RU2131981C1 - Internal combustion engine supercharging pressure control device - Google Patents

Internal combustion engine supercharging pressure control device Download PDF

Info

Publication number
RU2131981C1
RU2131981C1 RU97117840A RU97117840A RU2131981C1 RU 2131981 C1 RU2131981 C1 RU 2131981C1 RU 97117840 A RU97117840 A RU 97117840A RU 97117840 A RU97117840 A RU 97117840A RU 2131981 C1 RU2131981 C1 RU 2131981C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
turbine
housing
shutter
rod
membrane
Prior art date
Application number
RU97117840A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Р.Ф. Магзумьянов
Original Assignee
Магзумьянов Радик Фаатович
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 Магзумьянов Радик Фаатович filed Critical Магзумьянов Радик Фаатович
Priority to RU97117840A priority Critical patent/RU2131981C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2131981C1 publication Critical patent/RU2131981C1/en

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engine. SUBSTANCE: turbocompressor housing accommodates air pressure space of compressor and gas supply volute of turbine in which working wheel of centripetal turbine and shutter arranged at gas inlet into turbine volute are installed. Control mechanism is made in form of spring-loaded diaphragm, rod coupled with diaphragm and channel to deliver supercharging air into under-diaphragm space. Additional space is made in channel. Valve formed in rod closes additional space. Hole is made in turbocompressor housing to accommodate transfer shaft rigidly connected with shutter. Control mechanism is installed at outer side of turbocompressor housing and is provided with lever rigidly connected with transfer and hinge connected with rod. EFFECT: enhanced efficiency of operation. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области турбокомпрессоростроения, в частности к агрегатам наддува двигателей внутреннего сгорания. The invention relates to the field of turbocompressor engineering, in particular to units of pressurization of internal combustion engines.

Известно регулировочное устройство, выполненное в виде турбокомпрессора, содержащего корпус с газоподводящей улиткой, в которой размещены рабочее колесо центростремительной турбины и заслонка, расположенная на входе газов в улитку, выполненная с возможностью поворота и кинематически связанная с регулирующим механизмом [1]. Known adjusting device, made in the form of a turbocompressor, comprising a housing with a gas-supplying cochlea, in which the impeller of a centripetal turbine and a shutter located at the gas inlet to the cochlea are rotatable and kinematically connected with the regulating mechanism [1].

Недостатком этого устройства является следующее. The disadvantage of this device is the following.

Узел поворота регулировочного диска имеет втулкообразную форму большого диаметра, что способствует из-за воздействия высоких температур объемному расширению и заклиниванию. Кроме того, на регулировочный диск действует боковое давление газов со стороны турбины, сто увеличивает трение при повороте диска. The turning unit of the adjusting disk has a sleeve-like shape of a large diameter, which contributes to volume expansion and jamming due to the influence of high temperatures. In addition, the lateral pressure of the gases from the turbine acts on the adjusting disk;

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому устройству является регулировочное устройство, содержащее турбокомпрессор, в корпусе которого размещены воздухонапорная полость компрессора и газоподводящая улитка турбины, в которой установлены рабочее колесо центростремительной турбины и заслонка, расположенная на входе газов в улитку, и регулирующий механизм, выполненный в виде размещенной в кожухе подпружиненной мембраны, разделяющей кожух на надмембранную и подмембранную полости, штока, связанного с мембраной, и канала подвода наддувочного воздуха в подмембранную полость, в котором выполнена дополнительная полость, причем заслонка кинематически связана с регулирующим механизмом, в штоке образован клапан, выполненный с возможностью закрытия дополнительной полости за счет усилия пружины и площадью, меньшей, чем площадь мембраны [2]. The closest in technical essence and the achieved effect to the claimed device is an adjusting device containing a turbocompressor, in the housing of which there is an air-pressure cavity of the compressor and a gas supply coil of the turbine, in which the impeller of the centripetal turbine and a shutter located at the gas inlet to the scroll are installed, and a control mechanism made in the form of a spring-loaded membrane located in the casing, dividing the casing into the supmembrane and submembrane cavities, a rod connected the membrane, and the channel for supplying charge air into the submembrane cavity, in which the additional cavity is made, the damper being kinematically connected to the regulating mechanism, a valve is formed in the rod that is capable of closing the additional cavity due to the spring force and an area smaller than the membrane area [2 ].

Недостатком этого устройства является следующее. The disadvantage of this device is the following.

Шток клапана устройства выполнен с возможностью возвратно-поступательного движения, что способствует образованию нагара на штоке от отработавших газов и заклиниванию, что снижает эффективность работы устройства. The valve stem of the device is made with the possibility of reciprocating motion, which contributes to the formation of soot on the stem from the exhaust gases and jamming, which reduces the efficiency of the device.

Изобретение направлено на повышение эффективности устройства. The invention is aimed at improving the efficiency of the device.

Для этого в устройстве для регулирования давления наддува двигателя внутреннего сгорания, содержащее турбокомпрессор, в корпусе которого размещены воздухонапорная полость компрессора и газоподводящая улитка турбины, в которой установлены рабочее колесо центростремительной турбины и заслонка, расположенная на входе газов в улитку, и регулирующий механизм, выполненный в виде размещенной в кожухе подпружиненной мембраны, разделяющей кожух на надмембранную и подмембранную полости, штока, связанного с мембраной, и канала подвода поддувочного воздуха в подмембранную полость, в котором выполнена дополнительная полость, причем заслонка кинематически связана с регулирующим механизмом, в штоке образован клапан, выполненный с возможностью закрытия дополнительной полости за счет усилия пружины и площадью, меньшей, чем площадь мембраны, согласно изобретению, в корпусе турбокомпрессора выполнено отверстие, в котором установлен передаточный вал, жестко соединенный с заслонкой, регулирующий механизм расположен с наружной стороны корпуса турбокомпрессора и снабжен рычагом, размещенным в выполненной в корпусе выемке, жестко связанным с передаточным валом и шарнирно соединенным со штоком. To this end, in a device for regulating the boost pressure of an internal combustion engine, comprising a turbocompressor, in the housing of which a compressor air cavity and a turbine gas supply coil are located, in which a centrifugal turbine impeller and a shutter located at the gas inlet to the scroll are installed, and a control mechanism made in the form of a spring-loaded membrane located in the casing, dividing the casing into the submembrane and submembrane cavities, the rod associated with the membrane, and the supply channel air into the submembrane cavity in which the additional cavity is made, the damper being kinematically connected to the control mechanism, a valve is formed in the stem that is capable of closing the additional cavity due to the spring force and an area smaller than the membrane area, according to the invention, in the turbocharger body a hole is made in which a transmission shaft is mounted, rigidly connected to the shutter, the control mechanism is located on the outside of the turbocharger housing and is equipped with a lever, placed in a recess made in the housing, rigidly connected to the transmission shaft and pivotally connected to the rod.

На фиг. 1 показана схема устройства для регулирования давления наддува двигателя внутреннего сгорания;
на фиг. 2 показан разрез А-А на фиг. 1;
на фиг. 3 показан разрез Б-Б на фиг. 1;
Устройство для регулирования давления наддува двигателя внутреннего сгорания 1 содержит турбокомпрессор 2, в корпусе которого размещены воздухонапорная полость компрессора 3 и газоподводящая улитка турбины 4, в которой установлены рабочее колесо 5 центростремительной турбины 4 и заслонка 6, расположенная на входе газов в улитку турбины 4, и регулирующий механизм 7, расположенный с наружной стороны корпуса турбокомпрессора 2 и выполненный в виде размещенной в кожухе подпружиненной мембраны 8, разделяющий кожух на надмембранную 9 и подмембранную 10 полости, штока 11, связанного с мембраной 8, и канала 12 подвода поддувочного воздуха в подмембранную полость 10, в котором выполнена дополнительная полость 13. Заслонка 6 через передаточный вал 14 и рычаг 15 шарнирно соединена со штоком 11 регулирующего механизма 7. В штоке 11 образован клапан 16, выполненный с возможностью закрытия дополнительной полости 13 за счет усилия пружины 17. Площадь клапана 16 меньше площади мембраны 8. Передаточный вал 14 установлен в выполненном в корпусе турбокомпрессора 2 отверстии 18 и жестко соединен со стороны турбины 14 с заслонкой 6, а со стороны компрессора 3 - с рычагом 15, причем рычаг 15 размещен в выполненной в корпусе выемке 19.In FIG. 1 shows a diagram of a device for controlling the boost pressure of an internal combustion engine;
in FIG. 2 shows a section AA in FIG. 1;
in FIG. 3 shows a section BB in FIG. 1;
A device for controlling the boost pressure of an internal combustion engine 1 comprises a turbocompressor 2, in the housing of which there is an air-pressure cavity of the compressor 3 and a gas supply coil of a turbine 4, in which an impeller 5 of a centripetal turbine 4 and a shutter 6 located at the gas inlet to the scroll of the turbine 4 are installed, and a regulating mechanism 7 located on the outside of the turbocharger housing 2 and made in the form of a spring-loaded membrane 8 located in the casing, dividing the casing into a supra-membrane 9 and a sub-membrane a cavity 10, a rod 11 connected to the membrane 8, and a channel 12 for supplying charge air to the submembrane cavity 10, in which an additional cavity 13 is made. The shutter 6 is pivotally connected to the rod 11 of the regulating mechanism 7 through the transfer shaft 14 and the lever 15. 11, a valve 16 is formed, made with the possibility of closing the additional cavity 13 due to the force of the spring 17. The area of the valve 16 is less than the area of the membrane 8. The transmission shaft 14 is installed in the hole 18 made in the housing of the turbocompressor 2 and is rigidly connected from the turbine side 14 with a shutter 6, and on the compressor side 3 with a lever 15, and the lever 15 is placed in a recess 19 made in the housing.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Отработавшие газы двигателя 1 поступают через улитку турбины 4 на рабочее колесо 5. Мощность турбины 4 через ротор 20 передается компрессору 3, в котором сжимается воздух для наддува двигателя 1. Давление сжатого воздуха зависит от давления газов перед турбиной 4, а последнего - от начального проходного сечения 21 турбины 4. The exhaust gases of the engine 1 pass through the scroll of the turbine 4 to the impeller 5. The power of the turbine 4 is transmitted through the rotor 20 to the compressor 3, in which air is compressed to pressurize the engine 1. The compressed air pressure depends on the gas pressure in front of the turbine 4, and the latter on the initial passage section 21 of the turbine 4.

При работе двигателя 1 с малым расходом газа через турбину 4, т.е. на режимах малых нагрузок и частот вращения, а также на режиме максимально крутящего момента, давление наддувочного воздуха, заполнившего через канал 2 дополнительную полость 13, недостаточно для сжатия пружины 17, и клапан 16 находится в прижатом к корпусу регулирующего механизма 7 положении, следовательно, заслонка 6 максимально перекрывает начальное проходное сечение 21 турбины 4. Тем самым достигается необходимое давление наддува, которое позволяет достаточно полно обеспечить воздухом двигатель 1 на частичных режимах и на режиме максимального крутящего момента. When the engine 1 with a low gas flow through the turbine 4, i.e. at low loads and speeds, as well as at maximum torque, the pressure of the charge air that filled the additional cavity 13 through channel 2 is not enough to compress the spring 17, and the valve 16 is in the position pressed against the body of the control mechanism 7, therefore, the damper 6 closes the initial flow section 21 of the turbine 4 as much as possible. Thereby, the necessary boost pressure is achieved, which allows the engine 1 to be adequately provided with air in partial modes and at maximum torque.

При переходе с режима максимального крутящего момента на режим номинальной мощности начинает повышаться давление наддува выше необходимого значения и усилие пружины 17 становится меньше усилия давления наддува на клапан 16 и пружина 17 сжимается. Наддувочный воздух заполняет подмембранную полость 10, так как площадь мембраны 8 больше площади клапана 16, то усилие давления наддувочного воздуха на пружину 17 возрастает в прямой пропорциональности от отношения площади мембраны 8 к площади клапана 16 и пружина 17 сжимается до тех пор, пока усилие пружины 17 не сравняется с усилием от давления наддувочного воздуха. При этом заслонка 6 раскрывает начальное проходное сечение 21 турбины 4 и давление наддува перестает возрастать. When switching from the maximum torque mode to the rated power mode, the boost pressure begins to increase above the required value and the force of the spring 17 becomes less than the boost pressure to the valve 16 and the spring 17 is compressed. Charge air fills the sub-membrane cavity 10, since the area of the membrane 8 is larger than the area of the valve 16, the pressure force of the charge air on the spring 17 increases in direct proportion to the ratio of the area of the membrane 8 to the area of the valve 16 and the spring 17 is compressed until the force of the spring 17 not equal to the force of the charge air pressure. In this case, the shutter 6 opens the initial flow section 21 of the turbine 4 and the boost pressure ceases to increase.

При понижении давления наддува устройство работает в сторону уменьшения начального проходного сечения 21 турбины 4. When lowering the boost pressure, the device operates in the direction of decreasing the initial flow area 21 of the turbine 4.

Кинематическая связь между регулирующим механизмом 7 и заслонкой 6 работает следующим образом. Шток 11 регулирующего механизма 7, шарнирно соединенный с рычагом 15, совершая возвратно-поступательные движения, поворачивает рычаг 15, а вместе с ним и заслонку 6. The kinematic connection between the control mechanism 7 and the shutter 6 operates as follows. The rod 11 of the control mechanism 7, pivotally connected to the lever 15, making a reciprocating motion, turns the lever 15, and with it the shutter 6.

Применение предложенного устройства позволяет повысить эффективность работы конструкции, что заключается в следующем:
- узел поворота (передаточный вал и отверстие в корпусе турбокомпрессора) подвержен минимальным температурным нагрузкам вследствие того, что корпус турбокомпрессора охлаждается маслом при смазывании скользящего подшипника ротора турбокомпрессора;
- на передаточный вал действуют осевые усилия от давлений со стороны компрессора и турбины, которые примерно одинаковые, вследствие чего передаточный вал разгружается от осевых усилий;
- передаточный вал выполнен минимального диаметра исходя из условия прочности конструкции, поэтому менее подвержен заклиниванию из-за объемных температурных расширений.The application of the proposed device can improve the efficiency of the design, which is as follows:
- the rotation unit (the transmission shaft and the hole in the turbocharger housing) is subject to minimal temperature loads due to the fact that the turbocharger housing is cooled by oil when the sliding bearing of the rotor of the turbocharger is lubricated;
- axial forces from the pressure of the compressor and turbine act on the transmission shaft, which are approximately the same, as a result of which the transmission shaft is unloaded from the axial forces;
- the transmission shaft is made of a minimum diameter based on the condition of structural strength, therefore, it is less prone to jamming due to volumetric thermal expansion.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 1650917, кл. F 01 D 17/04, 1991.Sources of information
1. Copyright certificate of the USSR N 1650917, cl. F 01 D 17/04, 1991.

2. Современные устройства для регулирования наддува двигателей внутреннего сгорания тракторов и сельскохозяйственных машин. Обзорная информация. Серия: Тракторы, самоходные шасси и двигатели, агрегаты и узлы. Вып. 17. - М.: ЦНИИТЭИ "Тракторсельхозмаш", 1979, с. 17, рис. 6. 2. Modern devices for regulating the boost of internal combustion engines of tractors and agricultural machines. Overview information. Series: Tractors, self-propelled chassis and engines, aggregates and units. Vol. 17. - M .: TsNIITEI "Tractorselkhozmash", 1979, p. 17, fig. 6.

Claims (1)

Устройство для регулирования давления наддува двигателя внутреннего сгорания, содержащее турбокомпрессор, в корпусе которого размещены воздухонапорная полость компрессора и газоподводящая улитка турбины, в которой установлены рабочее колесо центростремительной турбины и заслонка, расположенная на входе газов в улитку, и регулирующий механизм, расположенный с наружной стороны корпуса турбокомпрессора и выполненный в виде размещенной в кожухе подпружиненной мембраны, разделяющей кожух на надмембранную и подмембранную полости, штока, связанного с мембраной, и канала подвода наддувочного воздуха в подмембранную полость, в котором выполнена дополнительная полость, причем заслонка кинематически связана с регулирующим механизмом, отличающееся тем, что в штоке образован клапан, выполненный с возможностью закрытия дополнительной полости за счет усилия пружины и площадью, меньшей площади мембраны, в корпусе турбокомпрессора выполнено отверстие, в котором установлен передаточный вал, жестко соединенный с заслонкой, а регулирующий механизм снабжен рычагом, размещенным в выполненной в корпусе выемке, жестко связанным с передаточным валом и шарнирно соединенным с штоком. A device for controlling the boost pressure of an internal combustion engine, comprising a turbocompressor, in the housing of which there is a compressor air cavity and a gas supply coil of the turbine, in which a centripetal turbine impeller and a shutter located at the gas inlet to the scroll are installed, and a control mechanism located on the outside of the housing a turbocompressor and made in the form of a spring-loaded membrane located in the casing, dividing the casing into the submembrane and submembrane cavities, the rod associated with the membrane and the channel for supplying charge air into the submembrane cavity in which the additional cavity is made, the damper being kinematically connected to the regulating mechanism, characterized in that a valve is formed in the stem, which is configured to close the additional cavity due to the spring force and area, a smaller area of the membrane, a hole is made in the turbocharger housing, in which a transmission shaft is mounted rigidly connected to the shutter, and the control mechanism is equipped with a lever located in a recess made in the housing, rigidly connected to the transmission shaft and pivotally connected to the rod.
RU97117840A 1997-10-23 1997-10-23 Internal combustion engine supercharging pressure control device RU2131981C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97117840A RU2131981C1 (en) 1997-10-23 1997-10-23 Internal combustion engine supercharging pressure control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97117840A RU2131981C1 (en) 1997-10-23 1997-10-23 Internal combustion engine supercharging pressure control device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2131981C1 true RU2131981C1 (en) 1999-06-20

Family

ID=20198481

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97117840A RU2131981C1 (en) 1997-10-23 1997-10-23 Internal combustion engine supercharging pressure control device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2131981C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006036134A1 (en) * 2004-09-27 2006-04-06 Petrosyancz Vartan Andronikovi Mehtod for adjusting an inflow turbine provided with vaneless distributor
RU2559207C1 (en) * 2014-02-21 2015-08-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новосибирский государственный аграрный университет Turbine compressor for boosting of internal combustion engines
US20150260197A1 (en) * 2012-10-16 2015-09-17 Siemens Aktiengesellschaft Weld-free pot volute casing
RU2709901C2 (en) * 2014-11-21 2019-12-23 Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк Turbine nozzle assembly with variable geometry and method for operation thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЦНИИТЭИ "Тракторсельхозмаш". Обзорная информация. Серия: Тракторы, самоходные шасси и двигатели, агрегаты и узлы. Современные устройства для регулирования наддува двигателей внутреннего сгорания тракторов и сельскохозяйственных машин. Вып. 17, - М.: 1979, с. 16 и 17, рис. 6. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006036134A1 (en) * 2004-09-27 2006-04-06 Petrosyancz Vartan Andronikovi Mehtod for adjusting an inflow turbine provided with vaneless distributor
US20150260197A1 (en) * 2012-10-16 2015-09-17 Siemens Aktiengesellschaft Weld-free pot volute casing
RU2630950C2 (en) * 2012-10-16 2017-09-14 Сименс Акциенгезелльшафт Seamless piston spiral case
RU2559207C1 (en) * 2014-02-21 2015-08-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новосибирский государственный аграрный университет Turbine compressor for boosting of internal combustion engines
RU2709901C2 (en) * 2014-11-21 2019-12-23 Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк Turbine nozzle assembly with variable geometry and method for operation thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6205786B1 (en) Engine having increased boost at low engine speeds
US7347048B2 (en) Internal combustion engine comprising an engine braking arrangement
US6679057B2 (en) Variable geometry turbocharger
US7246490B2 (en) Internal combustion engine including a compressor and method for operating an internal combustion engine
EP1275833B1 (en) IC engine-turbocharger unit for a motor vehicle, in particular an industrial vehicle, with turbine power control
JP5036724B2 (en) Internal combustion engine with a two-stage turbocharge system
US20020078934A1 (en) Exhaust gas turbine for internal combustion engine and exhaust turbo-supercharger
JP2009534569A (en) Turbocharger with adjustable turbine shape and vane retaining ring pressure compensation opening
JPS5810116A (en) Method and device for controlling exhaust valve of exhaust of internal combustion engine with turbocompressor
JP2018510999A (en) Oil flow distribution and control system and method
GB2535617A (en) Electrically driven compressor-expander for a turbocharged engine system and associated flow control valves
WO2014105378A1 (en) Asymmetric actuator pivot shaft bushing for vtg turbocharger
RU2131981C1 (en) Internal combustion engine supercharging pressure control device
JP4405808B2 (en) Positive displacement rotary machine
CN109931155A (en) Electric auxiliary turbine pressurizer
RU2534833C1 (en) Device for regulation of internal combusting engine boost pressure
GB2464462A (en) Engine braking system for a an i.c. engine having a turbocharger with a variable-geometry turbine
KR20030049632A (en) Turbo charger
RU2011850C1 (en) Turbo-supercharger
KR100475797B1 (en) Waste gate apparatus of turbo charger
KR200196353Y1 (en) Tubo-charger with bypassing valve for controlling of exhaust gas
KR19990025464A (en) Car Turbocharger
SU840432A1 (en) I.c. engine with supercharging
KR100259655B1 (en) Waste gate for turbo-charger
KR20210063917A (en) Vane cartridge device and turbocharger