特許 7273138 サージング抑制装置、排気タービン式の過給機およびサージング抑制方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-01

(45)【発行日】2023-05-12

(54)【発明の名称】サージング抑制装置、排気タービン式の過給機およびサージング抑制方法

(51)【国際特許分類】

   F02B 37/00 20060101AFI20230502BHJP

   F02B 37/10 20060101ALI20230502BHJP

   F02M 26/07 20160101ALI20230502BHJP

【ＦＩ】

F02B37/00 301F

F02B37/10 A

F02M26/07 301

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021505454

(86)(22)【出願日】2019-03-14

(86)【国際出願番号】 JP2019010555

(87)【国際公開番号】W WO2020183703

(87)【国際公開日】2020-09-17

【審査請求日】2021-09-09

(73)【特許権者】

【識別番号】316015888

【氏名又は名称】三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】藤田 豊

(72)【発明者】

【氏名】岡 信仁

(72)【発明者】

【氏名】尾▲崎▼ 誠

【審査官】北村 亮

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５７－１５８９３６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１３－０５３５４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０５２４８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０３２５６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１６８８２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０８６８１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１５４１０６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／１６５７７２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２２２８７４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】独国特許出願公開第１９７４７３９４（ＤＥ，Ａ１）

【文献】独国特許出願公開第１０２０１３２２００３６（ＤＥ，Ａ１）

【文献】特開２００６－２６６２１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｂ ３７／００

Ｆ０２Ｂ ３７／１０

Ｆ０２Ｍ ２６／０７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

排気タービン式の過給機におけるサージングを抑制するためのサージング抑制装置であって、
大気圧に比べて高圧の高圧気体を蓄圧するように構成された高圧タンクと、
前記過給機のコンプレッサより上流側の上流側吸気通路と前記高圧タンクとを結ぶ高圧気体導入ラインと、
前記高圧気体導入ラインを開閉可能に構成された開閉バルブと、
前記過給機の前記コンプレッサにおける圧力比と吸気流量との関係性に基づいて、前記開閉バルブを制御するように構成された制御装置と、
前記圧力比と前記吸気流量との関係性から規定される前記コンプレッサの運転点に関する情報を取得可能な少なくとも一つのセンサを含む運転点取得装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記運転点取得装置で取得された前記運転点に関する情報から前記運転点を取得するように構成された運転点取得部と、
前記運転点取得部で取得した前記運転点が、サージングが発生する危険がある運転領域である低流量運転領域に位置するか否かを判定する判定部と、
前記判定部が、前記運転点が前記低流量運転領域内に位置していると判定したときに、前記開閉バルブを開くように指示する開閉指示部と、を含む、
サージング抑制装置。

【請求項2】

前記過給機のタービンより上流側の上流側排気通路と前記タービンより下流側の下流側排気通路とを繋ぐ迂回通路における、前記迂回通路に設けられるウエイストゲートバルブより下流側の下流側迂回通路と、前記高圧タンクとを結ぶ排ガス取込ラインをさらに備える
請求項１に記載のサージング抑制装置。

【請求項3】

前記過給機のタービンより下流側の下流側排気通路と前記上流側吸気通路とを繋ぐＥＧＲガス通路と、前記高圧タンクとを結ぶＥＧＲガス取込ラインをさらに備える
請求項１又は２に記載のサージング抑制装置。

【請求項4】

エンジンから排出されたブローバイガスを前記高圧タンクに送るように構成されたブローバイガス取込ラインをさらに備える
請求項１乃至３の何れか１項に記載のサージング抑制装置。

【請求項5】

前記コンプレッサより下流側の下流側吸気通路と前記高圧タンクとを結ぶ燃焼用気体取込ラインをさらに備える
請求項１乃至４の何れか１項に記載のサージング抑制装置。

【請求項6】

前記高圧タンクに前記高圧気体を圧送するように構成された電動コンプレッサをさらに備える
請求項１乃至５の何れか１項に記載のサージング抑制装置。

【請求項7】

前記高圧気体導入ラインは、前記高圧気体導入ラインを流れる前記高圧気体と、前記上流側吸気通路を流れる燃焼用気体と、の合流点において、前記高圧気体を前記コンプレッサの軸方向における下流側へ向かう成分を有する方向に向かうように前記上流側吸気通路に導入するように構成された少なくとも一つの導入口を含む
請求項１乃至６の何れか１項に記載のサージング抑制装置。

【請求項8】

前記高圧気体導入ラインは、前記高圧気体導入ラインを流れる前記高圧気体と、前記上流側吸気通路を流れる燃焼用気体と、の合流点において、前記高圧気体を前記コンプレッサの回転方向における下流側へ向かう成分を有する方向に向かうように前記上流側吸気通路に導入するように構成された少なくとも一つの導入口を含む
請求項１乃至７の何れか１項に記載のサージング抑制装置。

【請求項9】

請求項１乃至８の何れか１項に記載のサージング抑制装置を備える排気タービン式の過給機。

【請求項10】

排気タービン式の過給機におけるサージングを抑制するサージング抑制装置を用いたサージング抑制方法であって、
前記サージング抑制装置は、
大気圧に比べて高圧の高圧気体を蓄圧するように構成された高圧タンクと、
コンプレッサより上流側の上流側吸気通路と前記高圧タンクとを結ぶ高圧気体導入ラインと、
前記高圧気体導入ラインを開閉可能に構成された開閉バルブと、
前記コンプレッサの圧力比と吸気流量との関係性から規定される前記コンプレッサの運転点に関する情報を取得可能な少なくとも一つのセンサを含む運転点取得装置と、を備え、
前記サージング抑制方法は、
前記高圧タンクに前記高圧気体を蓄圧する蓄圧ステップと、
前記運転点取得装置で取得された前記運転点に関する情報から前記運転点を取得する取得ステップと、
前記取得ステップにて取得した前記運転点が、サージングが発生する危険がある運転領域である低流量運転領域に位置するか否かを判定する判定ステップと、
前記判定ステップにおいて前記運転点が前記低流量運転領域内に位置していると判定されたときに、前記開閉バルブを開くように指示する指示ステップと、を備える
サージング抑制方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、排気タービン式の過給機におけるサージングを抑制するためのサージング抑制装置、該サージング抑制装置を備える排気タービン式の過給機および該サージング抑制装置を用いたサージング抑制方法に関する。

【0002】

自動車などに用いられるエンジンには、エンジンの出力を向上させるために排気タービン式の過給機が搭載されることがある。排気タービン式の過給機は、エンジンからの排ガスによりタービンを回転させることで、回転シャフトを介してタービンに連結されたコンプレッサ（遠心圧縮機）を回転させ、回転駆動するコンプレッサにより燃焼用気体を圧縮してエンジンに供給するようになっている。

【0003】

特許文献１には、コンプレッサと吸気スロットル弁とを繋ぐインレットパイプに接続され、インレットパイプと連通する取入口と、コンプレッサに蓄積過給圧を噴射する噴射口と、を有する圧力タンクと、取入口および噴射口の夫々に設けられる制御弁と、制御弁の開閉を制御する制御装置と、を備える補助過給圧供給装置が開示されている。補助過給圧供給装置は、急加速時におけるコンプレッサの立ち上りの遅れを防止するために、圧力タンク内に蓄積された蓄積過給圧をコンプレッサに噴射するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】実開平１－１６６７２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、コンプレッサには広い作動範囲が求められるが、コンプレッサの流量が減少するとサージングという不安定現象が発生して流量範囲が制限されることが知られている。この点、特許文献１には、低流量時におけるサージングを抑制するための知見については何ら開示されていない。

【0006】

また、従来、コンプレッサの下流側から抜き出した燃焼用気体を、コンプレッサの下流側と上流側とを繋ぐ再循環流路を経由して、即座にコンプレッサの上流側に送ることが行われている。この場合には、コンプレッサの上流側に送られる燃焼用気体の量は、コンプレッサの運転状態の影響を受けるので、コンプレッサの運転状態如何によって低流量時におけるサージングを抑制することができない虞がある。

【0007】

上述した事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、サージングの発生を安定的に抑制することができ、コンプレッサの低流量域における作動範囲を広げることができるサージング抑制装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

（１）本発明の少なくとも一実施形態にかかるサージング抑制装置は、
排気タービン式の過給機におけるサージングを抑制するためのサージング抑制装置であって、
大気圧に比べて高圧の高圧気体を蓄圧するように構成された高圧タンクと、
上記過給機のコンプレッサより上流側の上流側吸気通路と上記高圧タンクとを結ぶ高圧気体導入ラインと、
上記高圧気体導入ラインを開閉可能に構成された開閉バルブと、
上記過給機の上記コンプレッサにおける圧力比と吸気流量との関係性に基づいて、上記開閉バルブを制御するように構成された制御装置と、を備える。

【0009】

上記（１）の構成によれば、制御装置は、過給機のコンプレッサにおける圧力比と吸気流量との関係性に基づいて、開閉バルブを制御するように構成されているので、上記関係性におけるサージングが発生する可能性の高い運転領域において、開閉バルブに対して開くように指示することができる。高圧気体導入ラインを開閉する開閉バルブを開くと、高圧タンクに蓄圧された高圧気体は、上流側吸気通路を流れる燃焼用気体よりも高圧であるため、高圧タンクに蓄圧された高圧気体が高圧気体導入ラインを通り、上流側吸気通路に流入する。ここで、低流量時には、過給機のケーシングのシュラウド部（ケーシングのうちインペラ翼の先端に対向する部分）近傍は、流れがシュラウド部から剥離して負圧領域が形成される。上流側吸気通路に流入した高圧気体は、上記負圧領域に流れを誘起され、負圧領域に向かって軸方向における下流側に流れるので、上流側吸気通路における導入口より下流側の流れの軸方向下流側に向かう流速成分を増加させることができる。サージング抑制装置により、コンプレッサの入口近傍の流れの軸方向下流側に向かう流速成分を増加させることで、流れのインペラ翼やシュラウド部からの剥離を防止することができるので、サージングの発生を抑制することができる。よって、サージング抑制装置により、コンプレッサの低流量域における作動範囲を広げることができる。

【0010】

また、上記（１）の構成によれば、サージング抑制装置は、高圧気体を高圧タンクに蓄圧しておけるので、エンジンや過給機の運転状態に左右されずに、意図したタイミングで高圧気体を上流側吸気通路に流すことができる。また、サージング抑制装置は、制御装置が開閉バルブの開閉を制御することで、必要量の高圧気体を上流側吸気通路に流すことができる。よって、上記の構成によれば、サージング抑制装置は、高圧タンクを設けない場合に比べて、サージングの発生を安定的に抑制することができ、且つ、制御装置による開閉バルブの開閉制御の複雑化を防止することができる。

【0011】

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載のサージング抑制装置は、上記過給機のタービンより上流側の上流側排気通路と上記タービンより下流側の下流側排気通路とを繋ぐ迂回通路における、上記迂回通路に設けられるウエイストゲートバルブより下流側の下流側迂回通路と、上記高圧タンクとを結ぶ排ガス取込ラインをさらに備える。

【0012】

上記（２）の構成によれば、サージング抑制装置は、排ガス取込ラインを介して、下流側迂回通路から高圧タンクに、排ガスを取り込むことができる。このため、サージング抑制装置は、本来、外部に排出されるはずの排ガスを有効活用することができ、上記排ガスからエネルギを回収することができる。ここで、上流側排気通路と下流側排気通路とを繋ぐ迂回通路を流れる排ガスは、タービンを経由して下流側排気通路を流れる排ガスよりも、タービンによりエネルギが回収されていない分だけ高圧である。したがって、サージング抑制装置は、迂回通路を流れる排ガスを上流側吸気通路に導入することで、コンプレッサの入口近傍の流れの軸方向下流側に向かう流速成分を効果的に増加させることができる。

【0013】

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載のサージング抑制装置は、上記過給機のタービンより下流側の下流側排気通路と上記上流側吸気通路とを繋ぐＥＧＲガス通路と、上記高圧タンクとを結ぶＥＧＲガス取込ラインをさらに備える。

【0014】

上記（３）の構成によれば、サージング抑制装置は、ＥＧＲガス取込ラインを介して、ＥＧＲガス通路から高圧タンクに、ＥＧＲガスを取り込むことができる。このため、ＥＧＲガスを有効活用することができる。

【0015】

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）～（３）の何れかに記載のサージング抑制装置は、エンジンから排出されたブローバイガスを上記高圧タンクに送るように構成されたブローバイガス取込ラインをさらに備える。

【0016】

上記（４）の構成によれば、サージング抑制装置は、ブローバイガス取込ラインを介して、エンジンから排出されたブローバイガスを高圧タンクに取り込むことができる。このため、サージング抑制装置は、本来、外部に排出されるはずのブローバイガスを有効活用することができ、上記ブローバイガスからエネルギを回収することができる。

【0017】

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）～（４）の何れかに記載のサージング抑制装置は、上記コンプレッサより下流側の下流側吸気通路と上記高圧タンクとを結ぶ燃焼用気体取込ラインをさらに備える。

【0018】

上記（５）の構成によれば、サージング抑制装置は、下流側吸気通路から高圧タンクに、コンプレッサにおいて圧縮された燃焼用気体を取り込むことができる。例えば自動車のブレーキの作動時などの、コンプレッサによる圧縮が必要ない場合に、圧縮された燃焼用気体を高圧タンクに送ることで、圧縮された燃焼用気体を有効活用することができる。

【0019】

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）～（５）の何れかに記載のサージング抑制装置は、上記高圧タンクに上記高圧気体を圧送するように構成された電動コンプレッサをさらに備える。

【0020】

上記（６）の構成によれば、電動コンプレッサにより高圧気体を高圧タンクに圧送することができる。この場合には、高圧タンクに高圧気体をより確実に蓄圧することができるので、サージングの発生をより安定的に抑制することができる。

【0021】

（７）幾つかの実施形態では、上記（１）～（６）の何れかに記載のサージング抑制装置であって、上記高圧気体導入ラインは、上記高圧気体導入ラインを流れる上記高圧気体と、上記上流側吸気通路を流れる燃焼用気体と、の合流点において、上記高圧気体を上記コンプレッサの軸方向における下流側へ向かう成分を有する方向に向かうように上記上流側吸気通路に導入するように構成された少なくとも一つの導入口を含む。

【0022】

上記（７）の構成によれば、高圧気体は、上流側吸気通路を流れる燃焼用気体との合流点において、コンプレッサの軸方向における下流側へ向かう成分を有する方向に向かって流れるので、上流側吸気通路における導入口より下流側の流れの軸方向下流側に向かう流速成分を効果的に増加させることができる。よって、上記の構成によれば、コンプレッサの入口近傍の流れの軸方向下流側に向かう流速成分を効果的に増加させることにより、流れのインペラ翼やシュラウド部からの剥離をより確実に防止することができ、サージングの発生をより安定的に抑制することができる。

【0023】

（８）幾つかの実施形態では、上記（１）～（７）の何れかに記載のサージング抑制装置であって、上記高圧気体導入ラインは、上記高圧気体導入ラインを流れる上記高圧気体と、上記上流側吸気通路を流れる燃焼用気体と、の合流点において、上記高圧気体を上記コンプレッサの回転方向における下流側へ向かう成分を有する方向に向かうように上記上流側吸気通路に導入するように構成された少なくとも一つの導入口を含む。

【0024】

上記（８）の構成によれば、高圧気体は、上流側吸気通路を流れる燃焼用気体との合流点において、コンプレッサの回転方向における下流側へ向かう成分を有する方向に向かって旋回して流れるので、上流側吸気通路における導入口より下流側の流れにコンプレッサの回転方向における下流側へ向かう流速成分（旋回成分）を効果的に増加させることができる。よって、上記の構成によれば、コンプレッサの入口近傍の流れに旋回成分を効果的に増加させることにより、流れのインペラ翼やシュラウド部からの剥離をより確実に防止することができ、サージングの発生をより安定的に抑制することができる。

【0025】

（９）本発明の少なくとも一実施形態にかかるタービン式の過給機は、上記（１）～（８）の何れかに記載のサージング抑制装置を備える。

【0026】

上記（９）の構成によれば、タービン式の過給機は、上記サージング抑制装置を備えるので、サージングの発生を安定的に抑制することができ、ひいてはコンプレッサの低流量域における作動範囲を広げることができる。

【0027】

（１０）本発明の少なくとも一実施形態にかかるサージング抑制方法は、
排気タービン式の過給機におけるサージングを抑制するサージング抑制装置を用いたサージング抑制方法であって、
上記サージング抑制装置は、
大気圧に比べて高圧の高圧気体を蓄圧するように構成された高圧タンクと、
コンプレッサより上流側の上流側吸気通路と上記高圧タンクとを結ぶ高圧気体導入ラインと、
上記高圧気体導入ラインを開閉可能に構成された開閉バルブと、を備え、
上記サージング抑制方法は、
上記高圧タンクに上記高圧気体を蓄圧するステップと、
上記過給機の上記コンプレッサにおける圧力比と吸気流量との関係性に基づいて、上記開閉バルブを制御するステップと、を備える。

【0028】

上記（１０）の方法によれば、サージング抑制方法は、コンプレッサにおける圧力比と吸気流量との関係性に基づいて、開閉バルブを制御するステップを備えるので、上記関係性におけるサージングが発生する可能性の高い運転領域において、開閉バルブに対して開くように指示することができる。高圧気体導入ラインを開閉する開閉バルブを開くと、高圧タンクに蓄圧された高圧気体が上流側吸気通路に流入し、シュラウド部近傍に形成された負圧領域に流れを誘起され、負圧領域に向かって軸方向における下流側に流れるので、上流側吸気通路における導入口より下流側の流れの軸方向下流側に向かう流速成分を増加させることができる。上記開閉バルブを制御するステップにより、コンプレッサの入口近傍の流れの軸方向下流側に向かう流速成分を増加させることで、流れのインペラ翼やシュラウド部からの剥離を防止することができるので、サージングの発生を抑制することができる。よって、サージング抑制方法により、コンプレッサの低流量域における作動範囲を広げることができる。

【0029】

また、上記（１０）の方法によれば、サージング抑制方法は、高圧タンクに高圧気体を蓄圧するステップを備えるので、エンジンや過給機の運転状態に左右されずに、意図したタイミングで高圧気体を上流側吸気通路に流すことができる。また、開閉バルブの開閉を制御することで、必要量の高圧気体を上流側吸気通路に流すことができる。よって、上記の方法によれば、高圧タンクを設けない場合に比べて、サージングの発生を安定的に抑制することができる。

【発明の効果】

【0030】

本発明の少なくとも一実施形態によれば、サージングの発生を安定的に抑制することができ、コンプレッサの低流量域における作動範囲を広げることができるサージング抑制装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】一実施形態にかかる排気タービン式の過給機の構成を概略的に示す概略構成図である。

【図2】コンプレッサにおける圧力比と吸気流量との関係性を説明するためのグラフである。

【図3】一実施形態における制御装置のブロック図である。

【図4】一実施形態におけるコンプレッサの軸線に沿った概略断面図である。

【図5】他の一実施形態にかかる排気タービン式の過給機の構成を概略的に示す概略構成図である。

【図6】他の一実施形態にかかる排気タービン式の過給機の構成を概略的に示す概略構成図である。

【図7】一実施形態にかかるサージング抑制方法のフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。

【0033】

図１は、一実施形態にかかる排気タービン式の過給機の構成を概略的に示す概略構成図である。
図１に示されるように、幾つかの実施形態にかかるサージング抑制装置４は、排気タービン式の過給機１におけるサージングの発生を抑制するための装置であり、過給機１に搭載される。

【0034】

過給機１は、図１に示されるように、過給機本体３（ターボチャージャ）と、上記サージング抑制装置４と、エンジン１１に供給される燃焼用気体が流れる吸気通路１２と、エンジン１１から排出される排ガスが流れる排気通路１３と、を備える。燃焼用気体としては、新気やＥＧＲガス、これらの混合気などが挙げられる。

【0035】

過給機本体３は、図１に示されるように、吸気通路１２に設けられるコンプレッサ３１と、排気通路１３に設けられるタービン３２と、コンプレッサ３１とタービン３２を機械的に連結する回転シャフト３３と、コンプレッサ３１、タービン３２および回転シャフト３３を収容するように構成されたケーシング３４と、を含む。コンプレッサ３１およびタービン３２は、回転シャフト３３を介して一体的に回転可能に構成されている。
過給機本体３は、エンジン１１から排出された排ガスによりタービン３２が回転駆動し、タービン３２に連動して同軸上で回転駆動するコンプレッサ３１により、吸気通路１２を流れる燃焼用気体を圧縮するように構成されている。

【0036】

図１に示されるように、吸気通路１２におけるコンプレッサ３１より上流側を上流側吸気通路１２Ａとし、コンプレッサ３１より下流側を下流側吸気通路１２Ｂとする。下流側吸気通路１２Ｂは、コンプレッサ３１の下流側とエンジン１１の上流側とを接続している。また、図１に示されるように、排気通路１３におけるタービン３２より上流側を上流側排気通路１３Ａとし、タービン３２より下流側を下流側排気通路１３Ｂとする。上流側排気通路１３Ａは、エンジン１１の下流側とタービン３２の上流側とを接続している。

【0037】

図１に示される実施形態では、過給機１は、上流側吸気通路１２Ａに燃焼用気体から塵や埃などを取り除くエアクリーナ１４が設けられている。また、図１に示される実施形態では、下流側吸気通路１２Ｂには、コンプレッサ３１により圧縮されて昇温した燃焼用気体を冷却するエアクーラ１５が設けられている。

【0038】

図示される実施形態では、過給機１は、図１に示されるように、エンジン１１から排出された排ガスを、タービン３２を経由させずにタービン３２の上流側から下流側に送るように構成された迂回通路１６と、迂回通路１６に設けられるウエイストゲートバルブ１７と、を備える。迂回通路１６のウエイストゲートバルブ１７より下流側を下流側迂回通路１６Ａとする。

【0039】

図１に示される実施形態では、迂回通路１６は、図１に示されるように、上流側排気通路１３Ａに設けられる分岐部１３１および下流側排気通路１３Ｂに設けられる合流部１３２に接続される。ウエイストゲートバルブ１７は、迂回通路１６を開閉可能に構成されている。
ウエイストゲートバルブ１７を開放し、タービン３２に向かって流れる排ガスの一部を迂回通路１６に分流させることで、タービン３２に導入される排ガスの量やエネルギが低減させることができ、ひいては燃焼用気体の過給圧を低減させることができる。

【0040】

サージング抑制装置４は、図１に示されるように、大気圧に比べて高圧の高圧気体を蓄圧するように構成された高圧タンク５と、上流側吸気通路１２Ａと高圧タンク５とを結ぶ高圧気体導入ライン６と、高圧気体導入ライン６を開閉可能に構成された導入側開閉バルブ７と、導入側開閉バルブ７の開閉を制御するように構成された制御装置１０と、を備える。

【0041】

導入側開閉バルブ７は、制御装置１０に電気的に接続されており、制御装置１０から送られる信号に応じて作動する不図示のモータおよびアクチュエータを有し、制御装置１０の指示に応じて開閉可能に構成されている。導入側開閉バルブ７は、開閉弁であってもよく、開度を調整可能な開度調整弁であってもよい。
図示される実施形態では、導入側開閉バルブ７は、開度調整弁であり、制御装置１０が指示する指示開度に応じた開度に変更可能に構成されている。この場合には、導入側開閉バルブ７は、制御装置１０が指示する指示開度に応じた開度にすることで、高圧気体導入ライン６の導入側開閉バルブ７より下流側を流れる高圧気体の流量を調整可能である。

【0042】

図示される実施形態では、高圧タンク５は、過給機本体３およびエンジン１１の外部に位置するように構成されている。

【0043】

図示される実施形態では、高圧気体導入ライン６は、図１に示されるように、上流側吸気通路１２Ａのエアクリーナ１４より下流側、且つ、ケーシング３４内に設けられた合流部１２１と、高圧タンク５とを接続している。なお、他の幾つかの実施形態では、上記合流部１２１は、上流側吸気通路１２Ａのケーシング３４より上流側に設けられていてもよい。

【0044】

図２は、一実施形態にかかるコンプレッサマップを示す図である。
図２に示されるコンプレッサマップＭは、横軸をコンプレッサ３１の吸気流量Ｗとし、縦軸をコンプレッサ３１の圧力比ＰＦ（入口圧力ＰＩに対する出口圧力ＰＯの圧力比）とするマップである。コンプレッサマップＭは、予め定常試験により作成されている。コンプレッサ３１の運転点Ｒ１のコンプレッサマップＭ上の位置により、過給機本体３の作動領域や効率が判断可能となっている。

【0045】

図２には、過給機本体３の設計上のサージラインＬ１と、設計上のエンジン作動線Ｌ２とを示している。サージラインＬ１およびエンジン作動線Ｌ２は、上述したサージング抑制装置４を考慮していないものである。図示されるように、サージラインＬ１を境に、サージ運転領域ＲＳ（図中左側）と正常運転領域ＲＮ（図中右側）とに区画される。ここで、サージ運転領域ＲＳは、サージングが発生する可能性が高い領域であり、正常運転領域ＲＮは、過給機本体３が正常に作動する領域である。エンジン作動線Ｌ２は、サージラインＬ１との間に低流量側マージンＬＭを有するように設定されている。

【0046】

図２に示されるように、コンプレッサマップＭにおいて、サージングが発生する可能性の高い運転領域である低流量運転領域ＬＦを予め設定する。図示される実施形態では、低流量運転領域ＬＦは、サージラインＬ１を含む領域である。また、図２に示される実施形態では、低流量運転領域ＬＦは、サージ運転領域ＲＳのサージラインＬ１に隣接する部分、および正常運転領域ＲＮのサージラインＬ１に隣接する部分の両方を含む領域である。なお、他の幾つかの実施形態では、低流量運転領域ＬＦは、サージ運転領域ＲＳのサージラインＬ１に隣接する部分、又は正常運転領域ＲＮのサージラインＬ１に隣接する部分の何れか一方を含む領域であってもよい。

【0047】

図３は、一実施形態における制御装置のブロック図である。
図示される実施形態では、過給機１は、図１に示されるように、コンプレッサ３１の運転点Ｒ１に関する情報を取得するように構成された運転点取得装置１８をさらに備える。
制御装置１０は、図３に示されるように、運転点取得装置１８に電気的に接続され、コンプレッサ３１の運転点Ｒ１に関する情報が運転点取得装置１８から送られるように構成されている。制御装置１０は、コンプレッサ３１の運転点Ｒ１に関する情報から運転点Ｒ１を取得するように構成されている運転点取得部１０１を備える。

【0048】

図１に示される実施形態では、運転点取得装置１８は、上流側吸気通路１２Ａに設けられてコンプレッサ３１の入口圧力ＰＩを検出可能な入口圧力センサ１８Ａと、下流側吸気通路１２Ｂに設けられてコンプレッサ３１の出口圧力ＰＯを検出可能な出口圧力センサ１８Ｂと、上流側吸気通路１２Ａに設けられてコンプレッサ３１に導入される吸気流量Ｗを検出可能な流量センサ１８Ｃと、を含む。この場合には、運転点取得部１０１は、入口圧力センサ１８Ａが検出した入口圧力ＰＩおよび出口圧力センサ１８Ｂが検出した出口圧力ＰＯから圧力比ＰＦを算出し、算出した圧力比ＰＦおよび流量センサ１８Ｃが検出した吸気流量Ｗから運転点Ｒ１を取得するようになっている。なお、制御装置１０がコンプレッサ３１の運転点Ｒ１を取得可能であれば、上述したセンサ類とは異なるセンサを用いてもよい。

【0049】

制御装置１０は、コンプレッサ３１における圧力比と吸気流量との関係性に基づいて、導入側開閉バルブ７の開閉を制御するように構成されている。図示される実施形態では、制御装置１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、及びＩ／Ｏインターフェイスなどからなるマイクロコンピュータとして構成されている。或る実施形態では、制御装置１０は、エンジン１１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ装置）からなる。

【0050】

制御装置１０は、図３に示されるように、上述した運転点取得部１０１と、運転点Ｒ１が上述した低流量運転領域ＬＦ内に位置するか否かを判定するように構成された判定部１０２と、導入側開閉バルブ７に対して開閉動作を指示するように構成された開閉指示部１０３と、上述したコンプレッサマップＭが記憶された記憶部１０４と、を備える。図示される実施形態では、運転点Ｒ１を入力値として導入側開閉バルブ７の開度を出力値とする制御マップＭ２が記憶部１０４に予め記憶されている。

【0051】

判定部１０２は、運転点取得部１０１で取得した運転点Ｒ１が、コンプレッサマップＭの低流量運転領域ＬＦ内に位置するか否かを判定する。判定部１０２は、上記運転点Ｒ１と記憶部１０４に記憶されたコンプレッサマップＭとを比較することにより、運転点Ｒ１がコンプレッサマップＭにおける低流量運転領域ＬＦ内に位置するか否かを判定する。

【0052】

開閉指示部１０３は、運転点Ｒ１が低流量運転領域ＬＦ内に位置していると判定部１０２が判定したときに、導入側開閉バルブ７に開くように指示する。図示される実施形態では、開閉指示部１０３は、制御マップＭ２に基づいて、運転点Ｒ１から取得される導入側開閉バルブ７の開度を導入側開閉バルブ７に指示する。

【0053】

図４は、一実施形態におけるコンプレッサの軸線に沿った概略断面図である。
図４に示されるように、上述した高圧気体導入ライン６は、高圧気体導入ライン６を流れる高圧気体と上流側吸気通路１２Ａを流れる燃焼用気体との合流点Ｐにおいて、高圧気体を導入する少なくとも一つの導入口６１を含む。
図４に示されるように、コンプレッサ３１に導入される燃焼用気体の流量が低い場合には、過給機本体３のケーシング３４のシュラウド部３７（ケーシング３４のうちコンプレッサ３１のインペラ３５のインペラ翼３６の先端に対向する部分）近傍は、流れＦがシュラウド部３７から剥離して負圧領域Ｎが形成されるようになっている。

【0054】

幾つかの実施形態にかかるサージング抑制装置４は、例えば図１に示されるように、大気圧に比べて高圧の高圧気体を蓄圧するように構成された上述した高圧タンク５と、上述した上流側吸気通路１２Ａと高圧タンク５とを結ぶ上述した高圧気体導入ライン６と、高圧気体導入ライン６を開閉可能に構成された上述した導入側開閉バルブ７（開閉バルブ）と、過給機本体３のコンプレッサ３１における圧力比と吸気流量との関係性に基づいて、導入側開閉バルブ７を制御するように構成された上述した制御装置１０と、を備える。

【0055】

上記の構成によれば、制御装置１０は、過給機本体３のコンプレッサ３１における圧力比と吸気流量との関係性に基づいて、導入側開閉バルブ７を制御するように構成されているので、上記関係性におけるサージングが発生する可能性の高い運転領域（低流量運転領域ＬＦ）において、導入側開閉バルブ７に対して開くように指示することができる。高圧気体導入ライン６を開閉する導入側開閉バルブ７を開くと、高圧タンク５に蓄圧された高圧気体は、上流側吸気通路１２Ａを流れる燃焼用気体よりも高圧であるため、高圧タンク５に蓄圧された高圧気体が高圧気体導入ライン６を通り、上流側吸気通路１２Ａに流入する。ここで、低流量時には、過給機本体３のケーシング３４のシュラウド部３７近傍は、流れＦがシュラウド部３７から剥離して負圧領域Ｎが形成される。上流側吸気通路１２Ａに流入した高圧気体は、負圧領域Ｎに流れを誘起され、負圧領域Ｎに向かって軸方向における下流側に流れるので、上流側吸気通路１２Ａにおける導入口６１より下流側の流れの軸方向下流側に向かう流速成分を増加させることができる。サージング抑制装置４により、コンプレッサ３１の入口近傍の流れＦの軸方向下流側に向かう流速成分を増加させることで、流れＦのインペラ翼３６やシュラウド部３７からの剥離を防止することができるので、サージングの発生を抑制することができる。よって、サージング抑制装置４により、コンプレッサ３１の低流量域における作動範囲を広げることができる。

【0056】

また、上記の構成によれば、サージング抑制装置４は、高圧気体を高圧タンク５に蓄圧しておけるので、エンジン１１や過給機本体３の運転状態に左右されずに、意図したタイミングで高圧気体を上流側吸気通路１２Ａに流すことができる。また、サージング抑制装置４は、制御装置１０が導入側開閉バルブ７の開閉を制御することで、必要量の高圧気体を上流側吸気通路１２Ａに流すことができる。よって、上記の構成によれば、サージング抑制装置４は、高圧タンク５を設けない場合に比べて、サージングの発生を安定的に抑制することができ、且つ、制御装置１０による導入側開閉バルブ７の開閉制御の複雑化を防止することができる。

【0057】

図５は、他の一実施形態にかかる排気タービン式の過給機の構成を概略的に示す概略構成図である。図６は、他の一実施形態にかかる排気タービン式の過給機の構成を概略的に示す概略構成図である。
幾つかの実施形態では、サージング抑制装置４は、図１、５、６に示されるように、上述した高圧タンク５と、上述した高圧気体導入ライン６と、上述した導入側開閉バルブ７と、上述した制御装置１０と、高圧気体を高圧タンク５に送るように構成された少なくとも一つの高圧気体取込ライン８と、高圧気体取込ライン８を開閉可能に構成された取込側開閉バルブ９と、を備える。制御装置１０は、取込側開閉バルブ９の開閉を制御するように構成されている。

【0058】

取込側開閉バルブ９は、制御装置１０に電気的に接続されており、制御装置１０から送られる信号に応じて作動する不図示のモータおよびアクチュエータを有し、制御装置１０の指示に応じて開閉可能に構成されている。取込側開閉バルブ９は、開閉弁であってもよく、開度を調整可能な開度調整弁であってもよい。
図示される実施形態では、取込側開閉バルブ９は、開度調整弁であり、制御装置１０が指示する指示開度に応じた開度に変更可能に構成されている。この場合には、取込側開閉バルブ９は、制御装置１０が指示する指示開度に応じた開度にすることで、高圧気体取込ライン８の取込側開閉バルブ９より下流側を流れる高圧気体の流量を調整可能である。

【0059】

上記の構成によれば、サージング抑制装置４は、過給機１やエンジン１１、エンジン１１が搭載された自動車などが保有する高圧気体を蓄圧する高圧部から、高圧気体取込ライン８を介して、高圧タンク５に高圧気体を送ることができる。また、制御装置１０が取込側開閉バルブ９の開閉を制御することで、必要量の高圧気体を高圧タンク５に取込むことができる。

【0060】

幾つかの実施形態では、上述したサージング抑制装置４は、図１に示されるように、上述した下流側迂回通路１６Ａと上述した高圧タンク５とを結ぶ上述した排ガス取込ライン８Ａを備える。換言すると、上述した少なくとも一つの高圧気体取込ライン８は、排ガス取込ライン８Ａを含む。また、上述した取込側開閉バルブ９は、排ガス取込ライン８Ａに設けられる取込側開閉バルブ９Ａを含む。
図１に示される実施形態では、排ガス取込ライン８Ａは、下流側迂回通路１６Ａに設けられる分岐部１６１および高圧タンク５に接続される。下流側迂回通路１６Ａを流れる排ガスは、下流側排気通路１３Ｂを流れる排ガスや大気圧よりも高圧である。

【0061】

上記の構成によれば、サージング抑制装置４は、排ガス取込ライン８Ａを介して、下流側迂回通路１６Ａから高圧タンク５に排ガスを取り込むことができる。このため、サージング抑制装置４は、本来、外部に排出されるはずの排ガスを有効活用することができ、排ガスからエネルギを回収することができる。ここで、上流側排気通路１３Ａと下流側排気通路１３Ｂとを繋ぐ迂回通路１６を流れる排ガスは、タービン３２を経由して下流側排気通路１３Ｂを流れる排ガスよりも、タービン３２によりエネルギが回収されていない分だけ高圧である。したがって、サージング抑制装置４は、迂回通路１６を流れる排ガスを上流側吸気通路１２Ａに導入することで、コンプレッサ３１の入口近傍の流れＦの軸方向下流側に向かう流速成分を効果的に増加させることができる。

【0062】

幾つかの実施形態では、上述した過給機１は、図５に示されるように、上述した下流側排気通路１３Ｂと上流側吸気通路１２Ａとを繋ぐＥＧＲガス通路１９と、ＥＧＲガス通路１９を開閉可能に構成されたＥＧＲガスバルブ２０と、を備える。過給機１は、ＥＧＲガス通路１９およびＥＧＲガスバルブ２０により、エンジン１１から排出されて下流側排気通路１３Ｂを流れる排ガスの一部をＥＧＲガスとして、コンプレッサ３１より上流側に還流させるように構成されている。
上述したサージング抑制装置４は、図５に示されるように、ＥＧＲガス通路１９と高圧タンク５とを結ぶＥＧＲガス取込ライン８Ｂを備える。換言すると、上述した少なくとも一つの高圧気体取込ライン８は、ＥＧＲガス取込ライン８Ｂを含む。また、上述した取込側開閉バルブ９は、ＥＧＲガス取込ライン８Ｂに設けられる取込側開閉バルブ９Ａを含む。

【0063】

図示される実施形態では、ＥＧＲガスバルブ２０は、制御装置１０に電気的に接続されており、制御装置１０から送られる信号に応じて作動する不図示のモータおよびアクチュエータを有し、制御装置１０の指示に応じて開閉可能に構成されている。ＥＧＲガスバルブ２０は、開閉弁であってもよく、開度を調整可能な開度調整弁であってもよい。

【0064】

図５に示される実施形態では、ＥＧＲガスバルブ２０は、開度調整弁であり、制御装置１０が指示する指示開度に応じた開度に変更可能に構成されている。この場合には、ＥＧＲガスバルブ２０は、制御装置１０が指示する指示開度に応じた開度にすることで、上流側吸気通路１２Ａに還流されるＥＧＲガスの流量を調整可能である。

【0065】

図５に示される実施形態では、過給機１は、ＥＧＲガス通路１９のＥＧＲガスバルブ２０より上流側に設けられて、ＥＧＲガス通路１９を流れる排ガスを脱硫するように構成された排ガス脱硫装置２１を備える。ＥＧＲガス通路１９は、下流側排気通路１３Ｂの分岐部１３３および上流側吸気通路１２Ａの合流部１２２に接続される。合流部１２２は、上述した合流部１２１より上流側に位置する。なお、図示される実施形態では、合流部１２２は、ケーシング３４より上流側に位置しているが、ケーシング３４内に位置していてもよい。

【0066】

図５に示される実施形態では、ＥＧＲガス取込ライン８Ｂは、ＥＧＲガス通路１９のＥＧＲガスバルブ２０より上流側、且つ、排ガス脱硫装置２１より下流側に設けられた分岐部１９１および高圧タンク５に接続される。この場合には、ＥＧＲガス取込ライン８Ｂには、ＥＧＲガス通路１９から排ガス脱硫装置２１により脱硫後のＥＧＲガスが送られる。ＥＧＲガス通路１９を流れる排ガスは、大気圧よりも高圧である。

【0067】

上記の構成によれば、サージング抑制装置４は、ＥＧＲガス取込ライン８Ｂを介して、ＥＧＲガス通路１９から高圧タンク５に、ＥＧＲガスを取り込むことができる。このため、ＥＧＲガスを有効活用することができる。

【0068】

幾つかの実施形態では、上述したサージング抑制装置４は、図６に示されるように、エンジン１１から排出されたブローバイガスを高圧タンク５に送るように構成されたブローバイガス取込ライン８Ｃを備える。換言すると、上述した少なくとも一つの高圧気体取込ライン８は、ブローバイガス取込ライン８Ｃを含む。また、上述した取込側開閉バルブ９は、ブローバイガス取込ライン８Ｃに設けられる取込側開閉バルブ９Ｃを含む。
図６に示される実施形態では、エンジン１１は、エンジン１１の燃焼室から排出されたブローバイガスを蓄圧する蓄圧部１１１を有する。ブローバイガス取込ライン８Ｃは、蓄圧部１１１および高圧タンク５に接続される。ブローバイガスは、大気圧よりも高圧である。

【0069】

上記の構成によれば、サージング抑制装置４は、ブローバイガス取込ライン８Ｃを介して、エンジン１１から排出されたブローバイガスを高圧タンク５に取り込むことができる。このため、サージング抑制装置４は、本来、外部に排出されるはずのブローバイガスを有効活用することができ、上記ブローバイガスからエネルギを回収することができる。

【0070】

幾つかの実施形態では、上述したサージング抑制装置４は、図６に示されるように、上述した下流側吸気通路１２Ｂと高圧タンク５とを結ぶ燃焼用気体取込ライン８Ｄを備える。換言すると、上述した少なくとも一つの高圧気体取込ライン８は、燃焼用気体取込ライン８Ｄを含む。また、上述した取込側開閉バルブ９は、燃焼用気体取込ライン８Ｄに設けられる取込側開閉バルブ９Ｄを含む。
図６に示される実施形態では、燃焼用気体取込ライン８Ｄは、下流側吸気通路１２Ｂに設けられる分岐部１２３および高圧タンク５に接続される。下流側吸気通路１２Ｂを流れる燃焼用気体は、大気圧よりも高圧である。

【0071】

上記の構成によれば、サージング抑制装置４は、下流側吸気通路１２Ｂから高圧タンク５に、コンプレッサ３１において圧縮された燃焼用気体を取り込むことができる。例えば自動車のブレーキの作動時などの、コンプレッサ３１による圧縮が必要ない場合に、圧縮された燃焼用気体を高圧タンク５に送ることで、圧縮された燃焼用気体を有効活用することができる。

【0072】

幾つかの実施形態では、上述したサージング抑制装置４は、高圧タンク５に高圧気体を圧送するように構成された電動コンプレッサ２２をさらに備える。

【0073】

図示される実施形態では、過給機１は、図６に示されるように、気体を充満させるように構成された気体タンク２３と、気体タンク２３に気体を導入するように構成された気体導入ライン２４と、を備える。

【0074】

図示される実施形態では、電動コンプレッサ２２は、電力により駆動して気体タンク２３内の気体を圧縮するように構成されている。サージング抑制装置４は、図６に示されるように、気体タンク２３と高圧タンク５とを結ぶ圧縮空気導入ライン８Ｅを備える。換言すると、上述した少なくとも一つの高圧気体取込ライン８は、圧縮空気導入ライン８Ｅを含む。また、上述した取込側開閉バルブ９は、圧縮空気導入ライン８Ｅに設けられる取込側開閉バルブ９Ｅを含む。

【0075】

気体タンク２３で圧縮されて圧縮空気導入ライン８Ｅを流れる圧縮気体は、大気圧よりも高圧である。或る実施形態では、気体導入ライン２４の一端は開放されており、気体タンク２３には気体導入ライン２４を介して大気中の空気が導入されるように構成されている。
他の幾つかの実施形態では、上述した電動コンプレッサ２２は、高圧タンク５内の気体を圧縮するように構成されていてもよい。

【0076】

上記の構成によれば、電動コンプレッサ２２により高圧気体を高圧タンク５に圧送することができる。この場合には、高圧タンク５に高圧気体をより確実に蓄圧することができるので、サージングの発生をより安定的に抑制することができる。特に、電動コンプレッサ２２を過給機１やエンジン１１、エンジン１１が搭載された自動車などの余剰電力により駆動するように構成することで、消費電力を抑えることができる。

【0077】

幾つかの実施形態では、図４に示されるように、上述した少なくとも一つの導入口６１は、上述した合流点Ｐにおいて、高圧気体をコンプレッサ３１の軸方向における下流側へ向かう成分Ａを有する方向Ｃに向かうように上流側吸気通路１２Ａに導入するように構成されている。図４に示される実施形態では、導入口６１は、軸方向に沿って高圧気体を導入するように構成されているが、他の幾つかの実施形態では、導入口６１は、径方向内側又は径方向外側に傾斜した方向に高圧気体を導入するように構成されていてもよい。

【0078】

図示される実施形態では、図４に示されるように、上流側吸気通路１２Ａは、周面に貫通孔３４４が形成された管状部３４１を含む。或る実施形態では、上述したケーシング３４は管状部３４１を有する。高圧気体導入ライン６は、導入口６１が先端に設けられるとともに、貫通孔３４４に挿通可能に構成されたノズル部６２を含む。つまり、管状部３４１とノズル部６２は、別体である。ノズル部６２は、ノズル部６２が貫通孔３４４に挿通された際に、導入口６１が上流側吸気通路１２Ａ内に位置するように構成されている。

【0079】

図４に示される実施形態では、ノズル部６２は、管状部３４１の外周面３４２に不図示のボルト（締結具）によって固定されるように構成された鍔部６３を含む。図４に示されるように、管状部３４１の外周面３４２に鍔部６３が収納されるザグリ穴３４３であって、貫通孔３４４に連通するザグリ穴３４３が形成されていてもよい。

【0080】

上記の構成によれば、高圧気体は、上流側吸気通路１２Ａを流れる燃焼用気体との合流点Ｐにおいて、コンプレッサ３１の軸方向における下流側へ向かう成分Ａを有する方向Ｃに向かって流れるので、上流側吸気通路１２Ａにおける導入口６１より下流側の流れの軸方向下流側に向かう流速成分を効果的に増加させることができる。よって、上記の構成によれば、コンプレッサ３１の入口近傍の流れＦの軸方向下流側に向かう流速成分を効果的に増加させることにより、流れのインペラ翼３６やシュラウド部３７からの剥離をより確実に防止することができ、サージングの発生をより安定的に抑制することができる。

【0081】

幾つかの実施形態では、図４に示されるように、上述した少なくとも一つの導入口６１は、上述した合流点Ｐにおいて、高圧気体をコンプレッサ３１の回転方向Ｒにおける下流側へ向かう成分Ｂを有する方向Ｃに向かうように上流側吸気通路１２Ａに導入するように構成されている。図４に示される実施形態では、方向Ｃは上述した成分Ａおよび上述した成分Ｂの両方を有しているが、他の幾つかの実施形態では、方向Ｃは成分Ａ又は成分Ｂの一方を有するようになっていてもよい。

【0082】

上記の構成によれば、高圧気体は、上流側吸気通路１２Ａを流れる燃焼用気体との合流点Ｐにおいて、コンプレッサ３１の回転方向Ｒにおける下流側へ向かう成分Ｂを有する方向Ｃに向かって旋回して流れるので、上流側吸気通路１２Ａにおける導入口６１より下流側の流れにコンプレッサ３１の回転方向Ｒにおける下流側へ向かう流速成分（旋回成分）を効果的に増加させることができる。よって、上記の構成によれば、コンプレッサ３１の入口近傍の流れＦに旋回成分を効果的に増加させることにより、流れのインペラ翼３６やシュラウド部３７からの剥離をより確実に防止することができ、サージングの発生をより安定的に抑制することができる。

【0083】

幾つかの実施形態では、上述した運転点取得装置１８は、上述した入口圧力センサ１８Ａおよび出口圧力センサ１８Ｂと、コンプレッサ３１の回転数を検出可能な回転数センサ１８Ｄと、を含む。また、他の幾つかの実施形態では、上述した運転点取得装置１８は、上述した流量センサ１８Ｃと、回転数センサ１８Ｄと、を含む。図４に示される実施形態では、回転数センサ１８Ｄは、シュラウド部３７に取り付けられる。これらの場合には、制御装置１０は、運転点取得装置１８が取得する情報に基づいて、運転点Ｒ１を取得可能である。

【0084】

他の幾つかの実施形態では、上述した運転点取得装置１８は、ケーシング３４のシュラウド部３７近傍の温度を検出可能な温度センサ１８Ｅを含む。図４に示される実施形態では、温度センサ１８Ｅは、シュラウド部３７に取り付けられる。この場合には、シュラウド部３７近傍において逆流が生じると温度が上昇するため、温度センサ１８Ｅにより逆流を生じているか否かを把握することができる。よって、運転点取得装置１８に温度センサ１８Ｅを含むことによって、サージングの発生をより安定的に抑制することができる。

【0085】

幾つかの実施形態では、上述したタービン式の過給機１は、上述したサージング抑制装置４を備える。この場合には、タービン式の過給機１は、サージング抑制装置４を備えるので、サージングの発生を安定的に抑制することができ、ひいてはコンプレッサ３１の低流量域における作動範囲を広げることができる。

【0086】

図７は、一実施形態にかかるサージング抑制方法のフロー図である。
幾つかの実施形態にかかるサージング抑制方法２００は、排気タービン式の過給機１におけるサージングを抑制するサージング抑制装置４を用いたサージング抑制方法である。上述したサージング抑制装置４は、上述した高圧タンク５と、上述した高圧気体導入ライン６と、上述した導入側開閉バルブ７と、を備える。上述したサージング抑制方法２００は、図７に示されるように、高圧タンク５に高圧気体を蓄圧するステップＳ１と、過給機本体３のコンプレッサ３１における圧力比と吸気流量との関係性に基づいて、導入側開閉バルブ７を制御するステップＳ２と、を備える。

【0087】

図示される実施形態では、上述したステップＳ２は、図７に示されるように、ステップＳ３～Ｓ５を含む。
ステップＳ３では、コンプレッサ３１の運転点Ｒ１を取得することが行われる。運転点Ｒ１は、上述した運転点取得装置１８および制御装置１０の運転点取得部１０１により取得してもよいし、他の方法により取得してもよい。
ステップＳ４では、運転点Ｒ１が、コンプレッサマップＭの低流量運転領域ＬＦ内に位置するか否かの判定が行われる。上記判定は、制御装置１０の判定部１０２が行ってもよいし、手動で行ってもよい。運転点Ｒ１が低流量運転領域ＬＦ内に位置していない場合には（ステップＳ４で「ＮＯ」）、フローは終了する。
運転点Ｒ１が低流量運転領域ＬＦ内に位置する場合には（ステップＳ４で「ＹＥＳ」）、導入側開閉バルブ７を開くことが行われる（ステップＳ５）。導入側開閉バルブ７を開動作は、制御装置１０の開閉指示部１０３から信号を受け取った導入側開閉バルブ７が行ってもよいし、手動で行ってもよい。

【0088】

上記の方法によれば、サージング抑制方法２００は、コンプレッサ３１における圧力比と吸気流量との関係性に基づいて、導入側開閉バルブ７を制御するステップＳ２を備えるので、上記関係性におけるサージングが発生する可能性の高い運転領域（低流量運転領域ＬＦ）において、導入側開閉バルブ７に対して開くように指示することができる。高圧気体導入ライン６を開閉する導入側開閉バルブ７を開くと、高圧タンク５に蓄圧された高圧気体が上流側吸気通路１２Ａに流入し、シュラウド部３７近傍に形成された負圧領域Ｎに流れを誘起され、負圧領域Ｎに向かって軸方向における下流側に流れるので、上流側吸気通路１２Ａにおける導入口６１より下流側の流れの軸方向下流側に向かう流速成分を増加させることができる。ステップＳ２により、コンプレッサ３１の入口近傍の流れＦの軸方向下流側に向かう流速成分を増加させることで、流れＦのインペラ翼３６やシュラウド部３７からの剥離を防止することができるので、サージングの発生を抑制することができる。よって、サージング抑制方法２００により、コンプレッサ３１の低流量域における作動範囲を広げることができる。

【0089】

また、上記の方法によれば、サージング抑制方法２００は、高圧タンク５に高圧気体を蓄圧するステップＳ１を備えるので、エンジン１１や過給機本体３の運転状態に左右されずに、意図したタイミングで高圧気体を上流側吸気通路１２Ａに流すことができる。また、導入側開閉バルブ７の開閉を制御することで、必要量の高圧気体を上流側吸気通路１２Ａに流すことができる。よって、上記の方法によれば、高圧タンク５を設けない場合に比べて、サージングの発生を安定的に抑制することができる。

【0090】

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。例えば、過給機１は、迂回通路１６およびＥＧＲガス通路１９の両方を備えていてもよく、高圧気体取込ライン８は、排ガス取込ライン８ＡおよびＥＧＲガス取込ライン８Ｂの両方を含んでいてもよい。

【符号の説明】

【0091】

１ 過給機
３ 過給機本体
４ サージング抑制装置
５ 高圧タンク
６ 高圧気体導入ライン
７ 導入側開閉バルブ
８ 高圧気体取込ライン
８Ａ 排ガス取込ライン
８Ｂ ＥＧＲガス取込ライン
８Ｃ ブローバイガス取込ライン
８Ｄ 燃焼用気体取込ライン
８Ｅ 圧縮空気導入ライン
９，９Ａ～９Ｅ 取込側開閉バルブ
１０ 制御装置
１１ エンジン
１２ 吸気通路
１２Ａ 上流側吸気通路
１２Ｂ 下流側吸気通路
１３ 排気通路
１３Ａ 上流側排気通路
１３Ｂ 下流側排気通路
１４ エアクリーナ
１５ エアクーラ
１６ 迂回通路
１６Ａ 下流側迂回通路
１７ ウエイストゲートバルブ
１８ 運転点取得装置
１８Ａ 入口圧力センサ
１８Ｂ 出口圧力センサ
１８Ｃ 流量センサ
１８Ｄ 回転数センサ
１８Ｅ 温度センサ
１９ ＥＧＲガス通路
２０ ＥＧＲガスバルブ
２１ 排ガス脱硫装置
２２ 電動コンプレッサ
２３ 気体タンク
２４ 気体導入ライン
３１ コンプレッサ
３２ タービン
３３ 回転シャフト
３４ ケーシング
３５ インペラ
３６ インペラ翼
３７ シュラウド部
６１ 導入口
６２ ノズル部
６３ 鍔部
１０１ 運転点取得部
１０２ 判定部
１０３ 開閉指示部
１０４ 記憶部
１１１ 蓄圧部
１２１，１２２，１３２ 合流部
１２３，１３１，１３３，１６１，１９１ 分岐部
２００ サージング抑制方法
３４１ 管状部
３４２ 外周面
３４３ ザグリ穴
３４４ 貫通孔
Ａ，Ｂ 成分
Ｃ 方向
Ｆ 流れ
Ｌ１ サージライン
Ｌ２ エンジンの作動線
ＬＦ 低流量運転領域
ＬＭ 低流量側マージン
Ｍ コンプレッサマップ
Ｎ 負圧領域
Ｐ 合流点
ＰＦ 圧力比
ＰＩ 入口圧力
ＰＯ 出口圧力
Ｒ 回転方向
Ｒ１ 運転点
ＲＮ 正常運転領域
ＲＳ サージ運転領域
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５ ステップ
Ｗ 吸気流量

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】