RU2476697C2 - Internal combustion engine with high restrictive characteristic and high load receiving speed - Google Patents
Internal combustion engine with high restrictive characteristic and high load receiving speed Download PDFInfo
- Publication number
- RU2476697C2 RU2476697C2 RU2011101670/06A RU2011101670A RU2476697C2 RU 2476697 C2 RU2476697 C2 RU 2476697C2 RU 2011101670/06 A RU2011101670/06 A RU 2011101670/06A RU 2011101670 A RU2011101670 A RU 2011101670A RU 2476697 C2 RU2476697 C2 RU 2476697C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- internal combustion
- devices
- combustion engine
- engine
- gas supply
- 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
Landscapes
- Supercharger (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению.The invention relates to mechanical engineering, in particular to engine building.
Известен V-образный двигатель внутреннего сгорания, содержащий два турбокомпрессора различной настройки с раздельным подводом к ним выпускных газов и обводным трубопроводом между газоприемными патрубками (патент РФ №2383756). Турбокомпрессор отключается запорными устройствами, установленными в газоприемном патрубке и полости нагнетания. Полость нагнетания и газоприемный патрубок неотключаемого турбокомпрессора соединены трубопроводом с запорным устройством, а между газоприемным патрубком и выпускным трактом установлен байпасный трубопровод с устройством для выпуска части выпускных газов с целью ограничения частоты вращения неотключаемого турбокомпрессора. В газоприемных патрубках перед каждой турбиной могут быть установлены дополнительные камеры сгорания.Known V-shaped internal combustion engine containing two turbocompressors of different settings with a separate supply of exhaust gases to them and a bypass pipe between the gas inlets (RF patent No. 2383756). The turbocharger is turned off by shut-off devices installed in the gas inlet pipe and the discharge cavity. The discharge cavity and the gas inlet of the non-shutting off turbocharger are connected by a pipeline with a shut-off device, and a bypass pipe is installed between the gas-receiving nozzle and the exhaust path with a device for discharging part of the exhaust gases in order to limit the speed of the non-shutting off turbocharger. In the gas inlets in front of each turbine, additional combustion chambers can be installed.
Указанное техническое решение имеет ряд недостатков. Двигатель имеет две зоны регулирования. При переходе из зоны работы с одним турбокомпрессором в зону работы с двумя турбокомпрессорами наблюдается уменьшение давления наддува и мощности двигателя из-за недостаточной мощности, развиваемой включаемой газовой турбиной турбокомпрессора на этих режимах. Для компенсации уменьшения давления наддува при переходе из одной зоны в другую и для достижения высокой ограничительной характеристики необходим подвод дополнительной энергии к выпускным газам перед турбиной за счет камеры сгорания. Применение камеры сгорания ограничено допустимым значением температуры выпускных газов перед турбиной.The specified technical solution has several disadvantages. The engine has two regulation zones. When moving from a zone of operation with one turbocharger to a zone of work with two turbochargers, a decrease in boost pressure and engine power is observed due to insufficient power developed by the included gas turbine of the turbocompressor in these modes. To compensate for the decrease in boost pressure during the transition from one zone to another and to achieve a high limiting characteristic, additional energy must be supplied to the exhaust gases in front of the turbine by the combustion chamber. The use of the combustion chamber is limited by the permissible temperature of the exhaust gases in front of the turbine.
Предлагаемый согласно настоящему изобретению двигатель позволяет обеспечить высокую ограничительную характеристику без потери мощности при включении второй турбины за счет увеличения давления наддува.The engine according to the present invention provides a high limiting characteristic without loss of power when turning on the second turbine by increasing the boost pressure.
Задачей изобретения является повышение мощности и экономичности дизелей, работающих в широком диапазоне изменения нагрузок и частоты вращения коленчатого вала за счет того, что на двигатель, имеющий два турбокомпрессора с различными сечениями сопловых аппаратов, дополнительно устанавливаются запорные устройства, позволяющие обеспечить раздельную и совместную работу турбокомпрессоров, а на отдельных режимах работы двигателя - подключение приводного нагнетателя, за счет чего достигается увеличение давления наддува, хорошее согласование гидравлической характеристики двигателя и турбокомпрессоров, осуществляется аварийный останов.The objective of the invention is to increase the power and efficiency of diesel engines operating in a wide range of loads and rotational speed of the crankshaft due to the fact that on the engine having two turbocompressors with different sections of nozzle apparatuses, shut-off devices are additionally installed, allowing for separate and joint operation of turbocompressors, and in individual engine operating modes - connecting a drive supercharger, due to which an increase in boost pressure is achieved, good agreement of the hydraulic engine and turbochargers, emergency stop is carried out.
Указанная задача достигается тем, что двигатель внутреннего сгорания, содержащий два турбокомпрессора с различной настройкой, один из которых имеет большее сечение соплового аппарата, подвод выпускных газов к каждому турбокомпрессору осуществляется по отдельным газоподводящим трактам с соединительным трубопроводом, согласно изобретению на газоподводящих трактах установлены запорные устройства, входные устройства компрессоров объединены общим патрубком, от которого отходят параллельные трубопроводы с установленными на них запорными органами, причем на одном трубопроводе установлен приводной нагнетатель.This task is achieved by the fact that the internal combustion engine contains two turbocompressors with different settings, one of which has a larger nozzle section, the exhaust gases are supplied to each turbocompressor via separate gas supply paths with a connecting pipeline, according to the invention, shut-off devices are installed on the gas supply paths, compressor input devices are combined by a common pipe, from which parallel pipelines with shut-off valves installed on them organs, moreover, on one pipeline installed drive supercharger.
За турбиной турбокомпрессора с меньшим сечением соплового аппарата установлен орган, регулирующий расход газа.Behind the turbine of a turbocompressor with a smaller nozzle section, a gas flow regulating organ is installed.
Приводной нагнетатель, расположенный в одном из параллельных дополнительных трубопроводов, включается от постороннего источника.A drive supercharger located in one of the parallel additional pipelines is switched on from an external source.
На чертеже показаны основные элементы двигателя.The drawing shows the main elements of the engine.
V-образный двигатель внутреннего сгорания 1 содержит два турбокомпрессора 2 и 3, один из них, турбокомпрессор 2 имеет большее сечение соплового аппарата турбины (Т), другой турбокомпрессор 3 - меньшее на 25…30%, чем у турбокомпрессора 2. Подвод выпускных газов к каждому из турбокомпрессоров осуществляется по отдельным газоподводящим трактам 4, 5, соединенным соединительным трубопроводом 6. На газоподводящих трактах 4, 5 установлены запорные устройства 7, 8, позволяющие включать (отключать) каждый из двух турбокомпрессоров и обеспечивать их совместную работу с дополнительным включением регулирующего органа 11 за турбокомпрессором 3. Для отключения каждого из турбокомпрессоров предусмотрены дополнительные запорные устройства 9, 10 на напорных трубопроводах компрессоров (К).The V-shaped internal combustion engine 1 contains two turbocompressors 2 and 3, one of them, turbocompressor 2 has a larger section of the nozzle apparatus of the turbine (T), the other turbocompressor 3 is 25 ... 30% less than turbocharger 2. Supply of exhaust gases to each of the turbochargers is provided with separate gas supply paths 4, 5 connected by a connecting pipe 6. On the gas supply paths 4, 5, shut-off devices 7, 8 are installed, which enable each of the two turbocompressors to be switched on (off) and to ensure their joint th job with additional inclusion Regulator 11 for the turbocharger 3. To turn off each of the turbochargers are additional locking devices 9, 10 for pressure lines compressor (K).
Входные устройства компрессоров объединены одним общим трубопроводом 12, к нему подключены два дополнительных параллельных трубопровода 13, 14 с установленными на них запорными органами 15, 16. На трубопроводе 13 установлен приводной нагнетатель 17, который включается при необходимости.The input devices of the compressors are combined by one common pipeline 12, two additional parallel pipelines 13, 14 are connected to it with shut-off bodies 15, 16 installed on them. A drive supercharger 17 is installed on the pipeline 13, which turns on if necessary.
При этом запорный орган 16 закрыт, а запорный орган 15 открыт. При работе двигателя без приводного нагнетателя запорный орган 16 - открыт, а 15 - закрыт. Для аварийного останова двигателя предусматривается закрытие запорных органов (запорных устройств) 15, 16 и 9, 10.In this case, the locking member 16 is closed, and the locking member 15 is open. When the engine is running without a drive supercharger, the shut-off member 16 is open and 15 is closed. For emergency engine shutdown provides for the closure of locking bodies (locking devices) 15, 16 and 9, 10.
На статических режимах в области низких частот вращения коленчатого вала двигатель 1 работает с турбокомпрессором 3, имеющим меньшую площадь соплового аппарата, при этом запорные устройства 7, 9 закрыты, а запорные устройства 8, 10 и регулирующий орган 11 открыты. Выпускные газы с двигателя из обоих газоподводящих трактов 4 и 5 поступают в турбину (Т) турбокомпрессора 3, причем газ из тракта 4 поступает через трубопровод 6. При необходимости для повышения давления наддува может включаться приводной нагнетатель 17. В момент включения приводного нагнетателя запорный орган 15 открыт, а запорный орган 16 - закрыт. Воздух через фильтр 18 поступает в нагнетатель 17, где происходит его предварительное сжатие, затем воздух поступает в компрессор (К) турбокомпрессора 3 и далее через охладитель наддувочного воздуха (ОНВ) 19 - в ресивер двигателя. Турбокомпрессор 3 обеспечивает работу двигателя в зоне низких частот вращения коленчатого вала (первая зона эксплуатационных режимов).Under static conditions in the low-speed region of the crankshaft, the engine 1 operates with a turbocompressor 3 having a smaller nozzle area, while the shut-off devices 7, 9 are closed and the shut-off devices 8, 10 and the regulating body 11 are open. The exhaust gases from the engine from both gas supply paths 4 and 5 enter the turbine (T) of the turbocharger 3, and gas from the path 4 enters through the pipe 6. If necessary, the drive supercharger 17 can be turned on to increase the boost pressure. At the moment the drive is turned on, the shut-off element 15 open, and the locking body 16 is closed. Air through the filter 18 enters the supercharger 17, where it is pre-compressed, then the air enters the compressor (K) of the turbocharger 3 and then through the charge air cooler (ONV) 19 to the engine receiver. Turbocharger 3 provides the engine in the low-frequency zone of rotation of the crankshaft (the first zone of operating conditions).
С увеличением частоты вращения коленчатого вала и крутящего момента включается турбокомпрессор 2 с большим сечением соплового аппарата, а турбокомпрессор 3 отключается, при этом запорные устройства 7, 9 открыты, а устройства 8, 10 - закрыты. Турбокомпрессор 2 обеспечивает работу двигателя на средних частотах вращения коленчатого вала (вторая зона эксплуатационных режимов).With an increase in the rotational speed of the crankshaft and torque, the turbocharger 2 with a large nozzle section is turned on, and the turbocharger 3 is turned off, while the shut-off devices 7, 9 are open, and the devices 8, 10 are closed. Turbocharger 2 provides the engine at medium speeds of rotation of the crankshaft (second zone of operating conditions).
При переходе на эксплуатационные режимы, близкие к номинальным (третья зона эксплуатационных режимов), параллельно турбокомпрессору 2 подключается турбокомпрессор 3, все запорные устройства 7, 8, 9, 10 открыты. Для ограничения частоты вращения ротора турбокомпрессора 3 и перераспределения расходов между турбокомпрессорами 2 и 3 служит регулирующий орган 11.When switching to operating modes close to nominal (the third zone of operating modes), a turbocompressor 3 is connected in parallel with turbocompressor 2, all shut-off devices 7, 8, 9, 10 are open. To limit the rotational speed of the rotor of the turbocompressor 3 and the redistribution of costs between the turbocompressors 2 and 3 is the regulatory body 11.
При переходе на работу с турбокомпрессора 3 на турбокомпрессор 2 (из первой зоны эксплуатационных режимов двигателя во вторую) или при переходе с работы турбокомпрессора 2 на работу двух одновременно 2 и 3 (из второй зоны в зону три) из-за резко увеличивающегося суммарного проходного сечения сопловых аппаратов происходит снижение давления наддува.When switching from turbocharger 3 to turbocharger 2 (from the first zone of engine operating modes to the second) or when switching from turbocharger 2 to two at the same time 2 and 3 (from the second zone to zone three) due to a sharp increase in the total flow area nozzle devices there is a decrease in boost pressure.
Для компенсации снижения давления наддува при переходе из одной зоны эксплуатационных режимов в другую при работе вблизи ограничительной характеристики и для ускорения переходных процессов включается приводной нагнетатель 17. Если система воздухоснабжения обеспечивает режимы работы двигателя турбокомпрессорами, то приводной нагнетатель не включается.To compensate for the decrease in boost pressure during the transition from one zone of operating modes to another during operation near the limiting characteristic and to accelerate transient processes, the drive supercharger 17 is turned on. If the air supply system provides the engine operating modes with turbochargers, the drive supercharger does not turn on.
Предлагаемый двигатель внутреннего сгорания позволяет включать в работу каждый турбокомпрессор в отдельности или оба вместе, а по мере необходимости подключать и приводной нагнетатель. При этом обеспечиваются три зоны работы двигателя с высоким давлением наддува, высокой ограничительной характеристикой и экономичностью.The proposed internal combustion engine allows you to include in the operation of each turbocharger individually or both together, and, if necessary, connect a drive supercharger. At the same time, three engine operating zones are provided with high boost pressure, high restrictive characteristic and economy.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011101670/06A RU2476697C2 (en) | 2011-01-19 | 2011-01-19 | Internal combustion engine with high restrictive characteristic and high load receiving speed |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011101670/06A RU2476697C2 (en) | 2011-01-19 | 2011-01-19 | Internal combustion engine with high restrictive characteristic and high load receiving speed |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011101670A RU2011101670A (en) | 2012-07-27 |
RU2476697C2 true RU2476697C2 (en) | 2013-02-27 |
Family
ID=46850290
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011101670/06A RU2476697C2 (en) | 2011-01-19 | 2011-01-19 | Internal combustion engine with high restrictive characteristic and high load receiving speed |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2476697C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2681396C2 (en) * | 2016-05-20 | 2019-03-06 | Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк | Method and system for charge pressure control |
RU2717197C2 (en) * | 2015-02-13 | 2020-03-18 | Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк | Turbocompressor system and method(s) for cooling the pressure regulator in a turbocompressor system |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU823612A1 (en) * | 1979-07-02 | 1981-04-23 | Предприятие П/Я А-1697 | I.c.engine |
RU2037630C1 (en) * | 1991-12-29 | 1995-06-19 | Рязанское высшее военное автомобильное инженерное училище | Device for supercharging internal combustion engine |
US6966183B2 (en) * | 2002-08-03 | 2005-11-22 | UDO MAILäNDER GMBH | Supercharged internal combustion engine |
EP1678415A1 (en) * | 2003-09-08 | 2006-07-12 | Ricardo UK Limited | Automotive turbocharger systems |
US20090038309A1 (en) * | 2007-08-06 | 2009-02-12 | Oliver Cocca | Supercharging device |
RU2383756C1 (en) * | 2008-08-08 | 2010-03-10 | Открытое акционерное общество холдинговая компания "Коломенский завод" | Internal combustion engine with high limiting characteristic and high rate of load acceptance |
EP2206904A1 (en) * | 2007-11-06 | 2010-07-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine controller |
-
2011
- 2011-01-19 RU RU2011101670/06A patent/RU2476697C2/en active IP Right Revival
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU823612A1 (en) * | 1979-07-02 | 1981-04-23 | Предприятие П/Я А-1697 | I.c.engine |
RU2037630C1 (en) * | 1991-12-29 | 1995-06-19 | Рязанское высшее военное автомобильное инженерное училище | Device for supercharging internal combustion engine |
US6966183B2 (en) * | 2002-08-03 | 2005-11-22 | UDO MAILäNDER GMBH | Supercharged internal combustion engine |
EP1678415A1 (en) * | 2003-09-08 | 2006-07-12 | Ricardo UK Limited | Automotive turbocharger systems |
US20090038309A1 (en) * | 2007-08-06 | 2009-02-12 | Oliver Cocca | Supercharging device |
EP2206904A1 (en) * | 2007-11-06 | 2010-07-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine controller |
RU2383756C1 (en) * | 2008-08-08 | 2010-03-10 | Открытое акционерное общество холдинговая компания "Коломенский завод" | Internal combustion engine with high limiting characteristic and high rate of load acceptance |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2717197C2 (en) * | 2015-02-13 | 2020-03-18 | Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк | Turbocompressor system and method(s) for cooling the pressure regulator in a turbocompressor system |
RU2681396C2 (en) * | 2016-05-20 | 2019-03-06 | Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк | Method and system for charge pressure control |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011101670A (en) | 2012-07-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6059299B2 (en) | Combustion engine forced introduction device, combustion engine, and operation method of combustion engine | |
US10107180B2 (en) | Two-stage supercharging internal combustion engine having an exhaust-gas aftertreatment arrangement, and method for operating a two-stage supercharged internal combustion engine | |
US10208685B2 (en) | Method for charge pressure control of an internal combustion engine with turbines arranged in parallel, and internal combustion engine for carrying out such a method | |
KR101734250B1 (en) | Engine system | |
CN108612583B (en) | Engine system | |
US20070074513A1 (en) | Turbo charging in a variable displacement engine | |
JPH0123655B2 (en) | ||
WO2011049183A1 (en) | Turbo compound system and method for operating same | |
JP2012516960A (en) | Internal combustion engine | |
KR20120033829A (en) | System for correcting turbo lack | |
RU2383756C1 (en) | Internal combustion engine with high limiting characteristic and high rate of load acceptance | |
US20150034408A1 (en) | Turbocharging system | |
KR20120033830A (en) | System for correcting turbo lack | |
JP2019519719A (en) | Device and method for controlling the injection of air and exhaust gas at the intake of a supercharged internal combustion engine | |
US20120152214A1 (en) | Turbocharger system | |
RU2476697C2 (en) | Internal combustion engine with high restrictive characteristic and high load receiving speed | |
EP2749757B1 (en) | Method and apparatus for controlling a twin scroll turbocharger with variable geometry depending on the exhaust gas recirculation | |
JP2009191668A (en) | Supercharging device and supercharging engine system | |
US20180045101A1 (en) | A multi-stage exhaust turbocharger system | |
JP2011047393A (en) | Marine diesel engine | |
KR20190138460A (en) | Engine system and method using the same | |
KR101834672B1 (en) | Turbine, turbocharger, internal combustion engine, and ship | |
WO2016114025A1 (en) | Turbocharging system and method of operating same | |
JP6016600B2 (en) | Exhaust turbine supercharged engine and its load application method | |
KR20180038308A (en) | Engine system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130125 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20150620 |