FI116743B - Laitejärjestely polttomoottorin pakokaasuahtamisen parantamiseksi - Google Patents

Description

Laitej ärj estely polttomoottorin pakokaasuahtamisen parar

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon määrittelen 5 laitejäijestely pakokaasuahtamisen parantamiseksi.

Laitejäijestelyyn liittyy pakokaasuenergian hyödyntäminen ns. turbocomp muistuttavalla tavalla, sekä ahtopaineen varmistaminen eri tavoin osaku 10 Keksinnön taustaa

Tunnetussa turbocompound-tekniikassa hyödynnetään moottorista turbc jälkeen normaalisti suoraan ympäristöön siirtyvän pakokaasun lämpöer pakokaasujen pyörittää lisäturbiinia, eli ns. voimaturbiinia. Tämä v aikaansaada esim. kytkemällä turbiinit sarjaan, siten että turboahtimen 15 omaksi erilliseksi yksikökseen rakennettua toista turbiinia, ns. voimatur ratkaisussa esim. keskimääräisen dieselmoottorin täyden kuom turboahtimen turbiinin sopivaksi painesuhteeksi on esitetty 2:1-2.5:1 puolestaan 1.5:1-2:1. Tämä tieto on esitetty julkaisussa “Turbocoi dieselmoottoreissa” (Jukka Havento, Harry Helminen), joka on Teknilli * • 20 konetekniikan osaston kehitystilanneraportti 13 vuodelta 1993. Main ·* « • i · ! ·· todetaan myös, että kahden perättäisen turbiinin toiminta pakokai • * 9 » a pienentyessä on edullisempi kuin yksittäisen turbiinin, ja että < « m turboahtimen turbiinin painesuhde laskee tällöin hitaammin kuin yksitt • # « « « *,. I Mitä suurempi voimaturbiinin painesuhde on, sitä hitaampaa paineenlaski • « • « 25 kompressorin tuottama ilmamäärä on suurempi pienillä kierrosluvuin ; ilma/polttoainesuhde on suurempi. Täten vääntömomenttia saadaaj 9 ♦ · ··♦ « .···. polttoaineenkulutusta pienennettyä. Turbocompound-menetelmä siis parar 2

Turbocompound-menetelmän hyödyt yleensä

Turbocompound-toiminta yleensä lisää moottorin tehoa ja vääntömomenti polttoaineen kulutusta. Tehonlisäyksen todennäköinen määrä oi vääntömomentin kasvu n. 15%s sekä polttoaineen kulutuksen väheni 5 konstruktiolla vähintään n. 10-15%. Nämä suhteellisen varovaiset ; yhteenvetona aiemmin edellä mainitun TKJC:n sarjajulkaisun 13 esim. esittämiin tutkimus- ja koetuloksiin eräissä tutkituissa tavanomaisissE ratkaisuissa. Lisäksi esim. erään edellä mainitussa julkaisussa siv turbocompound-moottorin vääntökäyrä osoitti selkeästi parempaa 10 merkittävää polttoaineen kulutuksen vähentymistä, kun se oli asennettuna auton tuotantomoottoriin. Myös ns. turbo-viive vähenee (mainittu TKI Turbo-compound-ratkaisu osoittautui edulliseksi myös ns. supermootti Yhdysvaltain armeijalle (mainittu TKK-julkaisu s. 8, 9).

15 Tavanomaisen turbocompound järjestelmän haitat

Tavanomaisen turbocompound-jäijestelmän huonona puolena on sen hint; sekä varsinainen ahtolaite turbiineineen, että erillinen voimaturbiini. julkaisun mukaan halvempana ratkaisuna tunnetaan yksiturbiini-ratkaisu turbiini paitsi pyörittää kompressoria, myös tuottaa lisätehoa kampiaksel »·.·: 20 suurin ongelma on ahtopaineen riippuvuus moottorin pyörintänop< pyörintänopeuksilla mutta pienellä kuormalla ahtopainetta on liikaa, • « : V: kierrosluvuilla mutta suurella kuormalla ahtopainetta on liian vähän.

«i« • i ♦ · ·· · * * * : Keksinnön yleinen tarkoitus • « * ·...· 25 Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on esittää ratkaisu mm. kaikkiir mainittuihin ongelmiin mm. siten, että tarvittava vastapaine ahtimen turbi: • · • » t :*ί ' mahdollisimman nopeasti, ja että pakokaasun paine-energiasta saadaan 3

Tunnetussa japanilaisessa patenttijulkaisussa 02157423 (MITSUBlf LTD; Inventtor Hamada Toshikazu, hakemus numero 6331067) esiteti käytetään yhtä yhdensuuntaiskytkintä (2) ja yhtä, nähtävästi sähköistä, pä (1) kolmen ahtamismuodon aikaansaamiseksi. Ratkaisulla saadaan ain 5 aikaan samankaltaisia, tai lähes samankaltaisia toimintoja, kuin esillä menetelmillä ja laitteilla yhtä ahdinta käytettäessä, nimittäin turboahtair ahtaminen, ja turbocombound-toiminta. Mainitun tunnetun laitteen ratkai kuitenkin monimutkaisempi ja rikkoutumisalttiiinpi, kuin esillä olevassa laitteisto. Tämä johtuu siitä, että japanilaisessa keksinnössä oleva on/o: 10 asennettu kokonaan omalle eri akselilleen, kuin yhdensuuntaiskytkin i kokonaan omalla akselillaan, voivat kytkeytyä päälle yhtä aikaa, esimerki! tai sähköistä kytkeytymistä ohjaavan ohjausjärjestelmän vian sattuessa.

Esillä olevassa keksinnössä rikko utumisaltti us on pienempi, eikä 15 ohjausjärjestelmää tarvita lainkaan. Lisäksi esillä olevan keksinnön mi asennus tehdään parhaiten peräkkäin samalle akselille, joka voimansiirtoakselina ahtimen ja kampiakselin välillä, mikä edellec rakennetta. Vielä lisäksi esillä olevan keksinnön eräiden toteutui aikaansaadaan portaittainen tai tehostettu ahtaminen kahden peräkks 20 asennetun ahtimen, tai yhdessä ahtimessa olevien ahtimen lisäsiipien av ahdin tai kahdet siivet osallistuvat tarvittaessa myös turbocompound :V: mahdollisuuksia ei nähtävästi ole kuvailtu japanilaisessa keksinnös ·** keksinnön mukaisessa laitteistossa pakokaasun vastapainetta voidaan ·* * : V säätää, mitä myöskään ei myöskään nähtävästi ole kuvailtu japanilais

»•I

• φ 25 Esillä oleva keksintö soveltuu pienten valmistuskustannustensa ja yl vuoksi, paitsi suuriin ja suurta varmatoimisuutta vaativ * * * voimalaitosmoottoreihin, myös pienehköihinkin massatuotantomoottor » 4

Keksinnön edullisia sovellusmuotoja on esitetty epäitsenäisissä patenttiva Keksinnön tarkoitus ja sovellusmuodot

Keksinnön tarkoituksia saavutetaan tiivistetysti sanoen mm. siten, että aht 5 kytkettävissä irti moottorin akselista, tai kytkettävissä kiinni moottorin aks kampiakseliin moottorin pyörimisnopeudesta ja kuormituksesta r vaihtoehtoisen välityssuhteen välityksellä, ja että: 1 - Kompressorin kanssa samalle akselille sovitettu turbiini välittää voi 10 voimaa kampiakselille, silloin kun kompressorin pyörimisnopeus ylittää on suurempi kuin kampiakselilta ahtolaitteen akselille välitetyn suuremn ja moottorin pyörimisnopeuden tulo (turbocompound-toiminta).

2 - Kompressoria pyöritetään mekaanisella välityksellä kampiakse 15 kompressorin juoksupyörän pyörimisnopeus alittaa tietyn arvon, joka < kampiakselilta ahtolaitteen akselille välitetyn pienemmän välityssuht pyörimisnopeuden tulo (toiminta mm. moottorin pienillä kierrosluvuilla 3 - Pakokaasun painetta ahtimen turbiinin jälkeen kasvatetaan siten, *;··· 20 poistumiskanavassa olevaa virtaustietä pienennetään esim. jousikuorn : kuristuselimen avulla sitä enemmän, mitä pienempi paine kanavassa on ja ί V: massavirta kyseisessä kanavassa vallitsee.

• ** « · • » ·· · ·» * ί V 4 - Esim. suurilla polttomoottorin kierroksilla, mutta pienellä kuom

»M

• i • · · · * 25 vähennetään tarvittaessa ohjaamalla pakokaasua ohivuotoventtii 1 in avull • « • « i *" / 5 - Kaksiportai sta ahtamista toteutetaan ahtimen sisäisin j ärj estetyin esii 5 ahtolaitteista. Esim. satjaan kytkettäessä kyseinen ahtolaite voi oli korkeapaineahtimeksi. Voidaankin todeta, että suurten ja kalliiden m esim. laivojen ja voimalaitosten moottorien yhteydessä menetetään tila ahtopainetta moottorin tehotiheyden kasvattamiseksi, kun ns. voimaturt 5 liity kompressoria.

Viittaukset piirustuksiin;

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisemmin edullisten sove avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin joissa: 10

Kuvassa IA nähdään kaaviokuva eräästä keksinnön esittämäs kokonaisuutena voimansiirto-ja säätölaitteineen. Kuvassa IB nähdään va jossa pakokaasun ulosvirtausta turbiinilta voidaan säätää monipuolisen] nähdään vapaakytkin, joka kytkee kompressoria kampiakselin kautta p; 15 välityksen irti ahtimen kierrosluvun kasvaessa yli tietyn pyörimisnopeudesta riippuvan raja-arvon. Kuvassa 2B nähdään vapaak; turbocompound-toiminnan päälle, kun turbiinin pyörimisnopeu: polttomoottorin pyörimisnopeudesta riippuvan raja-arvon. Kuvas öljykylvyssä toimivat kampiakselille sijoitetut hammaspyörät ja vapai *:**; 20 Kuvassa 2D nähdään ilman öljyvoitelua toteutettu kuvaan 2C verranr

; \i Kuvassa 2E nähdään mm. vapaakytkimet tarkemmin sivulta. Kuvassa 2F

* 1 \ V 1 ja 2, jotka kuvaavat vapaakytkinten irrottamista ja kytkeytymistä suhti *#Φ1 ahtimen kierroslukuun. Kuvassa 3 nähdään eräs s M ·

• 1 I

2 ·1 voimansiirtojäijestelyineen. Kuvissa 4A ja 4B nähdään * f "···1 25 voimansiirtolaitteisto, järjestelmässä jossa on kaksi ahtolaitetta, joista t , . turbocompound-toimintaan. Kuvissa 5A-5C nähdään pakokaasun * · i • « « 11.' vaikuttavan kuristusläpänjousimekanismi ja kuristusläppä. Kuvissa 6A ja 6 ahtimen sisäisin järjestelyin aikaansaadaan kaksiportainen ahtaminen yl Voimansiirtojärjestelyt kuvassa 1

Kuvan IA järjestelmässä on nähtävissä polttomoottori 20, jossa on ahd 5 kompressorin 2 juoksupyörä 3 ja turbiinin 4 juoksupyörä 5 ovat sa

Ahtimen la akseliin 6 liittyy hammaspyörä 7, joka välittää mekaanista vo 8 ja ahtimen la akselin 6 välillä. Voiman välitys tapahtuu välipyörän 9a 10 liittyvän hammaspyörän 11 välityksellä. Välihammaspyörän 9a akse koteloon 12 laakerein 73 ja hammaspyörä 11 ainakin akselin 13 kot< 10 päästä laakerilla 74. Nestekytkin 10 paitsi tasoittaa nopeuden vaih kierrosluvun ja moottorin 20 kierrosluvun vaihdellessa, vaimentaa m vääntövärähtelyjä. Mainitut hammaspyörät on parhaiten koteloitu yhtei koteloon 12. Edullisesti ne saavat voitelunsa moottorin 20 Öljynkierrosta ei ole tarkemmin kuvailtu, mutta se voi olla minkä hyvänsä parhaiten sov 15 tunnetun tekniikan mukainen nestekytkin, riippuen polttomoottorin on ammattimiehen ymmärtämällä tavalla. Nestekytkin 10 voidaan vaihtc vauhtipyörän (14) puoleiseen päähän, esim. hammaspyörän 16 välitt ahtimen la puolelle, mikäli se katsotaan vääntövärähtelyjen kannalta par

Voimansiirrossa voidaan vaihtoehtoisesti käyttää esim. sopivan välityssi 20 värähtelyn vaimennuksen aikaansaamiseksi mitä hyvänsä tunnettuja :v: pienempihalkaisijaisia hammasrattaita, sekä useammista hammasr : : : alennusvaihdetta. Tällaisista ratkaisuista, joita voidaan soveltaa m ··· keksinnön yhteydessä, nähdään esimerkkejä keksinnön selityksen ♦ · · : V tavanomaisen voimaturbiinin yhteydessä aiemmin edellä mainitussa Ί 25 esim. sivulla 10,11 ja 16.

• · * · j 1 · Hammaspyörän 7 sijoituspaikka (kuva 1) I 7 edullisesti liittyy hammaspyörä hammasketjua, tai hihnapyörä hamma varten. Tästä nähdään esimerkki kuvassa 8B. Toisaalta näytetty hammaspa sijoituspaikka on esim. siinä mielessä edullinen, että ahtimen la akselit ovat keskellä pienet.

5

Hidas ja nopea välitys

Polttomoottorin 20 yhteydessä nähtävässä kuvan IA järjestelmässä ka] liitetty kaksi hammaspyörää 14 ja 15. Suurempi hammaspyörä 14 esimerkiksi vauhtipyörän hammaskehäksi, joka on luonnostaan 10 moottorityypeissä. Tällöin kyseiseen hammaskehään voi liittyä myös 1 hammaspyörä (ei näytetty), esim. pienehkössä moottorikokoluokassa. Ti ajoneuvojen ja työkoneitten moottorit, joissa esim. sähkökäynnisl mahdollinen. Jäljempänä tarkemmin kuvaillussa ratkaisussa pienempi hai edullisesti esim. läpi menevin ruuvein kiinnitetty mainittuun vaul 15 kampiakselin laippaan.

Öljytiivis koteloin ti (kuva IA)

Edullisesti hammaspyörät 14-16 ovat asennettuna niitä ympäröivään öljyt] 38, josta läpi on vietävissä esim. kampiakseli 8, ja/tai esim. akseli 18a •:«j 20 varten. Voitelunsa kotelon 38 sisään jäävät osat saavat tällöin esim.

:v: Vaihtoehtoisesti moottorin 20 öljynkiertoon kuuluva moottoriöljy on yhte; * · koteloon 38, ja kotelo 38 on auki esim. moottorin 20 öljypohji • il sylinteriryhmän puolelta. Mikäli moottorikonstruktioon liittyy kytkin, v< ***** t märkää esim. öljykylvyssä toimivaa kytkintyyppiä, mikä viedään kote »·· * * **··' 25 näytetty). Keksinnön selityksen edetessä nähdään tarkemmin ratki . . kytkinelimet 29a ja 29b saavat öljyvoitelun, sekä ratkaisu joss; «a * *",* voitelurasvalla.

8 vapaakytkimet 29a ja 29b on kuvattu kuvissa 2A ja 2B.

Toiminta kuormituksen ja kierrosluvun kasvaessa, kuva IA ja kuva

Seuraavaksi voiman välitystä, sekä ahtopaineen kasvua kuvaili 5 toimintajärjestyksessä, joka seuraa esim. ajoneuvon tai laivan kiihdyttä jolloin ahtopaine ja kierrosluku kasvaa. Tällöin luonnollisesti myös po kampiakselin 8 ja ahtimen la akselin 6 kierrosluku kasvaa. Kyseisessä t välittyy aluksi ensin mekaanisesti kampiakselilta 8 ahtimelle kasvattamiseksi pienillä kierroksilla. Tällöin voima siirtyy harm 10 hammaspyörälle 17, ja edelleen esim. hammaspyörän 17 ja holkkimaisen urituksen (ei näytetty) tai kuvassa 2A nähtävän vapaakytkimen 29a kiilaun esim. osaympyrän muotoisen kiilan 28 välityksellä vapaakytkimen 29a holl 26a.

15 Vapaakytkin 29a, kuva 2A

Kyseisestä holkkimaisesta osasta 26a voima siirtyy edelleen voimansiirtoe kuulan 25 (vaihtoehtoisesti pitkulaisessa urassa 33a liikkuvan rullan 25t 25a, sekä porauksen 33 välityksellä voimansiirtoakselille 13. Kyseii kuulamaisine lukituselimineen on tunnettu englantilaisesta patenttijulkais 20 se ilmentää hyvin keksinnön mukaisen toimintaperiaatteen. Kyseinen vap1 t« · 2 · kuitenkin korvata toisentyyppisellä kytkinlaitteella, kuten vapaakytkim< •Vj *]·1 silloin kun siirrettävät voimat ovat niin suuria, että vahvempi ral • · [;·;1 tarpeelliseksi. Alan ammattimiehelle on ilmeistä, minkä kytkinlaitteen hän1 • ·1· • · ’„1 mm. moottorikonstruktiosta ja markkinoilla saatavilla olevista tue t » • 1 25 esimerkiksi laivan moottorissa voidaan käyttää vaihtoehtoisesti esi .·, hydraulista vapaakytkintä, tai niiden sijasta esim. vaihteistoa. Mainittujen » 1 · • · · « .·1·, ja esim. kuvassa IA nähtävän kaltaisen ohjausyksikön CU 81 ja mainitun o ·1#1 9 asennettu jousikuormitteinen kuristusläppä 21a. Kyseinen kuristusläp enemmän poistokanavaa 30, mitä pienempi pakokaasun paine ja massa tarpeen esim, vaiheessa jossa ajoneuvon liikkeellelähtö on vasta alussa, moottorissa osateholla. Kyseinen kuristus aikaansaa sopivan vastapaineer 5 22 ja turbiinin 4 juoksupyörän 5 kammiossa 23a. Tällöin pakokaasu pak jonkin verran puristuessaan. Lisäksi tihentynyt pakokaasu ohjautuu kur sen kummallakin puolella olevasta kapeahkosta raosta. Täten pakokaasu 4 juoksupyörän 5 siipien ja kammion 23a läpi kulkee tietyillä koi nopeudella ja tiheydellä. Tällöin pakokaasu pyörittää tehokkaan 10 juoksupyörää 5 ja siten ahtimen la akselin 6 välityksellä myös juoksupyörää 3. Virtausnopeus mainituilla tietyillä kohdin kasvaa vi kuristusläppä 21a viedään lähemmäs turbiinin 4 juoksupyörää 5, e mainittuun juoksupyörään 5 ja ohivirtauskanava 53 viedään kuristusven pakokanavan 31 puolelle. Tämänkaltaisesta lähentämisestä nähdään esi 15 Mm. aiemmin mainitun tihentymis-ilmiön johdosta turbiinin 4 painesi nopeasti massavirran pienentyessä kuin esim. täysin tavallisella turboal

Pakokaasun takaisinkierrätys EGR

Kuvassa 5 nähtävä jousi 100 voidaan sovittaa voimaltaan siten, että ···.; 20 aiheuta niin suurta pakokaasun painetta, että aiheutuisi pakokaasun t kuvassa IA nähtävän pakoventtiilin 36 kautta pakokanavasta 22 taka + * : V: Tästä perusajatuksesta voidaan kuitenkin aikaansaada poikkeus esim. jo tl| !,,,! siten, että tietyissä olosuhteissa aikaansaadaan pakokaasuj en sisäinen tai

: V EGR. Tämän avulla pakokaasujen haitallisia happiyhdisteitä, mm. N

25 vähentää. Parhaiten pakokaasun takaisinvirtausta pakokanavasta 22 pal ohjataan tällöin myös toisin keinoin kuin vain jousella 100. Tällainen h

• j I

·;;/ kuristusläpän 21a aukiolon määrän säätö ja ohjaus jousen 100 lisäks 10 siten, että kuristusläpän 21a ja kyseisen kuristusläpän jousen 100 aihei yhdessä männän 71 aikaansaaman osittaisen imuvaikutuksen kanssa pakokaasun takaisinkierrätystä. Tällöin pakoventtiili 36 on auki 1 vaihtoehtoisesti esim. 40, tai 60, tai jopa 80 astetta JYK asti, kuom 5 takaisinkierrätysasteesta riippuen. Pakoventtiilin sulkeutumisaika ohjausyksikön CU 81 muistiin tallennetusta ohjelmakoodista ja moottorin kertovista syöttötiedoista (80, 83, 84).

Vapaakytkin 29a irrottaa, kuvat IA ja 2A

10 Moottorin 20 kierrosluvun ja/tai kuormituksen edelleen kasvaessa hs liittyvä kuvassa 2A nähtävä vapaakytkin 29a irrottaa, jolloin tur kompressorin juoksupyörää 5 pelkästään pakokaasun voimalla. Irrottar että hammaspyörään 17 hammaspyörältä 15 siirtyvä kuvassa 2A näh suuntainen kampiakselilta 8 tuleva voima vähenee, koska voiman 15 vaikuttava nuolen 35a suuntainen turbiinilta 4 tuleva voim; voimansiirtoakselia 13 nopeammin kuin hammasratas 17 pyörii. Tällöin 1 26a viisto pinta 37a painaa kuulan 25a poraukseen 33. Ts. Tällöin voim pyörimisnopeus kasvaa suuremmaksi kuin holkkimaiselle osalle 26a h< välitettävän pyörimisliikkeen nopeus. Tämä johtuu siitä, että pakokc •jm! 20 massavirta on kasvanut. Tällöin hammaspyörä 17 vääntää vapaakytkimen osaa 26a, suhteessa voimansiirtoakseliin 13 tavallaan vastapäivään, sit * # ί V: puristaa viisteen 37a avulla jousen 27a kasaan. Tällöin kuula 25a ps • ·« poraukseen 33. Tästä seuraa, että polttomoottori 20 ja sen ahdin la alk **»* ; .· vaikuttavaa mekaanista yhteyttä toisiinsa, jolloin ahtimen la akselin 6 k ·*·.* 25 riippumatta polttomoottorin 20 kierrosluvusta ja moottorin 20 kie; nopeammin. Tässä vaiheessa myös pakokaasun kuristusläppä 21 a on jo e • · · Tämä johtuu siitä, että kuristusläppään 21a liittyvä ahtimen 1 a rungon 1 11

Toisen vapaakytkimen 29b toimintaa kuvaillaan seuraavaksi.

hammaspyörien 7,9,11 kautta voimansiirtoakselille 13 välittämä kierros! kuin kampiakselilta 8 hammaspyörää 15 suuremman hammasp hammaspyörälle 16 välittämä kierrosluku, kuvan 2B vapaakytkin 29b on 5 Tämä johtuu siitä, että kuula 25b painuu viiston muodon 37b painamana Tässä toimintamuodossa vapaakytkin 29b on myös silloin, kun ; ensimmäinen vapaakytkin 29a on vielä kytkeytyneenä kiinni. Tässä toin irti kytkettynä vapaakytkin 29b on edelleen silloin, kun pakokaasun ener^ suuren ahtopaineen synnyttämiseen, mutta voimaa ei jää ikään kuin yl 10 toimintaan, ja myös vapaakytkin 29a on irrottanut. Täten ahtimen la kah alueen jää ahtimen la vapaatoiminen alue. Vapaakytkin 29b voi periaat samanlainen kuin kuvan 2A vapaakytkin 29a, mutta asennettu akseli Kuvan 2B vapaakytkin 29b poikkeaa kuitenkin siten kuvan 2A vapaaky säästämiseksi holkkimainen osa 26a on jätetty kokonaan pois ja vapaak; 15 pinta 37b ja kuulan 25b vastepinta 36b on rakennettu suoraan 1 sisäpintaan. Täten vapaakytkin 29b mahtuu hammaspyörää 17 pieni hammaspyörän 16 sisään. Vapaakytkimet 29a ja 29b toimivat parhain niihin voi liittyä voitelu-uria (5Ia ja 51b) ja -porauksia, sekä £ liukulaakerointina toimivia osia, kuten esim. kuulan tai rullan 25a, 25b •: · * · 20 sijaitsevat laakeriliuskat (laakeriliuskoja ei näytetty).

M » « * « « i • ν',ϊ Turbocompound-toiminta alkaa

Ml

Kun pakokaasun paine ja massavirta edelleen nostavat turbiinin 1 «I « : V kierroslukua, seuraa ennen pitkää tilanne, jossa hammaspyörä 16 pyrkii v< • ♦ ’··** 25 13 pyörittämänä pyörimään nopeammin kuin kampiakseliin 8 hammaspyörä 14 ja nuolen 35d suuntainen voima määrää.

• i » *!* * voimansiirtoakselilla 13 nuolen 35c suuntainen voima d\ 12

Ahtimen la akseli 6, ahtimen la akselin keskellä sijaitseva välihammaspyörä 9a, voimansiirtoakseliin 13 ja nestekytkimeen 10 liitty 11, nestekytkin 10, voimansiirtoakseli 13 ja vapaakytkimeen 29b liittyvä kampiakseliin liitetty hammaspyörä 14, kampiakseli 8.

5

Moottori 20 toimii ahdinavusteisesti

Mainittu turbocompound-toiminta lisää nyt moottorin 20 tehoa ja auttamalla moottorin pyörimistä aiemmin kuvaillulla tavalla, sekä vä polttoaineen kulutusta.

10

Kuristusläpän 21a toiminta turbocompound-toiminnan aikana, ilma/seossuhde ja päästöt

Esillä olevan keksinnön turbocompound-toiminnan aikana pakokaasun ki jo reilusti, tai suurimmilla tehoilla jopa lähes kokonaan tai kokonaan a 15 turbiinin 4 vastapaine voidaan suurella pakokaasun massavirralla n pakokaasun poistumisteihin liittyvien äänenvaimentajien ja pakokana^ avulla riittävästi. Koska ahtimen la kierrosluku on nyt mekaanisen välityksellä kytkettynä polttomoottorin 20 kierroslukuun tietyn kertoi tavalla, ahtopaine ei helposti ylitä sille laskennallisesti saatuja mm. '*««) 20 kuormituksesta riippuvia selviä ja tarkkoja hammasvälityksestä lasketta\ Tämä johtuu siitä, että ahtimen la akselin 6 ja siten kompressorin • : Y: kierrosluku ei “ryntää” milloinkaan tarpeettoman korkeaksi. Tämä r M· ahtimen 1 a akselin 6 laakereita. Rajoittamalla ilmakertoimen kasvua tarp • · · ; V voidaan haluttaessa vähentää eräiden haitallisten happiyhdisteiden syn 25 päästöjä. Hammasvälityksestä saatava ahtimen la tarkka kierros! suunnittelemaan esim. bensiinimoottorin siten, että ilma/seossuhde € * ! ! ϊ ··· · halutuissa rajoissa. Tällöin voidaan saavuttaa mm. alhainen polttoaineen 13 esimerkinomaisen polttomoottorin 20 ja ahtolaitteen la hammaspyö halkaisijoiden määräämiä välityssuhteita. Periaate soveltuu kuitenkin moottoreita 450 tai 500 ja mitä hyvänsä esim. jäljempänä kuvattua at Taulukosta 1 nähdään moottorin 20 kierroslukuja vastaava ahtimen la 1 5 ylittyessä kuvan 2 A vapaakytkin 29a (tai kuvan 6A vapaakytkin 400b) i: toimii kyseisen vapaakytkimen suhteen irrallaan hammasvälityksestä. I laskutoimituksen mukaan (1200 x 14.8 = 17760) vapaakytkin 29a irrotti 20 (tai moottorin 450 tai 500) kierrosluvulla 1200 r/min. silloin kun kierrosluku ylittää 17760 r/min. Vastaavasti moottorin kierrosluv 10 vapaakytkin 29a irrottaa vasta silloin kun j a jos ahtimen 1 a kierrosluku yl (Taulukko 2, kuva 2F)

Taulukosta 2 nähdään moottorin 20 kierrosluku, sekä vastaava ahtim< jonka ylittyessä turbocompound-toiminto kytkeytyy päälle. Tällöi 15 turbocompound-toiminto kytkeytyy esim. moottorin kierrosluvulla 160( ahtimen kierrosluku ylittää 51360 r/min seuraavan laskuesimerkin muka 51360. Vastaavasti turbocompound-toiminto kytkeytyy päälle mootto 2000 r/min vasta kun ja jos ahtimen kierrosluku ylittää 64200 r/ juoksupyörän 5 kierroslukuja siten ahtimen la kierrosluku voidaan rajoii *:··· 20 välityssuhteen valinnalla suurimmalla moottorin pyörimisnopeudella halu Γ·\· arvoon 51360 r/min ja suunnitella turbiinin 4 juoksupyörä 5, seka juoksupyörä 3 tätä silmälläpitäen. Tällöin havaitaan, että turbocon M· välityssuhde 32.1:1 soveltuu käytettäväksi esim. moottorissa, jonka korke ·» * f V on n. 1600 r/min. Mikäli hammaspyörävälitys tai esim. laakeroinnit eiva **· * · ***** 25 nostaa kierroslukua, mainittua välitystä 32.1:1 voidaan käyttää vi< moottorissa, jonka suurin pyörimisnopeus on tätä suurempi, esim. jopa 3 I I « moottorin korkein pyörimisnopeus on suurempi, mutta ahtimen kierr 14

Esimerkkinä eräät kaksi (osapuilleen kuvassa 1 nähtävää) ahtovj vä lity »suhdetta :

Kierrosluku, jolla hidas välitys irrottaa ahtimen 1 itsenäiseen toimintaan 5 Hammaspyörävälityksen aikaansaama kerroin 14.8 x rpm/min TAULUKKO 1

Moottorin kierrosluku rpm/min: 100 200 400 600 800 120(

Vastaava ahtimen kierrosluku rpm/min: Vastaava ahtimen kien 10 1480 2960 5920 8880 11840 177*

Suunniteltava suuremmalla kertoimella Vastaava ahtimen kien

Moottorin kierrosluku rpm/min 2000 2400 2800 3200 3600 400(

Vastaava ahtimen kierrosluku rpm/min: Vastaava ahtimen kiei 15 29600 35520 41440 47360 53280 592(

Suunniteltava kertoimella

Kierrosluku, jolla nopea välitys kiinnittää ahtimen turbocompound-toim mm; 20 Hammaspyörävälityksen aikaansaama kerroin 32.1 x rpm/min « · TAULUKKO 2 » ·

• M

Moottorin kierrosluku rpm/min: • ♦

100 200 400 600 800 120C

• · · Γ’*: Vastaava ahtimen kierrosluku rpm/min: Vastaava ahtimen kierrosluki s]”: 25 3210 6420 12840 19260 25680 3852

Suunniteltava suuremmalla kertoimella « m · φ m ·

4«ft I

15

Kyseisiä taulukoita 1 ja 2 voidaan käyttää apuna esillä olevan keksinnön n ominaisuuksien ja tiettyyn moottorityyppiin suunnittelussa tarvitt periaatteelliseen ymmärtämiseen.

5 Katsaus taulukkoon 1

Aluksi nähdään pakkotoimisen ahtamisen loppumisen aikaansaava ahtin eräillä moottorin kierrosluvuilla. Taulukosta on nähtävissä, että kysei 14.8:1 on liian pieni käytettäväksi hidaskäyntisissä dieselmoottoreissa, y on alle 300 r/min, koska ahtimen taattu pakkotoiminen kierrosluku jäis 10 Soveltuvuus keskinopeakäyntisiin (300-1200 r/min) moottoreihinkin on vi Tämän johdosta mainittuihin moottoreihin on suunniteltava suuremmalla ts. kerrointa 14.8 suuremmalla kertoimella toimiva välityssuh nopeakäyntiseen dieselmoottoriin, jonka suurin kierrosluku on esim. n.' välityssuhde 14.8:1 soveltuu melko hyvin. Mikäli halutaan suuren 15 hammasvälitteinen kierrosluku välityssuhdetta nostetaan. Esim. moottorin r/min ahdin 1 pyörii 8880 r/min. Moottorin 20 pyöriessä 800 r/min a kierrosluku on vastaavasti 11840 r/min ja niin edelleen. Vaikka pak< massavirta ei vielä kykenisi nostamaan ahtimen la kierroslukua esi] kierrosluvulla 800 r/min mainitun mekaanisesti saavutettavan kierrosluvur *;··· 20 ahtimen la pyörittämiseen ei kulu yhtä suurta määrää energiaa, kuin raskaammin pyöritettävän täysin mekaanisen ahtimen pyörittämis • * olosuhteissa kuluisi. Tämä johtuu mm. pakokaasuahtimen tyypillisesti Y rakenteesta ja siitä, että pakokaasun energia auttaa pyörittämistä. Tämä J* * : V todennäköisesti syytä esim. irtikytkeä mekaanista voiman välitystä pie • ♦ 25 kuten eräissä täysin mekaanisissa ahtojäijestelmissä on tehty. Tämä on kuii mahdollista tehdä mm. mekaanisista ahtimista tunnetulla tavalla esim. säh!

Vaihtoehtoisesti esim. keskipakoiskytkin voidaan asentaa johonkin kohta; i * * 16 kompressoria 2, koska pakokaasun massavirta on liian pieni, on mekaanisesti pakolla pyöritettävä turbiini 4 ja sen juoksupyörä 5 ikään ki jonkin verran vähentää vastapainetta pakokanavassa 22. Tämän jo tehostuu. Mainittu pieni paine pakokanavassa 22 parantaa kaa 5 imuventtiilin 40 ja pakoventtiilin 36 yhtäaikaisen aukiolon, eli ns. palotilasta 37. Ts. pienempikin ylipaine imukanavassa 70 aikaansaa he pakokanavaan 22 päin, jossa on ennestään hyvin pieni paine, ja esim. mo jolloin polttoaineen syöttö on katkaistuna tai vähäistä, jopa alipainetti juoksupyörän 5 siivet suunnitellaan huomioonottaen erityisesti r 10 todennäköisesti mahdollista parantaa imutulosta entisestään jonkin verr oleellisesti mainitun juoksupyörän 5 varsinaista tehtävää, eli kompressoi 3 pyörittämistä ja turbocompound-toimintaa.

Kuristusläpän 21a tai venttiilin V85 ohjaus 15 Mikäli tämän imevän ilmiön merkitys osoittautuu esim. käytännör suureksi, kannattaa kuristusläppään 21a rakentaa myös automatiikka, jolli voi ohjata auki ilmiön esiintymisolosuhteissa, tai jopa jättää koko 1 rakenteesta. Mainitun ilmiön merkitys on todennäköisesti kuitenkin kuristusläpän 21a avulla saavutettavaan etuun, jonka avulla itse ahtamii 20 pienellä moottorin 20 kuormituksella. Kuristusläpän 21a toimintaa voic samaan tapaan kuin kuvassa IA nähtävää ohivirtausventtiiliä 54 (ei * * : V: Ohivirtausventtiiliä 54 voidaan ohjailla puolestaan esim. sähköisesti j patenttijulkaisussa EP 0657 636 A3 kuvaillulla ja ohivirtausventtiili ** * : V liittyvän aiemman tiedon kuvailemalla tavalla. Ohivirtausventtiiliä ohjata ··· 25 (Electronic Control Unit 81) CU81 avulla ohjausjohtimia 55 pitkin r nopeusanturin 57a antamien syöttötietojen 57b ja muiden moottoi kertovien syöttötietojen (80, 84, 83) perusteella. Tällöin pakoka ♦ · 17 pienentämisen toteuttamiseen. Myös ahtimen la poistokanavaan 30, pakokanavaan 31 asennettua kuvassa IB nähtävää venttiiliä V85 tai 1 vastaavaa kuristuselintä voidaan ohjata esim. ilmanpaineella pneumaatl tunnetaan aiemmasta ohivirtausventtiiliä (bypass valve) koskevasta t<. 5 ohjausyksikkö CU8I ohjaa sähköisesti venttiiliasennelman (V85) il saadaan esim. ahtimen la painepuolelta, ohjausjohdinta 88 pitkin joh viestein. Se milloin ja miten venttiiliä V85 avataan tai suljetaan riipj saatavista syöttöjohtimia 80, 84, 83, 57b pitkin tulevista sy< ohjausyksikköön CU81 ohjelmoidusta ohjelmakoodista.

10

Kytkinakseliongelma, kuva IA

Kuvassa IA nähtävään öljytiiviiseen kotelointiin 38 liittyy joissain tap* Näin on esimerkiksi silloin, kun haluttaisiin käyttää kuivaa yksilevykytl jonka toinen kytkinpinta on kosketuksessa vauhtipyörän tasopintaan 15 useissa tapauksissa esim. ajoneuvossa vaihteiston kytkinakseli, joka < uritettu. Kampiakselin 8 päähän puolestaan liittyy tällöin tyypillisesti < vauhtipyörä kiinnittyy ja kampiakselin päässä keskellä oleva ns. si ajoneuvokäytössä vauhtipyörään 14 tai siihen liittyvään hammaspyc edullisesti muodostaa tavanomaista ns. kuivan kytkinasetelman tarvil 20 koska kotelon 38 ja kytkimen välistä öljytiivistystä olisi vaikea luoti *i · tm·· • Mikäli öljytiivis kotelo 38 taas jätetään pois, on esim. kytkinelimet 2< * * \V toisin keinoin. Näihin ongelmiin saadaan ratkaisu piirustusten 2C, 21 ··· selitysten avulla.

·· » • * * • » • * • B · • ·

*··*' 25 Öljytiivis kotelointi, kuvat IA ja 2C

. , Edullisesti hammaspyörät 14-16 ovat asennettuna niitä ympäröivään öljyt « « · f * * 38, joka nähdään kuvasta IA ia 2C. Voitelunsa kotelon 38 sisään iäävät 18

Kuvan 2C koteloitu rakenne

Kuvassa 2C nähdään eräs toteutus, jossa öljytiivistyksen ongelmat on \ tasopinta (41) on aikaansaatu U-n muotoiseen kytkinosaan 52, joka koosi osasta 44, putkimaisesta osasta 43 ja levymäisestä osasta 41, joka muod< 5 (kytkinlevyä ei näytetty) tasopinnan. Kytkinosa 52 kiinnitetään hamm< väliin mainitussa kytkinosassa olevan laippamaisen osan 44 reikien läpi n Pultit 46 kiinnittyvät myös hammaspyörien 14, 15 läpi kampiakselin laippaan 47. Laipan 47 päässä on ns. silmälaakeri 45, jonka avulla k) laakeroituna mm. silloin kun kytkin irrottaa. Kytkinosan 52 putkimai: 10 tiivistetty tunnetulla tavalla tiivisteellä 42 koteloon 38 nähden. Kotelo kahtia tiivisteen 42 kohdalta parhaiten vaakatasossa (ei näytetty) kytkinos mahdollistamiseksi kotelon 38 ollessa osittain tai kokonaan poistettu parhaiten niin vankkarakenteinen ja kiinnitetty lujasti moottorin 20 ru voidaan laippamaista osaa 41 ympäröivien kierrereikien 48a avulli 15 kytkinkotelo (ei näytetty). Kytkimen paineasetelma puolestaan kiinnitet osaan 41 kierrereikiin 48b kiinnittyvin pultein (ei näytetty). Kytkinakse sileä, jolloin se voidaan työntää silmälaakerin 45 sisään, sekä varu urituksella kytkinlevyn keskiötä varten (uritusta ei näytetty).

·;·*: 20 Öljykanava ja akselin 13 luenta kuva 2C

:**[: Kuvassa 2C nähdään lisäksi moottorin 20 runkoon kiinnitetty voim * · V.J tukilaakeri 49, sekä voimansiirtoakselin 13 päästä vapaakytkinten 29 ·*· ulottuva voiteluöljyn kanavan 51a poraus. Tukilaakeri 49 tai 1 ·*** : vaihtoehtoisesti, tai näytetyn tukilaakerin 49 lisäksi tehdä voimansiirtoal ··· • · *···* 25 kanavan 51a puoleiseen päähän (ei näytetty), kun mainitun tukilaak< tarvittava kiinnityselin tai -uloke järjestetään esim. moottorin 20 rungos « · · « » I ··* · mmm 19 työkoneessa tavanomaiseen tapaan suoraan moottorin 20 runkoon pulteii Rasvavoideilut vapaakytkimct 29a, 29b

Kuvassa 2D nähdään lisäksi moottorin 20 runkoon kiinnitetty voimai 5 tukilaakeri 49. Lisäksi nähdään voimansiirtoakselin 13 päästä vapaaky rasvanippa 61 ja voitelurasvan kanava 51b, joka on tehty esim. poraat keskelle poikittaisporauksiin 33a, 33b ulottuva pitkittäisporaus 51b. Ti vastaava voidaan näytetyn tukilaakerin 49 lisäksi tai sijasta sijoittaa voima porauksen 51 b puoleiseen päähän, kun mainitulle tukilaakerille tarvittava 10 -uloke jäljestetään kyseiseen paikkaan esim. moottorin 20 rungosta. Hamn kuitenkaan siirry yhtä suuria voimia ahtimelle la päin kuin mair hammaspyörälle 14 päin turbocompound-toiminnan aikana, jonka vuoksi a jäykkyys saattaa riittää korvaamaan mainitun toisen tukilaakerin. Tn tukilaakerit (49) voidaan voidella esim. tarkemmassa osakuvassa 2E nähtä 15 63 kautta voitelurasvalla.

Akseli 13 ja vapaakytkin 29a, kuva 2E

Osakuvassa 2E nähdään tarkemmin voimansiirtoakselin 13 pitkittäisleik edellä mainittu kannatuslaakerin 49 voitelunippa 63 on nähtävissä. Lisäks 20 17 kohdalla nähdään vapaakytkin 29a jossa kuula 25a porauksessaan (3' :*·[: 29a on kuvassa 2E sellaisessa toimintamuodossa, jossa kyseinen * · !. V kytkeytyneenä esim. käynnin aikana, ts. kuula painuu aina poraukseen *♦* ·...* vapaakytkimen 29a kytkeytymistä. Lisäksi nähdään kuulan 25a vast

M

: . * voimansiirtoakselin 13 ja hammaspyörän 17 väliin jäävä holkkimainen oi p # 25

Akseli 13 ja vapaakytkin 29b, kuva 2E

• * * * Hammaspyörän 16 kohdalla nähdään kuula 25b puoliksi (tai osaksi) pora « * 20 64, sekä niihin liittyvät liukulevyt 65. Kyseiset levyt pitävät hammaspyö holkkimaista osaa 26a paikallaan edullisesti ainakin toisessa, tai molemmissa suunnissa, mikäli halutaan säilyttää akselin 13 mahd( jäykkyys, eikä akselia 13 haluta ohentaa kohdista Aja/tai B edellä kuvai] 5

Ahdin le kuva 3

Kuvassa 3 on nähtävissä ahdin le. Ahtimen le kompressorin 2b ji turbiinin 4b juoksupyörä 5b ovat samalla akselilla 6b. Mainittu akseli laakerein 72 Jotka voidellaan öljykanavien 71 kautta moottorin 20 öljynk 10 le akseliin 6b liittyy hammaspyörä 7b, joka välittää mekaanista voin kampiakselin 8 tai muun moottorin 20 pyörivän akselin ja ahtimen le s Voiman välitys tapahtuu välihammaspyörän 9c välityksellä. Välihamma 9d on laakeroitu öljytiiviiseen koteloon 12b laakerein 73b. Mainitut la voitelunsa edullisimmin moottorin 20 öljynkierrosta esim. roiskumisen 15 avulla esim. kyseistä valumista ohjaavien osien kuten kerääjien ja kana avulla. Akseli 9d kiinnittyy välihammaspyörään 9d esim. osaympyrän muc avulla. Akselin 9d pitävät asemassaan Iaakereiden 73b ja välihammasp akselin 9d uriin kiinnittyvät lukituslevyt 73c. Öljytiivis kotelo 12b kiinj välipyörälle 9c varattuun runko-osaan 73 e pultein 74a. Välihammasp * l ‘ · .* 20 laakerit 73b kiinnittyvät öljytiiviiseen koteloon 12b tukielinten 74c ja tuk * * * : pulttien 74b avulla.

• ft a • · « « * «·« **··* Ahtimen le lämpoeristysosa 75 ja kuristusläppä 21b * « * Samaan Öljytiiviiseen koteloon 12b on sijoitettu kuvassa IA nähtävää h • · *“ 25 vastaava hammaspyörä, johon liittyy nestekytkintä 10 vastaava nestekyi . . Lisäksi piirustuksessa 3 on nähtävissä kompressoria 2b muusta ahtime * * * «.* erottava osa lämpoeristysosa 75, jossa voi olla lämpöä eristävää ainetta 21 5 b, mikä lisää pakokaasun virtausnopeutta aiemmin kuvaillulla tav; juoksupyörän 5b kammiossa 23b tietyillä kohdin. Kuristusläppään 21b jonka pää muodostaa haarukan, jossa on reikä tapin liittämiseksi siihen. Vi kuristusläppään 21b esim. läpän 21b uraan tai esim. messinkiseospeltiei 5 litteän muodon ja/tai ruuvien tai niittien avulla, tai millä tahansa tavalla, vastaavista esim. bensiinimoottorien kaasuttimiin liittyvistä kaasuläpistä

Kuvan 4A ja 4B kahden ahtimen järjestelmä 149, pakokaasun virtai

Kuvassa 4A nähdään kahden ahtimen jäijestelmä 149, jossa nähdään esim< 10 ahtopainetta voidaan kohottaa toista, samalla voimaturbiinina toimi käyttämällä. Voimaturbiini 124 on pakokaasun virtaussuunnassa A-E ahtimen 140 turbiinin 146 juoksupyörän 145 jälkeisessä pakokaasun vir Pakokaasu viitaa ensin moottorilta 150 ahtimelle 140 virtauskanavaa A. ahtimen 140 turbiinin 146 juoksupyörältä 145 ahtimen 121 turbiinin 12 15 120 virtauskanavaa B, ja mainitulta juoksupyörältä 120 edell· poistokanavaan C. Ahdin 140 on tavanomainen, kun taas ahdin 12; ahtimen la, Ib tai Ie kaltainen, tai vielä vaihtoehtoisesti ahtimen 501 tai

Kuvan 4A ja 4B kahden ahtimen järjestelmä 149, ilman virtaus 20 Puhdistettu ilma viitaa ensimmäiselle ahtimelle 140 virtaustietä, tai ts. vi: • V esim. ilmanpuhdistimelta (ilmanpuhdistinta ei näytetty). Ensimmäis » » :.V kompressorin 141 juoksupyörältä 143 ilma virtaa virtauskanavaa 152 f aa* 150. Tähän virtauskanavaan 152 yhtyy ahtimelta 121 tuleva virtauska aa a • * a 2 ·* virtauskanavaa 153 pitkin virtaava ahtoilmanilmanpaine korottaa virta • a *··* 25 virtaavan ahtoilman ilmanpainetta, ja/tai lisää ja täydentää virtaavai . . Vaihtoehtoisesti virtauskanava 153 yhtyy virtauskanavaan 151 enner • e » 9 4« kyseisen ahtimen kompressorin 141 juoksupyörää 143. Viimeksimainit 22

Kompressori 122 osakuvassa 4B

Ns. turbocompound-toimintaan akselin 126 ja hammaspyörän 127 välit) ahtimen 121 kompressorin 122 juoksupyörä 123 nähdään erillään osakuv kyseinen kompressori 122 ei peitä kuvassa 4A näkyvyyttä voimansiirt 5 hammaspyöriin 131 ja 129. Suodatettu ilma tulee mainitulle juok; virtauskanavaa 154 pitkin esim. ilmanpuhdistimelta (ilmanpuhdistinta ei nä) ilma lähtee eteenpäin virtauskanavaa 153 pitkin, esim. siten kuin k yleisemmin nähdä.

10 Voimansiirtolinja, kuva 4A

Voimansiirtolinjaan kuuluu ahtimen 121 akselilla 126 (esim. mainitun i kyseisessä kuvassa nähtävällä tavalla) oleva hammaspyörä 127, välihän nestekytkimeen 130 liittyvä hammaspyörä 131 ja nestekytkin voimansiirtolinjaan kuuluu voimansiirtoakseli 133 ja ainakin toinen hamn 15 137. Hammaspyörään 136 liittyy edullisesti vapaakytkin 29a. Hammaspyc edullisesti vapaakytkin 29b. Lisäksi voimansiirtolinjaan kuuluu ainakin t kampiakselille asennetuista hammaspyöristä 154, 155. Hammaspyörät kiinnitetty keskiön 157 avulla läpimenevin pultein, esim. kampii kampiakseliin 8 kuva esim. kuva 2D) päässä olevaan laippaan (vertaa lai *;··· 20 kuva 2D). Lisäksi hammaspyörien 154 ja 155 välissä on edullisesti väl :*·*: aikaansaa mainittujen hammaspyörien välille tietyn sopivan välimatkan.

« · « · · • * · • · Λ ·· \: Kuvan 4A voimansiirtojärjestelmä, turbocompound toiminta ί : .* Kuvan 4A järjestelmässä 149 moottorin 150 akseliin, kuten kampiakseli • aa • « *··** 25 liittyy kaksi hammaspyörää 154 ja 155. Mainitut hammaspyörät 154,155 ov, toisessa järjestyksessä kuin hammaspyörät 14,15 esim. kuvassa IA. Tällöin • i · » « · nähden ulompana oleva suurempi hammaspyörä 154 on hamma • * * « * * * ____ d w .. ____ - _ __ « .

23 kierrosluvuilla.

Kuvan 4A voimansiirtojärjestelmä, hammaspyörävälittcinen ahtamin

Kuvan 4A järjestelmässä 149 moottorin akseliin, kuten kampiakseliin (ei 5 siis kaksi hammaspyörää 154 ja 155. Mainitut hammaspyörät 154,155 ov toisessa jäijestyksessä kuin hammaspyörät 14,15 esim. kuvassa 1 A. Tällöir nähden sisempänä oleva pienempi hammaspyörä 155 on hammi hammaspyörään 136. Hammaspyörää 136 ja sen sisäistä rakennetta voi vi yhteydessä selitettyyn hammaspyörään 17, joka sisältää vapaakytkimen 2 10 hammaspyörävälitteinen ahtaminen on kytkettävissä päälle ja pois päält verrata kampiakseliin 8 liittyvään välitykseen (kuva IA, 2D), sekä esim. n nähtävään vapaakytkimeen 29a. Hammaspyörävälitteinen toiminta voi kytk esim. taulukossa 1 kuvailluilla moottorin 150 kierroslukua vastaavin kierrosluvuilla.

15

Vaihtoehtoisesti edellä olevalle: - kiinteä välitys, tai vielä vaihtoehtoisesti välitys joka sisältä välityssuhteen ja yhden turbocompound-toiminnan kytkevän vapaak

Vaihtoehtoisesti hammaspyörä 137 on kiinteä tavanomainen hammaspyör ···*: 20 ahtimelta 121 kampiakselille (vrt, esim. kampiakseliin 8 kuva IA) on ai | Tällöin yhtään vapaakytkintä 29a, 29b ei välttämättä tarvita, myösk ·. V hammaspyörää 155 tai siihen liittyvää hammaskosketuksessa olevaa hamrr *..· · tarvita. Vaihtoehtoisesti jompi kumpi vapaakytkin 29a tai 29b on rakenneta ♦ *·# 137 sisään. Tällöin, jos vapaakytkintä 29b käytetään, ahdin 121 to * * *·* · * 25 turbocompound-toimintaan vain ahtimen kierrosluvun kasvaessa suhteess , , kierroslukuun nähden tiettyyn välityksestä ja moottorin kierrosluvusta riir • •i • i « *11·* esim. taulukosta 2 ilmenevällä tavalla. Ts. turbocompound-toiminta ai • Λ 24 välityssuhteen ja yhden hammaspyörävälitteisen ahtamisen päälle ja vapaakytkimen 29a

Vaihtoehtoisesti hammaspyörä 136 on kiinteä tavanomainen hammaspyöri ahtimelta 121 kampiakselille (vrt. kampiakseliin 8) on aina toiminnassa. 5 vapaakytkintä 29a, 29b ei välttämättä tarvita, myöskään suurempaa hammi siihen liittyvää hammaskosketuksessa olevaa hammaspyörää 137 ei tarvita, jompi kumpi vapaakytkin 29a tai 29b on rakennettu hammaspyörän 137 sis vapaakytkintä 29a käytetään, ahdin 121 toimii kytkettynä hammasp ahtamiseen vain ahtimen 121 kierrosluvun ollessa alle esim. tauluko: 10 moottorin (150) kierroslukua vastaavan arvon. Ts. pakkotoiminen ahtaminei kun ahtimen 121 turbiinin 124 juoksupyörä 120 saa voimansiirtolinjan 12' välitysten avulla aikaan akselin 133 kierrosluvun, joka ylittää hami hammaspyörälle 136 välittämän kierrosluvun.

15 Tiivistelmä kuvan 4A järjestelmän 149 voimansiirtojärjestelyjen vaih Täten voidaan tiivistetysti sanoa, että toisena ahtimena järjestelmässä 149 mitä hyvänsä ahdinta, johon liittyy kompressori ja voimaturbiini turbocomp varten. Edullisia ilmentymiä järjestelmässä 149 edustavat mahdo vapaakytkintä 29b, tai vaihtoehtoisesti keskipakoiskytkintä (ei näytetty) t ' ·: 20 toiminnan käynnistämiseen ja mainitusta toiminnasta irtautumiseen. Edull • i « *,· edustaa myös mahdollisuus käyttää vapaakytkintä 29a • · SV hammaspyörävälitteisen ahtamisen käynnistämiseen ja mainitust ··· irtautumiseen. Tällöin viimeksi mainittu toiminta voidaan aikaansaac ·· « J · * • * mahdollisuutta siirtyä turbokompound-toimintaan, täysin itsenäisenä toimi S—! 25

. . Kuristusläpän 21a tai 21b jousimekanismi 108, kuvat 5A ja 5B, 5C

* · » * • * · *ll.m Kuvassa 5A ja 5B nähdään jousimekanismi 108, joka kuormittaa esii * * Λ Λ Λ 25 1 varustettu silmukka 103, joka kiinnitetään kuvan IA, IB ahtimen la, Ib rui 3 ahtimen le runkoon 76 esim. tapin tai ruuvin avulla.

Pakovastuksen säätö 5 Mainittua kierreosaa 104 voidaan kiertää suhteessa sylinterimäiseen koteloo: säätölevy 105 työntyy syvemmälle sylinteriin 109 ja kyseistä sylinteri sylinterimäiseen koteloon 106. Mainitun säädön avulla jousen 100 esijän säätää. Täten myös koko pakovastusta voidaan säätää. Tällöin moottori suunnittelijan haluama jousen 100 esijännitys ja jännitys voidaan r 10 painamalla silmukkaa 107 esim. vaakaa vasten ja mittaamalla vaa’an ilmaisi varsi 101 alkaa työntyä sylinteriin 109 ja vaa’an ilmaisema paino esi] kyseisen työntymisen eri syvyysasteissa. Kuvassa 5B pakokaasun kuristusläj selvästi epäkeskeiseksi. Tällöin pakokaasun virtaus avaa kuristusläppää 2 enemmän, mitä suurempi paine mainittuun kuristusläppään 21c ko 15 pakokaasun virtaus esim. kuvassa 3 nähtävässä turbiinin 4b juoksupyörän 23b kohdistuu tällöin selvästi enemmän toiseen reunaan. Tästä voi < osakuormilla, koska pakokaasun virtausnopeus tuolla reuna-alueella ka kasvanut virtausnopeus saa turbiinin 4b juoksupyörän 5b pyörimään no] kasvattaa ahtopainetta, tai siirtää enemmän voimaa juoksupyörä • t ·; 20 turboeompound-toiminnan hyväksi, kun turboeompound-toiminta on kytk< ·· · • · i • · • t ί,ί(ϊ Kuvien 6a, 6b, 6C vapaa ky tkimet 400a, 400b ·*· ·...· Vaihtoehtoisesti esim. joidenkin pienehköjen moottoreiden yhteydessä > ***** : .· myös kuvissa 6A ja 6B nähtäviä ketjukäyttöisiä vapaakytkimiä 400a, 41 ·*· *· · · * 25 kuvissa näytetyillä vapaakytkimillä 400a, 400b on kuvassa 6C nähtävällä ta\ hammasketjun 456 ja 457 ja hammasrattaan 410a ja 41 Ob avulla moottoriin 5 5* *", ketjukäyttö välittää voimaa kampiakselin tai apuakselin suuremmalta ketjup^ • « * · > 26 pyörittää mekaanisista ahtimista tunnetuksi tullutta kompressoria (451 Lysholm-ahdinta (ei näytetty). Kyseisiä vapaakytkimiä 400b, 400a voidaan hammasketjulle käyttää esim. hihna- tai hammashihnakäytöllä. Mikään ei tekemästä kyseistä vapaakytkintä 400a, 400b hammaspyörän sisään hamn 5 410b sijasta (ei näytetty). Kyseinen vapaakytkin 400a, 400b on tunnettu a patenttijulkaisusta US 2002/0139631 AI. Mainitussa patenttijulkais tarkemmin kyseisen vapaakytkimen toiminta, minkä vuoksi esillä oleva k sitä täysin perinpohjaisesti. Esillä olevan keksinnön kannalta olee vapaakytkimiä 400a ja 400b käytetään samojen pääperiaatteiden mukaise; 10 samoihin päämääriin pääsemiseksi, kuin aiemmin edellä kuvattuja patenttijulkaisun 1 395 950 mukaisia aiemmin edellä nähtyjä vapaakytkim

Turbocompound-toiminta päälle ja pois vapaakytkimellä 400a (kuva 1

Kuvan 6B vapaakytkintä 400a käytetään ns. turbocompound-toiminnan pääl 15 Voima turbocompound-toimintaan välitetään kuvassa 6C nähtävältä hamr esim. hammasketjun 456 kautta vapaakytkimelle 400a. Välitys ketju- tai hih vaihtoehtoisesti esim. kiilahihna- tai hammashihnavälitteinen, tai näiden > voima välittyy kyseiselle vapaakytkimelle 400a (moottorin käydessä) pääas 402a suuntaisesti hammasrattaalta 410a, siis ulkokehältä, vapaakytkin 400< •: · · · 20 johtuu siitä, että hammasratas 410 pyörii tällöin hammasketjun 456 voirm j kuin vapaakytkimen 400a keskellä oleva ahtimen 455 akseli 404a. Tällöi *,V 415a irrottavat otteensa hammasrattaan 410a sisäkehällä olevista hamma sekä akseliin 404a kiilan 407a ja holkkimaisen osan 408a avulla lukitu M · • « # ί .* hammastuselimistä 406a. Sisemmät hammastuselimet 406a liittyvät holkk • · · *···* 25 408a esim. hitsaamalla tai ovat mainitun holkkimaisen osan kanssa β e kappaletta. Lukituselinten 415a kiinnityslevyn 405 takapuolella oleva jousie • · · • · ♦ **’.* pyrkii vääntämään lukituselimiä 415a kuvassa nähtävään asentoon, tavaili * t • ♦ * 27

Mekaanisvälitteinen ahtaminen päälle ja pois vapaakytkimellä 400b (

Kuvan 6A vapaakytkintä 400b käytetään ns. mekaanisen, tai toisin sanoen ketjuvälitteisen, tai vaihtoehtoisesti hihna- tai hammasvälitteisen ahtamis< päältä kytkemiseen. Kyseinen vapaakytkin 400b toimii päinvastoin, kuin va 5 Toiminnan muutos saadaan aikaan yksinkertaisimmin asentane vapaakytkimeen 400a nähden identtinen vapaakytkin 400b toisin päin ki 400a akselille 404a, vapaakytkimelle 400b varattuun kohtaan kyseisti Toimintaperiaatteen ymmärtämisen helpottamiseksi mainittu vapaakytki kuvattu samasta suunnasta, kuin vapaakytkin 400a ja sen rakenne on te 10 käänteiseksi vapaakytkimen 400a rakenteeseen nähden. Todellisessa as< nähtävät osat, kuten lukituselimet 415b olisivat siis kiinnityslevyn 405b tak; vapaakytkin 400b olisi toisin päin. Tällöin esim. kiinnityslevyn 405b tak* jousen rakenteeseen (ei näytetty) ei oikeasti tarvitse tehdä muutosta, joka omainen, mikäli rakenne pitäisi muuttaa vapaakytkimen (6B) toisin pe 15 sijasta. Kun voima välittyy kyseiselle vapaakytkimelle 400b (kuvan 6C käydessä) pääasiallisesti nuolen 402b suuntaisesti hammasrattaalta 410b, s vapaakytkin 400b ottaa kiinni. Tämä johtuu siitä, että hammasratas 41C kuvassa 6C nähtävän esim. kampi- tai apuakselilla olevan hamma: hammasrattaan 453 pyörittamänä nopeammin kuin vapaakytkimen 400b ·:·: 20 esim. kuvassa 8B nähtävän ahtimen 455 akseli 404a. Lukituselinten 4151 | ·[: 405b takapuolella oleva jousielin (ei näytetty) pyrkii vääntämään luki 9 » 5 kuvassa 6A nähtävään asentoon. Tämä aikaansaa, että lukituselin 415b ki< varassa kuvassa 6A nähtävään asentoon, jossa lukituselimen päät 414b, ·« 9 « · » * . * akseliin 404a liittyviin hammaselimiin 406b ja hammasrattaan 410b hamm O 25 . , Vapaakytkimen ja ahtimen rakenteesta

* 9 I

‘ ‘ Sisemmät hammaselimet 406b liittyvät holkkimaiseen osaan 408b esim. hits * ♦ 4 28 avulla turbiinin 452 juoksupyörän pyörittämänä. Ahdin 455 voi olla muu kuvan IA tai IB ahdin la, Ib tai kuin kuvan 3 ahdin le, mutta : hammasratasta 7. Tällöin akselia 6, 6b myös parhaiten pidennetään ja ku nähtävään ilmanottokanavaan 39 kohtaan 39X tehdään laakerointi (ei näy 5 läpi vientiä varten. Kyseisen läpiviennin toiselle puolelle asennetaan kuva; vapaakytkimet 400a, 400b. Kuvaillusta ratkaisusta nähdään esimerkki kuva; 455 yhteydessä, jonka yhteydessä ratkaisua myös selitetään.

Järjestelmä 511 kuvassa 7, mekaanisesti välitetyn ahtamisen kytkemisei 10 Kuvassa 7 nähdään järjestelmä 511, ja vielä eräs voimansiirtojärjestely. Jäij hammaspyörään 504 liittyy esim. tyypiltään kuvan 2A vapaakytkimen 29 tyypiltään kuvan 6A vapaakytkimen 400b kaltainen vapaakytkin, mutta mainitussa tapauksessa varustettuna hammasrattaan sijasta hammaspyör mainittu vaihtoehtoinen vapaakytkin 29a, 400b aikaansaa ns. pakkotoimis< 15 välitetyn ahtamisen kytkemisen päälle ja pois. Hammaspyörä 504 saa ] hammaspyörältä 510, joka on asennettu esim. kampiakselille ja pyörittää 507b, 507c ja hammasvaihteitten 502, 503 välityksellä ahdinta 501 vapaak vaihtoehtoisesti käytettävän vapaakytkimen 400b ollessa kytkeyb Hammaspyörät 505, 506 on yhdistetty hammasvaihteeseen 502 ; ··*·· 20 Hammasvaihde 502 on yhdistetty hammasvaihteeseen 503 akselilla 5071 päässä oleva hammaspyörä 530 on yhdistetty hammasvaihteeseen suora* • · •Vt akselilla 507c.

• · « * • · ·*« : *.* Järjestelmä 511 kuvassa 7, turboeompound-toiminnon kytkemisen pä; 25 Hammaspyörään 505 liittyy esim. tyypiltään kuvan 2B vapaakytkimen 29 vaihtoehtoisesti tyypiltään kuvan 6B vapaakytkimen 400a kaltainen vapi · myös viimeksi mainitussa tapauksessa varustettuna hammasrattaan sijasta hi • · • · 29 kyseinen voimansiirto liittyy, ja hammasrattaan 530 kytkeytyminen ai hammasvaihteen 503 sisään, on esimerkiksi sellainen kuin kuvassa 8A voi

Kuvan 8A turboahdin 501 5 Kuvassa 8A nähdään tarkemmin kuvan 7 jäijestelmässä näytetty turboahdii turboahdin 501 on tehty sisäisin jäijestelyin siten, että sen avulla vc eräänlaista ainakin osittain kaksiportaista ahtamista. Kyseisessä turboah potkurimaiseen siipipyörään 512b kuuluvat siivet 512a, joiden nousun tai ts, vinon muodon avulla saadaan aikaan esim. puhaltimista ja tuulettimista ti 10 suhteellisen matalapaineinen ahtamisen ykkösvaihe. Siipiä 512a on esim. ehkä parhaiten neljä, ja ne sijaitsevat symmetrisesti toisiinsa nähden ympyri siten saatavissa pyörimisliikkeen suhteen hyvään tasapainoon. Siipien 512 olla esim. melko kovaa muovimateriaalia, joka on suhteellisen ke\ kevytmetallia. Saavutettu esiahtamisen paine riippuu mm. siipien 512a 15 mainitusta noususta, sekä kulloisestakin ahtimen 501 akselin 507c Tarvittavat ominaisuudet riippuvat mm. moottorin 500 tyypistä ja käytte Kyseisten siipien 512a imemänä ahdin 501 imee ilmaa ahtimen 50 rengasmaisesti asetettujen aukkojen 513b ja rengasmaisen suodattimen 513c 516. Suodatin 513a voi olla esim, suodatustarkoitukseen valmistettua va ... -: 20 esim. ns. paperisuodatin. Suodatin 513a on asennettu rengasmaiseen suodat joka on valmistettu esim. revitetystä pellistä tai teräsverkosta.

* * » ψ suodatinkotelo 514, sekä kammiota 516 ympäröivä siipipyörän 512b *** kiinnitetty ruuvein 518a ahtimen 501 runkoon 519. Ilma joka virtaa ahtime ** * i \ · ja mm. kompressorin 524a pohjan 517 muodostavan kotelon 515 kammion • · · 25 tilassa viilentää kompressoria 524a ja siten moottoriin 500 mene lämpeneminen kompensoituu.

• · · • · · ·*· « ··· • · * * 30 moottorin 500 öljynkierrosta voiteluöljyn putkistojen 520b kautta kuvas tavalla. Voitelua voidaan verrata kuvan 3 ahtimen Ib laakereiden 72 voitelu kautta. Siipipyörä 512b on kiinnitetty akseliin 507c esim. puolikuun muotoi: pyörimisliikkeen suhteen, sekä aksiaalisen liikkeen suhteen esim. lukitusle 5

Ilman johtaminen kompressoriin

Kammiosta 516 ilma johdetaan putkimaisen kanavan 526a, 526b kautta kon imupuolelle kyseisen kompressorin imukanavan 527 yhteyteen. Parhain kanava 526a tai kyseisen kanavan osa viedään esim. putkimaisen osan tai ul< 10 seinämän 526b avulla lähelle kompressorin 524a juoksupyörää 525, työnt) mainitun juoksupyörän siipien väliin sopivaan kohtaan myös ympyrän 1 kyseisen kanavan 526a, 526b tuoma paineistettu lisäilma häiritsee vähit< virtausta ja kompressorin 524a juoksupyörän 525 aikaansaamaa imua kon imukanavassa 527. Putkimainen kanava 526a liittyy liitososassa 528 15 siipipyörän 512b kammiota 516 ympäröivään koteloon 517, siten kuin pu ennestään tunnettu. Kompressorin 524a imu kanavaan 527 putkimainen kari liitetään esim. valmistusvaiheessa kyseisiä osia yhteen valettaessa, tai kokonaan yhdessä valamalla. Vaihtoehtoisesti käyrä putki, kuten put työnnetään kanavaan 527ja varustetaan esim. liian syvälle työntymisen e *:·*: 20 elimin kuten laipoin, sekä tarvittavin ja tiivistinelimin (ei näytetty). Kai : * ·|: 526a, 526b, 527 ja ahtimen rungon 519 ja koteloiden 515,532 välissä käytet • * tiivisteitä tunnetulla tavalla (ei näytetty).

• » • « «·· * * * : . * Asentaminen • a * • » **··* 25 Asennusvaiheessa, kun esim. siipipyörä 512b koteloineen on asennei lukkolevyj en ja kiilan avulla, asennetaan kompressorin juoksupyörä 525 esi: • « * « · · ·".* ja kiilan avulla akselille 507c. Tämän jälkeen asennetaan kompressorin 5'.

« · « · 31 runko-osan 529 uraan lukiten kyseisen imukanavan 529 sitä sopivaa paikoilleen, siten, että runko-osan 529 ura menee pohjaan kiinni kotelo* putkimaisen kanavan 526a kiinnityselimen 528 saa myös kierrettyä kierteell 512b koteloon 515.

5

Asentaminen hammas vaihteeseen

Akselin 507c päässä on mutterilla 531 kiinnitetty hammaspyörä 530, j asennettaessa kuvassa 7 nähtävään hammasvaihteeseen 503. Ahdin 5 ahtimen 501 asennuslaipasta 535 pultein 532 mainitun hammasvaihteen 1 10 tiivistetään asennuslaipan ja kotelon välisellä tiivisteellä 537. Turbiinin 52 523 poistopuolella on kuristusventtiili V85b, tai vaihtoehtoisesti kuristuslä toiminta on verrattavissa edellä kuvattuihin vastaavaan kuristusvem kuristusläppään 21 a, 21 b.

15 Kuvan 8B turboahdin 455

Kuvat 8 A ja 8B poikkeavat vain joiltain osiltaan toisistaan, jonka vuoksi osi samaa numerointia. Kuvan 8B turboahdin 455 on täydellisemmin sisäisesti kuin kuvan 8 A turboahdin 501, koska kaikki ilma kompressorille 524b tule kautta siipipyörän 512b puhaltamana. Ts. kompressorin 524b juoksupyc *:·*: 20 kanavan 536 ohi muuta ilmaa. Lisäksi ahdin 455 on erityisesti sovellettu ] M · • vapaakytkinten 400a, 400b yhteyteen, eikä kyseisen ahtimen pyörimisno • * \ V nousta yhtä suureksi kuin tavallisen turboahtimen, jotta tarvittava ahtopaine φ * * ..: Täten ahtimen 455 pyörimisnopeus voi jäädä tasolle, jolla ketjukäyttö on r • · ♦ ♦ · * ♦ * • » • · · « * *·*·* 25 Sisäinen esiahdin . . Kyseisessä turboahtimessa 455 on potkurimaiseen siipipyörään 512b kuulu i · » • · « *!!/ joiden nousun tai ts. kierteellisen tai vinon muodon avulla saadaan aikaan es • * • · 32 ahtimen 455 runkoon 519 tehtyjen aukkojen 513b ja rengasmaisen suoda kammioon 516. Suodatin 538 voi olla esim. suodatustarkoituksee vaahtomuovia, tai esim. ns. paperisuodatin. Suodatin 538 on asennettu suodatinkoteloon 539, joka on valmistettu esim. osittain revitetystä peliisi 5 parhaiten ole heti aukkojen 513b lähellä, vaan vasta kauempana esim. sr Tällöin ilma joutuu kulkemaan suodattimen läpi paremmin koko suodatu käyttäen. Rengasmainen suodatinkotelo 539, sekä kammiota 516 ympäri 512b kotelo 515 on kiinnitetty ruuvein 518, 518b ahtimen 455 runkot suodatinkoteloa ympäröi kiristyspanta 543, joka ruuvin avulla kiristää suod 10 toisen pään ahtimen 455 ympärille. Ilma joka virtaa ahtimen 455 yir kompressorin 452b pohjan 517 muodostavan kotelon 515 kammion 516 pu viilentää kompressoria 524b, vaikka myös ilma itse lämpenee. Siten menevän ahtoilman lämpö ei kasva ainakaan olennaisesti enempää ki puristuminen ahtimessa 455 aikaansaa.

15

Laakerien 520,521 voitelu

Rengasmainen suodatinkotelo 539 ja suodatin 538 on parhaiten katkaiseman osaan ahtimen 455 rungon 519 ympärille. Rengasmaisuus jätetään i laakereiden 520 voitelukanavien ja/tai voiteluputkien (ei näytetty) 1 20 mainituista suodatinosista 539, 538 tarvittavalla tavalla. Turbiinin 544 juok: * 1 siipipyörän 512b välillä olevat laakerit 520, sekä kompressorin 524b jut 1 1 puoleinen akselin päässä oleva laakeri 521 saavat voitelunsa parhaiten kuva; • 1

·2'· moottorin 450 öljynkierrosta voiteluöljyn putkistojen kautta (ei näytetty). V

• » · Γ'1: verrata esim. kuvan 3 ahtimen Ib laakereiden 72 voiteluun kanavien 71 ka 25 512b on kiinnitetty akseliin 404a esim. puolikuun muotoisen kiilan avulla p suhteen, sekä aksiaalisen liikkeen suhteen esim. lukituslevyin 520.

* 1 « « 1 • · φ ··« ·

M

2 * · 33 osassa 540 oleva nystyrä 541 levittää kanavan 536 runko-osan 542 rengas 542 kyseisessä osassa olevien halkioiden kohdalta siten, että mainittu nys sille kyseisessä runko-osassa varattuun syvennykseen. Kyseinen suu kiristyspannassa 533 olevan kiristysruuvin avulla paikoilleen (kiristysrmr 5 Kaikkien kanavien ja koteloiden, sekä ahtimen 455 runko-osan 519 ja si kotelon 515 välissä käytetään tarvittaessa tiivisteitä millä hyvänsä tunne näytetty).

Asennusjärjestys 10 Asennusvaiheessa, kun esim. siipipyörä 512b koteloineen 515 on aser mainittujen lukkolevyjen ja kiilan avulla, asennetaan kompressorin juoksu] lukituslevyn ja kiilan avulla akselille 404a. Sitten asennetaan kompressorin i ruuvein 518c 518b. Edullisesti käytetään kuparitiivistettä koteloiden 51 Kuristusläppä 21b asennetaan ahtimen 455 poistokanavaan 545 vivun 24b ] 15

Hammasrattaisiin liittyvät ketjukayttöiset vapaakytkimet 400a, 400b;

Akselin 404a päässä on mutterilla 531 kiinnitetyt hammasrattaisiin 410a vapaakytkimet 400a, 400b, jotka nähdään tarkemmin kuvissa 6A ja 6B juoksupyörän 452 poistopuolella on kuristuselin, kuten esim. kuristus ·;··· 20 vaihtoehtoisesti esim. kuristusventtiili V85. Mainittujen kuristuselinten toim :*·*: jo esim. kuvien IA ja IB ja 3 selitysten yhteydessä ja tässä tarkoitettu toi : samankaltainen kuin edellä on selitetty.

• o • · • · «** • * * : Esimerkiksi kuvissa 8A ja 8B nähtävän ahtimen 501, 455 kompressoi • * * • · *···* 25 juoksupyörää 525, 451 ja siipipyörää 512b voidaan turbiinin 522, 544 sija lisäksi pyörittää esim, sähkömoottorin avulla millä hyvänsä tunnetulla taval * · · • tl Tällöin sähkömoottori (ei näytetty) asennetaan samalle akselille 507c • ·

Claims (14)

34

1. Laitejärjestely pakokaasuahtamisen parantamiseksi, jonka järjestelyn kolmea polttomoottorin (20,150,450,500) ahtamisen tilaa, nimittäin mekaa 5 täyttä turboahtamista, ja turbocompound-ahtamista, ja että mekaaniseen ah ensimmäinen voimansiirtolinja (hammaspyöriä sisältävä, 8,15,17,29a, li 6, (5)) (hihna-tai ketjupyöriä sisältävä 453, 457, 400b, 404a, 451), ja ti ahtamiseen liittyy osaksi erilainen toinen voimansiirtolinja (hammaspyöriä 7, 9a, 11, 10, 13, 29b, 16, 14, 8) (hihna- tai ketjupyöriä sisältävä 452, 4C 10 jonka välityssuhde eroaa edellä mainitun mekaaniseen ahtami voimansiirtolinjan välityssuhteesta, tunnettu siitä, että mekaaninen ai turboahtaminen, ja turbocompound-ahtaminen kytketään kukin vuorollaan vapaakytkinten tai sen kaltaisten kytkinten (hammaspyörään liittyvien 29a, 2 ketjupyörään liittyvien 400a, 400b) avulla tietyn kytkentäjäijestelyn mi 15 ensimmäinen kytkin (hammaspyörään liittyvä 29a) (hihna- tai ketjupyörää automaattisesti olennaisesti irrottaa otteensa, kun ahtimelle (la, Ib, le, johtavan voimansiirtoelimen (13, 133, 507a) pyörimisnopeus ai voimansiirtoelimeen (13, 133, 507a) nähden viereisen, esim. ulomman pyörimisnopeuteen nähden, ja toinen kytkin (hammaspyörään liittyvä 2L, *! * *: 20 ketjupyörään liittyvä 400a) automaattisesti ja olennaisesti kytkeytyy kiinni M * * *,* johtavan voimansiirtoelimen (13, 133, 507) pyörimisnopeus saavuttaa voim • * \V (13, 133, 507a) nähden viereisen, esim. ulomman osan (16) pyörimisno • · a • a *··** molemmat kytkimet ovat tyypiltään ns. vapaakytkimiä, tai toiminnaltaan • · a • » t kaltaisia pyörimisnopeuden alkavan eroavuuden tai pyörimisnope a ** ** 25 yhtenevyyden mukaan pakkotoimisesti irrottavia ja kytkeytyviä kytkimiä. a a a a a • a a aa* a a » a a « a a a aa 35

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen iaitejäijestely, tunnettu siitä, e ahtamisen ensimmäisen vapaakytkimen (29a, 400b) irrotettua otteer turboahtaminen, jonka aikana turboahdin (la) toimii itsenäisesti erotettu] ahtamiseen liittyvästä ensimmäisestä voimansiirtolinjasta (hammaspyöriä 5 17,29a, 13,10,11, 9a, 7, 6, (5)) (hihna-tai ketjupyöriä sisältävä 453,457,4( sekä turbocompound-ahtamiseen liittyvästä toisesta voimansiirtolinjasta sisältävä (5), 6,7,9a, 11,10,13,29b, 16,14, 8) (hihna- tai ketjupyöriä sisä 400a, 454). 10

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen Iaitejäijestely, tunnettu siitä, että ti toiminta kytkeytyy päälle turbocompound-kytkentää varten olevan toisen (29b, 400a) avulla, vasta kun pakokaasun paine ja/tai pakokaasun Iiikenop< juoksupyörällä (5) tietyllä tavalla ylittää täyteen turboahtamiseen tarvittavan 15

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen Iaitejäijestely, tunnettu siitä, etti kompressorin (2) juoksupyörän (3) pyrkiessä pyörimään hitaammin kui ahtamiseen liittyvät voimansiirtoelimet (15, 17) määräävät, ensimmäinen va ·:··; 20 400b) kytkee voimansiirron ahtimelle (la) toimimaan ensimmäisen voi :*·*: (hammaspyöriä sisältävä, 8, 15, 17, 29a, 13, 10, 11, 9a, 7, 6, (5)) (hihna \V sisältävä 453, 457, 400b, 404a, 451) kautta, taaten mainitulle ahtimei ·*« \..s juoksupyörälle (3) tietyn polttomoottorin (20) kierrosluvusta ja • i * ^ ·** (hammaspyöriä sisältävä, 8, 15, 17, 29a, 13, 10, 11, 9a, 7, 6, (5)) (hihna *··’ 25 sisältävä 453, 457, 400b, 404a, 451) välityssuhteesta riippuvan . , pyörimisnopeuden. « · · # · « • «I e «·· · • · 36

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitejäijestely, tunnettu siitä, ettl juoksupyörän (5) pyrkiessä pyörimään pakokaasuenergian voimalla m polttomoottorin (20) ja ahtimen (la) välisen toisen voimansiirtolinjan sisältävä (5), 6, 7,9a, 11,10,13,29b, 16, 14, 8) (hihna- tai ketjupyöriä sisä] 5 400a, 454) voimansiirtoelinten (14,16, 454, 410a) välityssuhde ja pyörimisnopeus määrää, kytkentäelin (29b, 400a) kytkee voimansiirron polttomoottorille (20) toimimaan turbocompound-toiminnalla ja tietyllä (20) kierrosluvusta ja voimansiirtolinjan ((5), 6, 7, 9a, 11, 10, 13, 2 välityssuhteesta riippuvalla enimmäisellä pyörimisnopeudella. 10

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitejäijestely, tunnettu siitä, ett vapaakytkimen (29a, 400b) irtikytkeytymishetki ja toisen vapaakytkimen (2' kytkeytymishetki riippuu polttomoottorin (20) kierrosluvun lisäksi pakokaa 15 pakokaasun liikenopeudesta.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitejäijestely, tunnettu siitä, ett turbiinin (4) jälkeiseen pakokaasun poistokanavaan (30) tai moottorin (20 *:·*: 20 ( 31) on asennettu kuristuselin (21a, 21b, 21c, V85) jonka avulla pakoka • mahdollista kuristaa ainakin osakuormilla. e « • · # * · · • * «•I • · » · ··· ·· * • I I

·' 8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitejäijestely, tunnettu siitä, että ham • * *···* 25 17 tai 504 ja 505, tai 137 ja 136) liittyvien vapaakytkinten (29a, 29b) pari , , vapaakytkin (29a) ja vapaakytkin (29b), ja/tai hammasrattaisiin (4] • ♦ · * · i *11,* hihnapyöriin (410a, 410b) liittyvien vapaakytkinten (400a, 400b) parii * · 37

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitejäijestely, tunnettu siitä, että ham 17, tai 504 ja 505, tai 137 ja 136) liittyvät vapaakytkimet (29a, 29b) toi vapaakytkimiin liittyvän vastaavan kuulan (25a, 25b) ja vastaavaan ki vastaavan jousen (27a, 27b) avulla, ja/tai että hammasrattaisiin (4 5 hihnapyöriin (410a, 410b) liittyvät vapaakytkimet (400a, 400b) toimival (415a, 415b) ja kyseisiin lukituselimiin nähden viereisten, hammasrattaa esim. sisäkehällä olevien ulompien hammaselimien (411a, 411b) avulk (404a) kiilan (407a) ja holkkimaisen osan (408a) avulla lukittujen, lukitu 415b) nähden viereisten, holkkimaisessa osassa (408a) olevien es 10 hammaselinten (406a, 406b) avulla.

10. Patenttivaatimuksen 1 ja/tai 9 mukainen laitejäijestely, tunne pakokaasuahtimen (la) akselin (6) ja polttomoottorin (20) akselin (8 15 hammaspyöriin (16jal7tai 504 ja 505, tai 136 ja 137) liittyviä kytkentäel on ainakin kaksi, tai että esim. polttomoottorin (450) ja ahtimen hammasrattaisiin tai hihnapyöriin (410a, 410b) liittyviä kytkentäelimiä ( ainakin kaksi. 20

11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitejäijestely, tunnettu siitä, että • * ·βίβϊ tapahtuu ainakin osaksi hydraulisesti, ja/tai että vääntövärähtelyjä vaimennet * ·* toimielimen (10) avulla. *· · • · · • t • « !...: 25

, # 12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitejäijestely, tunnettu siitä, että i · · tapahtuu hammaspyörien (14, 15, 16, 17, 11, 9, 7, 530) ja/tai (509, 510,: #«4 < -aa. < · * * . . . .. . 38

13. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitejäqestely, tunnettu siitä, el aikaansaamiseen osallistuu ahtimen (501, 455) kompressorin (524a, 5241 (525, 451) lisäksi kyseisen juoksupyörän kanssa samalla akselilla oleva si siipineen (512a). 5

14. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitejärjestelys tunnettu siitä, että p (150) liittyy kaksi ahdinta (121,140) joista ensimmäisen ahtimen (121) pyöi on kytkettävissä voimansiirron välityksellä moottorin (150) pyörivään ak 10 ahdin (140) toimii ilman moottorin (150) pyörivään akseliin kytke mekaanista kytkentää olevana ahtimena, ahdinten (121, 140) ollessa vir (151, 152, 153) kytkettyinä ns. sarjaan, esim. siten, että ensimmäiseltä tuleva ahtoilman virtauskanava (153) yhtyy toiselle ahtimelle (1 tulovirtauskanavaan (151), ennen toista ahdinta (140) ja kyseisen ahtimei 15 (141) juoksupyörää (143), paineen nostamiseksi ja painekäyrän painoalueen moottorille (150) menevässä toisen ahtimen (140) ja moottorin välisessä v (152), tai vaihtoehtoisesti kytkettyinä ns. rinnan, esim. siten, että ensimmä (121) tuleva ahtoilman virtauskanava (153) on kytkettynä toiselta s moottorille (150) menevään virtauskanavaan (152) etupäässä painekäyr ·:··: 20 laajentamiseksi kyseisessä moottorille (150) menevässä viimek j * ·]: virtauskanavassa (152). • · i · · * * * • · i»· • · • « ·· · ·· · • · · • » * I »»· • * • * ··· * · « I · * · · · ·· · • m • « 39