SU958674A1

SU958674A1 - Apparatus for supercharing i.c. engine

Info

Publication number: SU958674A1
Application number: SU803009807A
Authority: SU
Inventors: Элмар Владимирович Аболтин; Александр Сергеевич Ненашев; Борис Федорович Лямцев; Виктор Ефимович Виняр
Original assignee: Ярославский моторный завод
Priority date: 1980-11-28
Filing date: 1980-11-28
Publication date: 1982-09-15

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАДДУВА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО(54) DEVICE FOR SUPPORTING INTERNAL ENGINE

1one

Изобретение относитс к машиностроению , а именно двигателестроению и, в частности к устройству двигателей внутреннего сгорани с газотурбинным наддувом.The invention relates to mechanical engineering, namely engine building and, in particular, to a device for gas turbine supercharged internal combustion engines.

Известны устройства дл наддува двигател внутреннего сгорани , содержащие трубопровод выпуска отработавших газов, подключенный к нему через спиральный канал турбокомпрессор с безлопаточным направл юш .им аппаратом турбины, дополнительный канал подвода газов к турбине через выпускное отверстие, подключенное к минимальному сечению спирального канала, и орган перекрыти дополнительного канала 1.Known devices for supercharging an internal combustion engine include an exhaust gas pipe connected to it via a spiral channel with a turbocharger with a flow-free direction of the turbine apparatus, an additional channel for supplying gases to the turbine through an outlet opening connected to the minimum cross section of the spiral channel, and the valve body additional channel 1.

Недостаткем известных устройств вл етс наличие значительных потерь энергии в турбине из-за парциального подвода газа к рабочему колесу на режимах с одним работающим спиральным каналом. Эти потери определ ютс резким изменением проходного сечени в месте перехода основного канала в проточную часть колеса. Кроме того, в известнцх системах на режимах с обоими работающими каналами дополнительные потери энергии обусловлены дросселированием газа при прохождении егоA disadvantage of the known devices is the presence of significant energy losses in the turbine due to the partial supply of gas to the impeller on modes with one working spiral channel. These losses are determined by an abrupt change in the flow area at the junction of the main channel to the flow part of the wheel. In addition, in limestone systems on modes with both working channels, additional energy losses are due to gas throttling during its passage

СГОРАНИЯCombustion

через орган перекрыти дополнительного канала , установленный в месте подключени дополнительного канала к спиральному. Это приводит к увеличению гидравлических потерь при входе газа в рабочее колесо турбины из дополнительного канала.through the body of blocking the additional channel, installed at the place where the additional channel is connected to the spiral channel. This leads to an increase in hydraulic losses when gas enters the turbine impeller from the additional channel.

Целью изобретени вл етс увеличение КПД турбины путем уменьшени потерь энергии в проточной части.The aim of the invention is to increase the efficiency of the turbine by reducing the energy loss in the flow path.

Поставленна цель достигаетс тем, что The goal is achieved by the fact that

10 дополнительный канал отделен от спирального при помощи стенки, а выпускное отверстие дополнительного канала выполнено в виде щели посто нной высоты, расположенной в стенке и выт нутой по дуге окружности.10, the additional channel is separated from the spiral one by means of a wall, and the outlet of the additional channel is made in the form of a slit of constant height, located in the wall and extending along a circular arc.

На фиг. представлена схема предлага15 емого устройства с перепуском газа из трубопровода выпуска отработавших газов; на фиг. 2 - вариант схемы устройства с перепуском воздуха из впускного коллектора; 2Q на фиг. 3 - турбина с безлопаточным сопловым аппаратом, поперечный разрез; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - сечение В-В на фиг. 3; на фиг. 6 - сечение Г-Г на фиг. 3; на фиг. 7 - сечение Д-Д на фиг. 3.FIG. A diagram of the proposed device with gas transfer from the exhaust gas pipeline is presented; in fig. 2 - a variant of the scheme of the device with the air bypass from the intake manifold; 2Q in FIG. 3 - turbine with no-blade nozzle apparatus, cross section; in fig. 4 is a section BB in FIG. 3; in fig. 5 is a sectional view BB in FIG. 3; in fig. 6 is a cross-section of the FIG. 3; in fig. 7 - section DD in FIG. 3

Устройство содержит трубопровод 1 выпуска отработавших газов из двигател 2 внутреннего сгорани , турбокомпрессор 3, состо щий из турбины 4 и компрессора 5, впускной кt)ллeктop б, спиральный канал 7 подвода газов к турбине 4, дополнительный канал 8 подвода газов к турбине 4 и орган 9 перекрыти дополнительного канала 8. Турбина 8 снабжена рабочим колесом 10 и безлопаточным направл ющим аппаратом 11. Дополнительный канал 8 подключен через выпускное отверстие 12 к минимальному сечению 13 спирального канала 7 и отделен от последнего при помощи стенки 14. Выпускное отверстие 12 дополнительного канала 8 выполнено в виде щели посто нной высоты, расположенной в стенке 14 и выт нутой по дуге окружности.The device comprises an exhaust gas exhaust pipe 1 from an internal combustion engine 2, a turbocharger 3 consisting of a turbine 4 and a compressor 5, an intake valve kt) lektor b, a spiral channel 7 for supplying gases to the turbine 4, an additional channel 8 for supplying gases to the turbine 4 and the organ 9 shut off the additional channel 8. The turbine 8 is equipped with an impeller 10 and a bladeless guide vanes 11. The additional channel 8 is connected via an outlet 12 to the minimum section 13 of the spiral channel 7 and is separated from the latter by means of a wall 14 The outlet 12 of the additional channel 8 is made in the form of a slit of constant height, located in the wall 14 and extending along a circular arc.

Площадь выпускного отверсти 12 равна или несколько меньще площади сечени дополнительного канала 8, а также равна площади проходного сечени органа 9 перекрыти . Угол 16, на который простираетс отверстие 12 по дуге окружности, по величине пр мо пропорционален отношению площади сечени дополнительного канала 8 к площади начального сечени 17 спирального канала 7.The area of the outlet 12 is equal to or slightly less than the cross-sectional area of the additional channel 8, and also equal to the cross-sectional area of the organ 9 of the ceiling. The angle 16, through which the opening 12 extends along an arc of a circle, is directly proportional to the ratio of the cross-sectional area of the additional channel 8 to the area of the initial cross-section 17 of the spiral channel 7.

Устройство дл наддува двигател внутреннего сгорани работает следующим образом .The device for pressurization of the internal combustion engine operates as follows.

На относительно низких скоростных режимах работы двигател 2 турбина работает с закрытым органом 9 перекрыти . В результате чего газ поступает только в спиральный канал 7, при этом турбина имеет сравнительно малую пропускную способность, что приводит к увеличению частоты вращени турбокомпрессора 3, повышению давлени наддува и улучшению частичных скоростных характеристик двигател . Благодар тому, что спиральный канал 7 сообщен с рабочим колесом 10 турбины 4 по всей высоте лопаток, потери энергии уменьшаютс по сравнению с известными системами, в которых газ из спирального канала подводитс парциально, т. е. на часть высоты лопаток рабочего колеса 10.At relatively low speeds of operation of the engine 2, the turbine operates with a closed valve body 9. As a result, the gas enters only the spiral channel 7, while the turbine has a relatively low throughput, which leads to an increase in the rotational speed of the turbocharger 3, an increase in the boost pressure and an improvement in the partial speed characteristics of the engine. Due to the fact that the spiral channel 7 communicates with the impeller 10 of the turbine 4 along the entire height of the blades, the energy loss is reduced compared with the known systems in which the gas from the spiral channel is partially supplied, i.e., part of the height of the blades of the impeller 10.

По мере роста частоты вращени коленчатого вала двигател 2 внутреннего сгорани растет частота вращени ротора турбокомпрессора 3, увеличиваетс давление наддува и максимальное давление сгорани в цилиндре двигател 2. Дл предотвращени чрезмерного возрастани указанных параметров сверх допустимых значений открываетс орган 9 перекрыти дополнительного канала 8. В этом случае часть отработавших газов из трубопровода 1 поступает в дополнительный канал 8 и через выпускное отверстие 12 в минимальное сечение 13 спирального канала 7. В дополнительный канал 8 вместо отработавших газов перепускаетс часть наддувочного воздуха из впускного коллектора 6. Перепуск воздуха или газов приводит к увеличению пропускной способности турбины 4, снижению частоты вращени ротора турбокомпрессора 3 и давлени наддува. При этом, благодар тому, что дополнительный канал 8 отделен от спирального канала 7 при помощи стенки 14, а выпускное отверстие, 12 выполнено в виде щели посто нной высоты, расположенной в стенке 14 и выт нутой по дуге окружности, имеют место уменьшенные потери энергии при истечении из дополнительного канала 8 в рабочее колесо 10, по сравнению с известными устройствами, в которых осуществл етс парциальный подвод газа.As the rotational speed of the crankshaft of the engine 2 internal combustion increases, the rotational speed of the rotor of the turbocharger 3 increases, the boost pressure increases, and the maximum combustion pressure in the cylinder 2 of the engine. To prevent these parameters from being too high above the permissible values, the additional channel 8 closes. part of the exhaust gases from the pipeline 1 enters the additional channel 8 and through the outlet 12 into the minimum section 13 of the spiral channel 7. In d additionally duct 8 instead of the exhaust gas perepuskaets part of the charge air from the intake manifold 6. The bypass air or gases increases the capacity of the turbine 4, reducing the rotational speed of the rotor 3 and the turbocharger boost pressure. In this case, due to the fact that the additional channel 8 is separated from the spiral channel 7 by means of the wall 14, and the discharge opening 12 is made in the form of a slit of constant height, located in the wall 14 and the circle extends along an arc, the outflow from the additional channel 8 to the impeller 10, as compared with the known devices in which partial gas supply is carried out.

Таким образом, в предлагаемом устройстве дл наддува двигател внутреннего сгорани за счет уменьшени потерь энергии в проточной части турбины увеличиваетс ее КПД.Thus, in the proposed device for pressurization of an internal combustion engine, by reducing the energy loss in the flow part of the turbine, its efficiency is increased.

Claims

Invention Formula

A device for pressurizing an internal combustion engine, comprising an exhaust gas pipeline, connected to it via a spiral channel a turbo-compressor with a turbine-free guiding apparatus of the turbine, an additional channel for supplying gases to the turbine through an outlet opening connected to the minimum cross section of the spiral channel, and an organ blocking the additional channel, characterized in that, in order to increase the efficiency of the turbine, the additional channel is separated from the spiral by means of a wall, and the outlet of the additional The canal is made in the form of a gap of constant height, located in the wall and extending along a circular arc.

Sources of information taken into account in the examination 1. US patent number 4177006, cl. 415-151, published. 1979