Development of a boost system turbocompaund piston engine



Cite item

Full Text

Abstract

The requirements for modern engines are constantly being tightened in terms of ensuring economic and environmental parameters. Thermodynamic analysis shows that approximately 30-40% of fuel energy is emitted into the environment by exhaust gases. For this reason, obtaining additional energy from exhaust gases is a promising way to significantly improve the thermal efficiency of the engine. Methods for generating additional energy from exhaust gases include: turbocharging, turbocompound, Brighton cycle, Rankine cycle and thermoelectric generators. These methods showed an increase in thermal efficiency, which vary from 2-20%, depending on the design of the system, the quality of energy recovery, component efficiency and implementation. In this work theme of one of the promising options for energy saving in piston engines will be revealed. Unfortunately, the topic turbocompounding in Russia is poorly studied, there are no methods for developing these systems, recommendations for selecting boost units. The aim of this work is to create a turbocompound system for boosting an aircraft engine. In accordance with the goal, the following tasks are formulated and solved: studied domestic and international experience in creating turbocharging systems for turbocharged piston engines; a methodology has been developed for creating turbocharged boost systems for internal combustion engines; recommendations were developed to coordinate the joint operation of a turbocompressor and a power turbine, as well as a turbocompound system with an engine; developed recommendations for choosing a method for regulating turbocompound boost systems. Based on the developed methodology and recommendations, the calculation of the pressurization parameters of the APD - 500 diesel aircraft piston engine with a power of 368 kW was performed. The required characteristics of the blade machines were determined and the required sizes were selected. The choice of turbochargher was made by superimposing the flow characteristics of the APD-500 engine on the characteristics of the compressor stage of the turbochargher. The parameters of the power turbine were calculated, the required gear ratio of the power turbine gearbox was determined.

About the authors

A. S Filippov

Moscow Polytechnic University

Email: asf_trb@inbox.ru
Moscow, Russia

V. N Kaminsky

Moscow Polytechnic University

DSc in Engineering Moscow, Russia

R. V Kaminsky

Moscow Polytechnic University

PhD in Engineering Moscow, Russia

A. Yu Titchenko

Moscow Polytechnic University

Moscow, Russia

E. A Kostyukov

Moscow Polytechnic University

Moscow, Russia

References

  1. Каминский В.Н. Исследование путей создания высокофорсированных и экономичных тракторных дизелей. Этап 1.3. Расчетно-теоретические работы по обоснованию выбора схемы и объекта макетного образца турбопоршневого двигателя//НАТИ, Москва, 1976.
  2. Tennant D.W.H., Walsham B.E. (1989) The Turbocompound Diesel Engine, SAE Paper No. 890647. Power Boost-Light, Medium and Heavy Duty Engines Number: SP-0780; Published: 1989-02-01.
  3. Brands M.C., Werner J., Hoehne J.L. (1981), ‘Vehicle Testing of Cummins Turbo Compound Diesel Engine’, SAE Technical Paper 810073, SAE 1981Transactions Number: V90-A; Published: 1982-08-01.
  4. D.T. Hountalas, C.O. Katsanos, D.A. Kouremenos. Study of Available Exhaust Gas Heat Recovery Technologies for HD Diesel Engine Applications. International Journal of Alternative Propulsion, Vol. 1, No. 2/3, 2007. (Cit. on pp. 85, 88, 89).
  5. Жуков В.А., Курин М.С. Использование вторичных энергетических ресурсов в турбокомпаундном двигателе // Альтернативный киловатт, Рыбинск, 2010. № 4. С. 26-29
  6. A.T.C. Patterson, R.J. Tett, J. McGuire. Exhaust Heat Recovery Using Electro-Turbogenerator. SAE Technical Paper 2009-01-1604, 2009. (Cit. on p. 91).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2020 Filippov A.S., Kaminsky V.N., Kaminsky R.V., Titchenko A.Y., Kostyukov E.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».