のダイヤフラム49は、この圧力によ
りスプリング54の付勢力に抗して大気室52側に移動
する。したがって、アクチュエータ48はレバー46を
第5図中矢印方向に回動してバルブ体43を、第4図に
示すB位置からA位置に回動させる。したがって、副ス
クロール36の出口41が開かれ、コンプレッサホイー
ル21により加速された吸入空気はディフューザ33よ
り主スクロール35を流れるとともに連通孔39より副
スクロール36に侵入して副スクロール36を流れる。
That is, when the intake air flow rate is greater than the reference flow rate Qa, as shown in FIG. 6, the compressor inlet negative pressure is lower than the reference negative pressure Pn, and the negative pressure switch 57
is ON. Therefore, the three-way solenoid valve 55 introduces the pressure at the outlet 40 of the main scroll 35 into the positive pressure chamber 53 of the actuator 48 . At this time, the pressure at the outlet 40 of the main scroll 35 has reached the maximum pressure pb, and the diaphragm 49 of the actuator 48 moves toward the atmospheric chamber 52 against the biasing force of the spring 54 due to this pressure. Therefore, the actuator 48 rotates the lever 46 in the direction of the arrow in FIG. 5 to rotate the valve body 43 from the B position to the A position shown in FIG. 4. Therefore, the outlet 41 of the sub scroll 36 is opened, and the intake air accelerated by the compressor wheel 21 flows through the main scroll 35 from the diffuser 33, enters the sub scroll 36 through the communication hole 39, and flows through the sub scroll 36.

その結果、スクロール容量が主スクロール35のみの場
合より増大し、第7図に示すように、大流量域において
も高いコンプレッサ効率を得ることができる。このとき
、バルブ体43の周縁に取り付けられたシール部材47
が先端はど薄く形成されているため、バルブ体43の厚
みによるプロッケージによる損失を小さく抑えることが
でき、コンプレッサ効率を高く維持することができる。
As a result, the scroll capacity is increased compared to the case where only the main scroll 35 is used, and as shown in FIG. 7, high compressor efficiency can be obtained even in a large flow rate region. At this time, the seal member 47 attached to the periphery of the valve body 43
Since the tip of the valve body 43 is formed to be thin, loss due to blockage due to the thickness of the valve body 43 can be suppressed to a small level, and compressor efficiency can be maintained at a high level.

このように、吸入空気の流量に基づいて弁機構67によ
り副スクロール36の出口41を開閉してスクロール容
量を可変とすることができるので、広範囲の吸入空気流
量域に亘って高いコンプレッサ効率を維持することがで
き、適度な過給圧力を得ることができる。したがって、
エンジン出力や燃費を向上させることかできる。
In this way, the scroll capacity can be varied by opening and closing the outlet 41 of the sub scroll 36 by the valve mechanism 67 based on the flow rate of the intake air, so high compressor efficiency can be maintained over a wide range of intake air flow rates. It is possible to obtain appropriate supercharging pressure. therefore,
It can improve engine output and fuel efficiency.

なお、主スクロール35のみの場合と主スクロール35
と副スクロール36の両方を使用した場合とでは、吸入
空気流量に対するコンプレッサ効率と圧力比は、第8図
に示すように、ある吸入空気流量を境として逆転する。
In addition, in the case of only the main scroll 35 and the case of the main scroll 35
In the case where both the auxiliary scroll 36 and the sub scroll 36 are used, the compressor efficiency and pressure ratio with respect to the intake air flow rate are reversed after a certain intake air flow rate, as shown in FIG.

そこで、この境界となる吸入空気流量に前記基準流量Q
aを設定すると、基準流量Qa以下の吸入空気流量域に
おいては、主スクロール35のみの場合(実線で表示)
の高いコンプレフサ効率と圧力比となり、基準流量Qa
より多い吸入空気流量域においては、主スクロール35
と副スクロール36の両方を使用した場合(破線で表示
)の高いコンプレッサ効率と圧力比となる。そして、基
準流量Qaにおいて、主スクロール35のみの場合のコ
ンプレッサ効率および圧力比から主スクロール35と副
スクロール36の両方を使用した場合のコンプレッサ効
率と圧力比へと移行される。すなわち、前記境界流量に
前記基準流量を設定することにより、広範囲の吸入空気
流量域において高いコンプレッサ効率と圧力比を得るこ
とができる。
Therefore, the reference flow rate Q is
When a is set, in the intake air flow rate range below the reference flow rate Qa, only the main scroll 35 is used (indicated by a solid line).
This results in a high compressor efficiency and pressure ratio, and the standard flow rate Qa
In a larger intake air flow range, the main scroll 35
High compressor efficiency and pressure ratio are obtained when both the auxiliary scroll 36 and the secondary scroll 36 are used (indicated by broken lines). Then, at the reference flow rate Qa, the compressor efficiency and pressure ratio when only the main scroll 35 is used are shifted to the compressor efficiency and pressure ratio when both the main scroll 35 and the sub scroll 36 are used. That is, by setting the reference flow rate to the boundary flow rate, high compressor efficiency and pressure ratio can be obtained in a wide range of intake air flow rates.

尚、本実施例においては、バルブ体43を0N−OFF
的に切換える例を示したが、アクチュエータ48のスプ
リング54の所期設定荷重を主スクロール出口圧力の最
高値Pbと一致させておけば、バルブ体43は空気流量
の増大につれて副スクロール出口開度を大とする移動を
しコンプレッサ効率を第7図に実線で示すように滑らか
につなぐことができる。
In this embodiment, the valve body 43 is turned ON-OFF.
Although an example has been shown in which the predetermined load of the spring 54 of the actuator 48 is made to match the maximum value Pb of the main scroll outlet pressure, the valve body 43 will change the opening degree of the sub scroll outlet as the air flow rate increases. By making a large movement, the compressor efficiency can be smoothly connected as shown by the solid line in FIG.

(効果) 本発明によれば、吸入空気の流量に基ついてスクロール
容量を変化させることができるので、広範囲の吸入空気
流量域に亘って高いコンプレッサ効率を維持することが
できる。したがって、広範囲の吸入空気流量域に亘って
適度な過給圧力を得ることができ、エンジン出力や燃費
を向上させることができる。
(Effects) According to the present invention, since the scroll capacity can be changed based on the flow rate of intake air, high compressor efficiency can be maintained over a wide range of intake air flow rates. Therefore, an appropriate boost pressure can be obtained over a wide range of intake air flow rates, and engine output and fuel efficiency can be improved.

また、上記実施例においては、連通孔をシュラウドハウ
ジング近傍に副スクロール側から主スクロール側に向か
って外周方向へ傾斜させて形成したので、主スクロール
を旋回する空気が遠心力で副スクロールに流入するのを
防止でき、低流量時のコンプレッサ効率をより一層向上
させることができる。また、バルブ体を主スクロールと
副スクロールを分離する隔壁の先端にその回転端を持つ
片持式のバルブ形状に形成したので、低流量時空気の流
れる通路面積が主スクロールから管体へと徐々に増大し
、空気の流れに与える拡がり損失を小さく抑えることが
できる。さらに、隔壁の先端とバルブ体の周縁にシール
部材を取り付け、また、バルブ体の周縁のシール部材を
先端はど薄(形成したので、低流量時には、バルブ体と
管体内壁およびバルブ体と隔壁との密着性を向上させて
副スクロールの影響を防止でき、大流量時には、バルブ
体の厚みによるブロンケージによる損失を小さく抑える
ことができる。したがって、上記実施例においては、広
範囲の吸入空気流量域に亘ってコンプレッサ効率をより
一層高めることができ、より一層エネルギ出力や燃費を
向上させることができる。
In addition, in the above embodiment, the communication hole is formed near the shroud housing so as to be inclined in the outer circumferential direction from the sub-scroll side to the main scroll side, so that the air rotating the main scroll flows into the sub-scroll due to centrifugal force. This makes it possible to further improve compressor efficiency at low flow rates. In addition, since the valve body is formed into a cantilevered valve shape with its rotating end at the tip of the partition wall that separates the main scroll and sub scroll, the passage area through which air flows at low flow rates gradually increases from the main scroll to the pipe body. The expansion loss caused by the air flow can be kept small. Furthermore, a sealing member is attached to the tip of the bulkhead and the periphery of the valve body, and the sealing member on the periphery of the valve body is made thin at the tip. It is possible to prevent the influence of the sub-scroll by improving the adhesion with the valve body, and at the time of a large flow rate, it is possible to suppress the loss due to bronzeage due to the thickness of the valve body.Therefore, in the above embodiment, the intake air flow rate range is wide. As a result, compressor efficiency can be further increased, and energy output and fuel efficiency can be further improved.

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

第1図〜第8図は本発明の一実施例を示す図であり、第
1図はそのコンプレッサの断面図、第2図はそのコンプ
レッサの側面部分断面図、第3図は第2図のA矢視図、
第4図は第2図のIV−IV矢視断面図、第5図はその
弁機構を示す概略図、第6図はその吸入空気流量とコン
プレッサ入口負圧および主スクロール出口圧力との関係
を示す図、第7図はその吸入空気流量とコンプレッサ効
率の関係を示す特性図、第8図はその吸入空気流量に対
する圧力比とコンプレッサ効率との関係を主スクロール
のみを使用した場合と主・副スクロール両方を使用した
場合とについて比較して示した特性図である。第9図は
従来のターボチャージャを示す断面図である。 21− ・・−コンプレッサホイール、25−−−−−
−コンプレフサハウジング、33・・−・−ディフュー
ザ、 35・・−−−一主スクロール、 36−−−−−一副スクロール、 39−−−−−一連通孔、 6フ一−−−−−弁機構。
1 to 8 are diagrams showing one embodiment of the present invention, in which FIG. 1 is a sectional view of the compressor, FIG. 2 is a side partial sectional view of the compressor, and FIG. 3 is the same as that of FIG. A arrow view,
Fig. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV in Fig. 2, Fig. 5 is a schematic diagram showing the valve mechanism, and Fig. 6 shows the relationship between the intake air flow rate, compressor inlet negative pressure, and main scroll outlet pressure. Figure 7 is a characteristic diagram showing the relationship between the intake air flow rate and compressor efficiency, and Figure 8 is a characteristic diagram showing the relationship between the pressure ratio and compressor efficiency with respect to the intake air flow rate when only the main scroll is used and when only the main scroll is used. It is a characteristic diagram showing a comparison between the case where both scrolls are used. FIG. 9 is a sectional view showing a conventional turbocharger. 21-...-Compressor wheel, 25-------
- Compressor housing, 33...--Diffuser, 35...--One main scroll, 36--One sub-scroll, 39-----Series of through holes, 6---- - Valve mechanism.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 コンプレッサホイール先端近傍周沿のコン プレッサハウジング内にディフューザを形成し、該ディ
フューザの外周にディフューザに連通する主スクロール
と、主スクロールの出口で主スクロールに合流するとと
もに主スクロールに連通孔により連通された副スクロー
ルと、を分割形成し、主スクロールと副スクロールの合
流部に吸入空気の流量に基づいて副スクロールの出口を
開閉可能な弁機構を設けたことを特徴とするコンプレッ
サ。
[Claims] A diffuser is formed in the compressor housing along the circumference near the tip of the compressor wheel, a main scroll is connected to the diffuser on the outer periphery of the diffuser, and the main scroll joins the main scroll at the exit of the main scroll and communicates with the main scroll. 1. A compressor comprising a sub-scroll that is separated and communicated by a hole, and a valve mechanism that can open and close an outlet of the sub-scroll based on the flow rate of intake air is provided at the confluence of the main scroll and the sub-scroll.
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