压缩机单元

摘要

本发明提供一种压缩机单元，具有：压缩机(101)，其使用叶轮(11)压缩发动机的吸入空气、叶轮室(110)，其以叶轮能够旋转的方式收纳叶轮(11)、进气流路(111)，其沿叶轮(11)的轴线(CL)延伸，向叶轮室(110)导入吸入空气、通气流路(112)，其以与叶轮(11)的轴线(CL)交叉的方式设置，将发动机的窜缸混合气向进气流路(111)导入、以及整流板(120)，其在通气流路(112)的同进气流路(111)相对的入口(112a)与叶轮室(110)之间，沿着叶轮(11)的轴线(CL)设置。整流板(120)相对于通气流路(112)的入口(112a)，在与叶轮(11)的轴线(CL)正交的方向偏移而配置。

权利要求

1.一种压缩机单元，其特征在于，具有：

压缩机(101)，其使用叶轮(11)压缩内燃机的吸入空气；

叶轮室(110)，其以所述叶轮(11)能够旋转的方式收纳所述叶轮(11)；

进气流路(111)，其沿所述叶轮(11)的轴线延伸，并向所述叶轮室(110)导入吸入空气；

通气流路(112)，其将所述内燃机的窜缸混合气导入所述进气流路(111)内；以及整流板(120)，其在所述通气流路(112)的同所述进气流路(111)相对的入口(112a)与所述叶轮室(110)之间，沿着所述叶轮(11)的轴线设置，所述整流板(120)相对于所述通气流路(112)的入口(112a)，在与所述叶轮(11)的轴线正交的方向偏移而配置。

2.根据权利要求1所述的压缩机单元，其特征在于，

所述整流板(120)配置为，阻断从所述叶轮室(110)逆流到所述进气流路(111)的回旋流朝向所述通气流路(112)的入口(112a)流动。

3.根据权利要求2所述的压缩机单元，其特征在于，

所述整流板(120)设置于相对于所述通气流路(112)的入口(112a)，向与所述叶轮(11)的轴线正交的方向中的一方偏移了的位置和向另一方偏移了的位置。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的压缩机单元，其特征在于，所述整流板(120)设置为从形成所述进气流路(111)的顶板(142)向下方延伸，所述整流板(120)的顶端部位于比所述叶轮室(110)的入口靠上侧的位置。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的压缩机单元，其特征在于，所述进气流路(111)具有构成所述叶轮室(110)的入口的第1流路(151)、设在所述第1流路(151)的上游侧且流路截面积比所述第1流路(151)大的第2流路(152)、设在所述第1流路(151)和第2流路(152)之间且从所述第2流路(152)到第1流路(151)倾斜的锥部(153)。

6.根据权利要求5所述的压缩机单元，其特征在于，

所述整流板(120)配置于比所述第1流路(151)的周面靠径向外侧。

7.根据权利要求5或6所述的压缩机单元，其特征在于，还具有构成所述第2流路(152)的第1部件(140a)、构成所述第1流路(151)和所述锥部(153)的第2部件(140b)，所述整流板(120)安装于所述第1部件(140a)的内周面。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的压缩机单元，其特征在于，所述通气流路(112)设置为与叶轮(11)的轴线(CL)交叉。

说明书

压缩机单元

技术领域

[0001] 本发明涉及一种搭载于车辆的压缩机单元。

背景技术

[0002] 已知有具有叶轮(旋翼)和整流板的压缩机，该叶轮将吸入空气压缩并供给至内燃机，该整流板在相对于叶轮的上游侧固定于吸入空气流路，从叶轮的旋转轴方向观察，该整流板的至少一部分比叶轮的入口的外周缘向旋转轴侧突出，且沿着旋转轴的方向延伸。这样的装置例如记载于专利文献1中。

[0003] 然而，漏出到内燃机的曲轴箱内的窜缸混合气有时回流至吸入空气的流路中比叶轮靠上游侧。因此，例如在专利文献1记载的压缩机中，在使窜缸混合气回流至吸入空气流路中的整流板的上游侧的情况下，窜缸混合气所含的油、未燃烧的燃料等液体有可能会附着在整流板上。

[0004] 现有技术文献

[0005] 专利文献1：日本特开2015-105644号公报(JP2015-105644A)。

发明内容

[0006] 本发明一技术方案的压缩机单元，具有：压缩机，其使用叶轮压缩内燃机的吸入空气；叶轮室，其以叶轮能够旋转的方式收纳叶轮；进气流路，其沿叶轮的轴线延伸，并向叶轮室导入吸入空气；通气流路，其将内燃机的窜缸混合气向进气流路内导入；以及整流板，其在通气流路的同进气流路相对的入口与叶轮室之间沿着叶轮的轴线设置。整流板相对于通气流路的入口，在与叶轮的轴线正交的方向偏移而配置。

附图说明

[0007] 本发明的目的、特征以及优点，通过与附图相关的以下实施方式的说明进一步阐明。

[0008] 图1是表示本发明一实施方式的发动机的增压系统的概略结构的立体图。

[0009] 图2是表示图1的增压系统的概略结构的俯视图。

[0010] 图3是表示沿图2的III-III线剖开的进气导管的横剖视图。

[0011] 图4是表示沿图2的IV-IV线剖开的进气导管的纵剖视图。

[0012] 图5是设有本发明一实施方式的第1变形例的整流板的进气导管的横剖视图。

[0013] 图6是设有本发明一实施方式的第2变形例的整流板的进气导管的纵剖视图。

[0014] 图7是设有本发明一实施方式的第3变形例的整流板的进气导管的纵剖视图。

[0015] 图8是表示出口节流阀的开度与空气流量计的输出的标准偏差之间的关系的图。

具体实施方式

[0016] 以下，参照图1～图8对本发明一实施方式进行说明。本发明一实施方式的压缩机单元搭载于车辆。

[0017] 图1是表示具有本发明一实施方式的压缩机单元200的发动机1的增压系统10的概略结构的立体图，图2是表示图1的增压系统10的概略结构的俯视图。在图1中，用实线表示增压系统10，用双点划线表示其他结构。增压系统10通过使用作为内燃机的发动机1的排气能量驱动压缩机101旋转，对供给至发动机1的吸入空气加压。

[0018] 如图1和图2所示，增压系统10具有：配置于发动机1的侧部的增压器100、空气滤清器箱21、将增压器100和空气滤清器箱21连接起来的进气管道24、沿发动机1的上部配置的通气管道26。在发动机1和增压系统10搭载于车辆的状态下，如图1所示，构成为在增压器100的上部敷设通气管道26，通气流路112的入口112a位于后述的进气流路111的上部，窜缸混合气从进气流路111的上方导入(参照图3、图4)。

[0019] 如图2所示，增压器100具有配置于排气流路上的涡轮机102、配置于进气流路上的压缩机101。另外，压缩机101和到达压缩机101的流路(进气流路111等)等构成本实施方式的压缩机单元200。

[0020] 在涡轮机102中，多个蜗轮叶片22呈放射状地设在旋转轴，并由从发动机1的排气部排出的废气的能量驱动旋转。即，蜗轮叶片22将废气的能量转化为机械能。压缩机101具有与蜗轮叶片22的旋转轴机械连结且与蜗轮叶片22一体旋转的叶轮11。叶轮11为将轴向的流动转换为径向并加压的离心叶轮。压缩机101使用叶轮11将吸入空气压缩，并供给至发动机1的进气部(未图示的发动机气缸)。另外，虽然省略了图示，但叶轮11具有与蜗轮叶片22的旋转轴连结的轮和设在轮的圆锥状的毂面的多个叶片。各叶片在轮的毂面上沿着周向等间隔地设置。

[0021] 空气滤清器箱21对从外部进入的空气(外部空气)进行净化。进气管道24的上游侧端部与空气滤清器箱21连接，下游侧端部与增压器100连接。在空气滤清器箱21设有与进气管道24连接的管接头21a，在该管接头21a安装有用于检测吸入空气的流量的空气流量计25。

[0022] 进气管道24在搭载于车辆的状态下大致水平延伸。进气管道24的下游侧端部与构成增压器100的轮廓的外壳13连接。外壳13具有收纳叶轮11和蜗轮叶片22的主外壳130以及设在主外壳130和进气管道24之间的进气导管140。进气导管140在水平面内构成为大致L字形。

[0023] 图3是沿图2的III-III线剖开的进气导管140的横剖视图，图4是沿图2的IV-IV线剖开的进气导管140的纵剖视图。另外，图3和图4是从侧方观察搭载于车辆的状态下的进气导管140所得到的图。即，图3和图4中的上下方向与增压系统10搭载于车辆时的铅垂方向相同。还有，如图3所示，将进气导管140的左右方向以图示的方式来定义。

[0024] 如图3所示，通气管道26的一端部与设在进气导管140的上部的导入部145连接，另一端部与发动机1的曲轴箱(未图示)连接。通气管道26以向一端部侧(进气导管140)从水平面略微向下方倾斜的方式敷设。

[0025] 如图4所示，叶轮11以其旋转中心轴(轴线)CL大致水平的方式配置。在主外壳130上形成以叶轮11能够旋转的方式收纳叶轮11的叶轮室110。如图2所示，进气导管140的上游侧端部与进气管道24连接，下游侧端部与主外壳130连接。

[0026] 如图3和图4所示，进气导管140为在内部形成作为吸入空气流路的进气流路111的筒状的进气流路形成部。在本实施方式中，上游侧的第1部件140a和下游侧的第2部件140b结合形成进气导管140。通过由多个部件构成进气导管140，能够容易地进行模具成形时的拔模作业。

[0027] 进气流路111沿叶轮11的轴线CL延伸，向叶轮室110导入吸入空气。如图3所示，进气导管140整体呈大致矩形，具有在左右方向相互对置的一对侧板141、将一对侧板141的上端部彼此连接起来的顶板142、与顶板142对置配置且将一对侧板141的下端部彼此连接起来的底板143。即，进气导管140形成剖面大致矩形的框状。

[0028] 在顶板142上设有连接通气管道26的导入部145。导入部145为在内部形成作为窜缸混合气的流路的通气流路112的筒状的通气流路形成部。通气流路112设置为其延长部分例如与叶轮11的轴线CL交叉，将发动机1的窜缸混合气向进气流路111导入。更详细地说，通气流路112以其中心线与叶轮11的轴线CL正交的方式设置，对水平延伸的进气流路111，从铅垂上方向铅垂下方导入窜缸混合气。在顶板142上设置贯通孔作为供窜缸混合气从通气流路112导入到进气流路111的入口112a。如图3所示，通气流路112的与进气流路111相对的入口112a构成为在沿轴线CL从进气上游侧观察时位于构成叶轮室110的入口的小截面流路151的左右宽度的范围内。

[0029] 如图3和图4所示，进气流路111具有设在主外壳130侧且构成叶轮室110的入口的小截面流路(第1流路)151、设在进气管道24侧的大截面流路(第2流路)152。小截面流路151具有圆形的流路截面。大截面流路152具有矩形的流路截面，该流路截面积比小截面流路151的流路截面积大。

[0030] 如图3所示，小截面流路151形成为，在沿着叶轮11的轴线CL从进气上游侧观察时，小截面流路151整体配置于大截面流路152的内侧。如图4所示，在大截面流路152与小截面流路151之间，设置以随着从大截面流路152趋向小截面流路151、流路截面积变小的方式倾斜的锥部153，由此流路截面形状逐渐变化。

[0031] 在顶板142设置大致矩形或梯形的平板状整流板120。整流板120以从顶板142向下方延伸的方式设置。整流板120例如与构成进气导管14的内周面的第1部件140a的顶板142一体成形。另外，还可以将整流板120作为与进气导管140相独立的部件，通过焊接等将整流板120固定于顶板142。

[0032] 整流板120在通气流路112的与进气流路111相对的入口112a和叶轮室110之间沿着叶轮11的轴线CL设置。更详细地说，如图3和图4所示，整流板120被配置为，长度方向与叶轮11的轴线CL平行，且短边方向与铅垂方向平行，且厚度方向与左右方向平行。即，整流板120的长度方向和厚度方向与水平方向平行。如图4所示，整流板120的靠通气流路112的入口112a侧的端部沿着铅垂方向形成，靠叶轮室110侧的端部沿着锥部153形成。

[0033] 如图3所示，整流板120相对于通气流路112的入口112a，在与叶轮11的轴线CL的正交方向且与铅垂方向的正交方向、即进气导管140的宽度方向(左右方向)上偏移而配置。即，在沿轴线CL观察时，整流板120以不阻挡窜缸混合气从通气流路112的入口112a向叶轮室110沿叶轮11的轴线CL流动的方式配置于通气流路112的入口112a的外侧。在本实施方式中，沿着轴线CL从进气上游侧观察时，整流板120相对于通气流路112的入口112a偏向进气导管140的左侧而配置。

[0034] 由空气滤清器箱21净化后的吸入空气的主流通过进气管道24按照图4中箭头90所示的方向流入进气导管140内。并且，窜缸混合气通过通气管道26按照图3和图4中箭头91所示的方向、即大致垂直于吸入空气的主流(参照箭头90)的方向流入进气导管140内。

[0035] 压缩机单元200中，在小流量区域，吸入空气的迎角在叶轮11的入口增大，并在叶轮11的入口周边产生吸入空气的逆流。从叶轮11侧朝向进气流路111的逆流如图3和图4中箭头93所示，是向与叶轮11的旋转方向相同的方向回旋的回旋流。

[0036] 如图3所示，整流板120为了阻断回旋流并对吸入空气进行整流而以与回旋流交叉的方式配置。在本实施方式中，从进气上游侧观察时，回旋流逆时针回旋。因此，本实施方式的整流板120配置于进气流路111的上部的回旋流上游侧，以阻断从叶轮室110逆流到进气流路111的回旋流朝向通气流路112的入口112a流动。

[0037] 进气流路111的上部的回旋流上游侧是指，假如在未设置整流板120的情况下，从通过进气流路111的上部的回旋流的上游侧、即沿着轴线CL从进气上游侧观察时，比轴线CL靠左侧的区域。另外，进气流路111的上部的回旋流下游侧是指，假如在未设置整流板120的情况下，从通过进气流路111的上部的回旋流的下游侧、即沿着轴线CL从进气上游侧观察时，比轴线CL靠右侧的区域。

[0038] 整流板120的顶端部(下端部)位于比构成叶轮室110的入口的小截面流路151靠上侧的位置。换言之，在沿着叶轮11的轴线CL从进气上游侧观察时，整流板120以不与小截面流路151重叠的方式，配置于比小截面流路151的周面靠径向外侧。由此，能够降低对向小截面流路151流动的吸入空气的主流(参照图4的箭头90)的阻力(进气流阻力)。

[0039] 如图4所示，整流板120的长度方向的长度设定为，比逆流的回旋流的间距(在旋转一周期间沿轴线CL前进的距离)。由此，能够有效降低回旋流的回旋分量。

[0040] 采用本实施方式，能够起到如下的作用效果。

[0041] (1)本实施方式的压缩机单元200具有：压缩机101，其使用叶轮11压缩作为内燃机的发动机1的吸入空气；叶轮室110，其以叶轮能够旋转的方式收纳叶轮11；进气流路111，其沿叶轮11的轴线CL延伸，并向叶轮室110导入吸入空气；通气流路112，其设置为与叶轮11的轴线CL交叉，将内燃机的窜缸混合气向进气流路111内导入；以及整流板120，其沿着叶轮11的轴线CL设在通气流路112的同进气流路111相对的的入口112a与叶轮室110之间(参照图1～图4)。因此，能够通过利用整流板120降低逆流的回旋分量来抑制喘振。

[0042] 此外，整流板120相对于通气流路112的入口112a，向与叶轮11的轴线CL正交的方向(左方)偏移而配置(参照图3)。因此，在面向通气流路112的入口112a的位置不存在整流板120。由此，能够抑制从通气流路112的入口112a导入到进气流路111并向叶轮11流动的窜缸混合气直接被吹送到整流板120。因此，采用本实施方式，能够有效抑制窜缸混合气所含的油、水分等液体附着在整流板120。

[0043] 另外，在将整流板120只配置于通气流路112的入口112a的上游侧的情况下(未图示)，能够防止窜缸混合气所含的液体附着在整流板120，但在靠近叶轮室110的区域(从叶轮室110到通气流路112的区域)，无法降低来自叶轮室110的逆流的回旋分量。对此，在本实施方式中，在通气流路112的入口112a的下游侧、相对于通气流路112的入口112a在图3中向左侧偏移了的位置上配置整流板120。因此如上所述，采用本实施方式能够利用整流板120抑制喘振，并能够抑制窜缸混合气所含的液体附着在整流板120。

[0044] (2)整流板120以阻挡从叶轮室110向进气流路111逆流的回旋流向通气流路112的入口112a流动的方式配置。即，整流板120配置于进气流路111的上部的回旋流入口侧(参照图3)。由此，能够有效抑制窜缸混合气卷入从叶轮室110向进气流路111逆流的回旋流中，并能够抑制进气流路111的污染。

[0045] (3)整流板120以从形成进气流路111的顶板142向下方延伸的方式设置，整流板120的顶端部(下端部)位于比叶轮室110的入口靠上侧的位置(参照图3)。由此，能够降低对吸入空气的主流(参照图4的箭头90)的阻力(进气流阻力)。在寒冷地带等使用中，即使积存于进气流路111的底部的液体冻结了，也能维持整流板120的效果。与此相对，当整流板以从进气流路111的底面(底板143)向上方延伸的方式安装时，积存于进气流路111的底部的液体有可能在附着在整流板的状态下冻结而破坏整流板的功能。

[0046] 上述实施方式能够变形为各种形式。以下对变形例进行说明。在上述实施方式中，对如图3所示在沿着叶轮11的轴线CL从进气上游侧观察时整流板120配置于通气流路112的入口112a的图示的左侧的例子进行了说明。但是，叶轮11的旋转方向、即从叶轮11侧向进气流路111的逆流的回旋方向为相反方向的情况，将整流板120配置于通气流路112的入口112a的图示右侧。

[0047] 在上述实施方式中，对配置一张整流板120的例子进行了说明，但本发明不局限于此。如图5所示，还可以配置一对(2张)整流板120。沿着叶轮11的轴线CL从进气上游侧看时，一对整流板120配置于通气流路112的入口112a的左右两侧，即进气流路111的上部的回旋流入口侧和回旋流出口侧。

[0048] 换言之，沿着叶轮11的轴线CL从进气上游侧看时，以通气流路112的入口112a位于一对整流板120之间的方式配置一对整流板120。整流板120为相对于通气流路112的入口112a与叶轮11的轴线CL正交的方向，且设在与铅垂方向正交的方向(左右方向)中的一方(左方)的位置和偏向另一方(右方)的位置，由此能够更有效地抑制窜缸混合气被卷入回旋流中，能够抑制进气流路111的污染。进一步地，能更有效地降低逆流的回旋分量，能够抑制喘振。

[0049] 整流板120可以沿着叶轮11的轴线CL分割。例如，如图6所示，整流板120可以在主要构成大截面流路152的第1部件140a和主要构成小截面流路151、锥部153的第2部件140b的交界处分割。即，可以在第1部件140a设置从侧面观察呈矩形的第1整流板120A，在第2部件140b设置从侧面观察呈梯形的第2整流板120B。由此，整流板120的安装比较容易。

[0050] 此外，还可以如图7所示，在第1部件140a设置从侧面观察呈矩形的第1整流板120A，并省略第2整流板120B。另外，如图6所示，通过设置第2整流板120B，能够将由叶轮11产生的逆流的回旋流在其产生位置附近消除。

[0051] 参照图8，根据实验结果对整流板120的整流效果进行说明。图8是表示出口节流阀的开度与空气流量计25的输出的标准偏差之间的关系的图表。图8中，横轴表示设在压缩机101与发动机1的进气部(发动机气缸)之间的出口节流阀的开度，纵轴表示空气流量计25的输出的标准偏差。

[0052] 逆流的回旋分量越大，空气流量计25的输出的偏差越大。因此，能够通过利用实验测定空气流量计25的输出的标准偏差，确定整流板120带来的整流效果。

[0053] 将未设置整流板120时的基准例的实验结果作为(结果1)，将与基准例相比较，从压缩机101到空气流量计25的距离设为约1.2倍的比较例的实验结果作为(结果2)。将如图3所示设置一张图7所示的第1整流板120A的情况下的实施例的实验结果作为(结果3)，将如图5所示设置2张图7所示的第1整流板120A的情况下的实施例的实验结果作为(结果4)。将如图5所示设置2张图4所示的整流板120的情况下的实验结果作为(结果5)，将如图5所示分别设置图6所示的第1整流板120A和第2整流板120B的情况下的实施例的实验结果作为(结果6)。另外，基准例与各实施例的结构差别只是整流板120的有无，其他结构都相同。

[0054] 如图8所示，根据基准例的实验结果(结果1)和比较例的实验结果(结果2)能够确定：压缩机101与空气流量计25之间的距离越长，空气流量计25的输出的标准偏差越小，逆流的回旋流给空气流量计25的测定结果来带的影响越小。与此相对，在设置了整流板120的所有实施例的实验结果(结果3～6)中能够确认：在出口节流阀的开度小的小流量区域(开度大于0[°]且小于2α[°]的区域)，与基准例的实验结果(结果1)和比较例的实验结果(结果2)相比较，空气流量计25的标准偏差小，能够利用整流板120降低逆流的回旋分量。

[0055] 这样，与将压缩机101和空气流量计25之间的距离延伸相比较，设置整流板120更能有效降低逆流的回旋分量。即，通过设置如上所述的整流板120，能够实现增压系统10的小型化，并能够降低逆流的回旋分量。

[0056] (结果5)和(结果6)为大致相同的结果。由此可见，设置图4所示的整流板120的情况和将整流板120分割了的情况、即设置图6所示的第1整流板120A和第2整流板120B的情况并没有大的差异，是否分割整流板120几乎没有影响。因此，只要根据进气导管140的形状、成形方法适当地决定是否分割整流板120即可。

[0057] (结果4～结果6)与(结果3)相比较，节气门开度为α[°]下的空气流量计25的输出的标准偏差较小。由此可见，与设置一张整流板120的情况(参照图3)相比较，设置一对整流板的情况(参照图5)更能降低逆流的回旋分量。

[0058] 另外，(结果3)与(结果2)相比较，空气流量计25的输出的标准偏差较小，所以与将空气流量计25和压缩机101的距离延长1.2倍的情况相比，设置1张整流板120时更能有效降低逆流的回旋分量。

[0059] 如上，采用本实施方式，通过设置整流板120，能够有效地降低来自叶轮11的逆流的回旋分量，能够提高空气流量计25的精度。进一步地，能够防止窜缸混合气所含的液体附着在整流板120，能够防止进气流路111内的污染。

[0060] 另外，在上述实施方式中，对大截面流路152具有矩形的流路截面的例子进行了说明，但本发明不局限于此。例如，大截面流路152也可以具有圆形的流路截面。还有，在上述实施方式中，对仅在通气流路112的下游侧设有整流板120的例子进行了说明，但本发明不局限于此。例如，还可以以图4所示的整流板120的长度方向的一端(图示中的右端)位于比通气流路112靠进气上游侧的位置的方式形成整流板120。进一步地，在上述实施方式中，对从顶板142向下方延伸的整流板120的下端部位于比构成叶轮室110的入口的小截面流路151靠上侧的位置的例子进行了说明，但本发明不限于此。还可以在沿着叶轮11的轴线CL从进气上游侧观察时，以整流板120的下端部与小截面流路151重叠的方式形成整流板120。在上述实施方式中，以与叶轮11的轴线CL交叉的方式设置了通气流路112，但只要整流板偏离通气流路的入口而配置，就可以偏离轴线CL设置通气流路。

[0061] 既能够任意组合上述实施方式和变形例的一个或者多个，也能够彼此组合各变形例。

[0062] 采用本发明，能够利用整流板抑制喘振，并能够抑制窜缸混合气所含的液体附着在整流板。

[0063] 以上，就本发明的优选实施方式进行了说明，本领域技术人员应理解为能够不脱离后述权利要求书的公开范围地进行各种修改和变更。