RU2449139C1 - Turbocharging system of diesel locomotive internal combustion engine - Google Patents
Turbocharging system of diesel locomotive internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2449139C1 RU2449139C1 RU2010142686/06A RU2010142686A RU2449139C1 RU 2449139 C1 RU2449139 C1 RU 2449139C1 RU 2010142686/06 A RU2010142686/06 A RU 2010142686/06A RU 2010142686 A RU2010142686 A RU 2010142686A RU 2449139 C1 RU2449139 C1 RU 2449139C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- internal combustion
- combustion engine
- air
- line
- gas turbine
- Prior art date
Links
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
Description
Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в системах турбонаддува тепловозных двигателей внутреннего сгорания с реактивной турбиной.The invention relates to the field of engine building and can be used in turbocharging systems of diesel internal combustion engines with a jet turbine.
Известна система регулирования давления наддува двигателя внутреннего сгорания за счет изменения пропускной способности перепускного устройства, установленного в линии перепуска между магистралями подачи сжатого воздуха с выхода компрессора на вход в двигатель и подачи выпускных газов на вход газоприемного патрубка газовой турбины (Дехович Д.А. «Улучшение внешней характеристики двигателя 16ЧН26/26 путем регулируемого перепуска воздуха из компрессора в турбину», ж. Энергомашиностроение, 1971 г., №6, с.37-39).A known system for controlling the boost pressure of an internal combustion engine by changing the throughput of the bypass device installed in the bypass line between the compressed air supply lines from the compressor outlet to the engine inlet and the exhaust gas supply to the gas inlet port of the gas turbine (Dekhovich D. A. “Improvement external characteristics of the engine 16CHN26 / 26 by adjustable air bypass from the compressor to the turbine ”, J. Energomashinostroyenie, 1971, No. 6, p. 37-39).
Недостатком известной системы является ограниченная область применения в связи с тем, что работа перепускного клапана эффективна только при условии превышения давления сжатого в компрессоре воздуха над давлением выпускных газов перед турбиной турбокомпрессора, а закрытие перепускного клапана определяется уровнем давления наддува, которое существенно зависит от внешних условий эксплуатации тепловозного двигателя, что ограничивает область применения.A disadvantage of the known system is the limited scope due to the fact that the bypass valve is effective only if the pressure of the compressed air in the compressor exceeds the pressure of the exhaust gases in front of the turbocharger turbine, and the closing of the bypass valve is determined by the boost pressure level, which significantly depends on external operating conditions diesel engine, which limits the scope.
Известна система турбонаддува двигателя внутреннего сгорания, принятая за прототип, содержащая по меньшей мере один турбокомпрессор, подключенный через воздухонапорную магистраль к впускному ресиверу двигателя и через газоприемный патрубок турбины - к выхлопному коллектору двигателя, линию перепуска сжатого воздуха из воздухонапорной магистрали в газоприемный патрубок турбины и установленный в линии перепуска перепускной клапан, управляющая полость которого связана с воздухонапорной магистралью через импульсную линию; система снабжена источником тока, электропневматическим вентилем и двумя реле давления с разными уставками по величине превышения давления наддува над давлением отработавших газов, причем электропневматический вентиль установлен в импульсной линии и связан электрической цепью с источником тока через два реле давления, а оба реле установлены последовательно, первое из них выполнено нормально разомкнутым и второе - нормально замкнутым, в электрическую цепь параллельно с вторым реле включено распределительное устройство в виде нормально разомкнутого реле и подсоединенного к нему датчика температуры окружающей среды (SU, авторское свидетельство №1661465, кл. F02B 37/12, F02D 23/02, опубл. в 1991 г.).A known system of turbocharging an internal combustion engine, adopted for the prototype, containing at least one turbocharger connected through an air pressure line to the inlet receiver of the engine and through the gas intake pipe of the turbine to the exhaust manifold of the engine, a line for transferring compressed air from the air pressure pipe to the gas reception pipe of the turbine and installed in the bypass line, a bypass valve, the control cavity of which is connected to the air pressure line through an impulse line; the system is equipped with a current source, an electro-pneumatic valve and two pressure switches with different settings for the excess of boost pressure over the exhaust gas pressure, and the electro-pneumatic valve is installed in the impulse line and is connected by an electric circuit to the current source through two pressure switches, and both relays are installed in series, the first of them is made normally open and the second is normally closed, a switchgear in the form of normal but an open relay and an ambient temperature sensor connected to it (SU, copyright certificate No. 1661465, class F02B 37/12, F02D 23/02, published in 1991).
Недостатками известной системы являются:The disadvantages of the known system are:
- попадание выпускных газов после турбины во впускной коллектор на переходных режимах, что снижает надежность работы двигателя и ухудшает его параметры;- ingress of exhaust gases after the turbine into the intake manifold during transient conditions, which reduces the reliability of the engine and degrades its parameters;
- ограничена зона эффективной работы (не ниже 40% нагрузки), что снижает эффективность применения этой системы турбонаддува.- the zone of efficient operation is limited (at least 40% of the load), which reduces the efficiency of the use of this turbocharging system.
Техническим результатом изобретения являются:The technical result of the invention are:
- повышение надежности работы тепловозного двигателя внутреннего сгорания и улучшение его параметров за счет применения перепуска части сжатого в компрессоре воздуха через перепускной клапан к участку проточной части реактивной газовой турбины между сопловыми лопатками и лопатками рабочего колеса;- improving the reliability of the diesel internal combustion engine and improving its parameters through the use of the bypass part of the compressed air in the compressor through the bypass valve to the flow section of the reactive gas turbine between the nozzle blades and the impeller blades;
- расширение зоны эффективной работы за счет применения электронного блока управления работой перепускного клапана, что повышает топливную экономичность двигателя и ведет к снижению токсичности вредных выбросов.- expanding the zone of efficient operation through the use of an electronic control unit for the operation of the bypass valve, which increases the fuel efficiency of the engine and reduces toxic emissions.
Указанный технический результат достигается тем, что в системе турбонаддува тепловозного двигателя внутреннего сгорания, содержащей по меньшей мере один турбокомпрессор, подключенный через воздухонапорную магистраль, и охладитель наддувочного воздуха к впускному ресиверу тепловозного двигателя внутреннего сгорания и через газоприемный патрубок реактивной газовой турбины к выхлопному коллектору тепловозного двигателя внутреннего сгорания, линию перепуска части сжатого в компрессоре воздуха турбокомпрессора из воздухонапорной магистрали в реактивную газовую турбину турбокомпрессора и установленный в линии перепуска перепускной клапан, линия перепуска соединена с участком проточной части реактивной газовой турбины между сопловыми лопатками и лопатками рабочего колеса и система турбонаддува снабжена электронным блоком управления перепускным клапаном, датчиками давления воздуха и давления газа, установленными соответственно на входе и выходе линии перепуска, датчиком частоты вращения коленчатого вала тепловозного двигателя внутреннего сгорания, которые связаны с электронным блоком управления перепускным клапаном, что обеспечивает улучшение статических и динамических параметров тепловозного двигателя внутреннего сгорания с турбонаддувом при его работе на частичных нагрузках за счет повышения давления наддува в рабочем диапазоне известной системы турбонаддува тепловозного двигателя внутреннего сгорания и введения электронного управления работой перепускного клапана.The specified technical result is achieved in that in a turbocharging system of a diesel internal combustion engine containing at least one turbocompressor connected through an air pressure line and a charge air cooler to an inlet receiver of a diesel internal combustion engine and through a gas inlet pipe of a jet gas turbine to an exhaust manifold of a diesel engine internal combustion, bypass line of a part of the turbocharger compressed from the air pressure m gas lines to the turbocharger jet gas turbine and a bypass valve installed in the bypass line, the bypass line is connected to the jet gas turbine flow section between the nozzle blades and the impeller blades, and the turbocharging system is equipped with an electronic bypass valve control unit, air pressure and gas pressure sensors, respectively installed at the input and output of the bypass line, the crankshaft speed sensor of a diesel internal combustion engine, which yazany with electronic wastegate control unit that provides improved static and dynamic parameters of a diesel internal combustion engine turbocharged by its operation at partial loads by increasing the supercharging pressure in the operating range of the known system turbocharged diesel internal combustion engine and the introduction of the electronic control operation of the relief valve.
На чертеже изображена система турбонаддува тепловозного двигателя внутреннего сгорания.The drawing shows a turbocharging system of a diesel internal combustion engine.
Система турбонаддува тепловозного двигателя внутреннего сгорания содержит по меньшей мере один турбокомпрессор 1, подключенный через воздухонапорную магистраль 2 и охладитель 3 наддувочного воздуха к впускному ресиверу 4 тепловозного двигателя внутреннего сгорания 5 и через газоприемный патрубок 6 реактивной газовой турбины 7 к выхлопному коллектору 8 тепловозного двигателя внутреннего сгорания 5, линию перепуска 9 части сжатого в компрессоре воздуха 10 турбокомпрессора 1 из воздухонапорной магистрали 2 в участок 11 проточной части реактивной газовой турбины 7 турбокомпрессора 1 между сопловыми лопатками 12 и лопатками 13 рабочего колеса и установленный в линии перепуска 9 перепускной клапан 14. Перепускной клапан 14 соединен с электронным блоком 15 управления, который связан с датчиком 16 давления воздуха и датчиком 17 давления газа, установленными соответственно, на входе и выходе линии перепуска 9 для управления перепускным клапаном 14 по разнице их сигналов, и который связан с датчиком 18 частоты вращения коленчатого вала 19 тепловозного двигателя внутреннего сгорания 5 для своевременного закрытия перепускного клапана 14.The turbocharging system of a diesel internal combustion engine comprises at least one turbocharger 1 connected through an air supply line 2 and a charge air cooler 3 to an intake receiver 4 of a diesel internal combustion engine 5 and through a gas inlet pipe 6 of a jet gas turbine 7 to an exhaust manifold 8 of a diesel internal combustion engine 5, the bypass line 9 of the compressed air 10 in the compressor 10 of the turbocharger 1 from the air supply line 2 to the section 11 of the flow part of the reactant a gas turbine 7 of the turbocharger 1 between the nozzle blades 12 and the impeller blades 13 and the bypass valve 14 installed in the bypass line 9. The bypass valve 14 is connected to the electronic control unit 15, which is connected to the air pressure sensor 16 and the gas pressure sensor 17, respectively installed , at the input and output of the bypass line 9 for controlling the bypass valve 14 according to the difference of their signals, and which is connected to the sensor 18 of the crankshaft 19 of the diesel internal combustion engine 5 for its temporarily closing the bypass valve 14.
Система турбонаддува тепловозного двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.The turbocharging system of a diesel internal combustion engine operates as follows.
Система турбонаддува работает в зависимости от разности давлений воздуха, сжатого в компрессоре 10, выпускных газов перед реактивной газовой турбиной 7 турбокомпрессора 1 (ΔP) и частоты вращения коленчатого вала 19 (nдв), причем, открытие перепускного клапана 14 обеспечивается при ΔP≥0,02±0,01 ати, а закрытие по величине частоты вращения коленчатого вала 19 в пределах nдв=0,9…0,95 nдвном от номинальной частоты вращения, что повышает надежность работы двигателя 5 и улучшает его параметры, независимо от внешних условий.The turbocharging system operates depending on the pressure difference between the air compressed in the compressor 10, the exhaust gases in front of the jet gas turbine 7 of the turbocharger 1 (ΔP) and the rotational speed of the crankshaft 19 (n dv ), and the bypass valve 14 is opened when ΔP≥0, 02 ± 0.01 ati, and closing by the magnitude of the rotational speed of the crankshaft 19 within n dv = 0.9 ... 0.95 n double of the nominal speed, which increases the reliability of the engine 5 and improves its parameters, regardless of external conditions .
При работе тепловозного двигателя внутреннего сгорания 5 на режимах запуска, холостого хода и малых нагрузках электронный блок 15 обеспечивает его работу с закрытым перепускным клапаном 14 при условии превышения уровня избыточного давления, фиксируемого датчиком 17 давления газа над величиной давления, фиксируемого датчиком 16 давления воздуха. С повышением нагрузки увеличивается расход выпускных газов через реактивную газовую турбину 7 турбокомпрессора 1, что приводит к превышению величины давления, фиксируемого датчиком 16 давления воздуха над значением, фиксируемым датчиком 17 давления газа, и электронный блок 15 обеспечивает работу двигателя 5 с открытым перепускным клапаном 14. При этом мощность реактивной газовой турбины 7 увеличивается за счет подачи дополнительного воздуха по линии перепуска 9 в участок 11 проточной части реактивной газовой турбины 7 между сопловыми лопатками 12 и лопатками 13 рабочего колеса реактивной газовой турбины. Увеличение мощности реактивной газовой турбины 7 приводит к увеличению частоты вращения ротора турбокомпрессора 1 и, следовательно, к повышению давления наддува в рабочем диапазоне системы турбонаддува. При дальнейшем повышении нагрузки тепловозного двигателя 5 электронный блок 15 управления, по сигналу датчика 18 частоты вращения коленчатого вала 19 (nдв=0,9…0,95 nдвном) двигателя внутреннего сгорания 5, закрывает перепускной клапан 14 и подача дополнительного воздуха на участок 11 проточной части реактивной газовой турбины 7 прекращается.When the diesel internal combustion engine 5 is in start-up, idle and light loads, the electronic unit 15 ensures its operation with the closed bypass valve 14 provided that the excess pressure level detected by the gas pressure sensor 17 exceeds the pressure detected by the air pressure sensor 16. With increasing load, the flow rate of exhaust gases through the jet gas turbine 7 of the turbocharger 1 increases, which leads to an excess of the pressure detected by the air pressure sensor 16 over the value recorded by the gas pressure sensor 17, and the electronic unit 15 provides the engine 5 with an open bypass valve 14. In this case, the power of the jet gas turbine 7 increases due to the supply of additional air through the bypass line 9 to the section 11 of the flow part of the reactive gas turbine 7 between the nozzle blades mi 12 and blades 13 of the impeller of a jet gas turbine. An increase in the power of the jet gas turbine 7 leads to an increase in the rotational speed of the rotor of the turbocompressor 1 and, therefore, to an increase in the boost pressure in the operating range of the turbocharger system. With a further increase in the load of the diesel engine 5, the electronic control unit 15, by the signal of the sensor 18 of the crankshaft 19 speed (n dv = 0.9 ... 0.95 n twin ) of the internal combustion engine 5, closes the bypass valve 14 and the supply of additional air to the section 11 of the flow part of the jet gas turbine 7 is terminated.
В случае резкого изменения нагрузки тепловозного двигателя внутреннего сгорания 5 и отсутствия положительного перепада давлений в линии перепуска 9, электронный блок 15 закроет перепускной клапан 14, что исключит попадание выпускных газов в воздухонапорную магистраль 2 тепловозного двигателя 5 внутреннего сгорания. При появлении положительного перепада давлений ΔP≥0,02±0,01 ати электронный блок 15 вновь откроет перепускной клапан 14, за счет чего уменьшится время разгона реактивной турбины 7 турбокомпрессора 1, в результате сократится время переходного процесса тепловозного двигателя внутреннего сгорания 5, что повышает надежность работы и улучшает его технико-экономические параметры. Повышение давления наддува способствует повышению коэффициента избытка воздуха, что приводит к более качественному протеканию рабочего процесса в цилиндрах двигателя 5 и, как следствие, повышению топливной экономичности, а также снижению токсичности вредных выбросов.In the case of a sharp change in the load of the diesel internal combustion engine 5 and the absence of a positive pressure drop in the bypass line 9, the electronic unit 15 will close the bypass valve 14, which will prevent the exhaust gases from entering the air supply line 2 of the diesel internal combustion engine 5. When a positive pressure difference ΔP≥0.02 ± 0.01 ati appears, the electronic unit 15 will again open the bypass valve 14, thereby reducing the acceleration time of the jet turbine 7 of the turbocompressor 1, as a result of which the transient time of the diesel internal combustion engine 5 will be reduced, which increases reliability of work and improves its technical and economic parameters. An increase in boost pressure contributes to an increase in the coefficient of excess air, which leads to a better flow of the working process in the cylinders of the engine 5 and, as a result, an increase in fuel economy, as well as a reduction in toxic emissions.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010142686/06A RU2449139C1 (en) | 2010-10-20 | 2010-10-20 | Turbocharging system of diesel locomotive internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010142686/06A RU2449139C1 (en) | 2010-10-20 | 2010-10-20 | Turbocharging system of diesel locomotive internal combustion engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2449139C1 true RU2449139C1 (en) | 2012-04-27 |
Family
ID=46297543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010142686/06A RU2449139C1 (en) | 2010-10-20 | 2010-10-20 | Turbocharging system of diesel locomotive internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2449139C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2594836C2 (en) * | 2014-04-01 | 2016-08-20 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Turbocharging system of internal combustion engine with two degrees of controlled supercharging |
| RU2684146C2 (en) * | 2014-04-18 | 2019-04-04 | ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи | Method of operation of bypass valve for exhaust gases (options) and method of operation of electric drive of bypass valve for exhaust gases |
| RU2696168C2 (en) * | 2014-07-09 | 2019-07-31 | Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк | Supercharging pressure control method and system (embodiments) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1661465A1 (en) * | 1989-04-24 | 1991-07-07 | Производственное Объединение "Коломенский Завод" | Turbine-supercharging system for internal combustion engine |
| RU2029123C1 (en) * | 1992-02-27 | 1995-02-20 | Евгений Александрович Никитин | Supercharging pressure regulator for internal combustion engine |
| RU2055995C1 (en) * | 1992-01-16 | 1996-03-10 | Рязанское высшее военное автомобильное инженерное училище | Control system of supercharged internal combustion engine |
| JP2002047942A (en) * | 2000-07-31 | 2002-02-15 | Toyota Industries Corp | Supercharging pressure controller of internal combustion engine and supercharging pressure control method therefor |
-
2010
- 2010-10-20 RU RU2010142686/06A patent/RU2449139C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1661465A1 (en) * | 1989-04-24 | 1991-07-07 | Производственное Объединение "Коломенский Завод" | Turbine-supercharging system for internal combustion engine |
| RU2055995C1 (en) * | 1992-01-16 | 1996-03-10 | Рязанское высшее военное автомобильное инженерное училище | Control system of supercharged internal combustion engine |
| RU2029123C1 (en) * | 1992-02-27 | 1995-02-20 | Евгений Александрович Никитин | Supercharging pressure regulator for internal combustion engine |
| JP2002047942A (en) * | 2000-07-31 | 2002-02-15 | Toyota Industries Corp | Supercharging pressure controller of internal combustion engine and supercharging pressure control method therefor |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2594836C2 (en) * | 2014-04-01 | 2016-08-20 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Turbocharging system of internal combustion engine with two degrees of controlled supercharging |
| RU2684146C2 (en) * | 2014-04-18 | 2019-04-04 | ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи | Method of operation of bypass valve for exhaust gases (options) and method of operation of electric drive of bypass valve for exhaust gases |
| RU2696168C2 (en) * | 2014-07-09 | 2019-07-31 | Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк | Supercharging pressure control method and system (embodiments) |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108952982B (en) | Anti-surge control method for high-pressure exhaust gas recirculation supercharger matched with diesel engine | |
| CN101842565B (en) | With the internal combustion engine of exhaust-driven turbo-charger exhaust-gas turbo charger and charger-air cooler | |
| US8522547B2 (en) | Exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine of a motor vehicle | |
| US8640459B2 (en) | Turbocharger control systems and methods for improved transient performance | |
| JPS60259722A (en) | Multi-cylinder internal combustion engine equipped with two exhaust turbo overchargers | |
| JP5444996B2 (en) | Internal combustion engine and control method thereof | |
| US20120279216A1 (en) | Control apparatus for internal combustion engine with supercharger | |
| JP2011501043A5 (en) | ||
| MX2013009853A (en) | Intake device for internal combustion engine with supercharger. | |
| CN102733930B (en) | Diesel engine sequential supercharging structure and control method thereof | |
| CN102425488A (en) | Adjustable two-stage supercharging sequential system applied to V-shaped diesel engine | |
| JP2013108479A (en) | Diesel engine | |
| US20120152214A1 (en) | Turbocharger system | |
| RU2449139C1 (en) | Turbocharging system of diesel locomotive internal combustion engine | |
| CN105386857A (en) | Internal combustion engine two-stage pressurization control system and control method thereof | |
| JP5035097B2 (en) | Surge avoidance control system for multi-stage turbocharging system | |
| KR20120015386A (en) | Operation controling system of waste gate unit for turbocharger | |
| EP1482128B1 (en) | Supercharged Internal combustion engine | |
| KR100774349B1 (en) | Planetary- geared turbocharger | |
| JP2010138759A (en) | Supercharging system for internal combustion engine and control method therefor | |
| CN101205844B (en) | Device improving air-intake of combustion engine | |
| CN204552954U (en) | The two-stage adjustable pressurization system of internal-combustion engine | |
| CN205154376U (en) | Internal -combustion engine second grade pressure boost control system | |
| RU197343U1 (en) | Supercharger for internal combustion engine | |
| AU2019383763B2 (en) | Supercharging system |