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 PDF

Info

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
Application number
RU2011101670/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011101670A (en
Inventor
Валерий Александрович Рыжов
Сергей Николаевич Орехов
Original Assignee
Открытое акционерное общество холдинговая компания "Коломенский завод"
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 Открытое акционерное общество холдинговая компания "Коломенский завод" filed Critical Открытое акционерное общество холдинговая компания "Коломенский завод"
Priority to RU2011101670/06A priority Critical patent/RU2476697C2/en
Publication of RU2011101670A publication Critical patent/RU2011101670A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2476697C2 publication Critical patent/RU2476697C2/en

Links

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

Landscapes

  • Supercharger (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: internal combustion engine includes two turbocompressors (2) and (3) with different adjustment, one of which (2) has a nozzle block with a larger cross section. Supply of exhaust gases to each turbocompressor (2) and (3) is performed via individual gas supply circuits (4) and (5) with connection pipeline (6). Shutoff devices (7) and (8) are installed in gas supply circuits (4) and (5). Inlet devices of compressors are combined with common branch pipe (12), from which parallel pipelines (13) and (14) with shutoff members (15) and (16) installed on them are branched. Driven supercharger (17) is installed on one pipeline (13). Gas flow controlling member (11) is installed after the turbine of turbomachine (3) with smaller cross section of nozzle block. Driven supercharger (17) located in one of parallel pipelines (13) is activated from an outside source.
EFFECT: increasing economy, power and reliability of the engine.
3 cl, 1 dwg

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)

1. 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, отличающийся тем, что 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.1. An internal combustion engine containing two turbocompressors with different settings, one of which has a larger nozzle section, the exhaust gases are supplied to each turbocharger via separate gas supply paths with a connecting pipeline, characterized in that shut-off devices, input devices are installed on the gas supply paths compressors are combined by a common pipe, from which parallel pipelines with shut-off bodies installed on them, and on one pipe Gadfly mounted drive the supercharger. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что за турбиной турбокомпрессора с меньшим сечением соплового аппарата установлен орган, регулирующий расход газа.2. The engine according to claim 1, characterized in that behind the turbine of the turbocompressor with a smaller section of the nozzle apparatus, an organ that regulates the gas flow is installed. 3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что приводной нагнетатель, расположенный в одном из параллельных дополнительных трубопроводов, включается от постороннего источника. 3. The engine according to claim 1, characterized in that the drive supercharger located in one of the parallel additional pipelines is turned on from an external source.
RU2011101670/06A 2011-01-19 2011-01-19 Internal combustion engine with high restrictive characteristic and high load receiving speed RU2476697C2 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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