JP2017125472A - 過給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】価格上昇と燃費低下を抑制しつつ、堆積したデポジットを容易に除去することができる過給装置を提供すること【解決手段】過給装置１は、コンプレッサハウジング２０と吸気配管３とを備える。コンプレッサハウジング２０の内側には空気を流通させる空気流路１０が形成され、空気流路１０にはインペラ１３が配されているとともに、インペラ１３に向けて空気を吸い込む吸気口１１が設けられている。吸気口１１には吸気配管３が接続されている。吸気配管３は筒状をなし、一方の端部に吸気口１１に接続される吸気口接続部３１を有し、吸気口接続部３１を介して吸気口１１に吸い込まれる空気を供給する。そして、吸気配管３には、空気流路１０に堆積したデポジットと相溶する清浄剤を空気流路１０に噴射するための清浄剤噴射装置１００が接続可能な噴射装置接続部３３が設けられている。【選択図】図３

Description

本発明は、過給装置に関する。

自動車等に搭載される過給装置は、コンプレッサとタービンとを有するターボチャージャを備える。コンプレッサの外殻を成すコンプレッサハウジングは、インペラが配された空気流路を内側に有する。空気流路は、インペラに向けて空気を吸い込む吸気口と、インペラから吐出された圧縮空気が流れ込む吐出スクロール室とを有する。さらに、コンプレッサハウジングは、インペラに対向するシュラウド面と、該シュラウド面から吐出スクロール室に向かって延びるディフューザ面とを有する。インペラを一端に固定したロータシャフトを回転自在に支持する軸受ハウジングは、コンプレッサハウジングのディフューザ面との間にディフューザ通路を形成する。そして、吸気口には吸気配管が接続されている。

ターボチャージャにおいて、インペラは、吸気配管から吸気口を通じて空気流路に空気を吸い込むとともに圧縮する。圧縮された空気はインペラから吐出され、ディフューザ通路を通過して吐出スクロール室に流れ込み、さらに吐出スクロール室から内燃機関側へ吐出される。

例えば、内燃機関には、クランクケース内に発生したブローバイガス（主に未燃焼ガス）を吸気通路に還流させ、クランクケース内やヘッドカバー内を浄化させるブローバイガス還流装置（以下、ＰＣＶという）を備えたものがある。この場合、ブローバイガスに含まれるオイル（オイルミスト）がＰＣＶからターボチャージャにおけるコンプレッサの上流側の吸気通路に流出することがある。

このとき、コンプレッサの出口空気圧力が高いとその出口空気温度も高くなるため、ＰＣＶから流出したオイルが蒸発を起因とする濃縮・高粘度化によってコンプレッサハウジングのディフューザ面やそれに対向する軸受ハウジングの表面等にデポジットとなって堆積することがある。そして、堆積したデポジットによってディフューザ通路が狭められ、ターボチャージャの性能低下を招き、さらには内燃機関の出力低下を招くおそれがある。

従来は、上述したようなディフューザ通路におけるデポジットの堆積を防止するため、コンプレッサの出口空気温度をある程度抑制していた。そのため、ターボチャージャの性能を充分に発揮することができず、また内燃機関の出力を充分に高めることができなかった。

そこで、空気流路内に付着するデポジットを除去するために、特許文献１には、空気流路内にデポジットと相溶する清浄剤を供給する清浄剤供給手段を備えた過給装置の構成が開示されている。かかる過給装置では、デポジットと相関する物理量、例えば、コンプレッサ効率ηの変化量（低下量）に基づいて清浄剤の供給を制御している。

一方、車両の走行距離や使用状況に応じて、オイルの劣化度合いを推測し、オイル交換時期をユーザーに知らせるための警告ランプを備えた構成がある。かかる構成は、オイルライフモニタリングシステム（ＯＬＭ）やオイルマネジメントモニタリングシステム（ＯＭＭ）などと呼ばれることがある。ＯＬＭでは、例えば、車両の走行距離が５，０００ｋｍに達すると上記警告ランプを点灯する。そして、当該警告ランプが点灯したにもかかわらずオイル交換をしなかった場合には、走行距離が３０，０００〜４０，０００ｋｍに達したときに再度上記警告ランプを点灯する。これにより、オイルが過度に劣化する前に新しいオイルに交換することをユーザーに促す。そして、新しいオイルに交換されることにより、デポジットの堆積が抑制されることとなる。

特開２００８−１３８６２３号公報

オイルが過度に劣化する前にオイルの交換がなされている場合には、デポジットの堆積が抑制されることから、デポジットを除去するための清浄剤供給装置が稼働する機会が到来しないこととなる。そして、ユーザーの多くは、自主的にオイル交換を定期的に行ったり、上述のＯＬＭやＯＭＭ等の警告ランプの点灯に応じてオイル交換を行うため、上記清浄剤供給装置を特段必要としない。すなわち、上記清浄剤供給装置は、オイル交換を行わずにオイルが過度に劣化した状態で使用する一部のユーザーのみ（以下、特定ユーザーという）が必要とするものである。そして、上記清浄剤供給装置が車両の初期装備として備えられていることは、車両価格の上昇を招いたり、車両重量の増加に起因する燃費の低下を招いたりすることとなり、特定ユーザー以外の多くのユーザーにとっては好ましくない。

一方、単に、上記清浄剤供給装置を設けないこととすれば、オイル交換を行わなかった場合に空気流路に堆積するデポジットを容易に除去することができない。そのため、特定ユーザーにおいては、上述の如くターボチャージャの性能を充分に発揮することができず、また内燃機関の出力を充分に高めることができないという問題が依然として生じることとなる。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、価格上昇と燃費低下を抑制しつつ、堆積したデポジットを容易に除去することができる過給装置を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、空気を流通させる空気流路と、該空気流路に配されたインペラと、該インペラに向けて空気を吸い込む吸気口と、上記インペラの外周側において周方向に形成され、上記インペラから吐出される圧縮空気を外部へ導く吐出スクロール室と、を有するコンプレッサハウジングと、
筒状をなすとともに、一方の端部に上記吸気口に接続される吸気口接続部を有し、該吸気口接続部を介して上記吸気口に吸い込まれる空気を供給する吸気配管と、
を備え、
該吸気配管には、上記空気流路に堆積したデポジットと相溶する清浄剤を上記空気流路に噴射するための清浄剤噴射装置が接続可能な噴射装置接続部が設けられている、過給装置にある。

上記過給装置によれば、コンプレッサハウジングの吸気口に接続された吸気配管に清浄剤を噴射する清浄剤噴射装置が接続させる噴射装置接続部が設けられている。そのため、コンプレッサハウジングの空気流路にデポジットが堆積した場合には、当該噴射装置接続部に清浄剤噴射装置を接続して、清浄剤を吸気配管に噴射することにより、デポジットと清浄剤とを相溶させて、デポジットを除去することができる。そして、当該清浄剤噴射装置は、デポジットの除去を要するときに噴射装置接続部に接続すればよいため、当該過給装置や車両に初期装備として備えられている必要がない。これにより、当該過給装置の価格を低減でき、引いては車両価格を低減することができる。また、清浄剤噴射装置を搭載する必要がないため、車両重量を低減することができ、燃費の向上に寄与する。さらに、デポジットを除去するときには、インペラを回転させつつ清浄剤噴射装置を噴射装置接続部に接続して清浄剤を噴射すればよいため、容易にデポジットを除去することができる。

以上のように、本発明によれば、価格上昇と燃費低下を抑制しつつ、堆積したデポジットを容易に除去することができる過給装置を提供することができる。

実施例１における、過給装置の断面図。 図１における、II-II線位置断面図。 実施例１における、デポジット除去作業時の過給装置の断面図。 図３における、III-III線位置断面図。

上記噴射装置接続部は、該噴射装置接続部に接続された上記清浄剤噴射装置から上記吸気口に向けて、上記清浄剤が噴射されるように構成されていることが好ましい。この場合には、清浄剤噴射装置から噴射された清浄剤が、吸気口から空気流路に入り込みやすくなる。そのため、清浄剤が空気流路内に堆積したデポジットに到達しやすくなり、デポジット除去の効果が一層向上する。

上記噴射装置接続部は、上記清浄剤噴射装置から上記インペラの先端に向けて、上記清浄剤が噴射されるように構成されていることが好ましい。この場合には、清浄剤噴射装置から噴射された清浄剤が、インペラに到達しやすくなる。そして、清浄剤はインペラにより吸い込まれた空気とともに、空気流路内に吸い込まれて、空気流路内に堆積したデポジットに到達しやすくなる。その結果、デポジット除去の効果が一層向上する。

上記吸気配管の内壁には凹部が設けられており、該凹部を形成する内壁に上記噴射装置接続部が形成されていることが好ましい。この場合には、噴射装置接続部が吸気配管内を流通する空気の流れを阻害することが抑制され、吸気効率の低下が抑制される。

上記噴射装置接続部には、着脱自在な栓部材によりシール可能に構成されていることが好ましい。この場合には、デポジットの除去作業をしない場合には、栓部材により噴射装置接続部をシールすることにより、噴射装置接続部から空気が漏えいすることが防止された状態とすることができ、吸気効率の低下が防止される。一方、デポジットの除去作業をする場合には、栓部材を噴射装置接続部から取り外して、噴射装置接続部に清浄剤噴射装置を接続可能な状態とすることができる。そして、デポジットの除去作業が終了した際に、再度栓部材を噴射装置接続部に取り付けることにより、噴射装置接続部をシールすることができる。これにより、簡易な構成で、必要に応じて噴射装置接続部のシール状態を変更することができ、使い勝手が良くなる。

（実施例１）
以下、本過給装置の実施例について説明する。
図１、図２に示すように、過給装置１は、コンプレッサハウジング２０と吸気配管３とを備える。
コンプレッサハウジング２０は、空気流路１０、インペラ１３、吸気口１１、及び吐出スクロール室１２を備える。
空気流路１０は、空気を流通させる。
インペラ１３は、該空気流路１０に配されている。
吸気口１１は、インペラ１３に向けて空気を吸い込む。
吐出スクロール室１２は、インペラ１３の外周側において周方向に形成され、インペラ１３から吐出される圧縮空気を外部へ導く。

また、吸気配管３は、筒状をなすとともに、一方の端部に吸気口１１に接続される吸気口接続部３１を有する。吸気配管３は吸気口接続部３１を介して吸気口１１に吸い込まれる空気を供給する。
そして、図３、図４に示すように、吸気配管３には、空気流路１０に堆積したデポジットと相溶する清浄剤を空気流路１０に噴射するための清浄剤噴射装置１００が接続可能な噴射装置接続部３３が設けられている。

以下、本実施例の過給装置１について、詳述する。
図１〜図４に示すように、本例の過給装置１に備えられるターボチャージャ２は、ＰＣＶを備えた内燃機関に接続して用いることができる。ターボチャージャ２は、自動車等の内燃機関から排出される排ガスによってタービンを回転させ、その回転力を利用してコンプレッサにおいて吸入空気を圧縮し、その圧縮空気を内燃機関に送り込むよう構成されている。したがって、ターボチャージャ２は、軸方向において、コンプレッサの外殻を構成するコンプレッサハウジング２０と反対側にタービンハウジング（図示略）を備えている。

タービンハウジングの内側には、タービンインペラが配された排ガス流路が形成されている。タービンインペラは、ロータシャフト１４に固定されている。すなわち、ロータシャフト１４によって、コンプレッサのインペラ１３とタービンインペラとが連結されている。これにより、タービンインペラの回転に伴い、コンプレッサのインペラ１３が回転するよう構成されている。

図１〜図４に示すように、コンプレッサハウジング２０は、吸気口１１を形成する筒状の吸気口形成部２１と、シュラウド面２２及びディフューザ面２３を形成するシュラウド部２４と、吐出スクロール室１２を形成する吐出スクロール室形成部２６とを有する。ディフューザ面２３は、軸受ハウジング４０の対向面４２に対向するように円環状に形成されている。また、ディフューザ面２３は、軸受ハウジング４０の対向面４２との間にディフューザ通路１５を形成している。

また、コンプレッサハウジング２０のシュラウド部２２の内周側には、インペラ１３が配置されている。インペラ１３は、軸端ナット１６によってロータシャフト１４に固定されるハブ１３１と、ハブ１３１の外周面から突出してなると共に周方向に並んで配置された複数のブレード１３２とを有する。複数のブレード１３２は、コンプレッサハウジング２０のシュラウド面２２に対向して配置されている。

また、コンプレッサハウジング２０とタービンハウジングとの間には、ロータシャフト１４を回転自在に軸支する軸受ハウジング４０が配置されている。軸受ハウジング４０の軸方向の一端側には、略円板状のフランジ部４１が設けられている。フランジ部４１におけるコンプレッサ側の面には、コンプレッサハウジング２０のディフューザ面２３に対向する対向面４２が円環状に形成されている。コンプレッサハウジング２０の吸気口形成部２１の縁には円環状のフランジ部２７が形成されている。

吸気配管３はその一端に、コンプレッサハウジング２０のフランジ部２７を介して吸気口１１に接続される吸気口接続部３１が形成されている。吸気配管３は筒状を成しており、その内側が吸気通路３０となっている。インペラ１３により吸い込まれる空気は、吸気配管３の吸気通路３０を介して供給される。

吸気配管３には、図１〜図４に示すように、清浄剤を噴射する清浄剤噴射装置１００が接続可能な噴射装置接続部３３が形成されている。噴射装置接続部３３は、吸気配管３の外側壁面から吸気配管３内側の吸気通路３０まで貫通する貫通孔からなる。噴射装置接続部３３は、吸気配管３に径方向外側に膨出する膨出部３５に形成されている。そして、吸気配管３の内壁面３２において膨出部３５の内側に相当する部分には凹部３４が形成されている。凹部３４は、膨出部３５を吸気通路３０側からエンドミルで切削することにより形成することができる。そして、噴射装置接続部３３における吸気配管３の内側（すなわち、吸気通路３０）に開口する開口部３３ａは、凹部３４の内壁面３２ａに位置している。

本例では、噴射装置接続部３３には、図３、図４に示すように、清浄剤噴射装置１００の先端に設けられた清浄剤噴射部１０１が取り付け可能となっている。本例では、噴射装置接続部３３の内壁にはネジ溝（図示せず）が形成されているとともに、清浄剤噴射部１０１の外周面には、噴射装置接続部３３の内壁のネジ溝に螺合するネジ山（図示せず）が形成されている。そして、清浄剤噴射部１０１が噴射装置接続部３３に螺入することにより、清浄剤噴射装置１００が噴射装置接続部３３に確実に接続されることとなる。そして、清浄剤噴射装置１００が噴射装置接続部３３に接続された状態において、清浄剤噴射部１０１から清浄剤が吸気口１１に向けて噴射されることとなる。すなわち、噴射装置接続部３３は、清浄剤噴射部１０１から噴射される清浄剤の噴射方向Ｇが、ターボチャージャ２の吸気口１１に向かうように構成されている。

そして、図３、図４に示すように、本例では噴射装置接続部３３は、噴射方向Ｇが吸気口１１の奥に位置するインペラ１３に向かうように構成されている。さらに本例では、図３に示すように、噴射装置接続部３３は、清浄剤噴射部１０１における清浄剤の噴射方向Ｇの軸線ＧＬ（清浄剤噴射部１０１から噴射領域Ｒの中心位置ＲＯを通る仮想直線）がインペラ１３の先端における遠い側の端部１３ａを通るように構成されている。これにより、清浄剤は清浄剤噴射部１０１から吸気口１１に向けて噴射されるとともに、吸気口１１の奥のインペラ１３に向かうこととなる。

また、噴射装置接続部３３に清浄剤噴射装置１００が接続されていない状態では、図１、図２に示すように、噴射装置接続部３３に栓部材５０が取り付けられている。栓部材５０は噴射装置接続部３３に対して着脱可能となっている。本例では、栓部材５０は、噴射装置接続部３３に螺合可能なボルト状となっている。

清浄剤噴射装置１００から噴射される清浄剤としては、デポジットと相溶するものであって、例えば、マークテック株式会社製のスーパーチェック洗浄液等、液体状態のものを用いることができる。

次に、本例におけるデポジットの除去態様について説明する。
本例の過給装置１が搭載された車両において、例えば、ＯＬＭやＯＭＭ等の警告ランプが点灯したにも関わらず、オイル交換を行わなかったことによってオイルが過度に劣化した場合にデポジットの除去を行うことが好ましい。デポジットの除去作業は、当該車両を清浄剤噴射装置１００が備えられた自動車整備所、ガソリンスタンド等の所定のステーションに持ち込むことにより行うことができる。当該ステーションでは、まず、噴射装置接続部３３に取り付けられた栓部材５０を取り外す。そして、ステーションに備えられた清浄剤噴射装置１００の清浄剤噴射部１０１を噴射装置接続部３３に螺入する。その後、車両のエンジンを始動するとともに、清浄剤噴射部１０１から清浄剤を噴射する。これにより、インペラ１３の回転により吸気配管３を介して空気が吸入口１１から吸い込まれるのに伴って、清浄剤噴射部１０１から噴射された清浄剤が吸入口１１から吸い込まれる。

そして、清浄剤は、コンプレッサハウジング２０内の空気流路１０を通って、ディフューザ通路１５等に堆積したデポジットと相溶する。これにより、デポジットはディフューザ通路１５等から剥離しやすくなり、インペラ１３から吐出される圧縮空気により吹き飛ばされて、吐出スクロール１２を介してターボチャージャ２の外部に排出される。その後、清浄剤噴射部１０１からの清浄剤の噴射を停止し、車両のエンジンを停止する。そして、清浄剤噴射部１０１を噴射装置接続部３３から取り外し、栓部材５０を再度噴射装置接続部３３に取り付けて、デポジットの除去作業を終了する。

本例の過給装置１による作用効果について、以下に詳述する。
本例の過給装置１によれば、コンプレッサハウジング２０の吸気口１１に接続された吸気配管３に清浄剤を噴射する清浄剤噴射装置１００が接続される噴射装置接続部３３が設けられている。そのため、コンプレッサハウジング２０内の空気流路１０にデポジットが堆積した場合には、噴射装置接続部３３に清浄剤噴射装置１００を接続して、清浄剤を吸気配管３に噴射することにより、空気流路１０に堆積したデポジットと清浄剤とを相溶させて、デポジットを除去することができる。そして、清浄剤噴射装置１００は、デポジットの除去を要するときに噴射装置接続部３３に接続すればよいため、本例の過給装置１や車両に初期装備として備えられている必要がない。これにより、過給装置１の価格を低減でき、引いては車両価格を低減することができる。また、清浄剤噴射装置１００を車両に搭載する必要がないため、車両重量を低減することができ、燃費の向上に寄与する。さらに、デポジットを除去するときには、インペラ１３を回転させつつ清浄剤噴射装置１００を噴射装置接続部３３に接続して清浄剤を噴射すればよいため、容易にデポジットを除去することができる。

また、本例では、噴射装置接続部３３は、噴射装置接続部３３に接続された清浄剤噴射装置１００から吸気口１１に向けて、清浄剤が噴射されるように構成されている。これにより、清浄剤噴射装置１００から噴射された清浄剤が、吸気口１１からコンプレッサハウジング２０内の空気流路１０内に入り込みやすくなる。そのため、清浄剤が空気流路１０内に堆積したデポジットに到達しやすくなり、デポジット除去の効果が一層向上する。

また、本例では、噴射装置接続部３３は、清浄剤噴射装置１００からインペラ１３に向けて、清浄剤が噴射されるように構成されている。これにより、清浄剤噴射装置１００から噴射された清浄剤が、インペラ１３に到達しやすくなる。そして、清浄剤はインペラ１３により吸い込まれた空気とともに、空気流路１０に吸い込まれて、空気流路１０内に堆積したデポジットに一層到達しやすくなる。その結果、デポジット除去の効果が一層向上する。

なお、本例では、噴射装置接続部３３は、清浄剤噴射部１０１における清浄剤の噴射方向Ｇの軸線ＧＬ（清浄剤噴射部１０１から噴射領域の中心位置に向かう仮想直線）がインペラ１３の軸方向先端における遠い側の端部１３ａを通るように構成されている。これにより、図３、図４に示すように、清浄剤噴射部１０１から吸気配管３の吸気通路３０に噴射された清浄剤が吸気通路３０を流通する空気の流れＳによってインペラ１３側に引き寄せられることにより、当該清浄剤が効率よく吸気口１１内に吸い込まれることとなる。これにより、清浄剤が空気流路１０内に堆積したデポジットにより一層到達しやすくなる。

また、本例では、吸気配管３の内壁３２には凹部３４が設けられており、凹部３４を形成する内壁３２に噴射装置接続部３３が形成されている。これにより、噴射装置接続部３３が吸気配管３内の吸気通路３０を流通する空気の流れＳを阻害することが抑制され、吸気効率の低下が抑制される。

また、本例では、噴射装置接続部３３には、着脱自在な栓部材５０によりシール可能に構成されている。これにより、デポジットの除去作業をしない場合には、栓部材５０により噴射装置接続部３３をシールすることにより、噴射装置接続部３３から空気が漏えいすることが防止された状態とすることができ、吸気効率の低下が防止される。一方、デポジットの除去作業をする場合には、栓部材５０を噴射装置接続部３３から取り外して、噴射装置接続部３３に清浄剤噴射装置１００を接続可能な状態とすることができる。そして、デポジットの除去作業が終了した際に、再度栓部材５０を噴射装置接続部３３に取り付けることにより、噴射装置接続部３３をシールすることができる。これにより、簡易な構成で、必要に応じて噴射装置接続部３３のシール状態を変更することができ、使い勝手に優れる。

なお、本例では、噴射装置接続部３３の内壁と清浄剤噴射部１０１とを螺合可能なように構成したが、これに限らず、清浄剤噴射部１０１から噴射される清浄剤の噴射方向Ｇを所定の方向に固定することができる態様であればよい。

また、本例では、噴射装置接続部３３に接続される清浄剤噴射装置１００はステーションに備えられたものを使用することを開示したが、これに限らず、ユーザーが清浄剤噴射装置１００を所有する場合には、ユーザーが自ら作業をしてもよい。また、清浄剤噴射装置１００は、繰り返し使用できるものに限らず、使い捨てのものであってもよい。

以上のように、本発明によれば、価格上昇と燃費低下を抑制しつつ、堆積したデポジットを容易に除去することができる過給装置１を提供することができる。

１ 過給装置
１０ 空気流路
１１ 吸気口
１３ インペラ
２０ コンプレッサハウジング
３ 吸気配管
３１ 吸気口接続部
３３ 噴射装置接続部
３４ 凹部
１００ 清浄剤噴射装置
１０１ 清浄剤噴射部

Claims (5)

1. 空気を流通させる空気流路と、該空気流路に配されたインペラと、該インペラに向けて空気を吸い込む吸気口と、上記インペラの外周側において周方向に形成され、上記インペラから吐出される圧縮空気を外部へ導く吐出スクロール室と、を有するコンプレッサハウジングと、
   筒状をなすとともに、一方の端部に上記吸気口に接続される吸気口接続部を有し、該吸気口接続部を介して上記吸気口に吸い込まれる空気を供給する吸気配管と、
   を備え、
   該吸気配管には、上記空気流路に堆積したデポジットと相溶する清浄剤を上記空気流路に噴射するための清浄剤噴射装置が接続可能な噴射装置接続部が設けられている、過給装置。
2. 上記噴射装置接続部は、該噴射装置接続部に接続された上記清浄剤噴射装置から、上記吸気口に向けて上記清浄剤が噴射されるように構成されている、請求項１に記載の過給装置。
3. 上記噴射装置接続部は、上記清浄剤噴射装置から上記インペラの先端に向けて、上記清浄剤が噴射されるように構成されている、請求項１に記載の過給装置。
4. 上記吸気配管の内壁には凹部が設けられており、該凹部を形成する内壁に上記噴射装置接続部が形成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の過給装置。
5. 上記噴射装置接続部には、着脱自在な栓部材によりシール可能に構成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の過給装置。

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