FI101738B - Ruiskutusventtiilijärjestely - Google Patents

Description

101738

RUISKUTUSVENTTIILUÄRJESTELY - INSPRUTNINGSVENTILANORDNING

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen ruiskutusventtiilijärjestely.

Tunnetaan erilaisia elektronisesti ohjattuja ruiskutusratkaisuja erilaisten 5 lisäaineiden kuten veden, nestemäisen ammoniakin, urean tai vastaavien ruiskuttamiseksi moottorin palotilaan tarkoituksena vaikuttaa palamisprosessiin siten, että sen seurauksena syntyisi entistä vähemmän haitallisia aineita kuten typen oksideja, NOx. Ongelmana näissä tunnetuissa ratkaisuissa on rakenteen mutkikkuus ja tilankäyttö, mikä johtuu varsinkin siitä, että 10 ruiskutuksen ohjaamiseen käytetään paineväliaineena öljyä. Tästä on käytännön seurauksena, että on estettävä öljyn ja käytettävän lisäaineen sekoittuminen keskenään, mikä edellyttää asianmukaisia tiivistysratkaisuja.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada uusi lisäaineen ruiskutukseen soveltuva ratkaisu, jossa mainitut tunnettuun tekniikkaan liittyvät ongelmat 15 on eliminoitu. Tarkoituksena on aikaansaada erityisesti veden ruiskutukseen soveltuva ratkaisu, joka on rakenteeltaan yksinkertainen ja kompakti ja toiminnaltaan luotettava.

Keksinnön tarkoitus saavutetaan patenttivaatimuksessa 1 ja muissa ·; vaatimuksissa esitetyllä tavalla. Keksinnön mukaisesti järjestelyyn kuuluu 20 toinen kammio, johon on järjestetty syötettäväksi mainittua lisäainetta ja jossa vallitseva paine painaa venttiilikappaletta sulkevaan asentoon päin, sekä ohjausventtiili, joka on järjestetty ohjaamaan painetta mainitussa toisessa kammiossa siten, että ohjausventtiilin siirtyminen auki-asentoon aikaansaa paineen laskun toisessa kammiossa ja siten ruiskutusventtiilin ; 25 venttiilikappaleen siirtymisen ruiskutuksen sallivaan asentoon. Keksinnön mukainen rakenne saadaan siis edulliseksi kun sekä sylinteriin ruiskutettava paineväliaine että sen ruiskutuksen ohjaukseen käytettävä aine ovat samaa lisäainetta, jolloin erityistä venttiilikappaleen tiivistämistä venttiilin runko-osaan kammioiden välillä ei tarvita.

30 Keksinnön edullisessa sovellusmuodossa toinen kammio on yhdistetty mainittuun syöttökanavaan ensimmäisen kuristusaukon kautta sekä 2 101738 mainittuun ohjausventtiiliin toisen kuristusaukon kautta. Näin tarvitaan ainoastaan yhdet lisäaineen syöttövälineet.

Toisen kuristusaukon pinta-ala on edullisesti olennaisesti suurempi, mieluimmin noin viisi kertaa suurempi, kuin ensimmäisen kuristusaukon 5 pinta-ala. Näin paineen lasku toisessa kammiossa ei pääse haitallisesti vaikuttamaan syöttökanavan kautta ruiskutettavan lisäaineen paineeseen ensimmäisessä kammiossa.

Vastaavaa tarkoitusta varten voidaan lisäaineen syöttökanava edelleen varustaa paineenohjausvälineillä ennen lisäaineen syöttämistä mainittuihin 10 ensimmäiseen kammioon ja toiseen kammioon.

Lisäaineena käytetään edullisesti vettä.

Ohjausventtiili sijoitetaan edullisesti kolmanteen kammioon, joka on varustettu vuotokanavalla lisäainetta varten. Lisäksi ohjausventtiili on jousikuormitettu sulkevaan asentoonsa päin. Käytännössä ohjausventtiili on 1 5 edullisesti solenoidiventtiili, joka saa sähköisen ohjaussignaalin moottorin toiminnasta riippuvaisesta elektronisesta ohjausyksiköstä. Näin lisäaineen ruiskutus saadaan mahdollisimman tarkasti ohjattua.

Venttiilin runko-osaan voi lisäksi edullisesti kuulua polttoaineenruiskutus-venttiili, jonka suutinaukot voidaan järjestää sinänsä tunnetulla tavalla eri ·· 20 korkeudelle sylinterin aksiaalisuunnassa kuin mainitun lisäaineventtiilin suutinaukot.

Keksintöä voidaan edullisesti soveltaa varsinkin suurissa dieselmoottoreissa. Suurella dieselmoottorilla tarkoitetaan tässä yhteydessä moottoria, joka soveltuu esimerkiksi laivojen pää- tai apumoottoriksi tai voimalaitoksiin 4 25 sähkön ja/tai lämmön tuotantoon.

Keksintöä selostetaan seuraavassa esimerkinomaisesti viitaten oheiseen patenttipiirustukseen, jonka ainoa kuvio esittää erästä keksinnön mukaisen ruiskutusventtiilijärjestelyn sovellusmuotoa leikattuna.

Piirustuksessa tarkoittaa 1 moottorin sylinterikantta, johon on tuettu venttii-30 Iin runko-osa 2. Runko-osassa 2 on ruiskutusventtiili 3, johon kuuluvan 3 101738 kammion 4 sisältämän paineväliaineen ruiskutus tapahtuu pitkänomaisen venttiilikappaleen 6 ohjaamana yhden tai useamman suutinaukon 5a, 5b jne. kautta sylinterin palotilaan (ei näytetty). Jousi 7 painaa venttiilikappa-letta 6 sulkevaan, ruiskutuksen estävään asentoonsa. Venttiili 3 voi 5 edullisesti olla ns. neulaventtiili. Seuraavassa oletetaan paineväliaineen olevan vettä.

Sylinteriin ruiskutettava vesi syötetään säiliöstä 9 pumpun 10 avulla jatkuvasti syöttökanavaan 8 ja edelleen sen haaran 8a kautta kammioon 4. Pumpun 10 ja syöttökanavan 8 väliin on järjestetty ns. virtausvaroke 11, 10 joka tunnistaa virtauspaineen muutokset ja vaikuttaa tarpeen mukaan virtaukseen, esimerkiksi katkaisee veden syöttämisen, mikäli venttiilikappa-le jumittuu siten, ettei se täysin sulkeudu. Toisaalta ruiskutuksen alkaessa paine pyrkii laskemaan, jolloin virtausvaroke 11 voidaan järjestää antamaan painepulssin niin, ettei paine tällöin putoa esimerkiksi yli 30 bar halutusta 15 ruiskutuspaineesta.

Vettä syötetään myös syöttökanavan haaran 8b ja siinä olevan kuris-tusaukon 13 kautta toiseen kammioon 12, jossa se vaikuttaa venttiilikappa-leeseen 6 pinnan 21 kautta. Koska normaalisti kammiossa 12 vallitseva paine yhdessä jousen 7 jousivoiman kanssa ylittää kammiossa 4 olevan 20 veden paineen, venttiilikappale 6 pysyy suljetussa asennossaan eikä veden ruiskutusta sylinteriin tapahdu.

Kammio 12 on kuristusaukon 14 kautta ja ohjausventtiilin 15 ohjaamana yhdistettävissä venttiilin runko-osan 2 kammioon 16 ja edelleen vuoto-kanavaan 22, jonka kautta vesi pääsee takaisin säiliöön 9. Ohjausventtiilin 25 15 venttiilikappaleen 15a ohjaus tapahtuu ohjausventtiiliin 15 kuuluvilla solenoidivälineillä 18, joiden toimintaa elektroninen ohjausyksikkö 19 ohjaa signaalien 20 avulla. Ohjausyksikkö 19 voidaan sinänsä tunnetulla tavalla ' etukäteen ohjelmoida antamaan ohjaussignaaleja oikea-aikaisesti moottorin työkierron mukaan, esimerkiksi moottorin kampiakselin pyörimistä 30 seuraavan anturin signaalien perusteella. Kun solenoidivälineissä 18 ei ole virtaa, jousi 17 painaa venttiilin 15 asentoon, jossa se sulkee kuristusaukon 14.

Kun ohjaussignaali 20 kytkee solenoidivälineisiin 18 virran, venttiilikappale 15a siirtyy jousen 17 voimaa vastaan asentoon, jossa kammion 12 yhteys 4 101738 kuristusaukon 14 kautta vuotokanavaan 22 avautuu. Tämän seurauksena paine kammiossa 12 laskee niin paljon, että kammiossa 4 oleva paine siirtää ruiskutusventtiilin 3 venttiilikappaleen 6 jousen 7 voimaa vastaan auki-asentoon, jolloin tapahtuu veden ruiskutus suutinaukkojen 5a, 5b 5 kautta sylinterin palotilaan.

Kuristusaukon 13 ja virtausvarokkeen 11 avulla varmistetaan, että paineen lasku kammiossa 12 ei kuitenkaan vaikuta kammiossa 4 olevan veden paineeseen, vaan ruiskutus tapahtuu riittävällä paineella. Kuristusaukon 14 ansiosta tarvitaan pienempää jousen 17 voimaa ja päästään kompaktim-10 paan rakenteeseen. Toisaalta jotta paine kammiossa 12 ohjausventtiilin 15 avautuessa laskee riittävän paljon ja riittävän nopeasti, kuristusaukon 14 tulee olla sopivasti suurempi kuin kuristusaukon 13. Käytännössä kuris-tusaukkojen 14 ja 13 pinta-alojen suhde voi tyypillisesti olla esimerkiksi 5:1.

15 Kun sekä ruiskutettava paineväliaine että ohjausventtiilin paineväliaine ovat samaa ainetta eli edullisesti vettä, ei venttiilikappaleen 6 erityinen tiivistäminen kammioiden 4 ja 12 välillä ole tarpeen. Ylimääräinen vesi voidaan kerätä talteen vuotokanavan 22 haaralla 22a. Veden käyttäminen on toisaalta otettava huomioon myös solenoidivälineiden 18 materiaalivalin-20 noissa ja niiden toimintaympäristön suunnittelussa.

Kompakti rakenne saadaan mikäli venttiilin runko-osaan 2 integroidaan myös itse polttoaineenruiskutusventtiili 23. Tällöin myös polttoaineen ja lisäaineen ruiskutus voidaan keskenään helposti järjestää siten, että saadaan palamisen ja sen seurauksena syntyvien haitallisten lisäaineiden kannalta 25 optimaalinen tulos.

Keksintöä voidaan soveltaa myös siten, että käytetään eri syöttövälineitä, s esimerkiksi eri pumppua ja syöttökanavaa, syöttämään lisäainetta ensimmäi seen kammioon 4 ja vastaavasti toiseen kammioon 12. Tällöin ei ensimmäistä kuristusaukkoa 13 välttämättä tarvita lainkaan, mutta muuten 30 ratkaisu on vastaavasti monimutkaisempi.

Keksintö ei ole rajoitettu esitettyyn sovellusmuotoon, vaan useita muunnelmia on ajateltavissa oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (9)

1. Ruiskutusventtiilijärjesteiy paineväliaineen ruiskuttamiseksi polttomoottorin sylinterin palotilaan, jolloin paineväliaine on lisäainetta, jonka avulla polttoaineen palamisessa syntyvien haitallisten aineiden pitoisuuksia voidaan 5 vähentää; järjestely käsittää venttiilin runko-osan (2), jossa on ensimmäinen kammio (4), joka on ainakin yhden suutinaukon {5a,5b) kautta yhteydessä sylinterin palotilaan ja johon syöttökanavan (8,8a) kautta syötetään jatkuvasti mainittua lisäainetta, ja jossa on pitkänomainen ruiskutusventtiilin (3) venttiilikappale (6), joka ohjaa lisäaineen syöttöä 10 mainitusta kammiosta (4) sylinterin palotilaan ja joka on jousikuormitettu (7) sulkevaan asentoon, jossa se estää lisäaineen ruiskutuksen, tunnettu siitä, että järjestelyyn kuuluu toinen kammio (12), johon on järjestetty syötettäväksi mainittua lisäainetta ja jossa vallitseva paine painaa venttiilikappaletta (6) sulkevaan asentoon päin, sekä ohjausventtiili (15), joka on järjestetty 15 ohjaamaan painetta mainitussa toisessa kammiossa (12) siten, että ohjausventtiilin (15) siirtyminen auki-asentoon aikaansaa paineen laskun toisessa kammiossa (12) ja siten ruiskutusventtiilin (3) venttiilikappaleen (6) siirtymisen ruiskutuksen sallivaan asentoon.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ruiskutusventtiilijärjesteiy, tunnettu siitä, että toinen kammio (12) on yhdistetty mainittuun syöttökanavaan (8) ensimmäisen kuristusaukon (13) kautta sekä mainittuun ohjausventtiiliin (15) toisen kuristusaukon (14) kautta.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen ruiskutusventtiilijärjesteiy, tunnettu 25 siitä, että toisen kuristusaukon (14) pinta-ala on olennaisesti suurempi, mieluimmin noin viisi kertaa suurempi, kuin ensimmäisen kuristusaukon (12) pinta-ala.

4. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen ruiskutusventtiilijärjes-tely, tunnettu siitä, että lisäaineen syöttökanava (8) on varustettu 30 paineenohjausvälineillä (11) ennen lisäaineen syöttämistä mainittuihin ensimmäiseen kammioon (4) ja toiseen kammioon (12).

5. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen ruiskutusventtiilijärjes-tely, tunnettu siitä, että lisäaineena on vesi. 6 101738

5 101738

6. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen ruiskutusventtiilijärjes-tely, tunnettu siitä, että ohjausventtiili (15) sijaitsee kolmannessa kammiossa (16), joka on varustettu vuotokanavalla (22) lisäainetta varten, ja että ohjausventtiili (15) on jousikuormitettu (17) sulkevaan asentoonsa päin.

7. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen ruiskutusventtiilijärjes- tely, tunnettu siitä, että ohjausventtiili (15) on solenoidiventtiili, joka saa sähköisen ohjaussignaalin (20) moottorin toiminnasta riippuvaisesta elektronisesta ohjausyksiköstä (19).

8. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen ruiskutusventtiilijärjes-10 tely, tunnettu siitä, että venttiilin runko-osaan (2) kuuluu myös polttoai- neenruiskutusventtiili (23), jonka suutinaukot (24) on järjestetty sinänsä tunnetulla tavalla eri korkeudelle sylinterin aksiaalisuunnassa kuin mainitun lisäaineventtiilin (3) suutinaukot (5a,5b).

9. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen ruiskutusventtiilijärjes-15 tely, tunnettu siitä, että moottori on suuri dieselmoottori.