CS258301B1

CS258301B1 - Filling device of piston supercharged engine

Info

Publication number: CS258301B1
Application number: CS85506A
Authority: CS
Inventors: Stanislav Beroun
Original assignee: Stanislav Beroun
Priority date: 1985-01-24
Filing date: 1985-01-24
Publication date: 1988-08-16
Also published as: CS50685A1

Abstract

Plnicí zařízení pístového přeplňovaného motoru sestává z plnícího turbodmychadla, které je umístěno ve výfukovém systému a které je prostřednictvím plnícího traktu s mezlóhladičem napojeno na sání motoru. . K výstupu plnícího turbodmychadla je připojeno prostřednictvím obtokového ventilu obtokové potrubí, napojené do výfukového systému nad výfuková ventily.The charging device of a piston turbocharged engine consists of a charging turbocharger, which is located in the exhaust system and which is connected to the engine intake via a charging tract with an intercooler. . A bypass pipe is connected to the outlet of the charging turbocharger via a bypass valve, which is connected to the exhaust system above the exhaust valves.

Description

Vynález se týká plnícího zařízení pístového přeplňovaného motoru.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a filling apparatus for a piston supercharged engine.

Zvyšování výkonu vozidlových pístových spalovacích motorů při současném požadavku na vyšší hospodárnost provozu vede ke stéle většímu zavádění přeplňování motorů plnicími agregáty, poháněnými turbinou na výfukové plyny, tedy plnicím turbodmychadlem. Podmínkou dosažení vysokých výkonových parametrů, vysoké hospodárnosti provozu* motoru a dostatečné spolehlivosti i životnosti motoru je úspěšné zvládnutí celého komplexu problémů, souvisejících.s pracovním oběhem přeplňovaného motoru a s mechanickým i tepelným namáháním vysoce exponovaných dílů motoru. U vozidlových motorů je většina těchto problémů oproti jiným motorům složitější pro poměrně Široký rozsah provozní ob lasti mot pru $ k požadavkům na hodnoty výkonových a provozních parametrů přistupuje obvykle i potřeba zajistit vhodný průběh točivého momentu motoru, tedy momentové převýšení, v pracovním otéčkovém rozsahu. Dosud používané systémy přeplňování řeší ce lou úlohu zpravidla tak, že uspořádání a seřízení motoru je optimalizováno pro provozní režim, ve kterém motor nej častěji pracuje. Působení některých limitujících činitelů pracovního oběhu přeplňovaného motoru, zejména teploty výfukových plynů, například z hlediska namáhání výfukových ventilů, provozních stavů plnicího turbodmychadla, přípustné koncentrace Škodlivin a podobně}může přitom výrazněji zhoršit hodnoty výkonových i provozních parametrů motoru v jiných provozních režimech.Increasing the performance of on-board piston internal combustion engines, while at the same time requiring greater economy of operation, leads to an ever-increasing introduction of engine turbocharging by engine-driven turbocharging engines. The prerequisite for achieving high performance parameters, high operating efficiency * of the engine and sufficient reliability and service life of the engine is successful management of the whole complex of problems related to the work cycle of turbocharged engine and with mechanical and thermal stress of highly exposed engine parts. In the case of vehicle engines, most of these problems are more complex than other engines for a relatively wide range of operating areas. In addition, the need to ensure an appropriate engine torque, i.e. torque rise, within the working speed range. The previously used turbocharging systems usually solve the problem in such a way that the arrangement and adjustment of the engine is optimized for the operating mode in which the engine operates most often. The action of some of the limiting factors of the turbocharged engine circulation, in particular the exhaust gas temperature, for example in terms of exhaust valve stresses, operating conditions of the turbocharger, permissible pollutant concentrations and the like may significantly impair engine performance and operating parameters in other operating modes.

Uvedené nedostatky odstraňuje plnící zařízení pístového přeplňovaného motoru, sestávající z plnicího turbodmychadla·, které je umístěno ve výfukovém systému motoru a které je prostřednictvím plnicího traktu s mezichladičem napojeno do sáníThese drawbacks are overcome by a turbocharged engine, which is located in the engine exhaust system and is connected to the intake via the intercooler tract.

- 2 motoru, podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že k výstupu plnícího turbodmychadla je připojeno prostřednictvím obtokového ventilu obtokové potrubí, napojené do výfukového systému nad výfukové ventily.2 of an engine according to the invention. It is based on the fact that a bypass valve connected to the exhaust system above the exhaust valves is connected to the outlet of the turbocharger via a bypass valve.

Plnicí zařízení podle vynálezu umožňuje zvýšení výkonových parametrů motoru, zlepšení spolupráce motoru s plnicím turbodmychadlem a zlepšení celkové účinnosti práce motoru. Řízením množství plnicího vzduchu protékajícího přes obtokový ventil obtokovým potrubím na výfukové ventily se ochlazujícím účinkem vzduchu z obtokového potrubí snižuje tepelné zatížení výfukových ventilů, přičemž v důsledku přemístění provozního stavu plnicího turbodmychadla k těsné blízkosti paraboly nejvyšších účinností turbodmychadla dojde zpravidla ke zvýšení tlaku plnicího vzduchu, umožňující další zvýšení výkonu motoru v daném otéčkovém režimu. Přizpůsobení plnicího turbodmychadla a pístového motoru je v tomto případě optimalizováno pro vyšší otáčkové režimy motoru bez obtoku, ve středních a nižších otáčkových režimech motoru je přizpůsobení zajištěno působením obtoku.The charging device according to the invention makes it possible to increase the performance of the engine, to improve the cooperation of the engine with the charging turbocharger and to improve the overall efficiency of the engine operation. By controlling the amount of charge air flowing through the bypass valve through the bypass line to the exhaust air cooling valves from the bypass line, it reduces the thermal load on the exhaust valves, and relocating the turbocharger operating condition to close to the highest turbocharger efficiency generally further increase of engine power in given speed mode. In this case, the adaptation of the charge turbocharger and the piston engine are optimized for higher bypass modes without bypass;

Vynález a jeho účinky jsou blíže vysvětleny v popise příkladu jeho provedení podle přiložených výkresů, kde obr. 1 znázorňuje schematicky plnicí zařízení pístového přeplňovaného motoru podle vynálezu a obr. 2 znázorňuje charakteristiku turbodmychadla u plnicího zařízení pístového přeplňovaného motoru podle vynálezu.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention and its effects are explained in more detail in the description of an exemplary embodiment of the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows schematically a filling device of a piston supercharged engine according to the invention;

Pístový spalovací motor 1 je opatřen výfukovým systémem 2» připojeným na hnací turbinu plnicího turbodmychadla 2. Plnicí turbodmychadlo 2 je plnícím traktem 4 s mezichladičem 2 spojeno s pístovým spalovacím motorem-1. K výstupu plnicího turbodmychadla 2 je prostřednictvístt^b^o^ového ventilu 6 připojeno obtokové potrubí 7, napoj e^YcÍOvýfukového systému 2 pístového spalovacího motoru 1 nad výfukové ventily 8. Výfukový systém 2 přivádí výfukové plyny k hnací turbíně plnicího turbodmychadla 2, přičemž plnicím traktem £ je dopravován plnicí vzduch do válců pístového spalovacího motoru 1 obvykle přes zařazený mezichladič 2 plnicího, vzduchu. K výstupu plnicího turbodmychadla 2The reciprocating internal combustion engine 1 is provided with an exhaust system 2 connected to the propeller turbine of the charge turbocharger 2. The charge turbocharger 2 is connected to the piston internal combustion engine-1 via the charging tract 4 with the intercooler 2. A bypass line 7 is connected to the outlet of the turbocharger 2 via a valve 6, connecting the exhaust system 2 of the piston engine 1 above the exhaust valves 8. The exhaust system 2 feeds the exhaust gases to the drive turbine of the charging turbocharger 2, The feed air is conveyed to the cylinders of the piston internal combustion engine 1, usually via the intercooler 2 of the charge air. To the turbocharger outlet 2

- 5 je připojen obtokový ventil 6, uváděný do činnosti rozdílem tlaku plnicího vzduchu v plnicím traktu £ a tlaku výfukových plynů ve výfukovém systému 2 motoru 1. Plnicí vzduch,přepouštěný obtokovým ventilem 6,proudí obtokovým potrubím 7 do výfukového systému 2 motoru 1 na výfukové ventily 8.5, a bypass valve 6 is actuated, actuated by the difference between the charge air pressure in the feed tract 6 and the exhaust gas pressure in the exhaust system 2 of the engine 1. The charge air through the bypass valve 6 flows through the bypass line 7 to the exhaust system 2 of the engine 1. valves 8.

Provozní stav plnicího turbodmychadla při uvažovaném nejnižSím otáčkovém režimu motoru bez obtoku plnicího vzduchu je dán v charakteristice plnicího turbodmychadla 2 na obr. 2 bodem AO, po uvedení obtokového ventilu 6 do činnosti se při stej ném otáčkovém režimu motoru 1 a Stejné dodávce paliva přemístí provozní stav plnicího turbodmychadla 2 do bodu Al. V důsledku většího plnicího tlaku se zvětší i hmotnostní náplň vzduchu ve válci motoru 1, což umožňuje zvětšit i dodávku paliva do válce motoru 1. Při stejném otáčkovém režimu motoru 1 a zvětšení dodávky paliva se potom provozní stav plnicího turbodmychadla 2 dostane až do bodu A2. Ve srovnání s původním stavem AO pracuje plnicí turbodmychadlo 2 v režimu A2 s vyšším průtočným množstvím vzduchu a s vyšším stupněm stlačení při lepší izoentropic ké účinnosti. Tímto řešením je zajištěno podstatné zvýšení točivého momentu motoru 1 v nízkých a středních otáčkách při zachování nebo zlepšení ostatních významnějších provozních parametrů oproti provoznímu režimu motoru 1 bez obtoku plnicího vzduchu na výfukové ventily 8. Tepelné namáhání výfukových ventilů 8 v režimu A2 je přitom nižší nebo srovnatelné s tepelným namáháním v režimu AO. Se změnou provozních otáček motoru 1 se činnost obtokového ventilu 8 upravuje tak, že v oblasti vyšších otáček motoru 1 je postupně průtok vzduchu do obtokového potrubí 7 snižován a v okolí maximálních otáček motoru 1, kde provozní stav plnícího turbodmychadla 2 leží v blízkosti paraboly nejvyšších účinností, je obtokový ventil 8 uzavřen. Křivka hltnosti motoru 1, pracujícího bez obtoku vzduchu, je v charakteristice turbodmychadla na obr. 2 vyznačena čárkovaně, křivka hltnosti motoru 1, pracujícího s plnicím zařízením podle vynálezu, je zakreslena plnou čarou, tedy body A až E jsou jednotlivé otáčkové režimy motoru·The operating state of the turbocharger at the considered lowest engine speed without charge-air bypass is given in the characteristic of the turbocharger 2 in Fig. 2 by point AO, after operation of the bypass valve 6, the operating state is relocated at the same engine speed. charge turbocharger 2 to point A1. Due to the increased charge pressure, the air charge in the cylinder 1 of the engine 1 is also increased, allowing the fuel supply to the engine cylinder 1 to increase. At the same engine speed 1 and fuel delivery, the operating state of the turbocharger 2 then reaches A2. Compared to the original state AO, the turbocharger 2 in mode A2 operates with a higher air flow rate and a higher degree of compression with better isoentropic efficiency. This solution provides a substantial increase in engine torque 1 at low and medium speeds while maintaining or improving other significant operating parameters compared to the operating mode of engine 1 without bypassing the exhaust air to the exhaust valves 8. The thermal stress of the exhaust valves 8 in A2 is lower or comparable with thermal stress in AO mode. As the operating speed of the engine 1 changes, the operation of the bypass valve 8 is adjusted so that in the region of the higher engine speed 1 the air flow to the bypass pipe 7 is gradually reduced and around the maximum engine speed 1 where the operating state of the turbocharger 2 lies close to the dish , the bypass valve 8 is closed. The curvature curve of the engine 1 operating without air bypass is indicated in dashed lines in the characteristic of the turbocharger in Fig. 2, the curvature curve of the engine 1 operating with the filling device according to the invention is drawn in solid line.

Plnicí ,zařízení pístového přeplňovaného motoru je využitel né v automobilovém průmyslu.The piston supercharged engine is applicable to the automotive industry.

Claims

A turbocharged engine consisting of a turbocharger connected between the engine exhaust system and the engine charge and equipped with a bypass valve and a bypass line connected between the compressor outlet and the engine exhaust system, characterized in that it is connected to a bypass line (7) connected to the air outlet of the turbocharger (2) via a bypass valve (6), an outlet (9) is connected to the exhaust valves (8) ·