FI123029B - Polttomoottorikone ja sen käyttömenetelmät - Google Patents

Description

Polttomoottori kone ja sen käyttömenetelmät

Keksintö koskee polttomoottori konetta jossa on vähintään yksi männän käsittävä sylinteri, joka on varustettu vähintään yhdellä imuventtiilillä, 5 ja laitteella veden syöttämiseksi typen oksidien redusointiin.

Keksinnön tarkoituksena on kehittää johdannon mukainen poltto-moottorikone siten, että vähäisillä valmistuskustannuksilla voidaan lisätä tarkasti annosteltavissa oleva vesimäärä.

Tämä saavutetaan keksinnön mukaisesti siten, että imuventtiilin tai 10 imuventtiilien alueelle on järjestetty vähintään yksi imutahdin alussa avautuva suihkuventtiili veden syöttämiseksi. Koska veden suihkutus tapahtuu verrattain vähäistä painetta vastaan, voidaan myös työskennellä vähäisillä suihkutuspai-neilla. Sellainen suihkutus edellyttää vain edullisia, pienen tilan vieviä rakenneosia. Suihkutuksen välitön läheisyys jokaisen sylinterin imuventtiiliin mahdol-15 listaa hyvin tarkan annostelun.

Suihkuventtiili käsittää edullisesti sumutussuuttimen, joka suihkuttaa veden palamisilman virtaukseen. Tämä toimenpide edistää veden sekoittumista palamisilman kanssa.

Menetelmän mukaisen keksinnön muodon mukaan keksinnön mu-20 kaisen polttomoottorikoneen käyttämiseksi turboahtimella on aikaansaatu, että suihkutettu enimmäisvesimäärä määrittyy ainakin turboahtimen tuoman palamisilman lämpötilan ja paineen arvojen avulla siten, että palamisilman ja veden seoksen kastepistelämpötila ei alitu. Tämä toimenpide estää pienten vesipisaroiden esiintymisen sylinterissä, sillä vettä suihkuaa vain sen verran kuin 25 sitä voi höyrystyä.

Sen vesimäärän olennainen lisääminen, joka voidaan lisätä turboah-o timen tuomaan palamisilmaan ilman, että muodostuu pisaroita, saavutetaan

CM

^ eräällä toisella keksinnön muodolla siten, että työskennellään korotetulla pa- t lamisilman lämpötilalla. Täten palamisilman kosteuspitoisuutta voidaan nostaa ° 30 huomattavasti.

| Muut tunnusmerkit ja edut ilmenevät lopuista alivaatimuksista sekä o) keksinnön kahden suoritusesimerkin selostuksesta piirroksen perusteella.

§ Tässä esittää: o kuvio 1 ensimmäisen suoritusesimerkin kaavamaisen leikkausesi- o ^ 35 tyksen kuvio 2 toisen suoritusesimerkin kuviota 1 vastaavalla esityksellä ja 2 kuviot 3 ja 4 kaavamaiset esitykset kahdesta laitteesta palamisilman lämpötilan korottamiseksi.

Suoritusesimerkit perustuvat polttomoottorikoneeseen jossa on it-sesytytys ja vähintään yksi turboahdin, keksinnön rajoittumatta tähän poltto-5 moottorikonetyyppiin.

Piirros esittää sylinterin 1 ja männän 2. Sylinteriin 1 johtavat ilman imukanava 3 ja pakokanava 4, joihin on sijoitettu imuventtiili 5 ja pakoventtiili 6. Sylinteriin voi olla sijoitettu myös useita tulo-ja/tai pakoventtiilejä.

Tässä suoritusesimerkissä ilman imukanavaan 3 on sijoitettu välit-10 tömästi imuventtiilin 5 vastepinnan yläpuolelle suihkuventtiili 7, joka päättyy sumutussuuttimeen 8. Suihkuventtiilin 7 suihkutussuunta on suunnattu suunnilleen poikittain nuolella a merkittyyn, imukanavaan 3 ahtoilmajohdon 9 kautta syötettävän palamisilman virtaussuuntaan nähden.

Veden tulojohtoon 10 liitetty suihkuventtiili 7 avataan ja suljetaan 15 tahditetusti. Tähän on järjestetty ohjauslaite 11, johon syötetään ensinnäkin imuventtiilin 5 asennon käsittävä ohjausarvo. Tämä ohjausarvo voidaan ottaa esimerkiksi nokka-akselista ja se määrittää suihkuventtiilin 7 avaamista avattaessa imuventtiiliä 5. Toiseksi sylinteriin 1 syötetyn palamisilman lämmön ja paineen arvot syötetään yksinkertaisimmassa tapauksessa ohjauslaitteeseen 20 11. Tästä ilmenee enimmäisvesimäärä, joka voi höyrystyä ilman, että kastepis- telämpötila ylittyy. Jos nämä arvot ilmoittavat, että syötetyn veden myötä saavutetaan kastepiste, ohjauslaite antaa sulkemisimpulssin suihkuventtiilille 7. Siten varmistuu, että syötetty vesimäärä voi höyrystyä täysin. Suihkuventtiili 7 sulkeutuu kuitenkin viimeistään silloin, kun imuventtiili 5 sulkeutuu.

25 Jotta sylinteriin saataisiin tuotua mahdollisimman suuri vesimäärä, on edullista työskennellä korotetulla palamisilman lämpötilalla. Tämä saavute-5 taan siten, että palamisilmaa jäähdytetään vain rajoitetusti. Silloin toimintapai-

(M

^ koissa, joissa on voimassa vähemmän tiukat poistokaasumääräykset, jäähdy- v tysnesteen lämpötilaa voidaan laskea. Ääritapauksessa ahtoilman jäähdytin ° 30 voidaan kytkeä kokonaan pois päältä.

£ Palamisilman korotetun lämpötilan saavuttamiseksi on käytettävissä oi kuvion 3 mukainen järjestely. Tässä turboahtimeen 15 on kytketty ahtoilman § jäähdytin 16, joka käsittää jäähdytysveden tulojohdon 17 jossa on syöttö- § pumppu 18 sekä jäähdytysveden poistojohdon 19. Jäähdytysveden tulojohdon ^ 35 17 ja jäähdytysveden poistojohdon 19 väliin on järjestetty yhdysjohto 20, joka on virtaussuunnassa sijoitettu ennen syöttöpumppua 18. Yhdysjohto 20 kä- 3 sittää säätöventtiilin 21, jonka kautta säädettävissä oleva määrä kuumaa jäähdytysvettä voi valua jäähdytysveden poistojohdosta 19 jäähdytysveden tulojoh-toon 17. Tällä kuuman jäähdytysveden sekoittumismahdollisuudella kylmään jäähdytysveteen voidaan korottaa kylmän jäähdytysveden tulolämpötilaa ah-5 tollman jäähdyttimeen 16. Ahtoilman jäähdyttimen jäähdytysnesteen lämpötilaa siis korotetaan sen jäähdytystehon vähentämiseksi. Turboahtimesta 15 ahtoilman jäähdyttimen 16 kautta tuleva palamisilma voidaan siksi syöttää korotetussa lämpötilassa ahtoilmajohtoon 9.

Kuvio 4 esittää toisen mahdollisuuden korottaa palamisilman lämpö-10 tilaa. Tässä turboahtimeen 22 on kytketty ahtoilman jäähdytin 23, jolle toimitetaan kylmää vettä jäähdytysveden tulojohdon 24 kautta, jossa on syöttöpump-pu 25, ja joka käsittää jäähdytysveden poistojohdon 26 kuumaa jäähdytysvettä varten. Turboahtimen 22 ja ahtoilman jäähdyttimen 23 välisestä yhdysjohdosta 27 erkanee ahtoilman jäähdyttimen 23 ohittava johto 28, joka päättyy ahtoilman 15 jäähdyttimen 23 ja ahtoilmajohdon 9 väliseen yhdysjohtoon 29. Johtoon 28 on sijoitettu venttiili 30, jolla voidaan säätää ohitusjohdon 28 virtauksen poikkileikkausta. Sen mukaan, onko säätöventtiili 30 enemmän vai vähemmän laajasti auki, voidaan sekoittaa suurempi tai pienempi osa kuumaa, turboahtimesta 22 tulevaa palamisilmaa jäähdyttämättömänä ahtoilman jäähdyttimen 23 kautta 20 tulevaan palamisilmaan ja siten korottaa lämpötilaa.

Säätöventtiilejä 21, 30 voidaan säätää käsin tai ohjauslaitteella 11. Näiden venttiilien ohjaaminen ohjauslaitteen välityksellä tarjoaa sen lisäedun, että palamisilman maksimilämpötila voidaan helposti säätää mäntäpolttomoot-torikoneen lämpöylikuormituksen välttämiseksi.

25 Lisättävän vesimäärän erittäin tarkkaa ohjausta varten ohjauslait teeseen voidaan syöttää lisäksi turboahtimen imemän ympäröivän ilman lännet pötilan, paineen ja suhteellisen kosteuden arvot sekä polttomoottorikoneen

CM

^ hetkellinen kierroslukuja teho. Ohjauslaitteen 11 käsittelemiä palamisilman T lämpötilan ja paineen arvoja voidaan käyttää myös suihkuventtiilin 7 läpi valu- ° 30 van veden määrän säätämiseen vedenpaineen avulla. Sellainen järjestely rea- £ goi nopeasti ja tarkasti ohjausventtiilien muutoksiin ja siten polttomoottori koen neen hetkelliseen kuormitukseen.

si- § Kuvion 2 mukaisessa suoritusesimerkissä ne osat, jotka vastaavat

CO

o kuvion 1 mukaista suoritusesimerkkiä, on varustettu samoilla viitemerkeillä.

00 35 Tässä on sijoitettu suihkuventtiili 12 sylinterin 1 yläreunaan 13, ni mittäin suoritusesimerkissä imuventtiilin 5 iskun huippukohtaan. Jos on ole- 4 massa useita imuventtiilejä, jokaiseen näistä venttiileistä voi olla sijoitettu suih-kuventtiili. Jokaisen suihkuventtiilin (2) suihkutussuunta on suunnattu venttiili-lautasen 14 avulla ohjatun palamisilman nuolella b merkityn osan virtaussuun-nan vastaisesti. Tämä järjestely tarjoaa sen edun, että vettä voidaan suihkuttaa 5 myös silloin, kun suihkuventtiili 5 on suljettu ja männän 2 puristusisku alkaa. Tällöin puristus johtaa lämpötilan nousemiseen, joka edistää edelleen veden höyrystymistä. Tässä tapauksessa suihkutettua vesimäärää ohjataan suihkuventtiilin valumisen poikkileikkauksesta ja vedenpaineesta riippuen siten, että suih-kutus on päättynyt, kun puristuspaine nousee sylinterissä.

10 Erään toisen vaihtoehdon mukaan suihkutusventtiili tai suihkutus- venttiilit on sijoitettu sylinterinkannessa 15 imuventtiilin tai imuventtiilien viereen siten, että vesi tulee sylinteriin 1 ylhäältä päin.

Erityisesti vapaasti hengittävässä polttomoottorikoneessa myös suihkuventtiilin 7 tai 12 ohjaus voi tapahtua vain riippuen imuventtiilin 5 asen-15 nosta.

Kuten edellä olevat suoritukset osoittavat, keksintö ei ole rajoitettu esitettyihin suoritusesimerkkeihin.

δ

(M

CNJ

δ

X

cc

CL

Oi o o

CO

o o

(M

Claims (8)

1. Polttomoottorikone, jossa on vähintään yksi männän vastaanottava sylinteri (1), joka on varustettu vähintään yhdellä imuventtiilillä (5), ja laitteella (7, 10, 12) veden syöttämiseksi typen oksidien redusointiin, ja joka 5 imuventtiilin tai imuventtiilien (5) alueella käsittää vähintään yhden imutahdin alussa avautuvan suihkuventtiilin (7, 12) veden syöttämiseksi, ja jossa koneessa on turboahdin (15, 22), tunnettu siitä, että suihkuventtiilille (7, 12) on järjestetty ohjauslaitteen (11) muodossa välineet, jotka määräävät maksimaalisen suihkutettavan vesimäärän ainakin sylinteriin (1) johdetun palamisil-10 man lämpötilan ja paineen arvojen avulla siten, että palamisilma-vesi-seoksen kosteuslämpötila ei alitu, ja että virtaussuunnassa ennen imuventtiiliä tai imu-venttiilejä (5) on järjestetty laite (15 - 21; 22 - 30) palamisilman lämpötilan haluttua nostoa varten.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen polttomoottorikone, t u n n e t -15 tu siitä, että käytettäessä pakokaasuturboahdinta (15) sylinterin (1) ahtami- seen turboahtimen (15) jälkeen on kytketty ahtoilmanjäähdytin (16), jossa on jäähdytysveden tulojohto (17) varustettuna syöttöpumpulla (18) ja jäähdytysveden poistojohto (19), ja jäähdytysveden tulojohdon (17) ja jäähdytysveden poistojohdon (19) välissä virtaussuunnassa ennen syöttöpumppua (18) oleva 20 yhdysjohto (20), jossa on säätöventtiili (21), jonka läpi säädettävissä oleva määrä kuumaa jäähdytysvettä voi mennä jäähdytysveden poistojohdosta (19) jäähdytysveden tulojohtoon (17).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen polttomoottorikone, tunnettu siitä, että käytettäessä pakokaasuturboahdinta (22) sylinterin (1) ahtami- 25 seen turboahtimen (22) jälkeen on kytketty ahtoilmanjäähdytin (23), johon syö-5 tetään kylmää jäähdytysvettä syöttöpumpulla (25) varustetulla jäähdytysveden CM ^ tulojohdolla (24) ja jossa on jäähdytysveden poistojohto (26) kuumaa jäähdy- ^ tysvettä varten, jolloin turboahtimen (22) ja ahtoilmanjäähdyttimen (23) välises- ° tä yhdysjohdosta (27) poikkeaa ahtoilmanjäähdyttimen (23) sivuuttava johto | 30 (28), joka yhtyy ahtoilmanjäähdyttimen (23) ja ahtoilmajohdon (9) väliseen yh- dysjohtoon (29), jolloin johdossa (28) on säätöventtiili (30), jolla johdon (28) lä- <- g pivirtauspoikkipinta-alaa voidaan säätää.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen polttomoottoriko- ^ ne, t u n n e 11 u siitä, että suihkuventtiili (7) on sijoitettu ilman imukanavaan 35 (3) ennen imuventtiiliä (5).

5. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen polttomoottorikone, tunnettu siitä, että suihkuventtiili tai suihkuventtiilit (12) on sijoitettu sylinterin (1) yläreunaan.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen polttomoottorikone, tunnet-5 tu siitä, että suihkuventtiili tai suihkuventtiilit (12) on sijoitettu imuventtiilin (5) iskun huippukohtaan.

7. Menetelmä polttomoottorikoneen käyttämiseksi jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukaisella turboahtimella, jolloin suihkutettu enimmäisvesimäärä määrätään ainakin palamisilman lämpötilan ja paineen ar- 10 vojen avulla siten, että palamisilman ja veden seoksen kastepistelämpötila ei alitu, tunnettu siitä, että työskennellään korotetulla palamisilman lämpötilalla, jolloin ahtoilmanjäähdyttimen (16) jäähdytysveden lämpötilaa sen jäähdy-tystehon vähentämiseksi kohotetaan sekoittamalla kuumaa jäähdytysvettä kylmään jäähdytysveteen tai suurempi tai pienempi osuus kuumasta, turboah- 15 timesta (23) tulevasta palamisilmasta sekoitetaan jäähdyttämättömänä ahtoil-manjäähdyttimestä (23) läpikulkevaan palamisilmaan.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että työskennellään korotetulla suihkutetun veden lämpötilalla. 20 δ (M (M δ X en CL O) sj- o o CO o o (M