FI115992B

FI115992B - Menetelmä ja laitteisto suihkutuslaitteiston ohjaamiseksi

Info

Publication number: FI115992B
Application number: FI20020754A
Authority: FI
Inventors: Goeran Sundholm
Original assignee: Marioff Corp Oy
Priority date: 2002-04-19
Filing date: 2002-04-19
Publication date: 2005-08-31
Also published as: FI20020754A; ATE412115T1; DE60324267D1; FI20020754A0; EP1497552A1; US7284507B2; US20050211195A1; AU2003226852A1; WO2003089776A1; ES2315521T3; EP1497552B1

Description

11599/

113H

MENETELMÄ JA LAITTEISTO SUIHKUTUSLAITTEISTON OHJAAMISEKSI

Keksinnön tausta 5

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen menetelmä suihkutuslaitteiston, erityisesti mäntämoottorin imuilman kostuttamiseen tarkoitetun, suihkutuslaitteiston ohjaamiseksi.

ίο Keksinnön kohteena on myös patenttivaatimuksen 14 johdanto-osan mukainen laitteisto.

Mäntämoottorien, erityisesti dieselmoottoreiden, pakokaasut sisältävät monenlaisia haitallisia palamistuotteita. Korkeissa palamislämpötiloissa 15 mäntämoottorin sylinterissä syntyy typpioksideja (NOx), jotka pääsevät pakokaasujen mukana ilmaan. Typpioksidipäästöjen negatiivisten ympäristövaikutusten johdosta pyrkimyksenä on niiden minimointi.

Veden lisääminen palamistapahtumaan vähentää tunnetusti typpioksidi-20 en syntymistä. Tämä ilmiö perustuu veden jäähdyttävään vaikutukseen. Käytännössä veden lisääminen mäntämoottorin palamistapahtumaan on toteutettu usein suihkuttamalla vettä imuilmaan. Nämä järjestelyt ovat moottorin akselihyötysuhteen kannalta edullisia. Moottorin paloillaan i saatava vesimäärä voi olla edullisesti enintään se määrä, joka pysyy /„ 25 kaasumuodossa imuilman paine- ja lämpötilaolosuhteissa.

» · : Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada aivan uudenlainen ohjausme- • I t /.·' netelmä, joka mahdollistaa imuilman halutunlaisen kostutuksen moot torin eri kuormitustilanteissa.

. . 30 » · *

Keksinnön tarkoituksena on myös aikaansaada ohjauslaitteisto, joka mahdollistaa imuilman kostutuksen moottorin eri kuormitustilanteissa.

.· ·. Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että ohjaus- 35 järjestelmän ohjaamana suuttimilla syötettävän nestemäärän tarpeen I I » ’· [ lisääntyessä avataan nesteenkulkuteitä useammalle suuttimelle ja/tai : : vaihdetaan nesteenkulkutie suuttimelle, jonka läpi pääsee virtaamaan 11599/ 2 nestettä aikayksikössä on enemmän ja suuttimilla syötettävän nestemäärän tarpeen vähentyessä suljetaan nesteenkulkuteitä ainakin osalle suuttimista ja/tai vaihdetaan nesteenkulkutie suuttimelle, jonka kautta pääsee virtaamaan nestettä aikayksikössä vähemmän.

5

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on lisäksi tunnusomaista se, mitä on mainittu patenttivaatimuksissa 2 - 13.

Keksinnön mukaiselle laitteistolle on tunnusomaista se, mitä on mainittu 10 patenttivaatimuksissa 14 - 24.

Keksinnön mukaisella ratkaisulla on lukuisia merkittäviä etuja. Keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan helposti aikaansaada erittäin tarkka suihkutuslaitteiston ohjaus suhteellisen edullisella pumppuyksi-15 köliä. Järjestämällä eri ominaisuuksin varustettuja suuttimia suihkutus-päähän voidaan suihkutettavan vesisumun määrää ja/tai ominaisuuksia vaihdella halutusti avaamalla ja sulkemalla suihkutuspään eri suuttimiin johtavia väliainekanavia. Järjestämällä vakiotuottopumppu ja paluujoh-to, jonka k-arvo vastaa aina suljettuna olevien suuttimien k-arvoja saa-20 vutetaan järjestelmä, jonka k-arvojen summa on aina olennaisesti vakio. Järjestämällä paluujohdon venttiilien ohjaus paineväliainetoimiseksi voidaan vähentää tarvittavien solenoidiventtiilien määrää. Paluukanavi-en venttiilien ohjaukseen käytettyä paineväliainetta ja/tai toista paine-: väliainetta voidaan johtaa suuttimiin niiden pitämiseksi puhtaana silloin : " 25 kun suuttimen läpi ei johdeta suihkutettavaa nestettä.

* «

Kuvioiden lyhyt selostus I » • »

> · I

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityskohtaisemmin esimerkin 30 avulla viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa • » kuvio 1 esittää kaaviona erästä keksinnön mukaista laitteistoa,

• * I

* kuvio 2 esittää erään keksinnön mukaisen laitteiston nestemäärän syöt- • 35 töä aikayksikössä moottorin kuormituksen funktiona, ja 3 11b99? kuvio 3 esittää kaaviona keksinnön mukaisen ratkaisun toista sovellu-tusmuotoa, ja kuvio 4 esittää kaaviona keksinnön mukaisen ratkaisun kolmatta sovel-5 lutusmuotoa.

Keksinnön yksityiskohtainen selostus

Kuviossa 1 on eräs keksinnön mukaista menetelmää ja laitteistoa kaato vamaisesti kuvaava kaavio. Järjestelmä käsittää ainakin kaksi suutinta la, Ib, l,c, Id, jotka on järjestetty moottorin imuilmakanavaan tai vastaavaan moottorin palotilaan johtavaan tilaan imuilman kostuttamista varten. Kuvion mukaisessa tapauksessa on esitetty neljä suutinta, joille johtaa kanava 2a, 2b, 2c, 2d paineväliaineen, edullisimmin vesi-15 pitoisen nesteen syöttöputkesta 4. Syöttöputkeen paineväliainetta syöttää pumppu 6, käyttölaitteen 7 käyttämänä. Paineväliainetta pumppu pumppaa paineväliainelähteestä 10, kuten säiliöstä. Viitenumerot 8 ja 9 osoittavat putkea ja kevennysventtiiliä, joiden kautta neste pääsee virtaamaan siinä tapauksessa, että pumpun paineja paine putkessa 8 20 nousevat yli tietyn, ennalta asetettavissa olevan raja-arvon. Viitenumerot 13 ja 15 osoittavat venttiilejä, ja viitenumero 14 suodatinta. Suodatin estää sellaisten partikkeleiden pääsyn suihkutuslaitteistoon, j".’ jotka voisivat tukkia suihkutuspään suuttimen la, Ib, le, Id. Kun säili- ; ön 10 nestetaso alenee alle tietyn tasonkytkin 11 avaa venttiilin 13.

‘ 25 Kytkin 24 sulkee venttiilin kun veden taso säiliössä 10 on noussut tie- :tylle korkeudelle.

v · j Pumppu 7 on edullisesti vakiotuottopumppu, joka käydessään pumppaa aina olennaisesti saman määrän Q aikayksikössä paineväliainetta syöt-30 töputkeen 4. Pumpun käyttölaite on edullisesti moottori, kuten sähkö-. käyttöinen tasavirtamoottori, joka käyttää pumppua vakionopeudella.

Suuttimille meneviin kanaviin 2a, 2b, 2,c, 2d on järjestetty venttiilieli-;;; met AI, Bl, Cl, Dl, jotka on avattavissa ja suljettavissa ohjausjärjes- : telmän ohjaamina. Tyypillisesti ohjausjärjestelmä ohjaa venttiileitä AI, 35 Bl, Cl, Dl sumutettavan nesteen tarpeen mukaan, edullisimmin moottorin kuormituksen mukaan, jolloin suuttimilla la, Ib, le, Id 11599? 4 imuilman joukkoon syötettävä nestemäärä tyypillisesti kasvaa moottorin kuormituksen kasvaessa. Järjestelmä käsittää paluuputken 5, jota kautta imuilman joukkoon syöttämätön nestemäärä palaa tankkiin 10. Syöttöputken 4 ja paluuputken 5 väliin on järjestetty venttiilielimet A2, 5 B2, C2, D2, jotka on avattavissa ja suljettavissa ohjausjärjestelmän ohjaamina. Kutakin suuttimien la, Ib, le, Id suljettuna olevaa syöttö-kanavaa 2a, 2b, 2c, 2d vastaa paluuputkeen 5 avoinna oleva kanava 3a, 3b, 3c, 3d. Jos kaikki suuttimien syöttökanavien venttiilit AI, Bl, Cl, Dl ovat avoinna ovat paluuputkeen 5 johtavan kulkutien venttiilit io A2, B2, C2, D2 suljettu ja päinvastoin. Paluukanavien k-arvojen summa vastaa olennaisesti suljettuna olevien suuttimien ja niiden syöttökanavien k-arvojen summaa. Kuvion mukaisessa sovellutusmuodossa kuhunkin paluuputkeen 5 johtavaan kanavaan 3a, 3b, 3c, 3d on järjestetty kuristinelin, jonka on säädetty vastaamaan suljettuna olevan suuttimen 15 k-arvoa. Järjestelmän k-arvojen summa pysyy siten olennaisesti vakiona. Kuvion 1 tapauksessa syöttö putkesta suuttimelle la menevä syöt-tökanavan 2a venttiilielin AI on auki sallien nesteen virrata suuttimelle. Muiden suutinten syöttökanavien venttiilit Bl, Cl, Dl ovat suljetut estäen nesteen virtaamisen suuttimille Ib, le, Id. Vastaavasti paiuujoh-*·:. 20 toon 5 johtavan kanavan 3a venttiili A2 on suljettuna estäen nesteen : .·. pääsyn kanavan 3a kautta paluujohtoon. Muiden suljettuina olevien, suuttimille meneviä kanavia vastaavien, syöttöputken ja paluuputken ... väliin järjestettyjen kanavien 3b, 3c, 3d venttiilit B2, C2, D2 ovat ’;·.* avoinna sallien nesteen virrata niiden kautta paluujohtoon 5. Kanaviin • 25 on järjestetty kuristus 17b, 17c, 17d tai vastaava, joka vastaa suljettu- na olevien suutinten k-arvoja. Järjestämällä ominaisuuksiltaan erilaisia suuttimia, joilla on erilaisia nesteen virtausmääräkapasiteetteja saadaan \'*j katetuksi erittäin laaja säätöalue tarkasti. Kuvion 1 tapauksessa käyt- tämällä pumppua, jonka tuotto on 15 l/min, ja jossa suuttimella la on \.t 30 tuotto 1 l/min, suuttimella Ib tuotto 2 l/min, suuttimella le tuotto 4 l/min ja suuttimella tuotto 8 l/min, saadaan avaamalla ja sulkemalla ’:·* venttiilejä katettua koko alue 1-15 l/min. Paine on järjestelmässä tyy- ·*.·'*: pillisesti vakio. Kun moottorin kuormitus kasvaa lisätään imuilmaan ·:··: vettä syöttävien suuttimien kautta virtaavaa nestemäärää lisäämällä 35 suuttimien määrää ja/tai valitsemalla suutin, jonka kautta pääsee virtaamaan suurempi nestemäärä aikayksikössä. Kun moottorin kuormitus pienenee vähennetään imuilmaan nestettä syöttävien suuttimien kautta 11599? 5 virtaavaa nestemäärää vähentämällä suuttimien määrää ja/tai valitsemalla suutin, jonka kautta pääsee virtaamaan pienempi nestemäärä aikayksikössä. Edellä kuvatun toimenpiteen yhteydessä säädetään vastaavasti paluuputkeen ns. ohisyötettävän veden määrää kääntäen ver-5 rannollisesti suuttimien kautta syötettävän veden määrään. Vastaavasti säädetään kuristusta niin, että, ainakin silloin kun järjestelmässä suihkutetaan nestettä imuilman joukkoon, järjestelmän k-arvojen summa (2k) pysyy olennaisesti vakiona riippumatta siitä johdetaanko nestettä suuttimien kautta vai paluuputken kautta tai osa suuttimien kautta ja io osa, olennaisesti loppuosa, paluuputken kautta. Suuttimen virtaus- määrä noudattaa kaavaa Q=kVp, jossa kaavassa Q on virtausmäärä, p on paine, joka painaa väliainetta suuttimen läpi ja k on suuttimen vastus. Kertoimen k arvo riippuu mm. suuttimen aukon pinta-alasta. Jos aukko on pyöreä kertoimen k arvo riippuu aukon halkaisijasta d 15 seuraavasti k=0.78*d2 , kun aukko on ns. lyhyt aukko. Paluujohdon vastus on sovitettu vastaamaan suljettuna olevien suuttimien vastusta.

Kuviossa 3 on esitetty keksinnön mukaisen laitteiston eräs toinen so-vellutusmuoto. Siinä suihkutuslaitteiston yhteydessä on toinen painevä-'··· 20 liainelähde 20, esimerkiksi paineilmaa pumppaava pumppuyksikkö.

.·. Toista paineväliainetta johdetaan toisen syöttöputken 21 välityksellä suuttimille la, Ib, le, Id menevään kanavaan 2a, 2b, 2c, 2d toisten syöttökanavien 25a, 25b, 25c, 25d kautta. Syöttökanavat 25a, 25b, 25c, 25d on yhdistetty suuttimiin meneviin kanaviin venttiilielinten AI, 25 Bl, Cl, Dl ja suuttimien la, Ib, le, Id välistä. Paluujohtoon 5 vievien '···’ kanavien yhteyteen järjestettyjen toisten venttiilielinten A2, B2, C2, D2 ohjaukseen käytetään ensimmäisen paineväliaineen painetta. Kun ohja-usjärjestelmä antaa signaalin ja ainakin yksi ensimmäinen venttiilielin AI, Bl, Cl, Dl avautuu pääsee ensimmäinen paineväliaine, tyypillisesti 30 suihkutettava vesi venttiilien ja suuttimien väliin järjestettyyn toiseen syöttökanavaan 25a, 25b, 25c, 25d. Paineväliaine pääsee vaikuttamaan toisen venttiilielimen A2, B2, C2, D2 säätölaitteeseen 24a, 24b, 24c, v 24d, joka paine on suurempi kuin säätölaitteen jousikuorma, jolloin ai- nakin yksi venttiilielin sulkeutuu, käyttämättöminä oleviin suuttimiin 35 johdetaan syöttökanavien 25a, 25b, 25c, 25d välityksellä toista paine-väliainetta, kuten nestettä tai kaasua tai niiden seosta. Toisen paineväliaineen paine on tyypillisesti pienempi kuin ensimmäisen paineväliai- 11599? 6 neen paine syöttöputkessa 4. Tällöin ensimmäisen venttiilielimen avautuessa ensimmäinen paineväliaine pääsee tunkeutumaan toiseen syöttöputkeen huolimatta siellä vaikuttavasta toisesta paineväliaineesta. Kuhunkin toiseen syöttökanavaan 25a, 25b, 25c, 25d on järjestetty 5 vastaventtiili 23, joka estämään ensimmäisen paineväliaineen pääsyä toiseen syöttöputkeen 21. Suuttimen lopetettua sumuttamisen toimii järjestelmä päin vastoin, jolloin kun ensimmäinen venttiilielin sulkeutuu paine toisessa syöttökanavassa laskee, jolloin jousivoima toisen venttiilin säätölaitteessa muodostuu paineväliaineen vastavoimaa suurem-10 maksi ja avaa toisen venttiilielimen. Toinen paineväliaine pääsee tällöin toiseen syöttökanavaan ja työntää siihen jääneen ensimmäisen paine-väliaineen edellään suuttimeen. Toista paineväliainetta annetaan virrata suuttimen läpi, jolloin estetään suutinten tukkeutuminen imuilmakana-vassa. Toisen paineväliaineen paine putkistossa on esimerkiksi 6 bar. 15 Toisen venttiilielimen säätölaitteen jousielimen tuottama voima vastaa esimerkiksi 10 bar painetta, jolloin toinen venttiilielin sulkeutuu, kun paine toisessa syöttökanavassa ylittää 10 bar. Luonnollisesti jousielimen asemesta voidaan käyttää muitakin vastaavan toiminnon mahdollistavia elimiä.

20 : Menetelmä suihkutuslaitteiston, erityisesti imuilman kostutukseen tar- * * · · koitetun suihkutuslaitteiston, ohjaamiseksi, joka laitteisto käsittää aina-.*·. kin kaksi suihkutussuutinta la, Ib, le, Id nesteen suihkuttamiseksi , imuilmaan. Ohjausjärjestelmän ohjaamana suuttimilla syötettävän 25 nestemäärän tarpeen lisääntyessä avataan nesteenkulkuteitä useam-"·’ malle suuttimelle la, Ib, le, Id ja/tai vaihdetaan nesteenkulkutie suut- timelle, jonka läpi pääsee virtaamaan nestettä aikayksikössä on enem-’· i män ja suuttimilla syötettävän nestemäärän tarpeen vähentyessä sul- ...: jetaan nesteenkulkuteitä ainakin osalle suuttimista la, Ib, le, Id ja/tai :. 30 vaihdetaan nesteenkulkutie suuttimelle, jonka kautta pääsee virtaa- .·*. maan nestettä aikayksikössä vähemmän. Johdetaan syöttöputkeen 4 olennaisesti vakiomäärä nestettä aikayksikössä ja johdetaan ainakin osa syötettävästä nestemäärästä, jota ei johdeta suuttimille, paluuputkeen 5. Pidetään paine syöttöputkessa 4 olennaisesti vakiona, riippumatta 35 suihkuttavien suuttimien lukumäärästä. Säädetään paluuputkeen 5 johtavan ainakin yhden kanavan k-arvoa (vastusta) vastaamaan suljettuna olevien suuttimien k-arvoa (vastusta). Pidetään järjestelmän 11599? 7 aktivoitu (avattujen) k-arvojen summa olennaisesti vakiona. Johdetaan paluuputkeen syötettävä neste ainakin yhden paluukanavan 3a, 3b, 3c, 3d kautta paluuputkeen. Paluukanavaan 3a, 3b, 3c, 3d on järjestetty ainakin yksi venttiilielin A2, B2, C2, D2, jota ohjataan ohjausjärjestel-5 män antamien impulssien perusteella. Käytetään ainakin yhdessä paluukanavassa 3a, 3b, 3c, 3d kuristinelintä 17a, 17b, 17c, 17d tai vastaavaa, jonka k-arvo on sovitettu vastaamaan ainakin yhden suljettuna olevan suutinten k-arvoa. Säädetään suuttimien la, Ib, le, Id kautta syötettävää nestemäärää moottorin kuormituksen funktiona. Suuttimilla io la, Ib, le, Id suihkutetaan nestesumua, erityisesti vesisumua. Suihkutetaan nestesumua paineella 10 - 300 bar. Suihkutettavan nes-tesumun pisarakoko on tyypillisesti enintään 200 mikrometriä. Johdetaan toista väliainetta suljettuna olevalle suuttimelle suuttimen tukkeutumisen estämiseksi.

15

Laitteisto nestesumun syöttämiseksi moottorin imuilman joukkoon, joka laitteisto käsittää ainakin kaksi suurinta nestesumun suihkuttamiseksi imuilmakanavaan. Laitteisto käsittää ainakin kaksi syöttökanavaa 2a, 2b, 2c, 2d, joihin on järjestetty venttiilielimet AI, Bl, Cl, Dl, ohjaus-·:· 20 järjestelmän, jonka antamien impulssien perusteella avataan ja sulje- ; /. taan mainittuja venttiilielimiä, nesteen syöttövälineet 4, 6, 10 vesipitoi sen nesteen syöttämiseksi ainakin yhdelle suuttimelle menevään syöt-,···. tökanavaan 2a, 2b, 2c, 2d. Laitteisto käsittää edelleen poistoputken 5 ja ainakin yhden poistokanavan 3a, 3b, 3c, 3d, jonka kautta on avattavis-25 sa ja suljettavissa yhteys poistoputkeen suuttimille johtavasta syöttö-'··· putkesta 4. Poistokanavaan 3a, 3b, 3c, 3d on järjestetty venttiilielin A2, B2, C2, D2, joka on järjestetty sulkeutumaan kun vastaava suuttimelle •V·: menevän syöttökanavan 2a, 2b, 2c, 2d venttiilielin AI, Bl, Cl, Dl ,.,·* avautuu ja avautumaan kun vastaavan suuttimelle menevän syöttö- 30 kanavan venttiilielin sulkeutuu. Laitteisto käsittää välineet virtausvas-’tuksen (k-arvojen summan) pitämiseksi olennaisesti vakiona. Laitteisto käsittää useita suuttimille meneviä syöttökanavia 2a, 2b, 2c, 2d ja :.· ·' vastaavan määrän paluukanavia 3a, 3b, 3c, 3d sekä venttiilielimet ku- takin syöttökanavaa ja paluukanavaa varten, jolloin kutakin syöttö-35 kanava-paluukanavaparia ohjataan yhdessä niin, että syöttökanavan avautuessa paluukanava sulkeutuu ja päinvastoin. Paluukanaviin on järjestetty kuristinelin 3a', 3b', 3c', 3d' tai vastaava. Nesteensyöttöväli- 11599? 8 neet käsittävät nestelähteen 10 ja pumpun 6. Ohjausjärjestelmä on sovitettu ohjaamaan laitteistoa moottorin kuormituksen perusteella. Laitteisto käsittää välineet 20, 21, 25a, 25b, 25c, 25d toisen paineväliai-neen johtamiseksi suuttimelle la, Ib, le, Id, jonka syöttökanava on 5 suljettuna, suuttimen tukkeutumisen estämiseksi.

Suihkutuslaitteiston ainakin yksi suihkutuspää la, Ib, le, Id on kytketty suoraan imuilmakanavan rakenteisiin ja sen ainakin yhden suuttimen käsittävän suihkutuspään avulla tuotetaan hienoa sumua suoraan io imukanavan imuilmaan. Keksinnön mukaista ratkaisua käytettäessä ei tarvita imuilmakanavaan järjestettyjä ylimääräisiä kammioita tai muita säiliöitä. Suuttimet syöttävät vesisumua imuilmakanavaan korkealla paineella. Paine on tyypillisesti yli 10 bar, suositeltavammin yli 30 bar. suositeltavimmin yli 50 bar. Paine on siten edullisesti 10 - 300 bar. Vesi 15 on tyypillisesti hienojakoista sumua. Edullisimmin 50 % veden tilavuudesta (Dv50) on pisaroina, joiden pisarakoko on tyypillisesti alle 200 mikrometriä, suositeltavasti alle 100 mikrometriä ja vielä suositeltavammin alle 50 mikrometriä. Suurella kuormalla pisarakoko voi olla suurempikin.

20 : Suuttimilla la, Ib, le, Id voi olla keskenään erilaisia ominaisuuksia, jotka on sovitettu kunkin sijoituskohteen mukaisesti. Suihkutuspään ;··*. muoto, suutinten lukumäärä ja niiden suuntaus voivat vaihdella sovel- lutuskohteen mukaisesti. Suuttimeen voidaan syöttää myös eri väliai-.25 neita kuten vettä ja kaasua. Suuttimia ei ole kuviossa esitetty yksityiskohtaisesti, mutta ne voivat olla sovellutuskohteen mukaan vaihdettavia.

Kuviossa 4 on esitetty vielä eräs keksinnön mukainen ratkaisu. Siinä on 30 useita suuttimia la, Ib, le, Id järjestetty syöttökanaviin 2a, 2b, 2c, 2d .··. eri määriä ja eri kohtiin imuilmakanavaa K. Myös tässä sovellutusmuo- [[[ dossa suuttimien syöttökanaviin 2a, 2b, 2c, 2d menevää nestevirtausta ja paluukanavan 3a, 3b, 3c, 3d nestevirtausta säätäviä venttiilielimiä A1-A2, B1-B2, C1-C2, D1-D2 ohjataan pareittain. Venttiilielinpareja 35 ohjataan sopivimmin solenoidiventtiileillä AI', ΒΓ, Cl', Dl'. Paluukanaviin on järjestetty säädettävä kuristus 17a, 17b, 17c, 17d, joiden avulla voidaan säätää virtaus halutuksi. Vastaavasti myös painetta voidaan 9 115992 vaihdella avaamalla ja sulkemalla paluukanavan kuristinelimiä. Tässä sovellutusmuodossa venttiilielimet ja kuristimet on järjestetty säätö-lohkoksi, joka on kuviossa merkitty numerolla 39 ja katkoviivalla. Myös tässä sovellutusmuodossa on suuttimien puhdistusjärjestelmä, jossa 5 paineväliainetta, kuten paineilmaa tuodaan johtoa 21 pitkin painevä-liainelähteestä pumpulla. Puhdistusjärjestelmän paineväliaineen syöt-töjohtoon 21 on järjestetty säädettävä kuristinelin, virtauksen säätöä varten. Säätöjärjestelmä käsittää edelleen lämpötilan säätöjärjestelmän, jolla voidaan säätää suihkutettavan nesteen lämpötilaa. Järjestel-10 mä käsittää paluujohtoon 5 järjestetyn lämmönvaihdinelimen 33, jolle voidaan tuoda lämpöä johtoa pitkin venttiilin 38 kautta. Pienellä suihkutettavalla nestemäärällä suuri osa pumpun syöttämästä nestemäärästä palaa paluujohtoa pitkin takaisin. Ainakin osa paineesta muuttuu lämmöksi kuristinelimen 17 a - 17d läpi siirtyessään, jolloin paluujoh-15 toon tuleva neste lämpenee. Paluujohdosta ainakin osa nesteestä voidaan ohjata joko suoraan pumpulle 6 tai tankkiin 10. Tällöin esitetty lämmönvaihdinelin 33 saattaa olla tarpeeton, koska järjestelmä itsessään tuo nesteeseen riittävästi lämpöä. Jos esimerkiksi pienellä kuormalla vain 10 % pumpun tuotosta ohjataan imuilman joukkoon, jolloin 20 pumpun moottorin tehosta jopa 90 % siirtyy nesteen lämmitykseen.

• Vastaava vaikutus voidaan aikaansaada myös paineenrajoitusventtiilin avulla. Vastaavasti lämmönvaihdin 33 voi myös ottaa talteen lämpöä ja .···. siirtää sen toiseen kohteeseen. Järjestelmässä saadaan suihkutettavaan nesteeseen lämpöä jopa ilman lämmönvaihdinta. Paluujohtoon 5 on 25 myös edullisesti jäljestetty suodatinelin 34, epäpuhtauksien poistami-seksi nesteestä.

’’·’·· Suuttimet ovat siten tyypiltään sellaisia, jotka sumuttavat hienoa su- ...; mua syötettäessä niihin nestettä korkealla paineella. Tällaisia suuttimia 30 tunnetaan monenlaisia, esimerkiksi vesisumua hyödyntävän palonsam-.’··*. mutustekniikan yhteydestä. Esimerkiksi julkaisuissa WO 92/20454 ja ‘ WO 94/06567 on esitetty vesisumua korkeassa paineessa tuottavia 'V suuttimia. Luonnollisesti suuttimet voivat olla muunlaisiakin, esimerkiksi julkaisussa WO 01/45799 on esitetty vielä eräs suutin.

Tyypillisesti suuttimien kautta syötettävää vesimäärä lisääntyy kun moottorin kuormitus kasvaa. Tällöin voidaan esimerkiksi pienellä moot- 35 11599? ίο torin kuormituksella syöttää vettä vain osaan suihkutuspään suuttimista ja kuormituksen kasvaessa lisätä suihkuttavien suuttimien lukumäärää. Vastaavasti voidaan suihkutuspäähän järjestää suuttimia, joilla on erilaiset ominaisuuksia, kuten virtausaukon koko, suuttimen tuottama pi-5 sarakoko jne. Tällöin voidaan aikaansaada erilaisia kombinaatioita, jotka on sovitettavissa hyvin monenlaisiin suihkutuspään käyttökohteisiin, erilaisille moottorityypeille erilaisiin sijoituskohteisiin ja olosuhteisiin.

Keksinnön mukaista ohjausmenetelmää hyödyntävä laitteisto kykenee ίο käyttämään täysimääräisesti hyväkseen veden haihtumiseen vaaditun lämpömäärän jäähdyttäen imuilmaa kussakin ruiskutuskohdassa lähes märkälämpötilaan (tai adiabaattiseen saturaatiolämpötilaan, joka on ve-si-ilmaseoksella käytännössä sama asia), eli siihen lämpötilaan, johon veden haihtumisella on mahdollista laskea ilman lämpötila.

15 Tällöin säädetään sylinteriin menevän kaasun kosteutta ja siten typpioksidien muodostumista halutuissa rajoissa.

Alan ammattihenkilölle on selvää, että keksintö ei ole rajoitettu edellä 20 esitettyihin sovellutusmuotoihin, vaan sitä voidaan vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims

1. Menetelmä suihkutuslaitteiston, erityisesti imuilman kostutukseen tarkoitetun suihkutuslaitteiston, ohjaamiseksi, joka laitteisto käsittää 5 ainakin kaksi suihkutussuutinta (la, Ib, le, Id) nesteen suihkuttami-seksi imuilmaan, tunnettu siitä, että ohjausjärjestelmän ohjaamana suuttimilla syötettävän nestemäärän tarpeen lisääntyessä avataan nesteenkulkuteitä useammalle suuttimelle (la, Ib, le, Id) ja/tai vaihdetaan nesteenkulkutie suuttimelle, jonka läpi pääsee virtaamaan nes-io tettä aikayksikössä on enemmän ja suuttimilla syötettävän nestemäärän tarpeen vähentyessä suljetaan nesteenkulkuteitä ainakin osalle suuttimista (la, Ib, le, Id) ja/tai vaihdetaan nesteenkulkutie suuttimelle, jonka kautta pääsee virtaamaan nestettä aikayksikössä vähemmän. 15

1. v > y /

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että johdetaan syöttöputkeen (4) olennaisesti vakiomäärä nestettä aikayksikössä ja johdetaan ainakin osa syötettävästä nestemäärästä, jota ei johdeta suuttimille, paluuputkeen (5). 20

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu sii tä, että pidetään paine syöttöputkessa (4) olennaisesti vakiona, riippu-. matta suihkuttavien suuttimien lukumäärästä. ;···. 25

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että säädetään paluuputkeen (5) johtavan ainakin ,· . yhden kanavan k-arvoa (vastusta) vastaamaan suljettuna olevien suut- ti mien k-arvoa (vastusta). * · I

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen menetelmä, :”‘i tunnettu siitä, että pidetään jäijestelmän aktivoitu (avattujen) k- arvojen summa olennaisesti vakiona.

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen menetelmä, 35 tunnettu siitä, että johdetaan paluuputkeen syötettävä neste ainakin yhden paluukanavan (3a, 3b, 3c, 3d) kautta paluuputkeen. 11{r Q Q / • \ s y ι

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että paluukanavaan (3a, 3b, 3c, 3d) on järjestetty ainakin yksi venttiilielin (A2, B2, C2, D2), jota ohjataan ohjausjärjes- 5 telmän antamien impulssien perusteella.

8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään ainakin yhdessä paluukanavassa (3a, 3b, 3c, 3d) kuristinelintä (17a, 17b, 17c, 17d) tai vastaavaa, jonka k- 10 arvo on sovitettu vastaamaan ainakin yhden suljettuna olevan suutinten k-arvoa.

9. Jonkin patenttivaatimuksista 1-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että säädetään suuttimien (la, Ib, le, Id) kautta 15 syötettävää nestemäärää moottorin kuormituksen funktiona.

10. Jonkin patenttivaatimuksista 1-9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suuttimilla (la, Ib, le, Id) suihkutetaan nes-tesumua, erityisesti vesipitoista nestesumua. 20 i.i

: 11. Jonkin patenttivaatimuksista 1-10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suihkutetaan nestesumua paineella 10 - 300 bar. .···,’ 25

12. Jonkin patenttivaatimuksista 1-11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suihkutettavan nestesumun pisarakoko on tyy-. . pillisesti enintään 200 mikrometriä.

13. Jonkin patenttivaatimuksista 1- 12 mukainen menetelmä, ,· 30 tunnettu siitä, että johdetaan toista väliainetta suljettuna olevalle suuttimelle suuttimen tukkeutumisen estämiseksi.

‘ 14. Laitteisto nestesumun syöttämiseksi moottorin imuilman joukkoon, joka laitteisto käsittää ainakin kaksi suutinta nestesumun suihkuttami-35 seksi imuilmakanavaan, tunnettu siitä, että laitteisto käsittää ainakin kaksi syöttökanavaa (2a, 2b, 2c, 2d), joihin on järjestetty venttii-lielimet (AI, Bl, Cl, Dl), ohjausjärjestelmän, jonka antamien impulssi- 115992 en perusteella avataan ja suljetaan mainittuja venttiilielimiä, ja nesteen syöttövälineet (4, 6, 10) vesipitoisen nesteen syöttämiseksi ainakin yhdelle suuttimelle menevään syöttökanavaan (2a, 2b, 2c, 2d).

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteisto käsittää edelleen poistoputken (5) ja ainakin yhden poistokanavan (3a, 3b, 3c, 3d), jonka kautta on avattavissa ja suljettavissa yhteys poistoputkeen suuttimille johtavasta syöttöputkesta (4). ίο

16. Patenttivaatimuksen 14 tai 15 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että poistokanavaan (3a, 3b, 3c, 3d) on järjestetty venttiilielin (A2, B2, C2, D2), joka on järjestetty sulkeutumaan kun vastaava suuttimelle menevän syöttökanavan (2a, 2b, 2c, 2d) venttiilielin (AI, Bl, Cl, Dl) avautuu ja avautumaan kun vastaavan suuttimelle menevän 15 syöttökanavan venttiilielin sulkeutuu.

17. Jonkin patenttivaatimuksista 14 - 16 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteisto käsittää välineet virtausvastuksen (k-arvojen summan) pitämiseksi olennaisesti vakiona. 20

► · :.· · 18. Jonkin patenttivaatimuksista 14 - 17 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteisto käsittää useita suuttimille meneviä syöttökanavia (2a, 2b, 2c, 2d) ja vastaavan määrän paluukanavia (3a, 3b, 3c, 3d) sekä venttiilielimet kutakin syöttökanavaa ja paluukanavaa .· ·, 25 varten, jolloin kutakin syöttökanava-paluukanavaparia ohjataan yhdes sä niin, että syöttökanavan avautuessa paluukanava sulkeutuu ja päin-. . vastoin.

19. Jonkin patenttivaatimuksista 14 - 18 mukainen laitteisto, 3. tunnettu siitä, että paluukanaviin on järjestetty kuristinelin (3a', 3b', 3c', 3d') tai vastaava.

20. Jonkin patenttivaatimuksista 14 - 19 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että n esteen syöttövälineet käsittävät nestelähteen 35 (10) ja pumpun (6). 1 -μ: CC·; 1 < ^ χ- χ L

21. Jonkin patenttivaatimuksista 14 - 20 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ohjausjärjestelmä on sovitettu ohjaamaan laitteistoa moottorin kuormituksen perusteella.

22. Jonkin patenttivaatimuksista 14 - 21 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteisto käsittää välineet (33) ensimmäisen paineväliaineen lämpötilan säätämiseksi.

23. Jonkin patenttivaatimuksista 14 - 22 mukainen laitteisto, io tunnettu siitä, että laitteisto käsittää välineet (20, 21, 25a, 25b, 25c, 25d) toisen paineväliaineen johtamiseksi suuttimelle (la, Ib, le, Id), jonka syöttökanava on suljettuna, suuttimen tukkeutumisen estämiseksi.

24. Jonkin patenttivaatimuksista 14 - 23 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että se käsittää välineet (34, 36, 14) ainakin ensimmäisen paineväliaineen suodattamiseksi. « · 115992