FI80327C - Foerdelnings- och styrventil foer braensleinsprutningspump. - Google Patents

Description

80327

JAKO- JA OHJAUSVENTTIILI POLTTOAINEENSYÖTTÖPUMPUSSA -FÖRDELNINGS- OCH STYRNINGSVENTIL FÖR BRÄNSLEINSPRUTNINGSPUMP

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen jako- ja ohjausventtiili polttoaineensyöttöpumpus-sa erityisesti isoja useampisylinterisiä dieselmoottoreita varten.

5 Isoilla dieselmoottoreilla tarkoitetaan tässä sellaisia, jotka soveltuvat käytettäviksi esimerkiksi laivojen apu-tai pääkoneina tai diesellämmitysvoimalaitoksissa. Mikäli dieselmoottorissa käytetään polttoaineita, joilla on heikot syttymisominaisuudet, muodostaa nakutusilmiö ja siitä 10 johtuvat ongelmat huomattavan riskitekijän silloin kun moottori on varustettu tavanomaisilla polttoaineenruisku-tusvälineillä. Tästä johtuen dieselmoottoreissa on alettu käyttää polttoaineen ruiskutusta useammassa vaiheessa. Kun lisäksi pyritään optimoimaan moottorin käytön taloudelli-15 suutta, nykyaikaisessa dieselmoottorissa on edellytyksenä, että jokaiseen sylinteriin pyritään optimaalisella tavalla syöttämään tarvittava polttoainemäärä käyttämällä hyväksi paitsi oikeaa ajoitusta ja lyhintä mahdollista sisäänruis-kutusaikaa myös palotilan geometriaa ja palotilassa olevaa 20 ilmamäärää. Suurissa dieselmoottoreissa on tarkoituksenmu kaista varustaa jokainen sylinteri kahdella tai useammalla ruiskutusventtiilillä, joista kullakin voi olla omat ajoitukseen ja polttoainesuihkun säteeseen liittyvät erikoisominaisuutensa.

25 Tavanomaiseen tekniikkaan perustuvissa yksipumppurat- kaisuissa sama pumppu syöttää kaikkiin kyseisen sylinterin ruiskutusventtiileihin polttoainetta haarautuvan kanavajär-jestelyn kautta, mutta käyttämällä yhtä ainoaa yhteys-kanavaa itse pumppukammioon. Tällöin voidaan useiden 30 ruiskutusventtiilien ansiosta käyttää optimaalisella tavalla hyväksi palotilan geometriaa sekä palotilassa olevaa ilmamäärää. Haittapuolena on kuitenkin, että ratkaisu rajoittaa tai tekee mahdottomaksi käyttää eri ruiskutusvent- 2 80327 tilleille erilaista ruiskutuksen ajoitusta ja ruiskutusjakson pituutta.

Ratkaisut, joissa käytetään hyväksi useampia pumppuja siten, että jokaiselle yksittäiselle ruiskutusventtiilille 5 on oma pumppusy1interi, antavat sen sijaan monipuoliset hyväksikäyttömahdollisuudet mitä tulee polttoaineen jakautumiseen palotilaan sekä kullekin ruiskutusventtiilille ominaisten asetusten ja ruiskutusjakson aloituksen ja pituuden määrittämiseen. Haittapuolena on ennen muuta 10 useamman pumppusylinterin käytöstä johtuvat korkeammat kustannukset sekä tilankäyttöön liittyvät ongelmat, kun kutakin moottorin sylinteriä kohden joudutaan asentamaan useampia pumppusylintereitä. Useampaan pumppusylinteriin perustuvat ratkaisut eivät myöskään ole yhtä käyttövarmoja 15 kuin yksipumppuratkaisut.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada sellainen uusi polttoaineen ruiskutukseen liittyvä järjestely, joka perustuu yksipumppuratkaisuun yhdistettynä kahden tai useamman ruiskutusventtiilin käyttöön moottorin sylinteriä 20 kohden, joka on käyttömahdollisuuksiltaan joustava ja omaa tunnettujen yksi- ja useampipumppuratkaisujen hyvät puolet, mutta josta on eliminoitu kyseisissä ratkaisuissa ilmenevät, yllä selostetut haittapuolet. Tarkoituksena on aikaansaada sovellutus, jonka avulla isoissa dieselmootto-25 reissä voidaa käyttää tavanomaisten polttoaineiden ohella myös sellaisia polttoaineita, joiden syttymisominaisuudet voivat olla varsin heikot.

Keksinnön tavoitteet saavutetaan patenttivaatimuksessa 1 ja alivaatimuksissa tarkemmin esitetyllä tavalla. Keksinnön 30 mukaan pumppusylinteri on varustettu pumppukammioon liitty vällä lisäkammiolla, johon on tiiviisti sijoitettu aksiaa-lisuunnassa mainitun mäntäelimen liikkeitä seuraava pitkänomainen venttiilikappale, jonka sisällä oleva polttoaineen jakokanava on yhteydessä mainittuun pumppukammioon. Eri 35 venttiilien syöttökanavat on yhdistetty mainittuun lisäkammi- tl 3 80327 oon venttiilikappaleen aksiaalisuunnassa eri kohtiin välimatkan päähän toisistaan, ja lisäksi venttiilikappale on varustettu ohjaus- ja syöttöelimillä, joilla polttoaine voidaan ohjata halutulla tavalla pumppukammiosta kunkin 5 ruiskutusventtiilin syöttökanavaan. Näin voidaan yksinkertai sella tavalla aikaansaada mahdollisuudet keksinnön mukaisen jako- ja ohjausventtiilin hyväksikäyttöön toisaalta ruiskutettaessa polttoainetta vaiheittain sekä toisaalta myös sovellutuksissa, jotka liittyvät varioitavaan suutin-10 reikäpinta-alaan, jolloin kulloistakin kokonaispinta-alaa polttoaineen ruiskutuksen aikana kontrolloidaan pumppuun liitettyjen ruiskutusventtiilien tai -venttiilisegmenttien määrän perusteella.

Polttoaineen ruiskutuksen aikaansaaminen eri vaiheissa 15 tapahtuu käytännössä yksinkertaisesti niin, että mainitut ohjaus- ja syöttöelimet ja mainitut syöttökanavat sijoitetaan toisiinsa nähden siten, että polttoaineen syöttö eri ruiskutusventtiileihin tapahtuu ainakin osaksi eri aikaan.

Polttoaineen syöttämisen helpottamiseksi ja säätömahdolli-20 suuksien parantamiseksi mainitut syöttökanavat on yhdistetty mainittuun lisäkammioon kyseistä lisäkammiota kiertävällä ohjausuralla. Tällöin mainittuihin syöttökanaviin syötettävän polttoaineen määrä ja ajallinen kesto voidaan määrittää mainittujen venttiilikappaleen ohjaus- ja 25 syöttöelimien ja/tai mainittujen ohjausurien dimensioiden avulla.

Mainitut ohjaus- ja syöttöelimet voivat käsittää yhden tai useampia syöttöaukkoja venttiilikappaleen jakokanavan yhdistämiseksi mainittuihin syöttökanaviin.

30 Käytännössä edullinen ratkaisu saadaan, mikäli venttiili-kappale on tehty pumpun mäntäelimeen nähden vastakkaisesta päästään avoimeksi. Tällöin venttiilikappaleen mainitun avoimen pään reuna voidaan järjestää ohjaamaan polttoaineen syöttöä ainakin yhteen mainituista syöttökanavista.

4 80327

Ratkaisua voidaan edullisesti soveltaa myös siinä tapauksessa, että venttiiliin kuuluu mieluimmin osaksi venttiili-kappaleen sisäiseen jakokanavaan sijoitettu jousi, jonka avulla venttiilikappaletta painetaan pumpun mäntäelintä 5 vasten.

Eräässä vaihtoehtoisessa keksinnön sovellusmuodossa venttiilikappale on yhdistetty kiinteästi mainittuun pumpun mäntäelimeen.

Varsinkin moottorissa käytettäviä, syttymisominaisuuksil-10 taan heikompia polttoaineita varten saadaan edullinen ratkaisu järjestämällä mainittujen ruiskutusventtiilien suutinreiät pinta-alaltaan erilaisiksi sekä järjestämällä polttoaineen syöttö kulloinkin kysymykseen tulevaan sylinteriin tapahtumaan ensin sen syöttökanavan kautta, 15 joka syöttää polttoainetta suutinreikäpinta-alaltaan pienimpään ruiskutusventtiiliin. Tällöin pääosa polttoaineesta ruiskutetaan suutinpinta-alaltaan suuremman ruiskutus-venttiilin kautta vasta kun esisyötetty polttoaine jo varmuudella on syttynyt. Suuremman suutinpinta-alan avulla 20 voidaan käyttää lyhyitä ruiskutusaikoja ja siitä huolimatta pitää paine kohtuullisena, mikä edesauttaa polttoaineenruis-kutuslaitteiston käyttövarmuutta. Kaikkiaan ratkaisu on myös omiaan ehkäisemään nakutusta sekä siihen liittyviä ongelmia.

25 Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viitaten oheiseen piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää tekniikan tason mukaista ruiskutuspump-pusylinteriä leikattuna, kuvio 2 esittää erästä keksinnön mukaisen ratkaisun 30 sovellusmuotoa leikattuna, kuvio 3 esittää erästä keksinnön mukaisen ratkaisun modifikaatiota leikattuna,

II

5 80327 kuvio 4 esittää erästä toista keksinnön mukaisen ratkaisun modifikaatiota leikattuna.

Viitaten erityisesti kuvioon 1 tarkoittaa piirustuksessa viitenumero 1 pumppusylinteriä, jossa olevaan kammioon 2 5 tuodaan polttoainetta syöttöaukkojen 3 kautta. Kammiossa 2 on edestakaisin liikuteltava pumpun mäntä 4, joka pumppaa polttoainetta kammiosta 2 syöttökanavien 5a ja 5b sekä takaiskuventtiilin 6 kautta ja edelleen ei-näytettyjen ruiskutusventtiilien A ja B kautta yhteen dieselmoottorin 10 sylinteriin. Männän 4 liikkeet on sinänsä tunnetulla tavalla tahdistettu moottorin kyseisen sylinterin männän liikkeiden mukaan ja ohjaus voi tapahtua mekaanisesti nokkamekanismin avulla. Viitenumerot 20 ja 21 tarkoittavat liitoskohtia putkia varten, joiden avulla polttoaine 15 siirretään venttiileihin A ja B. Syöttökanava 5b on toisaalta yhdistetty kammioon 2 myös kanaviin 8a ja 8b sijoitetun paineenrajoitusventtiilin 7 kautta. Polttoaineenruiskutus kammiosta 2 venttiileihin A ja B tapahtuu silloin, kun männän ohjausreuna 10 on peittänyt syöttöaukot 3. Pumpun 20 männän 4 tehollista iskun pituutta puolestaan voidaan säätää sinänsä tunnetulla tavalla varustamalla mäntä 4 spiraalinmuotoisella ohjausreunalla 9.

Kuvion 2 esittämään keksinnön sovellusmuotoon kuuluu kammioon 2 yhdistetty lisäkammio 11, jossa on männän 4 25 aksiaaliliikkeiden mukaan liikkuva, tiiviisti sovitettu venttiilikappale 12. Venttiilikappaleen sisällä on jakokanava 13, joka on yhteydessä kammioon 2 aukon 14 kautta ja josta polttoaine syötetään edelleen venttiilien A ja B syöttöka-naviin aukkojen 18 ja 19 kautta. Kuten kuviosta 2 käy ilmi 30 venttiilin A syöttökanava 16 on kokonaan erotettu venttiilin B syöttökanavista 5a ja 5b ja aukeaa lisäkammioon 11 eri kohtaan kuin venttiilin B syöttökanava 5a. Syöttökanavien 5a ja 16 ja lisäkammion 11 liitoskohtiin on järjestetty ohjausurat 15 ja 17 vastaavasti. Jousi 22 puristaa venttiili-35 kappaletta 12 pumpun mäntää 4 vasten.

6 80327

Laitteen toiminta on seuraava. Männän 4 oh j ausreunan 10 ohitettua syöttöaukot 3 polttoaine puristuu kammiosta 2 venttiliikappaleen 12 sisällä olevaan jakokanavaan 13 aukon 14 läpi. Männän 4 ja venttiilikappaleen 12 liikkuessa 5 edelleen kuviossa 2 ylöspäin ensimmäisessä vaiheessa syöttöaukko 19 tulee syöttökanavan 16 ohjausuran 17 kohdalle. Tällöin avautuu samalla yhteys kammion 2 ja venttiilin A välillä. Yhteys katkeaa kun aukko 19 on kokonaan ohittanut uran 17. Toisessa vaiheessa vastaavasti syöttöaukon 18 10 tullessa ohjausuran 15 kohdalle avautuu yhteys kammion 2 ja venttiilin B välillä.

Polttoaineen syöttämisen aloitusta ja keskinäistä vaiheistamista venttiilien A ja B kautta voidaan muuttaa varioimalla syöttöaukkojen 18 ja 19 keskinäistä etäisyyttä. 15 Samoin voidaan polttoaineen syöttämiseen ja syötön kestoon vaikuttaa varioimalla syöttöaukkojen 18 ja 19 sekä ohjausuri-en 15 ja 17 dimensioita.

Kuvion 3 sovellusmuoto eroaa kuvion 2 sovellusmuodosta vain siinä, että polttoaineen syöttämistä kanavaan 16 ohjataan 20 syöttöaukon 19 sijasta venttiilikappaleen 12 toisessa päässä olevalla ohjausreunalla 23. Kuvion 4 sovellusmuodos-sa puolestaan on venttiilikappale 12 kiinteästi yhdistetty pumpun mäntään 4. Tämän seurauksena kammio 2 on supistunut mäntää 4 kiertäväksi uraksi, jonka kautta polttoainetta 25 syötetään syöttöaukkojen 3, aukon 14 sekä jakokanavan 13 kautta lisäkammioon 11, joka tässä sovellusmuodossa toimii varsinaisesti pumppukammiona aivan kuten kammio 2 kuvion 2 sovellusmuodossa. Muuten kuvioiden 3 ja 4 sovellusmuodot vastaavat toiminnallisesti edellä esittyä.

30 Keksintö ei ole rajoitettu yllä esitettyihin sovellusmuo-toihin vaan useita muunnelmia on ajateltavissa oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Il

Claims (9)

1. Jako- ja ohjausventtiili polttoaineensyöttöpumpussa erityisesti isoa useampisylinteristä dieselmoottoria varten, jossa polttoaineen syöttäminen sylinteriin tapahtuu 5 kahdella tai useammalla ruiskutusventtiilillä (A,B), johon pumppuun kuuluu pumppusylinteri (1) ja tämän sisällä olevassa pumppukammiossa (2) edestakaisin liikuteltava mäntäelin (4), joka on järjestetty liikkeellään syöttämään polttoainetta syöttökanavien kautta asianomaisen sylinterin 10 ruiskutusventtiileihin, tunnettu siitä, että pumppusylinte-ri (1) on varustettu pumppukammioon (2) liittyvällä lisäkam-miolla (11), johon on tiiviisti sijoitettu aksiaalisuunnas-sa mainitun mäntäelimen liikkeitä seuraava pitkänomainen venttiilikappale (12), jonka sisällä oleva polttoaineen 15 jakokanava (13) on yhteydessä mainittuun pumppukammioon (2), että eri venttiilien syöttökanavat (16,5a,5b) on yhdistetty mainittuun lisäkammioon venttiilikappaleen (12) aksiaalisuunnassa eri kohtiin välimatkan päähän toisistaan, ja että polttoaineen ohjaamiseksi pumppukammiosta (2) 20 kunkin ruiskutusventtiilin (A,B) syöttökanavaan (16,5a,5b) venttiilikappale (12) on varustettu ohjaus- ja syöttö-elimillä, jotka yhdessä mainittujen syöttökanavien (16,5a,5b) kanssa on sijoitettu toisiinsa nähden siten, että polttoaineen syöttö eri ruiskutusventtiileihin (A,B) tapahtuu ainakin 25 osaksi eri aikaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen jako- ja ohjausventtiili, tunnettu siitä, että mainitut syöttökanavat (16,5a,5b) on yhdistetty mainittuun lisäkammioon (11) kyseistä lisäkammiota kiertävällä ohjausuralla (17,15).

3. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen jako- ja ohjausventtiili, tunnettu siitä, että mainittuihin syöttö-kanaviin (16,5a,5b) syötettävän polttoaineen määrä ja ajallinen kesto määritetään mainittujen venttiilikappaleen ohjaus- ja syöttöelimien ja/tai mainittujen ohjausurien 35 (17,15) dimensioiden avulla. 8 80327

4. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen jako- ja ohjausventtiili, tunnettu siitä, että mainitut ohjaus- ja syöttöelimet käsittävät yhden tai useampia syöttöaukkoja (19,18) venttiilikappaleen jakokanavan (13) yhdistämiseksi 5 mainittuihin syöttökanaviin (16,5a,5b).

5. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen jako- ja ohjausventtiili, tunnettu siitä, että venttiilikappale (12) on pumpun mäntäelimeen (4) nähden vastakkaisesta päästään avoin.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen jako- ja ohjausventtiili, tunnettu siitä, että venttiilikappaleen (12) mainitun avoimen pään reuna (23) on järjestetty ohjaamaan polttoaineen syöttöä ainakin yhteen mainituista syöttökanavista (16).

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen jako- ja ohjaus- venttiili, tunnettu siitä, että siihen kuuluu mieluimmin osaksi venttiilikappaleen sisäiseen jakokanavaan (13) sijoitettu jousi (22) venttiilikappaleen (12) painamiseksi pumpun mäntäelintä (4) vasten.

7 80327

8. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen jako- ja ohjausventtiili, tunnettu siitä, että venttiilikappale (12) on yhdistetty kiinteästi pumpun mäntäelimeen (4).

9. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen jakoja ohjausventtiili, tunnettu siitä, että mainittujen 25 ruiskutusventtiilien (A,B) suutinreikien pinta-ala on erilainen ja että polttoaineen syöttö sylintereihin on järjestetty tapahtumaan ensin sen syöttökanavan kautta, joka syöttää polttoainetta suutinreikäpinta-alaltaan pienimpään ruiskutusventtiiliin. Il 9 80327