RU2117170C1

RU2117170C1 - Compression-ignition compound-turbine engine

Info

Publication number: RU2117170C1
Application number: RU96111081A
Authority: RU
Inventors: В.Р. Бурячко; А.В. Гук; Р.М. Хабиров; Б.Н. Сидоров
Original assignee: Бурячко Владимир Романович; Гук Анатолий Викторович; Хабиров Рамил Масгутович; Сидоров Борис Николаевич
Priority date: 1996-05-31
Filing date: 1996-05-31
Publication date: 1998-08-10

Abstract

FIELD: power-plant engineering; power systems for compound- turbine diesel engines. SUBSTANCE: engine that has high-pressure fuel injection pump with control rack and variable-speed governor incorporating shaft and centrifugal mechanism, power turbine kinematically coupled with engine crankshaft, planet transmission, with power turbine shaft coupled with sun gear of planet transmission and engine crankshaft, with carrier, is provided, in addition, with reduction unit affording kinematic coupling between variable-speed governor shaft and engine output shaft (planet transmission epicycle). EFFECT: improved adaptability of compound-turbine engine to changes in road conditions. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетического машиностроения, в частности к двигателям внутреннего сгорания с компаундной турбиной, и может быть использовано в системах питания турбокомпаундных дизелей. The invention relates to the field of power engineering, in particular to internal combustion engines with a compound turbine, and can be used in power systems of turbocompound diesel engines.

Известны турбокомпаундные двигатели, в которых компаундная турбина связана с выходным валом поршневого двигателя с помощью понижающей шестеренчатой передачей с гидромуфтой. Однако, в этом случае, скоростной режим турбины всегда оказывается пропорциональным частоте вращения вала поршневого двигателя, что снижает эффективность энергопреобразования в ней при малой скорости. Turbocompound engines are known in which a compound turbine is connected to the output shaft of a reciprocating engine by means of a reduction gear with a fluid coupling. However, in this case, the speed regime of the turbine always turns out to be proportional to the rotational speed of the piston engine shaft, which reduces the energy conversion efficiency in it at low speed.

Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату является турбокомпаундный двигатель с воспламенением от сжатия, содержащий топливный насос высокого давления (ТНВД) с центробежным регулятором подачи топлива, оснащенный агрегатом наддува и силовой турбиной, кинематически связанной с коленчатым валом двигателя через планетарный механизм, причем вал силовой турбины соединен с солнечной шестерней планетарного механизма, а коленчатый вал двигателя - с водилом. В этом двигателе планетарный механизм обеспечивает сложение крутящих моментов двигателя и силовой турбины и передачу суммарного момента на выходной вал эпицикла. The closest in technical solution and the achieved result is a compression-ignition turbocharged engine containing a high-pressure fuel pump with a centrifugal fuel supply regulator equipped with a boost unit and a power turbine kinematically connected to the engine crankshaft through a planetary mechanism, and the power shaft the turbines are connected to the sun gear of the planetary gear, and the crankshaft of the engine is connected to the carrier. In this engine, the planetary mechanism provides the addition of the engine and power turbine torques and the transmission of the total torque to the output shaft of the epicycle.

При такой компоновке крутящий момент передается через эпицикл, что исключает жесткую связь частоты вращения выходного и коленчатого валов двигателя. В этом случае изменение дорожных условий, а следовательно, и частоты вращения выходного вала двигателя (эпицикла), не в полной мере вызовут эквивалентное изменение частоты вращения коленчатого вала двигателя. Поэтому изменение частоты вращения кулачкового вала ТНВД не будет полностью соответствовать изменившимся дорожным условиям, а следовательно, обеспечиваемая центробежным исполнительным механизмом коррекция подачи топлива за счет перемещения рейки топливного насоса не обеспечит восстановления заданной водителем скорости движения. With this arrangement, the torque is transmitted through the epicyclic, which eliminates the rigid connection of the speed of the output and crankshaft of the engine. In this case, a change in road conditions, and consequently, in the speed of the engine output shaft (epicycle), will not fully cause an equivalent change in the engine speed. Therefore, the change in the speed of the camshaft camshaft injection pump will not fully correspond to the changed road conditions, and therefore, the correction of the fuel supply provided by the centrifugal actuator due to the movement of the fuel pump rail will not ensure the restoration of the speed set by the driver.

Изобретение направлено на улучшение приспособляемости турбокомпаундных дизелей к изменяющимся дорожным условиям. The invention is aimed at improving the adaptability of turbocompound diesel engines to changing road conditions.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в турбокомпаундный двигатель с воспламенением от сжатия дополнительно введен редуктор привода всережимного регулятора, соединяющий вал регулятора с выходным валом двигателя (эпициклом). При этом вал регулятора не связан с кулачковым валом ТНВД, приводимым во вращение от выходного вала двигателя через соответствующую передачу. The solution to this problem is achieved by the fact that a turbocharged compression ignition engine additionally introduces an all-mode regulator drive gearbox that connects the regulator shaft to the engine output shaft (epicycle). In this case, the regulator shaft is not connected with the camshaft of the high-pressure fuel pump, driven into rotation from the output shaft of the engine through the corresponding gear.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый турбокомпаундный двигатель, отличается наличием новых элементов: редуктора привода всережимного регулятора и связями между элементами, что говорит о его соответствии критерию "новизна". Comparative analysis with the prototype shows that the inventive turbocompound engine is characterized by the presence of new elements: a drive gear for an all-mode controller and connections between the elements, which indicates its compliance with the criterion of "novelty."

На чертеже показана принципиальная схема турбокомпаундного двигателя с воспламенением от сжатия с приводом всережимного регулятора частоты вращения ТНВД применительно к турбокомпаундному дизелю с газотурбинным наддувом и применительно к турбокомпаундному дизелю с приводным нагнетателем. The drawing shows a schematic diagram of a compression-ignition turbocharged engine with the drive of an all-mode injection pump speed regulator as applied to a turbocharged diesel engine with gas turbine supercharging and as applied to a turbocharged diesel engine with a drive supercharger.

Турбокомпаундный двигатель с воспламенением от сжатия 1, содержит ТНВД 2 с всережимным регулятором подачи топлива 3, агрегат наддува 4 и силовую турбину 5, кинематически связанную с коленчатым валом двигателя 6 через планетарный механизм 7, причем вал силовой турбины 5 соединен с солнечной шестерней 8, а коленчатый вал двигателя 6 - с водилом 9, вал 10 всережимного регулятора 3 установлен на отдельных опорах 11 в корпусе регулятора и не имеет кинематической связи с кулачковым валом ТНВД 12, привод вала 10 всережимного регулятора осуществляется через редуктор 13 от выходного вала двигателя (эпицикла) 14, а перемещение рейки ТНВД 15 осуществляется через центробежный механизм 16. The compression-ignition turbocharged engine 1 contains a high-pressure fuel pump 2 with an all-mode fuel supply regulator 3, a boost unit 4 and a power turbine 5 kinematically connected to the crankshaft of the engine 6 through a planetary mechanism 7, the shaft of the power turbine 5 being connected to the sun gear 8, and the crankshaft of the engine 6 - with the carrier 9, the shaft 10 of the all-mode controller 3 is mounted on separate bearings 11 in the controller housing and has no kinematic connection with the camshaft of the injection pump 12, the shaft of the 10 mode controller is driven the gearbox 13 from the output shaft of the engine (epicycle) 14, and the movement of the rail TNVD 15 is carried out through a centrifugal mechanism 16.

Поддержание скорости движения транспортного средства, задаваемой водителем, осуществляется следующим образом. При изменении дорожных условий происходит изменение скорости движения, а следовательно и частоты вращения выходного вала двигателя (эпицикла) 14, связанного через редуктор 13 с валом 10 всережимного регулятора 3. В связи с этим грузы центробежного механизма 16 займут новое положение, соответствующее действующим на них центробежным силам, и установят в новое положение рейку 15 ТНВД 2. При этом в случае увеличения дорожного сопротивления, рейка 15 ТНВД 2 будет перемещена в сторону увеличения подачи топлива, а при снижении дорожного сопротивления - в сторону уменьшения цикловой подачи топлива. Изменение цикловой подачи топлива будет осуществляться до тех пор, пока не будет достигнуто равенство центробежной силы и силы затяжки пружины, т. е. до восстановления скорости движения транспортного средства до уровня, заданного водителем. Maintaining the vehicle speed set by the driver is as follows. When road conditions change, the speed of movement, and hence the speed of the output shaft of the engine (epicycle) 14, connected through a gearbox 13 to the shaft 10 of the all-mode controller 3, changes. In this regard, the loads of the centrifugal mechanism 16 will take a new position corresponding to the centrifugal ones acting on them forces, and set the rail 15 of the high pressure fuel pump 2 to a new position. In this case, in the case of an increase in road resistance, the rail 15 of the high pressure fuel pump 2 will be moved in the direction of increasing the fuel supply, and if the road resistance is reduced in the direction of decreasing the cyclic fuel supply. The change in the cyclic fuel supply will be carried out until the equality of the centrifugal force and the tightening force of the spring is achieved, i.e., until the vehicle speed is restored to the level specified by the driver.

Таким образом, применение заявляемого привода ТНВД турбокомпаундного двигателя с воспламенением от сжатия обеспечит улучшение приспособляемости двигателя к изменяющимся дорожным условиям, что снизит утомляемость водителей при движении автомобилей в сложных дорожных условиях и в колонне. Thus, the use of the inventive injection pump of a turbocompound engine with compression ignition will provide improved adaptability of the engine to changing road conditions, which will reduce driver fatigue when driving cars in difficult road conditions and in the convoy.

Claims

1. A turbocharged compression ignition engine comprising a high pressure fuel pump with a rail and an all-mode fuel supply regulator including an all-mode regulator shaft and a centrifugal mechanism, a power turbine kinematically connected to the engine crankshaft, a planetary mechanism, the power turbine shaft being connected to the solar gear of the planetary mechanism, and the crankshaft of the engine with a carrier, characterized in that a gearbox is additionally introduced into it, which kinematically couples the shaft a lot of regulator with the output shaft of the engine (epicyclic planetary gear).

2. The turbocharged engine according to claim 1, characterized in that the turbocharged engine is additionally introduced a boost unit driven by a crankshaft of the engine.

3. The turbocompound engine according to claim 1, characterized in that it additionally includes a turbocharger driven by an exhaust gas drive, connected in series with a power turbine.