内燃機関の制御装置
【課題】 コンプレッサのコンプレッサハウジング５の吸気ガス導入流路７の圧力とＥＧＲガスパイプの入口部の圧力との圧力差が小さい条件であっても、エンジンの吸気ポートおよび燃焼室へ還流させるＥＧＲガスの流量を増量することを課題とする。
【解決手段】 ＥＧＲガスパイプからＥＧＲガスが導入されるＥＧＲガス導入流路９が、コンプレッサハウジング５のシュラウド壁６の内面で開口するＥＧＲガス導入ポート１０を介して、インペラ４の表面とシュラウド壁６の内面との間に形成される子午面形状の吸気ガス流路８およびインペラ収容空間に連通している。ＥＧＲガス導入流路９は、ＥＧＲガス導入ポート１０の形成位置を、シュラウド壁６の内面におけるインペラ先端位置Ｐからインペラ入口位置ＬＥ１までの間（特に位置Ｂ）に設定している。これにより、エンジンの各気筒毎の吸気ポートおよび燃焼室へより多くのＥＧＲガスを導入できる。
【解決手段】 ＥＧＲガスパイプからＥＧＲガスが導入されるＥＧＲガス導入流路９が、コンプレッサハウジング５のシュラウド壁６の内面で開口するＥＧＲガス導入ポート１０を介して、インペラ４の表面とシュラウド壁６の内面との間に形成される子午面形状の吸気ガス流路８およびインペラ収容空間に連通している。ＥＧＲガス導入流路９は、ＥＧＲガス導入ポート１０の形成位置を、シュラウド壁６の内面におけるインペラ先端位置Ｐからインペラ入口位置ＬＥ１までの間（特に位置Ｂ）に設定している。これにより、エンジンの各気筒毎の吸気ポートおよび燃焼室へより多くのＥＧＲガスを導入できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関するもので、特により多くのＥＧＲガスを、遠心圧縮機（コンプレッサ）内に導入できるようにした内燃機関の過給システムに係わる。
【背景技術】
【０００２】
［従来の技術］
内燃機関（エンジン）には、ターボチャージャが搭載されている。
ターボチャージャは、タービンとコンプレッサを備え、圧縮空気をエンジンに強制的に送り込むターボ過給機である。
タービンは、排気管の途中に組み込まれるタービンハウジングを備えている。このタービンハウジング内には、タービンホイールが設置されている。
コンプレッサは、吸気管の途中に組み込まれるコンプレッサハウジングを備えている。このコンプレッサハウジング内には、コンプレッサインペラが設置されている。
また、タービンホイールとコンプレッサインペラは、ロータシャフトによって一体となって回転するように連結されている。なお、コンプレッサとしては、一般的に遠心圧縮機が使用されている。
ここで、エンジンより排出された排気ガスは、タービンハウジング入口から流入してタービンホイールを回転させ、タービンハウジング出口から排出される。
一方、コンプレッサハウジング入口から吸い込まれた吸入空気は、タービンホイールの回転により駆動されるコンプレッサインペラによって圧縮されて圧力が上昇し、流速が加速される。そして、圧力が上昇し、流速が加速された吸入空気は、エンジンに送り込まれる。
【０００３】
ところが、このようなターボチャージャにおいては、コンプレッサハウジングの入口圧に対し、コンプレッサハウジングの出口圧が十分大きく、また流入する吸入空気の流量が少ない高過給少流量域側では、吸入空気の圧力や流量が大きく変動するサージングが発生する。このようなサージングが発生すると、コンプレッサが激しく振動してしまい、ターボチャージャを安定して運転することができない。
そこで、コンプレッサのサージングの発生をＥＧＲシステムと協働して抑制するという目的で、エンジンの排気ガスの一部であるＥＧＲガスをエンジンへ再循環させるＥＧＲシステムを備え、この排気ガス循環装置によって還流されるコンプレッサインペラの迎え角が小さくなるように旋回させた状態で、コンプレッサインペラよりも上流側に導入する旋回流発生機構を備えた内燃機関の制御装置（システム）が公知である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、コンプレッサは、コンプレッサインペラを通過するガス流量が、基準流量よりも少なくなればサージング現象を惹起して運転不能に陥り、コンプレッサインペラを通過するガス流量が、基準流量よりも多くなればチョーキング現象を惹起してその流量よりも多い流量を実現することができない。
そこで、サージ流量の低減とチョーク流量との増大を促進してコンプレッサの作動領域を拡大するという目的で、コンプレッサハウジングの入口部からコンプレッサインペラの外周部まで延びるシュラウド壁に、中空部である環状の空気室を設け、空気室とコンプレッサインペラの外周部との間に第１開口部を設け、空気室とコンプレッサインペラよりも上流側との間に第２開口部を設け、これらの第１開口部、空気室、第２開口部よりなる循環流路を設けたコンプレッサが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
その循環流路には、サージング現象の抑制時とチョーキング現象の抑制時とでは、向きが異なる循環流が形成される。
【０００５】
［従来の技術の不具合］
ところが、特許文献１に記載のターボチャージャにおいて、吸入空気の流量が多い多流量域の時には、コンプレッサハウジングの入口部付近よりもコンプレッサインペラの中間部付近の方が、吸入空気の流路面積が小さい。このため、吸入空気の流速が上昇するので、吸入空気の流速の上昇に比例して動圧が大きくなる分、コンプレッサハウジングの入口部付近よりもコンプレッサインペラの中間部の方が、静圧が小さくなる。
そのため、仮にコンプレッサインペラの入口付近にＥＧＲガスを導入すると、排気通路側の圧力と吸気通路側の圧力との差圧が大きくなる。したがって、従来の技術よりもＥＧＲガスを増量できる効果が期待できるが、それを利用していない。
故に、特許文献１に記載のターボチャージャにおいて、コンプレッサハウジング入口部の圧力とＥＧＲガスパイプ入口部の圧力との差圧が小さい条件では、十分なＥＧＲガスの還流量を確保することができない。
【０００６】
また、特許文献１に記載のターボチャージャにおいては、コンプレッサインペラの回転により吸入空気とＥＧＲガスとの混合ガスである吸気ガスの流速が増速される。これにより、コンプレッサインペラ出口付近では、吸気ガスの流速が高速になる。
そのため、仮にコンプレッサインペラ出口付近にＥＧＲガスを導入すると、剪断応力により低速のＥＧＲガスが、高速の吸気ガスに引きずられて（吸引されて）加速される。したがって、従来の技術よりもＥＧＲガスを増量できる効果が期待できるが、それを利用していない。
故に、特許文献１に記載のターボチャージャにおいて、コンプレッサハウジング入口部の圧力とＥＧＲガスパイプ入口部の圧力との差圧が小さい条件では、十分なＥＧＲガスの還流量を確保することができない。
【０００７】
一方、特許文献２に記載のコンプレッサにおいて、コンプレッサの流れを改善し、サージング流量を低減することに活用しているが、コンプレッサハウジング内部の吸入空気の流れの変化をＥＧＲガスの増量に活用していない。
故に、特許文献２に記載のコンプレッサにおいて、コンプレッサハウジング入口部の圧力とＥＧＲガスパイプ入口部の圧力との圧力差が小さい条件では、十分なＥＧＲガスの還流量を確保することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−１５４６７５号公報
【特許文献２】特開２００４−１９０５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、遠心圧縮機のハウジング入口部の圧力と排気ガス還流管入口部の圧力との圧力差が小さい条件であっても、内燃機関の吸気ポートへ還流させる排気ガスの流量を増量することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明（内燃機関の制御装置）は、内燃機関の排気ガスを内燃機関の吸気ポートへ還流させる排気ガス還流管を有する排気ガス循環装置と、内燃機関の吸気ガス（例えば新規吸入空気（新気）や吸入空気とＥＧＲガスとの混合ガス）を遠心力を利用して圧縮して内燃機関の吸気ポートへ送り込むインペラ、およびこのインペラの周囲を取り囲むように設置されたハウジングを有する遠心圧縮機（コンプレッサ）とを備えている。 インペラの表面上には、（例えばシュラウド壁の内面に沿うように前縁から後縁まで延びる）複数のブレード（翼）が設置されている。
ハウジングは、排気ガス還流管が接続すると共に、インペラの表面との間に子午面形状の吸気ガス流路を形成するシュラウド壁を有している。このシュラウド壁には、排気ガス還流管が接続されている。また、シュラウド壁には、排気ガス還流管から吸気ガス流路へ排気ガスを導く排気ガス流路が設けられている。この排気ガス流路は、シュラウド壁における吸気ガス流路の先端位置から複数のブレードの後縁位置までの間に形成されている。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、子午面形状の吸気ガス流路の先端位置よりも吸気ガス流方向の上流側の位置（ハウジングの入口部）よりも、吸気ガス流路の先端位置から複数のブレードの後縁位置までの間の方が、吸気ガス流路の流路面積が小さい。これにより、吸気ガス流路を通過する吸気ガスの流速が上昇して吸気ガスの動圧が大きくなる分、吸気ガスの静圧が小さくなる。
一方、インペラの回転により吸気ガスの流速が増速されるため、複数のブレードの後縁付近では、吸気ガスの流速が高速になる。このため、剪断力によって、複数のブレードの後縁付近に導入された低速の排気ガスは、高速の吸気ガスに引きずられて加速される。
これによって、吸気ガスの静圧低減効果や排気ガスの加速効果（流速増大効果）を有効に利用できるので、遠心圧縮機のハウジング入口部の圧力と排気ガス還流管入口部の圧力との圧力差が小さい条件であっても、内燃機関の吸気ポートへ還流させる排気ガスの流量を増量することができる。したがって、内燃機関の吸気ポートへ多くの排気ガスを導入できるので、十分な排気ガスの還流量を確保することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、排気ガス還流管から排気ガスが導入される排気ガス流路が、ハウジングのシュラウド壁の内面で開口する開口部を介して、インペラの表面とシュラウド壁の内面との間に形成される子午面形状の吸気ガス流路に連通している。
排気ガス流路は、開口部の形成位置が、シュラウド壁の内面における吸気ガス流路の先端位置から複数のブレードの後縁位置までの間に設定されている。
これによって、吸気ガスの静圧低減効果や排気ガスの加速効果（流速増大効果）を有効に利用できるので、遠心圧縮機のハウジング入口部の圧力と排気ガス還流管入口部の圧力との圧力差が小さい条件であっても、内燃機関の吸気ポートへ還流させる排気ガスの流量を増量することができる。したがって、内燃機関の吸気ポートへ多くの排気ガスを導入できるので、十分な排気ガスの還流量を確保することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、排気ガス還流管から排気ガスが導入される排気ガス流路が、ハウジングのシュラウド壁の内面で開口する開口部を介して、インペラの表面とシュラウド壁の内面との間に形成される子午面形状の吸気ガス流路に連通している。
排気ガス流路は、開口部の形成位置が、シュラウド壁の内面における吸気ガス流路の先端位置から複数のブレードの前縁位置までの間に設定されている。
ここで、子午面形状の吸気ガス流路の先端位置よりも吸気ガス流方向の上流側の位置（ハウジングの入口部）よりも、吸気ガス流路の先端位置から複数のブレードの後縁位置までの間の方が、吸気ガス流路の流路面積が小さい。これにより、吸気ガス流路を通過する吸気ガスの流速が上昇して吸気ガスの動圧が大きくなる分、吸気ガスの静圧が小さくなる。また、吸気ガス流速条件によっては、複数のブレードの前縁付近の吸気ガスの流れに乱れが生じて、更に吸気ガスの静圧が小さくなる。
これによって、吸気ガスの静圧低減効果を有効に利用できるので、遠心圧縮機のハウジング入口部の圧力と排気ガス還流管入口部の圧力との圧力差が小さい条件であっても、内燃機関の吸気ポートへ還流させる排気ガスの流量を増量することができる。したがって、内燃機関の吸気ポートへより多くの排気ガスを導入できるので、十分な排気ガスの還流量を確保することができる。
【００１４】
請求項４および請求項８に記載の発明によれば、インペラの表面上に設置される複数のブレードは、子午面形状の吸気ガス流路の軸線に沿うように延長されている。これらのブレードは、インペラの回転軸方向の長さ（軸長）が異なる２種類の第１、第２ブレードを有している。複数のブレードは、第１ブレードの前縁位置が、第２ブレードの前縁位置よりも上流側（前方側）に設定されている。なお、２種類の第１、第２ブレードの後縁位置を、インペラの径方向の同じ位置に設置しても良い。
ここで、インペラの表面とは、インペラの回転軸方向の前方側（上流側）から吸入した吸入空気を、インペラの回転軸方向に対して垂直な径方向へ吐出するように案内する子午面のことである。
なお、複数のブレードを、インペラの子午面上において、前縁から後縁へ向かって子午面長さ方向に延びるように設置しても良い。また、複数のブレードを、インペラの子午面からシュラウド壁の内面側に向かって突出するように立設配置しても良い。
【００１５】
請求項５に記載の発明によれば、排気ガス還流管から排気ガスが導入される排気ガス流路が、ハウジングのシュラウド壁の内面で開口する開口部を介して、インペラの表面とシュラウド壁の内面との間に形成される子午面形状の吸気ガス流路に連通している。
排気ガス流路は、開口部の形成位置が、シュラウド壁の内面における吸気ガス流路の先端位置から複数の第２ブレードの前縁位置までの間に設定されている。
ここで、子午面形状の吸気ガス流路の先端位置よりも吸気ガス流方向の上流側の位置（ハウジングの入口部）よりも、吸気ガス流路の先端位置から複数のブレードの後縁位置までの間の方が、吸気ガス流路の流路面積が小さい。これにより、吸気ガス流路を通過する吸気ガスの流速が上昇して吸気ガスの動圧が大きくなる分、吸気ガスの静圧が小さくなる。また、吸気ガス流速条件によっては、複数の第１ブレードの前縁付近の吸気ガスの流れに乱れが生じて、更に吸気ガスの静圧が小さくなる。
これによって、吸気ガスの静圧低減効果を有効に利用できるので、遠心圧縮機のハウジング入口部の圧力と排気ガス還流管入口部の圧力との圧力差が小さい条件であっても、内燃機関の吸気ポートへ還流させる排気ガスの流量を増量することができる。したがって、内燃機関の吸気ポートへより多くの排気ガスを導入できるので、十分な排気ガスの還流量を確保することができる。
【００１６】
請求項６に記載の発明によれば、排気ガス還流管から排気ガスが導入される排気ガス流路が、ハウジングのシュラウド壁の内面で開口する開口部を介して、インペラの表面とシュラウド壁の内面との間に形成される子午面形状の吸気ガス流路に連通している。
排気ガス流路は、開口部の形成位置が、シュラウド壁の内面における第２ブレードの前縁位置から全ての第１、第２ブレードの後縁位置までの間に設定されている。
ここで、インペラの回転により吸気ガスの流速が増速されるため、２種類の第１、第２ブレードの後縁付近では、吸気ガスの流速が高速になる。このため、剪断力によって、２種類の第１、第２ブレードの後縁付近に導入された低速の排気ガスは、高速の吸気ガスに引きずられて加速される。
これによって、吸気ガスの静圧低減効果や排気ガスの加速効果（流速増大効果）を有効に利用できるので、遠心圧縮機のハウジング入口部の圧力と排気ガス還流管入口部の圧力との圧力差が小さい条件であっても、内燃機関の吸気ポートへ還流させる排気ガスの流量を増量することができる。したがって、内燃機関の吸気ポートへ多くの排気ガスを導入できるので、十分な排気ガスの還流量を確保することができる。
【００１７】
請求項７に記載の発明によれば、排気ガス還流管から排気ガスが導入される排気ガス流路が、ハウジングのシュラウド壁の内面で開口する開口部を介して、インペラの表面とシュラウド壁の内面との間に形成される子午面形状の吸気ガス流路に連通している。
シュラウド壁には、（例えばハウジングの入口部から）吸気ガス流路に流入する吸気ガスの一部を循環させる循環流路が設けられている。
循環流路は、開口部に相当する第１開口部、シュラウド壁の内面における吸気ガス流路の先端位置よりも上流側で開口する第２開口部、および第１開口部と第２開口部とを連通する中空状の連通流路等により構成される。
そして、請求項１に記載の発明と同様な、排気ガスの増量効果に加えて、高過給圧で、且つ少流量のサージング発生条件であっても、第１開口部と第２開口部とを連通流路で連通し、吸気ガス流路に流入する吸気ガスの一部を循環流路内で循環させることによるサージング抑制効果を実現可能である。
したがって、遠心圧縮機のサージング現象の発生を十分に抑制できるので、遠心圧縮機の作動領域を拡大させることができる。
【００１８】
請求項９に記載の発明によれば、排気ガス還流管から排気ガスが導入される排気ガス流路が、ハウジングのシュラウド壁の内面で開口する第１開口部を介して、インペラの表面とシュラウド壁の内面との間に形成される子午面形状の吸気ガス流路に連通している。
排気ガス流路は、第１開口部の形成位置が、シュラウド壁の内面における吸気ガス流路の先端位置から複数の第２ブレードの前縁位置までの間に設定されている。
これによって、吸気ガスの静圧低減効果を有効に利用できるので、遠心圧縮機のハウジング入口部の圧力と排気ガス還流管入口部の圧力との圧力差が小さい条件であっても、内燃機関の吸気ポートへ還流させる排気ガスの流量を増量することができる。したがって、内燃機関の吸気ポートへより多くの排気ガスを導入できるので、十分な排気ガスの還流量を確保することができる。
また、遠心圧縮機のサージング現象の発生を十分に抑制できるので、遠心圧縮機の作動領域を拡大させることができる。
【００１９】
請求項１０に記載の発明によれば、排気ガス還流管から排気ガスが導入される排気ガス流路が、ハウジングのシュラウド壁の内面で開口する第１開口部を介して、インペラの表面とシュラウド壁の内面との間に形成される子午面形状の吸気ガス流路に連通している。 排気ガス流路は、第１開口部の形成位置が、シュラウド壁の内面における第２ブレードの前縁位置から全ての第１、第２ブレードの後縁位置までの間に設定されている。
これによって、吸気ガスの静圧低減効果や排気ガスの加速効果（流速増大効果）を有効に利用できるので、ハウジングの入口部の圧力と出口部の圧力との圧力差（入口圧と出口圧との差圧）が小さい条件であっても、内燃機関の吸気ポートへ還流させる排気ガスの流量を増量することができる。したがって、内燃機関の吸気ポートへ多くの排気ガスを導入できるので、十分な排気ガスの還流量を確保することができる。
また、遠心圧縮機のサージング現象の発生を十分に抑制できるので、遠心圧縮機の作動領域を拡大させることができる。
【００２０】
請求項１１に記載の発明によれば、排気ガス循環装置は、排気ガス還流管を流れる排気ガスの流量を開閉動作により調整する排気ガス制御弁を有している。
請求項１２に記載の発明によれば、遠心圧縮機のサージング発生条件を検出するサージング検出手段と、このサージング検出手段でサージング発生条件が検出された場合、排気ガス還流管内に形成される排気ガス還流路を閉じるように排気ガス制御弁を制御する。
これによって、サージング現象の発生を抑制する場合、排気ガス還流路から排気ガス流路への排気ガスの導入を停止することができるので、吸気ガス流路に流入する吸気ガスの一部が循環流路内を循環する循環流れ（吸気ガス流路→第１開口部→連通流路→第２開口部→吸気ガス流路のような循環流れ）を妨げることはない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】内燃機関の制御装置（エンジン制御システム）を示した模式図である（実施例１）。
【図２】コンプレッサのインペラ周辺構造を示した断面図である（実施例１）。
【図３】（ａ）〜（ｄ）はコンプレッサのインペラの子午面長に対する吸気ガス流路面積、吸気ガス流速、吸気ガス動圧および吸気ガス静圧の変化を示した説明図である（実施例１）。
【図４】コンプレッサのインペラ周辺構造を示した断面図である（実施例２）。
【図５】コンプレッサのインペラ周辺構造を示した断面図である（実施例３）。
【図６】（ａ）、（ｂ）はコンプレッサのインペラの子午面長に対する吸気ガス流速、吸気ガスによる剪断応力の変化を示したグラフで、（ｃ）は吸気ガスによる剪断応力とＥＧＲガスの流速上昇率との関係を示したグラフである（実施例３）。
【図７】コンプレッサのインペラ周辺構造を示した断面図である（実施例４）。
【図８】コンプレッサの通過ガス流量と圧力比との関係を示した性能線図である（実施例４）。
【図９】コンプレッサのインペラ周辺構造を示した断面図である（実施例５）。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
本発明は、遠心圧縮機のハウジング入口部の圧力と排気ガス還流管入口部の圧力との圧力差が小さい条件であっても、内燃機関へ還流させる排気ガスの流量を増量するという目的を、吸気ガスの静圧低減効果または排気ガスの加速効果（流速増大効果）を有効に利用することで実現した。
吸気ガスの静圧低減効果または排気ガスの加速効果を有効に利用するため、排気ガス流路は、開口部の形成位置を、シュラウド壁の内面における子午面形状の吸気ガス流路の先端位置から複数のブレードの後縁位置までの間に設定している。
【実施例１】
【００２３】
［実施例１の構成］
図１ないし図３は本発明の実施例１を示したもので、図１はエンジン制御システムを示した図で、図２はコンプレッサの要部の断面構造を示した図である。
【００２４】
本実施例の内燃機関の制御装置は、内燃機関（エンジン１）の排気ガスの一部であるＥＧＲガスを吸気ポートおよび燃焼室へ再循環（還流）させる排気ガス還流管（ＥＧＲガスパイプ）を有するＥＧＲシステム（内燃機関の排気ガス循環装置）と、エンジン１の排気ガスの圧力を利用して吸気ガス（吸入空気）を過給（圧縮）するターボチャージャを有する過給システム（内燃機関の過給装置）とを備え、ターボチャージャの過給圧を制御する過給圧制御装置（内燃機関の過給圧制御装置）として使用される。
【００２５】
エンジン１は、複数の気筒（シリンダボア）を有する多気筒ディーゼルエンジン（例えば直列４気筒エンジン）が採用されている。但し、多気筒ディーゼルエンジンに限定されず、多気筒ガソリンエンジンを適用しても構わない。
このエンジン１は、自動車等の車両のエンジンルーム内にターボチャージャとＥＧＲシステムと共に設置されている。また、エンジンの各気筒には、燃焼室内に燃料を噴射供給するインジェクタが搭載されている。
【００２６】
ターボチャージャは、エンジン１の吸気管の途中に設けられたコンプレッサと、エンジン１の排気管の途中に設けられたタービンとを備え、吸気管を流れる吸気ガスをコンプレッサで圧縮し、圧縮された圧縮空気（吸気ガス）をエンジンの各気筒毎の燃焼室へ送り込むターボ過給機である。
このターボチャージャは、タービンのホイール（タービンホイール）２が排気ガスにより回転駆動されると、ホイール２に連結したタービンシャフト３およびコンプレッサのインペラ（コンプレッサインペラ）４も回転し、このインペラ４が吸入空気を圧縮する。
【００２７】
コンプレッサは、タービンシャフト３の回転軸を中心にして回転するインペラ４、およびこのインペラ４を回転自在に収容するコンプレッサハウジング５を備えている。このコンプレッサハウジング５には、インペラ４の周囲を取り囲むように設置されたシュラウド壁６が設けられている。このシュラウド壁６には、吸気ガス導入流路７、吸気ガス流路８およびＥＧＲガス導入流路９が形成されている。
コンプレッサハウジング５の出口部には、吸気ガス導出流路が形成されている。この吸気ガス導出流路は、ディフューザ流路１１およびスクロール流路１２等により構成されている。
なお、ターボチャージャのコンプレッサの詳細は後述する。
【００２８】
タービンは、ホイール２およびタービンハウジングを備えている。このホイール２は、円周方向に複数のタービンブレード（翼）を有し、エンジン１の排気圧力により回転駆動される。そして、ホイール２は、タービンシャフト３を介して、コンプレッサのインペラ４と直接的に連結してインペラ４を回転駆動（直結駆動）する。
タービンハウジングには、ホイール２の周囲を取り囲むように設置されたシュラウド壁が設けられている。このタービンハウジングの中央部には、ホイール２を回転自在に収容するホイール収容空間が形成されている。また、タービンハウジングには、タービン入口流路１３に流入した排気ガスをホイール収容空間を迂回してタービン出口流路１４へ導くバイパス流路（ウェイストゲート流路）１５が形成されている。
また、タービンハウジングには、ウェイストゲート流路１５を流れる排気ガスの流量を開閉動作により制御するウェイストゲートバルブ１６が搭載されている。
【００２９】
ウェイストゲートバルブ１６は、コンプレッサの過給圧が設定値を越えた際に開弁して、コンプレッサの過給圧を設定値以下に抑える過給圧制御部品である。このウェイストゲートバルブ１６のバルブ本体（弁体）を駆動するアクチュエータとしては、ウェイストゲートバルブ１６を駆動するロッドを有し、このロッドをその軸線方向に往復移動させる電動アクチュエータが採用されている。この電動アクチュエータは、電動モータの駆動力を利用してロッドをその軸線方向（ストローク方向）に往復移動させることで、ウェイストゲートバルブ１６を回転軸を中心にして回転駆動するように構成されている。
なお、電動モータは、ＥＣＵ（エンジン制御ユニット）によって電子制御されるモータ駆動回路を介して、自動車等の車両に搭載されたバッテリに電気的に接続されている。
【００３０】
エンジンの各気筒毎の燃焼室には、吸気ポートおよび排気ポートがそれぞれ連通している。そして、エンジン１の各気筒には、インテークマニホールドおよびエキゾーストマニホールドが接続されている。
インテークマニホールドの分岐部には、吸気管が接続されている。インテークマニホールドおよび吸気管の内部には、エンジンの吸気ポートに連通する吸気通路２１が形成されている。
また、エキゾーストマニホールドの集合部には、排気管が接続されている。エキゾーストマニホールドおよび排気管の内部には、エンジンの排気ポートに連通する排気通路２２が形成されている。
また、ＥＧＲガスパイプの内部には、ＥＧＲガスを排気通路２２から吸気通路２１へ再循環（還流）させるための排気ガス還流路（ＥＧＲガス流路２３）が形成されている。つまりＥＧＲガスパイプの入口部は、排気通路２２に接続されている。
【００３１】
インテークマニホールドに接続される吸気管には、エアクリーナ２４、エアフローメータ（図示せず）、コンプレッサのインペラ４、インタークーラ２５、スロットルバルブ２６、吸気圧（過給圧）センサ２７が設置されている。
エキゾーストマニホールドに接続される排気管には、タービンのホイール２、排気浄化装置（触媒２８）が設置されている。
タービンまたは排気浄化装置（触媒２８）よりも下流側の排気管とコンプレッサのコンプレッサハウジング５とは、ＥＧＲガスパイプにより接続されている。
ＥＧＲガスパイプには、ＥＧＲガス流路２３を流れるＥＧＲガスの流量（ＥＧＲガス量）を開閉動作により制御するためのＥＧＲガス流量制御弁（排気ガス制御弁）、およびＥＧＲガスを冷却水等を用いて冷却するＥＧＲクーラ２９が設置されている。
【００３２】
なお、以上のように、ＥＧＲガスの取り出し口がタービンよりも下流側にあるＥＧＲ装置を「低圧ループ（ＬＰＬ）ＥＧＲシステム」と呼ぶ。
また、ＥＧＲガス流量制御弁のバルブ本体（弁体）であるＥＧＲバルブ３１を駆動するアクチュエータとしては、ＥＧＲバルブ３１の回転軸を電動モータの駆動力を利用して回転駆動する電動アクチュエータが採用されている。
なお、電動モータは、ＥＣＵ（エンジン制御ユニット）によって電子制御されるモータ駆動回路を介して、自動車等の車両に搭載されたバッテリに電気的に接続されている。
【００３３】
ここで、ウェイストゲートバルブ１６を駆動する電動アクチュエータ、特に電動モータ、およびＥＧＲバルブ３１を駆動する電動アクチュエータ、特に電動モータは、ＥＣＵによって通電制御されるように構成されている。
そして、ＥＣＵには、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュータが設けられている。そして、ＥＣＵは、エアフローメータ、クランク角度センサ、アクセル開度センサ、スロットル開度センサ、過給圧センサ２７および車速センサ等の各種センサのセンサ出力信号に基づいて、ウェイストゲートバルブ１６の電動アクチュエータ、ＥＧＲバルブ３１の電動アクチュエータを制御する。
【００３４】
次に、ターボチャージャのコンプレッサの詳細を図１ないし図３に基づいて説明する。 コンプレッサは、インペラ４およびコンプレッサハウジング５を備え、タービンシャフト３を介して、ホイール２に連結して回転駆動（直結駆動）される。
インペラ４は、コンプレッサハウジング５のシュラウド壁６との間に子午面形状の吸気ガス流路８を形成するハブ３３を有している。
インペラ４のハブ３３は、タービンシャフト３の周囲を円周方向に取り囲むように形成されている。このハブ３３は、タービンシャフト３の回転軸方向の先端側に形成される外周ねじに螺合する座付きナット３４によりタービンシャフト３の外周に締め付け（締結）固定されている。
【００３５】
また、ハブ３３の表面には、インペラ４の回転軸方向の前方側（吸入空気の流れ方向の上流側）から吸入した吸入空気を、インペラ４の回転軸方向に対して垂直な半径方向外側（吸気ガスの流れ方向の下流側）へ吐出するように案内する円錐筒形状の子午面が形成されている。
インペラ４のハブ３３の表面（子午面）上には、吸気ガス流路８の軸線（曲線）に沿うように延長された複数のコンプレッサブレード（翼）が設置されている。これらのコンプレッサブレード（翼）は、インペラ４の回転軸方向の長さ（軸長）が異なる２種類の第１、第２ブレード４１、４２により構成されている。
インペラ４のハブ３３の表面（子午面）上には、複数の第１ブレード４１および複数の第２ブレード４２がハブ３３の円周方向に所定の間隔をおいて交互に設置されている。
【００３６】
第１ブレード４１は、全てのコンプレッサブレードの中で最も上流側端縁である前縁から、全てのコンプレッサブレードの中で最も下流側端縁である後縁まで、吸気ガス流路８の軸線（曲線）に沿うように延びるフルブレード（全翼）により構成される。
複数の第１ブレード４１は、複数の第２ブレード４２よりも子午面長さおよび軸長が長くなっている。
第２ブレード４２は、複数の第１ブレード４１の前縁よりも下流側（後側）に位置する前縁から後縁まで、吸気ガス流路８の軸線（曲線）に沿うように延びる複数のスプリッタブレード（半翼）により構成される。
複数の第２ブレード４２は、複数の第１ブレード４１よりも子午面長さおよび軸長が短くなっている。
【００３７】
ここで、複数の第１ブレード４１の前縁位置は、複数の第２ブレード４２の前縁位置よりも上流側（前方側）に設定されている。なお、複数の第１ブレード４１の後縁位置および複数の第２ブレード４２の後縁位置は、インペラ４の半径方向の同じ位置に設定されている。また、複数の第１ブレード４１の各外縁および複数の第２ブレード４２の各外縁は、コンプレッサハウジング５のシュラウド壁６の内面に沿うように延びている。
なお、軸長が異なる２種類の第１、第２コンプレッサブレードの代わりに、軸長が全て同一のコンプレッサブレードを用いても構わない。また、複数の第２ブレード４２の代わりに、子午面長の５０％に相当するハーフブレードを用いても構わない。
【００３８】
コンプレッサハウジング５の内部には、吸気ガスをインペラ４へ導入する吸気ガス導入流路７、インペラ４を回転自在に収容するインペラ収容空間、圧縮した吸気ガスを減速させて流出させるディフューザ流路１１、および圧縮した吸気ガスを外部へ吐出する渦巻き状のスクロール流路１２等が形成されている。
吸気ガス導入流路７は、コンプレッサの吸入口（コンプレッサ入口流路）を形成している。この吸気ガス導入流路７には、吸気ガスとして、特にエアクリーナ２４で濾過された清浄な外気（新気）である吸入空気が流れる。
【００３９】
コンプレッサハウジング５は、インペラ４のハブ３３の表面との間に、吸気ガス流路８を形成するシュラウド壁６を備えている。このシュラウド壁６は、コンプレッサハウジング５の入口部（吸気口）である吸気ガス導入流路７から、複数の第１、第２ブレード４１、４２の各外縁まで吸気ガス流路８の軸線に沿うように湾曲して延長されている。
また、シュラウド壁６の外面には、低圧ループＥＧＲシステムに使用されるＥＧＲガスパイプの出口部（ＥＧＲガス流方向の下流部）が接続されている。
また、シュラウド壁６の内部には、ＥＧＲガスパイプから吸気ガス流路８およびインペラ収容空間へＥＧＲガスを導くためのＥＧＲガス導入流路９（排気ガス流路）が形成されている。
【００４０】
ＥＧＲガス導入流路９の入口部（ＥＧＲガス流方向の上流部）は、ＥＧＲガスパイプ内に形成されるＥＧＲガス流路２３に連通している。また、ＥＧＲガス導入流路９の入口部は、ＥＧＲガスパイプを介して、タービンまたは排気浄化装置（触媒２８）よりも下流側の排気管に接続している。また、ＥＧＲガス導入流路９の出口部（ＥＧＲガス流方向の下流部）には、シュラウド壁６の内面で開口する開口部であるＥＧＲガス導入ポート（排気ガス導入口）１０が形成されている。
ＥＧＲガス導入流路９の途中には、ＥＧＲガスパイプからＥＧＲガスが導入される中空状のチャンバ（ボリューム室）４３が形成されている。このチャンバ４３は、インペラ収容空間の側方に対応して、シュラウド壁６の内部に形成されている。ＥＧＲガス導入ポート１０は、吸気ガス流路８およびインペラ収容空間とチャンバ４３とをインペラ４の回転軸方向に対して垂直な半径方向に連通している。これにより、ＥＧＲガス導入流路９は、ＥＧＲガス導入ポート１０を介して、吸気ガス流路８およびインペラ収容空間に連通している。
【００４１】
本実施例のＥＧＲガス導入流路９は、図２に示したように、ＥＧＲガス導入ポート１０の形成位置が、シュラウド壁６の内面における吸気ガス流路８の先端位置から複数の第１ブレード４１の前縁位置までの間に設定されている。
なお、吸気ガス流路８の先端位置を、コンプレッサ子午面のコンプレッサ先端位置（以下インペラ先端位置Ｐ）と表記する。また、複数の第１ブレード４１の前縁位置を、コンプレッサ入口位置（以下インペラ入口位置ＬＥ１）と表記する。また、複数の第２ブレード４２の前縁位置を、コンプレッサ半翼入口位置（以下インペラ入口位置ＬＥ２）と表記する。また、全ての第１、第２ブレード４１、４２の後縁位置を、コンプレッサ出口位置（以下インペラ出口位置ＴＥ）と表記する。
【００４２】
ここで、図３は、実施例１、２及び４のコンプレッサの静圧低減効果を説明する図である。
図３（ａ）は、コンプレッサの子午面長に対する吸気ガス流路面積の変化を示した図である。また、図３（ｂ）は、コンプレッサの子午面長に対する吸気ガス流速の変化を示した図である。また、図３（ｃ）は、コンプレッサの子午面長に対する動圧の変化を示した図である。また、図３（ｄ）は、コンプレッサの子午面長に対する静圧の変化を示した図である。
【００４３】
なお、図２および図３に示した位置Ａとは、インペラ先端位置Ｐよりも所定の回転軸方向距離分だけ上流側寄りの吸気ガス導入流路７の周囲を形成するシュラウド壁６の内面における測定位置のことである。
また、図２および図３に示した位置Ｂとは、インペラ先端位置Ｐからインペラ入口位置ＬＥ１までの間の、インペラ収容空間に対応したシュラウド壁６の内面における測定位置のことである。
また、図２および図３に示した位置Ｃとは、インペラ入口位置ＬＥ１からインペラ入口位置ＬＥ２までの間の、インペラ収容空間に対応したシュラウド壁６の内面における測定位置のことである。
また、図２および図３に示した位置Ｄとは、インペラ入口位置ＬＥ２からインペラ出口位置ＴＥまでの間の、インペラ収容空間に対応したシュラウド壁６の内面における測定位置のことである。
【００４４】
［実施例１の作用］
次に、本実施例のターボチャージャおよび低圧ループＥＧＲシステムの作動を図１および図２に基づいて簡単に説明する。
【００４５】
ＥＣＵは、過給圧センサにより検出される過給圧が設定値に満たない場合、ウェイストゲートバルブ１６が全閉状態となるように、電動モータへの電力供給を制御する。
これによって、電動アクチュエータの構成部品が、全閉状態に止まるため、ウェイストゲートバルブ１６が全閉状態を継続する。これにより、ウェイストゲート流路１５は閉鎖される。この結果、エンジン１の各気筒毎の燃焼室より排気通路２２へ排出された排気ガスの全量は、ターボチャージャのタービンハウジングの入口部であるタービン入口流路１３からホイール収容空間内に流入してホイール２を回転させ、タービンハウジングの出口部であるタービン出口流路１４から排出される。
【００４６】
一方、エアクリーナ２４から吸気通路２１内に吸い込まれた吸入空気は、コンプレッサのコンプレッサハウジング５の入口部である吸気ガス導入流路７からインペラ収容空間内（特に吸気ガス流路８内）に流入する。そして、ホイール２の回転に伴い回転するインペラ４のハブ３３の表面上に設置された複数の第１ブレード４１および複数の第２ブレード４２によって吸気ガス流路８を通過する際に圧縮されて圧力（過給圧）が上昇する。そして、圧力が上昇した圧縮空気（吸気ガス）は、コンプレッサのコンプレッサハウジング５の出口部であるディフューザ流路１１を通ってスクロール流路１２から、エンジン１の各気筒毎の燃焼室に吸い込まれる。
【００４７】
ＥＣＵは、過給圧センサにより検出される過給圧が設定値以上に上昇した場合、つまり予め設定された最大過給圧を越える場合、ウェイストゲートバルブ１６が全開状態となるように、電動モータへの電力供給を制御する。
これによって、電動アクチュエータの構成部品が全開方向へ動作するため、ウェイストゲートバルブ１６が全開状態となる。
この結果、エンジン１の各気筒毎の燃焼室より排気通路２２へ排出された排気ガスの一部が、ターボチャージャのホイール２をバイパスするウェイストゲート流路１５を通ってタービン出口流路１４へ排出される。これにより、ホイール２に作用する排気エネルギーが減少し、ホイール２の回転速度が低下するので、ターボチャージャの過回転が防止される。また、過給圧または排気圧が過大とならないようになる。
【００４８】
ＥＣＵは、ＥＧＲバルブ３１の開弁条件が成立しない場合、ＥＧＲバルブ３１が全閉状態となるように、電動モータへの電力供給を制御する。
これによって、電動アクチュエータの構成部品が、全閉状態に止まるため、ＥＧＲバルブ３１が全閉状態を継続する。これにより、ＥＧＲガス流路２３は閉鎖される。この結果、ＥＧＲガスが新気（エアクリーナ２４で濾過された清浄な吸入空気）に混入しない。
【００４９】
また、ＥＣＵは、ＥＧＲバルブ３１の開弁条件が成立した場合、ＥＧＲバルブ３１が開弁状態となるように、電動モータへの電力供給を制御する。
これによって、電動アクチュエータの構成部品が開弁方向へ動作するため、ＥＧＲバルブ３１が開弁状態となる。これにより、ＥＧＲガス流路２３が開放される。
この結果、ターボチャージャのホイール２または排気浄化装置（触媒２８）よりも下流側の排気通路２２からＥＧＲガス流路２３に取り込まれたＥＧＲガスは、コンプレッサのコンプレッサハウジング５のシュラウド壁６の内部（チャンバ４３）に流入し、チャンバ４３の出口部であるＥＧＲガス導入流路９からインペラ収容空間内（特に吸気ガス流路８内）に導入される。
【００５０】
そして、インペラ収容空間内（特に吸気ガス流路８内）で、ＥＧＲガスと吸入空気とが混合されて混合ガス（吸気ガス）となり、コンプレッサのコンプレッサハウジング５の出口部であるディフューザ流路１１を通ってスクロール流路１２から、エンジン１の各気筒毎の燃焼室に吸い込まれる。
これによって、エンジン１の排気ガス中に含まれる有害物質（例えばＮＯｘ）の低減が図られる。
【００５１】
［実施例１の効果］
以上のように、本実施例のターボチャージャのコンプレッサにおいては、図２に示したように、低圧ループＥＧＲシステムのＥＧＲガスパイプからＥＧＲガスが導入されるＥＧＲガス導入流路９が、コンプレッサハウジング５のシュラウド壁６の内面で開口するＥＧＲガス導入ポート１０を介して、インペラ４の表面（子午面）とシュラウド壁６の内面との間に形成される子午面形状の吸気ガス流路８およびインペラ収容空間に連通している。 本実施例のＥＧＲガス導入流路９は、ＥＧＲガス導入ポート１０の形成位置が、図２に示したように、シュラウド壁６の内面におけるインペラ先端位置Ｐからインペラ入口位置ＬＥ１までの間（特に位置Ｂ）に設定されている。
【００５２】
この結果、図２および図３に示したように、インペラ先端位置Ｐよりも吸気ガス流方向の上流側に位置する位置Ａよりも、インペラ先端位置Ｐからインペラ出口位置ＴＥ付近（位置Ｄ）までの間の方が、吸気ガス流路面積（吸気ガス流路８の流路断面積）が小さい。これにより、図３に示したように、吸気ガス流路８を通過する吸気ガスの流速（吸気ガス流速）が位置Ａよりも上昇して吸気ガスの動圧が大きくなる分、吸気ガスの静圧が位置Ａよりも小さくなる。
【００５３】
これによって、吸気ガスの静圧低減効果を有効に利用できるので、コンプレッサのコンプレッサハウジング５の入口部（吸気ガス導入流路７）の圧力とＥＧＲガスパイプの入口部（排気通路２２）の圧力との圧力差が小さい条件であっても、エンジン１の各気筒毎の吸気ポートおよび燃焼室へ還流させるＥＧＲガス量を増量することができる。
したがって、インペラ入口位置ＬＥ１付近にＥＧＲガス導入ポート１０を設けることで、エンジン１の各気筒毎の吸気ポートおよび燃焼室へより多くのＥＧＲガスを導入できるので、十分なＥＧＲガスの還流量を確保することができる。
【実施例２】
【００５４】
図４は本発明の実施例２を示したもので、ターボチャージャのコンプレッサのインペラ周辺構造を示した図である。
【００５５】
本実施例のターボチャージャのコンプレッサにおいては、実施例１と同様に、低圧ループＥＧＲシステムのＥＧＲガスパイプからＥＧＲガスが導入されるＥＧＲガス導入流路９が、コンプレッサハウジング５のシュラウド壁６の内面で開口するＥＧＲガス導入ポート１０を介して、インペラ４の表面（子午面）とシュラウド壁６の内面との間に形成される子午面形状の吸気ガス流路８およびインペラ収容空間に連通している。
本実施例のＥＧＲガス導入流路９は、ＥＧＲガス導入ポート１０の形成位置が、図４に示したように、シュラウド壁６の内面におけるインペラ入口位置ＬＥ１からインペラ入口位置ＬＥ２までの間（特に位置Ｃ）に設定されている。
【００５６】
この結果、実施例１と同様に、インペラ先端位置Ｐよりも吸気ガス流方向の上流側に位置する位置Ａよりも、インペラ先端位置Ｐからインペラ出口位置ＴＥ付近（位置Ｄ）までの間の方が、吸気ガス流路面積が小さい。これにより、吸気ガス流路８を通過する吸気ガスの流速が位置Ａよりも上昇して吸気ガスの動圧が大きくなる分、吸気ガスの静圧が位置Ａよりも小さくなる。
また、吸気ガス流速条件によっては、複数の第１ブレード４１の各前縁付近の吸気ガス（特に吸入空気）の流れに乱れが生じて、更に静圧が小さくなる。
【００５７】
これによって、吸気ガスの静圧低減効果を有効に利用できるので、コンプレッサのコンプレッサハウジング５の入口部（吸気ガス導入流路７）の圧力とＥＧＲガスパイプの入口部（排気通路２２）の圧力との圧力差が小さい条件であっても、エンジン１の各気筒毎の吸気ポートおよび燃焼室へ還流させるＥＧＲガス量を増量することができる。
したがって、インペラ入口位置ＬＥ２付近（位置Ｃ）にＥＧＲガス導入ポート１０を設けることで、より多くのＥＧＲガスを吸気通路２１へ導入できるので、十分なＥＧＲガスの還流量を確保することができる。
【実施例３】
【００５８】
図５および図６は本発明の実施例３を示したもので、図５はターボチャージャのコンプレッサのインペラ周辺構造を示した図である。
【００５９】
本実施例のターボチャージャのコンプレッサにおいては、実施例１及び２と同様に、低圧ループＥＧＲシステムのＥＧＲガスパイプからＥＧＲガスが導入されるＥＧＲガス導入流路９が、コンプレッサハウジング５のシュラウド壁６の内面で開口するＥＧＲガス導入ポート１０を介して、インペラ４の表面（子午面）とシュラウド壁６の内面との間に形成される子午面形状の吸気ガス流路８およびインペラ収容空間に連通している。
本実施例のＥＧＲガス導入流路９は、ＥＧＲガス導入ポート１０の形成位置が、図５に示したように、シュラウド壁６の内面におけるインペラ入口位置ＬＥ２からインペラ出口位置ＴＥまでの間（特に位置Ｄ）に設定されている。
【００６０】
ここで、図６は、実施例３及び５のＥＧＲガスの増速効果を説明する図である。
図６（ａ）は、コンプレッサのインペラの子午面長に対する吸気ガス流速の変化を示した図である。また、図６（ｂ）は、コンプレッサのインペラの子午面長に対する吸気ガスによる剪断応力の変化を示した図である。また、図６（ｃ）は、吸気ガスによる剪断応力とＥＧＲガスの流速上昇率との関係を示したグラフである。
この結果、インペラ４の回転により吸気ガスの流速が増速されるため、インペラ入口位置ＬＥ２付近（位置Ｄ）では、吸気ガスの流速が高速になる。このため、剪断力によって、インペラ入口位置ＬＥ２付近（位置Ｄ）に導入された低速のＥＧＲガスは、高速の吸気ガスに引きずられて加速される。
【００６１】
これによって、吸気ガスの静圧低減効果およびＥＧＲガスの加速効果を有効に利用できるので、コンプレッサのコンプレッサハウジング５の入口部（吸気ガス導入流路７）の圧力とＥＧＲガスパイプの入口部（排気通路２２）の圧力との圧力差が小さい条件であっても、エンジン１の各気筒毎の吸気ポートおよび燃焼室へ還流させるＥＧＲガス量を増量することができる。
したがって、インペラ入口位置ＬＥ２付近（位置Ｄ）にＥＧＲガス導入ポート１０を設けることで、より多くのＥＧＲガスを吸気通路２１へ導入できるので、十分なＥＧＲガスの還流量を確保することができる。
【実施例４】
【００６２】
図７および図８は本発明の実施例４を示したもので、図７はターボチャージャのコンプレッサのインペラ周辺構造を示した図である。
【００６３】
本実施例のターボチャージャのコンプレッサにおいては、実施例１〜３と同様に、低圧ループＥＧＲシステムのＥＧＲガスパイプからＥＧＲガスが導入されるＥＧＲガス導入流路９が、コンプレッサハウジング５のシュラウド壁６の内面で開口するＥＧＲガス導入ポート１０を介して、インペラ４の表面（子午面）とシュラウド壁６の内面との間に形成される子午面形状の吸気ガス流路８およびインペラ収容空間に連通している。
本実施例のＥＧＲガス導入流路９は、実施例２と同様に、ＥＧＲガス導入ポート１０の形成位置が、図７に示したように、シュラウド壁６の内面におけるインペラ入口位置ＬＥ１からインペラ入口位置ＬＥ２までの間（特に位置Ｃ）に設定されている。
これによって、実施例２と同様なＥＧＲガスの増量効果を得ることができるので、より多くのＥＧＲガスを吸気通路２１へ導入できる。これにより、十分なＥＧＲガスの還流量を確保することができる。
【００６４】
本実施例のシュラウド壁６には、コンプレッサのコンプレッサハウジング５の入口部である吸気ガス導入流路７から吸気ガス流路８およびインペラ収容空間に吸引される吸気ガス（主に吸入空気）の一部を循環させる空気循環流路が形成されている。
この空気循環流路は、ＥＧＲガス導入ポート１０に相当する第１開口部５１、シュラウド壁６の内面におけるインペラ先端位置Ｐよりも所定の回転軸方向距離分だけ上流側寄りの位置Ａで開口する第２開口部５２、および第１開口部５１と第２開口部５２とを連通する中空筒状の連通流路（環状空気室）５３等により構成されている。なお、第１開口部５１は、ＥＧＲガス導入ポート１０と同様に、シュラウド壁６の内面における位置Ｃで開口している。
これによって、高過給圧で、且つ少流量のサージング発生条件であっても、第１開口部５１と第２開口部５２とを連通流路５３で連通し、吸気ガス導入流路７から吸気ガス流路８およびインペラ収容空間に吸引される吸気ガスの一部を循環流路内で循環させることによるサージング抑制効果を実現することができる。
したがって、コンプレッサのサージング現象の発生を十分に抑制できるので、コンプレッサの作動領域を拡大させることができる。
【００６５】
ここで、ＥＧＲガス導入流路９へＥＧＲガスパイプからＥＧＲガスを導入することが、サージング現象の発生を抑制する空気循環流路内の循環流れを妨げる場合が考えられる。 そこで、本実施例のＥＣＵは、サージング発生条件（例えば図８のグラフに示したようなサージングライン（図示実線））を検出するサージング検出手段と、このサージング検出手段でサージング発生条件が検出された場合、ＥＧＲガスパイプ内に形成されるＥＧＲガス流路２３を閉じるようにＥＧＲバルブ３１を制御するサージング防止手段とを備えている。
【００６６】
ここで、図８は、コンプレッサの通過ガス流量（吸気ガス流路８を通過する吸気ガス流量）とコンプレッサの圧力比（ハウジング５の入口部の圧力と出口部の圧力との比率）との関係を示した図である。図８のサージングラインよりも流量が多い場合には、ＥＧＲバルブ３１を開弁制御し、また、図８のサージングラインよりも流量が少ない場合には、ＥＧＲバルブ３１を全閉する。
これによって、コンプレッサのサージング現象の発生を抑制する場合、ＥＧＲバルブ３１を全閉することで、ＥＧＲガスパイプからＥＧＲガス導入流路９へのＥＧＲガスの導入を停止することができる。これにより、吸気ガス導入流路７から吸気ガス流路８およびインペラ収容空間に吸引される吸気ガスの一部が循環流路内を循環する循環流れ（吸気ガス流路８→第１開口部５１→連通流路５３→第２開口部５２→吸気ガス流路８のような循環流れ）を妨げることはない。
【実施例５】
【００６７】
図９は本発明の実施例５を示したもので、コンプレッサの要部の断面構造を示した図である。
【００６８】
本実施例のターボチャージャのコンプレッサにおいては、実施例１〜４と同様に、低圧ループＥＧＲシステムのＥＧＲガスパイプからＥＧＲガスが導入されるＥＧＲガス導入流路９が、コンプレッサハウジング５のシュラウド壁６の内面で開口するＥＧＲガス導入ポート１０を介して、インペラ４の表面（子午面）とシュラウド壁６の内面との間に形成される子午面形状の吸気ガス流路８およびインペラ収容空間に連通している。
本実施例のＥＧＲガス導入流路９は、ＥＧＲガス導入ポート１０の形成位置が、図９に示したように、シュラウド壁６の内面におけるインペラ入口位置ＬＥ２からインペラ出口位置ＴＥまでの間（特に位置Ｄ）に設定されている。
これによって、実施例３と同様なＥＧＲガスの増量効果を得ることができるので、より多くのＥＧＲガスを吸気通路２１へ導入できる。これにより、十分なＥＧＲガスの還流量を確保することができる。
【００６９】
また、本実施例のシュラウド壁６には、実施例４と同様に、コンプレッサのコンプレッサハウジング５の入口部である吸気ガス導入流路７から吸気ガス流路８およびインペラ収容空間に吸引される吸気ガス（主に吸入空気）の一部を循環させる空気循環流路が形成されている。この空気循環流路は、第１開口部５１、第２開口部５２および連通流路５３等により構成されている。なお、第１開口部５１は、ＥＧＲガス導入ポート１０と同様に、シュラウド壁６の内面における位置Ｄで開口している。
これによって、実施例４と同様なサージング抑制効果を得ることができる。
また、コンプレッサのサージング現象の発生を抑制する場合、実施例４と同様に、ＥＧＲバルブ３１を全閉することで、ＥＧＲガスパイプからＥＧＲガス導入流路９へのＥＧＲガスの導入を停止するようにしても良い。
【００７０】
［変形例］
本実施例では、過給機として、内燃機関（エンジン）の排気エネルギーを利用して、内燃機関（エンジン）の各気筒毎の燃焼室内に供給される吸入空気を圧縮して過給するターボチャージャ（ターボチャージャ）を採用した例を説明をしたが、過給機として、電動モータの駆動力を利用して、遠心圧縮機（コンプレッサ）のみでチャージャを構成した電動コンプレッサを用いても良い。
また、内燃機関（エンジン）として、ディーゼルエンジンだけでなく、ガソリンエンジンを用いても良い。また、内燃機関（エンジン）として、多気筒エンジンだけでなく、単気筒エンジンを用いても良い。
【符号の説明】
【００７１】
１ エンジン
２ タービンのホイール
３ タービンシャフト
４ コンプレッサのインペラ
５ コンプレッサハウジング
６ シュラウド壁
７ 吸気ガス導入流路
８ 吸気ガス流路
９ 排気ガス流路
１０ ＥＧＲガス導入ポート（開口部）
１１ ディフューザ流路
１２ スクロール流路
２１ 吸気通路
２２ 排気通路
２３ ＥＧＲガス流路（排気ガス還流路）
２９ ＥＧＲクーラ
３１ ＥＧＲバルブ（排気制御弁の弁体）
３３ ハブ
４１ 第１ブレード
４２ 第２ブレード
５１ 第１開口部
５２ 第２開口部
５３ 連通流路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関するもので、特により多くのＥＧＲガスを、遠心圧縮機（コンプレッサ）内に導入できるようにした内燃機関の過給システムに係わる。
【背景技術】
【０００２】
［従来の技術］
内燃機関（エンジン）には、ターボチャージャが搭載されている。
ターボチャージャは、タービンとコンプレッサを備え、圧縮空気をエンジンに強制的に送り込むターボ過給機である。
タービンは、排気管の途中に組み込まれるタービンハウジングを備えている。このタービンハウジング内には、タービンホイールが設置されている。
コンプレッサは、吸気管の途中に組み込まれるコンプレッサハウジングを備えている。このコンプレッサハウジング内には、コンプレッサインペラが設置されている。
また、タービンホイールとコンプレッサインペラは、ロータシャフトによって一体となって回転するように連結されている。なお、コンプレッサとしては、一般的に遠心圧縮機が使用されている。
ここで、エンジンより排出された排気ガスは、タービンハウジング入口から流入してタービンホイールを回転させ、タービンハウジング出口から排出される。
一方、コンプレッサハウジング入口から吸い込まれた吸入空気は、タービンホイールの回転により駆動されるコンプレッサインペラによって圧縮されて圧力が上昇し、流速が加速される。そして、圧力が上昇し、流速が加速された吸入空気は、エンジンに送り込まれる。
【０００３】
ところが、このようなターボチャージャにおいては、コンプレッサハウジングの入口圧に対し、コンプレッサハウジングの出口圧が十分大きく、また流入する吸入空気の流量が少ない高過給少流量域側では、吸入空気の圧力や流量が大きく変動するサージングが発生する。このようなサージングが発生すると、コンプレッサが激しく振動してしまい、ターボチャージャを安定して運転することができない。
そこで、コンプレッサのサージングの発生をＥＧＲシステムと協働して抑制するという目的で、エンジンの排気ガスの一部であるＥＧＲガスをエンジンへ再循環させるＥＧＲシステムを備え、この排気ガス循環装置によって還流されるコンプレッサインペラの迎え角が小さくなるように旋回させた状態で、コンプレッサインペラよりも上流側に導入する旋回流発生機構を備えた内燃機関の制御装置（システム）が公知である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、コンプレッサは、コンプレッサインペラを通過するガス流量が、基準流量よりも少なくなればサージング現象を惹起して運転不能に陥り、コンプレッサインペラを通過するガス流量が、基準流量よりも多くなればチョーキング現象を惹起してその流量よりも多い流量を実現することができない。
そこで、サージ流量の低減とチョーク流量との増大を促進してコンプレッサの作動領域を拡大するという目的で、コンプレッサハウジングの入口部からコンプレッサインペラの外周部まで延びるシュラウド壁に、中空部である環状の空気室を設け、空気室とコンプレッサインペラの外周部との間に第１開口部を設け、空気室とコンプレッサインペラよりも上流側との間に第２開口部を設け、これらの第１開口部、空気室、第２開口部よりなる循環流路を設けたコンプレッサが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
その循環流路には、サージング現象の抑制時とチョーキング現象の抑制時とでは、向きが異なる循環流が形成される。
【０００５】
［従来の技術の不具合］
ところが、特許文献１に記載のターボチャージャにおいて、吸入空気の流量が多い多流量域の時には、コンプレッサハウジングの入口部付近よりもコンプレッサインペラの中間部付近の方が、吸入空気の流路面積が小さい。このため、吸入空気の流速が上昇するので、吸入空気の流速の上昇に比例して動圧が大きくなる分、コンプレッサハウジングの入口部付近よりもコンプレッサインペラの中間部の方が、静圧が小さくなる。
そのため、仮にコンプレッサインペラの入口付近にＥＧＲガスを導入すると、排気通路側の圧力と吸気通路側の圧力との差圧が大きくなる。したがって、従来の技術よりもＥＧＲガスを増量できる効果が期待できるが、それを利用していない。
故に、特許文献１に記載のターボチャージャにおいて、コンプレッサハウジング入口部の圧力とＥＧＲガスパイプ入口部の圧力との差圧が小さい条件では、十分なＥＧＲガスの還流量を確保することができない。
【０００６】
また、特許文献１に記載のターボチャージャにおいては、コンプレッサインペラの回転により吸入空気とＥＧＲガスとの混合ガスである吸気ガスの流速が増速される。これにより、コンプレッサインペラ出口付近では、吸気ガスの流速が高速になる。
そのため、仮にコンプレッサインペラ出口付近にＥＧＲガスを導入すると、剪断応力により低速のＥＧＲガスが、高速の吸気ガスに引きずられて（吸引されて）加速される。したがって、従来の技術よりもＥＧＲガスを増量できる効果が期待できるが、それを利用していない。
故に、特許文献１に記載のターボチャージャにおいて、コンプレッサハウジング入口部の圧力とＥＧＲガスパイプ入口部の圧力との差圧が小さい条件では、十分なＥＧＲガスの還流量を確保することができない。
【０００７】
一方、特許文献２に記載のコンプレッサにおいて、コンプレッサの流れを改善し、サージング流量を低減することに活用しているが、コンプレッサハウジング内部の吸入空気の流れの変化をＥＧＲガスの増量に活用していない。
故に、特許文献２に記載のコンプレッサにおいて、コンプレッサハウジング入口部の圧力とＥＧＲガスパイプ入口部の圧力との圧力差が小さい条件では、十分なＥＧＲガスの還流量を確保することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−１５４６７５号公報
【特許文献２】特開２００４−１９０５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、遠心圧縮機のハウジング入口部の圧力と排気ガス還流管入口部の圧力との圧力差が小さい条件であっても、内燃機関の吸気ポートへ還流させる排気ガスの流量を増量することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明（内燃機関の制御装置）は、内燃機関の排気ガスを内燃機関の吸気ポートへ還流させる排気ガス還流管を有する排気ガス循環装置と、内燃機関の吸気ガス（例えば新規吸入空気（新気）や吸入空気とＥＧＲガスとの混合ガス）を遠心力を利用して圧縮して内燃機関の吸気ポートへ送り込むインペラ、およびこのインペラの周囲を取り囲むように設置されたハウジングを有する遠心圧縮機（コンプレッサ）とを備えている。 インペラの表面上には、（例えばシュラウド壁の内面に沿うように前縁から後縁まで延びる）複数のブレード（翼）が設置されている。
ハウジングは、排気ガス還流管が接続すると共に、インペラの表面との間に子午面形状の吸気ガス流路を形成するシュラウド壁を有している。このシュラウド壁には、排気ガス還流管が接続されている。また、シュラウド壁には、排気ガス還流管から吸気ガス流路へ排気ガスを導く排気ガス流路が設けられている。この排気ガス流路は、シュラウド壁における吸気ガス流路の先端位置から複数のブレードの後縁位置までの間に形成されている。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、子午面形状の吸気ガス流路の先端位置よりも吸気ガス流方向の上流側の位置（ハウジングの入口部）よりも、吸気ガス流路の先端位置から複数のブレードの後縁位置までの間の方が、吸気ガス流路の流路面積が小さい。これにより、吸気ガス流路を通過する吸気ガスの流速が上昇して吸気ガスの動圧が大きくなる分、吸気ガスの静圧が小さくなる。
一方、インペラの回転により吸気ガスの流速が増速されるため、複数のブレードの後縁付近では、吸気ガスの流速が高速になる。このため、剪断力によって、複数のブレードの後縁付近に導入された低速の排気ガスは、高速の吸気ガスに引きずられて加速される。
これによって、吸気ガスの静圧低減効果や排気ガスの加速効果（流速増大効果）を有効に利用できるので、遠心圧縮機のハウジング入口部の圧力と排気ガス還流管入口部の圧力との圧力差が小さい条件であっても、内燃機関の吸気ポートへ還流させる排気ガスの流量を増量することができる。したがって、内燃機関の吸気ポートへ多くの排気ガスを導入できるので、十分な排気ガスの還流量を確保することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、排気ガス還流管から排気ガスが導入される排気ガス流路が、ハウジングのシュラウド壁の内面で開口する開口部を介して、インペラの表面とシュラウド壁の内面との間に形成される子午面形状の吸気ガス流路に連通している。
排気ガス流路は、開口部の形成位置が、シュラウド壁の内面における吸気ガス流路の先端位置から複数のブレードの後縁位置までの間に設定されている。
これによって、吸気ガスの静圧低減効果や排気ガスの加速効果（流速増大効果）を有効に利用できるので、遠心圧縮機のハウジング入口部の圧力と排気ガス還流管入口部の圧力との圧力差が小さい条件であっても、内燃機関の吸気ポートへ還流させる排気ガスの流量を増量することができる。したがって、内燃機関の吸気ポートへ多くの排気ガスを導入できるので、十分な排気ガスの還流量を確保することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、排気ガス還流管から排気ガスが導入される排気ガス流路が、ハウジングのシュラウド壁の内面で開口する開口部を介して、インペラの表面とシュラウド壁の内面との間に形成される子午面形状の吸気ガス流路に連通している。
排気ガス流路は、開口部の形成位置が、シュラウド壁の内面における吸気ガス流路の先端位置から複数のブレードの前縁位置までの間に設定されている。
ここで、子午面形状の吸気ガス流路の先端位置よりも吸気ガス流方向の上流側の位置（ハウジングの入口部）よりも、吸気ガス流路の先端位置から複数のブレードの後縁位置までの間の方が、吸気ガス流路の流路面積が小さい。これにより、吸気ガス流路を通過する吸気ガスの流速が上昇して吸気ガスの動圧が大きくなる分、吸気ガスの静圧が小さくなる。また、吸気ガス流速条件によっては、複数のブレードの前縁付近の吸気ガスの流れに乱れが生じて、更に吸気ガスの静圧が小さくなる。
これによって、吸気ガスの静圧低減効果を有効に利用できるので、遠心圧縮機のハウジング入口部の圧力と排気ガス還流管入口部の圧力との圧力差が小さい条件であっても、内燃機関の吸気ポートへ還流させる排気ガスの流量を増量することができる。したがって、内燃機関の吸気ポートへより多くの排気ガスを導入できるので、十分な排気ガスの還流量を確保することができる。
【００１４】
請求項４および請求項８に記載の発明によれば、インペラの表面上に設置される複数のブレードは、子午面形状の吸気ガス流路の軸線に沿うように延長されている。これらのブレードは、インペラの回転軸方向の長さ（軸長）が異なる２種類の第１、第２ブレードを有している。複数のブレードは、第１ブレードの前縁位置が、第２ブレードの前縁位置よりも上流側（前方側）に設定されている。なお、２種類の第１、第２ブレードの後縁位置を、インペラの径方向の同じ位置に設置しても良い。
ここで、インペラの表面とは、インペラの回転軸方向の前方側（上流側）から吸入した吸入空気を、インペラの回転軸方向に対して垂直な径方向へ吐出するように案内する子午面のことである。
なお、複数のブレードを、インペラの子午面上において、前縁から後縁へ向かって子午面長さ方向に延びるように設置しても良い。また、複数のブレードを、インペラの子午面からシュラウド壁の内面側に向かって突出するように立設配置しても良い。
【００１５】
請求項５に記載の発明によれば、排気ガス還流管から排気ガスが導入される排気ガス流路が、ハウジングのシュラウド壁の内面で開口する開口部を介して、インペラの表面とシュラウド壁の内面との間に形成される子午面形状の吸気ガス流路に連通している。
排気ガス流路は、開口部の形成位置が、シュラウド壁の内面における吸気ガス流路の先端位置から複数の第２ブレードの前縁位置までの間に設定されている。
ここで、子午面形状の吸気ガス流路の先端位置よりも吸気ガス流方向の上流側の位置（ハウジングの入口部）よりも、吸気ガス流路の先端位置から複数のブレードの後縁位置までの間の方が、吸気ガス流路の流路面積が小さい。これにより、吸気ガス流路を通過する吸気ガスの流速が上昇して吸気ガスの動圧が大きくなる分、吸気ガスの静圧が小さくなる。また、吸気ガス流速条件によっては、複数の第１ブレードの前縁付近の吸気ガスの流れに乱れが生じて、更に吸気ガスの静圧が小さくなる。
これによって、吸気ガスの静圧低減効果を有効に利用できるので、遠心圧縮機のハウジング入口部の圧力と排気ガス還流管入口部の圧力との圧力差が小さい条件であっても、内燃機関の吸気ポートへ還流させる排気ガスの流量を増量することができる。したがって、内燃機関の吸気ポートへより多くの排気ガスを導入できるので、十分な排気ガスの還流量を確保することができる。
【００１６】
請求項６に記載の発明によれば、排気ガス還流管から排気ガスが導入される排気ガス流路が、ハウジングのシュラウド壁の内面で開口する開口部を介して、インペラの表面とシュラウド壁の内面との間に形成される子午面形状の吸気ガス流路に連通している。
排気ガス流路は、開口部の形成位置が、シュラウド壁の内面における第２ブレードの前縁位置から全ての第１、第２ブレードの後縁位置までの間に設定されている。
ここで、インペラの回転により吸気ガスの流速が増速されるため、２種類の第１、第２ブレードの後縁付近では、吸気ガスの流速が高速になる。このため、剪断力によって、２種類の第１、第２ブレードの後縁付近に導入された低速の排気ガスは、高速の吸気ガスに引きずられて加速される。
これによって、吸気ガスの静圧低減効果や排気ガスの加速効果（流速増大効果）を有効に利用できるので、遠心圧縮機のハウジング入口部の圧力と排気ガス還流管入口部の圧力との圧力差が小さい条件であっても、内燃機関の吸気ポートへ還流させる排気ガスの流量を増量することができる。したがって、内燃機関の吸気ポートへ多くの排気ガスを導入できるので、十分な排気ガスの還流量を確保することができる。
【００１７】
請求項７に記載の発明によれば、排気ガス還流管から排気ガスが導入される排気ガス流路が、ハウジングのシュラウド壁の内面で開口する開口部を介して、インペラの表面とシュラウド壁の内面との間に形成される子午面形状の吸気ガス流路に連通している。
シュラウド壁には、（例えばハウジングの入口部から）吸気ガス流路に流入する吸気ガスの一部を循環させる循環流路が設けられている。
循環流路は、開口部に相当する第１開口部、シュラウド壁の内面における吸気ガス流路の先端位置よりも上流側で開口する第２開口部、および第１開口部と第２開口部とを連通する中空状の連通流路等により構成される。
そして、請求項１に記載の発明と同様な、排気ガスの増量効果に加えて、高過給圧で、且つ少流量のサージング発生条件であっても、第１開口部と第２開口部とを連通流路で連通し、吸気ガス流路に流入する吸気ガスの一部を循環流路内で循環させることによるサージング抑制効果を実現可能である。
したがって、遠心圧縮機のサージング現象の発生を十分に抑制できるので、遠心圧縮機の作動領域を拡大させることができる。
【００１８】
請求項９に記載の発明によれば、排気ガス還流管から排気ガスが導入される排気ガス流路が、ハウジングのシュラウド壁の内面で開口する第１開口部を介して、インペラの表面とシュラウド壁の内面との間に形成される子午面形状の吸気ガス流路に連通している。
排気ガス流路は、第１開口部の形成位置が、シュラウド壁の内面における吸気ガス流路の先端位置から複数の第２ブレードの前縁位置までの間に設定されている。
これによって、吸気ガスの静圧低減効果を有効に利用できるので、遠心圧縮機のハウジング入口部の圧力と排気ガス還流管入口部の圧力との圧力差が小さい条件であっても、内燃機関の吸気ポートへ還流させる排気ガスの流量を増量することができる。したがって、内燃機関の吸気ポートへより多くの排気ガスを導入できるので、十分な排気ガスの還流量を確保することができる。
また、遠心圧縮機のサージング現象の発生を十分に抑制できるので、遠心圧縮機の作動領域を拡大させることができる。
【００１９】
請求項１０に記載の発明によれば、排気ガス還流管から排気ガスが導入される排気ガス流路が、ハウジングのシュラウド壁の内面で開口する第１開口部を介して、インペラの表面とシュラウド壁の内面との間に形成される子午面形状の吸気ガス流路に連通している。 排気ガス流路は、第１開口部の形成位置が、シュラウド壁の内面における第２ブレードの前縁位置から全ての第１、第２ブレードの後縁位置までの間に設定されている。
これによって、吸気ガスの静圧低減効果や排気ガスの加速効果（流速増大効果）を有効に利用できるので、ハウジングの入口部の圧力と出口部の圧力との圧力差（入口圧と出口圧との差圧）が小さい条件であっても、内燃機関の吸気ポートへ還流させる排気ガスの流量を増量することができる。したがって、内燃機関の吸気ポートへ多くの排気ガスを導入できるので、十分な排気ガスの還流量を確保することができる。
また、遠心圧縮機のサージング現象の発生を十分に抑制できるので、遠心圧縮機の作動領域を拡大させることができる。
【００２０】
請求項１１に記載の発明によれば、排気ガス循環装置は、排気ガス還流管を流れる排気ガスの流量を開閉動作により調整する排気ガス制御弁を有している。
請求項１２に記載の発明によれば、遠心圧縮機のサージング発生条件を検出するサージング検出手段と、このサージング検出手段でサージング発生条件が検出された場合、排気ガス還流管内に形成される排気ガス還流路を閉じるように排気ガス制御弁を制御する。
これによって、サージング現象の発生を抑制する場合、排気ガス還流路から排気ガス流路への排気ガスの導入を停止することができるので、吸気ガス流路に流入する吸気ガスの一部が循環流路内を循環する循環流れ（吸気ガス流路→第１開口部→連通流路→第２開口部→吸気ガス流路のような循環流れ）を妨げることはない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】内燃機関の制御装置（エンジン制御システム）を示した模式図である（実施例１）。
【図２】コンプレッサのインペラ周辺構造を示した断面図である（実施例１）。
【図３】（ａ）〜（ｄ）はコンプレッサのインペラの子午面長に対する吸気ガス流路面積、吸気ガス流速、吸気ガス動圧および吸気ガス静圧の変化を示した説明図である（実施例１）。
【図４】コンプレッサのインペラ周辺構造を示した断面図である（実施例２）。
【図５】コンプレッサのインペラ周辺構造を示した断面図である（実施例３）。
【図６】（ａ）、（ｂ）はコンプレッサのインペラの子午面長に対する吸気ガス流速、吸気ガスによる剪断応力の変化を示したグラフで、（ｃ）は吸気ガスによる剪断応力とＥＧＲガスの流速上昇率との関係を示したグラフである（実施例３）。
【図７】コンプレッサのインペラ周辺構造を示した断面図である（実施例４）。
【図８】コンプレッサの通過ガス流量と圧力比との関係を示した性能線図である（実施例４）。
【図９】コンプレッサのインペラ周辺構造を示した断面図である（実施例５）。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
本発明は、遠心圧縮機のハウジング入口部の圧力と排気ガス還流管入口部の圧力との圧力差が小さい条件であっても、内燃機関へ還流させる排気ガスの流量を増量するという目的を、吸気ガスの静圧低減効果または排気ガスの加速効果（流速増大効果）を有効に利用することで実現した。
吸気ガスの静圧低減効果または排気ガスの加速効果を有効に利用するため、排気ガス流路は、開口部の形成位置を、シュラウド壁の内面における子午面形状の吸気ガス流路の先端位置から複数のブレードの後縁位置までの間に設定している。
【実施例１】
【００２３】
［実施例１の構成］
図１ないし図３は本発明の実施例１を示したもので、図１はエンジン制御システムを示した図で、図２はコンプレッサの要部の断面構造を示した図である。
【００２４】
本実施例の内燃機関の制御装置は、内燃機関（エンジン１）の排気ガスの一部であるＥＧＲガスを吸気ポートおよび燃焼室へ再循環（還流）させる排気ガス還流管（ＥＧＲガスパイプ）を有するＥＧＲシステム（内燃機関の排気ガス循環装置）と、エンジン１の排気ガスの圧力を利用して吸気ガス（吸入空気）を過給（圧縮）するターボチャージャを有する過給システム（内燃機関の過給装置）とを備え、ターボチャージャの過給圧を制御する過給圧制御装置（内燃機関の過給圧制御装置）として使用される。
【００２５】
エンジン１は、複数の気筒（シリンダボア）を有する多気筒ディーゼルエンジン（例えば直列４気筒エンジン）が採用されている。但し、多気筒ディーゼルエンジンに限定されず、多気筒ガソリンエンジンを適用しても構わない。
このエンジン１は、自動車等の車両のエンジンルーム内にターボチャージャとＥＧＲシステムと共に設置されている。また、エンジンの各気筒には、燃焼室内に燃料を噴射供給するインジェクタが搭載されている。
【００２６】
ターボチャージャは、エンジン１の吸気管の途中に設けられたコンプレッサと、エンジン１の排気管の途中に設けられたタービンとを備え、吸気管を流れる吸気ガスをコンプレッサで圧縮し、圧縮された圧縮空気（吸気ガス）をエンジンの各気筒毎の燃焼室へ送り込むターボ過給機である。
このターボチャージャは、タービンのホイール（タービンホイール）２が排気ガスにより回転駆動されると、ホイール２に連結したタービンシャフト３およびコンプレッサのインペラ（コンプレッサインペラ）４も回転し、このインペラ４が吸入空気を圧縮する。
【００２７】
コンプレッサは、タービンシャフト３の回転軸を中心にして回転するインペラ４、およびこのインペラ４を回転自在に収容するコンプレッサハウジング５を備えている。このコンプレッサハウジング５には、インペラ４の周囲を取り囲むように設置されたシュラウド壁６が設けられている。このシュラウド壁６には、吸気ガス導入流路７、吸気ガス流路８およびＥＧＲガス導入流路９が形成されている。
コンプレッサハウジング５の出口部には、吸気ガス導出流路が形成されている。この吸気ガス導出流路は、ディフューザ流路１１およびスクロール流路１２等により構成されている。
なお、ターボチャージャのコンプレッサの詳細は後述する。
【００２８】
タービンは、ホイール２およびタービンハウジングを備えている。このホイール２は、円周方向に複数のタービンブレード（翼）を有し、エンジン１の排気圧力により回転駆動される。そして、ホイール２は、タービンシャフト３を介して、コンプレッサのインペラ４と直接的に連結してインペラ４を回転駆動（直結駆動）する。
タービンハウジングには、ホイール２の周囲を取り囲むように設置されたシュラウド壁が設けられている。このタービンハウジングの中央部には、ホイール２を回転自在に収容するホイール収容空間が形成されている。また、タービンハウジングには、タービン入口流路１３に流入した排気ガスをホイール収容空間を迂回してタービン出口流路１４へ導くバイパス流路（ウェイストゲート流路）１５が形成されている。
また、タービンハウジングには、ウェイストゲート流路１５を流れる排気ガスの流量を開閉動作により制御するウェイストゲートバルブ１６が搭載されている。
【００２９】
ウェイストゲートバルブ１６は、コンプレッサの過給圧が設定値を越えた際に開弁して、コンプレッサの過給圧を設定値以下に抑える過給圧制御部品である。このウェイストゲートバルブ１６のバルブ本体（弁体）を駆動するアクチュエータとしては、ウェイストゲートバルブ１６を駆動するロッドを有し、このロッドをその軸線方向に往復移動させる電動アクチュエータが採用されている。この電動アクチュエータは、電動モータの駆動力を利用してロッドをその軸線方向（ストローク方向）に往復移動させることで、ウェイストゲートバルブ１６を回転軸を中心にして回転駆動するように構成されている。
なお、電動モータは、ＥＣＵ（エンジン制御ユニット）によって電子制御されるモータ駆動回路を介して、自動車等の車両に搭載されたバッテリに電気的に接続されている。
【００３０】
エンジンの各気筒毎の燃焼室には、吸気ポートおよび排気ポートがそれぞれ連通している。そして、エンジン１の各気筒には、インテークマニホールドおよびエキゾーストマニホールドが接続されている。
インテークマニホールドの分岐部には、吸気管が接続されている。インテークマニホールドおよび吸気管の内部には、エンジンの吸気ポートに連通する吸気通路２１が形成されている。
また、エキゾーストマニホールドの集合部には、排気管が接続されている。エキゾーストマニホールドおよび排気管の内部には、エンジンの排気ポートに連通する排気通路２２が形成されている。
また、ＥＧＲガスパイプの内部には、ＥＧＲガスを排気通路２２から吸気通路２１へ再循環（還流）させるための排気ガス還流路（ＥＧＲガス流路２３）が形成されている。つまりＥＧＲガスパイプの入口部は、排気通路２２に接続されている。
【００３１】
インテークマニホールドに接続される吸気管には、エアクリーナ２４、エアフローメータ（図示せず）、コンプレッサのインペラ４、インタークーラ２５、スロットルバルブ２６、吸気圧（過給圧）センサ２７が設置されている。
エキゾーストマニホールドに接続される排気管には、タービンのホイール２、排気浄化装置（触媒２８）が設置されている。
タービンまたは排気浄化装置（触媒２８）よりも下流側の排気管とコンプレッサのコンプレッサハウジング５とは、ＥＧＲガスパイプにより接続されている。
ＥＧＲガスパイプには、ＥＧＲガス流路２３を流れるＥＧＲガスの流量（ＥＧＲガス量）を開閉動作により制御するためのＥＧＲガス流量制御弁（排気ガス制御弁）、およびＥＧＲガスを冷却水等を用いて冷却するＥＧＲクーラ２９が設置されている。
【００３２】
なお、以上のように、ＥＧＲガスの取り出し口がタービンよりも下流側にあるＥＧＲ装置を「低圧ループ（ＬＰＬ）ＥＧＲシステム」と呼ぶ。
また、ＥＧＲガス流量制御弁のバルブ本体（弁体）であるＥＧＲバルブ３１を駆動するアクチュエータとしては、ＥＧＲバルブ３１の回転軸を電動モータの駆動力を利用して回転駆動する電動アクチュエータが採用されている。
なお、電動モータは、ＥＣＵ（エンジン制御ユニット）によって電子制御されるモータ駆動回路を介して、自動車等の車両に搭載されたバッテリに電気的に接続されている。
【００３３】
ここで、ウェイストゲートバルブ１６を駆動する電動アクチュエータ、特に電動モータ、およびＥＧＲバルブ３１を駆動する電動アクチュエータ、特に電動モータは、ＥＣＵによって通電制御されるように構成されている。
そして、ＥＣＵには、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュータが設けられている。そして、ＥＣＵは、エアフローメータ、クランク角度センサ、アクセル開度センサ、スロットル開度センサ、過給圧センサ２７および車速センサ等の各種センサのセンサ出力信号に基づいて、ウェイストゲートバルブ１６の電動アクチュエータ、ＥＧＲバルブ３１の電動アクチュエータを制御する。
【００３４】
次に、ターボチャージャのコンプレッサの詳細を図１ないし図３に基づいて説明する。 コンプレッサは、インペラ４およびコンプレッサハウジング５を備え、タービンシャフト３を介して、ホイール２に連結して回転駆動（直結駆動）される。
インペラ４は、コンプレッサハウジング５のシュラウド壁６との間に子午面形状の吸気ガス流路８を形成するハブ３３を有している。
インペラ４のハブ３３は、タービンシャフト３の周囲を円周方向に取り囲むように形成されている。このハブ３３は、タービンシャフト３の回転軸方向の先端側に形成される外周ねじに螺合する座付きナット３４によりタービンシャフト３の外周に締め付け（締結）固定されている。
【００３５】
また、ハブ３３の表面には、インペラ４の回転軸方向の前方側（吸入空気の流れ方向の上流側）から吸入した吸入空気を、インペラ４の回転軸方向に対して垂直な半径方向外側（吸気ガスの流れ方向の下流側）へ吐出するように案内する円錐筒形状の子午面が形成されている。
インペラ４のハブ３３の表面（子午面）上には、吸気ガス流路８の軸線（曲線）に沿うように延長された複数のコンプレッサブレード（翼）が設置されている。これらのコンプレッサブレード（翼）は、インペラ４の回転軸方向の長さ（軸長）が異なる２種類の第１、第２ブレード４１、４２により構成されている。
インペラ４のハブ３３の表面（子午面）上には、複数の第１ブレード４１および複数の第２ブレード４２がハブ３３の円周方向に所定の間隔をおいて交互に設置されている。
【００３６】
第１ブレード４１は、全てのコンプレッサブレードの中で最も上流側端縁である前縁から、全てのコンプレッサブレードの中で最も下流側端縁である後縁まで、吸気ガス流路８の軸線（曲線）に沿うように延びるフルブレード（全翼）により構成される。
複数の第１ブレード４１は、複数の第２ブレード４２よりも子午面長さおよび軸長が長くなっている。
第２ブレード４２は、複数の第１ブレード４１の前縁よりも下流側（後側）に位置する前縁から後縁まで、吸気ガス流路８の軸線（曲線）に沿うように延びる複数のスプリッタブレード（半翼）により構成される。
複数の第２ブレード４２は、複数の第１ブレード４１よりも子午面長さおよび軸長が短くなっている。
【００３７】
ここで、複数の第１ブレード４１の前縁位置は、複数の第２ブレード４２の前縁位置よりも上流側（前方側）に設定されている。なお、複数の第１ブレード４１の後縁位置および複数の第２ブレード４２の後縁位置は、インペラ４の半径方向の同じ位置に設定されている。また、複数の第１ブレード４１の各外縁および複数の第２ブレード４２の各外縁は、コンプレッサハウジング５のシュラウド壁６の内面に沿うように延びている。
なお、軸長が異なる２種類の第１、第２コンプレッサブレードの代わりに、軸長が全て同一のコンプレッサブレードを用いても構わない。また、複数の第２ブレード４２の代わりに、子午面長の５０％に相当するハーフブレードを用いても構わない。
【００３８】
コンプレッサハウジング５の内部には、吸気ガスをインペラ４へ導入する吸気ガス導入流路７、インペラ４を回転自在に収容するインペラ収容空間、圧縮した吸気ガスを減速させて流出させるディフューザ流路１１、および圧縮した吸気ガスを外部へ吐出する渦巻き状のスクロール流路１２等が形成されている。
吸気ガス導入流路７は、コンプレッサの吸入口（コンプレッサ入口流路）を形成している。この吸気ガス導入流路７には、吸気ガスとして、特にエアクリーナ２４で濾過された清浄な外気（新気）である吸入空気が流れる。
【００３９】
コンプレッサハウジング５は、インペラ４のハブ３３の表面との間に、吸気ガス流路８を形成するシュラウド壁６を備えている。このシュラウド壁６は、コンプレッサハウジング５の入口部（吸気口）である吸気ガス導入流路７から、複数の第１、第２ブレード４１、４２の各外縁まで吸気ガス流路８の軸線に沿うように湾曲して延長されている。
また、シュラウド壁６の外面には、低圧ループＥＧＲシステムに使用されるＥＧＲガスパイプの出口部（ＥＧＲガス流方向の下流部）が接続されている。
また、シュラウド壁６の内部には、ＥＧＲガスパイプから吸気ガス流路８およびインペラ収容空間へＥＧＲガスを導くためのＥＧＲガス導入流路９（排気ガス流路）が形成されている。
【００４０】
ＥＧＲガス導入流路９の入口部（ＥＧＲガス流方向の上流部）は、ＥＧＲガスパイプ内に形成されるＥＧＲガス流路２３に連通している。また、ＥＧＲガス導入流路９の入口部は、ＥＧＲガスパイプを介して、タービンまたは排気浄化装置（触媒２８）よりも下流側の排気管に接続している。また、ＥＧＲガス導入流路９の出口部（ＥＧＲガス流方向の下流部）には、シュラウド壁６の内面で開口する開口部であるＥＧＲガス導入ポート（排気ガス導入口）１０が形成されている。
ＥＧＲガス導入流路９の途中には、ＥＧＲガスパイプからＥＧＲガスが導入される中空状のチャンバ（ボリューム室）４３が形成されている。このチャンバ４３は、インペラ収容空間の側方に対応して、シュラウド壁６の内部に形成されている。ＥＧＲガス導入ポート１０は、吸気ガス流路８およびインペラ収容空間とチャンバ４３とをインペラ４の回転軸方向に対して垂直な半径方向に連通している。これにより、ＥＧＲガス導入流路９は、ＥＧＲガス導入ポート１０を介して、吸気ガス流路８およびインペラ収容空間に連通している。
【００４１】
本実施例のＥＧＲガス導入流路９は、図２に示したように、ＥＧＲガス導入ポート１０の形成位置が、シュラウド壁６の内面における吸気ガス流路８の先端位置から複数の第１ブレード４１の前縁位置までの間に設定されている。
なお、吸気ガス流路８の先端位置を、コンプレッサ子午面のコンプレッサ先端位置（以下インペラ先端位置Ｐ）と表記する。また、複数の第１ブレード４１の前縁位置を、コンプレッサ入口位置（以下インペラ入口位置ＬＥ１）と表記する。また、複数の第２ブレード４２の前縁位置を、コンプレッサ半翼入口位置（以下インペラ入口位置ＬＥ２）と表記する。また、全ての第１、第２ブレード４１、４２の後縁位置を、コンプレッサ出口位置（以下インペラ出口位置ＴＥ）と表記する。
【００４２】
ここで、図３は、実施例１、２及び４のコンプレッサの静圧低減効果を説明する図である。
図３（ａ）は、コンプレッサの子午面長に対する吸気ガス流路面積の変化を示した図である。また、図３（ｂ）は、コンプレッサの子午面長に対する吸気ガス流速の変化を示した図である。また、図３（ｃ）は、コンプレッサの子午面長に対する動圧の変化を示した図である。また、図３（ｄ）は、コンプレッサの子午面長に対する静圧の変化を示した図である。
【００４３】
なお、図２および図３に示した位置Ａとは、インペラ先端位置Ｐよりも所定の回転軸方向距離分だけ上流側寄りの吸気ガス導入流路７の周囲を形成するシュラウド壁６の内面における測定位置のことである。
また、図２および図３に示した位置Ｂとは、インペラ先端位置Ｐからインペラ入口位置ＬＥ１までの間の、インペラ収容空間に対応したシュラウド壁６の内面における測定位置のことである。
また、図２および図３に示した位置Ｃとは、インペラ入口位置ＬＥ１からインペラ入口位置ＬＥ２までの間の、インペラ収容空間に対応したシュラウド壁６の内面における測定位置のことである。
また、図２および図３に示した位置Ｄとは、インペラ入口位置ＬＥ２からインペラ出口位置ＴＥまでの間の、インペラ収容空間に対応したシュラウド壁６の内面における測定位置のことである。
【００４４】
［実施例１の作用］
次に、本実施例のターボチャージャおよび低圧ループＥＧＲシステムの作動を図１および図２に基づいて簡単に説明する。
【００４５】
ＥＣＵは、過給圧センサにより検出される過給圧が設定値に満たない場合、ウェイストゲートバルブ１６が全閉状態となるように、電動モータへの電力供給を制御する。
これによって、電動アクチュエータの構成部品が、全閉状態に止まるため、ウェイストゲートバルブ１６が全閉状態を継続する。これにより、ウェイストゲート流路１５は閉鎖される。この結果、エンジン１の各気筒毎の燃焼室より排気通路２２へ排出された排気ガスの全量は、ターボチャージャのタービンハウジングの入口部であるタービン入口流路１３からホイール収容空間内に流入してホイール２を回転させ、タービンハウジングの出口部であるタービン出口流路１４から排出される。
【００４６】
一方、エアクリーナ２４から吸気通路２１内に吸い込まれた吸入空気は、コンプレッサのコンプレッサハウジング５の入口部である吸気ガス導入流路７からインペラ収容空間内（特に吸気ガス流路８内）に流入する。そして、ホイール２の回転に伴い回転するインペラ４のハブ３３の表面上に設置された複数の第１ブレード４１および複数の第２ブレード４２によって吸気ガス流路８を通過する際に圧縮されて圧力（過給圧）が上昇する。そして、圧力が上昇した圧縮空気（吸気ガス）は、コンプレッサのコンプレッサハウジング５の出口部であるディフューザ流路１１を通ってスクロール流路１２から、エンジン１の各気筒毎の燃焼室に吸い込まれる。
【００４７】
ＥＣＵは、過給圧センサにより検出される過給圧が設定値以上に上昇した場合、つまり予め設定された最大過給圧を越える場合、ウェイストゲートバルブ１６が全開状態となるように、電動モータへの電力供給を制御する。
これによって、電動アクチュエータの構成部品が全開方向へ動作するため、ウェイストゲートバルブ１６が全開状態となる。
この結果、エンジン１の各気筒毎の燃焼室より排気通路２２へ排出された排気ガスの一部が、ターボチャージャのホイール２をバイパスするウェイストゲート流路１５を通ってタービン出口流路１４へ排出される。これにより、ホイール２に作用する排気エネルギーが減少し、ホイール２の回転速度が低下するので、ターボチャージャの過回転が防止される。また、過給圧または排気圧が過大とならないようになる。
【００４８】
ＥＣＵは、ＥＧＲバルブ３１の開弁条件が成立しない場合、ＥＧＲバルブ３１が全閉状態となるように、電動モータへの電力供給を制御する。
これによって、電動アクチュエータの構成部品が、全閉状態に止まるため、ＥＧＲバルブ３１が全閉状態を継続する。これにより、ＥＧＲガス流路２３は閉鎖される。この結果、ＥＧＲガスが新気（エアクリーナ２４で濾過された清浄な吸入空気）に混入しない。
【００４９】
また、ＥＣＵは、ＥＧＲバルブ３１の開弁条件が成立した場合、ＥＧＲバルブ３１が開弁状態となるように、電動モータへの電力供給を制御する。
これによって、電動アクチュエータの構成部品が開弁方向へ動作するため、ＥＧＲバルブ３１が開弁状態となる。これにより、ＥＧＲガス流路２３が開放される。
この結果、ターボチャージャのホイール２または排気浄化装置（触媒２８）よりも下流側の排気通路２２からＥＧＲガス流路２３に取り込まれたＥＧＲガスは、コンプレッサのコンプレッサハウジング５のシュラウド壁６の内部（チャンバ４３）に流入し、チャンバ４３の出口部であるＥＧＲガス導入流路９からインペラ収容空間内（特に吸気ガス流路８内）に導入される。
【００５０】
そして、インペラ収容空間内（特に吸気ガス流路８内）で、ＥＧＲガスと吸入空気とが混合されて混合ガス（吸気ガス）となり、コンプレッサのコンプレッサハウジング５の出口部であるディフューザ流路１１を通ってスクロール流路１２から、エンジン１の各気筒毎の燃焼室に吸い込まれる。
これによって、エンジン１の排気ガス中に含まれる有害物質（例えばＮＯｘ）の低減が図られる。
【００５１】
［実施例１の効果］
以上のように、本実施例のターボチャージャのコンプレッサにおいては、図２に示したように、低圧ループＥＧＲシステムのＥＧＲガスパイプからＥＧＲガスが導入されるＥＧＲガス導入流路９が、コンプレッサハウジング５のシュラウド壁６の内面で開口するＥＧＲガス導入ポート１０を介して、インペラ４の表面（子午面）とシュラウド壁６の内面との間に形成される子午面形状の吸気ガス流路８およびインペラ収容空間に連通している。 本実施例のＥＧＲガス導入流路９は、ＥＧＲガス導入ポート１０の形成位置が、図２に示したように、シュラウド壁６の内面におけるインペラ先端位置Ｐからインペラ入口位置ＬＥ１までの間（特に位置Ｂ）に設定されている。
【００５２】
この結果、図２および図３に示したように、インペラ先端位置Ｐよりも吸気ガス流方向の上流側に位置する位置Ａよりも、インペラ先端位置Ｐからインペラ出口位置ＴＥ付近（位置Ｄ）までの間の方が、吸気ガス流路面積（吸気ガス流路８の流路断面積）が小さい。これにより、図３に示したように、吸気ガス流路８を通過する吸気ガスの流速（吸気ガス流速）が位置Ａよりも上昇して吸気ガスの動圧が大きくなる分、吸気ガスの静圧が位置Ａよりも小さくなる。
【００５３】
これによって、吸気ガスの静圧低減効果を有効に利用できるので、コンプレッサのコンプレッサハウジング５の入口部（吸気ガス導入流路７）の圧力とＥＧＲガスパイプの入口部（排気通路２２）の圧力との圧力差が小さい条件であっても、エンジン１の各気筒毎の吸気ポートおよび燃焼室へ還流させるＥＧＲガス量を増量することができる。
したがって、インペラ入口位置ＬＥ１付近にＥＧＲガス導入ポート１０を設けることで、エンジン１の各気筒毎の吸気ポートおよび燃焼室へより多くのＥＧＲガスを導入できるので、十分なＥＧＲガスの還流量を確保することができる。
【実施例２】
【００５４】
図４は本発明の実施例２を示したもので、ターボチャージャのコンプレッサのインペラ周辺構造を示した図である。
【００５５】
本実施例のターボチャージャのコンプレッサにおいては、実施例１と同様に、低圧ループＥＧＲシステムのＥＧＲガスパイプからＥＧＲガスが導入されるＥＧＲガス導入流路９が、コンプレッサハウジング５のシュラウド壁６の内面で開口するＥＧＲガス導入ポート１０を介して、インペラ４の表面（子午面）とシュラウド壁６の内面との間に形成される子午面形状の吸気ガス流路８およびインペラ収容空間に連通している。
本実施例のＥＧＲガス導入流路９は、ＥＧＲガス導入ポート１０の形成位置が、図４に示したように、シュラウド壁６の内面におけるインペラ入口位置ＬＥ１からインペラ入口位置ＬＥ２までの間（特に位置Ｃ）に設定されている。
【００５６】
この結果、実施例１と同様に、インペラ先端位置Ｐよりも吸気ガス流方向の上流側に位置する位置Ａよりも、インペラ先端位置Ｐからインペラ出口位置ＴＥ付近（位置Ｄ）までの間の方が、吸気ガス流路面積が小さい。これにより、吸気ガス流路８を通過する吸気ガスの流速が位置Ａよりも上昇して吸気ガスの動圧が大きくなる分、吸気ガスの静圧が位置Ａよりも小さくなる。
また、吸気ガス流速条件によっては、複数の第１ブレード４１の各前縁付近の吸気ガス（特に吸入空気）の流れに乱れが生じて、更に静圧が小さくなる。
【００５７】
これによって、吸気ガスの静圧低減効果を有効に利用できるので、コンプレッサのコンプレッサハウジング５の入口部（吸気ガス導入流路７）の圧力とＥＧＲガスパイプの入口部（排気通路２２）の圧力との圧力差が小さい条件であっても、エンジン１の各気筒毎の吸気ポートおよび燃焼室へ還流させるＥＧＲガス量を増量することができる。
したがって、インペラ入口位置ＬＥ２付近（位置Ｃ）にＥＧＲガス導入ポート１０を設けることで、より多くのＥＧＲガスを吸気通路２１へ導入できるので、十分なＥＧＲガスの還流量を確保することができる。
【実施例３】
【００５８】
図５および図６は本発明の実施例３を示したもので、図５はターボチャージャのコンプレッサのインペラ周辺構造を示した図である。
【００５９】
本実施例のターボチャージャのコンプレッサにおいては、実施例１及び２と同様に、低圧ループＥＧＲシステムのＥＧＲガスパイプからＥＧＲガスが導入されるＥＧＲガス導入流路９が、コンプレッサハウジング５のシュラウド壁６の内面で開口するＥＧＲガス導入ポート１０を介して、インペラ４の表面（子午面）とシュラウド壁６の内面との間に形成される子午面形状の吸気ガス流路８およびインペラ収容空間に連通している。
本実施例のＥＧＲガス導入流路９は、ＥＧＲガス導入ポート１０の形成位置が、図５に示したように、シュラウド壁６の内面におけるインペラ入口位置ＬＥ２からインペラ出口位置ＴＥまでの間（特に位置Ｄ）に設定されている。
【００６０】
ここで、図６は、実施例３及び５のＥＧＲガスの増速効果を説明する図である。
図６（ａ）は、コンプレッサのインペラの子午面長に対する吸気ガス流速の変化を示した図である。また、図６（ｂ）は、コンプレッサのインペラの子午面長に対する吸気ガスによる剪断応力の変化を示した図である。また、図６（ｃ）は、吸気ガスによる剪断応力とＥＧＲガスの流速上昇率との関係を示したグラフである。
この結果、インペラ４の回転により吸気ガスの流速が増速されるため、インペラ入口位置ＬＥ２付近（位置Ｄ）では、吸気ガスの流速が高速になる。このため、剪断力によって、インペラ入口位置ＬＥ２付近（位置Ｄ）に導入された低速のＥＧＲガスは、高速の吸気ガスに引きずられて加速される。
【００６１】
これによって、吸気ガスの静圧低減効果およびＥＧＲガスの加速効果を有効に利用できるので、コンプレッサのコンプレッサハウジング５の入口部（吸気ガス導入流路７）の圧力とＥＧＲガスパイプの入口部（排気通路２２）の圧力との圧力差が小さい条件であっても、エンジン１の各気筒毎の吸気ポートおよび燃焼室へ還流させるＥＧＲガス量を増量することができる。
したがって、インペラ入口位置ＬＥ２付近（位置Ｄ）にＥＧＲガス導入ポート１０を設けることで、より多くのＥＧＲガスを吸気通路２１へ導入できるので、十分なＥＧＲガスの還流量を確保することができる。
【実施例４】
【００６２】
図７および図８は本発明の実施例４を示したもので、図７はターボチャージャのコンプレッサのインペラ周辺構造を示した図である。
【００６３】
本実施例のターボチャージャのコンプレッサにおいては、実施例１〜３と同様に、低圧ループＥＧＲシステムのＥＧＲガスパイプからＥＧＲガスが導入されるＥＧＲガス導入流路９が、コンプレッサハウジング５のシュラウド壁６の内面で開口するＥＧＲガス導入ポート１０を介して、インペラ４の表面（子午面）とシュラウド壁６の内面との間に形成される子午面形状の吸気ガス流路８およびインペラ収容空間に連通している。
本実施例のＥＧＲガス導入流路９は、実施例２と同様に、ＥＧＲガス導入ポート１０の形成位置が、図７に示したように、シュラウド壁６の内面におけるインペラ入口位置ＬＥ１からインペラ入口位置ＬＥ２までの間（特に位置Ｃ）に設定されている。
これによって、実施例２と同様なＥＧＲガスの増量効果を得ることができるので、より多くのＥＧＲガスを吸気通路２１へ導入できる。これにより、十分なＥＧＲガスの還流量を確保することができる。
【００６４】
本実施例のシュラウド壁６には、コンプレッサのコンプレッサハウジング５の入口部である吸気ガス導入流路７から吸気ガス流路８およびインペラ収容空間に吸引される吸気ガス（主に吸入空気）の一部を循環させる空気循環流路が形成されている。
この空気循環流路は、ＥＧＲガス導入ポート１０に相当する第１開口部５１、シュラウド壁６の内面におけるインペラ先端位置Ｐよりも所定の回転軸方向距離分だけ上流側寄りの位置Ａで開口する第２開口部５２、および第１開口部５１と第２開口部５２とを連通する中空筒状の連通流路（環状空気室）５３等により構成されている。なお、第１開口部５１は、ＥＧＲガス導入ポート１０と同様に、シュラウド壁６の内面における位置Ｃで開口している。
これによって、高過給圧で、且つ少流量のサージング発生条件であっても、第１開口部５１と第２開口部５２とを連通流路５３で連通し、吸気ガス導入流路７から吸気ガス流路８およびインペラ収容空間に吸引される吸気ガスの一部を循環流路内で循環させることによるサージング抑制効果を実現することができる。
したがって、コンプレッサのサージング現象の発生を十分に抑制できるので、コンプレッサの作動領域を拡大させることができる。
【００６５】
ここで、ＥＧＲガス導入流路９へＥＧＲガスパイプからＥＧＲガスを導入することが、サージング現象の発生を抑制する空気循環流路内の循環流れを妨げる場合が考えられる。 そこで、本実施例のＥＣＵは、サージング発生条件（例えば図８のグラフに示したようなサージングライン（図示実線））を検出するサージング検出手段と、このサージング検出手段でサージング発生条件が検出された場合、ＥＧＲガスパイプ内に形成されるＥＧＲガス流路２３を閉じるようにＥＧＲバルブ３１を制御するサージング防止手段とを備えている。
【００６６】
ここで、図８は、コンプレッサの通過ガス流量（吸気ガス流路８を通過する吸気ガス流量）とコンプレッサの圧力比（ハウジング５の入口部の圧力と出口部の圧力との比率）との関係を示した図である。図８のサージングラインよりも流量が多い場合には、ＥＧＲバルブ３１を開弁制御し、また、図８のサージングラインよりも流量が少ない場合には、ＥＧＲバルブ３１を全閉する。
これによって、コンプレッサのサージング現象の発生を抑制する場合、ＥＧＲバルブ３１を全閉することで、ＥＧＲガスパイプからＥＧＲガス導入流路９へのＥＧＲガスの導入を停止することができる。これにより、吸気ガス導入流路７から吸気ガス流路８およびインペラ収容空間に吸引される吸気ガスの一部が循環流路内を循環する循環流れ（吸気ガス流路８→第１開口部５１→連通流路５３→第２開口部５２→吸気ガス流路８のような循環流れ）を妨げることはない。
【実施例５】
【００６７】
図９は本発明の実施例５を示したもので、コンプレッサの要部の断面構造を示した図である。
【００６８】
本実施例のターボチャージャのコンプレッサにおいては、実施例１〜４と同様に、低圧ループＥＧＲシステムのＥＧＲガスパイプからＥＧＲガスが導入されるＥＧＲガス導入流路９が、コンプレッサハウジング５のシュラウド壁６の内面で開口するＥＧＲガス導入ポート１０を介して、インペラ４の表面（子午面）とシュラウド壁６の内面との間に形成される子午面形状の吸気ガス流路８およびインペラ収容空間に連通している。
本実施例のＥＧＲガス導入流路９は、ＥＧＲガス導入ポート１０の形成位置が、図９に示したように、シュラウド壁６の内面におけるインペラ入口位置ＬＥ２からインペラ出口位置ＴＥまでの間（特に位置Ｄ）に設定されている。
これによって、実施例３と同様なＥＧＲガスの増量効果を得ることができるので、より多くのＥＧＲガスを吸気通路２１へ導入できる。これにより、十分なＥＧＲガスの還流量を確保することができる。
【００６９】
また、本実施例のシュラウド壁６には、実施例４と同様に、コンプレッサのコンプレッサハウジング５の入口部である吸気ガス導入流路７から吸気ガス流路８およびインペラ収容空間に吸引される吸気ガス（主に吸入空気）の一部を循環させる空気循環流路が形成されている。この空気循環流路は、第１開口部５１、第２開口部５２および連通流路５３等により構成されている。なお、第１開口部５１は、ＥＧＲガス導入ポート１０と同様に、シュラウド壁６の内面における位置Ｄで開口している。
これによって、実施例４と同様なサージング抑制効果を得ることができる。
また、コンプレッサのサージング現象の発生を抑制する場合、実施例４と同様に、ＥＧＲバルブ３１を全閉することで、ＥＧＲガスパイプからＥＧＲガス導入流路９へのＥＧＲガスの導入を停止するようにしても良い。
【００７０】
［変形例］
本実施例では、過給機として、内燃機関（エンジン）の排気エネルギーを利用して、内燃機関（エンジン）の各気筒毎の燃焼室内に供給される吸入空気を圧縮して過給するターボチャージャ（ターボチャージャ）を採用した例を説明をしたが、過給機として、電動モータの駆動力を利用して、遠心圧縮機（コンプレッサ）のみでチャージャを構成した電動コンプレッサを用いても良い。
また、内燃機関（エンジン）として、ディーゼルエンジンだけでなく、ガソリンエンジンを用いても良い。また、内燃機関（エンジン）として、多気筒エンジンだけでなく、単気筒エンジンを用いても良い。
【符号の説明】
【００７１】
１ エンジン
２ タービンのホイール
３ タービンシャフト
４ コンプレッサのインペラ
５ コンプレッサハウジング
６ シュラウド壁
７ 吸気ガス導入流路
８ 吸気ガス流路
９ 排気ガス流路
１０ ＥＧＲガス導入ポート（開口部）
１１ ディフューザ流路
１２ スクロール流路
２１ 吸気通路
２２ 排気通路
２３ ＥＧＲガス流路（排気ガス還流路）
２９ ＥＧＲクーラ
３１ ＥＧＲバルブ（排気制御弁の弁体）
３３ ハブ
４１ 第１ブレード
４２ 第２ブレード
５１ 第１開口部
５２ 第２開口部
５３ 連通流路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）内燃機関の排気ガスを吸気ポートへ還流させる排気ガス還流管を有する排気ガス循環装置と、
（ｂ）前記内燃機関の吸気ガスを遠心力を利用して圧縮して前記吸気ポートへ送り込むインペラ、およびこのインペラの周囲を取り囲むように設置されたハウジングを有する遠心圧縮機と
を備えた内燃機関の制御装置において、
前記インペラは、その表面上に設置された複数のブレードを有し、
前記ハウジングは、前記排気ガス還流管が接続すると共に、前記インペラの表面との間に子午面形状の吸気ガス流路を形成するシュラウド壁を有し、
前記シュラウド壁は、前記排気ガス還流管から前記吸気ガス流路へ排気ガスを導く排気ガス流路を有し、
前記排気ガス流路は、前記シュラウド壁における前記吸気ガス流路の先端位置から前記複数のブレードの後縁位置までの間に形成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記排気ガス流路は、前記シュラウド壁の内面で開口する開口部を介して、前記吸気ガス流路に連通しており、
前記排気ガス流路は、前記開口部の形成位置が、前記シュラウド壁の内面における前記吸気ガス流路の先端位置から前記複数のブレードの後縁位置までの間に設定されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記排気ガス流路は、前記シュラウド壁の内面で開口する開口部を介して、前記吸気ガス流路に連通しており、
前記排気ガス流路は、前記開口部の形成位置が、前記シュラウド壁の内面における前記吸気ガス流路の先端位置から前記複数のブレードの前縁位置までの間に設定されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記複数のブレードは、前記吸気ガス流路の軸線に沿うように延長されて、前記インペラの回転軸方向の長さが異なる２種類の第１、第２ブレードを有し、前記第１ブレードの前縁位置が、前記第２ブレードの前縁位置よりも上流側に設定されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の内燃機関の制御装置において、
前記排気ガス流路は、前記シュラウド壁の内面で開口する開口部を介して、前記吸気ガス流路に連通しており、
前記排気ガス流路は、前記開口部の形成位置が、前記シュラウド壁の内面における前記吸気ガス流路の先端位置から前記第２ブレードの前縁位置までの間に設定されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項６】
請求項４に記載の内燃機関の制御装置において、
前記排気ガス流路は、前記シュラウド壁の内面で開口する開口部を介して、前記吸気ガス流路に連通しており、
前記排気ガス流路は、前記開口部の形成位置が、前記シュラウド壁の内面における前記第２ブレードの前縁位置から全ての第１、第２ブレードの後縁位置までの間に設定されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項７】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記排気ガス流路は、前記シュラウド壁の内面で開口する開口部を介して、前記吸気ガス流路に連通しており、
前記シュラウド壁は、前記吸気ガス流路に流入する吸気ガスの一部を循環させる循環流路を有し、
前記循環流路は、前記開口部に相当する第１開口部、前記シュラウド壁の内面における前記吸気ガス流路の先端位置よりも上流側で開口する第２開口部、および前記第１開口部と前記第２開口部とを連通する中空状の連通流路を有していることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載の内燃機関の制御装置において、
前記複数のブレードは、前記吸気ガス流路の軸線に沿うように延長されて、前記インペラの回転軸方向の長さが異なる２種類の第１、第２ブレードを有し、前記第１ブレードの前縁位置が、前記第２ブレードの前縁位置よりも上流側に設定されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項９】
請求項８に記載の内燃機関の制御装置において、
前記排気ガス流路は、前記第１開口部の形成位置が、前記シュラウド壁の内面における前記吸気ガス流路の先端位置から前記第２ブレードの前縁位置までの間に設定されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の内燃機関の制御装置において、
前記排気ガス流路は、前記第１開口部の形成位置が、前記シュラウド壁の内面における前記第２ブレードの前縁位置から全ての第１、第２ブレードの後縁位置までの間に設定されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のうちのいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置において、
前記排気ガス循環装置は、前記排気ガス還流管を流れる排気ガスの流量を開閉動作により調整する排気ガス制御弁を有していることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記遠心圧縮機のサージング発生条件を検出するサージング検出手段と、
このサージング検出手段で前記サージング発生条件が検出された場合、前記排気ガス還流管内に形成される排気ガス還流路を閉じるように前記排気ガス制御弁を制御するサージング防止手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１】
（ａ）内燃機関の排気ガスを吸気ポートへ還流させる排気ガス還流管を有する排気ガス循環装置と、
（ｂ）前記内燃機関の吸気ガスを遠心力を利用して圧縮して前記吸気ポートへ送り込むインペラ、およびこのインペラの周囲を取り囲むように設置されたハウジングを有する遠心圧縮機と
を備えた内燃機関の制御装置において、
前記インペラは、その表面上に設置された複数のブレードを有し、
前記ハウジングは、前記排気ガス還流管が接続すると共に、前記インペラの表面との間に子午面形状の吸気ガス流路を形成するシュラウド壁を有し、
前記シュラウド壁は、前記排気ガス還流管から前記吸気ガス流路へ排気ガスを導く排気ガス流路を有し、
前記排気ガス流路は、前記シュラウド壁における前記吸気ガス流路の先端位置から前記複数のブレードの後縁位置までの間に形成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記排気ガス流路は、前記シュラウド壁の内面で開口する開口部を介して、前記吸気ガス流路に連通しており、
前記排気ガス流路は、前記開口部の形成位置が、前記シュラウド壁の内面における前記吸気ガス流路の先端位置から前記複数のブレードの後縁位置までの間に設定されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記排気ガス流路は、前記シュラウド壁の内面で開口する開口部を介して、前記吸気ガス流路に連通しており、
前記排気ガス流路は、前記開口部の形成位置が、前記シュラウド壁の内面における前記吸気ガス流路の先端位置から前記複数のブレードの前縁位置までの間に設定されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記複数のブレードは、前記吸気ガス流路の軸線に沿うように延長されて、前記インペラの回転軸方向の長さが異なる２種類の第１、第２ブレードを有し、前記第１ブレードの前縁位置が、前記第２ブレードの前縁位置よりも上流側に設定されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の内燃機関の制御装置において、
前記排気ガス流路は、前記シュラウド壁の内面で開口する開口部を介して、前記吸気ガス流路に連通しており、
前記排気ガス流路は、前記開口部の形成位置が、前記シュラウド壁の内面における前記吸気ガス流路の先端位置から前記第２ブレードの前縁位置までの間に設定されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項６】
請求項４に記載の内燃機関の制御装置において、
前記排気ガス流路は、前記シュラウド壁の内面で開口する開口部を介して、前記吸気ガス流路に連通しており、
前記排気ガス流路は、前記開口部の形成位置が、前記シュラウド壁の内面における前記第２ブレードの前縁位置から全ての第１、第２ブレードの後縁位置までの間に設定されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項７】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記排気ガス流路は、前記シュラウド壁の内面で開口する開口部を介して、前記吸気ガス流路に連通しており、
前記シュラウド壁は、前記吸気ガス流路に流入する吸気ガスの一部を循環させる循環流路を有し、
前記循環流路は、前記開口部に相当する第１開口部、前記シュラウド壁の内面における前記吸気ガス流路の先端位置よりも上流側で開口する第２開口部、および前記第１開口部と前記第２開口部とを連通する中空状の連通流路を有していることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載の内燃機関の制御装置において、
前記複数のブレードは、前記吸気ガス流路の軸線に沿うように延長されて、前記インペラの回転軸方向の長さが異なる２種類の第１、第２ブレードを有し、前記第１ブレードの前縁位置が、前記第２ブレードの前縁位置よりも上流側に設定されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項９】
請求項８に記載の内燃機関の制御装置において、
前記排気ガス流路は、前記第１開口部の形成位置が、前記シュラウド壁の内面における前記吸気ガス流路の先端位置から前記第２ブレードの前縁位置までの間に設定されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の内燃機関の制御装置において、
前記排気ガス流路は、前記第１開口部の形成位置が、前記シュラウド壁の内面における前記第２ブレードの前縁位置から全ての第１、第２ブレードの後縁位置までの間に設定されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のうちのいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置において、
前記排気ガス循環装置は、前記排気ガス還流管を流れる排気ガスの流量を開閉動作により調整する排気ガス制御弁を有していることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記遠心圧縮機のサージング発生条件を検出するサージング検出手段と、
このサージング検出手段で前記サージング発生条件が検出された場合、前記排気ガス還流管内に形成される排気ガス還流路を閉じるように前記排気ガス制御弁を制御するサージング防止手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１４９５８８（Ｐ２０１２−１４９５８８Ａ）
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９９１８（Ｐ２０１１−９９１８）
【出願日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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