喘振抑制装置、废气涡轮式的增压器以及喘振抑制方法与流程

1.本公开涉及用于抑制废气涡轮式增压器中的喘振的喘振抑制装置、具备该喘振抑制装置的废气涡轮式的增压器以及使用了该喘振抑制装置的喘振抑制方法。
2.在汽车等中使用的发动机中，为了提高发动机的输出，有时搭载废气涡轮式的增压器。废气涡轮式的增压器利用来自发动机的废气使涡轮旋转，由此使经由旋转轴与涡轮连接的压缩机(离心压缩机)旋转，利用旋转驱动的压缩机压缩燃烧用气体而供给到发动机。
3.在专利文献1中，公开了一种辅助增压压力供给装置，该辅助增压压力供给装置具备：压力罐，该压力罐具有取入口和喷射口，该取入口与将压缩机和进气节气门连接的进气管连接，并与进气管连通，该喷射口将蓄积增压压力喷射到压缩机中；控制阀，其分别设置在取入口以及喷射口上；控制装置，其控制控制阀的开闭。辅助增压压力供给装置为了防止急加速时的压缩机的启动延迟，将蓄积在压力罐内的蓄积增压压力喷射到压缩机中。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本实开平1
‑
166724号公报


技术实现要素：

7.发明要解决的课题
8.但是，虽然要求压缩机具有较宽的工作范围，但已知如果压缩机的流量减少，则会产生喘振这样的不稳定现象，从而流量范围受到限制。关于这一点，在专利文献1中，没有公开任何用于抑制低流量时的喘振的见解。
9.另外，以往，从压缩机的下游侧排出的燃烧用气体经由将压缩机的下游侧和上游侧连接的再循环流路，立即被输送到压缩机的上游侧。在该情况下，由于输送到压缩机的上游侧的燃烧用气体的量受到压缩机的运转状态的影响，因此有可能无法根据压缩机的运转状态如何来抑制低流量时的喘振。
10.鉴于上述的情况，本发明的至少一个实施方式的目的在于提供一种喘振抑制装置，其能够稳定地抑制喘振的产生，能够扩大压缩机在低流量区域中的工作范围。
11.用于解决课题的方案
12.(1)本发明的至少一个实施方式的喘振抑制装置是用于抑制废气涡轮式的增压器中的喘振的喘振抑制装置，该喘振抑制装置具备：
13.高压罐，其构成为对比大气压高压的高压气体进行蓄压；
14.高压气体导入管路，其将上述增压器的比压缩机更靠上游侧的上游侧进气通路和上述高压罐连接；
15.开闭阀，其构成为能够开闭上述高压气体导入管路；
16.控制装置，其构成为基于上述增压器的上述压缩机的压力比与进气流量的关系性，控制上述开闭阀。
17.根据上述(1)的结构，控制装置构成为基于增压器的压缩机的压力比与进气流量的关系性来控制开闭阀，因此，在上述关系性中的喘振产生的可能性高的运转区域中，能够对开闭阀指示打开。如果打开开闭高压气体导入管路的开闭阀，则由于在高压罐中蓄压的高压气体比在上游侧进气通路中流动的燃烧用气体更高压，因此，在高压罐中蓄压的高压气体通过高压气体导入管路，流入上游侧进气通路。在此，在低流量时，增压器的壳体的护罩部(壳体中与叶轮叶片的前端对置的部分)附近，气流从护罩部剥离而形成负压区域。由于流入上游侧进气通路的高压气体在上述负压区域诱发气流，并朝向负压区域流动到轴向的下游侧，因此能够使上游侧进气通路中的比导入口更靠下游侧的气流的朝向轴向下游侧的流速分量增加。通过喘振抑制装置，使压缩机的入口附近的气流的朝向轴向下游侧的流速分量增加，从而能够防止气流从叶轮叶片或护罩部的剥离，因此能够抑制喘振的产生。因此，通过喘振抑制装置，能够扩大压缩机在低流量区域中的工作范围。
18.另外，根据上述(1)的结构，由于喘振抑制装置能够将高压气体在高压罐中事先蓄压好，因此能够不受发动机或增压器的运转状态的影响，以期望的时机使高压气体流到上游侧进气通路。另外，喘振抑制装置通过控制装置控制开闭阀的开闭，能够使必要量的高压气体流到上游侧进气通路。因此，根据上述的结构，与不设置高压罐的情况相比，喘振抑制装置能够稳定地抑制喘振的产生，且能够防止控制装置进行的开闭阀的开闭控制的复杂化。
19.(2)在几个实施方式中，上述(1)所述的喘振抑制装置还具备废气取入管路，该废气取入管路将下游侧迂回通路和上述高压罐连接，该下游侧迂回通路比迂回通路中的、设置在上述迂回通路中的废气闸阀更靠下游侧，该迂回通路将比上述增压器的涡轮更靠上游侧的上游侧废气通路和比上述涡轮更靠下游侧的下游侧废气通路连接。
20.根据上述(2)的结构，喘振抑制装置能够经由废气取入管路将废气从下游侧迂回通路取入到高压罐中。因此，喘振抑制装置能够有效利用本来应该排出到外部的废气，能够从上述废气中回收能量。在此，在将上游侧废气通路和下游侧废气通路连接的迂回通路中流动的废气比经由涡轮在下游侧废气通路中流动的废气的压力高出与未被涡轮回收的能量对应的量。因此，喘振抑制装置通过将在迂回通路中流动的废气导入上游侧进气通路，而能够有效地增加压缩机的入口附近的气流的朝向轴向下游侧的流速分量。
21.(3)在几个实施方式中，上述(1)或(2)所述的喘振抑制装置还具备将egr气体通路和上述高压罐连接的egr气体取入管路，该egr气体通路将比上述增压器的涡轮更靠下游侧的下游侧废气通路和上述上游侧进气通路连接。
22.根据上述(3)的结构，喘振抑制装置能够经由egr气体取入管路从egr气体通路将egr气体取入到高压罐中。因此，能够有效利用egr气体。
23.(4)在几个实施方式中，上述(1)～(3)中任一项所述的喘振抑制装置还具备漏气取入管路，该漏气取入管路构成为将从发动机排出的漏气输送到上述高压罐。
24.根据上述(4)的结构，喘振抑制装置能够经由漏气取入管路将从发动机排出的漏气取入到高压罐中。因此，喘振抑制装置能够有效利用本来应该排出到外部的漏气，能够从上述漏气回收能量。
25.(5)在几个实施方式中，上述(1)～(4)中任一项所述的喘振抑制装置还具备燃烧用气体取入管路，该燃烧用气体取入管路将比上述压缩机更靠下游侧的下游侧进气通路和
上述高压罐连接。
26.根据上述(5)的结构，喘振抑制装置能够将在压缩机中被压缩后的燃烧用气体从下游侧进气通路取入到高压罐中。例如在汽车的制动器工作时等不需要压缩机进行压缩的情况下，通过将压缩后的燃烧用气体输送到高压罐，而能够有效利用压缩后的燃烧用气体。
27.(6)在几个实施方式中，上述(1)～(5)中任一项所述的喘振抑制装置还具备电动压缩机，该电动压缩机构成为将上述高压气体压送到上述高压罐。
28.根据上述(6)的结构，能够通过电动压缩机将高压气体压送到高压罐。在该情况下，由于能够更可靠地将高压气体在高压罐中进行蓄压，因此能够更稳定地抑制喘振的产生。
29.(7)在几个实施方式中，在上述(1)～(6)中任一项所述的喘振抑制装置中，上述高压气体导入管路包括至少一个导入口，该至少一个导入口构成为在合流点处，将上述高压气体以朝向具有朝向上述压缩机的轴向的下游侧的分量的方向的方式导入上述上游侧进气通路，该合流点是在上述高压气体导入管路中流动的上述高压气体和在上述上游侧进气通路中流动的燃烧用气体的合流点。
30.根据上述(7)的结构，高压气体在与在上游侧进气通路中流动的燃烧用气体的合流点处，朝向具有朝向压缩机的轴向的下游侧的分量的方向流动，因此能够有效地增加上游侧进气通路中的比导入口更靠下游侧的气流的朝向轴向下游侧的流速分量。因此，根据上述的结构，通过有效地增加压缩机的入口附近的气流的朝向轴向下游侧的流速分量，能够更可靠地防止气流从叶轮叶片或护罩部的剥离，能够更稳定地抑制喘振的产生。
31.(8)在几个实施方式中，在上述(1)～(7)中任一项所述的喘振抑制装置中，上述高压气体导入管路包括至少一个导入口，该至少一个导入口构成为在合流点处，将上述高压气体以朝向具有朝向上述压缩机的旋转方向的下游侧的分量的方向的方式导入上述上游侧进气通路，该合流点是在上述高压气体导入管路中流动的上述高压气体和在上述上游侧进气通路中流动的燃烧用气体的合流点。
32.根据上述(8)的结构，高压气体在与在上游侧进气通路中流动的燃烧用气体的合流点处，朝向具有朝向压缩机的旋转方向的下游侧的分量的方向回旋地流动，因此能够在上游侧进气通路中的比导入口更靠下游侧的气流中有效地增加朝向压缩机的旋转方向的下游侧的流速分量(回旋分量)。因此，根据上述的结构，通过在压缩机的入口附近的气流中有效地增加回旋分量，能够更可靠地防止气流从叶轮叶片或护罩部的剥离，能够更稳定地抑制喘振的产生。
33.(9)本发明的至少一个实施方式的涡轮式的增压器具备上述(1)～(8)中任一项所述的喘振抑制装置。
34.根据上述(9)的结构，涡轮式的增压器具备上述喘振抑制装置，因此能够稳定地抑制喘振的产生，进而能够扩大压缩机在低流量区域中的工作范围。
35.(10)本发明的至少一个实施方式的喘振抑制方法是使用了抑制废气涡轮式的增压器中的喘振的喘振抑制装置的喘振抑制方法，
36.上述喘振抑制装置具备：
37.高压罐，其构成为对比大气压高压的高压气体进行蓄压；
38.高压气体导入管路，其将比压缩机更靠上游侧的上游侧进气通路和上述高压罐连
接；
39.开闭阀，其构成为能够开闭上述高压气体导入管路；
40.上述喘振抑制装置方法：
41.将上述高压气体在上述高压罐中进行蓄压的步骤；
42.基于上述增压器的上述压缩机的压力比与进气流量的关系性来控制上述开闭阀的步骤。
43.根据上述(10)的方法，喘振抑制方法具备基于压缩机的压力比与进气流量的关系性来控制开闭阀的步骤，因此，能够在上述关系性中的喘振产生的可能性高的运转区域中，对开闭阀指示打开。如果打开开闭高压气体导入管路的开闭阀，则在高压罐中蓄压的高压气体流入上游侧进气通路，在形成于护罩部附近的负压区域诱发气流，并朝向负压区域流动到轴向的下游侧，因此能够使上游侧进气通路中的比导入口更靠下游侧的气流的朝向轴向下游侧的流速分量增加。通过控制上述开闭阀的步骤，使压缩机的入口附近的气流的朝向轴向下游侧的流速分量增加，从而能够防止气流从叶轮叶片或护罩部的剥离，因此能够抑制喘振的产生。因此，通过喘振抑制方法，能够扩大压缩机在低流量区域中的工作范围。
44.另外，根据上述(10)的方法，由于喘振抑制方法具备将高压气体在高压罐中进行蓄压的步骤，因此能够不受发动机或增压器的运转状态的影响，以期望的时机使高压气体流到上游侧进气通路。另外，通过控制开闭阀的开闭，能够使必要量的高压气体流到上游侧进气通路。
45.因此，根据上述的方法，与不设置高压罐的情况相比，能够稳定地抑制喘振的产生。
46.发明效果
47.根据本发明的至少一个实施方式，提供一种喘振抑制装置，其能够稳定地抑制喘振的产生，能够扩大压缩机在低流量区域中的工作范围。
附图说明
48.图1是概略地示出一个实施方式的废气涡轮式的增压器的结构的概略结构图。
49.图2是用于说明压缩机的压力比与进气流量的关系性的曲线图。
50.图3是一个实施方式中的控制装置的框图。
51.图4是沿着一个实施方式中的压缩机的轴线的概略剖视图。
52.图5是概略地示出另一实施方式的废气涡轮式的增压器的结构的概略结构图。
53.图6是概略地示出另一实施方式的废气涡轮式的增压器的结构的概略结构图。
54.图7是一个实施方式的喘振抑制方法的流程图。
具体实施方式
55.以下，参照附图对本发明的几个实施方式进行说明。但是，作为实施方式记载的或附图所示的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等并不是将本发明的范围限定于此的意思，只不过是说明例。
56.例如，表示在“某一方向上”、“沿着某一方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或“同轴”等相对或绝对的配置的表达不仅表示严密地这样的配置，还表示带有公差、或者能
够获得相同功能的程度的角度或距离而相对地位移的状态。
57.例如，表示“相同”、“相等”以及“均质”等事物为相等的状态的表达不仅表示严格相等的状态，还表示存在公差、或者能够获得相同功能的程度的差的状态。
58.例如，表示四边形状或圆筒形状等形状的表达不仅表示几何学上严格意义上的四边形状或圆筒形状等形状，在能够获得相同效果的范围内，还表示包含凹凸部或倒角部等的形状。
59.另一方面，“具备”、“包括”或“具有”一个构成要素这样的表达并不是排除其他构成要素的存在的排他性的表达。
60.需要说明的是，对于相同的结构，有时标注相同的附图标记并省略说明。
61.图1是概略地示出一个实施方式的废气涡轮式的增压器的结构的概略结构图。
62.如图1所示，几个实施方式的喘振抑制装置4是用于抑制在废气涡轮式的增压器1中喘振的产生的装置，搭载在增压器1上。
63.如图1所示，增压器1具备增压器主体3(涡轮增压器)、上述喘振抑制装置4、供向发动机11供给的燃烧用气体流动的进气通路12、供从发动机11排出的废气流动的废气通路13。作为燃烧用气体，可以举出新气、egr气体、它们的混合气体等。
64.如图1所示，增压器主体3包括：设置在进气通路12中的压缩机31、设置在废气通路13中的涡轮32、将压缩机31和涡轮32机械连接的旋转轴33、构成为收容压缩机31、涡轮32以及旋转轴33的壳体34。压缩机31以及涡轮32构成为能够经由旋转轴33一体地旋转。
65.增压器主体3构成为，利用从发动机11排出的废气对涡轮32进行旋转驱动，并利用与涡轮32联动而在同轴上旋转驱动的压缩机31来压缩在进气通路12中流动的燃烧用气体。
66.如图1所示，将进气通路12中的比压缩机31更靠上游侧作为上游侧进气通路12a，将比压缩机31更靠下游侧作为下游侧进气通路12b。下游侧进气通路12b将压缩机31的下游侧和发动机11的上游侧连接。另外，如图1所示，将废气通路13中的比涡轮32更靠上游侧作为上游侧废气通路13a，将比涡轮32更靠下游侧作为下游侧废气通路13b。上游侧废气通路13a将发动机11的下游侧和涡轮32的上游侧连接。
67.在图1所示的实施方式中，增压器1在上游侧进气通路12a中设置有从燃烧用气体去除灰尘等的空气滤清器14。另外，在图1所示的实施方式中，在下游侧进气通路12b中设置对被压缩机31压缩而升温的燃烧用气体进行冷却的空气冷却器15。
68.在图示的实施方式中，如图1所示，增压器1具备：迂回通路16，其构成为将从发动机11排出的废气不经由涡轮32而从涡轮32的上游侧输送到下游侧；废气闸阀(waste gate valve)17，其设置在迂回通路16中。将迂回通路16的比废气闸阀17更靠下游侧作为下游侧迂回通路16a。
69.在图1所示的实施方式中，如图1所示，迂回通路16与设置于上游侧废气通路13a的分支部131以及设置于下游侧废气通路13b的合流部132连接。废气闸阀17构成为能够开闭迂回通路16。
70.通过将废气闸阀17开放，使朝向涡轮32流动的废气的一部分分流到迂回通路16，而能够降低导入到涡轮32的废气的量和能量，进而能够降低燃烧用气体的增压压力。
71.如图1所示，喘振抑制装置4具备：高压罐5，其构成为对比大气压高压的高压气体进行蓄压；高压气体导入管路(line)6，其将上游侧进气通路12a和高压罐5连接；导入侧开
闭阀7，其构成为能够开闭高压气体导入管路6；控制装置10，其构成为控制导入侧开闭阀7的开闭。
72.导入侧开闭阀7与控制装置10电连接，具有根据从控制装置10发送的信号而工作的未图示的马达以及促动器，构成为能够根据控制装置10的指示进行开闭。导入侧开闭阀7可以是开闭阀，也可以是能够调整开度的开度调整阀。
73.在图示的实施方式中，导入侧开闭阀7是开度调整阀，构成为能够变更为与控制装置10指示的指示开度对应的开度。在该情况下，通过使导入侧开闭阀7成为与控制装置10指示的指示开度对应的开度，能够调整在高压气体导入管路6的比导入侧开闭阀7更靠下游侧流动的高压气体的流量。
74.在图示的实施方式中，高压罐5构成为位于增压器主体3以及发动机11的外部。
75.在图示的实施方式中，如图1所示，高压气体导入管路6将设置在上游侧进气通路12a的比空气滤清器14更靠下游侧且壳体34内的合流部121、和高压罐5连接。需要说明的是，在其他几个实施方式中，上述合流部121也可以设置在上游侧吸气通路12a的比壳体34更靠上游侧。
76.图2是示出一个实施方式的压缩机映射(map)的图。
77.图2所示的压缩机映射m是横轴为压缩机31的进气流量w、纵轴为压缩机31的压力比pf(出口压力po相对于入口压力pi的压力比)的映射。压缩机映射m预先通过稳态试验制成。根据压缩机31的运转点r1在压缩机映射m上的位置，能够判断增压器主体3的工作区域和效率。
78.在图2中，示出了增压器主体3的设计上的喘振线l1和设计上的发动机工作线l2。喘振线l1以及发动机工作线l2不考虑上述的喘振抑制装置4。如图所示，以喘振线l1为边界，划分为喘振运转区域rs(图中左侧)和正常运转区域rn(图中右侧)。在此，喘振运转区域rs是产生喘振的可能性高的区域，正常运转区域rn是增压器主体3正常工作的区域。发动机工作线l2设定为与喘振线l1之间具有低流量侧余量lm。
79.如图2所示，在压缩机映射m中，预先设定产生喘振的可能性高的运转区域即低流量运转区域lf。在图示的实施方式中，低流量运转区域lf是包括喘振线l1的区域。另外，在图2所示的实施方式中，低流量运转区域lf是包括喘振运转区域rs的与喘振线l1相邻的部分、以及正常运转区域rn的与喘振线l1相邻的部分这两者的区域。需要说明的是，在其他几个实施方式中，低流量运转区域lf可以是包括喘振运转区域rs的与喘振线l1相邻的部分、或正常运转区域rn的与喘振线l1相邻的部分的某一方的区域。
80.图3是一个实施方式中的控制装置的框图。
81.在图示的实施方式中，如图1所示，增压器1还具备运转点取得装置18，该运转点取得装置18构成为取得与压缩机31的运转点r1相关的信息。
82.如图3所示，控制装置10构成为与运转点取得装置18电连接，从运转点取得装置18发送与压缩机31的运转点r1相关的信息。控制装置10具备运转点取得部101，该运转点取得部101构成为从与压缩机31的运转点r1相关的信息取得运转点r1。
83.在图1所示的实施方式中，运转点获取装置18包括：设置于上游侧进气通路12a且能够检测压缩机31的入口压力pi的入口压力传感器18a、设置于下游侧进气通路12b且能够检测压缩机31的出口压力po的出口压力传感器18b；设置于上游侧进气通路12a且能够检测
导入压缩机31的进气流量w的流量传感器18c。在该情况下，运转点取得部101根据入口压力传感器18a检测出的入口压力pi以及出口压力传感器18b检测出的出口压力po而计算出压力比pf，并根据计算出的压力比pf以及流量传感器18c检测出的进气流量w来取得运转点r1。需要说明的是，控制装置10只要能够取得压缩机31的运转点r1即可，也可以使用与上述的传感器一类不同的传感器。
84.控制装置10构成为，基于压缩机31的压力比与进气流量的关系性，控制导入侧开闭阀7的开闭。在图示的实施方式中，控制装置10构成为由中央处理装置(cpu)、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)以及i/o接口等构成的微型计算机。在一个实施方式中，控制装置10由用于控制发动机11的电子控制单元(ecu装置)构成。
85.如图3所示，控制装置10具备：上述的运转点取得部101；判定部102，其构成为判定运转点r1是否位于上述的低流量运转区域lf内；开闭指示部103，其构成为对导入侧开闭阀7指示开闭动作；存储部104，其存储上述的压缩机映射m。在图示的实施方式中，将运转点r1作为输入值、将导入侧开闭阀7的开度作为输出值的控制映射m2预先存储在存储部104中。
86.判定部102判定由运转点取得部101取得的运转点r1是否位于压缩机映射m的低流量运转区域lf内。判定部102通过比较上述运转点r1和存储在存储部104中的压缩机映射m，而判定运转点r1是否位于压缩机图m中的低流量运转区域lf内。
87.在判定部102判定为运转点r1位于低流量运转区域lf内时，开闭指示部103指示导入侧开闭阀7打开。在图示的实施方式中，开闭指示部103基于控制映射m2，向导入侧开闭阀7指示从运转点r1取得的导入侧开闭阀7的开度。
88.图4是沿着一个实施方式中的压缩机的轴线的概略剖视图。
89.如图4所示，上述的高压气体导入管路6包括至少一个导入口61，该至少一个导入口61在合流点p处，导入高压气体，该合流点p是在高压气体导入管路6中流动的高压气体和在上游侧进气通路12a中流动的燃烧用气体的合流点。
90.如图4所示，在导入到压缩机31的燃烧用气体的流量低的情况下，增压器主体3的壳体34的护罩部37(壳体34中与压缩机31的叶轮35的叶轮叶片36的前端对置的部分)附近，气流f从护罩部37剥离而形成负压区域n。
91.几个实施方式的喘振抑制装置4例如如图1所示，具备：上述的高压罐5，其构成为对比大气压高压的高压气体进行蓄压；上述的高压气体导入管路6，其将上述的上游侧进气通路12a和高压罐5连接；上述的导入侧开闭阀7(开闭阀)，其构成为能够开闭高压气体导入管路6；上述的控制装置10，其构成为基于增压器主体3的压缩机的压力比和进气流量的关系性来控制导入侧开闭阀7的开闭。
92.根据上述的结构，控制装置10构成为基于增压器主体3的压缩机31的压力比与进气流量的关系性来控制导入侧开闭阀7，因此，在上述关系性中的喘振产生的可能性高的运转区域(低流量运转区域lf)中，能够对导入侧开闭阀7指示打开。如果打开开闭高压气体导入管路6的导入侧开闭阀7，则由于在高压罐5中蓄压的高压气体比在上游侧进气通路12a中流动的燃烧用气体更高压，因此，在高压罐5中蓄压的高压气体通过高压气体导入管路6，流入上游侧进气通路12a。在此，在低流量时，增压器主体3的壳体34的护罩部37附近，气流f从护罩部37剥离而形成负压区域n。由于流入到上游侧进气通路12a的高压气体在负压区域n中诱发气流，并朝向负压区域n流动到轴向的下游侧，因此能够使上游侧进气通路12a中的
比导入口61更靠下游侧的气流的朝向轴向下游侧的流速分量增加。通过喘振抑制装置4，使压缩机31的入口附近的气流f的朝向轴向下游侧的流速分量增加，从而能够防止气流f从叶轮叶片36或护罩部37的剥离，因此能够抑制喘振的产生。因此，通过喘振抑制装置4，能够扩大压缩机31在低流量区域中的工作范围。
93.另外，根据上述的结构，由于喘振抑制装置4能够事先将高压气体在高压罐5中蓄压好，因此能够不受发动机11或增压器主体3的运转状态的影响，以期望的时机使高压气体流到上游侧进气通路12a。另外，喘振抑制装置4通过控制装置10控制导入侧开闭阀7的开闭，能够使必要量的高压气体流到上游侧进气通路12a。因此，根据上述的结构，与不设置高压罐5的情况相比，喘振抑制装置4能够稳定地抑制喘振的产生，且能够防止控制装置10进行的导入侧开闭阀7的开闭控制的复杂化。
94.图5是概略地示出另一实施方式的废气涡轮式的增压器的结构的概略结构图。图6是概略地示出另一实施方式的废气涡轮式的增压器的结构的概略结构图。
95.在几个实施方式中，如图1、5、6所示，喘振抑制装置4具备上述的高压罐5、上述的高压气体导入管路6、上述的导入侧开闭阀7、上述的控制装置10、构成为将高压气体输送到高压罐5的至少一个高压气体取入管路8、构成为能够开闭高压气体取入管路8的取入侧开闭阀9。控制装置10构成为控制取入侧开闭阀9的开闭。
96.取入侧开闭阀9与控制装置10电连接，具有根据从控制装置10发送的信号而工作的未图示的马达以及促动器，构成为能够根据控制装置10的指示进行开闭。取入侧开闭阀9可以是开闭阀，也可以是能够调整开度的开度调整阀。
97.在图示的实施方式中，取入侧开闭阀9是开度调整阀，构成为能够变更为与控制装置10指示的指示开度对应的开度。在该情况下，通过使取入侧开闭阀9成为与控制装置10指示的指示开度对应的开度，能够调整在高压气体取入管路8的比取入侧开闭阀9更靠下游侧流动的高压气体的流量。
98.根据上述的结构，喘振抑制装置4能够从对增压器1、发动机11、或搭载有发动机11的汽车等所具有的高压气体进行蓄压的高压部，经由高压气体取入管路8，将高压气体输送到高压罐5。另外，通过控制装置10控制取入侧开闭阀9的开闭，能够将必要量的高压气体取入到高压罐5中。
99.在几个实施方式中，如图1所示，上述的喘振抑制装置4具备将上述的下游侧迂回通路16a与上述的高压罐5连接的上述的废气取入管路8a。换而言之，上述的至少一个高压气体取入管路8包括废气取入管路8a。另外，上述的取入侧开闭阀9包括设置在废气取入管路8a上的取入侧开关阀9a。
100.在图1所示的实施方式中，废气取入管路8a与设置于下游侧迂回通路16a的分支部161以及高压罐5连接。在下游侧迂回通路16a中流动的废气比在下游侧废气通路13b中流动的废气或大气压高压。
101.根据上述的结构，喘振抑制装置4能够经由废气取入管路8a将废气从下游侧迂回通路16a取入到高压罐5中。因此，喘振抑制装置4能够有效利用本来应该排出到外部的废气，能够从废气中回收能量。在此，在将上游侧废气通路13a和下游侧废气通路13b连接的迂回通路16中流动的废气比经由涡轮32在下游侧废气通路13b中流动的废气的压力高出与未被涡轮32回收的能量对应的量。因此，喘振抑制装置4通过将在迂回通路16中流动的废气导
入上游侧进气通路12a，而能够有效地增加压缩机31的入口附近的气流f的朝向轴向下游侧的流速分量。
102.在几个实施方式中，如图5所示，上述的增压器1具备：egr气体通路19，其将上述的下游侧废气通路13b和上游侧进气通路12a连接；egr气体阀20，其构成为能够开闭egr气体通路19。增压器1构成为，通过egr气体通路19以及egr气体阀20，使从发动机11排出并在下游侧废气通路13b中流动的废气的一部分作为egr气体，回流到比压缩机31更靠上游侧。
103.如图5所示，上述的喘振抑制装置4具备将egr气体通路19和高压罐5连接的egr气体取入管路8b。换而言之，上述的至少一个高压气体取入管路8包括egr气体取入管路8b。另外，上述的取入侧开闭阀9包括设置在egr气体取入管路8b中的取入侧开闭阀9a。
104.在图示的实施方式中，egr气体阀20与控制装置10电连接，具有根据从控制装置10发送的信号而工作的未图示的马达以及促动器，构成为能够根据控制装置10的指示进行开闭。egr气体阀20可以是开闭阀，也可以是能够调整开度的开度调整阀。
105.在图5所示的实施方式中，egr气体阀20是开度调整阀，构成为能够变更为与控制装置10指示的指示开度对应的开度。在该情况下，通过使egr气体阀20成为与控制装置10指示的指示开度对应的开度，能够调整回流到上游侧进气通路12a的egr气体的流量。
106.在图5所示的实施方式中，增压器1具备废气脱硫装置21，该废气脱硫装置21设置在egr气体通路19比egr气体阀20更靠上游侧，并构成为对在egr气体通路19中流动的废气进行脱硫。egr气体通路19与下游侧废气通路13b的分支部133以及上游侧进气通路12a的合流部122连接。合流部122位于比上述合流部121更靠上游侧。需要说明的是，在图示的实施方式中，合流部122位于比壳体34更靠上游侧，但也可以位于壳体34内。
107.在图5所示的实施方式中，egr气体取入管路8b与设置在egr气体通路19的比egr气体阀20更靠上游侧且比废气脱硫装置21更靠下游侧的分支部191以及高压罐5连接。在该情况下，通过废气脱硫装置21从egr气体通路19向egr气体取入管路8b输送脱硫后的egr气体。在egr气体通路19中流动的废气比大气压高压。
108.根据上述的结构，喘振抑制装置4能够经由egr气体取入管路8b从egr气体通路19将egr气体取入到高压罐5中。因此，能够有效利用egr气体。
109.在几个实施方式中，如图6所示，上述的喘振抑制装置4具备构成为将从发动机11排出的漏气(blowby gas)输送到高压罐5的漏气取入管路8c。换而言之，上述的至少一个高压气体取入管路8包括漏气取入管路8c。另外，上述的取入侧开闭阀9包括设置在漏气取入管路8c中的取入侧开闭阀9c。
110.在图6所示的实施方式中，发动机11具有对从发动机11的燃烧室排出的漏气进行蓄压的蓄压部111。漏气取入管路8c与蓄压部111以及高压罐5连接。漏气比大气压高压。
111.根据上述的结构，喘振抑制装置4能够经由漏气取入管路8c将从发动机11排出的漏气取入到高压罐5中。因此，喘振抑制装置4能够有效利用本来应该排出到外部的漏气，能够从上述漏气回收能量。
112.在几个实施方式中，如图6所示，上述的喘振抑制装置4具备将上述的下游侧进气通路12b与高压罐5连接的燃烧用气体取入管路8d。换而言之，上述的至少一个高压气体取入管路8包括燃烧用气体取入管路8d。另外，上述的取入侧开闭阀9包括设置在燃烧用气体取入管路8d中的取入侧开闭阀9d。
113.在图6所示的实施方式中，燃烧用气体取入管路8d与设置于下游侧进气通路12b的分支部123以及高压罐5连接。在下游侧进气通路12b中流动的燃烧用气体比大气压高压。
114.根据上述的结构，喘振抑制装置4能够将在压缩机31中被压缩后的燃烧用气体从下游侧进气通路12b取入到高压罐5中。例如在汽车的制动器工作时等不需要压缩机31进行压缩的情况下，通过将压缩后的燃烧用气体输送到高压罐5，能够有效利用压缩后的燃烧用气体。
115.在几个实施方式中，上述的喘振抑制装置4还具备电动压缩机22，该电动压缩机22构成为将高压气体压送到高压罐5。
116.在图示的实施方式中，如图6所示，增压器6具备构成为充满气体的气体罐23和构成为将气体导入气体罐23的气体导入管路24。
117.在图示的实施方式中，电动压缩机22构成为通过电力驱动来压缩气体罐23内的气体。如图6所示，喘振抑制装置4具备将气体罐23和高压罐5连接的压缩空气导入管路8e。换而言之，上述的至少一个高压气体取入管路8包括压缩空气导入管路8e。另外，上述的取入侧开闭阀9包括设置在压缩空气导入管路8e中的取入侧开闭阀9e。
118.在气体罐23中被压缩而在压缩空气导入管路8e中流动的压缩气体比大气压高压。在一个实施方式中，气体导入管路24的一端被开放，构成为经由气体导入管路24将大气中的空气导入气体罐23。
119.在几个其他实施方式中，上述的电动压缩机22可以构造为压缩高压罐5内的气体。
120.根据上述的结构，能够通过电动压缩机22将高压气体压送到高压罐5。在该情况下，由于能够更可靠地将高压气体在高压罐5中进行蓄压，因此能够更稳定地抑制喘振的产生。特别是，通过构成为利用增压器1、发动机11、或搭载有发动机11的汽车等的剩余电力来驱动电动压缩机22，能够抑制消耗电力。
121.在几个实施方式中，如图4所示，上述的至少一个导入口61构成为，在上述的合流点p处，将高压气体以朝向具有朝向压缩机31的轴向的下游侧的分量a的方向c的方式导入上游侧进气通路12a。在图4所示的实施方式中，导入口61构成为沿着轴向导入高压气体，但在其他几个实施方式中，导入口61也可以构成为向径向内侧或向径向外侧倾斜的方向导入高压气体。
122.在图示的实施方式中，如图4所示，上游侧进气通路12a包括在周面形成有贯通孔344的管状部341。在一个实施方式中，上述的壳体34具有管状部341。高压气体导入管路6包括在前端设置有导入口61，并且构成为能够插通贯通孔344的喷嘴部62。即，管状部341和喷嘴部62是分体的。喷嘴部62构成为，在喷嘴部62插通于贯通孔344时，导入口61位于上游侧进气通路12a内。
123.在图4所示的实施方式中，喷嘴部62包括凸缘部63，该凸缘部63构成为通过未图示的螺栓(紧固件)固定在管状部341的外周面342上。如图4所示，在管状部341的外周面342上也可以形成有收纳凸缘部63的锪孔343，该锪孔343与贯通孔344连通。
124.根据上述的结构，高压气体在与在上游侧进气通路12a中流动的燃烧用气体的合流点p处，朝向具有朝向压缩机31的轴向的下游侧的分量a的方向c流动，因此能够有效地增加上游侧进气通路12a中的比导入口61更靠下游侧的气流的朝向轴向下游侧的流速分量。因此，根据上述的结构，通过有效地增加压缩机31的入口附近的气流f的朝向轴向下游侧的
流速分量，能够更可靠地防止气流从叶轮叶片36或护罩部37的剥离，能够更稳定地抑制喘振的产生。
125.在几个实施方式中，如图4所示，上述的至少一个导入口61构成为，在上述的合流点p处，将高压气体以朝向具有朝向压缩机31的旋转方向r上的下游侧的分量b的方向c的方式导入上游侧进气通路12a。在图4所示的实施方式中，方向c具有上述的分量a以及上述的分量b这两者，但在其他几个实施方式中，方向c也可以具有分量a或分量b之一。
126.根据上述的结构，高压气体在与在上游侧进气通路12a中流动的燃烧用气体的合流点p处，朝向具有朝向压缩机31的旋转方向r上的下游侧的分量b的方向c回旋地流动，因此能够有效地增加上游侧进气通路12a中的比导入口61更靠下游侧的气流中朝向压缩机31的旋转方向r上的下游侧的流速分量(回旋分量)。因此，根据上述的结构，通过在压缩机31的入口附近的气流f中有效地增加回旋分量，而能够更可靠地防止气流从叶轮叶片36或护罩部37的剥离，能够更稳定地抑制喘振的产生。
127.在几个实施方式中，上述的运转点取得装置18包括上述的入口压力传感器18a以及出口压力传感器18b、能够检测压缩机31的转速的转速传感器18d。另外，在其他几个实施方式中，上述的运转点取得装置18包括上述的流量传感器18c和转速传感器18d。在图4所示的实施方式中，转速传感器18d安装在护罩部37上。在这些情况下，控制装置10能够基于运转点取得装置18所取得的信息来取得运转点r1。
128.在其他几个实施方式中，上述的运转点取得装置18包括能够检测壳体34的护罩部37附近的温度的温度传感器18e。在图4所示的实施方式中，温度传感器18e安装在护罩部37上。在该情况下，当在护罩部37附近产生逆流时温度上升，因此能够通过温度传感器18e掌握是否产生了逆流。因此，通过在运转点取得装置18中包含温度传感器18e，能够更稳定地抑制喘振的产生。
129.在几个实施方式中，上述的涡轮式的增压器1具备上述的喘振抑制装置4。在该情况下，由于涡轮式的增压器1具备喘振抑制装置4，因此能够稳定地抑制喘振的产生，进而能够扩大压缩机31在低流量区域中的工作范围。
130.图7是一个实施方式的喘振抑制方法的流程图。
131.几个实施方式的喘振抑制方法200是使用了喘振抑制装置4的喘振抑制方法，该喘振抑制装置4抑制废气涡轮式的增压器1中的喘振，上述的喘振抑制装置4具备上述的高压罐5、上述的高压气体导入管线6和上述的导入侧开闭阀7。如图7所示，上述的喘振抑制方法200具备：在高压罐5中对高压气体进行蓄压的步骤s1、和基于增压器主体3的压缩机31的压力比与进气流量的关系性来控制导入侧开闭阀7的步骤s2。
132.在图示的实施方式中，如图7所示，上述的步骤s2包括步骤s3～s5。
133.在步骤s3中，进行取得压缩机31的运转点r1。运转点r1可以通过上述的运转点取得装置18以及控制装置10的运转点取得部101取得，也可以通过其他方法取得。
134.在步骤s4中，判定运转点r1是否位于压缩机映射m的低流量运转区域lf内。上述判定可以是控制装置10的判定部102进行，也可以通过手动进行。在运转点r1不位于低流量运转区域lf内的情况下(步骤s4中为“否”)，流程结束。
135.在运转点r1位于低流量运转区域lf内的情况下(步骤s4中为“是”)，进行打开导入侧开闭阀7(步骤s5)。导入侧开闭阀7的打开动作可以由从控制装置10的开闭指示部103接
收到信号的导入侧开闭阀7进行，也可以通过手动进行。
136.根据上述的方法，喘振抑制方法200具备基于压缩机31的压力比与进气流量的关系性来控制导入侧开闭阀7的步骤s2，因此，在上述关系性中的喘振产生的可能性高的运转区域(低流量运转区域lf)中，能够对导入侧开闭阀7指示打开。如果打开开闭高压气体导入管路6的导入侧开闭阀7，则在高压罐5中蓄压的高压气体流入上游侧进气通路12a，在形成于护罩部37附近的负压区域n诱发气流，并朝向负压区域n流动到轴向的下游侧，因此能够使上游侧进气通路12a中的比导入口61更靠下游侧的气流的朝向轴向下游侧的流速分量增加。通过步骤s2，使压缩机31的入口附近的气流f的朝向轴向下游侧的流速分量增加，从而能够防止气流f从叶轮叶片36或护罩部37的剥离，因此能够抑制喘振的产生。因此，通过喘振抑制方法200，能够扩大压缩机31在低流量区域中的工作范围。
137.另外，根据上述的方法，由于喘振抑制方法200具备将高压气体在高压罐5中进行蓄压的步骤s1，因此能够不受发动机11或增压器主体3的运转状态的影响，以期望的时机使高压气体流到上游侧进气通路12a。另外，通过控制导入侧开闭阀7的开闭，能够使必要量的高压气体流到上游侧进气通路12a。因此，根据上述的方法，与不设置高压罐5的情况相比，能够稳定地抑制喘振的产生。
138.本发明不限定于上述的实施方式，还包括对上述实施方式施加了变形的方式、和将这些方式适当组合的方式。例如，增压器1可以具备迂回通路16以及egr气体通路19这两者，高压气体取入管路8可以包括废气取入管路8a以及egr气体取入管路8b这两者。
139.附图标记说明
140.1 增压器
141.3 增压器主体
142.4 喘振抑制装置
143.5 高压罐
144.6 高压气体导入管路
145.7 导入侧开闭阀
146.8 高压气体取入管路
147.8a 废气取入管路
148.8b egr 气体取入管路
149.8c 漏气取入管路
150.8d 燃烧用气体取入管路
151.8e 压缩空气导入管路
152.9、9a～9e 取入侧开闭阀
153.10 控制装置
154.11 发动机
155.12 进气通路
156.12a 上游侧进气通路
157.12b 下游侧进气通路
158.13 废气通路
159.13a 上游侧废气通路
160.13b 下游侧废气通路
161.14 空气滤清器
162.15 空气冷却器
163.16 迂回通路
164.16a 下游侧迂回通路
165.17 废气闸阀
166.18 运转点取得装置
167.18a 入口压力传感器
168.18b 出口压力传感器
169.18c 流量传感器
170.18d 转速传感器
171.18e 温度传感器
172.19 egr 气体通路
173.20 egr 气体阀
174.21 废气脱硫装置
175.22 电动压缩机
176.23 气体罐
177.24 气体导入管路
178.31 压缩机
179.32 涡轮
180.33 旋转轴
181.34 壳体
182.35 叶轮
183.36 叶轮叶片
184.37 护罩部
185.61 导入口
186.62 喷嘴部
187.63 凸缘部
188.101 运转点取得部
189.102 判定部
190.103 开闭指示部
191.104 存储部
192.111 蓄压部
193.121、122、132 合流部
194.123、131、133、161、191 分支部
195.200 喘振抑制方法
196.341 管状部
197.342 外周面
198.343 锪孔
199.344 贯通孔
200.a、b 分量
201.c 方向
202.f 气流
203.l1 喘振线
204.l2 发动机的工作线
205.lf 低流量运转区域
206.lm 低流量侧余量
207.m 压缩机映射
208.n 负压区域
209.p 合流点
210.pf 压力比
211.pi 入口压力
212.po 出口压力
213.r 旋转方向
214.r1 运转点
215.rn 正常运转区域
216.rs 喘振运转区域
217.s1、s2、s3、s4、s5 步骤
218.w 进气流量