RU2559207C1 - Turbine compressor for boosting of internal combustion engines - Google Patents

Turbine compressor for boosting of internal combustion engines Download PDF

Info

Publication number
RU2559207C1
RU2559207C1 RU2014106721/06A RU2014106721A RU2559207C1 RU 2559207 C1 RU2559207 C1 RU 2559207C1 RU 2014106721/06 A RU2014106721/06 A RU 2014106721/06A RU 2014106721 A RU2014106721 A RU 2014106721A RU 2559207 C1 RU2559207 C1 RU 2559207C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
turbine
compressor
insert
holes
housing
Prior art date
Application number
RU2014106721/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Михайлович Крохта
Николай Александрович Усатых
Егор Николаевич Хомченко
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новосибирский государственный аграрный университет
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новосибирский государственный аграрный университет filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новосибирский государственный аграрный университет
Priority to RU2014106721/06A priority Critical patent/RU2559207C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2559207C1 publication Critical patent/RU2559207C1/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: engines and pumps.
SUBSTANCE: invention can be used in combined internal combustion engines with controlled boosting. The turbine compressor for boosting of internal combustion engines comprises the turbine housing (3), the turbine wheel (1), the nozzle rim (2), the turbine insert (4), the compressor housing (10), the compressor insert (16), and at least one executive mechanism (9) with the lever (8). The turbine is also fitted with the rotary bushing (5) axially fixed by the thrust ring (7). The side surface of the rotary bushing (5) has a row of holes (6) aligned with holes in the turbine insert (4) turbines and oriented at an angle to the turbine compressor rotor axis. The insert (16) is installed in the compressor which forms the bypass. On the side surface of the compressor housing (10) the holes are made (15). The suction branch pipe of the housing has the check valve (14) for air bypass around the compressor at emergence of pressure difference between suction (12) and injection (13) cavities.
EFFECT: improvement of reliability of turbine compressor.
1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к комбинированным двигателям внутреннего сгорания с регулируемым наддувом.The present invention relates to mechanical engineering, in particular to engine building, namely to combined internal combustion engines with adjustable supercharging.

Наддув является наиболее эффективным способом повышения эффективной мощности двигателя с одновременным улучшением экономичности на номинальном и близких к нему режимах.Supercharging is the most effective way to increase the effective engine power while improving efficiency in nominal and close modes.

Тем не менее, применение газотурбинного наддува, наряду с преимуществами, имеет ряд существенных недостатков, главный из которых - снижение экономичности двигателя на частичных нагрузочных режимах вплоть до 70-80% (а в некоторых случаях и более) от номинальной мощности двигателя, форсированного наддувом. Кроме того, при снижении температуры окружающего воздуха происходит увеличение плотности воздушного заряда, поступающего в цилиндры двигателя, что ведет к увеличению массового наполнения цилиндров воздухом и улучшению процесса сгорания. В связи с этим зона экономичной работы двигателя с выключенным турбокомпрессором смещается в сторону больших нагрузок. Например, при испытаниях двигателя СМД-62 с турбокомпрессором и без него при температуре окружающей среды (ОС) минус 33°C двигатель без наддува имел более высокую экономичность по сравнению с наддувным при нагрузке вплоть до 93% от номинальной.Nevertheless, the use of gas turbine pressurization, along with the advantages, has a number of significant drawbacks, the main of which is a decrease in engine efficiency at partial load conditions up to 70-80% (and in some cases more) of the rated power of the boost engine. In addition, when the ambient temperature decreases, the density of air charge entering the engine cylinders increases, which leads to an increase in the mass filling of the cylinders with air and an improvement in the combustion process. In this regard, the zone of economical operation of the engine with the turbocharger off is shifted towards high loads. For example, when testing the SMD-62 engine with and without a turbocharger at ambient temperature (OS) minus 33 ° C, the naturally aspirated engine had higher efficiency compared to a supercharged engine with a load of up to 93% of the nominal.

Снижение экономичности автотракторного дизеля на частичных нагрузках объясняется тем, что мощность, развиваемая турбиной и расходуемая на работу компрессора, обеспечивается за счет части энергии выпускных газов и части эффективной мощности двигателя, которая затрачивается на преодоление сопротивления в период принудительного выталкивания газов из цилиндров. Таким образом, часть эффективной мощности двигателя расходуется на привод турбокомпрессора, который обеспечивает подачу избыточного количества воздуха в цилиндры двигателя.The decrease in the efficiency of a diesel engine at partial loads is explained by the fact that the power developed by the turbine and spent on the compressor is provided by part of the energy of the exhaust gases and part of the effective power of the engine, which is spent on overcoming the resistance during the forced expulsion of gases from the cylinders. Thus, part of the effective engine power is spent on the turbocharger drive, which provides the supply of excess air to the engine cylinders.

Учитывая, что значительную часть времени тракторы, выполняя сельскохозяйственные операции, работают на частичных режимах, создание простых и надежных устройств, которые могли бы сочетать преимущества безнаддувных двигателей с наддувными, является очень важным для машиностроителей и потребителей.Given that most of the time tractors, performing agricultural operations, operate in partial modes, the creation of simple and reliable devices that could combine the advantages of naturally aspirated engines with supercharged engines is very important for machine builders and consumers.

В настоящее время наиболее широкое распространение получили устройства, осуществляющие перепуск газов мимо турбины, а в ряде случаев и воздуха мимо компрессора.Currently, the most widespread devices are those that transfer gases past the turbine, and in some cases, air past the compressor.

Известен регулируемый эжектор, с помощью которого можно изменять расход отработавших газов, поступающих на привод турбины (заявка Японии №60-22024, STRUCTURE OF VARIABLE EJECTOR IN EXHAUST TURBINE, кл. F02B 37/12, 1986 год;).Known adjustable ejector, with which you can change the flow rate of exhaust gases entering the turbine drive (Japanese application No. 60-22024, STRUCTURE OF VARIABLE EJECTOR IN EXHAUST TURBINE, CL F02B 37/12, 1986;).

В известном решении проточная часть турбины имеет основной и дополнительный газовые каналы. В качестве регулирующего элемента использовано подвижное сопло переменной геометрии. Сопло может открывать или закрывать дополнительный канал. Когда дополнительный канал закрыт, вся масса отработавших газов проходит через проточную часть турбины. При перемещении соплового кольца вдоль оси турбокомпрессора дополнительный канал открывается, и отработавшие газы проходят через дополнительный канал непосредственно в выпускную трубу, минуя проточную часть турбины.In a known solution, the flow part of the turbine has a main and additional gas channels. As a regulatory element, a movable nozzle of variable geometry was used. The nozzle may open or close an additional channel. When the auxiliary channel is closed, the entire mass of exhaust gas passes through the flow part of the turbine. When the nozzle ring moves along the axis of the turbocharger, the additional channel opens, and the exhaust gases pass through the additional channel directly into the exhaust pipe, bypassing the turbine flow section.

Недостатки устройства:The disadvantages of the device:

1. Большой объем перепускного канала не позволяет полностью использовать энергию импульсов давления отработавших газов, образующихся в момент открытия выпускных клапанов, что значительно ухудшает показатели двигателя на всех режимах.1. The large volume of the bypass channel does not allow the full use of the energy of the pressure pulses of the exhaust gases generated at the time of opening the exhaust valves, which significantly impairs the performance of the engine in all modes.

2. При возвратно-поступательном движении соплового кольца появляется возможность заклинивания сопрягаемых поверхностей, чему может способствовать нагар, образующийся на поверхности проточной части турбины.2. With the reciprocating movement of the nozzle ring, it becomes possible to jam the mating surfaces, which can contribute to soot formed on the surface of the turbine flow path.

3. Отсутствует возможность подачи воздуха в двигатель, минуя компрессор, когда последний является сопротивлением на линии всасывания.3. There is no possibility of supplying air to the engine, bypassing the compressor, when the latter is the resistance on the suction line.

Известно также устройство, позволяющее менять количество отработавших газов, поступающих на привод турбины, с помощью подвижной управляющей вставки с целью кратковременного увеличения мощности турбокомпрессора (Patent No.: US 6,715,288 B1; Controllable exhaust gas turbocharger with a double-fluted turbine housing; Date of Patent: Apr. 6, 2004).A device is also known that allows you to change the amount of exhaust gas entering the turbine drive using a movable control insert to increase the turbocharger power for a short time (Patent No .: US 6,715,288 B1; Controllable exhaust gas turbocharger with a double-fluted turbine housing; Date of Patent : Apr. 6, 2004).

Устройство состоит из корпуса турбины, колеса турбины, главного канала, дополнительного канала и подвижной управляющей вставки. Данное устройство работает следующим образом. На форсированном режиме управляющая вставка находится в крайнем левом положении, перекрывая дополнительный канал. Выпускные газы поступают на рабочее колесо турбины только из основного канала с максимальной скоростью. При частичной загрузке двигателя вставка сдвигается в среднее положение, открывая оба канала. При необходимости отключения турбокомпрессора вставка переводится в дальнее от ротора положение, и газы через дополнительный канал и образовавшуюся щель свободно попадают в выхлопную трубу.The device consists of a turbine housing, a turbine wheel, a main channel, an additional channel, and a movable control insert. This device operates as follows. In forced mode, the control insert is in the leftmost position, blocking the additional channel. Exhaust gases enter the turbine impeller only from the main channel at maximum speed. When the engine is partially loaded, the insert moves to the middle position, opening both channels. If it is necessary to turn off the turbocharger, the insert is moved to a position farthest from the rotor, and the gases freely pass into the exhaust pipe through an additional channel and the resulting gap.

Недостатки устройства:The disadvantages of the device:

1. Большой объем перепускного канала не позволяет полностью использовать энергию импульсов давления отработавших газов, образующихся в момент открытия выпускных клапанов, что значительно ухудшает показатели двигателя на всех режимах.1. The large volume of the bypass channel does not allow the full use of the energy of the pressure pulses of the exhaust gases generated at the time of opening the exhaust valves, which significantly impairs the performance of the engine in all modes.

2. При возвратно-поступательном движении подвижной вставки появляется возможность заклинивания сопрягаемых поверхностей, чему может способствовать нагар, образующийся на поверхности проточной части турбины.2. With the reciprocating movement of the movable insert, it becomes possible to jam mating surfaces, which can contribute to soot formed on the surface of the turbine flow path.

3. Отсутствует возможность подачи воздуха в двигатель, минуя компрессор, когда последний является сопротивлением на линии всасывания.3. There is no possibility of supplying air to the engine, bypassing the compressor, when the latter is the resistance on the suction line.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является устройство, которое предназначено для сокращения времени прогрева катализатора двигателя внутреннего сгорания за счет перепуска отработавших газов мимо проточной части турбины и одновременного перепуска воздуха, минуя компрессор (ЕР 1219799 А2; Exhaust gas turbine for internal combustion engine and exhaust turbo-supercharger; Date of publication 3.07.2002; Hitachi, Ltd.).The closest technical solution adopted for the prototype is a device that is designed to reduce the heating time of the catalyst of the internal combustion engine by passing the exhaust gases past the turbine duct and simultaneously bypassing air bypassing the compressor (EP 1219799 A2; Exhaust gas turbine for internal combustion engine and exhaust turbo-supercharger; Date of publication July 3, 2002; Hitachi, Ltd.).

Перепуск воздуха необходим, так как при неработающей турбине на линии всасывания создается излишнее сопротивление. Устройство содержит турбокомпрессор, канал для перепуска отработавших газов мимо турбины, перепускной клапан, который управляется исполнительным механизмом, подвижную вставку, которая служит для перепуска мимо компрессора, перемещаясь вдоль оси вала турбокомпрессора, и исполнительный механизм.Air bypass is necessary, because with an idle turbine, excessive resistance is created on the suction line. The device comprises a turbocompressor, a channel for passing exhaust gases past the turbine, a bypass valve that is controlled by an actuator, a movable insert that serves to bypass the compressor, moving along the axis of the turbocompressor shaft, and an actuator.

Данное устройство работает следующим образом. Во время пуска и послепускового прогрева перепускной клапан открывается, и отработавшие газы направляются в катализатор, минуя турбину. Таким образом, время прогрева катализатора сокращается по сравнению с системами без перепуска газов. Для снижения сопротивления воздуха на линии всасывания подвижная вставка перемещается в крайнее левое положение, увеличивая зазор между колесом компрессора и его корпусом.This device operates as follows. During start-up and after-start warm-up, the bypass valve opens and the exhaust gases are sent to the catalyst, bypassing the turbine. Thus, the heating time of the catalyst is reduced compared with systems without gas bypass. To reduce air resistance on the suction line, the movable insert moves to the leftmost position, increasing the gap between the compressor wheel and its body.

Недостатки конструкции:Design disadvantages:

1. Большой объем перепускного канала не позволяет полностью использовать энергию импульсов давления отработавших газов, образующихся в момент открытия выпускных клапанов, что значительно ухудшает показатели работы турбокомпрессора и, соответственно, двигателя на всех режимах.1. The large volume of the bypass channel does not allow the full use of the energy of the pressure pulses of the exhaust gases generated at the time of opening the exhaust valves, which significantly degrades the performance of the turbocharger and, accordingly, the engine in all modes.

2. Наличие клапанов усложняет конструкцию турбокомпрессора и, как следствие, увеличивает аэродинамические потери и снижает надежность работы устройства.2. The presence of valves complicates the design of the turbocharger and, as a result, increases aerodynamic losses and reduces the reliability of the device.

Технической задачей изобретения является повышение топливной экономичности двигателя и надежности работы регулируемого турбокомпрессора. Поставленная задача решается за счет частичного или полного отключения турбокомпрессора при работе двигателя на холостом ходу, частичных режимах и номинальном режиме, когда давление наддувочного воздуха избыточно или не соответствует оптимальному значению.An object of the invention is to increase the fuel efficiency of the engine and the reliability of the adjustable turbocharger. The problem is solved by partially or completely shutting off the turbocharger when the engine is idling, partial modes and nominal mode, when the charge air pressure is excessive or does not correspond to the optimal value.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что турбокомпрессор имеет профилированные обводные каналы для сообщения зон высокого и низкого давления. При работе двигателя на холостом ходу и частичных нагрузках турбокомпрессор работает в режиме «Турбокомпрессор выключен». В данном случае отработавшие газы делятся на два потока: часть идет через обводные каналы и далее в выхлопную трубу, другая часть проходит через сопловый аппарат турбины. Обводные каналы - ряд совпадающих отверстий, выполненных в корпусе проточной части турбины и поворотной втулке. Причем отверстия выполнены под углом к оси ротора турбокомпрессора, что способствует снижению противодавления, вращающемуся ротору за счет эффекта эжекции отработавших газов. При перемещении поворотной втулки на некоторый угол отверстия, расположенные на поверхности корпуса проточной части турбины, перекрываются боковой поверхностью втулки. Турбокомпрессор переходит в режим «Турбокомпрессор включен». Проходное сечение основного канала остается постоянным при любом положении поворотной втулки.The essence of the invention lies in the fact that the turbocharger has profiled bypass channels for communicating high and low pressure zones. When the engine is idling and partial loads, the turbocharger operates in the “Turbocharger off” mode. In this case, the exhaust gases are divided into two streams: the part goes through the bypass channels and then into the exhaust pipe, the other part passes through the nozzle apparatus of the turbine. Bypass channels - a series of matching holes made in the casing of the flow part of the turbine and the rotary sleeve. Moreover, the holes are made at an angle to the axis of the rotor of the turbocompressor, which helps to reduce the back pressure of the rotating rotor due to the effect of ejection of exhaust gases. When moving the rotary sleeve at a certain angle, the holes located on the surface of the casing of the flow part of the turbine overlap with the side surface of the sleeve. The turbocharger switches to the “Turbocharger is on” mode. The bore of the main channel remains constant at any position of the rotary sleeve.

Такое конструктивное решение позволяет при работе двигателя на холостом ходу и частичных нагрузках поддерживать работу турбокомпрессора в «горячем» режиме. «Горячий» режим - работа турбокомпрессора со свободным выхлопом через обводные каналы. Вращение ротора турбокомпрессора в данном случае осуществляется в основном за счет бросовой энергии выхлопных газов (энергии импульсов). По имеющимся экспериментальным данным частота вращения ротора турбокомпрессора при этом, например, у двигателя СМД-62 может быть в пределах 8-22 тыс. мин-1. Данный эффект сокращает время разгона ротора турбокомпрессора на переходных режимах, например, при характерном для тракторных дизелей резком увеличении нагрузки. Кроме того, работа турбокомпрессора в «горячем» режиме без противодавления в выхлопном коллекторе способствует некоторому снижению мощности двигателя, затрачиваемой на насосные ходы, вызывая дополнительное повышение его экономичности. Для устранения возможного воздушного «голодания» двигателя в период пуска или резкого увеличения нагрузки подача воздуха в воздушный коллектор двигателя осуществляется из атмосферы через обратный воздушный клапан и, частично, через проточную часть компрессора. Клапан может быть размещен в воздушном коллекторе или встроен в конструкцию компрессора. Для этой цели в компрессоре предусмотрен перепускной канал, соединяющий зоны нагнетания и всасывания воздуха. В канале установлен эластичный обратный клапан, изготовленный из термостойкой резины или другого эластичного и термостойкого материала, перекрывающий перепускной канал при создании компрессором давления в воздушном коллекторе.This design solution allows the engine to idle and partial loads to support the operation of the turbocharger in the "hot" mode. "Hot" mode - the operation of a turbocharger with free exhaust through the bypass channels. The rotation of the rotor of the turbocompressor in this case is mainly due to the waste energy of the exhaust gases (pulse energy). According to the available experimental data, the rotor speed of the turbocompressor in this case, for example, for the SMD-62 engine can be in the range of 8-22 thousand min -1 . This effect reduces the acceleration time of the turbocharger rotor during transient conditions, for example, with a sharp increase in load characteristic of tractor diesels. In addition, the operation of the turbocharger in the "hot" mode without backpressure in the exhaust manifold contributes to a certain reduction in engine power spent on pumping strokes, causing an additional increase in its economy. To eliminate possible air “starvation” of the engine during the start-up period or a sharp increase in load, air is supplied to the engine air collector from the atmosphere through a non-return air valve and, partially, through the flow part of the compressor. The valve can be placed in the air manifold or integrated into the compressor design. For this purpose, a bypass channel is provided in the compressor connecting the air discharge and intake zones. An elastic check valve made of heat-resistant rubber or other elastic and heat-resistant material is installed in the channel, blocking the bypass channel when the compressor creates pressure in the air manifold.

Авторам и заявителю неизвестны технические решения, в которых использовались бы отличительные признаки заявляемого решения. Предлагаемая конструкция турбокомпрессора, как показали испытания, обладает высокой надежностью и обеспечивает регулирование в широком диапазоне пропускной способности турбины, вплоть до ее полного отключения.The authors and the applicant are not aware of technical solutions that would use the distinguishing features of the proposed solution. The proposed design of the turbocharger, as shown by tests, has high reliability and provides regulation in a wide range of turbine throughput, up to its complete shutdown.

Кроме того, данная конструкция позволяет уменьшить габариты устройства, избежать заклинивания поворотной втулки при высоких температурах отработавших газов, снизить противодавление при полном открытии перепускного канала.In addition, this design allows to reduce the dimensions of the device, to avoid jamming of the rotary sleeve at high exhaust gas temperatures, to reduce backpressure when the bypass channel is fully open.

На чертеже изображен предлагаемый турбокомпрессор. Турбокомпрессор включает в себя колесо турбины 1, венец сопловый 2, корпус турбины 3, вставку турбины 4, втулку поворотную 5, отверстия перепуска газов 6, кольцо упорное 7, рычаг 8, исполнительный механизм 9, корпус компрессора 10, канал перепускной воздушный 11, полость всасывания 12, полость нагнетания 13, обратный клапан 14, отверстия для перепуска воздуха 15, вставку компрессора 16.The drawing shows the proposed turbocharger. The turbocharger includes a turbine wheel 1, a nozzle crown 2, a turbine housing 3, a turbine insert 4, a rotary sleeve 5, gas bypass holes 6, a thrust ring 7, a lever 8, an actuator 9, a compressor housing 10, an air bypass channel 11, a cavity suction 12, discharge cavity 13, check valve 14, air bypass holes 15, compressor insert 16.

В корпусе турбины 3 установлена поворотная втулка 5, которая удерживается от осевого перемещения с помощью упорного кольца 7. На цилиндрической поверхности вставки турбины 4 и поворотной втулки 5 выполнен ряд отверстий 6, соединяющих зоны высокого и низкого давления турбины. Причем оси отверстий, образующих перепускные каналы, ориентированы по направлению движения газов в выпускном тракте турбины.A rotary sleeve 5 is mounted in the turbine housing 3, which is held from axial movement by means of a thrust ring 7. A number of holes 6 are made on the cylindrical surface of the turbine insert 4 and the rotary sleeve 5, connecting the high and low pressure zones of the turbine. Moreover, the axis of the holes forming the bypass channels are oriented in the direction of gas movement in the exhaust path of the turbine.

На боковой поверхности корпуса компрессора 10 выполнены отверстия 15 для перепуска воздуха, соединяющие полости нагнетания 13 и всасывания 12 компрессора. Перепускной канал 11 находится между торцевыми стенками корпуса компрессора 10 и вставки компрессора 16. На всасывающем патрубке корпуса 10 компрессора установлен обратный клапан 14.On the side surface of the compressor housing 10, holes 15 are made for air bypass, connecting the discharge cavity 13 and the compressor suction 12. The bypass channel 11 is located between the end walls of the compressor housing 10 and the compressor insert 16. The check valve 14 is installed on the suction pipe of the compressor housing 10.

Турбокомпрессор работает следующим образом. Когда отверстие 6 на цилиндрической поверхности вставки 4 перекрыто боковой поверхностью поворотной втулки 5, отработавшие газы, поступающие в улиточный корпус 3 турбины, проходят через сопловый венец 2 и попадают на лопатки колеса турбины 1. За счет энергии отработавших газов колесо 1 турбины начинает вращаться, а вместе с ним вращается и колесо компрессора. Воздух компрессором сжимается и подается в двигатель.The turbocharger operates as follows. When the hole 6 on the cylindrical surface of the insert 4 is blocked by the lateral surface of the rotary sleeve 5, the exhaust gases flowing into the snail housing 3 of the turbine pass through the nozzle ring 2 and fall on the blades of the turbine wheel 1. Due to the energy of the exhaust gases, the turbine wheel 1 starts to rotate the compressor wheel rotates with it. Air is compressed by the compressor and supplied to the engine.

За счет разности давлений в полости нагнетания 13 и всасывания 12 перепускной канал 11 перекрывается обратным клапаном 14. Турбокомпрессор работает в режиме «турбокомпрессор включен».Due to the pressure difference in the discharge cavity 13 and the suction 12, the bypass channel 11 is blocked by a check valve 14. The turbocharger operates in the “turbocharger is on” mode.

При перемещении поворотной втулки 5 исполнительным механизмом 9 через рычаг 8 на определенный угол перепускные отверстия 6 во вставке турбины 4 и поворотной втулке 5 совпадают, турбокомпрессор переходит в режим «турбокомпрессор выключен». Отработавшие газы на этом режиме идут двумя потоками: часть газов идет через сопловый аппарат турбины, а вторая часть - через обводные каналы.When the rotary sleeve 5 is moved by the actuator 9 through the lever 8 to a certain angle, the bypass holes 6 in the turbine insert 4 and the rotary sleeve 5 coincide, the turbocharger switches to the “turbocharger off” mode. The exhaust gases in this mode go in two flows: part of the gas goes through the nozzle apparatus of the turbine, and the second part goes through the bypass channels.

Поскольку перепускные каналы сориентированы по направлению движения газов, в выпускном канале турбины создается эффект эжекции, что повышает эффективность работы турбины за счет более полного использования энергии отработавших газов. Кроме того, величиной перепуска можно управлять, изменяя с помощью исполнительного механизма 9 угол поворота поворотной втулки 5 относительно вставки 4 и, тем самым, проходное сечение перепускных каналов. Исполнительный механизм может быть гидравлическим, пневматическим или электрическим.Since the bypass channels are oriented in the direction of gas movement, an ejection effect is created in the exhaust channel of the turbine, which increases the efficiency of the turbine due to more complete use of the energy of the exhaust gases. In addition, the bypass value can be controlled by changing the angle of rotation of the rotary sleeve 5 with respect to the insert 4 using the actuator 9 and, thereby, the passage section of the bypass channels. The actuator may be hydraulic, pneumatic, or electric.

Работа турбины на данном режиме осуществляется в основном за счет энергии импульсов давления, имеющих место в выхлопном тракте, возникающих в момент открытия выпускного клапана. По этой причине подача воздуха компрессором уменьшается, вследствие чего в полости нагнетания 13 компрессора из-за всасывающего действия поршней двигателя создается разрежение, обратный клапан 14 открывает перепускной канал 11 и воздух подается в двигатель непосредственно из атмосферы, минуя компрессор.The operation of the turbine in this mode is carried out mainly due to the energy of pressure pulses that occur in the exhaust tract that occur when the exhaust valve opens. For this reason, the air supply to the compressor decreases, as a result of which a vacuum is created in the discharge cavity 13 of the compressor due to the suction action of the engine pistons, the check valve 14 opens the bypass channel 11 and air is supplied to the engine directly from the atmosphere, bypassing the compressor.

Таким образом, применение регулирующего элемента в виде поворотной втулки позволяет улучшить условия работы сопрягаемых поверхностей и исключить возможность их заклинивания, а выполнение перепускных каналов, соединяющих зоны нагнетания и всасывания в корпусе компрессора, и их перекрытие обратным клапаном приводит к уменьшению габаритов устройства и повышению надежности конструкции системы регулирования.Thus, the use of a regulating element in the form of a rotary sleeve allows to improve the working conditions of the mating surfaces and to eliminate the possibility of their jamming, and the bypass channels connecting the discharge and suction zones in the compressor housing, and their overlapping by a check valve, reduce the dimensions of the device and increase the reliability of the design regulatory systems.

Claims (1)

Турбокомпрессор для наддува двигателей внутреннего сгорания, включающий корпус турбины, колесо турбины, венец сопловый, вставку турбины, корпус компрессора, вставку компрессора, как минимум один исполнительный механизм с рычагом, отличающийся тем, что турбина дополнительно снабжена поворотной втулкой, удерживаемой от осевого перемещения упорным кольцом, на боковой поверхности которой выполнен ряд отверстий, совпадающих с отверстиями во вставке турбины и направленных под углом к оси ротора турбокомпрессора; в компрессоре дополнительно установлена вставка, образующая перепускной канал, кроме того, на боковой поверхности корпуса компрессора выполнены отверстия, а на всасывающем патрубке корпуса установлен обратный клапан для перепуска воздуха мимо компрессора при возникновении перепада давлений между полостями всасывания и нагнетания. Turbocharger for boosting internal combustion engines, comprising a turbine housing, a turbine wheel, a nozzle rim, a turbine insert, a compressor housing, a compressor insert, at least one actuator with a lever, characterized in that the turbine is further provided with a rotary sleeve that is held against axial movement by a thrust ring , on the side surface of which a series of holes are made, coinciding with the holes in the turbine insert and directed at an angle to the axis of the turbocompressor rotor; an insert is additionally installed in the compressor, which forms a bypass channel, in addition, holes are made on the side surface of the compressor casing, and a check valve is installed on the suction pipe of the casing for air bypassing the compressor in case of a pressure differential between the suction and discharge cavities.
RU2014106721/06A 2014-02-21 2014-02-21 Turbine compressor for boosting of internal combustion engines RU2559207C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014106721/06A RU2559207C1 (en) 2014-02-21 2014-02-21 Turbine compressor for boosting of internal combustion engines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014106721/06A RU2559207C1 (en) 2014-02-21 2014-02-21 Turbine compressor for boosting of internal combustion engines

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2559207C1 true RU2559207C1 (en) 2015-08-10

Family

ID=53796261

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014106721/06A RU2559207C1 (en) 2014-02-21 2014-02-21 Turbine compressor for boosting of internal combustion engines

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2559207C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1379479A1 (en) * 1986-04-30 1988-03-07 Головное Специализированное Конструкторское Бюро По Двигателям Средней Мощности Supercharging system of internal combustion engine
US4886416A (en) * 1987-10-10 1989-12-12 Daimler-Benz Aktiengesellschaft Exhaust-gas turbocharger for an internal-combustion engine
RU2131981C1 (en) * 1997-10-23 1999-06-20 Магзумьянов Радик Фаатович Internal combustion engine supercharging pressure control device
EP1219799A2 (en) * 2000-12-26 2002-07-03 Hitachi, Ltd. Exhaust gas turbine for internal combustion engine and exhaust turbo-supercharger
US6715288B1 (en) * 1999-05-27 2004-04-06 Borgwarner, Inc. Controllable exhaust gas turbocharger with a double-fluted turbine housing
RU129996U1 (en) * 2012-10-09 2013-07-10 Открытое акционерное общество "КАМАЗ" TURBO COMPRESSOR REGULATED FOR SUPPLYING THE INTERNAL COMBUSTION ENGINES

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1379479A1 (en) * 1986-04-30 1988-03-07 Головное Специализированное Конструкторское Бюро По Двигателям Средней Мощности Supercharging system of internal combustion engine
US4886416A (en) * 1987-10-10 1989-12-12 Daimler-Benz Aktiengesellschaft Exhaust-gas turbocharger for an internal-combustion engine
RU2131981C1 (en) * 1997-10-23 1999-06-20 Магзумьянов Радик Фаатович Internal combustion engine supercharging pressure control device
US6715288B1 (en) * 1999-05-27 2004-04-06 Borgwarner, Inc. Controllable exhaust gas turbocharger with a double-fluted turbine housing
EP1219799A2 (en) * 2000-12-26 2002-07-03 Hitachi, Ltd. Exhaust gas turbine for internal combustion engine and exhaust turbo-supercharger
RU129996U1 (en) * 2012-10-09 2013-07-10 Открытое акционерное общество "КАМАЗ" TURBO COMPRESSOR REGULATED FOR SUPPLYING THE INTERNAL COMBUSTION ENGINES

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7600379B2 (en) Exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine
CN109790758B (en) Turbocharger for an internal combustion engine
EP2025871B1 (en) Centripetal turbine and internal combustion engine with such a turbine
US7870731B2 (en) Exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine
JP2009534569A (en) Turbocharger with adjustable turbine shape and vane retaining ring pressure compensation opening
KR910010170B1 (en) Changable turbo charger device in internal combustion engine
EP1584796A2 (en) Variable geometry turbine
US7581394B2 (en) Variable nozzle device for a turbocharger
EP2984300A1 (en) Asymmetric double-entry turbine
KR20110094093A (en) Simplified variable geometry turbocharger with variable nozzle
US10458318B2 (en) Method for adjusting exhaust gas temperature and turbine with bypass arrangement
WO2016126237A1 (en) Rotatable diverter valve
JP2009013814A (en) Supercharger
US20130164114A1 (en) Adjustable core turbocharger
CN101624922B (en) Turbocharger with sliding piston, and having vanes and leakage dams
CN109236460B (en) Variable geometry turbine housing inlet passage for an exhaust gas driven turbocharger
US10385722B2 (en) Adjustment ring damper
CN104612818A (en) Turbine wastegate
KR20150097576A (en) Turbine housing with dividing vanes in volute
KR20080059499A (en) Engine with internal egr system
CN107366571B (en) Internal combustion engine
RU2559207C1 (en) Turbine compressor for boosting of internal combustion engines
CN204851424U (en) Compressed air auxiliary device of pressure boost internal -combustion engine
RU160738U1 (en) TURBOCHARGED INTERNAL COMBUSTION ENGINE
CN105020006A (en) Compressed air auxiliary device of supercharged internal combustion engine and control method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160222