遠心圧縮機
【課題】ベーンの破損を抑制することが可能な遠心圧縮機を提供すること。
【解決手段】本発明は、ディフューザ流路１６を開閉するように回動可能な複数のベーン２０と、ベーン２０が凍結しているか判定する凍結判定部６０と、凍結判定部６０によりベーン２０が凍結していると判定された場合、ディフューザ流路１６を閉じる方向へのベーン２０の回動を制限する回動制限部６２と、を具備する遠心圧縮機である。本発明によれば、ベーンの破損を抑制することができる。
【解決手段】本発明は、ディフューザ流路１６を開閉するように回動可能な複数のベーン２０と、ベーン２０が凍結しているか判定する凍結判定部６０と、凍結判定部６０によりベーン２０が凍結していると判定された場合、ディフューザ流路１６を閉じる方向へのベーン２０の回動を制限する回動制限部６２と、を具備する遠心圧縮機である。本発明によれば、ベーンの破損を抑制することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は遠心圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インペラとスクロールとの間に設けられ、インペラで増速された流体を減速加圧するディフューザ翼（ベーン）をディフューザ部に設けた遠心圧縮機が知られている。ベーンには、ディフューザ部のディフューザ流路を開閉するように回動するものがある。ベーンが回動することで、複数のベーン間の間隔が変化し、ディフューザ流路の開度が変化し、圧縮効率を高くすることができる。特許文献１には、回動式のベーンの一部を摺動可能とする発明が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２５５２２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えば低温環境化において遠心圧縮機を使用した場合、ベーンが凍結することがある。凍結したベーンが回動すると、ベーン同士が干渉し、破損することがある。本発明は上記課題に鑑み、ベーンの破損を抑制することが可能な遠心圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、ディフューザ流路を開閉するように回動可能な複数のベーンと、前記ベーンが凍結しているか判定する凍結判定部と、前記凍結判定部により前記ベーンが凍結していると判定された場合、前記ディフューザ流路を閉じる方向への前記ベーンの回動を制限する回動制限部と、を具備する遠心圧縮機である。本発明によれば、ベーンの破損を抑制することができる。
【０００６】
上記構成において、前記遠心圧縮機により圧縮された空気が流入する内燃機関の冷却水の温度を測定する温度測定部と、時間を測定する時間測定部と、を具備し、前記温度測定部により測定された温度と、前記時間測定部により測定された前記温度が継続した時間とに基づいて、前記凍結判定部は判定を行う構成とすることができる。この構成によれば、精度の高い凍結の判定が可能となる。
【０００７】
上記構成において、水の融点以下の温度が継続した時間と前記水の融点以下の温度との積の合計が、水の融点以上の温度が継続した時間と前記水の融点以上の温度との積の合計よりも大きい場合、前記凍結判定部は前記ベーンが凍結していると判定し、前記水の融点以下の温度が継続した時間と前記水の融点以下の温度との積の合計が、前記水の融点以上の温度が継続した時間と前記水の融点以上の温度との積の合計よりも小さい場合、前記凍結判定部は前記ベーンが凍結していないと判定する構成とすることができる。この構成によれば、精度の高く凍結の判定をすることが可能となる。
【０００８】
上記構成において、前記温度測定部は、前記内燃機関の停止から始動までにおける、前記冷却水の温度を測定し、前記時間測定部は、前記内燃機関の停止から始動までにおいて前記温度測定部により測定された所定の温度が継続した時間を測定する構成とすることができる。この構成によれば、効果的にベーンの破損を抑制することができる。
【０００９】
上記構成において、前記内燃機関の動作状況に基づいて前記ベーンに付着した氷の量を推定する推定部を具備し、前記回動制限部は、前記推定部により推定された氷の量に基づいて、前記ベーンの回動を制限する構成とすることができる。この構成によれば、圧縮効率の低下を最低限に抑え、かつベーンの破損を抑制することができる。
【００１０】
上記構成において、前記推定部により推定された氷の量が多い場合、前記回動制限部は前記ベーンの回動を大きく制限し、前記氷の量が少ない場合、前記回動制限部は前記ベーンの回動を小さく制限する構成とすることができる。この構成によれば、圧縮効率の低下を最低限に抑え、かつベーンの破損を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ベーンの破損を抑制することが可能な遠心圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施例１に係るコンプレッサを備えるエンジンシステムを例示する概略図である。
【図２】図２（ａ）は、実施例１に係るコンプレッサを例示する概略図であり、図２（ｂ）は、ベーンを例示する正面図である。
【図３】図３（ａ）及び図３（ｂ）は、凍結したベーンを例示する正面図である。
【図４】図４は、実施例１に係るコンプレッサが備えるＥＣＵの構成を例示する機能ブロック図である。
【図５】図５は、実施例１に係るコンプレッサの制御を例示するフローチャートである。
【図６】図６は、空気流量と圧力比との関係を例示するグラフである。
【図７】図７は、実施例２に係るコンプレッサの制御を例示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図面を用いて、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、実施例１に係るコンプレッサを備えるエンジンシステムを例示する概略図である。図１に示すように、エンジンシステム１００は、ＥＣＵ（Engine Control Unit）１０、コンプレッサ１１（遠心圧縮機）、タービン３０、エアフローメータ３１、過給圧センサ３３、時計３５、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation：排出ガス循環）クーラ３６、ＥＧＲバルブ３７、温度計３８、エンジン４０（内燃機関）、ＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）バルブ４１、水温計４２を備える。
【００１５】
コンプレッサ１１とタービン３０とはシャフト１４により連結されている。後述するコンプレッサ１１のインペラ１３、及びタービン３０はシャフト１４を軸として回転可能である。このようにエンジンシステム１００は、ターボチャージャを備えるシステムである。
【００１６】
コンプレッサ１１には、ガス通路５０の一端、及びガス通路５１の一端が接続されている。ガス通路５０の他端は、例えばコンプレッサ１１が搭載される車両の外部と接続されている。タービン３０には、ガス通路５２の一端、及びガス通路５３の一端が接続されている。ガス通路５３の他端は、例えばコンプレッサ１１が搭載される車両の外部と接続されている。ガス通路５０には、ガス通路５６の一端及びガス通路５５の一端が接続されている。ガス通路５３には、ガス通路５４の一端が接続されている。エンジン４０には、ガス通路５１の他端、ガス通路５２の他端、及びガス通路５６の他端が接続されている。ＥＧＲクーラ３６には、ガス通路５５の他端及びガス通路５４の他端が接続されている。
【００１７】
コンプレッサ１１は、ガス通路５０から流入した空気を圧縮し、ガス通路５１を通じてエンジン４０に供給する。タービン３０は、ガス通路５２を通じて流入するエンジン４０の排気を、ガス通路５３を通じて排出する。タービン３０から排出される排気の一部は、ガス通路５４を通じてＥＧＲクーラ３６に流入する。ＥＧＲクーラ３６は、流入した排気（ＥＧＲガス）を冷却し、ガス通路５５に排出する。ＥＧＲガスはガス通路５５を通じてコンプレッサ１１に流入する。このようにエンジンシステム１００は、低圧ＥＧＲシステムを利用するシステムである。また、エンジン４０から排出されるブローバイガスは、ガス通路５６を通じてコンプレッサ１１に流入する。このようにコンプレッサ１１は、外気と共に、ＥＧＲガス及びブローバイガスも圧縮しエンジン４０に供給する。
【００１８】
ガス通路５０に設けられたエアフローメータ３１は、ガス通路５０を通じてコンプレッサ１１に流入する空気流量を測定する。ガス通路５５に設けられたＥＧＲバルブ３７は、ＥＧＲガスの流量を調整するためのバルブである。ガス通路５１に設けられた過給圧センサ３３は、コンプレッサ１１からエンジン４０に送り込まれるガスの圧力を測定する。ガス通路５６に設けられたＰＣＶバルブ４１は、ブローバイガスの流量を調整するためのバルブである。ガス通路５３に設けられた空燃比センサ４３は、エンジン４０の空燃比を測定する。エンジン４０に設けられた水温計４２（温度測定部）は、エンジン４０の冷却水の温度を測定する。時計３５は時間を測定する。温度計３８（ＥＧＲガス温度測定部）は、ＥＧＲクーラ３６におけるＥＧＲガスの温度を測定する。
【００１９】
ＥＣＵ１０は、エアフローメータ３１により測定された空気流量、及び過給圧センサ３３により測定された圧力を取得する。ＥＣＵ１０は、ＥＧＲバルブ３７及びＰＣＶバルブ４１の開閉状態を制御して、空気流量を調整することができる。また、ＥＣＵ１０はコンプレッサ１１が備えるベーンの開閉状態を制御することにより、コンプレッサ１１の圧縮効率を調整することができる。詳しくは後述する。ＥＵＣ１０は、空燃比センサ４３により測定された空燃比を取得し、空燃比から排気の湿度を算出することができる。ＥＣＵ１０は、水温計４２により測定された冷却水の温度、及び時計３５により測定された時間を取得する。これにより、ＥＣＵ１０は、水温計４２により測定された冷却水の温度が継続した時間を取得することができる。次に、コンプレッサ１１について説明する。
【００２０】
図２（ａ）は、実施例１に係るコンプレッサを例示する概略図である。図２（ａ）に示すように、コンプレッサ１１は、コンプレッサハウジング１２、インペラ１３、ベーン２０、ディフューザプレート２１、回動軸２２、アクチュエータ２３、を備える。
【００２１】
コンプレッサハウジング１２はコンプレッサ１１の筐体をなしている。コンプレッサハウジング１２はインペラ収容部１２ａを備えている。インペラ収容部１２ａにはインペラ１３が収容されている。インペラ１３はシャフト１４により回転駆動される。既述したように、シャフト１４は図１に示したタービン３０と連結されている。
【００２２】
コンプレッサハウジング１２内には、吸入口１２ｂから流体が吸入される。流体とは、例えば外気、ＥＧＲガス及びブローバイガス等である。吸入された流体はインペラ１３に向かって流通し、インペラ１３の回転により外側に向けて送り出される。インペラ１３の外側にはスクロール部１５が設けられている。インペラ１３により外側に向けて送り出された流体は、スクロール部１５を介して例えばエンジン４０の吸気マニホルド等に供給される。インペラ１３とスクロール部１５との間には、ディフューザ流路１６が設けられている。ディフューザ流路１６は、シュラウド側壁１７とディフューザプレート２１の側壁とが対向して形成され、インペラ１３の周囲に隣接して設けられている。ディフューザ流路１６は、インペラ１３が送り出す流体の運動エネルギを圧力に変換する。ベーン２０は、ディフューザプレート２１に設けられ、ディフューザ流路１６内に配置されている。
【００２３】
図２（ｂ）は、ベーンを例示する正面図である。図２（ｂ）に示すように、複数のベーン２０がディフューザプレート２１に設けられている。矢印で示すように、ベーン２０は回動軸２２を軸として、ディフューザ流路１６を開閉するように回動可能である。回動方向のうち、Ｏを開方向、Ｃを閉方向とする。例えば高空気流量時には、ベーン２０は開方向に回動する。このとき、ベーン２０間の隙間は広くなる。ベーン２０間の隙間は流体が通過する流路となる。このように高空気流量時には、ディフューザ流路１６の流路断面積を大きくすることで、空気とベーン２０との衝突による圧力ロスを抑制し、コンプレッサ１１の圧縮効率を高めることができる。低空気流量時には、ベーン２０は閉方向に回動する。このとき、ベーン２０間の隙間は狭くなり、隣り合うベーン２０が接触することでベーン２０間に流路が形成されなくなる。このように低空気流量時には、ディフューザ流路１６の流路断面積を小さくして、コンプレッサ１１の圧縮効率を高めることができる。以上のように、コンプレッサ１１では、空気流量に応じてベーン２０が開閉することで、圧縮効率を最適化することができる。アクチュエータ２３は、例えばモータ等でありベーン２０を駆動する。ＥＣＵ１０は、アクチュエータ２３を制御して、ベーン２０の開閉状態を調整することができる。
【００２４】
しかしながら、ベーン２０が凍結した場合、ベーン２０が破損することがある。図３（ａ）及び図３（ｂ）は、凍結したベーンを例示する正面図である。図中において、格子斜線の領域はベーン２０に付着した氷を示す。
【００２５】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、ベーン２０の表面に氷２４が付着することがある。このとき、氷２４を含めるとベーン２０の厚さが増大することになる。図３（ｂ）に示すように、凍結したベーン２０が閉方向に回動すると、隣り合うベーン２０に付着した氷２４が接触することがある（図中の破線の円参照）。これにより、ベーン２０が破損することがある。ベーン２０の凍結は、コンプレッサ１１内に混入する凝縮水等がベーン２０に付着、凍結することで発生する。凝縮水は、例えばコンプレッサ１１に流入する外気、ブローバイガス、又はＥＧＲガス等に含まれる水分が凝縮した水である。
【００２６】
ベーン２０に付着した氷は、ディフューザ流路１６に流体（例えば空気）が流れている状態が、ある程度の時間だけ継続すると、氷２４は融解する。ディフューザ流路１６に流体が流れている場合、エンジン４０は動作しているため、エンジン４０等、コンプレッサ１１の周辺から熱が発生する。また、ブローバイガス及びＥＧＲガスを含む流体からも氷２４に熱が伝わる。これらの熱により氷２４は融解する。しかしながら、寒冷地、特に冷間始動時にはコンプレッサ１１の温度が低下しているためベーン２０の凍結が発生しやすく、破損が発生する可能性がある。
【００２７】
図４は、実施例１に係るコンプレッサが備えるＥＣＵの構成を例示する機能ブロック図である。図４に示すように、ＥＣＵ１０は、凍結判定部６０、回動制御部６１、回動制限部６２、推定部６４、及び湿度推定部６３として機能する。凍結判定部６０は、水温計４２により測定された冷却水の温度、及び時計３５により測定された所定の温度が継続した時間に基づいて、ベーン２０が凍結しているか判定する。凍結の判定については後述する。回動制御部６１は、エアフローメータ３１により測定された空気量、及び過給圧センサ３３により測定された圧力に基づいて、アクチュエータ２３を制御して、図２（ｂ）に示したようにベーン２０の回動を調整する。回動制限部６２は、回動制御部６１に含まれ、ベーン２０が凍結した場合に、ベーン２０の閉方向への回動を制限する。これにより、ベーン２０が衝突し破損することは抑制される。
【００２８】
湿度推定部６３は、空燃比センサ４３により測定された空燃比を取得し、空燃比からＥＧＲガスの湿度を計算する。言い換えれば湿度推定部６３は湿度を推定する。推定部６４は、温度計３８により測定されたＥＧＲクーラにおけるＥＧＲガスの温度、及び湿度推定部６３により算出された湿度を取得し、ＥＧＲガスの温度及び湿度から凝縮水の量を推定する。さらに推定部６４は、凝縮水量からベーン２０に付着する氷の量を推定することができる。詳しくは後述する。また実施例２において後述するように、回動制限部６２は、推定部６４により推定された氷の量に基づいて回動を制限することができる。
【００２９】
図５は、実施例１に係るコンプレッサの制御を例示するフローチャートである。図５に示すように、まず凍結判定部６０がベーン２０は凍結しているか判定を行う（ステップＳ１０）。Ｎｏの場合、つまりベーン２０が凍結していない場合、制御は終了する。このとき、回動制御部６１は、閉方向への制限なくベーン２０の回動を制御する。Ｙｅｓの場合、つまりベーン２０が凍結している場合、回動制限部６２は、ベーン２０の閉方向への回動を制限する（ステップＳ１１）。回動制限部６２による回動の制限は、図３（ｂ）のように氷２４の接触が発生しないような制限である。ステップＳ１１の後、回動制限部６２は、時計３５から、コンプレッサ１１に空気が流れている状態で経過した時間ｔを取得し、所定の時間ｔ０以上であるか判断する。言い換えれば、回動制限部６２は、コンプレッサ１１に空気が流れている状態で時間ｔ０が経過したか判断する（ステップＳ１２）。Ｙｅｓの場合、回動制限部６２はベーン２０に付着した氷が融解したと判断し、回動の制限を解除する（ステップＳ１３）。これにより、回動制御部６１は、ベーン２０を制限なく回動を制御することが可能となる。Ｎｏの場合、ベーン２０に付着した氷は融解していないと判断され、回動の制限は解除されない。ステップＳ１２においてＮｏの後、及びステップＳ１３の後、制御は終了する。
【００３０】
次に凍結の判定について詳しく説明する。水温計４２は、例えば一定の周期ごとに、エンジン４０の停止から始動までの間における冷却水の温度を測定する。このように、水温計４２は、エンジン４０の停止から始動までの間に、複数回温度を測定し、水温履歴を取得することができる。また、時計３５は、停止から始動までにおいて水温計４２により測定された複数の温度ごとに、温度が継続した時間を測定することができる。凍結判定部６０は、温度及び時間を用いて凍結を判定する。表を参照して具体例を説明する。
【００３１】
表１は、凍結判定部６０が作成するデータテーブルの例である。なお、表１では、温度はＴ１ａからＴ２ｂ、時間はｔ１ａからｔ２ｂまで記載しているが、温度及び時間の数は例示である。表中に黒点で示したように、Ｔ１ａ〜Ｔ２ｂ及びｔ１ａ〜ｔ２ｂ以外の、温度及び時間が測定されてもよい。
【表１】
表１に示すように、凍結判定部６０は、水温計４２により測定された冷却水の温度Ｔ１ａ、Ｔ２ａ、Ｔ１ｂ、Ｔ２ｂ等を取得する。温度のうち、Ｔ１ａ及びＴ２ａ等は、例えば水の融点である２７３．１５Ｋ以下の温度であり、Ｔ１ｂ及びＴ２ｂ等は、例えば２７３．１５Ｋ以上の温度である。なお、２７３．１５Ｋ以下の温度を凍結温度、２７３．１５Ｋ以上の温度を融解温度とする。時間ｔ１ａは温度Ｔ１ａが継続した時間であり、時間ｔ２ａは温度Ｔ２ａが継続した時間である。時間ｔ１ｂは温度Ｔ１ｂが継続した時間であり、時間ｔ２ｂは温度Ｔ２ｂが継続した時間である。表１では省略して温度についても、継続した時間が測定されている。
【００３２】
凍結判定部６０は、温度ごとに、温度と、温度が継続した時間との積を計算する。表１の例では、凍結判定部６０がＴ１ａ×ｔ１ａ等を計算する。さらに、凍結判定部６０は、凍結温度と、凍結温度が継続した時間との積の合計Ａを計算する。また凍結判定部６０は、凍結温度と、凍結温度が継続した時間との積の合計Ｂを計算する。表１の例では、Ａ＝Ｔ１ａ×ｔ１ａ＋Ｔ２ａ×ｔ２ａ＋・・・、及びＢ＝Ｔ１ｂ×ｔ１ｂ＋Ｔ２ｂ×ｔ２ｂ＋・・・となる。凍結判定部６０はＡとＢとを比較して、ＡがＢよりも大きい場合、ベーン２０が凍結していると判定する。つまり、凍結判定部６０は図５のステップＳ１０においてＹｅｓと判定する。その一方、ＢがＡよりも大きい場合、凍結判定部６０はベーン２０が凍結していないと判定する。つまり、凍結判定部６０は図５のステップＳ１０においてＮｏと判定する。
【００３３】
実施例１に係るコンプレッサ１１は、回動可能な複数のベーン２０と、ベーン２０が凍結しているか判定する凍結判定部６０と、ベーン２０が凍結していると判定された場合、ベーン２０の閉方向への回動を制限する回動制限部６２と、を備える。これにより、ベーン２０に付着した氷２４の接触、更にベーン２０の破損が抑制される。
【００３４】
凍結判定部６０は、水温計４２により測定された温度と、時計３５により測定された時間とに基づいて、凍結を判定することができる。具体的には表１に示したように、凍結判定部６０が、凍結温度と、凍結温度が継続した時間との積の合計Ａと、融解温度と、融解温度が継続した時間との積の合計Ｂとを比較する。このため、精度高く凍結の判定をすることが可能となる。特に凍結判定部６０は、エンジン４０の停止から始動までの温度履歴に基づいて、凍結の判定を行う。このため、ベーン２０の凍結が発生しやすい冷間始動時において、効果的にベーン２０の破損を抑制することができる。
【００３５】
ただし、ベーン２０の回動が制限されることにより、サージングが発生する恐れがある。図６は、空気流量と圧力比との関係を例示するグラフである。横軸はコンプレッサ１１に流れる空気流量、縦軸は圧力比をそれぞれ示す。実線はエンジン４０の作動線、点線は隣り合うベーン２０が接触するまでベーン２０を閉じている場合（閉状態）のサージライン、破線はベーン２０回動制限時のサージラインをそれぞれ示す。
【００３６】
図６に示すように、ベーン２０の回動が制限されている場合、ベーン２０が閉じている場合よりも、圧力比は低下する。図中に破線の楕円で囲んだように、空気流量が小さい場合、作動線は回動制限時のサージラインより高圧力比側に位置する。このときサージングが発生する。サージングを抑制するための対策として、圧力比の低下、又は空気流量の増大がある。図４に示すように、回動制御部６１はエアフローメータ３１により測定され空気流量、及び過給圧センサ３３により測定された圧力を取得する。回動制御部６１は、空気量及び圧力に基づいて、図６に破線で示したようなサージラインを推定することができる。回動制御部６１は、エンジン４０の作動線が、推定されたサージラインより高圧力比側に位置しないように、ベーン２０を制御する。図６の例では、回動制御部６１がベーン２０を開方向に動かす。ベーン２０が開方向に回動することにより、圧力比は低下する。これにより図６に矢印で示すように、作動線は破線で示したサージラインより低圧力比側にシフトする。従って、サージングは抑制される。
【００３７】
また、ディフューザ流路１６に流体が流れている状態が時間ｔ０経過した場合、回動制限部６２は制限を解除する。これは時間ｔ０が経過するまでの間に、ベーン２０に付着した氷２４が融解していると考えられるためである。時間ｔ０は、氷２４が融解するような任意の時間とすることができる。
【実施例２】
【００３８】
実施例２は、氷の量を推定する例である。図７は、実施例２に係るコンプレッサの制御を例示するフローチャートである。図７のステップＳ１０〜Ｓ１３は、図５のステップＳ１０〜Ｓ１３と同じ制御であるため説明を省略する。
【００３９】
図７に示すように、ステップＳ１０においてＹｅｓの場合、推定部６４は、ベーン２０に付着している氷の量を推定する（ステップＳ１４）。回動制限部６２は、推定された氷の量に応じて、ベーン２０の回動を制限する（ステップＳ１１）。
【００４０】
このため実施例２によれば、ベーン２０の回動の制限は最適化される。従って、ベーン２０の回動の制限に起因する、コンプレッサ１１の圧縮効率の低下は抑制される。特に図１に示したように、低圧ＥＧＲシステムを用いる場合、大量の凝縮水が発生し、ベーン２０に付着する氷２４の量も多くなる可能性がある。このため、ベーン２０の回動は大きく制限される可能性がある。また回動が制限されている時間、言い換えれば時間ｔ０が長くなる可能性があり、圧縮効率の低下の影響が大きくなる恐れがある。実施例２によれば、推定部６４が氷の量を推定し、回動制限部６２が回動の制限を最適化するため、圧縮効率の低下を最小限に抑え、かつベーン２０の破損を抑制することができる。
【００４１】
次に氷の量の推定について説明する。表２は、推定部６４が作成するデータテーブルの例である。
【表２】
表２及び図４に示すように、推定部６４は、温度計３８により測定された温度Ｔ３、及び湿度推定部６３により推定されたＥＧＲガスの湿度ｍを取得する。推定部６４は、温度Ｔ３及び湿度ｍに基づいて、凝縮水の量（凝縮水量）Ｖを推定する。さらに推定部６４は、凝縮水量Ｖ、表１に示した温度と時間との積の合計Ａ及びＢに基づいて、ベーン２０に付着する氷２４の量を推定する。なお、氷２４の量とは、例えば体積又は厚さ等である。
【００４２】
温度Ｔ３が低く、湿度ｍが高い方が、推定される凝縮水量Ｖは多くなる。凝縮水量Ｖが多いほど、推定される氷の量も多くなる。氷の量が多いほど、回動制限部６２はベーン２０の回動を、大きく制限する。言い換えれば、ベーン２０は、狭い範囲で回動する。このため、ベーン２０の破損は抑制される。温度Ｔ３が高く、湿度ｍが低い方が、推定される凝縮水量Ｖは少なくなる。凝縮水量Ｖが少ないほど、推定される氷の量も少なくなる。氷の量が少ないほど、回動制限部６２は、ベーン２０の回動を小さく制限する。言い換えれば、ベーン２０は、より広い範囲で回動することができる。このように回動制限部６２は、ベーン２０の回動の制限を最適化するため、コンプレッサ１１の圧縮効率は高くなる。
【００４３】
特にエンジン４０の停止直前に推定部６４が表２に示したようなデータを取得することで、エンジン４０の停止期間中にコンプレッサ１１に滞留する凝縮水量Ｖを推定することができる。この場合、表１に示したようなエンジン４０の停止から始動までの温度履歴、及び停止期間中にコンプレッサ１１に滞留すると推定される凝縮水量Ｖに基づいて、推定部６４は氷の量を精度高く推定することができる。
【００４４】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１０ ＥＣＵ
１１ コンプレッサ
１６ ディフューザ流路
２０ ベーン
２３ アクチュエータ
３１ エアフローメータ
３３ 過給圧センサ
３５ 時計
３６ ＥＧＲクーラ
３８ 温度計
４０ エンジン
４２ 水温計
４３ 空燃比センサ
６０ 凍結判定部
６１ 回動制御部
６２ 回動制限部
６３ 湿度推定部
６４ 推定部
【技術分野】
【０００１】
本発明は遠心圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インペラとスクロールとの間に設けられ、インペラで増速された流体を減速加圧するディフューザ翼（ベーン）をディフューザ部に設けた遠心圧縮機が知られている。ベーンには、ディフューザ部のディフューザ流路を開閉するように回動するものがある。ベーンが回動することで、複数のベーン間の間隔が変化し、ディフューザ流路の開度が変化し、圧縮効率を高くすることができる。特許文献１には、回動式のベーンの一部を摺動可能とする発明が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２５５２２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えば低温環境化において遠心圧縮機を使用した場合、ベーンが凍結することがある。凍結したベーンが回動すると、ベーン同士が干渉し、破損することがある。本発明は上記課題に鑑み、ベーンの破損を抑制することが可能な遠心圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、ディフューザ流路を開閉するように回動可能な複数のベーンと、前記ベーンが凍結しているか判定する凍結判定部と、前記凍結判定部により前記ベーンが凍結していると判定された場合、前記ディフューザ流路を閉じる方向への前記ベーンの回動を制限する回動制限部と、を具備する遠心圧縮機である。本発明によれば、ベーンの破損を抑制することができる。
【０００６】
上記構成において、前記遠心圧縮機により圧縮された空気が流入する内燃機関の冷却水の温度を測定する温度測定部と、時間を測定する時間測定部と、を具備し、前記温度測定部により測定された温度と、前記時間測定部により測定された前記温度が継続した時間とに基づいて、前記凍結判定部は判定を行う構成とすることができる。この構成によれば、精度の高い凍結の判定が可能となる。
【０００７】
上記構成において、水の融点以下の温度が継続した時間と前記水の融点以下の温度との積の合計が、水の融点以上の温度が継続した時間と前記水の融点以上の温度との積の合計よりも大きい場合、前記凍結判定部は前記ベーンが凍結していると判定し、前記水の融点以下の温度が継続した時間と前記水の融点以下の温度との積の合計が、前記水の融点以上の温度が継続した時間と前記水の融点以上の温度との積の合計よりも小さい場合、前記凍結判定部は前記ベーンが凍結していないと判定する構成とすることができる。この構成によれば、精度の高く凍結の判定をすることが可能となる。
【０００８】
上記構成において、前記温度測定部は、前記内燃機関の停止から始動までにおける、前記冷却水の温度を測定し、前記時間測定部は、前記内燃機関の停止から始動までにおいて前記温度測定部により測定された所定の温度が継続した時間を測定する構成とすることができる。この構成によれば、効果的にベーンの破損を抑制することができる。
【０００９】
上記構成において、前記内燃機関の動作状況に基づいて前記ベーンに付着した氷の量を推定する推定部を具備し、前記回動制限部は、前記推定部により推定された氷の量に基づいて、前記ベーンの回動を制限する構成とすることができる。この構成によれば、圧縮効率の低下を最低限に抑え、かつベーンの破損を抑制することができる。
【００１０】
上記構成において、前記推定部により推定された氷の量が多い場合、前記回動制限部は前記ベーンの回動を大きく制限し、前記氷の量が少ない場合、前記回動制限部は前記ベーンの回動を小さく制限する構成とすることができる。この構成によれば、圧縮効率の低下を最低限に抑え、かつベーンの破損を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ベーンの破損を抑制することが可能な遠心圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施例１に係るコンプレッサを備えるエンジンシステムを例示する概略図である。
【図２】図２（ａ）は、実施例１に係るコンプレッサを例示する概略図であり、図２（ｂ）は、ベーンを例示する正面図である。
【図３】図３（ａ）及び図３（ｂ）は、凍結したベーンを例示する正面図である。
【図４】図４は、実施例１に係るコンプレッサが備えるＥＣＵの構成を例示する機能ブロック図である。
【図５】図５は、実施例１に係るコンプレッサの制御を例示するフローチャートである。
【図６】図６は、空気流量と圧力比との関係を例示するグラフである。
【図７】図７は、実施例２に係るコンプレッサの制御を例示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図面を用いて、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、実施例１に係るコンプレッサを備えるエンジンシステムを例示する概略図である。図１に示すように、エンジンシステム１００は、ＥＣＵ（Engine Control Unit）１０、コンプレッサ１１（遠心圧縮機）、タービン３０、エアフローメータ３１、過給圧センサ３３、時計３５、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation：排出ガス循環）クーラ３６、ＥＧＲバルブ３７、温度計３８、エンジン４０（内燃機関）、ＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）バルブ４１、水温計４２を備える。
【００１５】
コンプレッサ１１とタービン３０とはシャフト１４により連結されている。後述するコンプレッサ１１のインペラ１３、及びタービン３０はシャフト１４を軸として回転可能である。このようにエンジンシステム１００は、ターボチャージャを備えるシステムである。
【００１６】
コンプレッサ１１には、ガス通路５０の一端、及びガス通路５１の一端が接続されている。ガス通路５０の他端は、例えばコンプレッサ１１が搭載される車両の外部と接続されている。タービン３０には、ガス通路５２の一端、及びガス通路５３の一端が接続されている。ガス通路５３の他端は、例えばコンプレッサ１１が搭載される車両の外部と接続されている。ガス通路５０には、ガス通路５６の一端及びガス通路５５の一端が接続されている。ガス通路５３には、ガス通路５４の一端が接続されている。エンジン４０には、ガス通路５１の他端、ガス通路５２の他端、及びガス通路５６の他端が接続されている。ＥＧＲクーラ３６には、ガス通路５５の他端及びガス通路５４の他端が接続されている。
【００１７】
コンプレッサ１１は、ガス通路５０から流入した空気を圧縮し、ガス通路５１を通じてエンジン４０に供給する。タービン３０は、ガス通路５２を通じて流入するエンジン４０の排気を、ガス通路５３を通じて排出する。タービン３０から排出される排気の一部は、ガス通路５４を通じてＥＧＲクーラ３６に流入する。ＥＧＲクーラ３６は、流入した排気（ＥＧＲガス）を冷却し、ガス通路５５に排出する。ＥＧＲガスはガス通路５５を通じてコンプレッサ１１に流入する。このようにエンジンシステム１００は、低圧ＥＧＲシステムを利用するシステムである。また、エンジン４０から排出されるブローバイガスは、ガス通路５６を通じてコンプレッサ１１に流入する。このようにコンプレッサ１１は、外気と共に、ＥＧＲガス及びブローバイガスも圧縮しエンジン４０に供給する。
【００１８】
ガス通路５０に設けられたエアフローメータ３１は、ガス通路５０を通じてコンプレッサ１１に流入する空気流量を測定する。ガス通路５５に設けられたＥＧＲバルブ３７は、ＥＧＲガスの流量を調整するためのバルブである。ガス通路５１に設けられた過給圧センサ３３は、コンプレッサ１１からエンジン４０に送り込まれるガスの圧力を測定する。ガス通路５６に設けられたＰＣＶバルブ４１は、ブローバイガスの流量を調整するためのバルブである。ガス通路５３に設けられた空燃比センサ４３は、エンジン４０の空燃比を測定する。エンジン４０に設けられた水温計４２（温度測定部）は、エンジン４０の冷却水の温度を測定する。時計３５は時間を測定する。温度計３８（ＥＧＲガス温度測定部）は、ＥＧＲクーラ３６におけるＥＧＲガスの温度を測定する。
【００１９】
ＥＣＵ１０は、エアフローメータ３１により測定された空気流量、及び過給圧センサ３３により測定された圧力を取得する。ＥＣＵ１０は、ＥＧＲバルブ３７及びＰＣＶバルブ４１の開閉状態を制御して、空気流量を調整することができる。また、ＥＣＵ１０はコンプレッサ１１が備えるベーンの開閉状態を制御することにより、コンプレッサ１１の圧縮効率を調整することができる。詳しくは後述する。ＥＵＣ１０は、空燃比センサ４３により測定された空燃比を取得し、空燃比から排気の湿度を算出することができる。ＥＣＵ１０は、水温計４２により測定された冷却水の温度、及び時計３５により測定された時間を取得する。これにより、ＥＣＵ１０は、水温計４２により測定された冷却水の温度が継続した時間を取得することができる。次に、コンプレッサ１１について説明する。
【００２０】
図２（ａ）は、実施例１に係るコンプレッサを例示する概略図である。図２（ａ）に示すように、コンプレッサ１１は、コンプレッサハウジング１２、インペラ１３、ベーン２０、ディフューザプレート２１、回動軸２２、アクチュエータ２３、を備える。
【００２１】
コンプレッサハウジング１２はコンプレッサ１１の筐体をなしている。コンプレッサハウジング１２はインペラ収容部１２ａを備えている。インペラ収容部１２ａにはインペラ１３が収容されている。インペラ１３はシャフト１４により回転駆動される。既述したように、シャフト１４は図１に示したタービン３０と連結されている。
【００２２】
コンプレッサハウジング１２内には、吸入口１２ｂから流体が吸入される。流体とは、例えば外気、ＥＧＲガス及びブローバイガス等である。吸入された流体はインペラ１３に向かって流通し、インペラ１３の回転により外側に向けて送り出される。インペラ１３の外側にはスクロール部１５が設けられている。インペラ１３により外側に向けて送り出された流体は、スクロール部１５を介して例えばエンジン４０の吸気マニホルド等に供給される。インペラ１３とスクロール部１５との間には、ディフューザ流路１６が設けられている。ディフューザ流路１６は、シュラウド側壁１７とディフューザプレート２１の側壁とが対向して形成され、インペラ１３の周囲に隣接して設けられている。ディフューザ流路１６は、インペラ１３が送り出す流体の運動エネルギを圧力に変換する。ベーン２０は、ディフューザプレート２１に設けられ、ディフューザ流路１６内に配置されている。
【００２３】
図２（ｂ）は、ベーンを例示する正面図である。図２（ｂ）に示すように、複数のベーン２０がディフューザプレート２１に設けられている。矢印で示すように、ベーン２０は回動軸２２を軸として、ディフューザ流路１６を開閉するように回動可能である。回動方向のうち、Ｏを開方向、Ｃを閉方向とする。例えば高空気流量時には、ベーン２０は開方向に回動する。このとき、ベーン２０間の隙間は広くなる。ベーン２０間の隙間は流体が通過する流路となる。このように高空気流量時には、ディフューザ流路１６の流路断面積を大きくすることで、空気とベーン２０との衝突による圧力ロスを抑制し、コンプレッサ１１の圧縮効率を高めることができる。低空気流量時には、ベーン２０は閉方向に回動する。このとき、ベーン２０間の隙間は狭くなり、隣り合うベーン２０が接触することでベーン２０間に流路が形成されなくなる。このように低空気流量時には、ディフューザ流路１６の流路断面積を小さくして、コンプレッサ１１の圧縮効率を高めることができる。以上のように、コンプレッサ１１では、空気流量に応じてベーン２０が開閉することで、圧縮効率を最適化することができる。アクチュエータ２３は、例えばモータ等でありベーン２０を駆動する。ＥＣＵ１０は、アクチュエータ２３を制御して、ベーン２０の開閉状態を調整することができる。
【００２４】
しかしながら、ベーン２０が凍結した場合、ベーン２０が破損することがある。図３（ａ）及び図３（ｂ）は、凍結したベーンを例示する正面図である。図中において、格子斜線の領域はベーン２０に付着した氷を示す。
【００２５】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、ベーン２０の表面に氷２４が付着することがある。このとき、氷２４を含めるとベーン２０の厚さが増大することになる。図３（ｂ）に示すように、凍結したベーン２０が閉方向に回動すると、隣り合うベーン２０に付着した氷２４が接触することがある（図中の破線の円参照）。これにより、ベーン２０が破損することがある。ベーン２０の凍結は、コンプレッサ１１内に混入する凝縮水等がベーン２０に付着、凍結することで発生する。凝縮水は、例えばコンプレッサ１１に流入する外気、ブローバイガス、又はＥＧＲガス等に含まれる水分が凝縮した水である。
【００２６】
ベーン２０に付着した氷は、ディフューザ流路１６に流体（例えば空気）が流れている状態が、ある程度の時間だけ継続すると、氷２４は融解する。ディフューザ流路１６に流体が流れている場合、エンジン４０は動作しているため、エンジン４０等、コンプレッサ１１の周辺から熱が発生する。また、ブローバイガス及びＥＧＲガスを含む流体からも氷２４に熱が伝わる。これらの熱により氷２４は融解する。しかしながら、寒冷地、特に冷間始動時にはコンプレッサ１１の温度が低下しているためベーン２０の凍結が発生しやすく、破損が発生する可能性がある。
【００２７】
図４は、実施例１に係るコンプレッサが備えるＥＣＵの構成を例示する機能ブロック図である。図４に示すように、ＥＣＵ１０は、凍結判定部６０、回動制御部６１、回動制限部６２、推定部６４、及び湿度推定部６３として機能する。凍結判定部６０は、水温計４２により測定された冷却水の温度、及び時計３５により測定された所定の温度が継続した時間に基づいて、ベーン２０が凍結しているか判定する。凍結の判定については後述する。回動制御部６１は、エアフローメータ３１により測定された空気量、及び過給圧センサ３３により測定された圧力に基づいて、アクチュエータ２３を制御して、図２（ｂ）に示したようにベーン２０の回動を調整する。回動制限部６２は、回動制御部６１に含まれ、ベーン２０が凍結した場合に、ベーン２０の閉方向への回動を制限する。これにより、ベーン２０が衝突し破損することは抑制される。
【００２８】
湿度推定部６３は、空燃比センサ４３により測定された空燃比を取得し、空燃比からＥＧＲガスの湿度を計算する。言い換えれば湿度推定部６３は湿度を推定する。推定部６４は、温度計３８により測定されたＥＧＲクーラにおけるＥＧＲガスの温度、及び湿度推定部６３により算出された湿度を取得し、ＥＧＲガスの温度及び湿度から凝縮水の量を推定する。さらに推定部６４は、凝縮水量からベーン２０に付着する氷の量を推定することができる。詳しくは後述する。また実施例２において後述するように、回動制限部６２は、推定部６４により推定された氷の量に基づいて回動を制限することができる。
【００２９】
図５は、実施例１に係るコンプレッサの制御を例示するフローチャートである。図５に示すように、まず凍結判定部６０がベーン２０は凍結しているか判定を行う（ステップＳ１０）。Ｎｏの場合、つまりベーン２０が凍結していない場合、制御は終了する。このとき、回動制御部６１は、閉方向への制限なくベーン２０の回動を制御する。Ｙｅｓの場合、つまりベーン２０が凍結している場合、回動制限部６２は、ベーン２０の閉方向への回動を制限する（ステップＳ１１）。回動制限部６２による回動の制限は、図３（ｂ）のように氷２４の接触が発生しないような制限である。ステップＳ１１の後、回動制限部６２は、時計３５から、コンプレッサ１１に空気が流れている状態で経過した時間ｔを取得し、所定の時間ｔ０以上であるか判断する。言い換えれば、回動制限部６２は、コンプレッサ１１に空気が流れている状態で時間ｔ０が経過したか判断する（ステップＳ１２）。Ｙｅｓの場合、回動制限部６２はベーン２０に付着した氷が融解したと判断し、回動の制限を解除する（ステップＳ１３）。これにより、回動制御部６１は、ベーン２０を制限なく回動を制御することが可能となる。Ｎｏの場合、ベーン２０に付着した氷は融解していないと判断され、回動の制限は解除されない。ステップＳ１２においてＮｏの後、及びステップＳ１３の後、制御は終了する。
【００３０】
次に凍結の判定について詳しく説明する。水温計４２は、例えば一定の周期ごとに、エンジン４０の停止から始動までの間における冷却水の温度を測定する。このように、水温計４２は、エンジン４０の停止から始動までの間に、複数回温度を測定し、水温履歴を取得することができる。また、時計３５は、停止から始動までにおいて水温計４２により測定された複数の温度ごとに、温度が継続した時間を測定することができる。凍結判定部６０は、温度及び時間を用いて凍結を判定する。表を参照して具体例を説明する。
【００３１】
表１は、凍結判定部６０が作成するデータテーブルの例である。なお、表１では、温度はＴ１ａからＴ２ｂ、時間はｔ１ａからｔ２ｂまで記載しているが、温度及び時間の数は例示である。表中に黒点で示したように、Ｔ１ａ〜Ｔ２ｂ及びｔ１ａ〜ｔ２ｂ以外の、温度及び時間が測定されてもよい。
【表１】
表１に示すように、凍結判定部６０は、水温計４２により測定された冷却水の温度Ｔ１ａ、Ｔ２ａ、Ｔ１ｂ、Ｔ２ｂ等を取得する。温度のうち、Ｔ１ａ及びＴ２ａ等は、例えば水の融点である２７３．１５Ｋ以下の温度であり、Ｔ１ｂ及びＴ２ｂ等は、例えば２７３．１５Ｋ以上の温度である。なお、２７３．１５Ｋ以下の温度を凍結温度、２７３．１５Ｋ以上の温度を融解温度とする。時間ｔ１ａは温度Ｔ１ａが継続した時間であり、時間ｔ２ａは温度Ｔ２ａが継続した時間である。時間ｔ１ｂは温度Ｔ１ｂが継続した時間であり、時間ｔ２ｂは温度Ｔ２ｂが継続した時間である。表１では省略して温度についても、継続した時間が測定されている。
【００３２】
凍結判定部６０は、温度ごとに、温度と、温度が継続した時間との積を計算する。表１の例では、凍結判定部６０がＴ１ａ×ｔ１ａ等を計算する。さらに、凍結判定部６０は、凍結温度と、凍結温度が継続した時間との積の合計Ａを計算する。また凍結判定部６０は、凍結温度と、凍結温度が継続した時間との積の合計Ｂを計算する。表１の例では、Ａ＝Ｔ１ａ×ｔ１ａ＋Ｔ２ａ×ｔ２ａ＋・・・、及びＢ＝Ｔ１ｂ×ｔ１ｂ＋Ｔ２ｂ×ｔ２ｂ＋・・・となる。凍結判定部６０はＡとＢとを比較して、ＡがＢよりも大きい場合、ベーン２０が凍結していると判定する。つまり、凍結判定部６０は図５のステップＳ１０においてＹｅｓと判定する。その一方、ＢがＡよりも大きい場合、凍結判定部６０はベーン２０が凍結していないと判定する。つまり、凍結判定部６０は図５のステップＳ１０においてＮｏと判定する。
【００３３】
実施例１に係るコンプレッサ１１は、回動可能な複数のベーン２０と、ベーン２０が凍結しているか判定する凍結判定部６０と、ベーン２０が凍結していると判定された場合、ベーン２０の閉方向への回動を制限する回動制限部６２と、を備える。これにより、ベーン２０に付着した氷２４の接触、更にベーン２０の破損が抑制される。
【００３４】
凍結判定部６０は、水温計４２により測定された温度と、時計３５により測定された時間とに基づいて、凍結を判定することができる。具体的には表１に示したように、凍結判定部６０が、凍結温度と、凍結温度が継続した時間との積の合計Ａと、融解温度と、融解温度が継続した時間との積の合計Ｂとを比較する。このため、精度高く凍結の判定をすることが可能となる。特に凍結判定部６０は、エンジン４０の停止から始動までの温度履歴に基づいて、凍結の判定を行う。このため、ベーン２０の凍結が発生しやすい冷間始動時において、効果的にベーン２０の破損を抑制することができる。
【００３５】
ただし、ベーン２０の回動が制限されることにより、サージングが発生する恐れがある。図６は、空気流量と圧力比との関係を例示するグラフである。横軸はコンプレッサ１１に流れる空気流量、縦軸は圧力比をそれぞれ示す。実線はエンジン４０の作動線、点線は隣り合うベーン２０が接触するまでベーン２０を閉じている場合（閉状態）のサージライン、破線はベーン２０回動制限時のサージラインをそれぞれ示す。
【００３６】
図６に示すように、ベーン２０の回動が制限されている場合、ベーン２０が閉じている場合よりも、圧力比は低下する。図中に破線の楕円で囲んだように、空気流量が小さい場合、作動線は回動制限時のサージラインより高圧力比側に位置する。このときサージングが発生する。サージングを抑制するための対策として、圧力比の低下、又は空気流量の増大がある。図４に示すように、回動制御部６１はエアフローメータ３１により測定され空気流量、及び過給圧センサ３３により測定された圧力を取得する。回動制御部６１は、空気量及び圧力に基づいて、図６に破線で示したようなサージラインを推定することができる。回動制御部６１は、エンジン４０の作動線が、推定されたサージラインより高圧力比側に位置しないように、ベーン２０を制御する。図６の例では、回動制御部６１がベーン２０を開方向に動かす。ベーン２０が開方向に回動することにより、圧力比は低下する。これにより図６に矢印で示すように、作動線は破線で示したサージラインより低圧力比側にシフトする。従って、サージングは抑制される。
【００３７】
また、ディフューザ流路１６に流体が流れている状態が時間ｔ０経過した場合、回動制限部６２は制限を解除する。これは時間ｔ０が経過するまでの間に、ベーン２０に付着した氷２４が融解していると考えられるためである。時間ｔ０は、氷２４が融解するような任意の時間とすることができる。
【実施例２】
【００３８】
実施例２は、氷の量を推定する例である。図７は、実施例２に係るコンプレッサの制御を例示するフローチャートである。図７のステップＳ１０〜Ｓ１３は、図５のステップＳ１０〜Ｓ１３と同じ制御であるため説明を省略する。
【００３９】
図７に示すように、ステップＳ１０においてＹｅｓの場合、推定部６４は、ベーン２０に付着している氷の量を推定する（ステップＳ１４）。回動制限部６２は、推定された氷の量に応じて、ベーン２０の回動を制限する（ステップＳ１１）。
【００４０】
このため実施例２によれば、ベーン２０の回動の制限は最適化される。従って、ベーン２０の回動の制限に起因する、コンプレッサ１１の圧縮効率の低下は抑制される。特に図１に示したように、低圧ＥＧＲシステムを用いる場合、大量の凝縮水が発生し、ベーン２０に付着する氷２４の量も多くなる可能性がある。このため、ベーン２０の回動は大きく制限される可能性がある。また回動が制限されている時間、言い換えれば時間ｔ０が長くなる可能性があり、圧縮効率の低下の影響が大きくなる恐れがある。実施例２によれば、推定部６４が氷の量を推定し、回動制限部６２が回動の制限を最適化するため、圧縮効率の低下を最小限に抑え、かつベーン２０の破損を抑制することができる。
【００４１】
次に氷の量の推定について説明する。表２は、推定部６４が作成するデータテーブルの例である。
【表２】
表２及び図４に示すように、推定部６４は、温度計３８により測定された温度Ｔ３、及び湿度推定部６３により推定されたＥＧＲガスの湿度ｍを取得する。推定部６４は、温度Ｔ３及び湿度ｍに基づいて、凝縮水の量（凝縮水量）Ｖを推定する。さらに推定部６４は、凝縮水量Ｖ、表１に示した温度と時間との積の合計Ａ及びＢに基づいて、ベーン２０に付着する氷２４の量を推定する。なお、氷２４の量とは、例えば体積又は厚さ等である。
【００４２】
温度Ｔ３が低く、湿度ｍが高い方が、推定される凝縮水量Ｖは多くなる。凝縮水量Ｖが多いほど、推定される氷の量も多くなる。氷の量が多いほど、回動制限部６２はベーン２０の回動を、大きく制限する。言い換えれば、ベーン２０は、狭い範囲で回動する。このため、ベーン２０の破損は抑制される。温度Ｔ３が高く、湿度ｍが低い方が、推定される凝縮水量Ｖは少なくなる。凝縮水量Ｖが少ないほど、推定される氷の量も少なくなる。氷の量が少ないほど、回動制限部６２は、ベーン２０の回動を小さく制限する。言い換えれば、ベーン２０は、より広い範囲で回動することができる。このように回動制限部６２は、ベーン２０の回動の制限を最適化するため、コンプレッサ１１の圧縮効率は高くなる。
【００４３】
特にエンジン４０の停止直前に推定部６４が表２に示したようなデータを取得することで、エンジン４０の停止期間中にコンプレッサ１１に滞留する凝縮水量Ｖを推定することができる。この場合、表１に示したようなエンジン４０の停止から始動までの温度履歴、及び停止期間中にコンプレッサ１１に滞留すると推定される凝縮水量Ｖに基づいて、推定部６４は氷の量を精度高く推定することができる。
【００４４】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１０ ＥＣＵ
１１ コンプレッサ
１６ ディフューザ流路
２０ ベーン
２３ アクチュエータ
３１ エアフローメータ
３３ 過給圧センサ
３５ 時計
３６ ＥＧＲクーラ
３８ 温度計
４０ エンジン
４２ 水温計
４３ 空燃比センサ
６０ 凍結判定部
６１ 回動制御部
６２ 回動制限部
６３ 湿度推定部
６４ 推定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディフューザ流路を開閉するように回動可能な複数のベーンと、
前記ベーンが凍結しているか判定する凍結判定部と、
前記凍結判定部により前記ベーンが凍結していると判定された場合、前記ディフューザ流路を閉じる方向への前記ベーンの回動を制限する回動制限部と、を具備することを特徴とする遠心圧縮機。
【請求項２】
前記遠心圧縮機により圧縮された空気が流入する内燃機関の冷却水の温度を測定する温度測定部と、
時間を測定する時間測定部と、を具備し、
前記温度測定部により測定された温度と、前記時間測定部により測定された前記温度が継続した時間とに基づいて、前記凍結判定部は判定を行うことを特徴とする請求項１記載の遠心圧縮機。
【請求項３】
水の融点以下の温度が継続した時間と前記水の融点以下の温度との積の合計が、水の融点以上の温度が継続した時間と前記水の融点以上の温度との積の合計よりも大きい場合、前記凍結判定部は前記ベーンが凍結していると判定し、
前記水の融点以下の温度が継続した時間と前記水の融点以下の温度との積の合計が、前記水の融点以上の温度が継続した時間と前記水の融点以上の温度との積の合計よりも小さい場合、前記凍結判定部は前記ベーンが凍結していないと判定することを特徴とする請求項２記載の遠心圧縮機。
【請求項４】
前記温度測定部は、前記内燃機関の停止から始動までにおける、前記冷却水の温度を測定し、
前記時間測定部は、前記内燃機関の停止から始動までにおいて前記温度測定部により測定された所定の温度が継続した時間を測定することを特徴とする請求項５記載の遠心圧縮機。
【請求項５】
前記内燃機関の動作状況に基づいて前記ベーンに付着した氷の量を推定する推定部を具備し、
前記回動制限部は、前記推定部により推定された氷の量に基づいて、前記ベーンの回動を制限することを特徴とする請求項１から４いずれか一項記載の遠心圧縮機。
【請求項６】
前記推定部により推定された氷の量が多い場合、前記回動制限部は前記ベーンの回動を大きく制限し、
前記氷の量が少ない場合、前記回動制限部は前記ベーンの回動を小さく制限することを特徴とする請求項５記載の遠心圧縮機。
【請求項１】
ディフューザ流路を開閉するように回動可能な複数のベーンと、
前記ベーンが凍結しているか判定する凍結判定部と、
前記凍結判定部により前記ベーンが凍結していると判定された場合、前記ディフューザ流路を閉じる方向への前記ベーンの回動を制限する回動制限部と、を具備することを特徴とする遠心圧縮機。
【請求項２】
前記遠心圧縮機により圧縮された空気が流入する内燃機関の冷却水の温度を測定する温度測定部と、
時間を測定する時間測定部と、を具備し、
前記温度測定部により測定された温度と、前記時間測定部により測定された前記温度が継続した時間とに基づいて、前記凍結判定部は判定を行うことを特徴とする請求項１記載の遠心圧縮機。
【請求項３】
水の融点以下の温度が継続した時間と前記水の融点以下の温度との積の合計が、水の融点以上の温度が継続した時間と前記水の融点以上の温度との積の合計よりも大きい場合、前記凍結判定部は前記ベーンが凍結していると判定し、
前記水の融点以下の温度が継続した時間と前記水の融点以下の温度との積の合計が、前記水の融点以上の温度が継続した時間と前記水の融点以上の温度との積の合計よりも小さい場合、前記凍結判定部は前記ベーンが凍結していないと判定することを特徴とする請求項２記載の遠心圧縮機。
【請求項４】
前記温度測定部は、前記内燃機関の停止から始動までにおける、前記冷却水の温度を測定し、
前記時間測定部は、前記内燃機関の停止から始動までにおいて前記温度測定部により測定された所定の温度が継続した時間を測定することを特徴とする請求項５記載の遠心圧縮機。
【請求項５】
前記内燃機関の動作状況に基づいて前記ベーンに付着した氷の量を推定する推定部を具備し、
前記回動制限部は、前記推定部により推定された氷の量に基づいて、前記ベーンの回動を制限することを特徴とする請求項１から４いずれか一項記載の遠心圧縮機。
【請求項６】
前記推定部により推定された氷の量が多い場合、前記回動制限部は前記ベーンの回動を大きく制限し、
前記氷の量が少ない場合、前記回動制限部は前記ベーンの回動を小さく制限することを特徴とする請求項５記載の遠心圧縮機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１９７７４９（Ｐ２０１２−１９７７４９Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６３３０４（Ｐ２０１１−６３３０４）
【出願日】平成２３年３月２２日（２０１１．３．２２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２２日（２０１１．３．２２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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