CS255116B1

CS255116B1 - Fluidics for turbocharger function correction

Info

Publication number: CS255116B1
Application number: CS862142A
Authority: CS
Inventors: Vaclav Tesar; Vladimir Kliment; Michal Takats; Vladimir Stibinger; Petr Kusy
Original assignee: Vaclav Tesar; Vladimir Kliment; Michal Takats; Vladimir Stibinger; Petr Kusy
Priority date: 1986-03-27
Filing date: 1986-03-27
Publication date: 1988-02-15
Also published as: CS214286A1

Abstract

Fluidické ústrojí pro korekci funkce přeplňovacího turbodmychadla sestává z proudového rozváděcího zesilovače zapojeného napáječi tryskou na výfukový potrubí spalovacího motoru a prvním kolektorem připojeným na hlavní vstup turbíny turbodmychadla, zatímco druhým kolektorem spojeným s obtokem, kde první řídicí tryska proudového rozváděcího zesilovače je připojena přímo prvním spojovacím kanálkem na výtlačné potrubí dmychadla, drůhá řídicí tryska je připojena druhým spojovacím kanálkem na výtlačné potrubí dmychadla přes vírovou diodu, jejíž tangenciální tryska je napojena na výtlač né potrubí a jejíž osový vývod je spojen s druhou řídicí tryskou. Fluidické ústrojí pro korekci funkce přeplňovacího turbodmychadla je využitelné v oboru spalovacích motorů, zejména motorů vozidlových.The fluidic device for correcting the function of a turbocharger consists of a current distribution amplifier connected by a feed nozzle to the exhaust pipe of the internal combustion engine and a first collector connected to the main inlet of the turbocharger turbine, while the second collector is connected to the bypass, where the first control nozzle of the current distribution amplifier is connected directly by a first connecting channel to the discharge pipe of the blower, the second control nozzle is connected by a second connecting channel to the discharge pipe of the blower through a vortex diode, the tangential nozzle of which is connected to the discharge pipe and the axial outlet of which is connected to the second control nozzle. The fluidic device for correcting the function of a turbocharger is usable in the field of internal combustion engines, in particular vehicle engines.

Description

Vynález se týká fluidického ústroji pro korekci funkce přeplňovaclho turbodmychadla.The invention relates to a fluidic device for correcting the function of a turbocharger.

Pro tento způsob přeplňováni je typické, že tlakový spád generovaný kompresorem a tím 1 průtočná hmotnost vzduchu dopraveného do válců motoru za otáčku roste s otáčkami motoru. Motor s takovýmto přeplňováním má tak nežádoucí strmý průběh charakteristiky. Je proto vhodné korigovat funkci přeplňovaclho turbodmychadla tak, aby se po dosaženi určitých otáček, a tedy i výstupního přetlaku dmychadla, přestaly otáčky turbodmychadla dále zvyšovat. Je k tomu možné použít celé řady různých cest, z nich nejobvyklejšl je, že se po dosažení zmíněné meze část výfukových plynů pohánějících turbinu vede do obtoku mimo hlavní vstup turbiny; jde bud o obtokové potrubí, které turbinu zcela obchází, nebo jsou výfukové plyny vedeny do turbiny jiným kanálem vedoucím k jinému systému statorových lopatek a tak dále.It is typical for this type of turbocharging that the pressure drop generated by the compressor and thus the mass flow rate of air delivered to the engine cylinders per revolution increases with the engine speed. An engine with such turbocharging has an undesirable steep characteristic curve. It is therefore appropriate to correct the function of the turbocharger so that after reaching a certain speed, and therefore the outlet overpressure of the turbocharger, the speed of the turbocharger stops increasing further. It is possible to use a number of different ways to do this, the most common of which is that after reaching the mentioned limit, part of the exhaust gases driving the turbine are led to a bypass outside the main turbine inlet; this is either a bypass pipe that completely bypasses the turbine, or the exhaust gases are led to the turbine through another channel leading to another system of stator blades, and so on.

U dosud známých provedení korekčního ústrojí je takový obtok umožněn tlm, Že po dosaženi zvoleného plnicího přetlaku se otevře mechanický přepouštěci ventil. Ten je ovládán bud přetlakem vzduchu ve výtlačném potrubí dmychadla nebo podtlakem vzduchu vyvozeným v lokálním zúženi potrubí. Konstrukce obtokového ventilu provádějícího korekční zásah do funkce turbodmychadla je mimořádně náročným problémem, který dosud nebyl vyřešen způsobem, který by naprosto vyhovoval. Vysoké teploty výfukových plynů a vibrace při chodu motoru představují mimořádně náročné pracovní podmínky a i při provedeni ze speciálních drahých materiálů mají známá provedení ventilů omezenou životnost.In the known embodiments of the correction device, such a bypass is enabled by the fact that after reaching the selected charging overpressure, a mechanical bypass valve opens. This is controlled either by the air overpressure in the discharge pipe of the blower or by the air underpressure generated in a local narrowing of the pipe. The design of a bypass valve performing a corrective intervention in the function of the turbocharger is an extremely demanding problem that has not yet been solved in a way that would be completely satisfactory. High exhaust gas temperatures and vibrations during engine operation represent extremely demanding working conditions and even when made of special expensive materials, known valve designs have a limited service life.

Z patentové literatury je známo řešení obtokového ventilu, využívající principy moderní fluidiky k tomu, že převádění výfukových plynů do obtoku je prováděno bez pohyblivých součástek, pouze aerodynamickými efekty. Jde o uspořádání s vírovým uzávěrem v obtokovém potrubí. Jeho nevýhodou je, že vírovým efektem nelze dosáhnout úplného uzavření, nebot v mezních vrstvách na dně a víku vírové komory, kde je rotační pohyb plynů třením zabrzděn, nedochází ke generaci postačujícího odstředivého účinku. I při nízkých otáčkách motoru, kdy by se obtok neměl uplatnit, dochází k jistému úniku části výfukových plynů mimo hlavní vstup do turbiny a jejich energie tedy není využita, což se nepříznivě odrazí v účinnosti.A bypass valve solution is known from patent literature, using the principles of modern fluidics to ensure that the transfer of exhaust gases to the bypass is carried out without moving parts, only by aerodynamic effects. This is an arrangement with a vortex closure in the bypass pipe. Its disadvantage is that complete closure cannot be achieved by the vortex effect, since in the boundary layers at the bottom and lid of the vortex chamber, where the rotational movement of gases is braked by friction, there is no generation of sufficient centrifugal effect. Even at low engine speeds, when the bypass should not be used, a certain amount of exhaust gases escapes outside the main inlet to the turbine and their energy is therefore not used, which has an adverse effect on efficiency.

Problém je řešen fluidickým ústrojím pro korekci funkce přeplňovacího turbodmychadla podle tohoto vynálezu, jehož podstatou je, že sestává z proudového rozváděcího zesilovače zapojeného napájecí tryskou na výfukový kanál spalovacího motoru a prvním kolektorem na hlavní vstup turbíny turbodmychadla, kdežto druhým kolektorem spojeným s obtokem, kde první řídicí tryska proudového rozváděcího zesilovače je připojena přímo prvním spojovacím kanálkem na výtlačné potrubí, dmychadla, kdežto druhá řídicí tryska je připojena druhým spojovacím kanálkem na výtlačné potrubí dmychadla přes vírovou diodu, jejíž tangenciální tryska je napojena na výtlačné potrubí a jejíž osový vývod je spojen s druhou řídicí tryskou.The problem is solved by a fluidic device for correcting the function of a turbocharger according to the present invention, the essence of which is that it consists of a current distribution amplifier connected by a supply nozzle to the exhaust duct of the internal combustion engine and by a first collector to the main inlet of the turbocharger turbine, while the second collector is connected to the bypass, where the first control nozzle of the current distribution amplifier is connected directly by a first connecting channel to the discharge pipe of the blower, while the second control nozzle is connected by a second connecting channel to the discharge pipe of the blower via a vortex diode, the tangential nozzle of which is connected to the discharge pipe and the axial outlet of which is connected to the second control nozzle.

Může také být podle vynálezu účelné uspořádání, kdy druhý kolektor proudového rozváděcího zesilovače je propojen s obtokem tak, že na něj je napojena druhá kolisní tryska směřující proti obdobné prvé kolisní trysce napojené na výstup turbíny, přičemž prostor mezi oběma kolisními tryskami je spojen s výfukem přes radiální difuzor.According to the invention, it may also be advantageous to have an arrangement where the second collector of the current distribution amplifier is connected to the bypass in such a way that a second rotating nozzle is connected to it, facing the similar first rotating nozzle connected to the turbine outlet, while the space between the two rotating nozzles is connected to the exhaust via a radial diffuser.

U uspořádání podle tohoto vynálezu se tedy zachovávají příznivé vlastnosti fluidického provedení korekčního ústrojí, tedy prakticky neomezená životnost neovlivněná nepříznivými provozními podmínkami. Dosahuje se však toho, že při nízkých otáčkách motoru nedochází k úniku ani jakkoliv malého množství výfukových plynů obtokovou cestou bez jejich účelného využiti. Ostrojí je také schopné spojité korekční funkce a nikoliv jen skokové změny náhlým otevřením obtoku. Může tedy provádět složitější korekční zásah do funkce turbodmychadla, což opět může být spojeno s dosažením vyšší účinnosti motoru s takto korigovaným přeplňováním.In the arrangement according to the present invention, the favorable properties of the fluidic design of the correction device are thus preserved, i.e. practically unlimited service life not affected by adverse operating conditions. However, it is achieved that at low engine speeds, no small amount of exhaust gases escape through the bypass path without their effective use. The device is also capable of continuous correction function and not just step changes by sudden opening of the bypass. It can therefore perform more complex correction intervention in the function of the turbocharger, which again can be associated with achieving higher engine efficiency with such corrected supercharging.

Na připojených dvou obrázcích je vynález objasněn na příkladu provedení turbodmychadla s korigovanou funkcí určeného pro malý vznětový motor. Na obr. 1 je turbodmychadlo s korekčním fluidickým ústrojím naznačeno v řezu vedeném osou rotujících součástek turbodmychadla a přívodními i odváděcími potrubími. Na obr. 2 je pak diagram průběhu průtoků spojovacími kanálky do řídicích trysek proudového rozváděcího zesilovače.The invention is illustrated in the attached two figures using an example of a turbocharger with a corrected function intended for a small diesel engine. In Fig. 1, a turbocharger with a corrected fluidic device is shown in a section along the axis of the rotating components of the turbocharger and the inlet and outlet pipes. In Fig. 2, a diagram of the flow through the connecting channels to the control nozzles of the current distribution amplifier is shown.

Vlastní turbodmychadlo na obr. 1 je vysokootáčkové provedení s velmi malými rozměry rotorů jak dmychadla 10, tak turbíny 20. Vzduch, nasávaný z atmosféry přes zde nakreslený filtr, přichází sacím potrubím 11 z levé strany do dmychadla 10 a vystupuje z něj výtlačným potrubím 13, vedoucím případně přes chladič k sacím ventilům motoru. Výfukové plyny z motoru jsou pak vedeny výfukovým potrubím 21 k turbíně 20, odkud výfukem 23 odcházejí do tlumiče 26. V přívodu výfukových plynů k turbíně 20 je umístěn fluidický výkonový prvek bez pohyblivých součástek, odpovídající známým proudovým rozváděcím zesilovačům se spojitou, proporcionální funkcí. V interakční dutině 110 tohoto prvku je měněn směr proudění výfukových plynů, které odtud proudí v různě velké míře jednak prvním kolektorem 102, jednak druhým kolektorem 103.The turbocharger itself in Fig. 1 is a high-speed design with very small rotor dimensions of both the blower 10 and the turbine 20. Air, sucked in from the atmosphere through the filter shown here, enters the blower 10 from the left side through the intake pipe 11 and exits it through the discharge pipe 13, possibly leading through the radiator to the engine intake valves. The exhaust gases from the engine are then led through the exhaust pipe 21 to the turbine 20, from where they exit through the exhaust pipe 23 to the silencer 26. In the exhaust gas inlet to the turbine 20, a fluidic power element without moving parts is located, corresponding to known current distribution amplifiers with a continuous, proportional function. In the interaction cavity 110 of this element, the direction of flow of the exhaust gases is changed, which flow from there to varying degrees through the first collector 102 and the second collector 103.

Zatímco z prvního kolektoru 102 pokračují výfukové plyny do turbíny 20, ze druhého kolektoru 103 vede jejich dráha mimo turbínu 20 do výfuku 23. V místě spojení obou cest za turbínou 20 je umístěn fluidický prvek kolisního typu zajištující převládnutí jedné z obou cest. V tomto prvku proti sobě směřují dvě kolisní trysky, první kolisní tryska 22 na výstupu z turbíny 20 a druhá kolisní tryska 122 napojená na druhý kolektor 103. Kolisí obou výtoků z nich se vytváří radiální proudění, postupující radiálním difusorem 126 do výfuku 23.While the exhaust gases continue from the first collector 102 to the turbine 20, from the second collector 103 their path leads outside the turbine 20 to the exhaust 23. At the point where both paths connect, behind the turbine 20, a fluidic element of the oscillating type is located, ensuring the dominance of one of the two paths. In this element, two oscillating nozzles face each other, the first oscillating nozzle 22 at the outlet of the turbine 20 and the second oscillating nozzle 122 connected to the second collector 103. The oscillation of both outlets creates a radial flow from them, which proceeds through the radial diffuser 126 to the exhaust 23.

Rozvádění průtoků v proudovém rozváděcím zesilovači je ovládáno účinky výtoků z proti sobě umístěných řídicích trysek, první řídicí trysky 104 napojené přímo prvním spojovacím kanálkem _4 na výtlačné potrubí 13 z dmychadla 10 a druhé řídicí trysky 105. Ta je spojena také s výtlačným potrubím 13 a sice prostřednictvím druhého spojovacího kanálku J5, ale toto spojení je provedeno přes další fluidický prvek, vírovou diodu. Ta je tvořena vírovou komorou 201 ve tvaru relativně nízké válcové dutiny s tangenciální tryskou 203 na svém obvodu a osovým vývodem 202 v ose. Osový vývod 202 je spojen se druhou řídicí tryskou 105 proudového rozváděcího zesilovače. Tepelně nejvíce namáhaná část proudového rozváděcího zesilovače je zvnějšku opatřena chladicími žebry 108. Podobně je žebrováno také koleno 120, tvořené odlitkem, který má ve svém protékaném kanále vodicí lopatky 121. Ty mají za účel usměrnění proudění před druhou kolisní tryskou 122.The flow distribution in the current distribution amplifier is controlled by the effects of the discharges from the oppositely located control nozzles, the first control nozzle 104 connected directly by the first connecting channel _4 to the discharge pipe 13 from the blower 10 and the second control nozzle 105. The latter is also connected to the discharge pipe 13 via the second connecting channel J5, but this connection is made via another fluidic element, the vortex diode. This is formed by a vortex chamber 201 in the form of a relatively low cylindrical cavity with a tangential nozzle 203 on its periphery and an axial outlet 202 in the axis. The axial outlet 202 is connected to the second control nozzle 105 of the current distribution amplifier. The part of the current distribution amplifier that is most thermally stressed is externally provided with cooling fins 108. Similarly, the elbow 120, formed by a casting, which has guide vanes 121 in its flow channel, is also ribbed. These have the purpose of directing the flow in front of the second rotating nozzle 122.

Funkce korekčního ústrojí podle tohoto vynálezu je založena na superkvadraticitě vírové fluidické diody, což je vlastnost objevená autorem v r. 1976 a později přihlášená jako objev v přihlášce objevu PO 35-83, Tato vlastnost spočívá v tom, že závislost mezi průtokem diodou v závěrném směru a energetickým spádem na diodě není kvadratická, jak je tomu obvykle u trysek s dostatečnou přibližností, ale v logaritmických souřadnicích lze tuto charakteristi ku nejlépe vystihnout proloženou přímkou se sklonem větším než 2,0. Byly například sestrojeny vírové diody vykazující hodnotu tohoto sklonu 3,0, tedy kubický průběh charakteristiky.The function of the correction device according to this invention is based on the superquadraticity of the vortex fluidic diode, which is a property discovered by the author in 1976 and later registered as a discovery in the discovery application PO 35-83. This property consists in the fact that the dependence between the flow rate through the diode in the closing direction and the energy drop on the diode is not quadratic, as is usually the case with nozzles with sufficient approximation, but in logarithmic coordinates this characteristic can best be described by a fitted straight line with a slope greater than 2.0. For example, vortex diodes have been constructed showing a value of this slope of 3.0, i.e. a cubic characteristic.

Na obr. 2 je vynášena závislost řídicích průtoků οΜ_χ, procházejících řídicími tryskamiFig. 2 shows the dependence of the control flow rates οΜ _χ passing through the control nozzles

104, 105 proudového rozváděcího zesilovače, a sice v závislosti na otáčkách n turbodmychadla.104, 105 of the current distribution amplifier, namely depending on the speed n of the turbocharger.

Vzrostou-li otáčky, vzroste i tlakový spád mezi výtlačným potrubím 13 a interakční dutinou 110. U dráhy průtoku tvořené druhým spojovacím kanálkem 5_, tangenciální tryskou 203, vírovou komorou 201 a druhou řídicí tryskou 105 napojenou na osový vývod 202 narůstá průtok οΜ_χ^ s rostoucími otáčkami n nejprve velmi prudce, ale poté se růst průtoku zpomalí.If the speed increases, the pressure drop between the discharge pipe 13 and the interaction cavity 110 will also increase. In the flow path formed by the second connecting channel 5_, the tangential nozzle 203, the vortex chamber 201 and the second control nozzle 105 connected to the axial outlet 202, the flow rate οΜ _χ ^ increases with increasing speed n at first very sharply, but then the flow rate growth slows down.

To je dáno suberkvadraticitou proudění v této dráze, i když se zde uplatňují i dvadratické charakteristiky trysek 105, 203. Naproti tomu ve druhé dráze řídicího průtoku, tvořené prvním spojovacím kanálkem £ a první řídicí tryskou 104 se tento efekt neuplatňuje; počáteční nárůst průtoku οΜ_χ2 ^s rostoucími otáčkami n je méně strmý, ale udržuje si strmost růstu i při vyšších hodnotách otáček n, kdy se již průtok oM^ procházející druhou řídicí tryskou 105 mění jen málo.This is due to the sub-squareness of the flow in this path, although the quadratic characteristics of the nozzles 105, 203 are also applied here. In contrast, in the second control flow path, formed by the first connecting channel £ and the first control nozzle 104, this effect does not apply; the initial increase in the flow rate οΜ _χ2 ^with increasing speed n is less steep, but it maintains the steepness of the increase even at higher values of speed n, when the flow rate oM^ passing through the second control nozzle 105 changes only slightly.

Proudový rozváděči zesilovač je symetrický. Bez řídicích průtoků, které by vytékaly z řídicích trysek 104, 105 budou výfukové plyny z napájecí trysky 101 vytékat přímo proti děliči 106, který je rozdělí ve stejném poměru do turbíny 20 i do obtoku. Ovšem jakmile se turbína 20 otáčí, nedojde nikdy k tomu, že by z řídicích trysek 104, 105 žádné vzduchové proudy nevytékaly. Při nízkých otáčkách motoru přichází do turbíny 20 relativně malé množství výfukových plynů. I otáčky turbodmychadla jsou relativně nízké a je generován jen odpovídající malý přetlak vzduchu ve výtlačném potrubí 13. Bylo by žádoucí, aby v takovém režimu nedocházelo k žádnému úniku výfukových plynů obtokem mimo turbínu 20 a to právě ústrojí podle vynálezu zajišťuje. V takovém režimu je totiž podle obr. 2 patrné, že výtok z první řídicí trysky 104 o velikosti οΜ_χ2 bude mnohem menší než výtok o velikosti οΜ_χ^ ze druhé řídicí trysky 105. Proud výfukových plynů z napájecí trysky 101 bude tedy ohnut převládajícím výtokem ze druhé řídicí trysky 105 doleva a bude směřovat do prvního kolektoru 102.The flow distribution amplifier is symmetrical. Without the control flows flowing out of the control nozzles 104, 105, the exhaust gases from the supply nozzle 101 will flow directly against the divider 106, which divides them in the same proportion into the turbine 20 and the bypass. However, once the turbine 20 is rotating, there will never be a situation where no air flows flow out of the control nozzles 104, 105. At low engine speeds, a relatively small amount of exhaust gases enters the turbine 20. The turbocharger speed is also relatively low and only a correspondingly small air overpressure is generated in the discharge pipe 13. It would be desirable that in such a mode there should be no escape of exhaust gases through the bypass outside the turbine 20, and this is precisely what the device according to the invention ensures. In such a mode, it is evident from Fig. 2 that the outflow from the first control nozzle 104 of size οΜ _χ2 will be much smaller than the outflow of size οΜ _χ ^ from the second control nozzle 105. The exhaust gas stream from the supply nozzle 101 will therefore be bent to the left by the predominant outflow from the second control nozzle 105 and will be directed into the first collector 102.

Přes tento vychylovací účinek výtoku z řídicích trysek 104, 105 by však v zásadě mohlo docházet k jistému proudění do druhého kolektoru 103. Je to proto, že turbína 20 představuje zátěž s vyšší dissipancí než je přímý průtok obtokem. Aby výfukové plyny procházely pouze do žádoucího prvního kolektoru 102 a ani malá část nepřetékala do méně blokovaného druhého kolektoru 103, je nezbytné tyto plyny v napájecí trysce 101 značně urychlit. Jejich setrvačnost jim pak zabraňuje navracet se proti směru, do kterého jsou vedeny. Značné urychlení ovšem znamená také značné hydraulické ztráty a tedy úbytek energie, která by mohla být využita v turbíně 20. Aby tedy nemusela mít napájecí tryska 101 velkou kontrakci s nepříznivými důsledky značné energetické ztráty, je právě využit druhý prvek v místech, kde se oba průtoky spojují - tedy za turbínou 20. Je-li proud výfukových plynů v proudovém rozváděcím zesilovači veden do prvého kolektoru 102 a prochází turbínou 20, dochází k výraznému výtoku z prvé kolisní trysky 22.Despite this deflecting effect of the discharge from the control nozzles 104, 105, however, some flow could in principle occur into the second collector 103. This is because the turbine 20 represents a load with a higher dissipation than the direct flow through the bypass. In order for the exhaust gases to pass only into the desired first collector 102 and not even a small part to flow into the less blocked second collector 103, it is necessary to accelerate these gases considerably in the supply nozzle 101. Their inertia then prevents them from returning in the opposite direction to which they are led. However, significant acceleration also means significant hydraulic losses and thus a loss of energy that could be used in the turbine 20. Therefore, in order to prevent the supply nozzle 101 from having a large contraction with the adverse consequences of significant energy loss, the second element is used precisely in the places where the two flows connect - i.e. behind the turbine 20. If the exhaust gas flow in the flow distribution amplifier is led to the first collector 102 and passes through the turbine 20, there is a significant outflow from the first rotary nozzle 22.

Tento průtok směřuje proti eventuálnímu průtoku druhým kolektorem 103. Spíše tedy vznikne tendence opačného proudění ve druhé kolisní trysce 122 proti směru obtokového proudění. Jakmile se ovšem otáčky spalovacího motoru zvýší, generuje se i více‘výfukových plynů, které jsou takto vedeny všechny do turbíny 20 a turbodmychadlo zvýší své otáčky také. Povede to ke stoupnutí tlaku ve výtlačném potrubí 13. Podle obr. 2 je patrné, že při tomto růstu otáček dojde k situaci, odpovídající vzájemnému průsečíku obou zakreslených křivek; průtoky oběma řídicími tryskami 104, 105 jsou stejné, značná část výfukových plynů již může odcházet obtokem mimo turbínu 20. Vzrostou-li otáčky n ještě více, bude naopak větší řídicí průtok οΜ_χ2 procházející první řídicí tryskou 104. Většina výfukových plynů pak bude naopak vedena po výtoku z napájecí trysky 101 do druhého kolektoru 103. Výtok ze druhé kolisní trysky 122 pak dokonce může působit proti průtoku turbínou 20. Ten ovšem nepoklesne oproti stavu v nižších otáčkách pokud jde o absolutní velikost, ale relativně, vzhledem k celkovému průtoku výfukových plynů generovaných spalovacím motorem bude tento průtok malý a otáčky turbodmychadla již dále neporostou.This flow is directed against the possible flow through the second collector 103. Rather, there will be a tendency for the opposite flow in the second rotary nozzle 122 against the direction of the bypass flow. However, as soon as the speed of the internal combustion engine increases, more exhaust gases are generated, which are all thus led to the turbine 20 and the turbocharger also increases its speed. This will lead to an increase in pressure in the discharge pipe 13. According to Fig. 2, it is evident that with this increase in speed, a situation will occur corresponding to the intersection of the two plotted curves; The flow rates through both control nozzles 104, 105 are the same, a significant part of the exhaust gases can already leave the turbine 20 via the bypass. If the speed n increases even more, the control flow rate οΜ _χ2 passing through the first control nozzle 104 will be larger. The majority of the exhaust gases will then be led through the outlet from the supply nozzle 101 to the second collector 103. The outlet from the second wheel nozzle 122 can then even act against the flow rate through the turbine 20. However, this will not decrease compared to the state at lower speeds in terms of absolute size, but relatively, with respect to the total flow rate of exhaust gases generated by the combustion engine, this flow rate will be small and the turbocharger speed will not increase further.

Výfukové plyny zřejmě procházejí jen kanály se značnými průřezy, nehrozí tedy nějaké výrazné nebezpečí jejich zanášení. Mnohem menšími průřezy řídicích trysek 104, 105, kde by mohlo být nebezpečí zanesení větší, prochází však jen čistý vzduch, předtím očištěný průchodem čisticím filtrem. Jinak další nebezpečné vlivy, zejména vibrace a vysoká teplota, při zhotovení ž vhodných materiálů nemohou popsané fluidické ústrojí nijak poškodit. Není 2de také nic, co by se mohlo poškodit oběháním, opotřebováním zlomením nebo zaseknutím, nejsou zde žádná uložení, která by bylo nutné mazat ani žádné ucpávky, které by mohly přestat těsnit.The exhaust gases apparently only pass through channels with significant cross-sections, so there is no significant risk of their clogging. Only clean air, previously cleaned by passing through a cleaning filter, passes through the much smaller cross-sections of the control nozzles 104, 105, where the risk of clogging could be greater. Otherwise, other dangerous influences, especially vibrations and high temperatures, cannot damage the described fluidic device in any way when made of suitable materials. There is also nothing that could be damaged by circulation, wear, breakage or jamming, there are no bearings that would need to be lubricated or any seals that could stop sealing.

Podle konkrétních požadavků na průběh charakteristiky přeplňovaného motoru a podle charakteristiky turbodmychadla lze volit rozměry, například vzdálenost obou kolisních trysek 22, 122 proti sobě. Ostrojí je zejména možné bez problémů zhotovit z moderních keramických materiálů odolných proti vysokým teplotám a nijak zde nehrají roli nepříznivé frikční vlastnos ti těchto materiálů. Je-li požadováno elektrické řízení funkce, lze snadno umístit elektromagnetické ventily ve spojovacích kanálcích £, 5, přičemž je výhodou, že tyto ventily pracují jen s Čistým vzduchem o celkem nízké teplotě ve srovnání s teplotou výfukových plynů a jsou jimi ovládány jen malé průtoky, což se příznivě odrazí v nižší ceně, zejména ve srovnání s případem, kdy by měl být elektromagnetickým ventilem přímo řízen celý průtok výfukových plynů. Jistou výhodou použitého proudového typu fluidického prvku oproti známému řešení s vírovým prvkem jsou lepší dynamické vlastnosti, převedení proudu výfukových plynů z jednoho kolektoru 102, 103 do druhého vychýlením výtoku z napájecí trysky 101 je mnohem rychlejší, než uvedení plynů do rotace ve vírové komoře. Zde však tato okolnost není nějak podstatná, neboř dynamika přeplňování je zde určena dominantními velkými časovými konstantami vlastního turbodmychadla. Mohlo by snad být příznivým faktorem, že například po náhlém snížení dodávky paliva, kdy klesá také výstupní tlak ve výtlačném potrubí 13, se uplatní to, že vzduch ve vírové komoře 201 diody zůstává ještě roztočen, takže diodou neprochází tak velký průtok do druhé řídicí trysky 105, jak by odpovídalo okamžité snížení hodnotě plnicího přetlaku.According to the specific requirements for the course of the characteristics of the turbocharged engine and according to the characteristics of the turbocharger, the dimensions can be selected, for example the distance of the two rotating nozzles 22, 122 from each other. In particular, the device can be made without any problems from modern ceramic materials resistant to high temperatures, and the unfavorable friction properties of these materials do not play a role here. If electrical control of the function is required, electromagnetic valves can be easily placed in the connecting channels £, 5, with the advantage that these valves work only with clean air of a fairly low temperature compared to the temperature of the exhaust gases and only small flow rates are controlled by them, which is reflected favorably in the lower price, especially in comparison with the case where the entire exhaust gas flow rate should be directly controlled by the electromagnetic valve. A certain advantage of the used flow type fluidic element compared to the known solution with a vortex element is better dynamic properties, the transfer of the exhaust gas flow from one collector 102, 103 to the other by deflecting the outlet from the supply nozzle 101 is much faster than the introduction of gases into rotation in the vortex chamber. However, this circumstance is not essential here, since the dynamics of supercharging is determined here by the dominant large time constants of the turbocharger itself. It could perhaps be a favorable factor that, for example, after a sudden reduction in fuel supply, when the output pressure in the discharge pipe 13 also decreases, the air in the vortex chamber 201 of the diode remains still spinning, so that the flow through the diode to the second control nozzle 105 is not as large as would correspond to an immediate reduction in the value of the charging overpressure.

To je příznivé tím, že proud výfukových plynů z napájecí trysky 101 tak zůstává vychýlen do druhého kolektoru 103 a není veden do turbíny 20, která by se tak zase roztáčela do vyšších otáček v situaci, kdy je evidentně žádoucí naopak jejich pokles. Naopak při velmi prudkém přidání plynu, kdy začnou stoupat otáčky turbodmychadla, se uplatní časové zpoždění, dané tím, že se vzduch ve vírové komoře 201 diody musí nejprve uvést do rotace. Znamená to, že v takovém případě bude zase proud výfukových plynů z napájecí trysky 101 veden více do prvního kolektoru 102, neboř dioda představuje nižší disipanci, než by odpovídalo stacionárnímu režimu. I to je příznivé, neboř výfukové plyny budou více procházet turbínou 20 za situace, kdy se evidentně okamžitě potřebuje co největší výkon motoru. Hystereze daná zpožděním vírového efektu zde tedy příznivě působí k překonávání inherentní pomalé reakce vlastního turbodmychadla.This is favorable because the exhaust gas flow from the supply nozzle 101 remains deflected into the second collector 103 and is not led to the turbine 20, which would then spin up to higher speeds in a situation where it is evidently desirable to reduce them. On the other hand, when the turbocharger speed starts to increase very sharply, a time delay occurs, given that the air in the vortex chamber 201 of the diode must first be set into rotation. This means that in such a case the exhaust gas flow from the supply nozzle 101 will be led more to the first collector 102, because the diode presents a lower dissipation than would correspond to the stationary mode. This is also favorable because the exhaust gases will pass more through the turbine 20 in a situation where the greatest possible engine power is evidently needed immediately. The hysteresis given by the vortex effect delay here therefore has a positive effect on overcoming the inherent slow response of the turbocharger itself.

Předpokládá se, že vynález bude využíván v oboru spalovacích motorů, zejména motorů vozdlových.It is expected that the invention will be used in the field of internal combustion engines, especially vehicle engines.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

1. A turbocharger for correcting the operation of a turbocharger comprising: a current distribution amplifier connected by a supply nozzle (101) to an exhaust manifold (21) of an internal combustion engine and a first collector (102) connected to a main inlet of a turbocharger (20); whereas the second collector (103) connected to the bypass, wherein the first control nozzle (104) of the current distribution amplifier is connected directly by the first connecting channel (4) to the discharge pipe (13) of the blower (10), while the second control nozzle (105) is connected by the second via a duct (5) to the blower discharge pipe (13) via a vortex diode whose tangential nozzle (203) is connected to the discharge pipe (13) and whose axial outlet (202) is connected to the second control nozzle (105).

The machine according to claim 1, characterized in that a second collision nozzle (122) facing a similar first collision nozzle (22) connected to the outlet of the turbine (20) is connected to the second collector (103) of the current distribution amplifier. the collision nozzles (22, 122) are connected by a radial diffuser (126) to the exhaust (23).

1 drawing