RU158763U1 - INFLATED COMBUSTION ENGINE - Google Patents

INFLATED COMBUSTION ENGINE Download PDF

Info

Publication number
RU158763U1
RU158763U1 RU2014122855/06U RU2014122855U RU158763U1 RU 158763 U1 RU158763 U1 RU 158763U1 RU 2014122855/06 U RU2014122855/06 U RU 2014122855/06U RU 2014122855 U RU2014122855 U RU 2014122855U RU 158763 U1 RU158763 U1 RU 158763U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
combustion engine
internal combustion
compressor
rotor
supercharged internal
Prior art date
Application number
RU2014122855/06U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Хельмут Маттиас КИНДЛЬ
Норберт Андреас ШОРН
Арнд Арнд ЗОММЕРХОФФ
Роб ШТАЛЬМАН
Ванко СМИЛЯНОВСКИ
Андреас КУСКЕ
Original Assignee
Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк filed Critical Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк
Application granted granted Critical
Publication of RU158763U1 publication Critical patent/RU158763U1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

1. Двигатель внутреннего сгорания с наддувом, содержащий:- впускную систему для снабжения двигателя внутреннего сгорания наддувочным воздухом,- выпускную систему для выпуска отработавших газов и- по меньшей мере один приводимый в действие отработавшими газами турбонагнетатель (1), в котором на одном и том же выполненном с возможностью вращения валу (8) установлены компрессор (2), расположенный во впускной системе, и осевая турбина (3), расположенная в выпускной системе, причем компрессор (2) содержит корпус (2а) и по меньшей мере два ротора (2b, 2b), расположенных в указанном корпусе (2а), которые установлены на валу (8) и выполнены с возможностью отдельно нагружаться наддувочным воздухом через впускную систему посредством подводящих каналов (4b, 4b), которые отделены друг от друга и выполнены как одно целое с корпусом (2а),отличающийся тем, что- подводящие каналы (4b, 4b) по меньшей мере двух роторов (2b, 2b) содержат в виде участков входные каналы (5b, 5b), которые расположены рядом друг с другом вдоль вала (8) и проходят радиально относительно вала (8).2. Двигатель внутреннего сгорания с наддувом по п. 1, отличающийся тем, что подводящие каналы (4b, 4b) выполнены таким образом, что соблюдается следующее: 0,9≤p/p≤1,1, причем робозначает давление непосредственно перед первым ротором (2b), а робозначает давление непосредственно перед вторым ротором (2b).3. Двигатель внутреннего сгорания с наддувом по п. 1 или 2, отличающийся тем, что подводящие каналы (4b, 4b) выполнены таким образом, что соблюдается следующее: 0,95≤p/p≤1,05, причем робозначает давление непосредственно перед первым ротором (2b), а робозначает давление непосредственно перед вторым ротором (2b).4. Дви�1. A supercharged internal combustion engine, comprising: - an intake system for supplying the internal combustion engine with charge air, - an exhaust system for exhausting exhaust gases, and - at least one exhaust gas-driven turbocharger (1), in which one and the same the same rotatable shaft (8) has a compressor (2) located in the intake system and an axial turbine (3) located in the exhaust system, the compressor (2) comprising a housing (2a) and at least two rotors (2b , 2b), located in the specified housing (2a), which are mounted on the shaft (8) and are made with the possibility of separately loading the charge air through the intake system by means of supply channels (4b, 4b), which are separated from each other and are made in one piece with housing (2a), characterized in that - the supply channels (4b, 4b) of at least two rotors (2b, 2b) contain inlet channels (5b, 5b), which are located next to with each other along the shaft (8) and run radially relative to the shaft (8). 2. The supercharged internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the supply ducts (4b, 4b) are made in such a way that the following is observed: 0.9≤p / p≤1.1, moreover, the robot means the pressure immediately before the first rotor (2b ), and rob means the pressure just before the second rotor (2b). 3. A supercharged internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that the supply ducts (4b, 4b) are made in such a way that the following is observed: 0.95≤p / p≤1.05, moreover, the robot means the pressure immediately before the first rotor (2b), and rob means the pressure just before the second rotor (2b). 4. Move

Description

Настоящая полезная модель относится к двигателю внутреннего сгорания с наддувом, содержащему:This utility model relates to a supercharged internal combustion engine comprising:

- впускную систему для снабжения двигателя внутреннего сгорания наддувочным воздухом,- an intake system for supplying an internal combustion engine with charge air,

- выпускную систему для выпуска отработавших газов, и- an exhaust system for exhaust gas, and

- по меньшей мере один турбонагнетатель, приводимый в действие отработавшими газами,- at least one turbocharger driven by exhaust gases,

в котором на одном выполненном с возможностью вращения валу установлены компрессор, расположенный во впускной системе, и осевая турбина, расположенная в выпускной системе, причем компрессор содержит корпус и по меньшей мере два ротора, которые расположены в указанном корпусе, установлены на валу, и могут быть раздельно нагружены наддувочным воздухом через впускную систему посредством подводящих каналов, которые отделены друг от друга и выполнены как одно целое с корпусом.in which a compressor arranged in the intake system and an axial turbine located in the exhaust system are installed on one rotatably shaft, the compressor comprising a housing and at least two rotors that are located in the housing, mounted on the shaft, and can be separately loaded with charge air through the intake system by means of supply channels, which are separated from each other and are made integrally with the housing.

Двигатель внутреннего сгорания изложенного типа используется, например, в качестве тягового двигателя автомобиля. В контексте настоящей полезной модели, выражение «двигатель внутреннего сгорания» охватывает дизельные двигатели, двигатели, работающие по циклу Отто, но также и гибридные двигатели внутреннего сгорания, в которых используется гибридный процесс сгорания, и гибридные приводы, которые содержат не только двигатель внутреннего сгорания, но и электрический двигатель, который в системе привода соединен с двигателем внутреннего сгорания и получает энергию от двигателя внутреннего сгорания, или который в качестве переключаемого вспомогательного привода создает на выходе дополнительную мощность.The internal combustion engine of the type described is used, for example, as a traction engine of a car. In the context of this utility model, the expression “internal combustion engine” encompasses diesel engines, Otto cycle engines, but also hybrid internal combustion engines that use a hybrid combustion process, and hybrid drives that include not only an internal combustion engine, but also an electric motor, which in the drive system is connected to the internal combustion engine and receives energy from the internal combustion engine, or which as a switchable auxiliary The leg drive creates extra power output.

Уровень техникиState of the art

Двигатели внутреннего сгорания все чаще оснащают наддувом (см., например, DE 38 38 149 А1), причем наддув, главным образом, является способом увеличения мощности, при котором наддувочный воздух, необходимый для процесса горения в двигателе, подвергают сжатию, в результате чего за рабочий цикл в каждый цилиндр можно подавать большую массу наддувочного воздуха. Таким образом, может быть увеличена масса топлива и, следовательно, среднее давление.Internal combustion engines are increasingly equipped with pressurization (see, for example, DE 38 38 149 A1), and pressurization is mainly a way to increase power, in which the pressurized air required for the combustion process in the engine is compressed, resulting in a large mass of charge air can be fed into the working cycle in each cylinder. Thus, the mass of fuel and, consequently, the average pressure can be increased.

Для наддува часто используют турбонагнетатель, приводимый в действие отработавшими газами, в котором турбина и компрессор находятся на одном валу, а на турбину подается поток горячего отработавшего газа, который в турбине расширяется, в силу чего высвобождается энергия, приводящая вал во вращение. Энергия, которая за счет потока отработавшего газа передается на вал, используется для привода компрессора, который аналогичным образом присоединен к валу. Компрессор сжимает подводимый к нему воздух и осуществляет его подачу, в результате чего реализуется наддув цилиндров.For boosting, an exhaust gas driven turbocharger is often used, in which the turbine and compressor are located on the same shaft, and a stream of hot exhaust gas is supplied to the turbine, which expands in the turbine, which releases energy that drives the shaft into rotation. The energy that is transferred to the shaft by the flow of exhaust gas is used to drive a compressor, which is likewise connected to the shaft. The compressor compresses the air supplied to it and delivers it, as a result of which cylinder pressurization is realized.

Преимущество турбонагнетателя, приводимого в действие отработавшими газами, например, по сравнению с механическим нагнетателем, заключается в том, что не требуется никакого механического соединения для передачи мощности между нагнетателем и двигателем внутреннего сгорания. Тогда как механический нагнетатель отбирает энергию, необходимую для его привода, непосредственно от двигателя внутреннего сгорания, и тем самым уменьшает выходную мощность и КПД, турбонагнетатель, приводимый в действие отработавшими газами, использует энергию горячих отработавших газов на выпуске из двигателя.An advantage of a turbocharger driven by exhaust gases, for example, compared to a mechanical supercharger, is that no mechanical connection is required to transfer power between the supercharger and the internal combustion engine. While a mechanical supercharger draws the energy necessary for its drive directly from the internal combustion engine, and thereby reduces the output power and efficiency, a turbocharger driven by exhaust gases uses the energy of the hot exhaust gases at the exhaust from the engine.

Однако механический нагнетатель имеет преимущество по сравнению с турбонагнетателем, приводимым в действие отработавшими газами, состоящее в том, что можно получать существенно высокое давление наддува даже при низкой частоте вращения вала двигателя, поскольку в случае турбонаддува, при недостаточно высокой частоте вращения вала наблюдается падение крутящего момента. Падение крутящего момента можно объяснить, если принять во внимание, что в случае турбонагнетателя отношение давлений на наддувочном компрессоре зависит от отношения давлений на турбине. Например, если частота вращения вала двигателя уменьшается в случае дизельного двигателя, или, если нагрузка уменьшается в случае двигателя, работающего по циклу Отто, это приводит к уменьшенному массовому потоку отработавшего газа, и, следовательно, к более низкому отношению давлений на турбине. В результате, чем ниже частота вращения вала двигателя или, соответственно, нагрузка, тем сильнее уменьшается отношение давлений на наддувочном компрессоре, что эквивалентно падению крутящего момента.However, a mechanical supercharger has an advantage over an exhaust gas driven turbocharger in that it is possible to obtain a substantially high boost pressure even at a low engine speed, since in the case of a turbocharger, a drop in torque is observed at an insufficiently high shaft speed . The drop in torque can be explained if we take into account that in the case of a turbocharger, the pressure ratio on the boost compressor depends on the pressure ratio on the turbine. For example, if the engine shaft speed decreases in the case of a diesel engine, or if the load decreases in the case of an Otto engine, this leads to a reduced mass flow of exhaust gas, and therefore to a lower pressure ratio on the turbine. As a result, the lower the rotational speed of the engine shaft or, accordingly, the load, the more the pressure ratio on the boost compressor decreases, which is equivalent to a drop in torque.

В данном случае, в принципе падение давления наддува можно компенсировать, уменьшая поперечное сечение на турбине, за счет чего соответственно увеличивается отношение давлений на турбине. Поэтому, на практике часто используют сравнительно небольшой турбонагнетатель, то есть турбонагнетатель с небольшим поперечным сечением турбины, в сочетании с устройством перепуска отработавшего газа. Такую турбину часто называют турбиной с перепускной заслонкой. Если массовый поток отработавшего газа превышает критическую величину, то часть потока отработавшего газа отводится в обход турбины по линии перепуска. Чтобы обеспечить достаточный наддув даже при высокой частоте вращения двигателя, и/или обеспечить сравнительно большое количество отработавшего газа, и/или чтобы дополнительно улучшить моментную характеристику двигателя внутреннего сгорания с наддувом, часто предусматривают ряд турбонагнетателей, которые соединены параллельно или последовательно, а при желании и в сочетании с механическим нагнетателем.In this case, in principle, the drop in boost pressure can be compensated by reducing the cross section on the turbine, thereby increasing the pressure ratio on the turbine accordingly. Therefore, in practice, a relatively small turbocharger is often used, that is, a turbocharger with a small cross section of the turbine, in combination with an exhaust gas bypass device. Such a turbine is often referred to as a bypass damper turbine. If the mass flow of exhaust gas exceeds a critical value, then part of the flow of exhaust gas is diverted to bypass the turbine along the bypass line. To ensure sufficient boost even at a high engine speed, and / or to provide a relatively large amount of exhaust gas, and / or to further improve the torque characteristics of a supercharged internal combustion engine, a number of turbochargers are often provided that are connected in parallel or in series, and if desired, in combination with a mechanical supercharger.

Двигатель внутреннего сгорания согласно настоящей полезной модели также содержит по меньшей мере один турбонагнетатель, приводимый в действие отработавшим газом, а компрессор содержит по меньшей мере два ротора, установленных с возможностью вращения.The internal combustion engine according to the present utility model also comprises at least one turbocharger driven by the exhaust gas, and the compressor comprises at least two rotors mounted for rotation.

Последнее обусловлено тем, что на стороне выпуска отработавшего газа предпочтительна небольшая турбина, небольшой ротор которой обеспечивает быструю ответную реакцию по причине малой инерционности, и по причинам, о которых уже говорилось, обеспечивает достаточно высокое давление наддува при низких частотах вращения и/или малых количествах отработавшего газа. Напротив, на стороне впуска компрессор должен обеспечивать или должен быть способен обеспечить максимально возможные количества наддувочного воздуха, и фактически требуется, чтобы поперечное сечение компрессора было соответственно большим, то есть, чтобы компрессор обладал сравнительно большим ротором. Однако, исследования показывают, что чрезмерно большие различия в диаметрах роторов портят рабочие характеристики и снижают КПД турбонагнетателя, приводимого в действие отработавшим газом. Ситуация, при которой диаметр ротора компрессора существенно больше диаметра ротора турбины, является неблагоприятной, и ее следует избегать.The latter is due to the fact that on the side of the exhaust gas outlet a small turbine is preferable, the small rotor of which provides a quick response due to low inertia, and for the reasons mentioned above, provides a sufficiently high boost pressure at low speeds and / or small amounts of exhaust gas. On the contrary, on the inlet side, the compressor must provide or must be able to provide the maximum possible amounts of charge air, and in fact it is required that the cross section of the compressor be correspondingly large, that is, that the compressor has a relatively large rotor. However, studies show that excessively large differences in rotor diameters spoil performance and reduce the efficiency of a turbocharger driven by exhaust gas. A situation in which the diameter of the compressor rotor is significantly larger than the diameter of the turbine rotor is unfavorable and should be avoided.

По вышеприведенным причинам выгодно оснащать компрессор несколькими, т.е. по меньшей мере двумя небольшими роторами вместо одного большого ротора. Например, фиг. 1 изображает в разрезе турбонагнетатель 21, приводимый в действие отработавшим газом, и содержащий компрессор 22 указанного типа.For the above reasons, it is advantageous to equip the compressor with several, i.e. at least two small rotors instead of one large rotor. For example, FIG. 1 is a cross-sectional view of a turbocharger 21 driven by an exhaust gas and comprising a compressor 22 of this type.

Компрессор 22 и турбина 23 турбонагнетателя 21 имеют общий вал 28, установленный с возможностью вращения; у турбины 23 имеется корпус 23а, причем ротор 23b турбины размещен в указанном корпусе 23а; у компрессора 22 имеется корпус 22а и два ротора 22b1, 22b2, которые размещены в указанном корпусе 22а и установлены на валу 28.The compressor 22 and the turbine 23 of the turbocharger 21 have a common shaft 28 mounted for rotation; the turbine 23 has a housing 23a, the turbine rotor 23b being located in said housing 23a; the compressor 22 has a housing 22a and two rotors 22b 1 , 22b 2 , which are located in the specified housing 22a and mounted on the shaft 28.

Турбина 23 выполнена в виде осевой турбины, т.е. поток газа, набегающий на лопасти ротора, движется по существу в осевом направлении. В контексте настоящей полезной модели, «по существу в осевом направлении» означает, что составляющая скорости в осевом направлении больше радиальной составляющей скорости. В данном случае, вектор скорости набегающего потока в области ротора 23b направлен фактически параллельно валу 28 турбонагнетателя 21.The turbine 23 is made in the form of an axial turbine, i.e. the gas flow running on the rotor blades moves essentially in the axial direction. In the context of the present utility model, “substantially in the axial direction” means that the velocity component in the axial direction is greater than the radial velocity component. In this case, the free-stream velocity vector in the region of the rotor 23b is directed substantially parallel to the shaft 28 of the turbocharger 21.

В данном случае, проходя через впускное отверстие 23а′ турбины, отработавший газ вначале направляется радиально посредством спирального корпуса 23а′, который проходит полностью вокруг, а затем поток отклоняется, по существу, в осевом направлении на ротор 23b. При этом поток подходит к ротору 23b с завихрением, даже без направляющего устройства, и завихрение используется в турбине 23 для извлечения энергии, т.е. для формирования давления наддува. В данном случае, область выпуска проходит соосно с валом 28 осевой турбины, в результате чего отработавший газ в области выхода не испытывает никакого отклонения или изменения направления течения.In this case, passing through the turbine inlet 23a ′, the exhaust gas is initially directed radially by means of a spiral housing 23a ′ that extends completely around, and then the flow is deflected substantially axially towards the rotor 23b. In this case, the flow approaches the rotor 23b with a swirl even without a guiding device, and the swirl is used in the turbine 23 to extract energy, i.e. to form boost pressure. In this case, the exhaust region extends coaxially with the shaft 28 of the axial turbine, as a result of which the exhaust gas in the outlet region does not experience any deviation or change in flow direction.

Выпускной трубопровод 22а′ компрессора 22 аналогичным образом выполнен в виде спирального корпуса 22а′, который полностью проходит вокруг, и соединяется с направленным радиально наружу выпускным каналом 27 двух роторов 22b1 и 22b2. Компрессор 22 является радиальным компрессором. В случае компрессора 22 термин «радиальный» относится к направлению потока, выходящего от лопастей ротора. То есть, в случае радиального компрессора поток выходит, по существу, радиально. В данном контексте, «по существу, радиально» означает, что составляющая скорости в радиальном направлении больше осевой составляющей скорости. Вектор скорости потока пересекает вал 28 компрессора 22, по существу, под прямым углом, если выходной поток является точно радиальным. Набегающий поток может, а в предпочтительном случае - должен, быть осевым.The exhaust pipe 22a ′ of the compressor 22 is likewise made in the form of a spiral housing 22a ′ that extends completely around and is connected to the radially outwardly directed exhaust channel 27 of the two rotors 22b 1 and 22b 2 . Compressor 22 is a radial compressor. In the case of the compressor 22, the term “radial” refers to the direction of the flow exiting from the rotor blades. That is, in the case of a radial compressor, the flow exits substantially radially. In this context, “substantially radially” means that the velocity component in the radial direction is greater than the axial velocity component. The flow velocity vector crosses the shaft 28 of the compressor 22 substantially at right angles if the output stream is exactly radial. The oncoming flow may, and in the preferred case, should be axial.

Напротив, питание двух роторов 22b1, 22b2, задние стороны которых прилегают друг к другу, т.е. задние стороны которых направлены встречно друг к другу и соприкасаются без зазора, осуществляется отдельно друг от друга. На первый ротор 22b1, расположенный на ближнем к компрессору конце вала 28 с той стороны, которая обращена от турбины 23, через первый подводящий канал 24b1 аксиально набегает газовый поток, подводя воздух для наддува, при этом второй ротор 22b2, расположенный между первым ротором 22b1 и турбиной 23, находится под воздействием газового потока, движущегося аксиально, и поступающего через второй подводящий канал 24b2 (т.е. снабжается воздухом, подлежащим наддуву).On the contrary, the power of the two rotors 22b 1 , 22b 2 , the rear sides of which are adjacent to each other, i.e. the rear sides of which are directed opposite to each other and touch without a gap, is carried out separately from each other. The first rotor 22b 1 , located at the end of the shaft 28 closest to the compressor, on the side that is facing away from the turbine 23, axially flows a gas stream through the first supply channel 24b 1, supplying air for boosting, while the second rotor 22b 2 located between the first the rotor 22b 1 and the turbine 23, is under the influence of a gas stream moving axially and entering through the second inlet channel 24b 2 (i.e. is supplied with air to be boosted).

Канал подачи наддувочного воздуха ко второму ротору 22b2 компрессора через второй подводящий канал 24b2, который, начавшись от входного канала 25b2, проходит радиально по отношению к валу 28 в направлении ротора 22b2, следует криволинейно и имеет в виде участка на ближнем к ротору конце, по существу, осевой питающий канал 26b2, поскольку задача обеспечения осевого набегания потока на ротор 22b2 требует отклонения потока наддувочного воздуха с изменением направления на сравнительно большую величину, это приводит к потере давления в потоке наддувочного воздуха.The channel for supplying charge air to the second compressor rotor 22b 2 through the second supply channel 24b 2 , which, starting from the input channel 25b 2 , passes radially with respect to the shaft 28 in the direction of the rotor 22b 2 , follows curvilinearly and has a section near the rotor end substantially axial supply passage 26b 2 because the task of ensuring axial flow ramp 22b on the rotor 2 requires charge air flow deflection with change of direction at a relatively large value, this leads to a loss of pressure in the flow supercharging ary air.

В отличие от подачи воздуха ко второму ротору компрессора, подача наддувочного воздуха к первому ротору 22b1 компрессора происходит в осевом направлении. В результате, не имеет места отклонение или изменение направления потока наддувочного воздуха, и не наблюдается какого-либо падения давления.In contrast to the air supply to the second compressor rotor, the charge air supply to the first compressor rotor 22b 1 occurs in the axial direction. As a result, there is no deviation or change in the direction of flow of charge air, and no pressure drop is observed.

В результате того, что первый подводящий канал 24b1 вместе с входным каналом 25b1 и питающий канал 26b1 со стороны ротора, вплоть до самого ротора 22b1, расположены соосно валу 28 турбонагнетателя 21, втекание наддувочного воздуха происходит, по существу, аксиально. Питание такого типа позволяет избежать сравнительно больших потерь давления, связанных с отклонением потока, что приводит к получению потока наддувочного воздуха с большей энергией, который характеризуется входным давлением p1,in, которое выше входного давления р2,in непосредственно перед вторым ротором 22b2.As a result of the fact that the first inlet channel 24b 1 together with the inlet channel 25b 1 and the supply channel 26b 1 from the rotor, right up to the rotor 22b 1 , are aligned with the shaft 28 of the turbocharger 21, the inflow of charge air is essentially axial. A power supply of this type avoids the relatively large pressure losses associated with the deviation of the flow, which leads to a higher flow rate of charge air, which is characterized by an inlet pressure p 1, in , which is higher than the inlet pressure p 2, in immediately before the second rotor 22b 2 .

Поскольку оба ротора 22b1, 22b2 совместно используют общий выпускной канал 27, выходные давления р1,out и р2,out одинаковы по величине, но два ротора 22b1, 22b2 имеют разные отношения давлений на компрессоре, соответственно, p1,in/p1,out и p2,in/p2,out.Since both rotors 22b 1 , 22b 2 share a common outlet channel 27, the output pressures p 1, out and p 2, out are the same in magnitude, but the two rotors 22b 1 , 22b 2 have different compressor pressure ratios, respectively, p 1, in / p 1, out and p 2, in / p 2, out .

Однако, в случае компрессора данного типа, задачей и предпочтением является получение одинаковых отношений давлений и потоков наддувочного воздуха через индивидуальные роторы. В частности, необходимо исключить ситуацию, при которой один ротор передает энергию другому ротору, то есть, возникает циркуляция наддувочного воздуха, и/или ротор полностью прекращает передачу наддувочного воздуха и перегревается.However, in the case of a compressor of this type, the task and preference is to obtain the same ratios of pressures and flows of charge air through individual rotors. In particular, it is necessary to exclude the situation in which one rotor transfers energy to another rotor, that is, the circulation of charge air occurs, and / or the rotor completely stops the transfer of charge air and overheats.

Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure

В противовес рассмотренной выше ситуации, характерной для уровня техники, целью настоящей полезной модели является обеспечение двигателя внутреннего сгорания с наддувом, соответствующего преамбуле пункта 1 формулы полезной модели, посредством которого устранены недостатки, присущие уровню техники, например, DE 38 38 149A1, и в частности улучшено питание роторов компрессора наддувочным воздухом.In contrast to the aforementioned situation typical of the prior art, the purpose of this utility model is to provide a supercharged internal combustion engine corresponding to the preamble of paragraph 1 of the utility model formula, by which the disadvantages inherent in the prior art, for example, DE 38 38 149A1, and in particular, are eliminated improved supply of compressor rotors with charge air.

Указанная цель достигнута за счет двигателя внутреннего сгорания с наддувом, содержащего:The specified goal is achieved due to the supercharged internal combustion engine, comprising:

- впускную систему для снабжения двигателя внутреннего сгорания наддувочным воздухом,- an intake system for supplying an internal combustion engine with charge air,

- выпускную систему для выпуска отработавших газов, и- an exhaust system for exhaust gas, and

- по меньшей мере один турбонагнетатель, приводимый в действие отработавшими газами, в котором на одном и том же выполненном с возможностью вращения валу установлены компрессор, расположенный во впускной системе, и осевая турбина, расположенная в выпускной системе, причем компрессор содержит корпус и по меньшей мере два ротора, расположенные в указанном корпусе, которые установлены на валу, и могут быть раздельно нагружены наддувочным воздухом через впускную систему посредством подводящих каналов, которые отделены друг от друга и выполнены как одно целое с корпусом,- at least one exhaust gas driven turbocharger in which a compressor located in the intake system and an axial turbine located in the exhaust system are installed on the same rotatably shaft, the compressor comprising a housing and at least two rotors located in the specified housing, which are mounted on the shaft, and can be separately loaded with charge air through the intake system by means of supply channels that are separated from each other and made wives as one with the body,

при этом двигатель внутреннего сгорания отличается от уровня техники тем, чтоwherein the internal combustion engine differs from the prior art in that

подводящие каналы указанных, по меньшей мере двух роторов содержат, в качестве участков, входные каналы, которые расположены рядом друг с другом вдоль вала, и проходят радиально относительно вала.the supply channels of said at least two rotors contain, as sections, input channels that are adjacent to each other along the shaft and extend radially relative to the shaft.

В отличие от уровня техники, двигатель внутреннего сгорания согласно настоящей полезной модели имеет сходные подводящие каналы, которые направляют наддувочный воздух к роторам компрессора. Подача воздуха происходит через симметричные подводящие каналы в самом широком смысле этого слова. То есть, профили подводящих каналов, начиная от входного канала и вплоть до ротора на ближнем к ротору конце подводящего канала, сходны друг с другом, т.е., сопоставимы. Вследствие этого сходны друг с другом изменения направления, которые испытывает поток наддувочного воздуха, проходя через подводящие каналы, и, следовательно, потери давления и сами входные давления p1,in,p2,in,…pi,in непосредственно перед i роторами, где i обозначает число роторов.In contrast to the prior art, the internal combustion engine according to the present utility model has similar supply channels that direct charge air to the compressor rotors. Air supply occurs through symmetrical supply channels in the broadest sense of the word. That is, the profiles of the supply channels, starting from the input channel and up to the rotor at the end of the supply channel closest to the rotor, are similar to each other, i.e., are comparable. As a result, the direction changes experienced by the charge air flow passing through the supply channels, and therefore the pressure losses and the inlet pressures p 1, in , p 2, in , ... p i, in directly in front of the i rotors, are similar to each other, where i denotes the number of rotors.

Поскольку роторы совместно используют общий выпускной канал, выходные давления p1,out,p2,out,…pi,out равны по величине, и все роторы имеют равные по величине или близкие отношения давлений на компрессоре p1,in/p1,out, p2,in/p2,out,…pi,in/pi,out и pin/pout, соответственно.Since the rotors share a common exhaust channel, the output pressures p 1, out , p 2, out , ... p i, out are equal in magnitude, and all rotors have equal or close pressure ratios on the compressor p 1, in / p 1, out , p 2, in / p 2, out , ... p i, in / p i, out and p in / p out , respectively.

Равные по величине отношения давлений и потоки наддувочного воздуха через отдельные роторы значительно улучшают рабочие характеристики компрессора, а, следовательно, и турбонагнетателя, работающего на отработавшем воздухе. В частности, исключается ситуация, при которой один ротор передает наддувочный воздух на другой ротор и возникает циркуляция наддувочного воздуха, или какой-либо ротор вообще перестает передавать наддувочный воздух и перегревается.Equal pressure ratios and charge air flows through individual rotors significantly improve the performance of the compressor, and, consequently, the exhaust turbocharger. In particular, a situation is excluded in which one rotor transfers charging air to another rotor and there is a circulation of charging air, or some rotor ceases to transmit charging air at all and overheats.

Турбина двигателя внутреннего сгорания согласно настоящей полезной модели является осевой турбиной. Осевая конструкция способствует подаче отработавшего газа. Исключаются сравнительно большие потери давления в потоке отработавшего газа, возникающие из-за отклонения потока. Вследствие этого, на турбине обеспечивается отработавший газ с очень высокой энергией, а именно - на впускном отверстии, ведущем к ротору турбины.The turbine of an internal combustion engine according to the present utility model is an axial turbine. Axial design facilitates exhaust gas supply. Relatively large pressure losses in the exhaust gas flow resulting from flow deviations are eliminated. As a result, the turbine provides very high energy exhaust gas, namely, an inlet leading to the turbine rotor.

В результате за счет двигателя внутреннего сгорания согласно настоящей полезной модели достигается цель полезной модели - создание двигателя внутреннего сгорания с наддувом, в котором отсутствуют недостатки, присущие уровню техники, и в частности улучшается снабжение роторов компрессора наддувочным воздухом.As a result, due to the internal combustion engine according to the present utility model, the objective of the utility model is achieved - to create a supercharged internal combustion engine in which there are no disadvantages inherent in the prior art, and in particular, the supply of compressor rotors with boost air is improved.

Каждый подводящий канал двигателя внутреннего сгорания согласно настоящей полезной модели проходит одинаковым образом, начинаясь от входного канала, через который подается наддувочный воздух, и вплоть до соответствующего ротора, причем каждый подводящий канал в виде участка на ближнем к ротору конце содержит питающий канал. Чтобы реализовать или обеспечить идентичные или сходные отношения потоков в подводящих каналах, и, следовательно, сходные входные давления pi,in непосредственно перед роторами, все входные каналы проходят радиально относительно вала, при этом согласно настоящей полезной модели входные каналы расположены вдоль вала рядом друг с другом. Входные каналы можно расположить на расстоянии друг от друга или рядом друг с другом без промежутка, и также их можно расположить, развернув вокруг вала друг относительно друга.Each inlet channel of an internal combustion engine according to the present utility model extends in the same way, starting from the inlet channel through which charge air is supplied, and up to the corresponding rotor, each inlet channel in the form of a section at the end closest to the rotor and contains a supply channel. In order to realize or ensure identical or similar flow ratios in the supply channels, and therefore similar inlet pressures p i, in immediately in front of the rotors, all inlet channels extend radially relative to the shaft, and according to the present utility model, the inlet channels are located next to each other along the shaft friend. The input channels can be located at a distance from each other or next to each other without a gap, and they can also be located by deploying around the shaft relative to each other.

Дополнительные предпочтительные варианты исполнения двигателя внутреннего сгорания с наддувом, будут раскрыты при рассмотрении зависимых пунктов формулы полезной модели.Additional preferred embodiments of a supercharged internal combustion engine will be disclosed upon consideration of the dependent claims of the utility model.

Предпочтительными являются варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с наддувом, в которых подводящие каналы выполнены таким образом, что выполняется следующее соотношение: 0,9≤p1,in/p2,in≤1,1, причем p1,in обозначает давление непосредственно перед первым ротором, a p2,in обозначает давление непосредственно перед вторым ротором.Preferred are embodiments of a supercharged internal combustion engine in which the supply ducts are configured such that the following ratio is satisfied: 0.9 p p 1, in / p 2, in 1 1.1, with p 1, in denoting the pressure immediately before the first rotor, ap 2, in denotes the pressure immediately before the second rotor.

Предпочтительными, в частности, являются варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с наддувом, в которых подводящие каналы выполнены таким образом, что выполняется следующее соотношение: 0,95≤p1,in/p2,in≤1,05, причем p1,in обозначает давление непосредственно перед первым ротором, а p2,in обозначает давление непосредственно перед вторым ротором.Preferred, in particular, are embodiments of a supercharged internal combustion engine in which the supply ducts are configured such that the following ratio is satisfied: 0.95 p p 1, in / p 2, in 1 1.05, with p 1, in denotes the pressure immediately before the first rotor, and p 2, in denotes the pressure immediately before the second rotor.

Предпочтительными, в частности, являются варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с наддувом, в которых подводящие каналы выполнены таким образом, что выполняется следующее соотношение: 0,975≤p1,in/p2,in≤1,025, причем p1,in обозначает давление непосредственно перед первым ротором, а p1,in обозначает давление непосредственно перед вторым ротором.Preferred, in particular, are embodiments of a supercharged internal combustion engine in which the supply ducts are configured such that the following relationship is satisfied: 0.975≤p 1, in / p 2, in ≤ 1,025, with p 1, in denoting the pressure immediately before the first rotor, and p 1, in denotes the pressure immediately before the second rotor.

Чем более сходны отношения давлений p1,in/pi,out и потоки наддувочного воздуха в индивидуальных роторах, т.е., чем они ближе друг к другу, тем это более благоприятно для рабочих характеристик компрессора, и, следовательно, для турбонагнетателя и, наконец, для двигателя внутреннего сгорания с наддувом в целом.The more similar are the pressure ratios p 1, in / p i, out and the charge air flows in the individual rotors, i.e., the closer they are to each other, the more favorable it is for the compressor operating characteristics, and therefore for the turbocharger and finally, for a supercharged internal combustion engine in general.

Предпочтительными являются варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с наддувом, в которых корпус содержит общий выпускной канал для указанных по меньшей мере двух роторов.Preferred are embodiments of a supercharged internal combustion engine in which the housing comprises a common exhaust channel for said at least two rotors.

Общий выпускной канал обеспечивает равенство по величине давлений pi,out после индивидуальных роторов, в результате чего значительно упрощается реализация равных по величине или близких отношений давлений pin/pout.The common outlet channel ensures equal pressure p i, out after the individual rotors, as a result of which the implementation of equal in magnitude or close pressure ratios p in / p out is greatly simplified.

Предпочтительными являются варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с наддувом, в которых указанные по меньшей мере два подводящих канала роторов имеют криволинейный профиль, начинающийся от их входных каналов, при этом каждый подводящий канал содержит в виде участка на ближнем к ротору конце питающий канал, который образует с валом угол α<45°.Preferred are embodiments of a supercharged internal combustion engine in which said at least two rotor feed channels have a curved profile starting from their input channels, each feed channel comprising a feed channel in the form of a portion at the end closest to the rotor that forms angle α <45 °.

Предпочтительными, в частности, являются варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с наддувом, в которых угол а отвечает следующему: α<20°.Preferred, in particular, are embodiments of a supercharged internal combustion engine in which the angle a corresponds to the following: α <20 °.

Предпочтительными, в частности, являются варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с наддувом, в которых угол а отвечает следующему: α<10°.Preferred, in particular, are embodiments of a supercharged internal combustion engine in which the angle a corresponds to the following: α <10 °.

Чем больше осевая составляющая скорости потока наддувочного воздуха на подходе к ротору, тем более благоприятно это для КПД компрессора. В этом отношении, целесообразно, чтобы питающий канал образовывал на ближнем к ротору конце подводящего канала как можно более острый угол α, т.е., чтобы указанный угол был как можно меньше.The greater the axial component of the charge air flow rate on the approach to the rotor, the more favorable this is for the compressor efficiency. In this regard, it is advisable that the feed channel forms at the end of the feed channel closest to the rotor as acute angle α as possible, i.e., so that the angle is as small as possible.

Предпочтительными являются варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с наддувом, в которых компрессор является радиальным компрессором. Радиальная схема компрессора обеспечивает компактность конструкции, если в компрессоре предусмотрено два или более роторов, в частности, если предусмотрено два ротора. Кроме того, конструкция радиального типа упрощает, другими словами, делает возможным, охлаждение наддувочного воздуха во время сжатия, в частности, таким образом, что наддувочный воздух, подлежащий сжатию, можно охлаждать на большой площади, за счет больших деталей выступающего радиально наружу ротора, что не так легко сделать при использовании осевого компрессора, который обеспечивает лишь небольшое установочное пространство для охлаждения наддувочного воздуха в области ротора. Тем не менее, двигатель внутреннего сгорания согласно настоящей полезной модели может принципиально быть оснащен компрессором с конструкцией осевого типа.Preferred are embodiments of a supercharged internal combustion engine in which the compressor is a radial compressor. The radial arrangement of the compressor provides a compact design if two or more rotors are provided in the compressor, in particular if two rotors are provided. In addition, the radial type design simplifies, in other words, makes it possible to cool the charge air during compression, in particular in such a way that the charge air to be compressed can be cooled over a large area due to the large details of the rotor protruding radially outwardly, which not so easy to use with an axial compressor, which provides only a small installation space for cooling the charge air in the rotor area. However, an internal combustion engine according to the present utility model may in principle be equipped with an axial type compressor.

В данном контексте, предпочтительными являются варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с наддувом, в которых каждый ротор содержит переднюю сторону, на которой расположены лопасти ротора, причем передняя сторона проходит перпендикулярно валу и пересекает указанный вал.In this context, embodiments of a supercharged internal combustion engine are preferred in which each rotor comprises a front side on which rotor blades are located, the front side extending perpendicular to the shaft and intersecting said shaft.

Роторы такого типа используются в радиальных компрессорах и способствуют компактности конструкции, в частности, если предусмотрены два ротора, как в следующем варианте осуществления.Rotors of this type are used in radial compressors and contribute to compact design, in particular if two rotors are provided, as in the following embodiment.

Предпочтительными, в частности, являются варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с наддувом, в которых два ротора установлены на валу так, что их задние стороны расположены встречно друг другу. Такая конструкция упрощает применение общего выпускного канала для двух роторов.Preferred, in particular, are embodiments of a supercharged internal combustion engine in which two rotors are mounted on the shaft so that their rear sides are opposed to each other. This design simplifies the use of a common exhaust channel for two rotors.

Предпочтительными в данном случае являются варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с наддувом, в которых задние стороны двух роторов расположены встречно друг другу без зазора. Такая конструкция также упрощает применение общего выпускного канала, и дополнительно обеспечивает компактность конструкции компрессора.Preferred in this case are embodiments of a supercharged internal combustion engine in which the rear sides of the two rotors are opposed to each other without a gap. This design also simplifies the use of a common exhaust channel, and additionally provides a compact compressor design.

Предпочтительными являются варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с наддувом, в которых компрессор оснащен системой жидкостного охлаждения, и с этой целью корпус содержит по меньшей мере один встроенный канал для хладагента.Preferred are embodiments of a supercharged internal combustion engine in which the compressor is equipped with a liquid cooling system, and for this purpose, the housing comprises at least one built-in refrigerant channel.

Компрессор с жидкостным охлаждением также обладает несколькими преимуществами. За счет жидкостного охлаждения может быть понижена температура наддувочного воздуха на выходе компрессора, и создано препятствие образованию отложений в компрессоре, в частности, вследствие загрязнения вентилирующего потока. Испытания показывают, что температура на выходе компрессора существенно влияет как на образование отложений, так и на объем отложений. Образование отложений можно предотвращать как можно дольше, пока выходная температура не превысит критической величины.A liquid-cooled compressor also has several advantages. Due to liquid cooling, the temperature of the charge air at the outlet of the compressor can be reduced, and the formation of deposits in the compressor is prevented, in particular due to contamination of the ventilation stream. Tests show that the temperature at the compressor outlet significantly affects both the formation of deposits and the volume of deposits. The formation of deposits can be prevented as long as possible until the outlet temperature exceeds a critical value.

Отложения изменяют геометрию компрессора, в частности, площади поперечного сечения потоков, и таким образом, снижают КПД компрессора. Снижение КПД компрессора в свою очередь приводит к повышению температуры на выходе, что способствует еще более выраженному обрастанию, т.е. способствует образованию отложений.Deposits change the geometry of the compressor, in particular, the cross-sectional area of the flows, and thus reduce the efficiency of the compressor. A decrease in compressor efficiency, in turn, leads to an increase in the outlet temperature, which contributes to even more pronounced fouling, i.e. contributes to the formation of deposits.

Охлаждение наддувочного воздуха во время сжатия не только снижает температуру сжатого воздуха на выходе, но также, в частности, увеличивает КПД компрессора. Если для простоты рассматривать процесс сжатия, как ступенчатое увеличение давления, то охлаждение воздуха во время сжатия приводит к тому, что после каждого приращения давления будет получаться более низкая температура сжатого воздуха, чем в случае сжатия без охлаждения. Более низкая температура сжатого воздуха приводит к увеличению плотности сжатого воздуха, предназначенного для процесса горения в двигателе, и, таким образом, уменьшению объемного расхода, что в свою очередь означает, что для ступенчатого повышения давления требуется более низкая мощность компрессора, что является причиной увеличения КПД, при этом одна и та же величина давления достигается при совершении компрессором меньшей работы.The cooling of the charge air during compression not only reduces the temperature of the compressed air at the outlet, but also, in particular, increases the efficiency of the compressor. If, for simplicity, we consider the compression process as a stepwise increase in pressure, cooling the air during compression leads to the fact that after each increment of pressure a lower temperature of compressed air will be obtained than in the case of compression without cooling. A lower temperature of the compressed air leads to an increase in the density of compressed air intended for the combustion process in the engine, and thus to a reduction in the volumetric flow rate, which in turn means that a stepwise increase in pressure requires lower compressor power, which causes an increase in efficiency while the same pressure is achieved when the compressor performs less work.

Предпочтительными являются варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с наддувом, в которых система жидкостного охлаждения представляет собой низкотемпературный контур.Preferred are embodiments of a supercharged internal combustion engine in which the liquid cooling system is a low temperature circuit.

За счет низкотемпературного охлаждения температура наддувочного воздуха может быть снижена даже при сравнительно низких нагрузках на двигатель и сравнительно низких температурах при сжатии, например, 110°C. За счет организации низкотемпературного охлаждения, хладагент, подаваемый во встроенный в корпус канал, может быть охлажден до температур, например, 30°C, 40°C или 50°C, так что могут быть получены температуры наддувочного воздуха 60°C или 70°C. Температуры в таком диапазоне также являются подходящими для увеличения КПД компрессора.Due to the low-temperature cooling, the temperature of the charge air can be reduced even at relatively low engine loads and relatively low compression temperatures, for example, 110 ° C. By arranging low temperature cooling, the refrigerant supplied to the duct integrated in the housing can be cooled to temperatures of, for example, 30 ° C, 40 ° C or 50 ° C, so that charging air temperatures of 60 ° C or 70 ° C can be obtained. . Temperatures in this range are also suitable for increasing compressor efficiency.

В данном контексте, предпочтительными являются варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с наддувом, в которых по меньшей мере один встроенный канал охлаждения расположен на внешней окружности ротора, который является ближайшим к турбине. Расположенный ближе всего к турбине ротор - это ротор, который несет более высокую тепловую нагрузку от горячих отработавших газов, в силу чего предпочтительным является частичное охлаждение компрессора, а именно - этого ротора.In this context, embodiments of a supercharged internal combustion engine in which at least one integrated cooling channel is located on the outer circumference of the rotor that is closest to the turbine are preferred. The rotor closest to the turbine is the rotor that carries a higher heat load from the hot exhaust gases, which is why it is preferable to partially cool the compressor, namely this rotor.

Предпочтительными являются варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с наддувом, в которых компрессор содержит два ротора. Выше уже были сделаны комментарии, касающиеся использования именно двух роторов.Preferred are embodiments of a supercharged internal combustion engine in which the compressor comprises two rotors. Comments have already been made above regarding the use of exactly two rotors.

Предпочтительными являются варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с наддувом, в которых вал установлен на опору на своем ближнем к компрессору конце, со стороны компрессора, которая обращена от турбины.Preferred are embodiments of a supercharged internal combustion engine in which the shaft is mounted on a support at its end closest to the compressor, on the compressor side, which is facing away from the turbine.

Соответствующие настоящей полезной модели расположение и конструкция подводящих каналов и входных каналов обеспечивают возможность к свободному компрессорному концу вала. Согласно предыдущему варианту осуществления это предпочтительно использовать для обеспечения дополнительной опоры вала, в результате чего улучшаются вибрационные характеристики турбонагнетателя, как колебательной системы, и, следовательно, в частности, улучшаются шумовые характеристики.The arrangement and construction of the supply channels and input channels corresponding to the present utility model provide an opportunity to the free compressor end of the shaft. According to the previous embodiment, this is preferably used to provide additional shaft support, thereby improving the vibrational characteristics of the turbocharger as an oscillating system, and therefore, in particular, improving the noise characteristics.

Предпочтительными в данном случае являются варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с наддувом, в которых указанная опора представляет собой антифрикционный подшипник или подшипник скольжения.Preferred in this case are embodiments of a supercharged internal combustion engine in which said support is an antifriction bearing or a sliding bearing.

Предпочтительными являются варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с наддувом, в которых после указанного по меньшей мере одного компрессора предусмотрен охладитель наддувочного воздуха, посредством которого сжатый наддувочный воздух подвергается охлаждению перед его поступлением по меньшей мере в один цилиндр. Охладитель понижает температуру и тем самым увеличивает плотность наддувочного воздуха, так что охладитель также способствует улучшению качества заряда в цилиндрах, т.е. способствует увеличению массы воздуха. Фактически происходит сжатие за счет охлаждения.Preferred are embodiments of a supercharged internal combustion engine in which after said at least one compressor a charge air cooler is provided, by means of which compressed charge air is cooled before it enters at least one cylinder. The cooler lowers the temperature and thereby increases the density of charge air, so that the cooler also helps to improve the charge quality in the cylinders, i.e. contributes to an increase in air mass. In fact, compression occurs due to cooling.

Если компрессор охлаждается системой жидкостного охлаждения, то предпочтительными в данном случае являются варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с наддувом, в которых охладитель наддувочного воздуха расположен в низкотемпературном контуре после корпуса.If the compressor is cooled by a liquid cooling system, then preferred are embodiments of a supercharged internal combustion engine in which the charge air cooler is located in the low-temperature circuit after the housing.

Предпочтительными являются варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с наддувом, в которых корпус компрессора и/или корпус турбины имеют модульную конструкцию, т.е. корпуса состоят из нескольких частей, и имеют в своем составе при этом по меньшей мере две секции.Preferred are embodiments of a supercharged internal combustion engine in which the compressor housing and / or turbine housing are of a modular design, i.e. the housing consists of several parts, and are composed of at least two sections.

Однако, предпочтительными также могут являться варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с наддувом, в которых корпус компрессора и/или корпус турбины выполнены в виде одной детали. Тогда исключаются соединительные элементы, такие, например, как винты и т.п., а также исключается сборка частей корпуса.However, embodiments of a supercharged internal combustion engine may also be preferred, in which the compressor housing and / or turbine housing are made in one piece. Then, connecting elements such as, for example, screws and the like are excluded, and assembly of housing parts is also excluded.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Далее полезная модель будет описана более подробно на примере варианта осуществления, согласно фиг. 1 и 2, из которых:Next, a utility model will be described in more detail with an example embodiment, according to FIG. 1 and 2, of which:

фиг. 1 изображает в разрезе турбонагнетатель двигателя внутреннего сгорания с наддувом, соответствующий уровню техники, иFIG. 1 is a cross-sectional view of a turbocharger of a supercharged internal combustion engine according to the prior art, and

фиг. 2 изображает в разрезе турбонагнетатель, соответствующий первому варианту осуществления двигателя внутреннего сгорания с наддувом.FIG. 2 is a cross-sectional view of a turbocharger according to a first embodiment of a supercharged internal combustion engine.

Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation

Фиг. 1 изображает в разрезе традиционный турбонагнетатель 21, приводимый в действие отработавшим газом, который входит в состав двигателя внутреннего сгорания с наддувом, и который уже был рассмотрен в отношении уровня техники.FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional turbocharger 21 driven by an exhaust gas that is part of a supercharged internal combustion engine and which has already been discussed in relation to the prior art.

Фиг. 2 изображает в разрезе турбонагнетатель 1, который приводится в действие отработавшим газом, и который соответствует первому варианту осуществления двигателя внутреннего сгорания с наддувом. Далее будут рассмотрены только отличия данного варианта от варианта осуществления, представленного на фиг. 1, и по этой причине ссылки в иных случаях будут делаться на фиг. 1 и соответствующее описание. Аналогичные друг другу компоненты, то есть компоненты, выполняющие аналогичные функции, обозначены одинаковыми номерами.FIG. 2 is a cross-sectional view of a turbocharger 1 that is driven by exhaust gas and which corresponds to a first embodiment of a supercharged internal combustion engine. Next, only differences of this embodiment from the embodiment shown in FIG. 1, and for this reason, references in other cases will be made to FIG. 1 and the corresponding description. Components similar to each other, that is, components that perform similar functions, are denoted by the same numbers.

В отличие от турбонагнетателя 21, показанного на фиг. 1, роторы 2b1, 2b2 турбонагнетателя 1, изображенного на фиг. 2, имеют сходные подводящие каналы 4b1, 4b2, то есть подводящие каналы 4b1, 4b2, которые направляют наддувочный воздух к роторам 2b1, 2b2 компрессора 2, начиная от входного канала 5b1, 5b2 и вплоть до ротора 2b1, 2b2 на ближнем к ротору конце подводящего канала 4b1, 4b2, одинаковым образом, благодаря одинаковому устройству каналов и сопоставимым изменениям направления. Это обеспечивает сходные отношения потоков в подводящих каналах 4b1, 4b2 и, следовательно, сходные входные давления pi,in непосредственно перед роторами 2b1, 2b2.In contrast to the turbocharger 21 shown in FIG. 1, the rotors 2b 1 , 2b 2 of the turbocharger 1 shown in FIG. 2 have similar supply channels 4b 1 , 4b 2 , i.e. supply channels 4b 1 , 4b 2 that direct charge air to the rotors 2b 1 , 2b 2 of compressor 2, starting from the input channel 5b 1 , 5b 2 and up to the rotor 2b 1 , 2b 2 at the end of the inlet channel 4b 1 , 4b 2 closest to the rotor in the same way, due to the same arrangement of the channels and comparable changes in direction. This provides similar flow ratios in the supply channels 4b 1 , 4b 2 and, therefore, similar inlet pressures p i, in immediately in front of the rotors 2b 1 , 2b 2 .

Входные каналы 5b1, 5b2 двух подводящих каналов 4b1, 4b2 проходят радиально по отношению к валу 8, и расположены рядом друг с другом вдоль вала 8. В варианте осуществления, показанном на фиг. 2, входные каналы 5b1, 5b2 расположены рядом друг с другом без промежутка.The input channels 5b 1 , 5b 2 of the two supply channels 4b 1 , 4b 2 extend radially with respect to the shaft 8, and are located next to each other along the shaft 8. In the embodiment shown in FIG. 2, the input channels 5b 1 , 5b 2 are located next to each other without a gap.

На роторном конце каждый подводящий канал 4b1, 4b2 содержит в виде участка питающий канал 6b1, 6b2, который расположен под острым углом α<5° по отношению к валу 8. Аксиальный поток, падающий на роторы 2b1, 2b2, значительно увеличивает КПД компрессора 2.At the rotor end, each inlet channel 4b 1 , 4b 2 contains in the form of a section a feed channel 6b 1 , 6b 2 , which is located at an acute angle α <5 ° with respect to the shaft 8. Axial flow incident on the rotors 2b 1 , 2b 2 , significantly increases the efficiency of compressor 2.

Расположение обоих входных каналов 5B1, 5b2 радиально по отношению к валу 8 позволяет установить вал 8 своим ближним к компрессору концом 10 в опоре 9 со стороны компрессора 2, которая обращена от турбины 3, в результате чего улучшаются динамические характеристики, а также вибрационные характеристики вала 8 и турбонагнетателя 1. В варианте, изображенном на фиг. 2, опора 9 представляет собой антифрикционный подшипник 9а.The arrangement of both input channels 5B1, 5b2 radially with respect to the shaft 8 allows the shaft 8 to be installed with its end 10 closest to the compressor in the support 9 from the side of the compressor 2, which is facing from the turbine 3, as a result of which the dynamic characteristics as well as the vibration characteristics of the shaft 8 are improved and turbocharger 1. In the embodiment shown in FIG. 2, the support 9 is an antifriction bearing 9a.

Номера позицийItem Numbers

1 турбонагнетатель, приводимый в действие отработавшим газом1 exhaust gas turbocharger

2 компрессор2 compressor

2а корпус компрессора2a compressor housing

2а′ спиральный корпус; выход компрессора2a ′ spiral housing; compressor output

2b1 первый ротор компрессора2b 1 first compressor rotor

2b2 второй ротор компрессора2b 2 second compressor rotor

3 турбина3 turbine

3а корпус турбины3a turbine housing

3а′ спиральный корпус; вход турбины3a ′ spiral housing; turbine inlet

3b ротор турбины3b turbine rotor

4b1 первый подводящий канал; подводящий канал первого ротора компрессора4b 1 first inlet channel; inlet channel of the first compressor rotor

4b2 второй подводящий канал; подводящий канал второго ротора компрессора4b 2 second supply channel; inlet channel of the second compressor rotor

5b1 первый входной канал; входной канал первого ротора компрессора 5b2 второй входной канал; входной канал второго ротора компрессора 6b1 первый питающий канал; питающий канал первого ротора компрессора 6b2 второй питающий канал; питающий канал второго ротора компрессора5b 1 first input channel; the input channel of the first compressor rotor 5b 2 the second input channel; the input channel of the second rotor of the compressor 6b 1 the first supply channel; the feed channel of the first compressor rotor 6b 2 a second feed channel; feed channel of the second compressor rotor

7 общий выпускной канал7 common exhaust channel

8 вал8 shaft

9 опора9 prop

9а антифрикционный подшипник9a anti-friction bearing

10 ближний к компрессору конец вала10 shaft end closest to the compressor

Уровень техникиState of the art

21 турбонагнетатель, приводимый в действие отработавшим газом21 exhaust gas turbocharger

22 компрессор22 compressor

22а корпус компрессора22a compressor housing

22а′ спиральный корпус; выход компрессора22a ′ spiral housing; compressor output

22b1 первый ротор компрессора22b 1 first compressor rotor

22b2 второй ротор компрессора22b 2 second compressor rotor

23 турбина23 turbine

23а корпус турбины23a turbine housing

23а′ спиральный корпус; вход турбины23a ′ spiral housing; turbine inlet

23b ротор турбины23b turbine rotor

24b1 первый подводящий канал; подводящий канал первого ротора компрессора24b 1 first inlet channel; inlet channel of the first compressor rotor

24b2 второй подводящий канал; подводящий канал второго ротора компрессора24b 2 second supply channel; inlet channel of the second compressor rotor

25b1 первый входной канал; входной канал первого ротора компрессора25b 1 first input channel; input channel of the first compressor rotor

25b2 второй входной канал; входной канал второго ротора компрессора25b 2 second input channel; input channel of the second compressor rotor

26b1 первый питающий канал; питающий канал первого ротора компрессора26b 1 first feed channel; feed channel of the first compressor rotor

26b2 второй питающий канал; питающий канал второго ротора компрессора26b 2 second supply channel; feed channel of the second compressor rotor

27 общий выпускной канал27 common exhaust channel

28 вал28 shaft

I число роторов компрессораI number of compressor rotors

p1,in входное давление непосредственно перед первым роторомp 1, in inlet pressure immediately before the first rotor

p2,in входное давление непосредственно перед вторым роторомp 2, in inlet pressure immediately in front of the second rotor

pi,in входное давление непосредственно перед i-м роторомp i, in inlet pressure immediately before the i-th rotor

p1,out выходное давление непосредственно после первого ротораp 1, out outlet pressure immediately after the first rotor

p2,out выходное давление непосредственно после второго ротораp 2, out outlet pressure immediately after the second rotor

pi,out выходное давление непосредственно после i-го ротора.p i, out the outlet pressure immediately after the i-th rotor.

Claims (16)

1. Двигатель внутреннего сгорания с наддувом, содержащий:1. A supercharged internal combustion engine comprising: - впускную систему для снабжения двигателя внутреннего сгорания наддувочным воздухом,- an intake system for supplying an internal combustion engine with charge air, - выпускную систему для выпуска отработавших газов и- an exhaust system for exhaust gas and - по меньшей мере один приводимый в действие отработавшими газами турбонагнетатель (1), в котором на одном и том же выполненном с возможностью вращения валу (8) установлены компрессор (2), расположенный во впускной системе, и осевая турбина (3), расположенная в выпускной системе, причем компрессор (2) содержит корпус (2а) и по меньшей мере два ротора (2b1, 2b2), расположенных в указанном корпусе (2а), которые установлены на валу (8) и выполнены с возможностью отдельно нагружаться наддувочным воздухом через впускную систему посредством подводящих каналов (4b1, 4b2), которые отделены друг от друга и выполнены как одно целое с корпусом (2а),- at least one exhaust gas driven turbocharger (1), in which a compressor (2) located in the intake system and an axial turbine (3) located in the same rotary shaft (8) are installed the exhaust system, the compressor (2) comprising a housing (2a) and at least two rotors (2b 1 , 2b 2 ) located in the housing (2a), which are mounted on the shaft (8) and are configured to be separately charged with charge air through the intake system through the feed channel s (4b 1 , 4b 2 ), which are separated from each other and made as one piece with the body (2A), отличающийся тем, чтоcharacterized in that - подводящие каналы (4b1, 4b2) по меньшей мере двух роторов (2b1, 2b2) содержат в виде участков входные каналы (5b1, 5b2), которые расположены рядом друг с другом вдоль вала (8) и проходят радиально относительно вала (8).- the supply channels (4b 1 , 4b 2 ) of at least two rotors (2b 1 , 2b 2 ) contain in the form of sections input channels (5b 1 , 5b 2 ), which are located next to each other along the shaft (8) and extend radially relative to the shaft (8). 2. Двигатель внутреннего сгорания с наддувом по п. 1, отличающийся тем, что подводящие каналы (4b1, 4b2) выполнены таким образом, что соблюдается следующее: 0,9≤p1,in/p2,in≤1,1, причем р1,in обозначает давление непосредственно перед первым ротором (2b1), а р2,in обозначает давление непосредственно перед вторым ротором (2b2).2. A supercharged internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the supply channels (4b 1 , 4b 2 ) are made in such a way that the following is observed: 0.9≤p 1, in / p 2, in ≤1,1 wherein p 1, in denotes the pressure immediately before the first rotor (2b 1 ), and p 2, in denotes the pressure immediately before the second rotor (2b 2 ). 3. Двигатель внутреннего сгорания с наддувом по п. 1 или 2, отличающийся тем, что подводящие каналы (4b1, 4b2) выполнены таким образом, что соблюдается следующее: 0,95≤p1,in/p2,in≤1,05, причем р1,in обозначает давление непосредственно перед первым ротором (2b1), а р2,in обозначает давление непосредственно перед вторым ротором (2b2).3. A supercharged internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that the supply channels (4b 1 , 4b 2 ) are made in such a way that the following is observed: 0.95≤p 1, in / p 2, in ≤1 , 05, wherein p 1, in denotes the pressure immediately before the first rotor (2b 1 ), and p 2, in denotes the pressure immediately before the second rotor (2b 2 ). 4. Двигатель внутреннего сгорания с наддувом по п. 1 или 2, отличающийся тем, что корпус (2а) имеет общий выпускной канал (7) для по меньшей мере двух роторов (2b1, 2b2).4. A supercharged internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that the housing (2a) has a common exhaust channel (7) for at least two rotors (2b 1 , 2b 2 ). 5. Двигатель внутреннего сгорания с наддувом по п. 1 или 2, отличающийся тем, что по меньшей мере два подводящих канала (4b1, 4b2) роторов (2b1, 2b2) имеют криволинейный профиль, начинающийся от их входных каналов (5b1, 5b2), при этом каждый подводящий канал (4b1, 4b2) содержит в виде участка на ближнем к ротору конце, питающий канал (6b1, 6b2), который образует с валом (8) угол α<45°.5. A supercharged internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that at least two supply channels (4b 1 , 4b 2 ) of the rotors (2b 1 , 2b 2 ) have a curved profile starting from their input channels (5b 1 , 5b 2 ), while each supply channel (4b 1 , 4b 2 ) contains, in the form of a section at the end closest to the rotor, a supply channel (6b 1 , 6b 2 ), which forms an angle α <45 ° with the shaft (8) . 6. Двигатель внутреннего сгорания с наддувом по п. 5, отличающийся тем, что угол α отвечает следующему критерию: α<20°.6. The supercharged internal combustion engine according to claim 5, characterized in that the angle α meets the following criterion: α <20 °. 7. Двигатель внутреннего сгорания с наддувом по п. 5, отличающийся тем, что угол α отвечает следующему критерию: α<10°.7. The supercharged internal combustion engine according to claim 5, characterized in that the angle α meets the following criterion: α <10 °. 8. Двигатель внутреннего сгорания с наддувом по любому из п.п. 1, 2, 6 и 7, отличающийся тем, что компрессор (2) является радиальным компрессором.8. The supercharged internal combustion engine according to any one of paragraphs. 1, 2, 6 and 7, characterized in that the compressor (2) is a radial compressor. 9. Двигатель внутреннего сгорания с наддувом по любому из п.п. 1, 2, 6 и 7, отличающийся тем, что каждый ротор (2b1, 2b2) имеет заднюю сторону, на которой расположены лопасти ротора.9. The supercharged internal combustion engine according to any one of paragraphs. 1, 2, 6 and 7, characterized in that each rotor (2b 1 , 2b 2 ) has a rear side on which the rotor blades are located. 10. Двигатель внутреннего сгорания с наддувом по п. 9, отличающийся тем, что два ротора (2b1, 2b2) установлены на валу (8) так, что их задние стороны расположены встречно друг другу.10. A supercharged internal combustion engine according to claim 9, characterized in that the two rotors (2b 1 , 2b 2 ) are mounted on the shaft (8) so that their rear sides are located opposite each other. 11. Двигатель внутреннего сгорания с наддувом по п. 10, отличающийся тем, что задние стороны двух роторов (2b1, 2b2) расположены встречно друг другу без зазора.11. The supercharged internal combustion engine according to claim 10, characterized in that the rear sides of the two rotors (2b 1 , 2b 2 ) are opposed to each other without a gap. 12. Двигатель внутреннего сгорания с наддувом по любому из п.п. 1, 2, 6, 7, 10 и 11, отличающийся тем, что компрессор (2) оснащен системой жидкостного охлаждения, для чего корпус (2а) имеет по меньшей мере один выполненный как единое целое канал для хладагента.12. The supercharged internal combustion engine according to any one of paragraphs. 1, 2, 6, 7, 10 and 11, characterized in that the compressor (2) is equipped with a liquid cooling system, for which the housing (2a) has at least one channel made for a single refrigerant. 13. Двигатель внутреннего сгорания с наддувом по п. 12, отличающийся тем, что система жидкостного охлаждения представляет собой низкотемпературный контур.13. The supercharged internal combustion engine according to claim 12, characterized in that the liquid cooling system is a low-temperature circuit. 14. Двигатель внутреннего сгорания с наддувом по п. 12, отличающийся тем, что по меньшей мере один выполненный как единое целое канал для хладагента расположен на внешней окружности ротора (2b2), который является ближайшим к турбине (3).14. A supercharged internal combustion engine according to claim 12, characterized in that at least one refrigerant channel formed as a single unit is located on the outer circumference of the rotor (2b 2 ), which is closest to the turbine (3). 15. Двигатель внутреннего сгорания с наддувом по любому из п.п. 1, 2, 6, 7, 10, 11, 13 и 14, отличающийся тем, что компрессор (2) содержит два ротора (2b1, 2b2).15. The supercharged internal combustion engine according to any one of paragraphs. 1, 2, 6, 7, 10, 11, 13 and 14, characterized in that the compressor (2) contains two rotors (2b 1 , 2b 2 ). 16. Двигатель внутреннего сгорания с наддувом по любому из п.п. 1, 2, 6, 7, 10, 11, 13 и 14, отличающийся тем, что вал (8) установлен в опоре (9) на своем ближнем к компрессору конце (10) с той стороны компрессора, которая обращена от турбины (3).
Figure 00000001
16. The supercharged internal combustion engine according to any one of paragraphs. 1, 2, 6, 7, 10, 11, 13 and 14, characterized in that the shaft (8) is installed in the support (9) at its end closest to the compressor (10) on the side of the compressor that is facing away from the turbine (3 )
Figure 00000001
RU2014122855/06U 2013-06-12 2014-06-05 INFLATED COMBUSTION ENGINE RU158763U1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013210977 2013-06-12
DE102013210977.6 2013-06-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU158763U1 true RU158763U1 (en) 2016-01-20

Family

ID=55087431

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014122855/06U RU158763U1 (en) 2013-06-12 2014-06-05 INFLATED COMBUSTION ENGINE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU158763U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104213974B (en) turbocharger assembly
EP1625290B1 (en) Turbocharger system for an internal combustion engine
EP2037098B1 (en) Turbo compound internal combustion engine
US7246490B2 (en) Internal combustion engine including a compressor and method for operating an internal combustion engine
KR102068390B1 (en) Supercharger and method for cooling electric motor
US20090094979A1 (en) Turbocharger with adjustable turbine geometry and a vane carrier ring
US8667795B2 (en) Internal combustion engine with exhaust-gas turbocharging
JP4387411B2 (en) Turbo compressor system for an internal combustion engine having two in-line turbo units with a coaxial rotation axis
KR20170007340A (en) Dual volute turbocharger to optimize pulse energy separation for fuel economy and egr utilization via asymmeric dual volutes
JP2007146849A (en) Supercharger
WO2017169982A1 (en) Engine with turbo supercharger
US20080104956A1 (en) Turbocharger having inclined volutes
CN106837523A (en) A kind of turbocharging air-flow cooling system
RU158763U1 (en) INFLATED COMBUSTION ENGINE
US10724450B2 (en) Enhanced pressure wave supercharger system and method thereof
CN207813733U (en) A kind of two-stage turbocharger of the double membranous cochleas of twin turbines
JP2017214872A (en) Engine with turbosupercharger
US11629612B2 (en) System for feeding operating gas to a drive of a motor vehicle
US7008175B2 (en) Radiator cooling fan replacement to increase engine efficiency
GB2564689A (en) Turbine mounted pump for EGR
JP2017180387A (en) Engine with turbo supercharger
Subramanian et al. The latest trend of turbocharging technologies for emissions compliance and fuel economy
JP2017180386A (en) Engine with turbo supercharger