DK174240B1 - Brændselsventil og højtryksgasmotor med en sådan ventil - Google Patents

Brændselsventil og højtryksgasmotor med en sådan ventil Download PDF

Info

Publication number
DK174240B1
DK174240B1 DK199400269A DK26994A DK174240B1 DK 174240 B1 DK174240 B1 DK 174240B1 DK 199400269 A DK199400269 A DK 199400269A DK 26994 A DK26994 A DK 26994A DK 174240 B1 DK174240 B1 DK 174240B1
Authority
DK
Denmark
Prior art keywords
valve
fuel
pressure
control oil
slider
Prior art date
Application number
DK199400269A
Other languages
English (en)
Other versions
DK26994A (da
Inventor
Peter Sunn Pedersen
Original Assignee
Man B & W Diesel As
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Man B & W Diesel As filed Critical Man B & W Diesel As
Priority to DK199400269A priority Critical patent/DK174240B1/da
Priority to DE69500496T priority patent/DE69500496T2/de
Priority to KR1019960704850A priority patent/KR100353190B1/ko
Priority to EP95911221A priority patent/EP0748418B1/en
Priority to JP07523163A priority patent/JP3126984B2/ja
Priority to PCT/DK1995/000069 priority patent/WO1995024551A1/en
Priority to KR1019960705284A priority patent/KR970701831A/ko
Publication of DK26994A publication Critical patent/DK26994A/da
Priority to FI963502A priority patent/FI107469B/fi
Application granted granted Critical
Publication of DK174240B1 publication Critical patent/DK174240B1/da

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/0047Layout or arrangement of systems for feeding fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/04Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure using fluid, other than fuel, for injection-valve actuation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/0248Injectors
    • F02M21/0251Details of actuators therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/0248Injectors
    • F02M21/0257Details of the valve closing elements, e.g. valve seats, stems or arrangement of flow passages
    • F02M21/026Lift valves, i.e. stem operated valves
    • F02M21/0263Inwardly opening single or multi nozzle valves, e.g. needle valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/0248Injectors
    • F02M21/0275Injectors for in-cylinder direct injection, e.g. injector combined with spark plug
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/04Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure using fluid, other than fuel, for injection-valve actuation
    • F02M47/043Fluid pressure acting on injection-valve in the period of non-injection to keep it closed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M55/00Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • F02M55/002Arrangement of leakage or drain conduits in or from injectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Description

DK 174240 B1 i
Opfindelsen angår en brændselsventil til indsprøjtning af gas ved højt tryk i en cylinder i en forbrændingsmotor, navnlig en stor totakts gasmotor, hvor en brændselskanal forbinder en højtrykskilde for gas 5 med et antal dysehuller, når en ventilglider er bevæget i sin åbneretning bort fra et ventilsæde, og hvor ventilgliderens bevægelse er styret af kontrololie.
Der kendes brændselsolieventiler, der er styret af kontrololie. JP-A 59-188068 beskriver en brændsels-10 olieventil til en oliedrevet dieselmotor, hvor brændselsventilen har en ventilglider med en stempelflade, der er påvirket i åbneretningen af brændselsolietrykket. Et separat stempel er placeret oven på glideren i et hydraulisk kammer, der kan tryksættes med kontrolo-15 lie for lukning af ventilen. US patent 3 416 506 beskriver en brændselsolieventil med en ventilglider, der forløber mellem et øvre og et nedre hydraulisk kammer, der begge kan tryksættes med brændselsolie. Ventilen åbnes ved at trykaflaste det øvre kammer.
20 Disse kendte brændselsolieventiler er rent hydraulisk drevne, og olien holder glideren smurt.
De kendte brændselsventiler med kontrololiestyring anvendes til motorer, der i det mindste delvis drives med gas som brændsel. I modsætning til konventionelle 25 dieselmotorer, hvor brændselsventilens åbning styres gennem trykstigninger i brændslet frembragt af brændselspumpen, hindrer gassens kompressibilitet en sådan ventilstyring, hvilket har nødvendiggjort ventilstyring ved hjælp af et separat kontrololiesystem. I de kendte 30 gasmotorer frembringes de styrende tryksvingninger i kontrololiesystemet af en knastakseldrevet pumpe.
I de store totakts gasmotorer anvendes desuden en knastakseldrevet oliepumpe til levering af pilotolie, dvs. en olie, der indsprøjtes i cylinderen og antændes 35 umiddelbart inden gasindblæsningen initieres, hvilket 2 DK 174240 B1 sikrer antændelse af gassen. Et sådant brændselssystem er eksempelvis kendt fra dansk patent 154 448. Ventilglideren holdes her lukket af en kraftig trykfjeder monteret i huset over ventilglideren. Når brændsels-5 ventilen skal åbne, fremkalder kontrololiepumpen en kraftig trykstigning i kontrololien, så olien ved indvirkning på et passende stempelareal på ventilglideren påvirker denne med en i åbneretningen virkende kraft, der overvinder fjederkraften og forskyder 10 glideren til den åbne stilling. Gasindblæsningen afbrydes af trykfjederen, når kontrololiens tryk falder til lavt niveau.
De kendte brændselsventiler har et spærreoliekam-mer beliggende i ventilstyret omkring ventilglideren.
15 Spærreoliekammeret forsynes vedvarende med spærreolie ved højt tryk, for at hindre det gasformige brændsel i at trænge op gennem klaringen mellem glideren og styret og videre op i kontrololiesystemet. Spærreolien hindrer således, at ventilfunktionen ødelægges af gasfore-20 komster i kontrololien.
Det er ønskeligt, at en dieselmotor kan konverteres til gasdrift med så få ændringer som muligt. Ved de kendte motorer er det derfor en særlig ulempe, at kamakselsystemerne til dieselmotorerne helt skal om-25 kontrueres for både at kunne drive en kontrololiepumpe og en pilotoliepumpe for hver brændselsventil.
Opfindelsen har til formål at forenkle udformningen af ovennævnte motorer samtidig med, at kontrolo-lieaktiveringen af brændselsventilen bliver mere 30 sikker.
Med henblik herpå er brændselsventilen ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at kontrololietrykket i et trykkammer og en trykfjeder påvirker ventilglideren i lukkeretningen, at en i gliderens åbneretning virken-35 de stempelflade er beliggende i brændselskanalen på DK 174240 B1 3 højtrykskildesiden af ventilsædet, at trykfjederens fjederkraft er væsentlig mindre end åbnekraften frembragt af brændselstrykket på stempelfladen, og at brændselsventilen åbner for gasindsprøjtning, når 5 trykkammeret forbindes til et dræn, og afbryder indsprøjtningen, når trykkammeret igen tilføres kontrololietrykket, som bevæger ventilglideren til anlæg mod ventilsædet.
Trykfjederen sikrer, at ventilen forbliver lukket, 10 hvis den hverken tilføres kontrololietryk eller brændselstryk. Hvis en cylinder er forsynet med flere brændselsventiler, og både kontrololietrykket og brændselstrykket er afbrudt til en enkelt men ikke til de øvrige brændselsventiler i cylinderen, sikrer 15 trykfjederen, at den udkoblede brændselsventil holdes i lukkestillingen.
Med denne udformning af brændselsventilen anvendes kontrololietrykket kun til at holde ventilen lukket, og en fjernelse af dette tryk fører til en forskydning af 20 ventilglideren til den åbne stilling som følge af brændslets tryk på den i åbneretningen virkende stempelflade. Kontrololien kan således holdes ved konstant tryk, idet styringen sker ved at brændselsventilens kontrololietilgang enten påføres kontrololietrykket 25 eller er forbundet til en lavtrykskilde, dqr bortdræner kontrololietrykket. Den tidligere kendte kamakselakti-verede kontrololiepumpe kan udelades, og den for dieselmotorer helt sædvanlige brændselspumpe kan anvendes til levering af pilotolie. Dermed kan en 30 dieselmotor uden væsentlige ændringer i kamakselsystemet redesignes til gasdrift.
Da kontrololietrykket er stort set konstant, har det ingen væsentlig betydning for ventilens åbning eller lukning, om der skulle findes luftformige lommer 35 i kontrololien, hvilket gør ventilfunktionen væsentlig 4 DK 174240 B1 mere robust end i de kendte brændselssystemer med kontrololieaktivering.
Det er også en fordel, at kontrololietrykket kun bortdrænes i det korte tidsrum, hvor ventilen står 5 åben, idet brændselslækager til kontrololien modvirkes af, at brændselsventilen over næsten hele motorcyklussen er påvirket af kontrololietrykket. Den ringe risiko for lækage af brændsel til kontrololien, og ventilfunktionens ufølsomhed over for sådanne lækager gør det 10 muligt at undvære det tidligere kendte, separate spærreoliesystem, hvilket forenkler motorens brændselssystem og udformningen af brændselsventilen.
Det foretrækkes, at trykfjederens fjederkraft højst er få gange større end en i åbneretningen virken-15 de kraft bestemt ved forbrændingsgassernes maksimale tryk på den endeflade af ventilglideren, der er afgrænset af ventilsædet, fortrinsvis af dettes største diameter.
Hvis brændselstrykket afbrydes i løbet af en 20 indsprøjtning, fjernes samtidig kraften på den i åbneretningen virkende stempelflade, og ventilen vil lukke, hvorefter trykfjederen i sig selv kan opretholde den lukkede stilling, fordi fjederkraften er større end forbrændingsgassernes tryk på ventilglideren.
25 Selv om trykfjederen af sikkerhedsgrunde kan dimensioneres til en fjederkraft, som er op til få gange, eksempelvis to til tre gange, større end forbrændingsgassernes åbnekraft på ventilglideren, har trykfjederen væsentlig mindre dimensioner end i de 30 tidligere kendte brændselsventiler af samme størrelse.
Da trykfjederen er bestemmende for dimensionerne af brændselsventilens øvre afsnit, kan brændselsventilen ifølge opfindelsen gives fordelagtigt små dimensioner, hvilket letter anbringelsen af ventilen i cylinderdæk-35 slet.
DK 174240 B1 5 I en særlig enkel og derfor ofte foretrukket udførelsesform er den i åbneretningen virkende stempel-flade beliggende på ventilglideren mellem et øvre afsnit lejret i et gliderstyr og et nedre afsnit med 5 mindre diameter, som bærer det bevægelige ventilsædeområde, og kontrololietrykket virker på en opadvendende flade på ventilglideren, fortrinsvis på dennes øvre ende. Denne ventilglider kan på enkel vis fremstilles ved drejning, hvor et nedre gliderafsnit drejes ned på 10 mindre diameter end et øvre afsnit, der bearbejdes som styreflade til indsættelse i gliderstyret. Kontrololietrykket kan uden videre påvirke ventilgliderens øvre ende, så det tidligere kendte kontrololiekammer med tilhørende diameterspring og sammenhørende tætneflader 15 på henholdsvis glideren og ventilstyret helt undgås.
Kontrololietrykket kan være højere end brændsels-trykket, så kontrololien vedvarende vil sive ind i klaringen mellem ventilglideren og gliderstyret og holde de indbyrdes bevægede flader godt smurt. Hvis 20 kontrololietrykket er lavere end brændselstrykket eller der blot ønskes fuld kontrol over enhver brændsels-lækage, kan der hensigtsmæssigt i gliderstyret være et ind mod glideren åbent, rundtgående spor, der er forbundet med en drænkanal, og en oliekanal i glider-25 styret kan udmunde i området beliggende mellem sporet og brændselskanalen.. Det rundgående spor vil udover brændslet også bortdræne den kontrololie, som smører ventilgliderens øvre afsnit, og oliekanalen i gliderstyret giver derfor mulighed for tilførsel af olie til 30 smøring af gliderens nedre afsnit.
Opfindelsen angår endvidere en højtryksgasmotor med et indsprøjtningssystem, der indeholder en brændselsventil af ovennævnte art og en kontrololiekilde med tilhørende styreenhed. Motorens indsprøjtningssystem og 35 brændselsventilen er funktionsmæssigt nøje afpasset 6 DK 174240 B1 efter hinanden og passer således sammen, nogenlunde som en nøgle og en lås.
Ifølge opfindelsen er motoren ejendommelig ved, at kontrololiekilden leverer kontrololie ved i det væsent -5 lige konstant forudbestemt tryk, der er større end trykket i brændselskanalen, og at styreenheden leder kontrololie til brændselsventilen under hovedparten af hver motorcyklus og forbinder brændselsventilens kontrololietilgang med en lavtrykskilde i det tidsrum 10 af motorcyklussen, hvor ventilen skal stå åben. Denne meget enkle udformning af indsprøjtningssystemet er muliggjort af ovennævnte udformning af brændselsventilen, hvilket medfører de ovennævnte fordele.
Af hensyn til smøringen af ventilglideren og til 15 modvirkning af gaslækage op gennem klaringen mellem ventilspindlen og -styret er det forudbestemte kontrololietryk større end brændslets tryk i brændselskanalen. Under hovedparten af motorcyklussen fører differenstrykket over ventilspindlen til, at kontrololien 20 udfylder nævnte klaring. Når kontrololien bortdrænes ved ventilens åbning, kan brændslet trænge lidt op i klaringen, men brændslet presses af kontrololien ud igen umiddelbart efter ventillukningen.
Da der ikke er behov for ændring af størrelsen af 25 kontrololietrykket, men blot for påsætning eller fjernelse heraf, kan styreenheden for kontrololien hensigtsmæssigt omfatte en elektronisk styret styreventil, såsom en solenoideventil, der kan stå enten åben eller lukket og dermed styre påsætning eller afbrydelse 30 af kontrololien til brændselsventilen. Det foretrækkes, at styreventilen er en gliderventil styret af en linearmotor, idet liniarmotoren er hurtigt virkende og præcist kan foretage trinløs indstilling af gliderventilen. En gliderventil af denne art er beskrevet i 35 ansøgerens danske patentansøgning 646/93.
DK 174240 B1 7
Hvis styreventilen er en solenoideventil foretrækkes, at tryktilgangen til styreventilen er drøvlet. Drøvlingen begrænser kontrololiens tryk ved tilstrømningen til brændselsventilen under dennes lukning, så 5 glideren ikke træffer ventilsædet med for stor kraft, og tillader kontrololiens tryk at opbygges til fuldt niveau, når ventilen er lukket.
Hvis styreventilen er en gliderventil styret af en linearmotor, kan styreenheden hensigtsmæssigt indstille 10 styreventilen med kun delvist åbent gennemstrømnings-areal for kontrololien, inden brændselsventilens ventilglider under lukkebevægelsen lander på ventilsæ det. Dette giver den fordel, at brændselsventilen hurtigt lukkes, fordi ventilglideren påvirkes af det 15 fulde kontrololietryk ved initieringen af lukkebevægelsen, mens ventilgliderens bevægelse umiddelbart inden anlægget mod ventilsædet kan bremses efter ønske ved passende mindskning af kontrololiens gennemstrømnings-areal. Denne meget fordelagtige løsning af de modstri-20 dende hensyn til hurtig indstilling af brændselsventilen og beskyttelse af ventilsædeområdet mod overbelastning er muliggjort af linearmotorstyringen, som tillader øjeblikkelig trinløs indstilling af gliderventilen .
25 Af sikkerhedsgrunde foretrækkes, at kontrololi etrykket holder en i lukkeretningen forbelastet hovedafbryder for brændslet i åben stilling. Hvis kontrololietrykket svigter, eksempelvis som følge af pumpesvigt, fjernes også åbnekraften på hovedafbryderen, så 30 denne omstilles til lukket stilling og afbryder brændselstilførslen til brændselsventilen, så utilsigtet brændselsindblæsning undgås. Hovedafbryderen kan være forbelastet af en trykfjeder, så den er rent mekanisk virkende, hvilket er en fordel ved elektronisk 35 styrede systemer, som derved sikres ved strømudfald og 8 DK 174240 B1 lignende driftsforstyrrelser.
Et eksempel på en udførelsesform for opfindelsen beskrives herefter nærmere med henvisning til den meget skematiske tegning, hvor 5 fig. 1 viser et længdesnit gennem en brændsels ventil ifølge opfindelsen, og fig. 2 en skematisk gengivelse af et indsprøjtningssystem med brændselsventilen i fig. 1.
I fig. 1 ses en brændselsventil 1 som er indsat 10 i et tilhørende gennemgangshul i et cylinderdæksel 2, så spidsen af en forstøver 3 rager ind i et forbrændingskammer 4 i den tilhørende motorcylinder. Brændselsventilen omfatter et ventilhus 5, der ved hjælp af et tilspændingsstykke 6 og ikke viste bolte 15 er fastholdt i cylinderdækslet.
En ikke vist højtrykskilde for brændslet står i forbindelse med en i dækslet forløbende brændselstilgang 8, der udmunder ud for en skråkanal 9 i ventil-huset. Skråkanalen fører ind til en central boring 10, 2 0 som via et ventilsæde 19 kan stå i strømningsforbindelse med en boring 12 i forstøveren, hvorfra brændslet gennem ikke viste forstøverhuller kan indblæses i forbrændingskammeret, når brændselsventilen står åben.
25 En ventilglider 13 er længdeforskydeligt mon teret i et ventilstyr 14 i ventilhuset 5. Ventilglideren har et øvre afsnit 15, som kan glide langs ventilstyrets boring, og et nedre afsnit 16 med mindre diameter end det øvre afsnit, så de to afsnit er 30 forbundet gennem en nedadvendende stempelflade 17. Ved sin nedre ende har ventilglideren en sædeflade 18, der ved anlæg mod det modsvarende ventilsæde 19 på ventilhuset afbryder forbindelsen mellem skråkanalen 9 og boringen 12 i forstøveren.
35 Ventilstyrets centrale boring udmunder opadtil i DK 174240 B1 9 et trykkammer 20, der gennem en strømningspassage 21 står i forbindelse med en kontrololietilslutning 22, der enten er forbundet til en trykkilde eller et dræn. Ventilgliderens øvre afsnit 15 har en i trykkammeret 5 20 beliggende krave 23 med et fjederstyr 24 i form af en central, opstående tap. Tilspændingsstykket 6 bærer et tilsvarende fjederstyr 25, der både virker som øvre begrænsning for ventilgliderens åbnebevægelse og danner styr for en trykfjeder 26, der ligger 10 indspændt mellem undersiden af tilspændingsstykket 6 og oversiden af kraven 23.
Trykfjederen 24 er dimensioneret til at påføre ventilglideren en i lukkeretningen virkende kraft, som på den ene side er væsentlig mindre end åbnekraften 15 frembragt af brændslets tryk på stempelfladen 17 og på den anden side med en passende sikkerhedsfaktor, såsom fra 2-3, overstiger den største åbnekraft, som kan frembringes ved at forbrændingstrykket i kammeret 4 forplanter sig ind gennem forstøverhullerne og op i 20 boringen 12, når brændselsventilen er uvirksom og står i lukket stilling. I den lukkede stilling påvirker trykket i boringen 12 i det mindste ventilglideren over et areal bestemt ved diamteren af boringen umiddelbart under ventilsædet, dvs. ventilsædets 25 mindste diameter, og hvis de sammenhørende sædeflader på glideren og ventilhuset er indbyrdes let divergerende i nedovergående retning, kan trykket i boringen virke på et større areal men højst på arealet bestemt ved diameteren D2 af det nedre afsnit 16 svarende til 30 ventilsædets største diameter.
Hvis der kun er _en J?rændselsventil pr. cylinder sker der ingen forbrænding, hvis ventilen er uvirksom.
I dette tilfælde kan fjederen 26 udføres mindre, idet den blot skal overvinde åbnekraften frembragt af 35 kompressionstrykket og ikke forbrændingstrykket i DK 174240 B1 10 cylinderen. Forholdet mellem diameteren D2 af gliderens nedre afsnit 16 og diameteren af det øvre afsnit 15, er valgt, så arealet af stempelfladen 17 har en størrelse, så brændselstrykkets indvirkning på arealet 5 frembringer en åbnekraft, der er væsentlig større, eksempelvis 2-4 gange større, end lukkekraften fra trykfjederen 26.
Kontrololien kan gennem passagen 21 strømme ind i trykkammeret 20, hvor den påvirker ventilglideren 10 med en i lukkeretningen virkende kraft bestemt af olietrykket og det virksomme areal af gliderens øvre ende. Dette areal vil normalt svare til ventilgliderens tværsnitsareal ved trykkammerets bund 27. Brændselsventilen i fig. 1 er bestemt til anvendelse i et 15 indsprøjtningssystem, hvor kontrololietrykket er større end brændselstrykket. Dette giver den brugsmæssige fordel, at kontrololien trænger ned i klaringen mellem det øvre afsnit 15 og ventilstyret 14 og holder ventilglideren smurt samt den fremstillingsmæssige 2 0 fordel, at det øvre afsnit 15 kan have konstant diameter hele vejen op i trykkammeret 20. Ved anvendelser, hvor kontrololietrykket er mindre end brændselstrykket, må ventilgliderens øvre afsnit have en diameterforøgelse inden indtrædelsen i trykkammeret 25 20, så kontrololietrykket virker på et passende større areal end brændselstrykket, når ventilen står åben.
Sammenhørende drænkanaler 28, 29 i ventilhuset 5 og cylinderdækslet 2 sørger for bortdræning af eventuelle brændselslækager ved ventilens forreste 30 ende. I fig. 2 ses brændselsventilen 1 anvendt i et indsprøjtningssystem for en højtryksgasmotor. Med højtryk forstås her et tryk større end motorens kompressionstryk i tomgang, dvs. at brændselstrykket i praksis normalt er større end fra 30 til 40 bar, så det 35 kan indblæses i forbrændingskammeret, når stemplet er DK 174240 B1 11 nær topdødpunktstillingen ved overgangen mellem kompressions- og ekspansionsslaget. Antændelsen af brændslet kan enten ske ved hjælp af afbrænding af pilotolie eller ved hjælp af et gløderør eller en lignende 5 varmekilde.
Brændslet kan være en gas, som er luftformig ved indsprøjtningstrykket eller et andet ikke-smørende brændsel, såsom LPG {Liquified Petroleum Gas), der er flydende ved indsprøjtningen. Anvendelsen af gas som 10 brændsel i en iøvrigt traditionel dieselmotor giver en væsentlig miljømæssig fordel, fordi gasforbrændingen giver væsentlig lavere emission af miljøskadelige produkter end olieforbrændingen.
Kontrololien kan eksempelvis være hydraulikolie 15 eller smøreolie.
Motoren kan eksempelvis være en stor totakts krydshovedmotor anvendt som stationær kraftproducerende motor eller som fremdrivningsmotor i et skib. Motoren kan udføres i mellem- eller stor størrelse med effekter 20 fra eksempelvis 2000 kW til 60.000 kW.
Brændselsventilens tilslutning 22 er gennem et trykrør 30 og en styreventil 31 forbundet med en kontrololiekilde i form af en højtrykspumpe 32, som gennem et rør 3 3 fødes med kontrololie fra en kontro-25 lolietank 34, hvor olien opbevares ved atmosfæretryk.
Pumpen 32 kan være af konventionel type, såsom en aksialstempelpumpe med variabelt slagvolumen, som styres således, at pumpens leveringstryk holdes i det væsentlige konstant uanset forbruget af kontrololie.
30 Trykstyringen kan eksempelvis ske ved hjælp af en ventilreguleret by-pass-forbindelse mellem pumpens leverings- og fødeside. Alternativt kan højtrykspumpen være en såkaldt skråskivepumpe, der automatisk indstiller leveringsmængden efter forbruget og holder 35 leveringstrykket i det væsentlige konstant. Pumpen kan DK 174240 B1 12 have en trykaccumulator på leveringssiden for at udjævne det pulserende forbrug af kontrololie. Højtrykspumpen kan være fælles for alle motorens cylindre.
Hver brændselsventils styreventil 31 er sluttet 5 til højtrykssiden af pumpen 32 samt til en lavtrykskilde i form af et returrør 35, der forbinder en drænport i styreventilen med kontrololietanken. Styreventilen 31 er indstillelig ved hjælp af et drev 36, såsom en linearmotor, ud fra styresignaler overført fra 10 en computer 37 gennem signalledninger 38. Computeren 37 kan være fælles for alle cylindrene, og den aktiverer styreventilen 31, så brændselsventilen åbnes med korrekt timing i motorcyklussen og holdes åben i et tidsrum, der er afpasset efter den til enhver tid 15 ønskede motoreffekt. Brændselsventilen 1 holdes lukket under hovedparten af en motorcyklus ved at styre-ventilen 31 forbinder trykrøret 30 med højtrykspumpen 32, så trykkammeret 20 i ventilen er tryksat og ventilglideren er presset i anlæg mod 20 ventilsædet 19.
Brændselstilgangen 8 er gennem en hovedafbryder 39 forbundet med en højtrykskilde for brændsel an-skueliggjort ved en fødeledning 40. Hovedafbryderen 39 er fjederbelastet til lukket stilling, men holdes 25 ved normal motordrift åben ved hjælp af kontrololietrykket, som tilføres hovedafbryderen gennem en grenledning 41 forbundet til højtrykssiden af pumpen 32. Den centrale boring 10 i ventilhuset 5 er således normalt tryksat af brændslet. Når brændsels-30 ventilen 1 skal åbne, forbinder styreventilen 31 trykrøret 30 med returrøret 35, så trykket i trykkammeret 20 falder til det lave tryk i tanken 34, og brændslets tryk på stempelfladen 17 forskyder ventilglideren til den i fig. 1 viste åbne stilling. Efter en 35 passende gasindsprøjtningsperiode, som eksempelvis DK 174240 B1 13 svarer til en krumtapdrejning på 20°, indstilles styreventilen 31, så trykrøret 30 igen er forbundet med højtrykspumpen, og kontrololien tryksætter trykkammeret 20, så ventilglideren forskydes til sin lukkede 5 stilling.
Hvis kontrololietrykket svigter, sørger hovedafbryderen 39 for afbrydelse af forbindelsen mellem fødeledningen 40 og brændselstilgangen 8. Hvis brændselstilførslen af anden grund ønskes afbrudt på 10 hurtig vis, kan dette ske ved hjælp af omstilling af en stopventil 42 i grenledningen 41, så højtrykspumpens leveringsside sluttes til kontrololietanken 34 gennem en drænledning 43, hvilket fører til lukning af hovedafbryderen 39. Stopventilen 42 kan være fælles 15 for alle motorens cylindre og kan styres ved hjælp af signaler fra computeren 37.
Hvis indsprøjtningssystemet er udformet, så brændslet kan trænge op i trykkammeret 20 og derfra føres med kontrololien til tanken 34, kan denne tank 20 være lukket og have en udluftning, som gennem en rørforbindelse er forbundet til et passende dræn, hvor der ikke er risiko for antændelse af brændslet. Tanken 34 kan desuden have en oliekøler 45 og et filter 44, som adskiller returrøret 35 fra føderøret 33.
25 Som eksempler på anvendelige tryk kan nævnes, at kontrololietrykket kan ligge på omkring 300 bar og brændselstrykket kan ligge på omkring 250 bar.

Claims (9)

1. Brændselsventil (1) til indsprøjtning af gas ved højt tryk i en cylinder i en forbrændingsmotor, navnlig en stor totakts gasmotor, hvor en brændsels- 5 kanal (8, 9, 10, 12) forbinder en højtrykskilde for gas med et antal dysehuller, når en ventilglider (13) er bevæget i sin åbneretning bort fra et ventilsæde (19) , og hvor ventilgliderens bevægelse er styret af kontrololie, kendetegnet ved, at kontrololietryk-10 ket i et trykkammer (20) og en trykfjeder påvirker ventilglideren (13) i lukkeretningen, at en i gliderens åbneretning virkende stempelflade (17) er beliggende i brændselskanalen (10) på højtrykskildesiden af ventilsædet (19) , at trykfjederens fjederkraft er væsentlig 15 mindre end åbnekraften frembragt af brændselstrykket på stempelfladen (17), og at brændselsventilen åbner for gasindsprøjtning, når trykkammeret (20) forbindes til et dræn, og afbryder indsprøjtningen, når trykkammeret igen tilføres kontrololietrykket, som bevæger ventil-20 glideren til anlæg mod ventilsædet.
2. Brændselsventil ifølge krav 1, kendetegnet ved, at fjederkraften højst er få gange større end en i åbneretningen virkende kraft bestemt ved forbrændingsgassernes maksimaltryk på den endeflade 25 af ventilglideren, der er afgrænset af ventilsædet (19), fortrinsvis af dettes største diameter (D).
3. Brændselsventil ifølge krav 1 eller 2, k e n -detegnet ved, at den i åbneretningen virkende stempelflade (17) er beliggende på ventilglideren (13) 30 mellem et øvre afsnit (15) lejret i et gliderstyr (14) og et nedre afsnit (16) med mindre diameter, som bærer det bevægelige ventilsædeområde (18), og at kontrololietrykket virker på en opadvendende flade på ventilglideren, fortrinsvis på dennes øvre ende.
4. Brændselsventil ifølge krav 3, kende- DK 174240 B1 tegnet ved, at der i gliderstyret (14) er et ind mod glideren åbent, rundtgående spor, der er forbundet med en drænkanal, og at en oliekanal i gliderstyret udmunder i området beliggende mellem sporet og brænd-5 selskanalen.
5. Højtryksgasmotor med et indsprøjtningssystem, der indeholder en brændselsventil (l) ifølge et af kravene 1-4 og en kontrololiekilde med tilhørende styreenhed, kendetegnet ved, at kontrololie- 10 kilden (32) leverer kontrololie ved i det væsentlige konstant forudbestemt tryk, der er større end brændselstrykket i brændselskanalen, og at styreenheden (31, 36, 37) leder kontrololie til brændselsventilen (1) under hovedparten af hver motorcyklus og forbinder 15 brændselsventilens kontrololietilgang (22) med en lavtrykskilde (34) i det tidsrum af motorcyklussen, hvor ventilen (1) skal stå åben.
6. Højtryksgasmotor ifølge krav 5, kendetegnet ved, at styreenheden for kontrololien 20 omfatter en elektronisk styret styreventil (31) , fortrinsvis en gliderventil styret af en linearmotor.
7. Højtryksgasmotor ifølge krav 6, kendetegnet ved, at tryktilgangen til styreventilen (31) er drøvlet. 25
8. Højtryksgasmotor ifølge krav 6, kende tegnet ved, at styreenheden indstiller styreventilen (31) med kun delvis åbent gennemstrømningsareal for kontrololien, inden brændselsventilens ventilglider (13) under lukkebevægelsen lander på ventilsædet (19). 30
9. Højtryksgasmotor ifølge krav 6, kende tegnet ved, at kontrololietrykket holder en i lukkeretningen forbelastet hovedafbryder (39) for brændslet i åben stilling.
DK199400269A 1994-03-08 1994-03-08 Brændselsventil og højtryksgasmotor med en sådan ventil DK174240B1 (da)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DK199400269A DK174240B1 (da) 1994-03-08 1994-03-08 Brændselsventil og højtryksgasmotor med en sådan ventil
DE69500496T DE69500496T2 (de) 1994-03-08 1995-02-17 Brennstoffventil und hochdruckphasenmotor mit solchem ventil
KR1019960704850A KR100353190B1 (ko) 1994-03-08 1995-02-17 연료분사밸브및이밸브를구비한고압개스엔진
EP95911221A EP0748418B1 (en) 1994-03-08 1995-02-17 A fuel valve and a high pressure gas engine provided with such a valve
JP07523163A JP3126984B2 (ja) 1994-03-08 1995-02-17 燃料弁及び該燃料弁を備えた高圧気体燃料エンジン
PCT/DK1995/000069 WO1995024551A1 (en) 1994-03-08 1995-02-17 A fuel valve and a high pressure gas engine provided with such a valve
KR1019960705284A KR970701831A (ko) 1994-03-08 1995-03-27 냉매 압축기 구조(refrigerant compressor arrangement)
FI963502A FI107469B (fi) 1994-03-08 1996-09-06 Polttoaineventtiili ja tällaisella venttiilillä varustettu suurpainekaasumoottori

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DK26994 1994-03-08
DK199400269A DK174240B1 (da) 1994-03-08 1994-03-08 Brændselsventil og højtryksgasmotor med en sådan ventil

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DK26994A DK26994A (da) 1995-09-09
DK174240B1 true DK174240B1 (da) 2002-10-14

Family

ID=8091644

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DK199400269A DK174240B1 (da) 1994-03-08 1994-03-08 Brændselsventil og højtryksgasmotor med en sådan ventil

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP0748418B1 (da)
JP (1) JP3126984B2 (da)
KR (1) KR100353190B1 (da)
DE (1) DE69500496T2 (da)
DK (1) DK174240B1 (da)
FI (1) FI107469B (da)
WO (1) WO1995024551A1 (da)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK174242B1 (da) * 1996-01-15 2002-10-14 Man B & W Diesel As Fremgangsmåde til styring af brændselstilførslen til en dieselmotor, der ved højtryksindsprøjtningbåde kan tilføres brændselsolie og brændselsgas, og en højtryks gasindsprøjtningsmotor af dieseltypen
DE19635248C2 (de) * 1996-08-30 2001-05-23 Ficht Gmbh & Co Kg Flüssiggasmotor
US6095101A (en) * 1997-01-29 2000-08-01 Man B&W Diesel A/S Internal combustion engine of the diesel type for combustion of gas, and a method of supplying such an engine with fuel
DK173242B1 (da) * 1997-01-29 2000-05-22 Man B&W Diesel A/S af en saedan motor af gas og en fremgangsmade til braendselsforsyningForbraendingsmotor af dieseltypen til forbraending
AT407900B (de) * 1997-04-09 2001-07-25 Avl List Gmbh Brennkraftmaschine mit einlass- und auslassventilen
US6298833B1 (en) 2000-04-07 2001-10-09 Westport Research Inc. Fluid seal apparatus and method for dynamically controlling sealing-fluid pressure
LU90604B1 (en) * 2000-06-20 2001-12-21 Delphi Tech Inc Fuel injector
JP2005315101A (ja) * 2004-04-27 2005-11-10 Isuzu Motors Ltd ガス燃料用噴射弁
JP4585502B2 (ja) * 2006-11-10 2010-11-24 三菱重工業株式会社 燃料噴射装置
CN103003607A (zh) * 2010-08-06 2013-03-27 川崎重工业株式会社 气体用调压阀
DK177420B1 (da) * 2011-06-27 2013-04-22 Man Diesel & Turbo Deutschland Brændstofventil til store turboladede totaktsdieselmotorer
CA2884945C (en) * 2015-03-13 2018-02-27 Michael C. Wickstone Hydraulically actuated gaseous fuel injector
EP3147477B1 (de) * 2015-09-23 2018-10-17 Winterthur Gas & Diesel AG Gaszuführsystem und zylinderliner für eine hubkolbenbrennkraftmaschine, hubkolbenbrennkraftmaschine, sowie verfahren zum betreiben einer hubkolbenbrennkraftmaschine
CN105756826B (zh) * 2016-04-21 2018-01-19 哈尔滨工程大学 组合式电磁喷油‑增压电磁喷气混合燃料喷射装置
CN110552827B (zh) * 2018-06-04 2022-11-11 罗伯特·博世有限公司 用于高压油泵的进油阀和相应的高压油泵
US11248575B1 (en) 2020-09-18 2022-02-15 Caterpillar Inc. Fuel injector with internal leak passage to injector drain
US11174827B1 (en) 2020-09-18 2021-11-16 Caterpillar Inc. Fuel injector with internal radial seal with thin wall counterbore

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH443787A (de) * 1965-09-14 1967-09-15 Sulzer Ag Einspritzvorrichtung einer Kolbenbrennkraftmaschine
GB1262089A (en) * 1968-09-06 1972-02-02 Cav Ltd Fuel injection systems
DE2742870C2 (de) * 1977-09-23 1979-11-15 Kloeckner-Humboldt-Deutz Ag, 5000 Koeln Kraftstoff einspritzvorrichtung
JPS59188068A (ja) * 1983-04-08 1984-10-25 Hitachi Zosen Corp デイ−ゼル機関用燃料噴射方法ならびにその装置
US4865001A (en) * 1988-11-28 1989-09-12 Energy Conversions, Inc. Gaseous fuel injector valve

Also Published As

Publication number Publication date
WO1995024551A1 (en) 1995-09-14
KR100353190B1 (ko) 2002-11-18
JP3126984B2 (ja) 2001-01-22
FI963502A0 (fi) 1996-09-06
DK26994A (da) 1995-09-09
DE69500496T2 (de) 1998-01-22
EP0748418B1 (en) 1997-07-30
JPH09509997A (ja) 1997-10-07
EP0748418A1 (en) 1996-12-18
FI963502A (fi) 1996-09-06
FI107469B (fi) 2001-08-15
DE69500496D1 (de) 1997-09-04
KR970701830A (ko) 1997-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DK174240B1 (da) Brændselsventil og højtryksgasmotor med en sådan ventil
US4957085A (en) Fuel injection system for internal combustion engines
DK174242B1 (da) Fremgangsmåde til styring af brændselstilførslen til en dieselmotor, der ved højtryksindsprøjtningbåde kan tilføres brændselsolie og brændselsgas, og en højtryks gasindsprøjtningsmotor af dieseltypen
CA2405167C (en) A fluid seal apparatus and method for dynamically controlling sealing-fluid pressure
USRE39373E1 (en) Hydraulically actuated electronic fuel injection system
JP4419795B2 (ja) インジェクタ
CN101109347B (zh) 高压燃料泵
US6360963B2 (en) Gaseous fuel injector having high heat tolerance
KR920009660B1 (ko) 디젤엔진의 가스연료 주입기로부터 가스연료가 비정상으로 유출되는 것을 방지하는 장치
KR20050033575A (ko) 크로스헤드형 대형 2행정 디젤 기관
RU2674868C1 (ru) Топливный клапан и способ впрыска жидкого топлива в камеру сгорания большого двухтактного двигателя внутреннего сгорания с турбонаддувом с воспламенением от сжатия
US4754733A (en) Fuel injection device for reciprocating internal combustion engine
US4567872A (en) Unit fuel injector and system therefor
KR950001085A (ko) 내연기관의 연료 분사 장치
JP2016089835A (ja) 往復ピストン内燃機関のためのガス供給システム及びシリンダ、往復ピストン内燃機関、並びに往復ピストン内燃機関を動作させる方法
KR102033173B1 (ko) 대형 2 행정 터보차징 압축 점화 내연기관의 연소실에 기체 연료를 분사하기 위한 연료 밸브 및 방법
EP2984327B1 (en) A dual fuel injection unit and dual fuel feeding arrangement
DK176143B1 (da) Brændselsventil
US4329957A (en) Engine control
JPH0571790B2 (da)
KR930010662B1 (ko) 연료 분사기 및 이를 사용하는 디젤기관
KR100287703B1 (ko) 디젤 엔진의 타이머 진각 보상장치
KR102372738B1 (ko) 압축비 제어 장치 및 엔진
EP0342270B1 (en) Starter system for diesel engines
JPH0519573Y2 (da)

Legal Events

Date Code Title Description
B1 Patent granted (law 1993)
PBP Patent lapsed

Country of ref document: DK