RU2594836C2 - Turbocharging system of internal combustion engine with two degrees of controlled supercharging - Google Patents
Turbocharging system of internal combustion engine with two degrees of controlled supercharging Download PDFInfo
- Publication number
- RU2594836C2 RU2594836C2 RU2014112673/06A RU2014112673A RU2594836C2 RU 2594836 C2 RU2594836 C2 RU 2594836C2 RU 2014112673/06 A RU2014112673/06 A RU 2014112673/06A RU 2014112673 A RU2014112673 A RU 2014112673A RU 2594836 C2 RU2594836 C2 RU 2594836C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- compressor
- receiver
- pressure
- internal combustion
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Supercharger (AREA)
Abstract
Description
Система турбонаддува тепловозного ДВС с двумя степенями регулируемого наддува относится к области двигателестроения и может быть использована в тепловозных двигателях внутреннего сгорания с реактивной турбиной.The turbocharging system of a diesel ICE with two degrees of adjustable boost relates to the field of engine building and can be used in diesel internal combustion engines with a jet turbine.
Известна система регулирования турбонаддува двигателя внутреннего сгорания путем подвода газов к рабочему колесу турбины с направляющего аппарата, в котором часть газов поступает через основной канал в направлении вращения рабочего колеса, а часть газов поступает через открытый клапан в дополнительный канал в обратном направлении вращения рабочего колеса, при этом с целью расширения диапазона регулирования турбонаддува двигателя внутреннего сгорания, при повороте клапана на открытие дополнительного канала начинает закрываться основной канал и при повороте клапана на закрытие дополнительного канала начинает открываться основной канал (Патент RU №2009142905, МПК F02B 37/00, 27.05.2011).A known control system for turbocharging an internal combustion engine by supplying gases to the turbine impeller from a guide apparatus, in which part of the gas enters through the main channel in the direction of rotation of the impeller, and part of the gas enters through the open valve into the additional channel in the opposite direction of rotation of the impeller, in order to expand the control range of the turbocharging of the internal combustion engine, when the valve is turned to open an additional channel, the main the oval channel and when the valve is turned to close the additional channel, the main channel begins to open (Patent RU No. 2009142905, IPC F02B 37/00, 05.27.2011).
Недостатком этой системы является ограниченная область применения в связи с тем, что перепускной клапан не способен регулировать (стабилизировать) давление наддува, эффективность достигается 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 устройства.The disadvantage of this system is the limited scope due to the fact that the bypass valve is not able to regulate (stabilize) the boost pressure, efficiency is achieved only if the compressed air pressure in the compressor exceeds the exhaust gas pressure in front of the turbocharger turbine, and the bypass valve closes depending on the pressure level boost, which significantly depends on the external operating conditions of the diesel engine, which limits the scope of the device.
Из известных наиболее близким по технической сущности является система турбонаддува тепловозного двигателя внутреннего сгорания, содержащая, 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 выпускному коллектору тепловозного двигателя внутреннего сгорания, линию перепуска части сжатого в компрессоре воздуха из воздухонапорной магистрали в реактивную газовую турбину турбокомпрессора через установленный в линии перепуска перепускной клапан, при этом линия перепуска соединена с участком проточной части реактивной газовой турбины между сопловыми лопатками и лопатками рабочего колеса, 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 (Патент RU №2449139 С1, МПК F02B 37/12, F02D 23/02, 24.04.2012).Of the known closest in technical essence is a turbocharging system of a diesel internal combustion engine, comprising at least one turbocharger 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 port of a reactive gas turbine to an exhaust manifold of a diesel locomotive internal combustion engine, bypass line of part of the compressed air in the compressor from the air pressure line to the turbine compressor gas turbine through the bypass valve installed in the bypass line, the bypass line being connected to the section of the reactive gas turbine between the nozzle blades and the impeller blades, the turbocharging system is equipped with an electronic bypass valve control unit, air pressure and gas pressure sensors installed respectively, at the inlet and outlet of the bypass line, with a crankshaft speed sensor of a diesel internal combustion engine, which e are not connected to the electronic control unit for the bypass valve (Patent RU No. 2449139 C1, IPC F02B 37/12, F02D 23/02, 04.24.2012).
Недостатками известной системы является отсутствие стабилизации давления в воздухонапорной магистрали и его регулирования на различных режимах работы и при различных условиях эксплуатации.The disadvantages of the known system is the lack of pressure stabilization in the air supply line and its regulation in various operating modes and under various operating conditions.
Техническим результатом изобретения является:The technical result of the invention is:
- повышение стабильности работы тепловозного двигателя внутреннего сгорания и улучшение его параметров за счет применения перепуска части сжатого в компрессоре воздуха через перепускной клапан в накопитель-ресивер с аккумулятором давления и далее на рабочее колесо с лопатками, установленное на валу турбокомпрессора, на котором дополнительно установлен электрический мотор-генератор, при этом аккумулятор давления обеспечивает стабилизацию давления во впускном рессивере и сглаживает скачки уплотнения воздуха;- improving the stability of the diesel internal combustion engine and improving its parameters through the use of bypassing part of the compressed air in the compressor through the bypass valve to the storage reservoir with pressure accumulator and then to the impeller with blades mounted on the shaft of the turbocharger, on which an electric motor is additionally mounted -generator, while the pressure accumulator provides pressure stabilization in the intake receiver and smoothes the air seal jumps;
- расширение зоны эффективной работы турбокомпрессора за счет применения электронного блока управления работой перепускного клапана и мотор-генератора, что повышает топливную экономичность двигателя и ведет к снижению токсичности вредных выбросов.- expanding the zone of effective operation of the turbocompressor through the use of an electronic control unit for the operation of the bypass valve and the motor generator, which increases the fuel economy of the engine and reduces the toxicity of harmful emissions.
Это достигается тем, что в системе турбонаддува тепловозного двигателя внутреннего сгорания, содержащего турбокомпрессор, подключенный через воздухонапорную магистраль и охладитель наддувочного воздуха к впускному ресиверу тепловозного двигателя внутреннего сгорания и через газоприемный патрубок реактивной газовой турбины к выпускному коллектору двигателя, дополнительно введен накопитель-рессивер с аккумулятором давления, выполненным в виде цилиндра с подпружиненным поршнем, перепускной клапан и электронный блок управления, а в состав турбокомпрессора - мотор-генератор, при этом линия перепуска связывает накопитель-ресивер с полостью колеса подкрутки с лопатками, установленного на валу турбокомпрессора, на котором дополнительно установлен якорь электрического мотор-генератора, а воздухонапорная магистраль компрессора через перепускной клапан связана с полостью аккумулятора давления, управление перепускным клапаном и мотор-генератором осуществляют электронным блоком управления, к которому подключены датчики давления воздуха, установленные соответственно в воздухонапорной магистрали, аккумуляторе давления и улитке турбины, а также датчик частоты вращения коленчатого вала тепловозного двигателя внутреннего сгорания.This is achieved by the fact that in the turbocharging system of a diesel internal combustion engine containing a turbocharger connected through an air supply line and a charge air cooler to an inlet receiver of a diesel internal combustion engine and through a gas inlet port of a reactive gas turbine to an engine exhaust manifold, an accumulator-receiver with an accumulator is additionally introduced pressure, made in the form of a cylinder with a spring-loaded piston, a bypass valve and an electronic control unit, and in the composition of the turbocharger is a motor-generator, while the bypass line connects the drive-receiver with the cavity of the spin wheel with vanes mounted on the shaft of the turbocharger, on which the armature of the electric motor-generator is additionally installed, and the compressor air duct through the bypass valve is connected to the cavity of the pressure accumulator, the bypass valve and the motor generator are controlled by an electronic control unit, to which air pressure sensors are installed, installed respectively Air Bleed at highways and the accumulator pressure volute of the turbine, and a sensor engine speed diesel internal combustion engine.
Система турбонаддува тепловозного ДВС с двумя степенями регулируемого наддува показана на фиг. 1. Она содержит турбокомпрессор 1, подключенный через воздухонапорную магистраль 2 и охладитель 3 наддувочного воздуха к впускному ресиверу 4 тепловозного двигателя внутреннего сгорания 5 и через перепускной клапан 14 к аккумулятору давления 17, а его турбина 7 через диффузор 12, газоприемный патрубок 6 и газопровод 8 к выпускному коллектору 24 двигателя 5, при этом линия перепуска 25 части сжатого в компрессоре воздуха связывает полость накопителя-рессивера 17 с полостью колеса подкрутки 18 с лопатками, установленного на валу турбокомпрессора 1, на котором дополнительно установлен электрический мотор-генератор 19, а управление перепускным клапаном 14 и мотор-генератором 19 осуществляется электронным блоком управления 15, к которому подключены датчики давления воздуха 16, 20 и 23, установленные в воздухонапорной магистрали 2, в корпусе аккумулятора давления 17 и в улитке турбины 7, а также датчик 21 частоты вращения коленчатого вала 22 ДВС 5.The turbocharging system of a diesel ICE with two degrees of adjustable boost is shown in FIG. 1. It contains a
Работает система следующим образом.The system works as follows.
При запуске тепловозного двигателя внутреннего сгорания 5 электронный блок управления 15 включает электрический мотор-генератор 19, который вращает вал компрессора, создавая рабочее давление в воздухонапорной магистрали 2. Перепускной клапан 14 закрыт. Подкрутка вала компрессора осуществляется также при его работе в режиме холостого хода, частичных нагрузок или в высокогорной местности при снижении атмосферного давления. Причем электронный блок управления 15 постепенно снижает вращающий момент подкрутки электрическим мотор-генератором 19 при выходе ДВС 5 на расчетный режим работы.When starting the diesel
На режиме холостого хода и малых нагрузках двигателя внутреннего сгорания 5 электронный блок управления 15 обеспечивает его работу с закрытым перепускным клапаном 14 при условии превышения соотношения между уровнями избыточного давления газа в улитке турбины, фиксируемого датчиком 23 над величиной давления в воздухонапорной магистрали, фиксируемого датчиком давления воздуха 16. С повышением нагрузки увеличивается расход выпускных газов через реактивную газовую турбину 7 турбокомпрессора 1, что приводит к изменению соотношения между величиной давления воздуха в воздухонапорной магистрали, фиксируемого датчиком давления воздуха 16 над значением давления газа, фиксируемым датчиком давления 23 в улитке турбины, и электронный блок управления 15 обеспечивает работу двигателя 5 с открытым перепускным клапаном 14.At idle and low loads of the
При этом мощность реактивной газовой турбины 7 увеличивается за счет подачи дополнительного воздуха по линии перепуска 9, который поступает в накопитель-ресивер 17, где сохраняется резервная часть воздуха с повышенным давлением. После того как в накопителе-ресивере будет достигнуто установленное давление воздуха, он через трубопровод 25 поступает в полость рабочего колеса 18. Рабочее колесо 18 обеспечивает дополнительную подкрутку вала турбокомпрессора, увеличивая мощность реактивной газовой турбины 7. В случае быстрого нагружения газовой турбины 7, электронный блок 15 открывает перепускной клапан 14 и давление с накопителя-ресивера 17 поступает в воздухонапорную магистраль 2, стабилизируя рабочее давление в ресивере 4.In this case, the power of the jet gas turbine 7 increases due to the supply of additional air through the bypass line 9, which enters the
При дальнейшем повышении нагрузки тепловозного двигателя 5 электронный блок управления 15 по сигналу датчика 21 частоты вращения коленчатого вала 22 (nдв=0,9…0,95 nдвном) двигателя внутреннего сгорания 5 закрывает перепускной клапан 14 и подача дополнительного воздуха на участок 9 в накопитель-ресивер 17 прекращается. В случае резкого изменения нагрузки тепловозного двигателя внутреннего сгорания 5 в меньшую сторону и отсутствия положительного перепада давлений в линии перепуска 9, электронный блок 15 закроет перепускной клапан 14, что исключит подачу дополнительного давления в воздухонапорную магистраль 2 тепловозного двигателя 5 внутреннего сгорания, а также в этом случае исключается дополнительная подкрутка турбокомпрессора рабочим колесом 18. При появлении положительного перепада давлений Р>0,01±0,05 МПа электронный блок 15 вновь откроет перепускной клапан 14, за счет чего часть сжатого воздуха будет аккумулироваться аккумулятором давления накопителем-ресивером, в результате чего стабилизируется давление во впускном ресивере 4, а также сократится время переходного процесса тепловозного двигателя внутреннего сгорания 5, что повышает надежность его работы и улучшает 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.With a further increase in the load of the
Предложенная конструкция позволяет обеспечить раскрутку турбокомпрессора при пуске и стабилизацию работы турбины на холостом ходу двигателя и частичных нагрузках.The proposed design allows for the promotion of the turbocharger during start-up and stabilization of the turbine at idle and partial loads.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014112673/06A RU2594836C2 (en) | 2014-04-01 | 2014-04-01 | Turbocharging system of internal combustion engine with two degrees of controlled supercharging |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014112673/06A RU2594836C2 (en) | 2014-04-01 | 2014-04-01 | Turbocharging system of internal combustion engine with two degrees of controlled supercharging |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014112673A RU2014112673A (en) | 2015-10-10 |
RU2594836C2 true RU2594836C2 (en) | 2016-08-20 |
Family
ID=54289360
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014112673/06A RU2594836C2 (en) | 2014-04-01 | 2014-04-01 | Turbocharging system of internal combustion engine with two degrees of controlled supercharging |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2594836C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2767415C2 (en) * | 2017-06-30 | 2022-03-17 | Ман Трак Энд Бас Аг | Supercharged internal combustion engine |
RU2819471C1 (en) * | 2023-12-15 | 2024-05-21 | Общество с ограниченной ответственностью "КРИОГАЗ МОТОРНОЕ ТОПЛИВО" | Supercharging system of internal combustion engine (ice) using free piston gas generator (fpgg) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1548485A1 (en) * | 1988-02-08 | 1990-03-07 | Харьковский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта Им.С.М.Кирова | Ic-engine supercharging device |
RU2133353C1 (en) * | 1997-08-19 | 1999-07-20 | Учебно-Производственный Центр "Компаунд" | Method and system for control of turbocharged internal combustion engine with spark ignition |
RU2449139C1 (en) * | 2010-10-20 | 2012-04-27 | Открытое акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (ОАО "ВНИКТИ") | Turbocharging system of diesel locomotive internal combustion engine |
-
2014
- 2014-04-01 RU RU2014112673/06A patent/RU2594836C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1548485A1 (en) * | 1988-02-08 | 1990-03-07 | Харьковский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта Им.С.М.Кирова | Ic-engine supercharging device |
RU2133353C1 (en) * | 1997-08-19 | 1999-07-20 | Учебно-Производственный Центр "Компаунд" | Method and system for control of turbocharged internal combustion engine with spark ignition |
RU2449139C1 (en) * | 2010-10-20 | 2012-04-27 | Открытое акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (ОАО "ВНИКТИ") | Turbocharging system of diesel locomotive internal combustion engine |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2767415C2 (en) * | 2017-06-30 | 2022-03-17 | Ман Трак Энд Бас Аг | Supercharged internal combustion engine |
RU2819471C1 (en) * | 2023-12-15 | 2024-05-21 | Общество с ограниченной ответственностью "КРИОГАЗ МОТОРНОЕ ТОПЛИВО" | Supercharging system of internal combustion engine (ice) using free piston gas generator (fpgg) |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014112673A (en) | 2015-10-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8191369B2 (en) | Turbo-charger surge detection | |
US8522756B2 (en) | Interstage exhaust gas recirculation system for a dual turbocharged engine having a turbogenerator system | |
US8522757B2 (en) | Metering exhaust gas recirculation system for a dual turbocharged engine having a turbogenerator system | |
US9303650B2 (en) | Introduction of exhaust gas recirculation at a compressor blade trailing edge | |
RU144414U1 (en) | ENERGY REGENERATION SYSTEM FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
US20110094224A1 (en) | Metering exhaust gas recirculation system for a turbocharged engine having a turbogenerator system | |
JP5155980B2 (en) | Turbo compound system and operation method thereof | |
WO2008032649A1 (en) | Control device for multi-stage turbochargers | |
US20150136093A1 (en) | Engine Boosting System and Method Therefor | |
RU149938U1 (en) | MULTI-STAGE TURBOCHARGER (OPTIONS) | |
KR20080037563A (en) | Resister supercharger | |
JP2012149588A (en) | Controller for internal combustion engine | |
RU2594836C2 (en) | Turbocharging system of internal combustion engine with two degrees of controlled supercharging | |
KR20100050157A (en) | Apparatus of controlling boost pressure fuel switchable engine and method therefor | |
JP6804345B2 (en) | Supercharging system and internal combustion engine | |
EP1482128B1 (en) | Supercharged Internal combustion engine | |
KR101526388B1 (en) | Engine system | |
RU2449139C1 (en) | Turbocharging system of diesel locomotive internal combustion engine | |
KR101759045B1 (en) | Turbocharging system and method of operating same | |
CN204851424U (en) | Compressed air auxiliary device of pressure boost internal -combustion engine | |
CN102777256A (en) | Impeller gas-compression gas compressor | |
JP2008115792A (en) | Supercharging control device | |
RU197343U1 (en) | Supercharger for internal combustion engine | |
US10995657B2 (en) | Externally powered turbine for an internal combustion engine | |
RU80800U1 (en) | PNEUMATIC POWER FORCE VEHICLE INSTALLATION |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160702 |