[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2015137556A - centrifugal compressor - Google Patents

centrifugal compressor Download PDF

Info

Publication number
JP2015137556A
JP2015137556A JP2014008248A JP2014008248A JP2015137556A JP 2015137556 A JP2015137556 A JP 2015137556A JP 2014008248 A JP2014008248 A JP 2014008248A JP 2014008248 A JP2014008248 A JP 2014008248A JP 2015137556 A JP2015137556 A JP 2015137556A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fluid
impeller
speed
speed fluid
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
JP2014008248A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
睦生 白木
Mutsuo Shiraki
睦生 白木
実 石野
Minoru Ishino
実 石野
清一 須浪
Seiichi Sunami
清一 須浪
大塚 正義
Masayoshi Otsuka
正義 大塚
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.)
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
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 Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Central R&D Labs Inc
Priority to JP2014008248A priority Critical patent/JP2015137556A/en
Publication of JP2015137556A publication Critical patent/JP2015137556A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Supercharger (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a centrifugal compressor which achieves high responsiveness.SOLUTION: A centrifugal compressor 22 includes: an impeller which compresses a low speed fluid introduced from a passage by rotation and outputs the low speed fluid; and a high speed fluid generation device 26 which supplies a high speed fluid having a speed higher than the low speed fluid from the upstream side relative to the impeller to the impeller along flow of the low speed fluid.

Description

本発明は、遠心式圧縮機に関する。   The present invention relates to a centrifugal compressor.

ターボ過給付エンジンでは、エンジンの排気ガスでタービンを駆動し、タービンと同軸に接続されたコンプレッサを回転させて吸入空気を圧縮してシリンダ内に供給する。これにより、シリンダ内の吸入空気密度が高くなり、より多くの燃料を燃焼できるようになり、単位排気量あたりのエンジン出力を高めることができる。   In a turbo overbenefit engine, a turbine is driven by engine exhaust gas, and a compressor connected coaxially with the turbine is rotated to compress intake air and supply the compressed air into the cylinder. As a result, the intake air density in the cylinder is increased, more fuel can be combusted, and the engine output per unit displacement can be increased.

ターボ過給付エンジンの低速加速時には排気エネルギーが少ないため、減速後に再加速したとき等においてコンプレッサが機能するまでの遅延であるターボラグが生ずるおそれがある。すなわち、減速時にアクセルペダルを戻すと排気エネルギーが減少しタービン回転数が徐々に下がり、同時にスロットルバルブより上流の空気が行き場を無くして逆流し、コンプレッサの回転が妨げられる。その後、再加速のためにアクセルペダルを踏み込むと、タービン回転数が再び上昇し、コンプレッサが機能するまでの遅延時間が生じ、この間は十分な過給が行なえず、期待した機関出力を得られなくなる。   When the turbo overbenefit engine is accelerated at low speed, the exhaust energy is small, and therefore there is a possibility that a turbo lag, which is a delay until the compressor functions, occurs when the engine is reaccelerated after deceleration. That is, when the accelerator pedal is returned during deceleration, the exhaust energy is reduced and the turbine rotational speed is gradually lowered. At the same time, the air upstream from the throttle valve flows backward with no place to go, preventing the compressor from rotating. After that, when the accelerator pedal is depressed for re-acceleration, the turbine speed increases again and a delay time occurs until the compressor functions. During this time, sufficient supercharging cannot be performed and the expected engine output cannot be obtained. .

そこで、ターボラグを改善するため、外部動力をターボ過給機に加える技術が開示されている。例えば、外部動力として蓄圧タンクを備え、減圧弁を介して蓄圧タンクから高圧空気をターボ過給機のタービンに直接導入して排気ガスのエネルギーを増大させる技術が開示されている(特許文献1)。また、蓄圧タンクからの高圧空気をコンプレッサのケーシング内に直接噴射して回転をアシストする技術が開示されている(特許文献2)。   Therefore, a technique for applying external power to the turbocharger in order to improve the turbo lag is disclosed. For example, a technique is disclosed in which a pressure accumulating tank is provided as external power, and high-pressure air is directly introduced from a pressure accumulating tank to a turbine of a turbocharger via a pressure reducing valve to increase the energy of exhaust gas (Patent Document 1). . Further, a technique for assisting rotation by directly injecting high-pressure air from an accumulator tank into a casing of a compressor is disclosed (Patent Document 2).

特許第4735434号公報Japanese Patent No. 4735434 特許第1992991号公報Japanese Patent No. 19922991

しかしながら、減圧弁を介して蓄圧タンクの圧縮空気を供給すると、減圧された圧力エネルギー分はエネルギーが有効に利用されない。また、コンプレッサの背圧が上がるので、アシストのための空気を大量に供給することができない。   However, when the compressed air in the pressure accumulating tank is supplied via the pressure reducing valve, the energy is not effectively used for the reduced pressure energy. Further, since the back pressure of the compressor increases, a large amount of air for assisting cannot be supplied.

さらに、圧縮空気をタービンに供給してアシストを行う場合、供給された空気は排気ガスと混合されて排出されるのでエンジンのシリンダを通過せず、燃料の燃焼に有効に利用されない。   Further, when assisting by supplying compressed air to the turbine, the supplied air is mixed with exhaust gas and discharged, so it does not pass through the engine cylinder and is not effectively used for fuel combustion.

また、コンプレッサのケーシングからインペラの途中へ圧縮空気を直接噴射する方法では、インペラでの仕事を完全に利用することができない。さらに、運転条件によっては、インペラの入り口からの主流空気の流れを堰き止めることになり、インペラでの仕事を低下させる。また、それを防ぐためには、圧縮空気の流入角度を調整する必要があり、そのための機構や制御システムが必要となる。   Further, the method of directly injecting compressed air from the compressor casing to the middle of the impeller cannot fully use the work of the impeller. In addition, depending on the operating conditions, the flow of mainstream air from the impeller entrance will be blocked, reducing the work at the impeller. Moreover, in order to prevent it, it is necessary to adjust the inflow angle of compressed air, and the mechanism and control system for that need to be adjusted.

さらに、圧縮機のインペラとケーシングとの隙間(クリアランス)を通じて排気側から吸気側に向けて空気が逆流することに起因するサージング現象が生ずるおそれがある。特に、低速時には圧縮機のインペラを通過する空気量が少なくなるので、サージング現象が顕著となることが多い。   Furthermore, a surging phenomenon may occur due to the backflow of air from the exhaust side toward the intake side through a gap (clearance) between the impeller and the casing of the compressor. In particular, since the amount of air that passes through the impeller of the compressor is reduced at low speed, the surging phenomenon is often significant.

本発明は、上記課題を鑑み、簡潔なシステムにおいて効果的に流体圧縮を行う遠心式圧縮機を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a centrifugal compressor that effectively performs fluid compression in a simple system.

本発明の1つの態様は、流路から導入される低速流体を回転により圧縮して出力するインペラと、前記インペラより上流側から前記低速流体の流れに沿って前記低速流体よりも速い高速流体を前記インペラに対して供給する高速流体導入手段と、を備える遠心式圧縮機である。   One aspect of the present invention is an impeller that compresses and outputs a low-speed fluid introduced from a flow path by rotation, and a high-speed fluid that is faster than the low-speed fluid along the flow of the low-speed fluid from the upstream side of the impeller. And a high-speed fluid introducing means for supplying the impeller.

ここで、高圧流体により駆動され、前記インペラに動力を与えるタービンをさらに備え、前記高速流体導入手段は、前記タービンを駆動した流体を前記高速流体として前記インペラに対して供給することが好適である。   Here, it is preferable that the turbine further includes a turbine that is driven by a high-pressure fluid and that powers the impeller, and the high-speed fluid introduction unit supplies the fluid that has driven the turbine to the impeller as the high-speed fluid. .

また、前記高速流体導入手段は、前記タービンを駆動した流体の速度を上げて前記高速流体として前記インペラに対して供給するノズルを備えることが好適である。   In addition, it is preferable that the high-speed fluid introduction unit includes a nozzle that increases the speed of the fluid that has driven the turbine and supplies the fluid to the impeller as the high-speed fluid.

また、前記高速流体導入手段は、前記高速流体の前記インペラへの流入角度を変化させる可変翼を備えることが好適である。   Moreover, it is preferable that the high-speed fluid introducing means includes a variable blade that changes an inflow angle of the high-speed fluid into the impeller.

本発明によれば、応答性の高い遠心式圧縮機を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a highly responsive centrifugal compressor can be provided.

本発明の実施の形態におけるエンジンシステムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the engine system in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における高速流体の導入方法の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the introduction method of the high-speed fluid in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における高速流体による作用を説明する図である。It is a figure explaining the effect | action by the high-speed fluid in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における高速流体による翼面圧力の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the blade surface pressure by the high speed fluid in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態におけるエンジンシステムの構成の別例を示す図である。It is a figure which shows another example of a structure of the engine system in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における高速流体の導入方法の別例を示す図である。It is a figure which shows another example of the introduction method of the high-speed fluid in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における高速流体による作用を説明する図である。It is a figure explaining the effect | action by the high-speed fluid in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における高速流体の導入方法の別例を示す図である。It is a figure which shows another example of the introduction method of the high-speed fluid in embodiment of this invention.

本発明の第1の実施の形態について説明する。第1の実施の形態に係るエンジンシステムは、図1に示すように、エンジン本体10、エアクリーナ12、インタークーラ14、インテークマニホールド16、エキゾーストマニホールド18、排気タービン20、圧縮機(遠心式圧縮機)22、ロータシャフト24及び高速流体発生装置26を含んで構成される。   A first embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, the engine system according to the first embodiment includes an engine body 10, an air cleaner 12, an intercooler 14, an intake manifold 16, an exhaust manifold 18, an exhaust turbine 20, a compressor (centrifugal compressor). 22, the rotor shaft 24 and the high-speed fluid generator 26 are comprised.

エアクリーナ12及びインタークーラ14を介してインテークマニホールド16に空気が供給される。さらに、インテークマニホールド16からエンジン本体10のシリンダ10aの各々に空気が分配供給される。シリンダ10aには、燃料供給系(図示しない)から燃料が供給され、インテークマニホールド16から供給された空気と混合されて燃焼する。燃料の燃焼によって生じた排気ガスは、シリンダ10aからエキゾーストマニホールド18を介して排気される。   Air is supplied to the intake manifold 16 via the air cleaner 12 and the intercooler 14. Further, air is distributed and supplied from the intake manifold 16 to each of the cylinders 10 a of the engine body 10. The cylinder 10a is supplied with fuel from a fuel supply system (not shown), mixed with the air supplied from the intake manifold 16, and burned. Exhaust gas generated by the combustion of fuel is exhausted from the cylinder 10a via the exhaust manifold 18.

また、エンジンシステムには排気タービン20及び圧縮機22が設けられており、エアクリーナ12から導入される空気を圧縮してインタークーラ14へ供給する。具体的には、圧縮機22は、図2に示すように、ケーシング30内にロータシャフト24に接続されたインペラ32を収納した構成とされている。排気タービン20からの動力はロータシャフト24を介してインペラ32に伝達され、インペラ32が回転することによってケーシング30の吸気口34から空気を低速流体として吸い込んで圧縮して排気口36から圧縮空気をインタークーラ14へ供給する。   The engine system is provided with an exhaust turbine 20 and a compressor 22, and compresses the air introduced from the air cleaner 12 and supplies the compressed air to the intercooler 14. Specifically, as shown in FIG. 2, the compressor 22 is configured such that an impeller 32 connected to a rotor shaft 24 is accommodated in a casing 30. The power from the exhaust turbine 20 is transmitted to the impeller 32 through the rotor shaft 24, and the impeller 32 rotates to suck air as a low-speed fluid from the intake port 34 of the casing 30 and compress the compressed air from the exhaust port 36. Supply to intercooler 14.

さらに、本実施の形態では、高速流体発生装置26が設けられている。高速流体発生装置26は、圧縮機22に対して高速流体を供給できる高速流体導入手段として機能する。流体は、空気とすることが好適である。高速流体発生装置26は、圧縮機22によって吸気口34から吸引される空気の流速よりも速い流速を有する高速流体を発生させ、圧縮機22のインペラ32の上流側、すなわち吸気口34側から吸入空気の主流に沿って高速流体を供給する。高速流体の速さは、主流である吸入空気の速さよりも大きくし、音速を超えないことが好適である。   Furthermore, in the present embodiment, a high-speed fluid generator 26 is provided. The high-speed fluid generator 26 functions as high-speed fluid introduction means that can supply high-speed fluid to the compressor 22. The fluid is preferably air. The high-speed fluid generator 26 generates a high-speed fluid having a flow velocity faster than the flow velocity of air sucked from the intake port 34 by the compressor 22, and sucks from the upstream side of the impeller 32 of the compressor 22, that is, the intake port 34 side. A high-speed fluid is supplied along the main flow of air. The speed of the high-speed fluid is preferably larger than the speed of the mainstream intake air and does not exceed the speed of sound.

例えば、図2に示すように、ケーシング30の吸気口34に内管34aを設けて二重管構造とし、ケーシング30と内管34aとの間からインペラ32に直接当るように高速流体を導入する。   For example, as shown in FIG. 2, an inner pipe 34 a is provided in the intake port 34 of the casing 30 to form a double pipe structure, and high-speed fluid is introduced so as to directly contact the impeller 32 from between the casing 30 and the inner pipe 34 a. .

なお、図2では、高速流体及び吸入空気の流れを矢印で示した。また、流れが速いほど太い矢印で示した。   In FIG. 2, the flow of the high-speed fluid and the intake air is indicated by arrows. The faster the flow, the thicker the arrow.

図3は、インペラ32に対して高速流体を導入することによる効果を説明する図である。高速流体を導入しない場合、インペラ32のブレード(インペラ翼)32aの周速Uに対して吸気された空気は空気速度C1で流入するのでインペラ32の入口では相対速度W1となる。これに対して、高速流体を導入した場合、インペラ32のブレード32aの周速Uに対して高速流体は空気速度C1よりも速い流体流速C2で流入するのでインペラ32の入口では相対速度W2となる。相対速度W2は、相対速度W1よりもブレード32aに対する迎え角が角度θほど大きくなり、流体はブレード32aに強く衝突する。これにより、図4に示すように、インペラ32の正圧面32bと負圧面32c側との間に大きな圧力差が生じる。その結果、ブレード32aに回転方向のトルクが発生し、高速流体を導入しない場合に比べて加速応答性が改善される。   FIG. 3 is a diagram for explaining the effect of introducing a high-speed fluid to the impeller 32. When the high-speed fluid is not introduced, the air sucked with respect to the peripheral speed U of the blade (impeller blade) 32a of the impeller 32 flows in at the air speed C1, so that the relative speed W1 is obtained at the inlet of the impeller 32. On the other hand, when a high-speed fluid is introduced, the high-speed fluid flows at a fluid flow velocity C2 higher than the air velocity C1 with respect to the circumferential speed U of the blade 32a of the impeller 32, so that the relative velocity W2 is obtained at the inlet of the impeller 32. . In the relative speed W2, the angle of attack with respect to the blade 32a is larger than the relative speed W1 by an angle θ, and the fluid strongly collides with the blade 32a. Thereby, as shown in FIG. 4, a large pressure difference is generated between the pressure surface 32 b and the suction surface 32 c of the impeller 32. As a result, rotational torque is generated in the blade 32a, and the acceleration response is improved as compared with the case where no high-speed fluid is introduced.

特に、低速加速時において圧縮機22が機能するまでの遅延であるターボラグを小さくすることができる。これにより、エンジン本体10に対して十分な過給を行うことができ、期待した機関出力を得ることができる。   In particular, the turbo lag, which is a delay until the compressor 22 functions during low-speed acceleration, can be reduced. Thereby, sufficient supercharging can be performed with respect to the engine main body 10, and the expected engine output can be obtained.

なお、本実施の形態では、高速流体はインペラ32の入口側から導入されるので、高速流体のエネルギーをインペラ32に有効に利用することができる。さらに、インペラ32の入口から吸引される空気の流れを堰き止めることなく、圧縮機22からエンジン本体10へ圧縮空気を効果的に供給することが可能となる。   In the present embodiment, since the high speed fluid is introduced from the inlet side of the impeller 32, the energy of the high speed fluid can be effectively used for the impeller 32. Further, the compressed air can be effectively supplied from the compressor 22 to the engine body 10 without blocking the flow of air sucked from the inlet of the impeller 32.

さらに、圧縮機22のインペラ32とケーシング30との隙間(クラアランス)を通じた空気の逆流を抑制でき、さらにはサージング現象の発生を抑制することができる。   Furthermore, the backflow of air through the clearance (clearance) between the impeller 32 and the casing 30 of the compressor 22 can be suppressed, and further, the occurrence of the surging phenomenon can be suppressed.

また、エアクリーナ12からケーシング30と内管34aの隙間へと空気を供給できるようにバルブ28を設けてもよい。バルブ28を設けることによって、高速流体発生装置26から高速流体を導入しないときにはバルブ28を開状態とすればケーシング30と内管34aの隙間からインペラ32へ空気を吸気することができる。一方、高速流体発生装置26から高速流体を導入するときにはバルブ28を閉状態とすればエアクリーナ12からケーシング30と内管34aの隙間への空気の流れを止めることができる。   Further, a valve 28 may be provided so that air can be supplied from the air cleaner 12 to the gap between the casing 30 and the inner pipe 34a. By providing the valve 28, when high-speed fluid is not introduced from the high-speed fluid generator 26, air can be sucked into the impeller 32 from the gap between the casing 30 and the inner pipe 34a by opening the valve 28. On the other hand, when the high-speed fluid is introduced from the high-speed fluid generator 26, the air flow from the air cleaner 12 to the gap between the casing 30 and the inner pipe 34a can be stopped by closing the valve 28.

高速流体発生装置26は、図5に示すように、補助圧縮流体供給装置40、逆止弁42、蓄圧タンク44、流量調整電磁弁46、駆動タービン48、ロータシャフト50、ワンウェイクラッチ52及び制御装置54を含んで構成することができる。   As shown in FIG. 5, the high-speed fluid generator 26 includes an auxiliary compressed fluid supply device 40, a check valve 42, a pressure accumulating tank 44, a flow rate adjusting electromagnetic valve 46, a driving turbine 48, a rotor shaft 50, a one-way clutch 52, and a control device. 54 can be configured.

補助圧縮流体供給装置40は、例えば、圧縮ポンプやターボ圧縮機などの流体の圧縮手段を備える。補助圧縮流体供給装置40によって圧縮された流体は、逆止弁42を介して、蓄圧タンク44に高圧状態で蓄えられる。逆止弁42は、蓄圧タンク44に蓄えられた圧縮流体が補助圧縮流体供給装置40へ逆流しないようにする弁である。   The auxiliary compressed fluid supply device 40 includes fluid compression means such as a compression pump and a turbo compressor, for example. The fluid compressed by the auxiliary compressed fluid supply device 40 is stored in the pressure accumulation tank 44 in a high pressure state via the check valve 42. The check valve 42 is a valve that prevents the compressed fluid stored in the pressure accumulation tank 44 from flowing back to the auxiliary compressed fluid supply device 40.

蓄圧タンク44に蓄えられた圧縮流体は、流量調整電磁弁46を介して高圧流体として駆動タービン48に供給される。流量調整電磁弁46は、制御装置54の制御によって駆動タービン48に供給される圧縮流体の流量を調整する。流量調整電磁弁46が閉状態である場合、蓄圧タンク44から駆動タービン48へ圧縮流体は供給されない。流量調整電磁弁46が開状態である場合、蓄圧タンク44から駆動タービン48へ圧縮流体が供給される。駆動タービン48は、流量調整電磁弁46の開度(開きの度合い)に応じた流量の圧縮流体によって駆動される。   The compressed fluid stored in the pressure accumulating tank 44 is supplied to the drive turbine 48 as a high-pressure fluid via the flow rate adjusting electromagnetic valve 46. The flow rate adjusting electromagnetic valve 46 adjusts the flow rate of the compressed fluid supplied to the drive turbine 48 under the control of the control device 54. When the flow rate adjusting electromagnetic valve 46 is in the closed state, the compressed fluid is not supplied from the pressure accumulation tank 44 to the drive turbine 48. When the flow rate adjusting electromagnetic valve 46 is in the open state, the compressed fluid is supplied from the pressure accumulation tank 44 to the drive turbine 48. The drive turbine 48 is driven by a compressed fluid having a flow rate corresponding to the opening degree (opening degree) of the flow rate adjusting electromagnetic valve 46.

駆動タービン48はワンウェイクラッチ52を介してロータシャフト50によって排気タービン20、あるいは遠心圧縮機22に結合されており、駆動タービン48の回転数が排気タービン20の回転数より高い場合のみ駆動タービン48の回転に排気タービン20の回転を連動させるように構成されている。ワンウェイクラッチ52は、圧縮機22の応答性が必要とされないときには駆動タービン48が排気タービン20及び圧縮機22の抵抗とならないようにするために設けられている。   The drive turbine 48 is coupled to the exhaust turbine 20 or the centrifugal compressor 22 by the rotor shaft 50 via the one-way clutch 52, and only when the rotational speed of the drive turbine 48 is higher than the rotational speed of the exhaust turbine 20, The rotation of the exhaust turbine 20 is linked to the rotation. The one-way clutch 52 is provided so that the drive turbine 48 does not become a resistance of the exhaust turbine 20 and the compressor 22 when the responsiveness of the compressor 22 is not required.

このような構成によって、低速加速時のようにエンジン本体10からの排気ガスの排出量が少ない状態であっても圧縮機22のインペラ32の回転数を高めることができ、エンジン本体10へ圧縮空気を効果的に供給することができる。   With such a configuration, the rotational speed of the impeller 32 of the compressor 22 can be increased even when the amount of exhaust gas discharged from the engine body 10 is small, such as during low-speed acceleration, and the compressed air is supplied to the engine body 10. Can be supplied effectively.

さらに、駆動タービン48の排気流体を圧縮機22に導入する流路56が設けられている。これによって、駆動タービン48から排気された高速の流体が圧縮機22に供給される。その結果、インペラ32のブレード32aに回転方向のトルクが発生して加速応答性が改善される。また、ターボラグを小さくすることができ、機関出力を十分に得ることができる。   Further, a flow path 56 for introducing the exhaust fluid of the drive turbine 48 into the compressor 22 is provided. As a result, high-speed fluid exhausted from the drive turbine 48 is supplied to the compressor 22. As a result, rotational torque is generated in the blade 32a of the impeller 32, and acceleration response is improved. Further, the turbo lag can be reduced, and the engine output can be sufficiently obtained.

流路56には、駆動タービン48から排気される流体の流速を上げるためにノズル58を設けてもよい。ノズル58を設けることによって、駆動タービン48からの流体の流速を上げることができ、インペラ32のブレード32aに回転力を高めることができる。   A nozzle 58 may be provided in the flow path 56 in order to increase the flow rate of the fluid exhausted from the drive turbine 48. By providing the nozzle 58, the flow velocity of the fluid from the drive turbine 48 can be increased, and the rotational force can be increased on the blade 32a of the impeller 32.

なお、本実施の形態では、流路56には減圧弁を設けないことが好適である。減圧弁を介して圧縮空気を供給すると、減圧された圧力エネルギーが有効に利用されなくなるからである。   In the present embodiment, it is preferable not to provide a pressure reducing valve in the flow path 56. This is because if the compressed air is supplied through the pressure reducing valve, the pressure energy that has been reduced is not effectively used.

また、高速流体の流路に流路に対して角度が変更できる可変ブレード(可変翼)を設け、高速流体がインペラ32のブレード32aに衝突する角度を制御できるようにしてもよい。例えば、図6に示すように、ケーシング30と内管34aとによって形成される高速流体の流路に、流路に対して回転可能な可変ブレード60を周方向に沿って複数配置した構成とする。可変ブレード60を流路に対して回転させることによって、流路を流れる高速流体の流れを流路の周方向に沿って変化させることができる。   Further, a variable blade (variable blade) whose angle can be changed with respect to the flow path may be provided in the flow path of the high speed fluid so that the angle at which the high speed fluid collides with the blade 32a of the impeller 32 may be controlled. For example, as shown in FIG. 6, a plurality of variable blades 60 that are rotatable with respect to the flow path are arranged in the circumferential direction in the flow path of the high-speed fluid formed by the casing 30 and the inner tube 34a. . By rotating the variable blade 60 with respect to the flow path, the flow of the high-speed fluid flowing through the flow path can be changed along the circumferential direction of the flow path.

これによって、図7に示すように、可変ブレード60が設けられていない構成において流体流速C2で流入していた高速流体に旋回を与えることができ、高速流体の流入角度を変えてインペラ32のブレード32aに対して流体流速C3で流入するようにすることができる。インペラ32のブレード32aの周速Uに対して高速流体は空気速度C1よりも速く、流体流速C2より可変ブレード60に対して大きな迎え角である流体流速C3で流入するのでインペラ32の入口では相対速度W3となる。相対速度W3は、相対速度W2よりもブレード32aに対する迎え角が大きくなり、流体はブレード32aに強く衝突する。したがって、インペラ32の正圧面と負圧面側との間の圧力差はより大きくなり、ブレード32aに対する回転方向のトルクも大きくなり、可変ブレード60により高速流体を旋回させない場合に比べて加速応答性が改善される。   Accordingly, as shown in FIG. 7, in the configuration in which the variable blade 60 is not provided, the high-speed fluid flowing at the fluid flow velocity C2 can be swirled, and the blade of the impeller 32 can be changed by changing the inflow angle of the high-speed fluid. It can be made to flow in at 32 at the fluid flow velocity C3. The high speed fluid is faster than the air speed C1 with respect to the peripheral speed U of the blade 32a of the impeller 32 and flows at a fluid flow velocity C3 that is a larger angle of attack with respect to the variable blade 60 than the fluid flow velocity C2. The speed becomes W3. The relative speed W3 has a larger angle of attack with respect to the blade 32a than the relative speed W2, and the fluid strongly collides with the blade 32a. Therefore, the pressure difference between the pressure surface and the suction surface side of the impeller 32 becomes larger, the torque in the rotational direction with respect to the blade 32a also becomes larger, and the acceleration response is higher than when the high-speed fluid is not swirled by the variable blade 60. Improved.

また、インペラ32へ高速流体を導入するための流路には、図8に示すように、インペラ32への導入直前に吸気口の外側から内側へ向けて細く絞られる傾斜部30aを設けてもよい。なお、高速流体によって空気の流れが邪魔されることを防ぐために、傾斜部30aの傾斜角度はできるだけ緩やかにすることが好適である。   Further, as shown in FIG. 8, the flow path for introducing the high-speed fluid into the impeller 32 may be provided with an inclined portion 30a that is narrowed from the outside to the inside of the intake port immediately before introduction into the impeller 32. Good. In order to prevent the flow of air from being disturbed by the high-speed fluid, it is preferable to make the inclination angle of the inclined portion 30a as gentle as possible.

このように傾斜部30aを設けることによって、エアクリーナ12から圧縮機22へ吸引される空気の流路の幅D1をインペラ32への導入口の幅D2と略等しく保ちつつ、高速流体発生装置26からの高速流体をインペラ32の外周部に導入することが可能となる。また、吸引される空気の流路の幅D1を従来の圧縮機のものと同程度にすることができるので、高速流体発生装置26から高速流体を導入しない状態においても圧縮機22によって吸引される空気の流量を従来に比べて低下させることがなくなる。   By providing the inclined portion 30a in this manner, the flow path width D1 of the air sucked from the air cleaner 12 to the compressor 22 is kept substantially equal to the width D2 of the inlet to the impeller 32, while the high-speed fluid generator 26 It is possible to introduce the high-speed fluid into the outer peripheral portion of the impeller 32. Further, since the width D1 of the flow path of the air to be sucked can be made comparable to that of the conventional compressor, the air is sucked by the compressor 22 even when the high-speed fluid is not introduced from the high-speed fluid generator 26. The flow rate of air is not reduced compared to the prior art.

10 エンジン本体、10a シリンダ、12 エアクリーナ、14 インタークーラ、16 インテークマニホールド、18 エキゾーストマニホールド、20 排気タービン、22 (遠心式)圧縮機、24 ロータシャフト、26 高速流体発生装置、28 バルブ、30 ケーシング、30a 傾斜部、32 インペラ、32a ブレード(インペラ翼)、34 吸気口、34a 内管、36 排気口、40 補助圧縮流体供給装置、42 逆止弁、44 蓄圧タンク、46 流量調整電磁弁、48 駆動タービン、50 ロータシャフト、52 ワンウェイクラッチ、54 制御装置、56 流路、58 ノズル、60 可変ブレード(可変翼)。   10 engine body, 10a cylinder, 12 air cleaner, 14 intercooler, 16 intake manifold, 18 exhaust manifold, 20 exhaust turbine, 22 (centrifugal) compressor, 24 rotor shaft, 26 high-speed fluid generator, 28 valve, 30 casing, 30a inclined portion, 32 impeller, 32a blade (impeller blade), 34 intake port, 34a inner pipe, 36 exhaust port, 40 auxiliary compressed fluid supply device, 42 check valve, 44 pressure accumulation tank, 46 flow rate adjusting solenoid valve, 48 drive Turbine, 50 rotor shaft, 52 one-way clutch, 54 controller, 56 flow path, 58 nozzle, 60 variable blade (variable blade).

Claims (4)

流路から導入される低速流体を回転により圧縮して出力するインペラと、
前記インペラより上流側から前記低速流体の流れに沿って前記低速流体よりも速い高速流体を前記インペラに対して供給する高速流体導入手段と、
を備える遠心式圧縮機。
An impeller that compresses and outputs low-speed fluid introduced from the flow path by rotation;
High-speed fluid introduction means for supplying a high-speed fluid faster than the low-speed fluid to the impeller along the flow of the low-speed fluid from the upstream side of the impeller;
A centrifugal compressor.
請求項1に記載の遠心式圧縮機であって、
高圧流体により駆動され、前記インペラに動力を与えるタービンをさらに備え、
前記高速流体導入手段は、前記タービンを駆動した流体を前記高速流体として前記インペラに対して供給する遠心式圧縮機。
The centrifugal compressor according to claim 1,
A turbine driven by high pressure fluid to power the impeller;
The high-speed fluid introduction means is a centrifugal compressor that supplies the fluid that has driven the turbine to the impeller as the high-speed fluid.
請求項2に記載の遠心式圧縮機であって、
前記高速流体導入手段は、前記タービンを駆動した流体の速度を上げて前記高速流体として前記インペラに対して供給するノズルを備える遠心式圧縮機。
The centrifugal compressor according to claim 2,
The high-speed fluid introducing means is a centrifugal compressor including a nozzle that increases the speed of a fluid that drives the turbine and supplies the fluid to the impeller as the high-speed fluid.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の遠心式圧縮機であって、
前記高速流体導入手段は、前記高速流体の前記インペラへの流入角度を変化させる可変翼を備える遠心式圧縮機。
The centrifugal compressor according to any one of claims 1 to 3,
The high-speed fluid introducing means is a centrifugal compressor including variable blades that change an inflow angle of the high-speed fluid into the impeller.
JP2014008248A 2014-01-21 2014-01-21 centrifugal compressor Pending JP2015137556A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014008248A JP2015137556A (en) 2014-01-21 2014-01-21 centrifugal compressor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014008248A JP2015137556A (en) 2014-01-21 2014-01-21 centrifugal compressor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015137556A true JP2015137556A (en) 2015-07-30

Family

ID=53768754

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014008248A Pending JP2015137556A (en) 2014-01-21 2014-01-21 centrifugal compressor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2015137556A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109899326A (en) * 2019-03-27 2019-06-18 中国石油大学(华东) A kind of online runner descaling method of associated gas centrifugal compressor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109899326A (en) * 2019-03-27 2019-06-18 中国石油大学(华东) A kind of online runner descaling method of associated gas centrifugal compressor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102073754B1 (en) Compressor stage of a turbocharger with flow amplifier
US8596035B2 (en) Apparatus and method for reducing air mass flow for extended range low emissions combustion for single shaft gas turbines
JP2009167799A (en) Marine diesel engine
JP2017106435A (en) Engine system
JP2012149588A (en) Controller for internal combustion engine
WO2016189712A1 (en) Jet engine
JP2011111988A (en) Supercharging engine system
JP2014098324A (en) Supercharger for engine
JP2009144665A (en) Turbo supercharger and supercharging engine system
JP2015137556A (en) centrifugal compressor
US20160003254A1 (en) Noise cancellation by phase-matching communicating ducts of roots-type blower and expander
CN102269045B (en) Screw rod type combined pressurization system and control method thereof
JP2012225179A (en) Supercharger system, internal combustion engine and control method of supercharger system
JP6443737B2 (en) Variable capacity turbocharged engine
JP6370716B2 (en) Supercharging system and operating method of supercharging system
CN104775896A (en) Turbocharged engine
JP2014234803A (en) Variable displacement turbine and variable displacement supercharger
US9909495B2 (en) Gas turbine engine with distributed fans with drive control
JP2014152763A (en) Exhaust gas energy recovery device of engine
JP2019167932A (en) Surge avoiding system and control method of the same
JP2014177876A (en) Engine supercharger
JP2010185314A (en) Supercharging control device
JP4412030B2 (en) Intake device for turbocharged engine
JP6264161B2 (en) Jet engine
KR20200006729A (en) Variable type supercharger