FI123327B - Järjestely mäntäpolttomoottoria varten ja mäntäpolttomoottori - Google Patents

Description

JÄRJESTELY MÄNTÄPOLTTOMOOTTORIA VARTEN JA MÄNTÄPOLTTO-MOOTTORI

5 Tekniikan ala [001] Esillä oleva keksintö koskee järjestelyä mäntäpolttomoottoria varten, jossa moottorissa on jäähdytysjärjestelmä lämmön siirtämiseksi mäntäpolttomoottorista ja moottorin ja/tai sen osien lämpötilan pitämiseksi ennalta määrätyllä alueella, 10 jäähdytysjärjestelmän käsittäessä pääjäähdytysfluidikanavan, jossa on pumppu-järjestelmä, joka pääjäähdytysfluidikanava on järjestetty kulkemaan läpi ainakin osasta moottoria, josta lämpöä otetaan, ja haarakanavan, joka haarautuu pääjäähdytysfluidikanavasta, jossa haarakanavassa on jäähdytysjärjestelmä jäähdytysfluidin jäähdyttämiseksi ja johon jäähdytysjärjestelmään on järjestetty 15 fluidivirtauksen säätölaite kohtaan, jossa haarakanava haarautuu pääjäähdytysfluidikanavasta patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaisesti.

[002] Keksintö koskee myös mäntäpolttomoottoria, jossa on jäähdytysjärjestelmä lämmön siirtämiseksi mäntäpolttomoottorista ja moottorin ja/tai sen osien lämpötilan 20 pitämiseksi ennalta määrätyllä alueella.

Tekniikan taso 25 [003] olttomoottori, erityisesti mäntäpolttomoottori, käsittää useita fluidipiirejä, joissa ^ on säätölaitteet fluidivirtausten säätämiseksi moottorin piireissä. Esimerkiksi moottorin

O

^ jäähdytysjärjestelmää säädetään tyypillisesti pitämään toimintalämpötila vaadituissa O) 9 rajoissa. On myös muita fluidivirtauksia, joiden yhteydessä suoritetaan ainakin o jossakin määrin virtausmäärän säätöä, kuten polttoaineen suihkutus, | 30 ahtoilman/pakokaasun virtaus, vain muutamia mainiten. Yleensä sellaisten co fluidivirtausten säätäminen suoritetaan säätämällä virtausmäärää ainakin jossakin n [g määrin. Periaatteessa kaikilla mäntäpolttomoottorin fluidivirtauksilla on vaikutusta sen 1 35 toimintaan, joidenkin fluidivirtausten vaatiessa hyvin tarkkaa säätöä johtuen niiden

CM

voimakkaasta vaikutuksesta toimintaan.

2 [004] Polttomoottorien toiminnalliset vaatimukset ovat yhä tiukempia ja siten ohjausjärjestelmien tarkkuus ja luotettavuus ovat yhä tärkeämpiä.

Polttoainejärjestelmän, jonka tärkeys on tunnustettu jo kauan sitten, lisäksi tämä liittyy käytännössä kaikkiin mäntäpolttomoottorin fluidivirtausjärjestelmiin, joilla on 5 vaikutusta moottorin kokonaissuorituskykyyn.

[005] Mäntäpolttomoottorin lämpötilan säätö toteutetaan tyypillisesti kierrättämällä vesipohjaista liuosta, jota kierrätetään moottoriin järjestettyjen jäähdytyskanavien kautta poistamaan syntynyttä lämpöä. Koko virtaus tai osa siitä jaetaan moottorin 10 kierrosta ja johdetaan lämmönvaihdinjärjestelmään, jossa liuos jäähdytetään, minkä jälkeen jäähdytetty liuos palautetaan takaisin kiertoon.

[006] Termostaattiventtiilit tunnistavat ympäröivän liuoksen lämpötilan ja toimivat lämpötilamuutosten mukaisesti. Termostaattiventtiilit on tyypillisesti asennettu 15 säätämään moottorista lähtevän fluidin lämpötilaa tai ne voidaan myös asettaa säätämään moottoriin tulevaa lämpötilaa.

[007] Tyypillisissä voimalaitoksen moottorilaitteistoissa ja merialusten moottoreissa moottorin ja keskeisten jäähdyttimien väliset etäisyydet voivat olla pitkiä. Tämä 20 koskee erityisesti suuria mäntäpolttomoottoreita, jotka kykenevät tuottamaan yli 150 kW:n tehon sylinteriä kohden. Putkissa virtausnopeuksia rajoitetaan myös eroosion, korroosion ja korkeiden virtaushäviöiden välttämiseksi. Edellä esitetyn seurauksena vaste ohjaustoimintoon voi olla minuutteja myöhässä. Tästä seuraa, että moottorin todellinen lämpötila vaihtelee liian kylmästä liian lämpimään pitkiä aikoja samalla, kun <m 25 keskiarvo on lähellä termostaattiventtiilin asetusarvoa. Ajoittaiset kuormitusmuutokset ^ saavat tavallisesti myös lämpötilan heilahtelemaan ennen asettumistaan lähelle g asetusarvoja. Mekaaniset termostaattiventtiilit, joita käytetään yleisesti moottoreissa, g pystyvät toimimaan tyydyttävästi vain, jos säätötarkkuuden vaatimukset ovat riittävän x alhaiset. Näin ollen on tarpeen parantaa tekniikan tason ratkaisua kohti tarkempaa ja

CL

30 nopeampaa mäntäpolttomoottorin lämpötilaohjauksen säätölaitetta, co

LO

co

LO

[008] Keksinnön eräänä tavoitteena on saada aikaan fluidivirtausjärjestely δ CM mäntäpoltto-moottoria varten ja mäntäpolttomoottori, jossa säädön suorituskykyä parannetaan huomattavasti verrattuna tekniikan tason ratkaisuihin.

35 3 [009] Keksinnön erään suoritusmuodon eräänä erityistavoitteena on aikaansaada lämpötilan säätöjärjestely mäntäpolttomoottorille, jossa säädön suorituskykyä parannetaan huomattavasti verrattuna tekniikan tason ratkaisuihin.

5

Keksinnön kuvaus

[0010] Keksinnön tavoitteita saavutetaan olennaisesti järjestelyllä mäntäpolttomoottoria varten, jossa moottorissa on jäähdytysjärjestelmä lämmön 10 siirtämiseksi mäntäpolttomoottorista ja moottorin ja/tai sen osien lämpötilan pitämiseksi ennalta määrätyllä alueella, jäähdytysjärjestelmän käsittäessä pääjäähdytysfluidikanavan, jossa on pumppujärjestelmä, joka pääjäähdytysfluidikanava on järjestetty kulkemaan läpi ainakin osasta moottoria, josta lämpöä otetaan, ja haarakanavan, joka haarautuu pääjäähdytysfluidikanavasta, jossa 15 haarakanavassa on jäähdytysjärjestelmä jäähdytysfluidin jäähdyttämiseksi ja johon jäähdytysjärjestelmään on järjestetty fluidivirtauksen säätölaite kohtaan, jossa haarakanava haarautuu pääjäähdytys-fluidikanavasta. Keksinnölle on tunnusomaista, että fluidivirtauksen säätölaite käsittää ainakin kaksi rinnakkaista venttiiliyksikköä, joilla on kaksi toiminta-asemaa.

20

[0011] Keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaisesti fluidivirtauksen säätölaite käsittää rinnakkaisia venttiiliyksiköitä, joilla on erilaiset virtausominaisuudet. 1 2 3

Keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaisesti järjestely käsittää c\j 25 ohjausjärjestelmän, joka on järjestetty ohjaamaan kukin venttiiliyksikkö yhteen ° kahdesta toiminta-asemasta, joiden välillä venttiiliyksikkö voidaan kytkeä venttiili- i g yksiköiden toiminta-asemien yhdistelmän valitsemiseksi.

o x [0013] Keksinnön vielä erään toisen suoritusmuodon mukaisesti ohjausjärjestelmä on 2 30 varustettu anturilla, joka on järjestetty etäälle säätölaitteesta, co m co m 3

Keksinnön vielä erään toisen suoritusmuodon mukaisesti kukin venttiiliyksikkö o cv on varustettu ohjausjärjestelmään liitetyllä toimilaitteella.

4

[0015] Keksinnön vielä erään toisen suoritusmuodon mukaan ohjausjärjestelmä on varustettu ainakin kahdella eri kohtiin moottoria järjestetyllä anturilla.

[0016] Keksinnön vielä erään toisen suoritusmuodon mukaisesti kussakin 5 venttiiliyksikössä on irrotettavasti asennettu kuristuselementti (24), joka vaikuttaa venttiiliyksikön virtausominaisuuksiin.

[0017] Keksinnön vielä erään toisen suoritusmuodon mukaisesti venttiiliyksiköt ovat keskenään identtisiä sillä poikkeuksella, että kuristuselementit (24) poikkeavat 10 toisistaan.

[0018] Keksinnön vielä erään toisen suoritusmuodon mukaisen fluidivirtauksen säätölaite on järjestetty toimimaan hallitusti venttiiliyksiköidensä kahden toiminta-aseman yhdistelmäjoukon kanssa.

15

[0019] Keksinnön tavoitteita saavutetaan olennaisesti myös mäntäpolttomoottorilla, jossa on jäähdytysjärjestelmä lämmön siirtämiseksi mäntäpolttomoottorista ja moottorin ja/tai sen osien lämpötilan pitämiseksi ennalta määrätyllä alueella, joka jäähdytysjärjestelmä käsittää jäähdytyslohkot ahtoilmaa, voiteluöljyä ja sylintereitä 20 varten. Keksinnölle on ominaista, että jäähdytysjärjestelmään kuuluu ensimmäinen ja toinen järjestelmä, jossa ensimmäinen järjestelmä käsittää jäähdytysjärjestelmän sylinterin vaippoja varten ja korkean lämpötilan jäähdytysjärjestelmän ahtoilmaa varten ja toinen järjestelmä käsittää matalan lämpötilan jäähdytysjärjestelmän ahtoilman jäähdytyslohkoa varten ja voiteluöljyn jäähdytysjärjestelmän, ja että cm 25 ensimmäinen ja toinen järjestelmä ovat jonkin patenttivaatimuksen 1 - 10 mukaisia ° jäähdytysjärjestelmiä.

i O) o o x Piirustusten lyhyt kuvaus cc 30 co g [0020] Seuraavassa keksintöä selostetaan viitaten oheisiin esimerkinomaisiin m kaavamaisiin piirustuksiin, joista δ

CM

Kuvio 1 esittää erästä fluidivirtausjärjestelmää keksinnön ensimmäisen 35 suoritusmuodon mukaisessa mäntäpolttomoottorissa, 5

Kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen fluidivirtauksen säätölaitteen erästä edullista suoritusmuotoa,

Kuvio 3 esittää venttiiliyksikön erästä toista suoritusmuotoa keksinnön mukaista fluidivirtauksen säätölaitetta varten, 5 Kuvio 4 esittää erään venttiiliyksikön erästä toista suoritusmuotoa keksinnön mukaista fluidivirtauksen säätölaitetta varten,

Kuvio 5 esittää venttiiliyksikön erästä edullista suoritusmuotoa keksinnön mukaista fluidivirtauksen säätölaitetta varten,

Kuvio 6 esittää erästä fluidivirtausjärjestelmää keksinnön erään toisen 10 suoritusmuodon mukaisessa mäntäpolttomoottorissa, ja

Kuvio 7 esittää venttiiliyksikön vielä erästä toista suoritusmuotoa keksinnön mukaista fluidivirtauksen säätölaitetta varten.

15 Piirustusten yksityiskohtainen kuvaus

[0021] Kuvio 1 esittää kaavamaisesti erästä fluidivirtausjärjestelmää 10 mäntäpolttomoottorissa 100. Fluidivirtausjärjestelmään kuuluu pääfluidikanava 12, joka voi koostua yhdestä ainoasta virtaustiestä tai useista rinnakkaisista virtausteistä.

20 Pääfluidikanava 12 käsittää laitteet 14 paineen kohottamiseksi pääfluidikanavassa 12. Tässä yhteydessä laitteet 14 paineen kohottamiseksi on ymmärrettävä laajasti, vaikkakin kuviossa 1 on käytetty pumpun symbolia. Joissakin tapauksissa laite 14 paineen kohottamiseksi voi tietenkin olla varsinainen pumppu tai vastaava, mutta joissakin tapauksissa jopa palotila toimii sellaisena, jolloin palamisprosessi voi toimia c\j 25 paineistuslaitteena 14. Pääfluidikanava johtaa käyttöyksikköön 16, jossa fluidia oj käytetään ko. käyttökohteesta ja prosessista riippuvalla tavalla. Erään i g suoritusmuodon mukaisesti käyttöyksikkö on läpivirtausjärjestelmä ja tällaisessa g tapauksessa virtausjärjestelmässä ei saa olla ollenkaan fluidin kierrätystä tai se voi x olla vain osittainen. Tämä ja muut suoritusmuodot selviävät esim. muista kuvioista ja

CL

30 niiden selityksistä yksityiskohtaisemmalla tavalla, co

LO

co

LO

[0022] Virtausjärjestelmä 10 käsittää haarakanavan 18, joka haarautuu δ cm pääfluidikanavasta 12 muodostaen rinnakkaisen virtauskanavan pääfluidikanavalle.

Haarakanavan tarkoituksena on viedä ensimmäinen osa (0 % - 100 %) fluidista 35 käyttöyksikön 20 kautta moottoriin tai sen yhteyteen ja järjestää toinen jäljelle jäävä 6 osa (100 % - 0 %) fluidista ohittamaan käyttöyksikkö 20. Kuviossa 1 on myös esitetty fluidilähde 34, johon pääfluidikanava on liitetty. Fluidilähde 34 voi olla esimerkiksi moottorin polttoainesäiliö, öljypohja tai jäähdytysnesteen säiliö.

5 [0023] Ohjausjärjestely käsittää edelleen fluidivirtauksen säätölaitteen 22 kohdassa, jossa haarakanava haarautuu pääfluidikanavasta tai yleisesti kohdassa, jossa haarakanava on liitetty pääfluidikanavaan. Fluidivirtauksen säätölaite 22 käsittää useita rinnakkaisia venttiiliyksiköitä 22.1, 22.2,...22.N, joista kullakin on kaksi toiminta-asemaa, joiden välillä venttiiliyksiköt voidaan kytkeä.

10

[0024] Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti kussakin venttiiliyksikössä on pohjaosa 25 ja kuristuselementti 24. Edullisesti kuristusosa 24 on järjestetty venttiiliyksikköön siten, että se vaikuttaa eli kuristaa fluidivirtausta. Kuristusosa 24 on edullisesti irrotettavasti asennettu pohjaosaan 25.

15 Kuristuselementti on elin, joka vaikuttaa kuristavalla tavalla venttiiliyksikön virtausominaisuuksiin. Erityisemmin kuristuselementti 24 vaikuttaa venttiiliyksikön virtausvastukseen, edullisesti muodostamalla paikallisesti supistetun virtauspoikkipinta-alan. Tämä näkyy kuviossa 1 renkaana. Lisäksi on edullista, että venttiiliyksiköiden 22.1, 22.2,...22.N pohjaosat 25 ovat olennaisen identtiset, ja 20 erityisesti suhteessa liitäntäelementteihin, joiden avulla kuristuselementti 24 liittyy venttiiliyksikköön. Venttiiliyksiköiden lukumäärä voi vaihdella, mutta edullisesti yksiköitä on ainakin neljä. Kuristusosaan kuuluu laitteet kokoonpannun venttiiliyksikön virtausominaisuuksiin vaikuttamiseksi, mikä tarkoittaa, että kuristuselementit ovat edullisesti erilaisia eri venttiiliyksiköissä. Tällä tavoin venttiiliyksiköt on moduloitu, cvi 25 mikä sallii niiden virtausominaisuuksien muuttamisen vaihtamalla yksinkertaisesti vain ° venttiiliyksikön ainoa kuristuselementti 24.

σ> cp g [0025] Fluidivirtauksen säätölaitteessa on myös ohjausjärjestelmä 30, joka on i järjestetty ohjaamaan kukin venttiiliyksikkö 22.1, 22.2,...22.N yhteen niistä kahdesta

CL

30 toiminta-asemasta, joiden välillä venttiiliyksikkö voidaan kytkeä. Kuvion 1 co g suoritusmuodossa toiminta-asemat hallitsevat fluidin virtausta joko haarakanavaan 18 m tai edelleen pääfluidikanavassa 12. Ohjausjärjestelmä on liitetty moottorin 100 o cm yhteydessä olevaan anturiin 32. Anturi voi käsittää yhden tai useita yksittäisiä antureita 32, 32' moottorissa.

35 7

[0026] Ohjausjärjestelmä 30 on järjestetty toimimaan siten, että se lukee tai vastaanottaa anturin 32 mittausarvon tai anturin 32 mittausarvo lähetetään ohjausjärjestelmään 30. Anturin mittausarvon tai arvojen perusteella ohjausjärjestelmä määrittää tarpeen muuttaa käytettyä ohjausmallia. Jos muutosta 5 tarvitaan, säätölaite valitsee uuden venttiiliyksiköiden toiminta-asemien yhdistelmän. Tällä tavalla asetetaan venttiiliyksiköiden uusi järjestely.

[0027] Kuristuselementit 24 on edullisesti valittu niin, että ensimmäisen venttiiliyksikön suhteellisen virtauspinta-alan ollessa 1, toisen venttiiliyksikön 1/2, kolmannen 10 venttiiliyksikön1/4 jne., eli niiden virtauspinta-alat on järjestetty siten, että "seuraava" venttiiliyksikkö kaksinkertaistaa edellisen yksikön virtauspinta-alan. Jos fluidivirtauksen säätölaite käsittää neljä on/off-venttiiliyksikköä, toiminta-asemien ja virtausmäärän välinen vastaavuus on esitetty seuraavassa taulukossa, joka selkeästi osoittaa neljällä venttiiliyksiköllä saavutettavan tarkkuuden.

15

Venttiili-yksikkö 1 Venttiili-yksikkö 2 Venttiili-yksikkö 3 Venttiili-yksikkö 4 Suhteellinen kokonaisvirtausmäärä “Ö 5 Ö Ö ÖjÖÖÖ “Ö 5 Ö Ϊ ÖJ25 “Ö 5 Ϊ Ö Öj25Ö “Ö 5 ϊ Ϊ Ö375 “Ö Ϊ Ö Ö ÖJ5ÖÖ “Ö Ϊ Ö Ϊ 0^625 “Ö ϊ Ϊ Ö ÖJ5Ö “Ö ϊ ϊ Ϊ ÖJ375 Ί ö ö ö Tööö ^ Ί Ö Ö ϊ ΤΤΪ25 CU "Ί Ö Ϊ Ö T25Ö ά Π Ö ϊ ϊ T375 o_____ ' 1 1 0 0 1.500 ° Π Ϊ Ö ϊ T625 | "Ί i i ö 1.750 Π i i i T875 LO -----

CO

m δ 00 [0028] Tässä suoritusmuodossa venttiiliyksikkö 1 tuottaa suhteellisen virtausmäärän 1, venttiiliyksikkö 2 suhteellisen virtausmäärän 0,5 ja niin edelleen. Voidaan nähdä, 20 että neljällä venttiiliyksiköllä voidaan saada aikaan 16 erilaista virtausmäärää.

8

Vastaavasti, viidellä ja kuudella venttiiliyksiköllä voidaan saavuttaa 32 ja 64 erilaista virtausmäärää.

[0029] Koska kukin venttiiliyksikkö voidaan kytkeä itsenäisesti kahden toiminta-5 aseman välillä, on mahdollista asettaa käytännöllisesti katsoen mikä tahansa vaadittava fluidivirtaustilanne, joka voidaan tarvita, järjestämällä ja yhdistämällä sopivasti yksittäisten venttiiliyksiköiden toiminta-asemat. Riippuen venttiiliyksiköiden tyypistä toiminta-asemat voivat olla "on" tai "off"-asennossa tai -asennoissa, jotka ohjaavat virtausta jompaankumpaan mahdollisesta kahdesta suunnasta. Kuvion 1 10 tapauksessa venttiiliyksiköillä on kaksi valittavaa asemaa, jotka ohjaavat virtauksen jompaankumpaan kahdesta mahdollisesta suunnasta.

[0030] Kuvion 1 fluidivirtausjärjestelmä 10 kuvaa erityisesti mäntäpolttomoottorin 100 erään jäähdytysjärjestelmän erään suoritusmuodon, kuitenkin kaavamaisesti.

15 Kuviossa 1 esitetty fluidivirtauksen säätölaite on järjestetty jäähdytysjärjestelmän yhteyteen, jossa fluidi on vesipohjainen jäähdytysneste, käyttöyksikkö 16 kuvaa moottorin jäähdytyskanavia, erityisesti moottorin sylinterikannen jäähdytyskanavia 16. Käyttöyksikkö 20 on jäähdytysjärjestelmä, jossa jäähdytysnestettä voidaan jäähdyttää. Siten moottori 100 käsittää sopivasti järjestetyt moottorin 20 jäähdytyskanavat ja fluidivirtauksen säätölaitteen 22, joka hallitsee fluidivirtausjärjestelmän jäähdytystoimintaa. 1

Ohjausjärjestelmä 30, joka on järjestetty ohjaamaan kutakin venttiiliyksikköä 22.1, 22.2,...22.N, on kytketty moottorin 100 yhteyteen järjestettyyn lämpötila-anturiin cm 25 32, 32'. Anturi 32 voi käsittää yhden tai useita lämpötila-anturiyksikköjä. Keksinnön ° erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti anturi on järjestetty etäälle säätölaitteesta i g 22. Ainakin yksi lämpötila-anturiyksikkö on edullisesti järjestetty moottorin palotilan i g läheisyyteen, esimerkiksi ainakin yhteen moottorin sylinterikanteen. Tämä on esitetty x kuviossa 1 anturin 32 asemana lähellä käyttöyksikköä 16, joka voi olla esimerkiksi 30 jäähdytyskanava sylinterikannessa. Tällä tavoin, koska fluidivirtauksen säätölaitteen co g toimintaa ohjataan anturi/laitteiden mittaaman todellisen arvon mukaan, se m jäähdytysnesteen osuus, joka on ohjattu jäähdytysjärjestelmään, määritetään o c\j varsinaisen jäähdytystarpeen mukaan, joka tunnistetaan erityisesti kohdassa, jossa lämpökuormitus on korkea ja/tai kriittinen. Myös mahdollisuus hyödyntää useita 35 antureita 32, 32' mahdollistaa jäähdytyksen ohjaamisen tarkemmin varsinaisten 9 vaatimusten mukaisesti. Tässä tapauksessa säätömalli voidaan valita useamman kohdan todellisen lämpötilan perusteella. Esillä oleva keksintö myös nopeuttaa moottorin lämpötilan säätöä, sillä se jopa mahdollistaa ennakoivan säätötoiminnon.

5 [0032] Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti jäähdytysjärjestelmän ohjausjärjestelmä 30 koostuu kahdesta tai useammasta lämpötila-anturista 32, 32'. Mainitut ainakin kaksi lämpötila-anturiyksikköä on keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti eri kohdissa moottoria. Siinä tapauksessa nestevirtauksen säätölaitteen toimintaa ohjataan hyödyntämällä mainittua kahta tai useampaa lämpötila-anturia 32, 10 32'. Tällä tavoin lämpötilan säätö voidaan järjestää riippuvaiseksi ainakin kahden eri kohdan lämpötilasta, joista kumpikaan ei ole jäähdytysnesteen lämpötila venttiiliyksiköiden kohdalla. Siten säätö on tarkempaa ja useita varsinaisia toimintamuuttujia voidaan ottaa säädössä huomioon.

15 [0033] Esillä olevalla keksinnöllä on myös mahdollista saada aikaan samanlainen toiminta hyödyntämällä erilaista venttiiliyksiköiden valikoimaa, mikä lisää moottorin redundanssia huomattavasti. Tästä on suurta etua erityisesti vesialusten käyttöjärjestelmissä.

20 [0034] Kullakin venttiiliyksiköllä on erilaiset virtausominaisuudet. Käytännössä tämä tarkoittaa edullisesti sitä, että venttiiliyksiköiden virtauspinta-alat eroavat toisistaan.

[0035] Kuviossa 2 esitetään keksinnön mukaisen fluidivirtauksen säätölaitteen 522 eräs edullinen suoritusmuoto. Fluidivirtauksen säätölaite 522 käsittää runko-osan c\j 25 525, johon toinen osa fluidivirtauksen säätölaitteesta on järjestetty. Runko-osassa on fluidin tulokanavisto 504, johon pääfluidikanava on tarkoitus liittää. Runko-osa 525 i g sisältää myös useita venttiilitiloja 506. Venttiilitilat 506 ovat sylinterimäisiä kuvion 6 i g suoritusmuodossa ja kunkin tilan ensimmäinen pää 508 on liitetty fluidin x tulokanavistoon 504. Venttiilitilat ovat olennaisen identtisiä keskenään. Venttiilitilan

IX

30 sylinteriosassa on ensimmäinen poistoaukko 510 ja toinen poistoaukko 512. Kunkin co

Jg venttiilitilan ensimmäinen poistoaukko 510 on liitetty ensimmäisille poistoaukoille

LO

^ yhteiseen ensimmäiseen poistokanavistoon 514. Vastaavasti kunkin venttiilitilan o c\j toinen poistoaukko 512 on liitetty toisille poistoaukoille yhteiseen toiseen poistokanavistoon 516.

35 10

[0036] Kuhunkin venttiilitilaan on järjestetty venttiilielin 518. Venttiilielin ja venttiilitila muodostavat tässä suoritusmuodossa venttiiliyksikön. Venttiilielin on järjestetty liikkuvasti venttiilitilaan 506 niin, että venttiilielimen asema määrää venttiiliyksikön toiminta-aseman. Venttiilielin 518 esitetään asemassa, jossa fluidin tulokanavisto 504 5 on virtausyhteydessä ensimmäiseen poistokanavistoon 514. Viitenumerolla 518' esitetään venttiilielintä sen toisessa toiminta-asemassa, jossa fluidin tulokanavisto 504 on virtausyhteydessä toiseen poistokanavistoon 516.

[0037] Tarkemmin sanottuna kuviossa 2 esitetty venttiilielin 518 on sylinterimäinen 10 olennaisen ontto holkki, joka peittää osan venttiilitilasta 506. Kun hoikin asemaa muutetaan, se joko peittää ensimmäisen poistoaukon 510 tai toisen poistoaukon 512, mikä mahdollistaa fluidin ohjaamisen venttiilielimen 518 sisällä. Venttiilielimellä ja venttiilitilalla kummallakin on sylinterimäinen poikkileikkaus ja yhteinen keskilinja 18'. Tässä tapauksessa venttiilielimen liike tapahtuu keskilinjan 18' suunnassa.

15

[0038] Venttiilielin on järjestetty niin, että vain toinen ensimmäisestä poistoaukosta 510 ja toisesta poistoaukosta 512 voi olla virtausyhteydessä fluidin tulokanavistoon 504.

20 [0039] Kuvion 2 esittämässä suoritusmuodossa venttiilithän 506 sisäpinta on peitetty hoikilla 520, jonka sisälle venttiilielin 518 on järjestetty. Hoikin 520 sisäpinta ja venttiilielimen 518 vastinpinta muodostavat sylinterimäisen tiivistyksen, jonka avulla fluidivirtaus suunnataan venttiilielimen aseman määräämään suuntaan. Holkki on varustettu ensimmäisen poistoaukon 510 ja toisen poistoaukon 512 kohdalla olevilla cvi 25 aukoilla. Holkki 520 on koottu irrotettavasti ja vaihdettavissa niin, että käyttöajan ja/tai ° vaurioitumisen tai kulumisen jälkeen se voidaan vaihtaa rikkomattomalla tavalla.

i O) o g [0040] VenttiiIitilan 508 ensimmäisessä päässä on kuristuselementti 524.

x Venttiiliyksiköiden 522.1, 522.2,...522.N venttiilitilat ovat olennaisen identtiset Q_ 30 erityisesti suhteessa muihin osiin lukuun ottamatta kuristuselementtiä 524. co S Kuristuselementti on järjestetty välittömästi hoikin 520 ylävirran puolelle ennen m ^ venttiilielintä. Kuristusosa 524 on edullisesti reiällinen laippa. Tässä reikä sijoittuu o laippaan keskeisesti. Kussakin venttiiliyksikössä reiällä on eri halkaisija. Tällä tavoin laippa vaikuttaa venttiiliyksikön virtausominaisuuksiin. Venttiiliyksiköt voidaan 35 moduloida, mikä sallii niiden virtausominaisuuksien muuttamisen yksinkertaisesti 11 vaihtamalla vain venttiiliyksikön laippaosa 524. Kuristuselementti voi olla myös elementti, kuten levy, jossa on yksi tai useampia reikiä sijoittuneina keskeisesti tai sivuun elementin keskilinjan suhteen.

5 [0041] Kukin venttiiliyksikkö 522.1, 522.2,...522.N on varustettu toimilaitteella 527, joka on järjestetty siirtämään venttiilielintä venttiilitilassa. Toimilaite on kuvion 2 suoritusmuodossa kaksitoiminen toimilaite, joka pystyy kohdistamaan venttiilielimeen 518 voiman kahdessa suunnassa venttiilielimen siirtämiseksi sen kahden toiminta-aseman välillä. Toimilaite voi olla solenoidi- tai hydraulitoiminen laite tai näiden 10 yhdistelmä, missä tapauksessa solenoidijärjestelmä säätää toimilaitteeseen 527 vaikuttavaa hydraulipainetta. Kukin käyttölaite 527 on yhteydessä säätölaitteeseen (ei esitetty).

[0042] Venttiiliyksikön 622.1 eräs suoritusmuoto on esitetty kuviossa 3, jossa fluidi 15 ohittaa venttiilielimen 618 ulkopuolelta pitkin venttiilielimeen järjestettyä syvennystä 619. Fluidivirtauksen säätölaiteessa on useita venttiiliyksiköitä 622.1 rinnan kytkettyinä. Venttiilitila 606 on varustettu sylinterimäiseltä osaltaan ensimmäisellä poistoaukolla 610 ja toisella poistoaukolla 612 liitettyinä vastaavasti ensimmäiseen poistokanavistoon 614 ja toiseen poistokanavistoon 616. Tässä suoritusmuodossa 20 toimilaite 627 on yksitoiminen toimilaite, joka pystyy kohdistamaan venttiilielimeen 618 voiman vain yhdessä suunnassa. Venttiilielimen siirtämiseksi sen kahden toiminta-aseman välillä venttiilielimen 618 toimilaitteeseen 627 nähden vastakkaiseen päähän on järjestetty jousielementti 627. Toimilaite 627 on hydraulista/pneumaattista tyyppiä ja se pystyy siirtämään venttiilielintä 618 vasten jousta olevaan suuntaan ja cm 25 työpaineen vapauttamisen jälkeen jousi palauttaa venttiilielimen takaisin ° alkuperäiseen asemaansa.

i O) o g [0043] Kuvion 4 venttiilielimessä 622 on myös kuristuselementti 624.

x Kuristuselementti on järjestetty välittömästi venttiilielimen ylävirran puolelle.

30 Kuristuselementti 524 on tässä suoritusmuodossa holkki, jossa on keskeinen aukko, co g Tällä tavoin holkki vaikuttaa venttiiliyksikön virtausominaisuuksiin. Venttiiliyksiköt m voidaan moduloida, mikä sallii niiden virtausominaisuuksien muuttamisen vaihtamalla o c\j yksinkertaisesti vain venttiiliyksikön holkki.

12

[0044] Kuristusosa voidaan toteuttaa monin tavoin. Kuten kuviossa 4 on esitetty, laipan tai hoikin sijaan kuristusosa voi olla vaihdettava tappi 724, joka ulottuu venttiiliyksikön fluidivirtauskanavaan. Kuvion 4 venttiiliyksikkö vastaa kuvion 2 venttiiliyksikköä lukuun ottamatta kuristuselementtiin liittyviä yksityiskohtia.

5 Kuristuselementin vaikutusta voidaan muuttaa vaihtamalla mitoitukseltaan erilainen tappi kuten esitetty pisteviivalla 725.

[0045] Kuviossa 5 esitetään keksinnön vielä eräs toinen suoritusmuoto, joka pääosin vastaa kuvion 3 suoritusmuotoa. Kuviossa 5 on esitetty kuristuselementti 623, joka 10 muodostuu pysäyttimestä 624, jota vasten venttiilielin 618 painetaan asemaan, jossa fluidi suunnataan ensimmäinen poistoaukkoon 610. Johtuen pysäyttimestä 624 venttiilielimen liike rajoittuu siten, että se rajoittaa virtauksen ensimmäiseen poistoaukkoon 610. Venttiiliyksikkö voi sisältää pysäyttimen myös toisessa päässään rajoittamaan venttiilielimen liikettä sen toiseen toiminta-asemaan (ei esitetty). Tällaista 15 pysäytintä voidaan käyttää erityyppisissä venttiiliasennelmissa.

[0046] Kuviossa 6 on esitetty fluidivirtausjärjestelmän 10 eräs toinen suoritusmuoto, joka tässä on suurikokoisen mäntäpolttomoottorin jäähdytysjärjestelmä. Jäähdytysjärjestelmä käsittää ensimmäisen järjestelmän 60, eli nk. korkean 20 lämpötilan (HT) piirin ja toisen järjestelmän 62 eli nk. matalan lämpötilan (LT) piirin. HT-piiriin kuuluu sylinterin vaippojen 64 jäähdytysjärjestelmä ja korkean lämpötilan jäähdytysjärjestelmä ahtoilmaa 66 varten järjestettynä sarjaan pääfluidikanavaan 12. HT-piiri käsittää myös kiertopumpun 68 ja paluukanavan 70. Paluukanava on keksinnön mukaisesti toisesta päästä kytketty pumpun 68 imupuolelle ja toisesta cm 25 päästä fluidivirtauksen säätölaitteeseen 22. On myös haarakanava 18, joka ° haarautuu pääfluidikanavasta 12. Haarakanavan tarkoituksena on viedä osa (0 % - i g 100 %) fluidista siihen kytketyn käyttöyksikön 20 kautta. Käyttöyksikkö 20 on tässä i g suoritusmuodossa erityisesti HT-piirin lämmön talteenottolaite. Haarakanava 18 on x myös kytketty pumpun 68 imupuolelle niin, että toinen fluidivirtauksen säätölaite 22 on 30 keksinnön mukaisesti kytketty haarakanavaan. Toinen fluidivirtauksen säätölaite 22 co g ohjaa haarakanavan virtauksen joko lämmöntalteenottolaitteesta suoraan pumpun m imupuolelle tai lämmöntalteenottolaitteesta pumpun imupuolelle pääjäähdyttimen 20' δ c\j kautta.

13

[0047] LT-piiriin kuuluu ahtoilman 66' jäähdytyslohkoa varten matalan lämpötilan jäähdytysjärjestelmä ja voiteluöljyn jäähdytysjärjestelmä 64' järjestettynä sarjaan LT:n pääfluidikanavaan 12. HT-piiri käsittää myös kiertopumpun 68' ja paluukanavan 70'. Paluukanava on myös keksinnön mukaisesti toisesta päästä kytketty pumpun 68' 5 imupuolelle ja toisesta päästä fluidivirtauksen säätölaitteeseen 22. On myös haarakanava 18, joka haarautuu pääfluidikanavasta 12. Haarakanavan tarkoituksena on viedä osa (0 % - 100 %) fluidista siihen kytketyn pääjäähdyttimen 20' kautta. Haarakanava 18 on myös kytketty pumpun 68 imupuolelle. Näin ollen pääjäähdytin 20' on yhteinen HT-ja LT-piireille.

10

[0048] Fluidivirtauksen säätölaitteet on myös kytketty ohjausjärjestelmään 30, joka on järjestetty ohjaamaan kutakin fluidivirtauksen säätölaitetta 22 ja niiden venttiiliyksikköjä yhteen kahdesta toiminta-asemasta. Ohjausjärjestelmä 30 on liitetty moottorin 100 yhteydessä oleviin useisiin antureihin 32.

15

[0049] Ohjausjärjestelmä 30 on järjestetty toimimaan siten, että se lukee tai vastaanottaa yhdeltä tai kaikilta antureilta 32 mittausarvon useammasta kohtaa moottoria etäällä ainakin yhdestä säätölaitteesta. Erään suoritusmuodon mukaisesti anturit 32 ovat useammassa kohtaa moottoria, mutta etäällä kaikista säätölaitteista.

20 Anturien mittausarvon tai arvojen perusteella ohjausjärjestelmä määrittää tarpeen muuttaa käytettyä ohjausmallia. Jos muutosta tarvitaan, säätölaite valitsee uuden venttiiliyksiköiden toiminta-asemien yhdistelmän yhdessä tai useammassa säätölaitteessa 22.

c\i 25 [0050] Kuviossa 7 on kaavamaisesti esitetty keksinnön erästä lisäsuoritusmuotoa, ^ jonka mukaan kukin venttiilielin 22.1, 22.2,...22.N on varustettu manuaalisella g lukitusjärjestelmällä 719, jonka avulla kunkin venttiiliyksikön venttiilielin voidaan lukita g jompaankumpaan niiden toiminta-asemista. Manuaalinen lukitusjärjestelmä 719 x käsittää kunkin venttiiliyksikön yhteydessä olevat lukituslaitteet niin, että esimerkiksi 30 toimintahäiriön sattuessa venttiiliyksikkö voidaan lukita. Lukituslaitteet on myös co g järjestetty sallimaan toiminta-aseman manuaalinen vaihto. Vaikka tämä on esitetty m ^ tässä kuvioon 7 viitaten, manuaalinen lukitusjärjestelmä voidaan luonnollisesti o c\j järjestää keksinnön mukaisten venttiiliyksiköiden muihin suoritusmuotoihin.

14

[0051] Fluidivirtauksen säätölaitteessa 22 on kuristuselementti 24 kunkin venttiilielimen yhteydessä. Kuristuselementti 24 on myös järjestetty toimimaan venttiilin istukkana sopien yhteen venttiilielimen ohjauspinnan kanssa. Venttiilit ovat olennaisen identtiset erityisesti suhteessa muihin osiin lukuun ottamatta 5 kuristuselementtiä 24. On selvää, että kuristuselementti voi olla myös erillään venttiilin istukasta. Venttiiliyksiköt voidaan moduloida, mikä sallii niiden virtausominaisuuksien muuttamisen yksinkertaisesti vaihtamalla vain venttiiliyksikön kuristuselementti 24.

[0052] Kukin venttiiliyksikön venttiilielin on varustettu toimilaitteella, eli tässä 10 tapauksessa on järjestetty yhteinen toimilaitejärjestelmä 727, joka on järjestetty siirtämään kutakin venttiilielintä itsenäisesti venttiilitilassa.

[0053] Samalla kun keksintöä on tässä kuvattu esimerkkien avulla niissä yhteyksissä, joita tällä hetkellä pidetään edullisimpina suoritusmuotoina, on ymmärrettävä, että 15 keksintöä ei ole rajattu esitettyihin suoritusmuotoihin, vaan sen on tarkoitus kattaa erilaisia sen piirteiden yhdistelmiä tai muunnelmia ja useita muita keksinnön suojapiiriin kuuluvia sovellutuksia siten kuin oheisissa patenttivaatimuksissa on määritelty. Minkä tahansa edellä kuvatun suoritusmuodon yhteydessä mainittuja yksityiskohtia voidaan käyttää toisen suoritusmuodon yhteydessä, mikäli kyseinen 20 yhdistelmä on tekniseksi toteuttamiskelpoinen.

C\J

δ c\j i O) o o

X

cc

CL

CO

m co m δ c\j

Claims (11)

1. Järjestely mäntäpolttomoottoria varten, jossa moottorissa on jäähdytysjärjestelmä lämmön siirtämiseksi mäntäpolttomoottorista ja moottorin ja/tai sen osien lämpötilan 5 pitämiseksi ennalta määrätyllä alueella, jäähdytysjärjestelmän käsittäessä pääjäähdytysfluidikanavan (12), jossa on pumppujärjestelmä (14), joka pääjäähdytysfluidikanava on järjestetty kulkemaan läpi ainakin osasta moottoria, josta lämpöä otetaan, ja haarakanavan (18), joka haarautuu pääjäähdytysfluidikanavasta (12), jossa haarakanavassa on jäähdytysjärjestelmä (20) jäähdytysfluidin 10 jäähdyttämiseksi ja johon jäähdytysjärjestelmään on järjestetty fluidivirtauksen säätölaite (22) kohtaan, jossa haarakanava haarautuu pääjäähdytysfluidikanavasta, tunnettu siitä, että fluidivirtauksen säätölaite (22) käsittää ainakin kaksi rinnakkaista venttiiliyksikköä, joilla kullakin on kaksi toiminta-asemaa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely mäntäpolttomoottoria varten, tunnettu siitä, että kullakin venttiiliyksiköllä on erilaiset virtausominaisuudet.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen fluidivirtauksen säätölaite mäntäpolttomoottoria varten, tunnettu siitä, että fluidivirtauksen säätölaite (22) 20 käsittää kaksi tai useampia rinnakkaisia venttiiliyksiköitä (22.1 - 22.N).

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely mäntäpolttomoottoria varten, tunnettu siitä, että järjestely käsittää ohjausjärjestelmän (30), joka on järjestetty ohjaamaan kukin venttiiliyksikkö (22.1, 22.2,...22.N) yhteen kahdesta toiminta-asemasta, joiden c\j 25 välillä venttiiliyksikkö voidaan kytkeä venttiiliyksiköiden toiminta-asemien yhdistelmän ^ valitsemiseksi. σ> cp

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely polttomoottoria varten, tunnettu siitä, x että ohjausjärjestelmä (30) on varustettu anturilla (32, 32'), joka on järjestetty etäälle cc 30 säätölaitteesta (22). CO LO CO LO

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely polttomoottoria varten, tunnettu siitä, o cvj että kukin venttiiliyksikkö on varustettu ohjausjärjestelmään (30) liitetyllä toimilaitteella. 35

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely polttomoottoria varten, tunnettu siitä, että ohjausjärjestelmä (30) on varustettu ainakin kahdella eri kohtiin moottoria järjestetyllä anturilla (32, 32').

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely polttomoottoria varten, tunnettu siitä, että kukin venttiiliyksikkö (22.1, 22.2,...22.N) on varustettu irrotettavasti asennetulla kuristuselementillä (24), joka vaikuttaa venttiiliyksikön virtausominaisuuksiin.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely mäntäpolttomoottoria varten, tunnettu 10 siitä, että venttiiliyksiköt (22.1, 22.2,...22.N) ovat keskenään identtisiä sillä poikkeuksella, että kuristuselementit (24) ovat keskenään erilaisia.

10. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen järjestely mäntäpolttomoottoria varten, tunnettu siitä, että fluidivirtauksen säätölaite (22) on järjestetty toimimaan hallitusti 15 venttiiliyksiköidensä kahden toiminta-aseman yhdistelmäjoukon kanssa.

11. Mäntäpolttomoottori, joka käsittää jäähdytysjärjestelmän lämmön johtamiseksi mäntäpolttomoottorista ja moottorin ja/tai sen osien lämpötilan pitämiseksi ennalta määrätyllä alueella, johon jäähdytysjärjestelmään kuuluu jäähdytyslohkot ahtoilmaa 20 (66, 66'), voiteluöljyä (64') ja sylintereitä (64) varten, tunnettu siitä, että jäähdytysjärjestelmään kuuluu ensimmäinen järjestelmä (60) ja toinen järjestelmä (62), jossa ensimmäinen järjestelmä käsittää jäähdytysjärjestelmän sylinterin vaippoja (64) varten ja korkean lämpötilan jäähdytysjärjestelmän ahtoilmaa (66) varten ja toinen järjestelmä käsittää matalan lämpötilan jäähdytysjärjestelmän ahtoilman (66') c\i 25 jäähdytyslohkoa varten ja voiteluöljyn jäähdytysjärjestelmän (64'), ja että ^ ensimmäinen (60) ja toinen järjestelmä (62) ovat jonkin patenttivaatimuksen 1 - 10 g mukaisia jäähdytysjärjestelmiä. o X DC CL CO LO CO LO δ CM