RU2784830C1 - Device for acceleration of rotor of turbocompressor of tank power plant - Google Patents

Device for acceleration of rotor of turbocompressor of tank power plant Download PDF

Info

Publication number
RU2784830C1
RU2784830C1 RU2022114630A RU2022114630A RU2784830C1 RU 2784830 C1 RU2784830 C1 RU 2784830C1 RU 2022114630 A RU2022114630 A RU 2022114630A RU 2022114630 A RU2022114630 A RU 2022114630A RU 2784830 C1 RU2784830 C1 RU 2784830C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
turbine
compressor
oil
accelerator pedal
housing
Prior art date
Application number
RU2022114630A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Денис Викторович Шабалин
Алексей Петрович Проговоров
Павел Евгеньевич Кобзарь
Нуржан Есмагулович Ракимжанов
Александр Сергеевич Шудыкин
Иванна Андреевна Абрамова
Александр Владимирович Витрук
Александр Дмитриевич Фихт
Максим Сергеевич Мартыненко
Руслан Нариманович Азизов
Владислав Евгеньевич Бобылев
Рустем Кайратович Букеев
Павел Юрьевич Карагусов
Максим Валерьевич Малкин
Андрей Вячеславович Малый
Амирджон Хуршедович Сафаров
Original Assignee
Денис Викторович Шабалин
Алексей Петрович Проговоров
Павел Евгеньевич Кобзарь
Filing date
Publication date
Application filed by Денис Викторович Шабалин, Алексей Петрович Проговоров, Павел Евгеньевич Кобзарь filed Critical Денис Викторович Шабалин
Application granted granted Critical
Publication of RU2784830C1 publication Critical patent/RU2784830C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: internal combustion engines.
SUBSTANCE: invention can be used in internal combustion engines. The device for accelerating the turbocharger rotor comprises a turbine (1), a compressor (2) driven by it, an accelerator pedal position sensor (12) and a crankshaft speed sensor (13). Between the turbine (1) and the compressor (2) there is a sealed housing (7) of the hydraulic drive, in which oil channels (9) are made. Oil channels (9) connect nozzles (8) located along the perimeter of the housing (7), supplying oil to the buckets of the Pelton turbine (6), mounted on the same shaft (3) with the wheels of the turbine (1) and compressor (2). The sealed housing (7) is made with the possibility of attaching the adjusting damper (10) to it with a screw connection. The control damper (10) is configured to control the electronic control unit (11) by a signal from the accelerator pedal position sensor (12) and the crankshaft speed sensor (13). The drain device (14) drains the oil into the machine's oil tank.
EFFECT: reducing the delay in the increase in air pressure in the engine intake manifold due to the inertia of the increase in exhaust gas pressure in the turbine when the accelerator pedal is pressed sharply.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к устройствам для улучшения приемистости силовой установки военной гусеничной машины.The invention relates to engine building, namely to devices for improving the throttle response of a power plant of a military tracked vehicle.

Известно устройство для регулирования наддува дизеля, содержащее турбокомпрессор с турбиной, работающей на отработавших газах, и компрессор, напорный патрубок которого сообщен с цилиндрами дизелей через приемный ресивер, резонансный трубопровод и промежуточные емкости, объединяющая каждая впускные патрубки не более чем четырех цилиндров с неперекрывающимися фазами впуска (Авторское свидетельство СССР №946411, кл. F02B 27/00, 1982), Приемный ресивер снабжен предохранительным клапаном, отрегулированным на допустимое давление в промежуточной емкости. 'Клапан имеет подпружиненный запорный элемент, поперечное сечение которого выполнено по линейной зависимости от его хода. Турбокомпрессор подобран так, чтобы обеспечить достаточно высокий крутящий момент дизеля при пониженной частоте вращения коленчатого вала.A device for controlling the boost of a diesel engine is known, comprising a turbocharger with a turbine operating on exhaust gases, and a compressor, the pressure pipe of which is connected to the diesel cylinders through a receiving receiver, a resonant pipeline and intermediate tanks, each connecting the inlet pipes of no more than four cylinders with non-overlapping intake phases (USSR author's certificate No. 946411, cl. F02B 27/00, 1982), The receiving receiver is equipped with a safety valve adjusted to the allowable pressure in the intermediate tank. The valve has a spring-loaded locking element, the cross-section of which is made according to a linear dependence on its stroke. The turbocharger is selected so as to provide a sufficiently high diesel torque at a reduced crankshaft speed.

Недостатком данного устройства является то, что применяемое регулирование не исключает условий для возникновения рассогласований расходных характеристик турбокомпрессора и поршневого двигателя вследствие отставания разгона турбокомпрессора от разгона коленчатого вала на переходных режимах работы, что приводит к снижению эксплуатационных экономических и мощностных показателей.The disadvantage of this device is that the applied regulation does not exclude the conditions for the occurrence of mismatches in the flow characteristics of the turbocharger and piston engine due to the lag of the acceleration of the turbocharger from the acceleration of the crankshaft in transient operating modes, which leads to a decrease in operational economic and power indicators.

Известна система (Патент на полезную модель RU №101093 МПК F02B 37/04, F02B 37/14, опубликовано 10.01.2011), содержащая двигатель внутреннего сгорания, турбину, компрессор, воздушный фильтр, соединенный через воздуховод с компрессором, глушитель, соединенный через выпускной трубопровод с турбиной, перепускной клапан канала отработавших газов, ресивер отработавших газов, в котором происходит аккумулирование энергии отработавших газов, перепускной клапан ресивера, односторонний клапан, установленный в перепускном канале сжатых газов с ресивера на турбину и блок управления перепускными клапанами.Known system (Utility model patent RU No. 101093 IPC F02B 37/04, F02B 37/14, published 01/10/2011), containing an internal combustion engine, a turbine, a compressor, an air filter connected through an air duct to the compressor, a muffler connected through an exhaust a pipeline with a turbine, an exhaust gas channel bypass valve, an exhaust gas receiver in which the energy of the exhaust gases is accumulated, a receiver bypass valve, a one-way valve installed in the compressed gas bypass channel from the receiver to the turbine and a bypass valve control unit.

Недостатком данной системы является наличие в ее составе ресивера отработавших газов достаточно большого объема. Силовая установка с данной системой имеет низкие показатели по габаритной мощности, в следствие чего затруднено ее применение на военных гусеничных машинах.The disadvantage of this system is the presence in its composition of the exhaust gas receiver of a sufficiently large volume. The power plant with this system has low performance in terms of overall power, as a result of which it is difficult to use it on military tracked vehicles.

Из изученных аналогов в качестве прототипа принят дизельный двигатель военной гусеничной машины (Патент на полезную модель RU №207444 МПК F02B 37/16, F02D 23/00, опубликовано 28/10/2021) с устройством регулирования наддува, содержащий дизельный двигатель, турбину, приводимый ею компрессор, воздушный фильтр, соединенный через воздуховод с компрессором, перепускной клапан трубопровода, соединяющего впускной коллектор с воздушным фильтром, перепускной клапан трубопровода, соединяющего нагнетательный патрубок компрессора с выпускным коллектором, датчик положения педали акселератора, датчик частоты вращения коленчатого вала и блок управления перепускными клапанами.Of the studied analogues, a diesel engine of a military tracked vehicle was adopted as a prototype (Utility model patent RU No. 207444 IPC F02B 37/16, F02D 23/00, published on 28/10/2021) it is a compressor, an air filter connected through an air duct to the compressor, a bypass valve of the pipeline connecting the intake manifold to the air filter, a bypass valve of the pipeline connecting the compressor discharge pipe to the exhaust manifold, an accelerator pedal position sensor, a crankshaft speed sensor and a bypass valve control unit .

Недостатком данной конструкции является низкая эффективность, обусловленная недостаточным увеличением скорости вращения турбины и, как следствие, незначительное снижение эффекта «турбоямы» (запаздывание роста давления воздуха во входном коллекторе двигателя вследствие инерции нарастания давления выхлопных газов в турбине при резком нажатии на педаль акселератора).The disadvantage of this design is low efficiency due to an insufficient increase in the speed of rotation of the turbine and, as a result, a slight decrease in the effect of "turbo lag" (delay in the increase in air pressure in the engine inlet manifold due to the inertia of the increase in exhaust gas pressure in the turbine when the accelerator pedal is pressed sharply).

Техническим результатом: заявляемого предложения является повышение эффективности работы турбокомпрессора за счет исключения эффекта «турбоямы».EFFECT: proposed proposal is to increase the efficiency of the turbocharger by eliminating the "turbo lag" effect.

Технический результат достигается тем, что между турбиной и компрессором дополнительно устанавливают герметичный корпус гидравлического привода, в котором выполнены масляные каналы, соединяющие расположенные по периметру корпуса форсунки, подающие масло на ковши турбины Пельтона, установленной на одном валу с колесами турбины и компрессора. К герметичному корпусу винтовым соединением жестко крепят регулировочную заслонку выполненную с возможностью управления электронным блоком управления по сигналу от датчика положения педали акселератора и датчика частоты вращения коленчатого вала, а также сливное устройство, обеспечивающее слив масла в масляный бак машины.The technical result is achieved by additionally installing a sealed hydraulic drive housing between the turbine and the compressor, in which oil channels are made connecting nozzles located along the perimeter of the housing, supplying oil to the buckets of the Pelton turbine mounted on the same shaft with the wheels of the turbine and compressor. An adjusting damper is rigidly fixed to the sealed housing with a screw connection, which is configured to control the electronic control unit by a signal from the accelerator pedal position sensor and the crankshaft speed sensor, as well as a drain device that drains oil into the oil tank of the machine.

Предложение поясняется чертежами, где на фиг.1 и 2 изображена принципиальная схема устройства для разгона ротора турбокомпрессора силовой установки танка.The proposal is illustrated by drawings, where figure 1 and 2 shows a schematic diagram of a device for accelerating the rotor of the turbocharger of the power plant of the tank.

Предлагаемое устройство для разгона ротора турбокомпрессора силовой установки танка содержит: турбину 1, приводимый ею компрессор 2, вал 3, вращающийся на подшипниках 4 и 5 с установленными на нем и жестко закрепленными шпоночным соединением колесами турбины 1, компрессора 2 и турбиной Пелътона 6, герметичный корпус 7 гидравлического привода, винтовым соединением жестко и герметично соединенный с корпусом турбины 1 и корпусом компрессора 2, форсунки 8, установленные по периметру герметичного корпуса 7 (см. фиг.2), крепящиеся в нем резьбовым соединением, соединенные между собой масляным каналом 9, масло к которому отбирается с помощью регулировочной заслонки 10, крепящейся винтами к герметичному корпусу 7 и выполненной с возможностью управления от электронного блока управления 11 по сигналу от датчика положения педали акселератора 12 и датчика частоты вращения коленчатого вала 13, сливное устройство 14, винтовым соединением жестко крепящееся в нижней части герметичного корпуса 7.The proposed device for accelerating the rotor of the turbocharger of the power plant of the tank contains: a turbine 1, a compressor 2 driven by it, a shaft 3 rotating on bearings 4 and 5 with the wheels of the turbine 1, the compressor 2 and the Pelton turbine 6, mounted on it and rigidly fixed with a key connection, a sealed housing 7 hydraulic drive, screwed rigidly and hermetically connected to the turbine housing 1 and the compressor housing 2, the nozzle 8, installed around the perimeter of the hermetic housing 7 (see figure 2), fastened in it by a threaded connection, interconnected by an oil channel 9, oil to which is taken by means of an adjusting damper 10, which is screwed to the sealed housing 7 and is configured to be controlled from the electronic control unit 11 by a signal from the accelerator pedal position sensor 12 and the crankshaft speed sensor 13, the drain device 14, which is rigidly fixed in the the bottom of the sealed housing 7.

Предлагаемое устройство для разгона ротора турбокомпрессора силовой установки танка работает следующим образом.The proposed device for accelerating the rotor of the turbocharger of the power plant of the tank works as follows.

При работе двигателя танка на холостом ходу, малых нагрузках, а также при равномерном движении танка отработавшие газы, образованные в результате рабочего процесса в цилиндрах двигателя, приводят во вращение колесо турбины 1, которая в свою очередь обеспечивает работу компрессора 2, и далее через выпускной трубопровод выводятся в атмосферу. Воздух через воздушный фильтр (на фиг. не показан) из атмосферы попадает в компрессор 2, сжимается в компрессоре и с избыточным давлением через впускной коллектор поступает в цилиндры двигателя (на фиг. не показан).When the tank engine is idling, at low loads, as well as when the tank moves evenly, the exhaust gases formed as a result of the working process in the engine cylinders drive the turbine wheel 1, which in turn ensures the operation of the compressor 2, and then through the exhaust pipeline are released into the atmosphere. Air through the air filter (not shown in the figure) from the atmosphere enters the compressor 2, is compressed in the compressor and enters the engine cylinders with excess pressure through the intake manifold (not shown in the figure).

При начале движения (ускорении) танка, механик-водитель танка воздействует на педаль подачи топлива (увеличивает подачу топлива), сигнал от датчика положения педали акселератора 12 и от датчика частоты вращения коленчатого вала 13 поступает на электронный блок управления 11. После обработки электронном блоком управления 11, сигнал поступает на исполнительный механизм - регулировочную заслонку 10, которая в зависимости от потребной частоты вращения колеса компрессора 2 обеспечивает забор смазочного масла из масляной магистрали двигателя и направляет отобранный поток через масляный канал 9 к форсункам 8, которые формируют реактивную масляную струю на ковши турбины Пельтона 6, которая способствует увеличению крутящего момента на валу 3, сокращению времени разгона компрессора 2 до номинальных оборотов, что позволяет минимизировать эффект «турбоямы» в двигателе и значительно увеличить приемистость силовой установки.At the beginning of the movement (acceleration) of the tank, the tank driver acts on the fuel pedal (increases the fuel supply), the signal from the accelerator pedal position sensor 12 and from the crankshaft speed sensor 13 is fed to the electronic control unit 11. After processing by the electronic control unit 11, the signal is sent to the actuator - control damper 10, which, depending on the required speed of the compressor wheel 2, ensures the intake of lubricating oil from the engine oil line and directs the selected flow through the oil channel 9 to nozzles 8, which form a reactive oil jet on the turbine buckets Pelton 6, which helps to increase the torque on the shaft 3, reduce the acceleration time of the compressor 2 to nominal speed, which allows minimizing the effect of "turbo lag" in the engine and significantly increasing the throttle response of the power plant.

При прекращении воздействия механика-водителя танка на педаль подачи топлива или при установившемся режиме работы: двигателя блок управления 11 уменьшает, либо полностью прекращает отбор масла регулировочной заслонкой 10 и подачу его в канал 9, соединяющийся с форсунками 8.When the tank driver ceases to act on the fuel pedal or in the steady state of operation: the engine control unit 11 reduces or completely stops the oil withdrawal by the control valve 10 and its supply to the channel 9 connected to the injectors 8.

Слив смазочного масла из герметичного корпуса 7 в масляный бак танка осуществляется с помощью сливного устройства 14.Drainage of lubricating oil from the sealed housing 7 into the oil tank of the tank is carried out using a drain device 14.

Таким образом, потребная частота вращения турбокомпрессора двигателя танка обеспечивается за счет кинетической энергии смазочного масла двигателя, преобразованной во вращение в турбине Пельтона 6, закрепленной на одном валу с колесами турбины 1 и компрессора 2,Thus, the required speed of the tank engine turbocharger is provided by the kinetic energy of the engine lubricating oil, converted into rotation in the Pelton turbine 6, mounted on the same shaft with the wheels of turbine 1 and compressor 2,

По сравнению с прототипом предлагаемое устройство для разгона ротора турбокомпрессора силовой установки танка позволяет исключить (свести к минимуму) эффект «турбоямы» и, как следствие, значительно увеличить приемистость силовой установки и улучшить основные показатели по подвижности военной гусеничной машины.Compared with the prototype, the proposed device for accelerating the rotor of the turbocharger of the power plant of the tank allows you to eliminate (minimize) the effect of "turbo lag" and, as a result, significantly increase the throttle response of the power plant and improve the main indicators of the mobility of a military tracked vehicle.

Claims (1)

Устройство для разгона ротора турбокомпрессора, содержащее турбину, приводимый ею компрессор, датчик положения педали акселератора, датчик частоты вращения коленчатого вала, отличающееся тем, что между турбиной и компрессором установлен герметичный корпус гидравлического привода, в котором выполнены масляные каналы, соединяющие расположенные по периметру корпуса форсунки, подающие масло на ковши турбины Пельтона, установленной на одном валу с колесами турбины и компрессора, герметичный корпус выполнен с возможностью крепления к нему винтовым соединением регулировочной заслонки, выполненной с возможностью управления электронным блоком управления по сигналу от датчика положения педали акселератора и датчика частоты вращения коленчатого вала, и сливного устройства.A device for accelerating the turbocharger rotor, comprising a turbine, a compressor driven by it, an accelerator pedal position sensor, a crankshaft speed sensor, characterized in that a sealed hydraulic drive housing is installed between the turbine and the compressor, in which oil channels are made connecting nozzles located along the perimeter of the housing , supplying oil to the buckets of the Pelton turbine mounted on the same shaft with the wheels of the turbine and the compressor, the sealed housing is designed to be attached to it by a screw connection of the control flap, configured to control the electronic control unit by a signal from the accelerator pedal position sensor and the crankshaft speed sensor shaft, and drain device.
RU2022114630A 2022-05-30 Device for acceleration of rotor of turbocompressor of tank power plant RU2784830C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2784830C1 true RU2784830C1 (en) 2022-11-30

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0040910A2 (en) * 1980-05-27 1981-12-02 The Garrett Corporation Hydraulic assist turbocharger system
EP0311457A1 (en) * 1987-10-09 1989-04-12 Isuzu Motors Limited Control system for turbocharger with rotary electric machine
US5076060A (en) * 1990-05-04 1991-12-31 Allied-Signal Inc. Control logic for exhaust gas driven turbocharger
RU27647U1 (en) * 2002-05-08 2003-02-10 Самарский институт инженеров железнодорожного транспорта TURBOCHARGER DRIVE FOR DIESEL DOMESTIC INTERNAL COMBUSTION ENGINE
RU2562684C2 (en) * 2011-02-03 2015-09-10 ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи Internal combustion engine with turbo-charger; drive system and operating method of internal combustion engine with turbo-charger (versions)
RU2718397C2 (en) * 2015-10-30 2020-04-02 Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк Reduced load from axial force in turbocompressor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0040910A2 (en) * 1980-05-27 1981-12-02 The Garrett Corporation Hydraulic assist turbocharger system
EP0311457A1 (en) * 1987-10-09 1989-04-12 Isuzu Motors Limited Control system for turbocharger with rotary electric machine
US5076060A (en) * 1990-05-04 1991-12-31 Allied-Signal Inc. Control logic for exhaust gas driven turbocharger
RU27647U1 (en) * 2002-05-08 2003-02-10 Самарский институт инженеров железнодорожного транспорта TURBOCHARGER DRIVE FOR DIESEL DOMESTIC INTERNAL COMBUSTION ENGINE
RU2562684C2 (en) * 2011-02-03 2015-09-10 ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи Internal combustion engine with turbo-charger; drive system and operating method of internal combustion engine with turbo-charger (versions)
RU2718397C2 (en) * 2015-10-30 2020-04-02 Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк Reduced load from axial force in turbocompressor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6205787B1 (en) Charge air systems for turbocharged four-cycle internal combustion engines
US8281587B2 (en) Supercharged boost-assist engine brake
EP2037098B1 (en) Turbo compound internal combustion engine
CN102906400B (en) IC engine running method and internal-combustion engine
CN1071734A (en) Charging-pressure adjusting device
US4566422A (en) Fuel intake system for a supercharged engine
RU2562684C2 (en) Internal combustion engine with turbo-charger; drive system and operating method of internal combustion engine with turbo-charger (versions)
CN103180584A (en) Internal combustion engine exhaust brake control method and device
KR19990067651A (en) Charge air systems for four-cycle internal combustion engines
CA2445184A1 (en) Methods and apparatus for controlling peak firing pressure for turbo-charged diesel engines
EP3814618B1 (en) A method of operating a four stroke internal combustion engine system
CN102691566A (en) Combustion engine, fresh air system and associated operating method
RU2784830C1 (en) Device for acceleration of rotor of turbocompressor of tank power plant
RU214066U1 (en) TURBOCOMPRESSOR OF A DIESEL ENGINE OF A MILITARY TRACKED VEHICLE WITH A DEVICE FOR ROTOR ACCELERATION
RU182967U1 (en) SYSTEM OF SHORT FORCING POWER INSTALLATION OF THE TANK WITH FUEL AND WATER SUPPLY TO THE INLET MANIFOLD OF THE ENGINE
RU207444U1 (en) Military Tracked Diesel Engine with Boost Control Device
CN202100325U (en) Auxiliary supercharging system of internal combustion engine
RU101093U1 (en) TURBO COMPRESSOR OPERATION CONTROL SYSTEM WITH TRANSPORT DIESEL RECEIVER
RU216246U1 (en) MILITARY TRACKED DIESEL ENGINE WITH TURBOCOMPRESSOR
RU212008U1 (en) Diesel engine of a military tracked vehicle equipped with a turbocharger with variable turbine geometry
RU197343U1 (en) Supercharger for internal combustion engine
RU197378U1 (en) Combined boost for car engine
RU168419U1 (en) Turbocharger control system for supercharged combined diesel
JPH0649893Y2 (en) Exhaust system for turbocharged engine with exhaust turbocharger
RU2814906C1 (en) Ice gas turbine supercharging system with device for overcoming "turbo lag"