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JP5429085B2 - Turbocharger - Google Patents

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JP5429085B2 JP2010158113A JP2010158113A JP5429085B2 JP 5429085 B2 JP5429085 B2 JP 5429085B2 JP 2010158113 A JP2010158113 A JP 2010158113A JP 2010158113 A JP2010158113 A JP 2010158113A JP 5429085 B2 JP5429085 B2 JP 5429085B2
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Description

本発明は、例えば自動車などの車両に搭載される内燃機関(エンジンともいう)に用いる過給機に関する。   The present invention relates to a supercharger used for an internal combustion engine (also referred to as an engine) mounted on a vehicle such as an automobile.

例えば自動車用のエンジンにおいて、排気ガスの流体エネルギーを利用して吸入空気を圧縮して空気密度を高め、これによってエンジン出力の増大を図る過給機(ターボチャージャとも言う)が知られている。   For example, in an engine for an automobile, a supercharger (also called a turbocharger) is known that compresses intake air using the fluid energy of exhaust gas to increase the air density and thereby increase the engine output.

過給機は、排気通路の途中に設けられタービンハウジング内に配設されたタービンホイールと、吸気通路の途中に設けられコンプレッサハウジング内に配設されたコンプレッサインペラとを備えている。   The supercharger includes a turbine wheel provided in the middle of the exhaust passage and disposed in the turbine housing, and a compressor impeller provided in the middle of the intake passage and disposed in the compressor housing.

動作としては、排気ガスの圧力によってタービンホイールが回転すると、その回転力がタービンシャフトを介してコンプレッサインペラに伝達され、このコンプレッサインペラの回転によって吸入空気が燃焼室に向けて過給される。   In operation, when the turbine wheel is rotated by the pressure of the exhaust gas, the rotational force is transmitted to the compressor impeller via the turbine shaft, and the intake air is supercharged toward the combustion chamber by the rotation of the compressor impeller.

そして、タービンホイールとコンプレッサインペラとは回転軸によって連結されており、この回転軸は、フローティングブッシュなどのすべり軸受や、転がり軸受などのラジアルベアリングにより回転自在に支持されている(例えば特許文献1〜3参照)。このラジアルベアリングには、内燃機関のオイルパン内のオイルがオイルポンプで吸い上げられて供給されるようになっている。   The turbine wheel and the compressor impeller are connected by a rotating shaft, and the rotating shaft is rotatably supported by a slide bearing such as a floating bush or a radial bearing such as a rolling bearing (for example, Patent Documents 1 to 3). 3). The oil in the oil pan of the internal combustion engine is sucked up by an oil pump and supplied to the radial bearing.

特開昭61−135933号公報JP-A 61-135933 実開平2−105545号公報Japanese Utility Model Publication No. 2-105545 特開2008−31859号公報JP 2008-31859 A

上記特許文献1に係る従来例では、タービン軸の振れ量が大きくなるターボ回転領域つまり過回転領域においてターボ過給機への潤滑油の供給量を増加させることにより、タービン軸の振動を抑制して、ターボ過給機の破損を防止するようにしているが、タービン軸を支持するラジアルベアリングに供給するオイルのリークについての言及が無く、当然ながら前記オイルリークを解決するという思想はない。   In the conventional example according to Patent Document 1, the vibration of the turbine shaft is suppressed by increasing the amount of lubricating oil supplied to the turbocharger in the turbo rotation region where the vibration amount of the turbine shaft increases, that is, in the over rotation region. Thus, although the turbocharger is prevented from being damaged, there is no mention of leakage of oil supplied to the radial bearing that supports the turbine shaft, and naturally there is no idea of solving the oil leakage.

上記特許文献2に係る従来例では、エンジンの低速回転領域あるいは減速時にロータの背面部が負圧になると、軸受け室に存在するオイルがロータの背面側に設けられている背面室を経てエンジンの吸気管へ吸い出されるので、前記ロータの背面部が負圧になったときに、ロータの背面室を大気開放させるようにして前記負圧を消滅させることにより、前記オイルの吸出しを防止するようにしている。しかしながら、この従来例には、オイル吸出しを防止することを目的として、ベアリングハウジングへのオイル供給圧を低くするという技術思想はない。   In the conventional example according to Patent Literature 2, when the back surface of the rotor becomes negative pressure during the low speed rotation region of the engine or during deceleration, the oil present in the bearing chamber passes through the back chamber provided on the back side of the rotor and Since it is sucked out to the intake pipe, when the back surface of the rotor becomes negative pressure, the back chamber of the rotor is opened to the atmosphere so that the negative pressure disappears to prevent the oil from being sucked out. I have to. However, this conventional example does not have a technical idea of lowering the oil supply pressure to the bearing housing for the purpose of preventing oil suction.

上記特許文献3に係る従来例では、電動機付きターボチャージャにおいて、ターボチャージャの作動時にタービンホイールまたはコンプレッサホイールの翼背面部分の圧力が低下すると、軸受け部に供給されるオイルがエンジンの排気管または吸気管に吸い出されるので、前記翼背面部分の圧力が低下したときに、翼背面部分と中空部(軸受け配置側)との圧力を略等しくすることにより、前記オイルの吸出しを防止するようにしている。しかしながら、この従来例には、オイル吸出しを防止することを目的として、ベアリングハウジングへのオイル供給圧を低くするという技術思想はない。   In the conventional example according to Patent Document 3, in the turbocharger with an electric motor, when the pressure of the blade rear surface portion of the turbine wheel or the compressor wheel is reduced during operation of the turbocharger, the oil supplied to the bearing portion is discharged from the exhaust pipe or intake air of the engine. Since it is sucked into the pipe, when the pressure on the blade back surface portion decreases, the pressure on the blade back surface portion and the hollow portion (bearing arrangement side) are made substantially equal to prevent the oil from being sucked out. Yes. However, this conventional example does not have a technical idea of lowering the oil supply pressure to the bearing housing for the purpose of preventing oil suction.

このような事情に鑑み、本発明は、タービンホイールおよびコンプレッサインペラが設けられている回転軸をラジアルベアリングで回転自在に支持する構成の過給機において、前記ラジアルベアリングに供給するオイルの外側への吸出しを抑制または防止することを目的としている。   In view of such circumstances, the present invention provides a turbocharger configured to rotatably support a rotating shaft provided with a turbine wheel and a compressor impeller with a radial bearing, to the outside of the oil supplied to the radial bearing. The purpose is to suppress or prevent sucking.

本発明に係る過給機は、タービンホイールおよびコンプレッサインペラが設けられている回転軸を回転自在に支持するラジアルベアリングに、オイルを供給するためのオイル供給装置と、このオイル供給装置によるオイル供給圧を制御する制御装置とを備え、前記オイル供給装置は、内燃機関のオイルパン内のオイルを吸い出すオイルポンプと、このオイルポンプから吐出されるオイルを前記ラジアルベアリングの設置領域に供給するための油路と、前記油路において前記オイルポンプの入口側と出口側とに接続されるバイパス油路と、このバイパス油路に設けられかつ開度が前記制御装置により制御されることにより前記油路から前記設置領域へ供給するオイルの供給圧を制御する流量制御弁とを備え、前記制御装置は、前記ラジアルベアリングに供給するオイルがタービンハウジングあるいはコンプレッサハウジングに吸い出される可能性が高くなる条件が成立しているか否かを調べ、条件が成立していると判断した場合に、条件が成立していない場合に比べて前記オイル供給圧を低く設定するように前記流量制御弁の開度を制御する、ことを特徴としている。 A turbocharger according to the present invention includes an oil supply device for supplying oil to a radial bearing that rotatably supports a rotating shaft provided with a turbine wheel and a compressor impeller, and an oil supply pressure by the oil supply device. An oil pump for sucking out oil in an oil pan of an internal combustion engine, and oil for supplying oil discharged from the oil pump to an installation area of the radial bearing. A path, a bypass oil path connected to an inlet side and an outlet side of the oil pump in the oil path, and an opening degree provided in the bypass oil path and controlled by the control device from the oil path. and a flow control valve for controlling the supply pressure of the oil supplied to the installation region, the controller, the radial Bear If the condition that increases the possibility that the oil supplied to the turbine is sucked into the turbine housing or compressor housing is satisfied, and if it is determined that the condition is satisfied, the condition is not satisfied In contrast, the opening degree of the flow control valve is controlled so as to set the oil supply pressure lower.

このような前提構成を有する過給機では、タービンホイールの背面圧が負圧になると、ラジアルベアリングに供給されたオイルがタービンホイール側に吸い出される可能性が高くなり、また、コンプレッサインペラの背面圧が負圧になると、ラジアルベアリングに供給されたオイルがコンプレッサインペラ側に吸い出される可能性が高くなる。つまり、このタービンホイールの背面圧あるいはコンプレッサインペラの背面圧が負圧になる状態が、オイル吸出しが発生する可能性が高くなる条件の一つとして挙げられる。   In the turbocharger having such a premise configuration, when the back pressure of the turbine wheel becomes negative, the oil supplied to the radial bearing is more likely to be sucked out to the turbine wheel, and the back surface of the compressor impeller When the pressure becomes negative, there is a high possibility that the oil supplied to the radial bearing is sucked out to the compressor impeller side. That is, the state in which the back pressure of the turbine wheel or the back pressure of the compressor impeller is negative is one of the conditions that increase the possibility of oil suction.

そして、本発明では、オイル吸出しが発生する可能性が高くなる条件が成立した場合に、ラジアルベアリングに供給するオイルの供給圧を低く設定しているから、吸い出し対象となるオイルの量が少なくなり、そのため、前記オイル吸出しを抑制または防止することが可能になる。また、本発明の過給機に備えるオイル供給装置は、比較的簡易な構成でオイル供給圧を制御することが可能になり、設備コストの上昇を抑制するうえで有利となる。 In the present invention, when the condition that the possibility of oil suction is high is established, the supply pressure of oil supplied to the radial bearing is set low, so the amount of oil to be sucked out decreases. Therefore, it becomes possible to suppress or prevent the oil suction. Further, the oil supply device provided in the supercharger of the present invention can control the oil supply pressure with a relatively simple configuration, which is advantageous in suppressing an increase in equipment cost.

好ましくは、前記制御装置は、内燃機関への燃料噴射量と機関回転数とをパラメータとするタービンホイールの背面圧の等値線を示すマップを用いて前記タービンホイールの背面圧を推定するタービン背面圧推定処理と、内燃機関への燃料噴射量と機関回転数とをパラメータとするコンプレッサインペラの背面圧の等値線を示すマップを用いて前記コンプレッサインペラの背面圧を推定するインペラ背面圧推定処理と、前記2つの推定処理でそれぞれ推定した結果の少なくともいずれか一方が負圧であるか否かを判定する判定処理と、この判定処理で肯定判定した場合に、タービンホイールの背面圧あるいはコンプレッサインペラの背面圧が正圧である場合に比べて前記オイル供給圧を低く設定する設定処理とを実行する。   Preferably, the control device estimates the back pressure of the turbine wheel using a map indicating an isoline of the back pressure of the turbine wheel using the fuel injection amount to the internal combustion engine and the engine speed as parameters. Pressure estimation processing, and impeller back pressure estimation processing for estimating the back pressure of the compressor impeller using a map showing isolines of the back pressure of the compressor impeller using the fuel injection amount to the internal combustion engine and the engine speed as parameters And a determination process for determining whether at least one of the results estimated in the two estimation processes is a negative pressure, and if a positive determination is made in this determination process, the rear pressure of the turbine wheel or the compressor impeller And a setting process for setting the oil supply pressure lower than when the back pressure is positive.

この構成では、制御装置によりタービンホイールの背面圧およびコンプレッサインペラの背面圧をそれぞれ推定する形態を特定している。この特定により、前記背面圧をセンサなどで直接的に検出する形態とする場合に比べると、センサの費用ならびにその設置費用などを含む設備コストの上昇を抑制するうえで有利となる。   In this configuration, the control device specifies a mode in which the back pressure of the turbine wheel and the back pressure of the compressor impeller are estimated. This specification is advantageous in suppressing an increase in equipment cost including the cost of the sensor and its installation cost as compared with a case where the back pressure is directly detected by a sensor or the like.

そして、この構成では、タービンホイールの背面圧とコンプレッサインペラの背面圧との少なくともいずれか一方が負圧になったと判定した場合に、ラジアルベアリングに供給するオイルの供給圧を前記背面圧が正圧である場合に比べて小さく設定している。これにより、吸い出し対象となるオイルの量が少なくなるので、前記オイル吸出しを抑制または防止することが可能になる。   In this configuration, when it is determined that at least one of the back pressure of the turbine wheel and the back pressure of the compressor impeller has become a negative pressure, the back pressure is the positive pressure of the oil supplied to the radial bearing. It is set smaller than the case of. As a result, the amount of oil to be sucked out decreases, so that the oil sucking out can be suppressed or prevented.

そして、前記構成では、例えば流量制御弁の開度を小さくすると、オイルポンプから吐出されるオイルがバイパス油路に流入する量が少なくなるので、油路内のオイル圧力が高くなる。一方、流量制御弁の開度を大きくすると、オイルポンプから吐出されるオイルがバイパス油路に流入する量が多くなるので、油路内のオイル圧力が低くなる。このように、流量制御弁の開度を制御装置で制御することによって油路からラジアルベアリング設置領域へのオイル供給圧を変更することが可能になる。   And in the said structure, when the opening degree of a flow control valve is made small, for example, since the quantity which the oil discharged from an oil pump flows in into a bypass oil path decreases, the oil pressure in an oil path becomes high. On the other hand, when the opening degree of the flow control valve is increased, the amount of oil discharged from the oil pump flows into the bypass oil passage increases, so that the oil pressure in the oil passage decreases. In this way, it is possible to change the oil supply pressure from the oil passage to the radial bearing installation region by controlling the opening degree of the flow control valve with the control device.

好ましくは、前記ラジアルベアリングは、前記回転軸の中間領域とベアリングハウジングとの対向環状空間に設置され、このラジアルベアリングよりタービンホイール寄り位置とコンプレッサインペラ寄り位置とには、前記ラジアルベアリングに供給されたオイルの外側流出を堰き止めるための密封部がそれぞれ設けられ、前記タービンホイールの背面側で前記密封部よりも外側に前記タービンホイールの背面室が、また、前記コンプレッサインペラの背面側で前記密封部よりも外側に前記コンプレッサインペラの背面室がそれぞれ設けられる。   Preferably, the radial bearing is installed in an opposed annular space between the intermediate region of the rotating shaft and the bearing housing, and the radial bearing is supplied to the radial bearing at a position closer to the turbine wheel and a position closer to the compressor impeller than the radial bearing. Sealing portions for damming outflow of oil outside are provided, respectively, a rear chamber of the turbine wheel is provided outside the sealing portion on the back side of the turbine wheel, and the sealing portion is provided on the back side of the compressor impeller. The compressor impeller back chambers are respectively provided on the outer side.

この構成では、ラジアルベアリングの設置場所やタービンホイールおよびコンプレッサインペラの各背面圧の発生場所を特定している。   In this configuration, the location where the radial bearing is installed and the location where each back pressure of the turbine wheel and the compressor impeller is generated are specified.

本発明は、過給機において、タービンホイールおよびコンプレッサインペラが設けられている回転軸を回転自在に支持するラジアルベアリングに供給するオイルの外側への吸出しを抑制または防止することが可能となる。   According to the present invention, in the supercharger, it is possible to suppress or prevent the oil that is supplied to the radial bearing that rotatably supports the rotating shaft provided with the turbine wheel and the compressor impeller from being discharged to the outside.

本発明に係る過給機を備える内燃機関の一実施形態で、概略構成を示す図である。1 is a diagram showing a schematic configuration in an embodiment of an internal combustion engine including a supercharger according to the present invention. 図1の過給機の断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of the supercharger of FIG. 図1の過給機にオイルを供給するためのオイル供給装置の一実施形態で、概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure by one Embodiment of the oil supply apparatus for supplying oil to the supercharger of FIG. 図1の制御装置による動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the operation | movement by the control apparatus of FIG. 図4のステップS3においてタービンホイールの背面圧Ptbnを推定する際に用いるマップを示す図である。It is a figure which shows the map used when estimating the back surface pressure Ptbn of a turbine wheel in step S3 of FIG. 図4のステップS3においてコンプレッサインペラの背面圧Pimpを推定する際に用いるマップを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a map used when estimating a back pressure Pimp of the compressor impeller in step S3 of FIG. 4. 図4のステップS3においてターボ回転数Ntを推定する際に用いるマップを示す図である。It is a figure which shows the map used when estimating the turbo rotation speed Nt in step S3 of FIG.

以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。   BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1から図7に、本発明の一実施形態を示している。この実施形態では、シングルターボ式の過給機を備える内燃機関に本発明を適用した例を挙げている。   1 to 7 show an embodiment of the present invention. In this embodiment, the example which applied this invention to the internal combustion engine provided with a single turbo supercharger is given.

図1に示す内燃機関1には、過給機20が装備されている。過給機20は、内燃機関1から排気通路3に排出される排気の圧力を利用して吸気通路2から内燃機関1に吸入される空気を過給する。   The internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is equipped with a supercharger 20. The supercharger 20 supercharges the air sucked into the internal combustion engine 1 from the intake passage 2 using the pressure of the exhaust discharged from the internal combustion engine 1 to the exhaust passage 3.

過給機20のタービンホイール22が排気により回転すると、これに伴いコンプレッサインペラ24が回転して、エアクリーナ4から吸気通路2に吸入された空気がインタークーラ5により冷却されると共に、その容積が圧縮された後、内燃機関1の燃焼室に供給される。   When the turbine wheel 22 of the supercharger 20 is rotated by exhaust, the compressor impeller 24 is rotated accordingly, and the air sucked into the intake passage 2 from the air cleaner 4 is cooled by the intercooler 5 and its volume is compressed. Then, it is supplied to the combustion chamber of the internal combustion engine 1.

内燃機関1の運転に伴い燃焼室からクランク室に漏れたブローバイガスは、図示していないが、ベンチレーションケースに導入され、このベンチレーションケース内においてブローバイガスに含まれるミスト状(霧状)のオイルが分離される。このようにオイルが分離されたブローバイガスは、ブローバイガス通路6を介して吸気通路2において過給機20の上流側(即ち、エアクリーナ4と過給機20との間)に還流される。ブローバイガス通路6の途中部には、ブローバイガスを冷却するためのPCVクーラ7が設けられている。   Although not shown, blow-by gas leaking from the combustion chamber to the crank chamber with the operation of the internal combustion engine 1 is introduced into the ventilation case, and the mist-like (mist-like) contained in the blow-by gas in the ventilation case. Oil is separated. The blow-by gas from which the oil has been separated in this way is recirculated to the upstream side of the supercharger 20 (that is, between the air cleaner 4 and the supercharger 20) in the intake passage 2 via the blow-by gas passage 6. A PCV cooler 7 for cooling the blowby gas is provided in the middle of the blowby gas passage 6.

次に、図2を参照して、過給機20を詳しく説明する。過給機20は、タービンホイール22とコンプレッサインペラ24とを備えている。   Next, the supercharger 20 will be described in detail with reference to FIG. The supercharger 20 includes a turbine wheel 22 and a compressor impeller 24.

タービンホイール22は、排気通路3において図示しない触媒コンバータよりも上流側に設けられたタービンハウジング21内に収納されている。一方、コンプレッサインペラ24は、吸気通路2においてエアクリーナ4の下流側に設けられたコンプレッサハウジング23内に収納されている。   The turbine wheel 22 is housed in a turbine housing 21 provided upstream of a catalytic converter (not shown) in the exhaust passage 3. On the other hand, the compressor impeller 24 is accommodated in a compressor housing 23 provided on the downstream side of the air cleaner 4 in the intake passage 2.

タービンホイール22は、回転軸25の軸方向一端に一体に形成されており、コンプレッサインペラ24は、回転軸25の軸方向他端に一体に取り付けられている。この回転軸25は、2つのラジアルベアリング31,32によりベアリングハウジング33に回転自在に支持されている。   The turbine wheel 22 is integrally formed at one axial end of the rotary shaft 25, and the compressor impeller 24 is integrally attached to the other axial end of the rotary shaft 25. The rotary shaft 25 is rotatably supported on the bearing housing 33 by two radial bearings 31 and 32.

ベアリングハウジング33の軸方向一端にはタービンハウジング21が取り付けられ、また、ベアリングハウジング33の軸方向他端にはコンプレッサハウジング23が取り付けられている。   The turbine housing 21 is attached to one end of the bearing housing 33 in the axial direction, and the compressor housing 23 is attached to the other end of the bearing housing 33 in the axial direction.

2つのラジアルベアリング31,32は、メタルやブッシュと呼ばれるほぼ円筒形状のすべり軸受とされており、回転軸25の軸方向中間領域とベアリングハウジング33との対向間の環状空間に軸方向に並んで設けられている。   The two radial bearings 31 and 32 are substantially cylindrical slide bearings called metals and bushes, and are arranged in an axial direction in an annular space between the axial intermediate region of the rotary shaft 25 and the bearing housing 33. Is provided.

両方のラジアルベアリング31,32は、前記環状空間に相対回転可能にフローティング状態で介装されている。ただし、タービンホイール22寄りのラジアルベアリング(以下、タービン側ラジアルベアリングと言う)31は、ベアリングハウジング33に係止される2つのスナップリング35,36によってベアリングハウジング33の内周面上における軸方向への変位が規制されている。また、コンプレッサインペラ24寄りのラジアルベアリング(以下、コンプレッサ側ラジアルベアリングと言う)32は、ベアリングハウジング33に係止される1つのスナップリング37とスラストベアリング38およびスラストカラー34とによってベアリングハウジング33の内周面上における軸方向への変位が規制されている。   Both radial bearings 31 and 32 are interposed in the annular space in a floating state so as to be relatively rotatable. However, a radial bearing (hereinafter referred to as a turbine-side radial bearing) 31 near the turbine wheel 22 is moved in the axial direction on the inner peripheral surface of the bearing housing 33 by two snap rings 35 and 36 that are locked to the bearing housing 33. Displacement is regulated. Further, a radial bearing 32 (hereinafter referred to as a compressor-side radial bearing) 32 near the compressor impeller 24 is formed in the bearing housing 33 by a single snap ring 37, a thrust bearing 38 and a thrust collar 34 that are locked to the bearing housing 33. The axial displacement on the peripheral surface is restricted.

そして、スラストカラー34の軸方向両端の鍔部でベアリングハウジング33に締結されたスラストベアリング38を所定のスラスト隙間を介して挟むような形態とすることにより、ベアリングハウジング33に対する回転軸25の軸方向への変位が規制されている。過給機20の動作中において回転軸25に作用するスラスト荷重は、スラストベアリング38およびスラストカラー34により支持される。このスラストベアリング38は、例えば自己潤滑性を有する合成樹脂材あるいは金属材などから形成されており、軸方向一方から見るとほぼ扇形で軸方向両端にテーパランド部が設けられた形状になっている。   The axial direction of the rotary shaft 25 with respect to the bearing housing 33 is formed by sandwiching the thrust bearing 38 fastened to the bearing housing 33 at the flanges at both axial ends of the thrust collar 34 via a predetermined thrust gap. Displacement to is regulated. A thrust load acting on the rotary shaft 25 during operation of the supercharger 20 is supported by a thrust bearing 38 and a thrust collar 34. The thrust bearing 38 is formed of, for example, a synthetic resin material or a metal material having self-lubricating properties, and is substantially fan-shaped when viewed from one axial direction, and has a shape in which tapered land portions are provided at both axial ends. .

このようなラジアルベアリング31,32が配置される環状空間には、オイル供給装置50によりオイルが供給されるようになっている。   Oil is supplied to the annular space in which the radial bearings 31 and 32 are arranged by the oil supply device 50.

このオイル供給装置50は、図3に示すように、オイルポンプ51、ピストン側油路52、過給機側油路53、油圧作動式の開閉弁54、バイパス油路55、電磁作動式の流量制御弁56などを備えている。   As shown in FIG. 3, the oil supply device 50 includes an oil pump 51, a piston-side oil passage 52, a supercharger-side oil passage 53, a hydraulically operated on-off valve 54, a bypass oil passage 55, and an electromagnetically operated flow rate. A control valve 56 and the like are provided.

オイルポンプ51は、内燃機関1のクランクシャフト(図示省略)により駆動されるものであって、オイルパン1aのオイルを吸い上げる。オイルポンプ51から吐出されるオイルは、ピストン側油路52およびジェットノズル(図示省略)を通じて内燃機関1のピストン(図示省略)に向けて噴射される。また、オイルポンプ51から吐出されるオイルは、ピストン側油路52の途中から分岐される過給機側油路53を経て過給機20の前記環状空間(ラジアルベアリング31,32の配置空間)に供給される。   The oil pump 51 is driven by a crankshaft (not shown) of the internal combustion engine 1 and sucks up oil from the oil pan 1a. Oil discharged from the oil pump 51 is injected toward a piston (not shown) of the internal combustion engine 1 through a piston-side oil passage 52 and a jet nozzle (not shown). The oil discharged from the oil pump 51 passes through the supercharger side oil passage 53 branched from the middle of the piston side oil passage 52, and the annular space of the supercharger 20 (space where the radial bearings 31 and 32 are arranged). To be supplied.

油圧作動式の開閉弁54は、ピストン側油路52において過給機側油路53への分岐部分よりも下流側に設置されており、このピストン側油路52内のオイル圧力が所定の閾値以上になると開いて、前記閾値未満のときに閉じる。   The hydraulically actuated on-off valve 54 is installed in the piston-side oil passage 52 downstream of the branching portion to the supercharger-side oil passage 53, and the oil pressure in the piston-side oil passage 52 is a predetermined threshold value. When it is above, it opens and closes when it is below the threshold.

電磁作動式の流量制御弁56は、ピストン側油路52においてオイルポンプ51の吐出側と入口側とに接続されるバイパス油路55の途中に設置されている。この流量制御弁56の開度は制御装置100により制御される。この流量制御弁56の開度を小さくすると、オイルポンプ51から吐出されるオイルがバイパス油路55に流入する量が少なくなるので、ピストン側油路52内のオイル圧力が高くなる。一方、流量制御弁56の開度を大きくすると、オイルポンプ51から吐出されるオイルがバイパス油路55に流入する量が多くなるので、ピストン側油路52内のオイル圧力が低くなる。このように、流量制御弁56の開度を制御装置100で制御することによってピストン側油路52内のオイル圧力を変更し、開閉弁54の開閉動作を制御することができる。開閉弁54は、内燃機関1が高負荷すなわち高油圧時に開弁状態になり、低油圧時に閉弁状態になる。   The electromagnetically operated flow control valve 56 is installed in the piston oil passage 52 in the middle of a bypass oil passage 55 connected to the discharge side and the inlet side of the oil pump 51. The opening degree of the flow control valve 56 is controlled by the control device 100. When the opening degree of the flow control valve 56 is reduced, the amount of oil discharged from the oil pump 51 flows into the bypass oil passage 55 is reduced, so that the oil pressure in the piston-side oil passage 52 is increased. On the other hand, when the opening degree of the flow control valve 56 is increased, the amount of oil discharged from the oil pump 51 flows into the bypass oil passage 55 increases, so that the oil pressure in the piston-side oil passage 52 decreases. Thus, by controlling the opening degree of the flow control valve 56 with the control device 100, the oil pressure in the piston-side oil passage 52 can be changed, and the opening / closing operation of the opening / closing valve 54 can be controlled. The on-off valve 54 is opened when the internal combustion engine 1 is at a high load, that is, high hydraulic pressure, and is closed when the hydraulic pressure is low.

しかも、流量制御弁56の開度を大きくすると、オイルポンプ51から過給機側油路53に供給されるオイル供給圧を低く設定することができる一方、流量制御弁56の開度を小さくすると、オイルポンプ51から過給機側油路53に供給されるオイル供給圧を高く設定することができる。   Moreover, if the opening degree of the flow control valve 56 is increased, the oil supply pressure supplied from the oil pump 51 to the supercharger side oil passage 53 can be set low, while the opening degree of the flow control valve 56 is reduced. The oil supply pressure supplied from the oil pump 51 to the supercharger side oil passage 53 can be set high.

ところで、ベアリングハウジング33の内部には、過給機側油路53に接続される導入油路33aが設けられている。この導入油路33aの下流側は、ラジアルベアリング31,32の外周面に向けて開放されている。このラジアルベアリング31,32には、その径方向内外に貫通する油孔31a,32aが円周方向および軸方向の複数箇所に設けられている。   Incidentally, an introduction oil passage 33 a connected to the supercharger side oil passage 53 is provided inside the bearing housing 33. The downstream side of the introduction oil passage 33 a is opened toward the outer peripheral surfaces of the radial bearings 31 and 32. The radial bearings 31 and 32 are provided with oil holes 31a and 32a penetrating inward and outward in the radial direction at a plurality of locations in the circumferential direction and the axial direction.

これにより、過給機側油路53、導入油路33aを経てラジアルベアリング31,32の外周側に供給されるオイルは、油孔31a,32aを経てラジアルベアリング31,32の内周側にも供給される。このラジアルベアリング31,32とベアリングハウジング33との対向間およびラジアルベアリング31,32と回転軸25との対向間に供給されるオイルは膜状に保持されることになって、回転軸25の径方向および軸方向での振れを抑制するダンパとして働く。このオイルの膜を、オイルフィルムダンパと呼んでいる。そして、このラジアルベアリング31,32が配置される環状空間に供給されたオイルの余剰分は、ベアリングハウジング33の下側の排油路33bから排出されて、オイルパン1aに戻される。   As a result, the oil supplied to the outer peripheral side of the radial bearings 31 and 32 via the supercharger side oil passage 53 and the introduction oil passage 33a is also supplied to the inner peripheral side of the radial bearings 31 and 32 via the oil holes 31a and 32a. Supplied. The oil supplied between the radial bearings 31 and 32 and the bearing housing 33 and between the radial bearings 31 and 32 and the rotary shaft 25 is held in a film shape. It acts as a damper that suppresses vibration in the direction and axial direction. This oil film is called an oil film damper. The excess oil supplied to the annular space in which the radial bearings 31 and 32 are disposed is discharged from the lower oil discharge passage 33b on the lower side of the bearing housing 33 and returned to the oil pan 1a.

ところで、前記環状空間に供給されたオイルは、回転軸25の軸方向両側から外側へ通過するようになっているが、これらのオイルがタービンハウジング21の内部流路21aおよびコンプレッサハウジング23の内部流路23aに漏れ出ることを防止するために、シールリング41,42が設けられている。   By the way, the oil supplied to the annular space passes from the both sides in the axial direction of the rotating shaft 25 to the outside, and these oils flow in the internal flow path 21a of the turbine housing 21 and the internal flow of the compressor housing 23. Seal rings 41 and 42 are provided to prevent leakage into the passage 23a.

タービンホイール22側のシールリング41は、回転軸25においてタービンホイール22寄りの大径部の外周溝内に取り付けられていて、ベアリングハウジング33のタービン側肩部の内周面に接触されている。タービン側肩部の内周面は、ラジアルベアリング31の摺接面よりも大径になっている。   The seal ring 41 on the turbine wheel 22 side is mounted in a large-diameter outer peripheral groove near the turbine wheel 22 on the rotary shaft 25 and is in contact with the inner peripheral surface of the turbine side shoulder of the bearing housing 33. The inner peripheral surface of the shoulder on the turbine side has a larger diameter than the sliding contact surface of the radial bearing 31.

一方、コンプレッサインペラ24側のシールリング42は、前記回転軸25に外嵌装着されているシールスリーブ43の外周溝内に取り付けられていて、コンプレッサハウジング23の環状裏板23bの内周面に接触されている。なお、シールリング41,42は、この実施形態においてピストンリングとされているが、その種類は特に限定されない。   On the other hand, the seal ring 42 on the compressor impeller 24 side is mounted in an outer peripheral groove of a seal sleeve 43 that is externally fitted to the rotary shaft 25, and contacts the inner peripheral surface of the annular back plate 23 b of the compressor housing 23. Has been. In addition, although the seal rings 41 and 42 are piston rings in this embodiment, the kind is not specifically limited.

さらに、この実施形態では、前記シールリング41,42が設置されている領域よりも内側に、前記各シールリング41,42の存在領域にオイルを到達させにくくするためのオイル堰き止め部(符号省略)が設けられている。   Further, in this embodiment, an oil damming portion (reference number omitted) for making it difficult for oil to reach the area where the seal rings 41 and 42 are present inside the area where the seal rings 41 and 42 are installed. ) Is provided.

先に、タービンハウジング21側のオイル堰き止め部を説明する。回転軸25においてタービンホイール22の背面側に外周溝25aが設けられている。この外周溝25aは、タービン側ラジアルベアリング31を外側へ通過したオイルを受け止めるとともに、鉛直方向下側に落下させてベアリングハウジング33の排油路33bに向かわせる。これにより、オイルがタービン側シールリング41側へ到達しにくくなる。この外周溝25aが、オイル堰き止め部として機能する。   First, the oil damming portion on the turbine housing 21 side will be described. An outer peripheral groove 25 a is provided on the back side of the turbine wheel 22 in the rotary shaft 25. The outer circumferential groove 25 a receives oil that has passed through the turbine-side radial bearing 31 and drops it downward in the vertical direction so as to be directed toward the oil drain path 33 b of the bearing housing 33. This makes it difficult for oil to reach the turbine side seal ring 41 side. This outer peripheral groove 25a functions as an oil damming portion.

次いで、コンプレッサハウジング23側のオイル堰き止め部を説明する。コンプレッサハウジング23の環状裏板23bとベアリングハウジング33との軸方向対向空間には、オイルデフレクタ44が設けられている。このオイルデフレクタ44は、コンプレッサ側ラジアルベアリング32を外側に通過したオイルを受け止めるための環状空間を回転軸25の外周に作るものであり、その下側には、前記環状空間の下側からオイルを流れ落として排油路33bに導くための案内部44bが設けられている。そして、オイルデフレクタ44において径方向に沿う環状壁部44aの外側面は、コンプレッサハウジング23の環状裏板23bの内周部分に対して隙間を介して軸方向で対向するように配置されている。このオイルデフレクタ44の環状壁部44aとコンプレッサハウジング23の環状裏板23bとが対向して作られる隙間は、油の通過を制限する寸法に設定されることによって、オイルの堰き止め作用を発揮するオイル堰き止め部になっている。これにより、オイルがコンプレッサ側シールリング42側へ到達しにくくなる。   Next, the oil damming portion on the compressor housing 23 side will be described. An oil deflector 44 is provided in the axially opposing space between the annular back plate 23 b of the compressor housing 23 and the bearing housing 33. The oil deflector 44 creates an annular space on the outer periphery of the rotary shaft 25 for receiving the oil that has passed through the compressor-side radial bearing 32, and the lower side receives oil from the lower side of the annular space. A guide portion 44b is provided for flowing down and leading to the oil drainage passage 33b. The outer surface of the annular wall portion 44 a along the radial direction in the oil deflector 44 is disposed so as to face the inner peripheral portion of the annular back plate 23 b of the compressor housing 23 in the axial direction via a gap. The gap created by the annular wall 44a of the oil deflector 44 and the annular back plate 23b of the compressor housing 23 facing each other exerts an oil damming action by being set to a dimension that restricts the passage of oil. It is an oil damming section. This makes it difficult for oil to reach the compressor-side seal ring 42 side.

なお、シールリング41,42と、タービン側オイル堰き止め部と、コンプレッサ側オイル堰き止め部とが、請求項に記載している密封部に相当している。   The seal rings 41 and 42, the turbine-side oil damming portion, and the compressor-side oil damming portion correspond to the sealing portion described in the claims.

次に、内燃機関1および過給機20の動作を制御するための制御装置100を説明する。この制御装置100は、公知のECU(Electronic Control Unit)であり、主としてCPU、ROM、RAM等を有する構成である。ROMは、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。CPUは、ROMに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行する。RAMは、CPUでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップRAMは、例えば内燃機関1の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。   Next, the control device 100 for controlling the operations of the internal combustion engine 1 and the supercharger 20 will be described. The control device 100 is a known ECU (Electronic Control Unit), and mainly includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The ROM stores various control programs, maps that are referred to when the various control programs are executed, and the like. The CPU executes various arithmetic processes based on various control programs and maps stored in the ROM. The RAM is a memory that temporarily stores calculation results in the CPU, data input from each sensor, and the like. The backup RAM is a nonvolatile memory that stores data to be stored when the internal combustion engine 1 is stopped, for example. It is memory.

内燃機関1には、内燃機関1の回転数Neを検出するためのクランク角センサ201、アクセルペダル9の踏み込み量を検出するためのアクセル開度センサ202、内燃機関1の水温を検出するための水温センサ203、インタークーラ5の下流側の吸気圧力(インテークマニホールド圧力または過給圧)Pimを検出するための吸気圧センサ204、吸入空気量Gaを検出するためのエアフローメータ205、排気通路3において図示省略の触媒コンバータの上流側圧力を検出するための圧力センサ206などが設けられている。ここでは、本発明の特徴構成に関係するセンサのみを提示している。   The internal combustion engine 1 includes a crank angle sensor 201 for detecting the rotational speed Ne of the internal combustion engine 1, an accelerator opening sensor 202 for detecting the depression amount of the accelerator pedal 9, and a water temperature of the internal combustion engine 1. In the water temperature sensor 203, the intake pressure sensor 204 for detecting the intake pressure (intake manifold pressure or supercharging pressure) Pim on the downstream side of the intercooler 5, the air flow meter 205 for detecting the intake air amount Ga, and the exhaust passage 3 A pressure sensor 206 for detecting the upstream pressure of the catalytic converter (not shown) is provided. Here, only the sensors related to the characteristic configuration of the present invention are presented.

制御装置100は、クランク角センサ201の検出信号から求められる機関回転数Ne、アクセル開度センサ202の検出信号から求められるスロットルバルブ8の開度等に基づいて、燃料噴射量及び燃料噴射時期についての指令値(目標値)を算出し、これら指令値に基づいて図示しない燃料噴射弁の燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御する。   The control device 100 determines the fuel injection amount and the fuel injection timing based on the engine speed Ne obtained from the detection signal of the crank angle sensor 201, the opening of the throttle valve 8 obtained from the detection signal of the accelerator opening sensor 202, and the like. The command value (target value) is calculated, and the fuel injection amount and fuel injection timing of a fuel injection valve (not shown) are controlled based on these command values.

この他、制御装置100は、以下で詳細に説明するが、過給機20の運転状態に応じて、オイル供給装置50により過給機20のラジアルベアリング31,32に供給するオイルの供給圧を制御するようにしている。   In addition, as will be described in detail below, the control device 100 determines the supply pressure of oil supplied to the radial bearings 31 and 32 of the supercharger 20 by the oil supply device 50 according to the operating state of the supercharger 20. I try to control it.

なお、内燃機関1の始動時や通常運転時には、基本的に、オイル供給装置50により内燃機関1のピストン(図示省略)などに対するオイル供給圧をオイルポンプ51の最大能力近傍に高く設定する高油圧制御を実行するようになっている。このオイルポンプ51は、一般的に、設計上で要求される能力よりも余裕を持つ容量に設定される。そのため、前記高油圧制御のみに固定していると、内燃機関1の軽負荷運転時には前記ピストンなどへのオイル供給が過多となって、フリクションロスが発生するなど燃費が悪化することが懸念される。そこで、前記始動時や通常運転時を除いた特定の条件が成立した場合には、フリクションロスを可及的に低減するために、オイル供給装置50により前記ピストンなどに対するオイル供給圧を低く設定するようになっている。前記特定の条件とは、例えば水温Tcが暖機完了温度(例えば95℃)以下でかつ機関回転数Neが中回転あるいは最高回転数の約半分(例えば2600rpm)以下などが挙げられる。   When the internal combustion engine 1 is started or during normal operation, basically, the oil supply device 50 sets the oil supply pressure for the piston (not shown) of the internal combustion engine 1 to a value near the maximum capacity of the oil pump 51. Control is to be executed. The oil pump 51 is generally set to a capacity that has a margin than the capacity required in design. Therefore, if it is fixed only to the high hydraulic pressure control, there is a concern that when the internal combustion engine 1 is operated at a light load, the oil supply to the piston or the like becomes excessive, resulting in friction loss and deterioration of fuel consumption. . Therefore, when a specific condition other than the start time and the normal operation is satisfied, the oil supply pressure for the piston or the like is set low by the oil supply device 50 in order to reduce the friction loss as much as possible. It is like that. The specific conditions include, for example, a water temperature Tc that is equal to or lower than a warm-up completion temperature (for example, 95 ° C.) and an engine speed Ne that is medium or about half the maximum speed (for example, 2600 rpm).

この他、過給機20の作動時においてタービンホイール22の背面圧(タービン背面圧Ptbnという)が負圧になると、オイル供給装置50によりラジアルベアリング31,32に供給されるオイルがタービンホイール22とベアリングハウジング33との対向隙間26を経てタービンハウジング21の内部流路21aに吸い出される可能性が高くなる。また、コンプレッサインペラ24の背面圧(インペラ背面圧Pimpという)が負圧になると、オイル供給装置50によりラジアルベアリング31,32に供給されるオイルがコンプレッサインペラ24とコンプレッサハウジング23の環状裏板23bとの対向隙間27を経てコンプレッサハウジング23の内部流路23aに吸い出される可能性が高くなる。   In addition, when the back pressure of the turbine wheel 22 (referred to as turbine back pressure Ptbn) becomes negative during the operation of the turbocharger 20, the oil supplied to the radial bearings 31 and 32 by the oil supply device 50 is The possibility of being sucked out into the internal flow path 21a of the turbine housing 21 through the facing gap 26 with the bearing housing 33 is increased. Further, when the back pressure of the compressor impeller 24 (impeller back pressure Pimp) becomes negative, the oil supplied to the radial bearings 31 and 32 by the oil supply device 50 is compressed between the compressor impeller 24 and the annular back plate 23b of the compressor housing 23. The possibility of being sucked out into the internal flow path 23a of the compressor housing 23 through the opposing gap 27 becomes high.

なお、前記タービンホイール22とベアリングハウジング33との対向隙間26や、コンプレッサインペラ24とコンプレッサハウジング23の環状裏板23bとの対向隙間27が、請求項に記載している背面室に相当している。   Note that the facing gap 26 between the turbine wheel 22 and the bearing housing 33 and the facing gap 27 between the compressor impeller 24 and the annular back plate 23b of the compressor housing 23 correspond to the back chamber described in the claims. .

このようにタービン背面圧Ptbnあるいはインペラ背面圧Pimpが負圧になる状況としては、例えば内燃機関1のアイドリング運転を長時間継続した場合、車速を減速する場合、車速を緩加速する場合など、吸気脈動あるいは排気脈動が発生するような状況が挙げられる。   The situation in which the turbine back pressure Ptbn or the impeller back pressure Pimp becomes negative in this way is, for example, when the idling operation of the internal combustion engine 1 is continued for a long time, when the vehicle speed is reduced, or when the vehicle speed is slowly accelerated. A situation where pulsation or exhaust pulsation occurs may be mentioned.

そこで、この実施形態では、ラジアルベアリング31,32に供給するオイルがタービンハウジング21あるいはコンプレッサハウジング23に吸い出される可能性が高くなる条件が成立しているか否かを調べ、条件が成立していると判断した場合に、条件が成立していない場合に比べて、オイル供給装置50によりラジアルベアリング31,32に供給するオイルの供給圧を低く設定することにより、前記オイル吸出しを抑制または防止するようにしている。   Therefore, in this embodiment, it is checked whether or not a condition that increases the possibility that the oil supplied to the radial bearings 31 and 32 is sucked into the turbine housing 21 or the compressor housing 23 is satisfied, and the condition is satisfied. If the condition is not satisfied, the oil supply device 50 sets the supply pressure of the oil supplied to the radial bearings 31 and 32 lower than that in the case where the condition is not satisfied, thereby suppressing or preventing the oil suction. I have to.

前記条件の一つとしては、タービン背面圧Ptbnおよびインペラ背面圧Pimpの少なくともいずれか一方が負圧になることが挙げられる。   One of the conditions is that at least one of the turbine back pressure Ptbn and the impeller back pressure Pimp is a negative pressure.

以下、図4のフローチャートを参照して、オイル供給圧の制御形態を詳しく説明する。図4のフローチャートには、制御装置100を主体とする制御動作を示している。このフローチャートは、内燃機関1の運転中において一定周期(例えば数msec〜数十ミリsec程度)毎に開始される。   Hereinafter, the control mode of the oil supply pressure will be described in detail with reference to the flowchart of FIG. In the flowchart of FIG. 4, a control operation mainly including the control device 100 is illustrated. This flowchart is started at regular intervals (for example, about several milliseconds to several tens of milliseconds) during operation of the internal combustion engine 1.

まず、ステップS1では、内燃機関1や過給機20の運転状態に関係する情報を取得する。ここでは、例えばクランク角センサ201からの入力信号に基づいて内燃機関1の回転数Neを算出し、アクセル開度センサ202からの入力信号に基づいて目標スロットル開度や目標燃料噴射量Qを算出する。   First, in step S1, information related to the operating state of the internal combustion engine 1 and the supercharger 20 is acquired. Here, for example, the rotational speed Ne of the internal combustion engine 1 is calculated based on the input signal from the crank angle sensor 201, and the target throttle opening and the target fuel injection amount Q are calculated based on the input signal from the accelerator opening sensor 202. To do.

続くステップS2では、オイル供給装置50によるオイル供給圧を低油圧に変更不可能な条件が成立しているか否かを判定する。ここでは、例えば内燃機関1の始動時のようにピストンへのオイル供給圧を高油圧にする必要がある場合、あるいはオイル供給装置50の制御が困難となる何らかの異常が発生している場合に、前記オイル供給圧を低油圧に変更不可能な条件が成立していると判定するようになっている。   In the subsequent step S2, it is determined whether or not a condition that the oil supply pressure by the oil supply device 50 cannot be changed to a low oil pressure is satisfied. Here, for example, when the oil supply pressure to the piston needs to be a high hydraulic pressure, such as when the internal combustion engine 1 is started, or when some abnormality that makes it difficult to control the oil supply device 50 occurs. It is determined that a condition that the oil supply pressure cannot be changed to a low oil pressure is satisfied.

さらに、ステップS3では、タービン背面圧Ptbn、インペラ背面圧Pimp、ターボ回転数Ntを推定する。例えば、タービン背面圧Ptbnは図5に示すマップを、インペラ背面圧Pimpは図6に示すマップを、ターボ回転数Ntは図7に示すマップをそれぞれ用いて推定される。   Further, in step S3, the turbine back pressure Ptbn, the impeller back pressure Pimp, and the turbo speed Nt are estimated. For example, the turbine back pressure Ptbn is estimated using the map shown in FIG. 5, the impeller back pressure Pimp is estimated using the map shown in FIG. 6, and the turbo speed Nt is estimated using the map shown in FIG.

なお、図5〜図7に示すマップは、いずれも、内燃機関1の回転数Neと燃料噴射量Qとをパラメータとするタービン背面圧Ptbn、インペラ背面圧Pimp、ターボ回転数Ntの等値線を示すマップであって、予め実験などに基づいて経験的に作成されて制御装置100のROMに記憶されている。   The maps shown in FIGS. 5 to 7 are isolines of the turbine back pressure Ptbn, the impeller back pressure Pimp, and the turbo speed Nt, each of which uses the rotational speed Ne of the internal combustion engine 1 and the fuel injection amount Q as parameters. , Which is created in advance based on experiments and stored in the ROM of the control device 100.

また、図5〜図7に示すマップにおいてハッチングを付した領域は、タービン背面圧Ptbn、インペラ背面圧Pimpが脈動しやすくなるとともに、この圧力脈動の谷が負圧になってオイル吸出しの発生が懸念される領域であって、オイル吸出し懸念領域と言うことにする。   In addition, in the hatched areas in the maps shown in FIGS. 5 to 7, the turbine back pressure Ptbn and the impeller back pressure Pimp are likely to pulsate, and the valley of the pressure pulsation becomes negative pressure, and oil suction is generated. It is an area of concern and is referred to as an oil suction concerned area.

さらに、図7に示すマップにおいてクロスハッチングを付した領域は、ターボ回転数Ntが高回転数になっていて、潤滑不足の発生が懸念される領域であって、潤滑不足懸念領域と言うことにする。なお、このオイル吸出し懸念領域や循環不足懸念領域は、使用される過給機20の容量に基づいて予め実験などにより経験的に設定される。   Furthermore, the region with cross-hatching in the map shown in FIG. 7 is a region where the turbo rotation speed Nt is high and there is a risk of insufficient lubrication, which is referred to as an insufficient lubrication concern region. To do. The oil suction concern area and the insufficient circulation concern area are empirically set in advance based on the capacity of the supercharger 20 to be used.

具体的に、前記ステップS3では、前記ステップS1で取得した機関回転数Neと目標燃料噴射量Qとを、図5〜図7に示す各マップの2次元座標上にそれぞれプロットすることにより、タービン背面圧Ptbn、インペラ背面圧Pimp、ターボ回転数Ntを算出する。   Specifically, in step S3, the engine speed Ne and the target fuel injection amount Q acquired in step S1 are plotted on the two-dimensional coordinates of each map shown in FIGS. The back pressure Ptbn, the impeller back pressure Pimp, and the turbo speed Nt are calculated.

この後、ステップS4において、アクセルペダル9がオフされているか否かを判定する。このステップS4において、肯定判定した場合つまりアクセルオフされている場合にはステップS5に移行する一方で、否定判定した場合つまりアクセルオフされていない場合にはステップS6に移行する。   Thereafter, in step S4, it is determined whether or not the accelerator pedal 9 is turned off. If an affirmative determination is made in step S4, that is, if the accelerator is off, the process proceeds to step S5, whereas if a negative determination is made, that is, if the accelerator is not turned off, the process proceeds to step S6.

先に、ステップS5を説明する。このステップS5では、前記ステップS3で推定したターボ回転数Ntが図7のクロスハッチング領域(潤滑不足懸念領域)に入っているか否かを調べる。   First, step S5 will be described. In this step S5, it is checked whether or not the turbo rotational speed Nt estimated in the step S3 is in the cross-hatching region (region where lubrication is insufficient) in FIG.

このステップS5で肯定判定すると、ステップS8に移行して、オイル供給装置50によるオイル供給圧を高くする高油圧制御を行うことにより、ラジアルベアリング31,32へのオイル供給量を多くさせるようにした後、このフローチャートの処理を終了する。なお、前記ステップS8の高油圧制御によるオイル供給圧は、前記した内燃機関1の始動時や定常運転時に行う高油圧制御と同一に設定されるが、実験により経験的に特定することが可能である。   If an affirmative determination is made in step S5, the flow proceeds to step S8, and high oil pressure control is performed to increase the oil supply pressure by the oil supply device 50, so that the amount of oil supplied to the radial bearings 31 and 32 is increased. Then, the process of this flowchart is complete | finished. Note that the oil supply pressure by the high hydraulic pressure control in step S8 is set to be the same as the high hydraulic pressure control performed at the time of starting the internal combustion engine 1 or during steady operation, but can be empirically specified by experiment. is there.

一方、前記ステップS5で否定判定すると、ステップS9に移行して、オイル供給装置50によるオイル供給圧を低くする低油圧制御を行うことにより、ラジアルベアリング31,32へのオイル供給量を少なくさせるようにした後、このフローチャートの処理を終了する。なお、前記ステップS9の低油圧制御によるオイル供給圧は、高油圧制御の場合に比べて低くなるように設定されるが、実験により経験的に特定することが好ましく、例えば、ラジアルベアリング31,32周辺のオイルが枯渇しない程度でゼロに近い値に設定することが可能である。   On the other hand, if a negative determination is made in step S5, the flow proceeds to step S9, and low oil pressure control for lowering the oil supply pressure by the oil supply device 50 is performed to reduce the amount of oil supplied to the radial bearings 31 and 32. Then, the process of this flowchart is terminated. The oil supply pressure by the low hydraulic pressure control in step S9 is set to be lower than that in the case of the high hydraulic pressure control, but it is preferable to specify it empirically through experiments, for example, radial bearings 31 and 32. It is possible to set a value close to zero as long as the surrounding oil is not depleted.

次に、ステップS6を説明する。このステップS6では、前記ステップS3で推定したタービン背面圧Ptbn、あるいはインペラ背面圧Pimpが負圧(0kpa未満)であるか否かを調べる。   Next, step S6 will be described. In this step S6, it is checked whether or not the turbine back pressure Ptbn or impeller back pressure Pimp estimated in step S3 is a negative pressure (less than 0 kpa).

ここで、負圧(Ptbn<0kpa、あるいはPimp<0kpa)である場合には、前記ステップS6で肯定判定して、前記したステップS9に移行して低油圧制御を行う。一方、正圧(Ptbn≧0kpa、あるいはPimp≧0kpa)である場合には、前記ステップS6で否定判定して、続くステップS7に移行する。   If the negative pressure (Ptbn <0 kpa or Pimp <0 kpa) is satisfied, an affirmative determination is made in step S6, and the flow proceeds to step S9 described above to perform low hydraulic pressure control. On the other hand, if the positive pressure (Ptbn ≧ 0 kpa or Pimp ≧ 0 kpa), a negative determination is made in step S6, and the process proceeds to the subsequent step S7.

このステップS7では、前記ステップS3で推定したターボ回転数Ntが図7のハッチング領域(オイル吸出し懸念領域)に入っているか否かを調べる。   In this step S7, it is checked whether or not the turbo rotational speed Nt estimated in the step S3 is in the hatching region (oil suction concern region) in FIG.

このステップS7で肯定判定した場合、つまりターボ回転数Ntがオイル吸出し懸念領域に入っている場合には、前記したステップS9に移行して低油圧制御を行う。一方、ステップS7で否定判定した場合、つまりターボ回転数Ntがオイル吸出し懸念領域に入っていない場合には、前記したステップS8に移行して高油圧制御を行う。   If an affirmative determination is made in step S7, that is, if the turbo rotation speed Nt is in the oil suction concern region, the flow proceeds to step S9 described above and low oil pressure control is performed. On the other hand, if a negative determination is made in step S7, that is, if the turbo rotation speed Nt is not within the oil suction concern area, the flow proceeds to the above-described step S8 to perform high hydraulic pressure control.

以上説明したように、本発明を適用した実施形態では、内燃機関1および過給機20の運転中において、タービン背面圧Ptbn、インペラ背面圧Pimp、ターボ回転数Ntを推定するとともに、この推定結果に基づいて、過給機20のラジアルベアリング31,32に供給するオイルがタービンハウジング21の内部通路21aあるいはコンプレッサハウジング23の内部通路23aに吸い出される可能性が高くなる条件が成立しているか否かを調べ、条件が成立していると判断した場合に、過給機20のラジアルベアリング31,32に対するオイルの供給圧を可及的に低く設定するようにしている。   As described above, in the embodiment to which the present invention is applied, during the operation of the internal combustion engine 1 and the supercharger 20, the turbine back pressure Ptbn, the impeller back pressure Pimp, and the turbo rotation speed Nt are estimated, and the estimation result On the basis of the above, whether or not a condition is established that oil supplied to the radial bearings 31 and 32 of the turbocharger 20 is likely to be sucked into the internal passage 21a of the turbine housing 21 or the internal passage 23a of the compressor housing 23. When it is determined that the condition is satisfied, the oil supply pressure to the radial bearings 31 and 32 of the supercharger 20 is set as low as possible.

このように、オイル吸出しが発生しやすい状況になると、吸い出し対象となるオイルの量を可及的に減らすようにしているから、この実施形態のようにオイル供給圧を制御していない従来例に比べると、オイル吸出しを抑制または防止することが可能になる。   In this way, when the situation where oil suction is likely to occur, the amount of oil to be sucked out is reduced as much as possible, so in the conventional example in which the oil supply pressure is not controlled as in this embodiment. In comparison, oil suction can be suppressed or prevented.

これにより、内燃機関1の燃焼室(図示省略)にオイル混入空気が導入される現象や、排気通路3にオイルが排出される現象を防止することが可能になり、それらが原因となる弊害の発生を防止するうえで役立つ。   As a result, it is possible to prevent a phenomenon in which oil-mixed air is introduced into the combustion chamber (not shown) of the internal combustion engine 1 and a phenomenon in which oil is discharged into the exhaust passage 3. Helps prevent outbreaks.

この他、オイル供給装置50に備えるオイルポンプ51は、前記したように一般的に、設計上で要求される能力よりも余裕を持つ容量に設定されるが、そのために、この実施形態のようにオイル吸出し対策を行わない従来例の場合には、前記オイル吸出しが発生するような状況になると、オイル吸出し量が多くなり過ぎることが予想される。これに対し、この実施形態では、潤滑不足を回避することを目的として前記容量の大きいオイルポンプ51を用いながらも、オイル吸出し対策を行うようにしているから、定常時には過給機20の十分な潤滑性能を確保することができて、特定条件が成立する場合にはオイル吸出しを抑制または防止することが可能になる。   In addition, as described above, the oil pump 51 provided in the oil supply device 50 is generally set to a capacity that has a margin beyond the capacity required in the design. For this reason, as in this embodiment, In the case of the conventional example in which no measures are taken for oil suction, it is expected that the amount of oil sucked will be excessive if the oil suction occurs. On the other hand, in this embodiment, since the oil pump 51 is used for the purpose of avoiding insufficient lubrication while using the large-capacity oil pump 51, the supercharger 20 can be sufficiently used in a steady state. Lubrication performance can be ensured, and oil suction can be suppressed or prevented when a specific condition is satisfied.

特に、上記実施形態では、オイル吸出しが発生する可能性が高くなる条件として、図4のステップS6のようにタービン背面圧Ptbnおよびインペラ背面圧Pimpが負圧になっているか否かの判定だけに特定せずに、図4のステップS7のようにタービン背面圧Ptbnおよびインペラ背面圧Pimpが図5および図6のオイル吸出し懸念領域に入っているか否かの判定を加えるようにしているので、オイル吸出しの抑制効果を高めるうえで有利になると言える。   In particular, in the above embodiment, as a condition for increasing the possibility of oil suction, only the determination as to whether or not the turbine back pressure Ptbn and the impeller back pressure Pimp are negative as in step S6 of FIG. Without specifying, it is determined whether or not the turbine back pressure Ptbn and the impeller back pressure Pimp are in the oil suction concern region of FIGS. 5 and 6 as in step S7 of FIG. It can be said that it is advantageous in increasing the suppression effect of the sucking-out.

その理由を説明する。そもそも、前記オイル吸出し懸念領域では、タービン背面圧Ptbnおよびインペラ背面圧Pimpが脈動していて、圧力脈動の谷が負圧になって脈動の山が正圧になっている状況が含まれている。つまり、タービン背面圧Ptbnおよびインペラ背面圧Pimpが図5および図6のオイル吸出し懸念領域に入っている場合とは、負圧と正圧とが交互に発生するような状況であることを意味している。そのため、上記実施形態のように、タービン背面圧Ptbnおよびインペラ背面圧Pimpがオイル吸出し懸念領域に入っているときに低油圧制御を行うようにしていれば、負圧に近い正圧になっているときでも低油圧制御を行うことが可能になるので、オイル吸出しの抑制効果を高めるうえで有利になるのである。   The reason will be explained. In the first place, the oil suction concern region includes a situation where the turbine back pressure Ptbn and the impeller back pressure Pimp pulsate, the pressure pulsation valley becomes negative pressure, and the pulsation peak becomes positive pressure. . That is, the case where the turbine back pressure Ptbn and the impeller back pressure Pimp are in the oil suction concern region in FIGS. 5 and 6 means that the negative pressure and the positive pressure are alternately generated. ing. Therefore, as in the above-described embodiment, if the low hydraulic pressure control is performed when the turbine back pressure Ptbn and the impeller back pressure Pimp are in the oil suction concern region, the positive pressure is close to the negative pressure. Since it is possible to perform low oil pressure control at any time, it is advantageous in increasing the oil suction suppression effect.

なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲内で適宜に変更することが可能である。以下で例を挙げる。   In addition, this invention is not limited only to the said embodiment, It can change suitably in the range equivalent to the claim and the said range. Examples are given below.

上記実施形態では、タービンホイール22の背面圧Ptbnおよびコンプレッサインペラ24の背面圧Pimpを推定するようにした例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばタービンホイール22の背面圧Ptbnおよびコンプレッサインペラ24の背面圧Pimpを、図示していないが、それぞれセンサなどを用いて検出することが可能である。   In the above embodiment, an example is given in which the back pressure Ptbn of the turbine wheel 22 and the back pressure Pimp of the compressor impeller 24 are estimated. However, the present invention is not limited to this example. Although not shown, the back pressure Ptbn and the back pressure Pimp of the compressor impeller 24 can be detected using sensors or the like.

本発明は、例えば内燃機関に備える過給機に適用することができる。   The present invention can be applied to, for example, a supercharger provided in an internal combustion engine.

1 内燃機関
2 吸気通路
3 排気通路
20 過給機
21 タービンハウジング
22 タービンホイール
23 コンプレッサハウジング
24 コンプレッサインペラ
25 回転軸
31 タービン側ラジアルベアリング
32 コンプレッサ側ラジアルベアリング
33 ベアリングハウジング
41 タービン側シールリング
42 コンプレッサ側シールリング
43 シールスリーブ
44 オイルデフレクタ
50 オイル供給装置
51 オイルポンプ
52 ピストン側油路
53 過給機側油路
54 油圧作動式の開閉弁
55 バイパス油路
56 電磁作動式の流量制御弁
100 制御装置
1 Internal combustion engine
2 Intake passage
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Exhaust passage 20 Supercharger 21 Turbine housing 22 Turbine wheel 23 Compressor housing 24 Compressor impeller 25 Rotating shaft 31 Turbine side radial bearing 32 Compressor side radial bearing 33 Bearing housing 41 Turbine side seal ring 42 Compressor side seal ring 43 Seal sleeve 44 Oil Deflector 50 Oil supply device 51 Oil pump 52 Piston side oil passage 53 Supercharger side oil passage 54 Hydraulically operated on-off valve 55 Bypass oil passage 56 Electromagnetically operated flow control valve 100 Control device

Claims (3)

タービンホイールおよびコンプレッサインペラが設けられている回転軸を回転自在に支持するラジアルベアリングに、オイルを供給するためのオイル供給装置と、このオイル供給装置によるオイル供給圧を制御する制御装置とを備え、
前記オイル供給装置は、内燃機関のオイルパン内のオイルを吸い出すオイルポンプと、このオイルポンプから吐出されるオイルを前記ラジアルベアリングの設置領域に供給するための油路と、前記油路において前記オイルポンプの入口側と出口側とに接続されるバイパス油路と、このバイパス油路に設けられかつ開度が前記制御装置により制御されることにより前記油路から前記設置領域へ供給するオイルの供給圧を制御する流量制御弁とを備え、
前記制御装置は、前記ラジアルベアリングに供給するオイルがタービンハウジングあるいはコンプレッサハウジングに吸い出される可能性が高くなる条件が成立しているか否かを調べ、条件が成立していると判断した場合に、条件が成立していない場合に比べて前記オイル供給圧を低く設定するように前記流量制御弁の開度を制御する、ことを特徴とする過給機。
An oil supply device for supplying oil to a radial bearing that rotatably supports a rotating shaft provided with a turbine wheel and a compressor impeller, and a control device for controlling oil supply pressure by the oil supply device;
The oil supply device includes an oil pump that sucks out oil in an oil pan of an internal combustion engine, an oil passage for supplying oil discharged from the oil pump to an installation area of the radial bearing, and the oil passage in the oil passage. A bypass oil passage connected to the inlet side and the outlet side of the pump, and supply of oil that is provided in the bypass oil passage and is supplied from the oil passage to the installation area by controlling the opening degree by the control device A flow control valve for controlling pressure,
The control device examines whether or not a condition that increases a possibility that oil supplied to the radial bearing is sucked into the turbine housing or the compressor housing is satisfied, and determines that the condition is satisfied, The supercharger characterized by controlling the opening degree of the said flow control valve so that the said oil supply pressure may be set low compared with the case where conditions are not satisfied.
請求項1に記載の過給機において、
前記制御装置は、内燃機関への燃料噴射量と機関回転数とをパラメータとするタービンホイールの背面圧の等値線を示すマップを用いて前記タービンホイールの背面圧を推定するタービン背面圧推定処理と、
内燃機関への燃料噴射量と機関回転数とをパラメータとするコンプレッサインペラの背面圧の等値線を示すマップを用いて前記コンプレッサインペラの背面圧を推定するインペラ背面圧推定処理と、
前記2つの推定処理でそれぞれ推定した結果の少なくともいずれか一方が負圧であるか否かを判定する判定処理と、
この判定処理で肯定判定した場合に、タービンホイールの背面圧あるいはコンプレッサインペラの背面圧が正圧である場合に比べて前記オイル供給圧を低く設定する設定処理とを実行する、ことを特徴とする過給機。
The turbocharger according to claim 1, wherein
The control device is a turbine back pressure estimation process for estimating the back pressure of the turbine wheel using a map showing an isoline of the back pressure of the turbine wheel using the fuel injection amount to the internal combustion engine and the engine speed as parameters. When,
An impeller back pressure estimation process for estimating the back pressure of the compressor impeller using a map showing an isoline of the back pressure of the compressor impeller using the fuel injection amount to the internal combustion engine and the engine speed as parameters;
A determination process for determining whether at least one of the results estimated in the two estimation processes is a negative pressure;
When an affirmative determination is made in this determination process, a setting process for setting the oil supply pressure lower than that in the case where the back pressure of the turbine wheel or the back pressure of the compressor impeller is positive is performed. Turbocharger.
請求項1または2に記載の過給機において、
前記ラジアルベアリングは、前記回転軸の中間領域とベアリングハウジングとの対向環状空間に設置され、このラジアルベアリングよりタービンホイール寄り位置とコンプレッサインペラ寄り位置とには、前記ラジアルベアリングに供給されたオイルの外側流出を堰き止めるための密封部がそれぞれ設けられ、
前記タービンホイールの背面側で前記密封部よりも外側に前記タービンホイールの背面室が、また、前記コンプレッサインペラの背面側で前記密封部よりも外側に前記コンプレッサインペラの背面室がそれぞれ設けられる、ことを特徴とする過給機。
In the supercharger according to claim 1 or 2,
The radial bearing is installed in an opposed annular space between the intermediate region of the rotating shaft and the bearing housing. The radial bearing is closer to the turbine wheel and the compressor impeller than the radial bearing is outside the oil supplied to the radial bearing. A sealing part is provided for blocking the outflow,
A rear chamber of the turbine wheel is provided outside the sealing portion on the rear side of the turbine wheel, and a rear chamber of the compressor impeller is provided outside the sealing portion on the rear side of the compressor impeller. A turbocharger characterized by
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