FI101168B - Ruiskutusjärjestely ja menetelmä sen käyttämiseksi polttomoottorissa - Google Patents

Ruiskutusjärjestely ja menetelmä sen käyttämiseksi polttomoottorissa Download PDF

Info

Publication number
FI101168B
FI101168B FI946051A FI946051A FI101168B FI 101168 B FI101168 B FI 101168B FI 946051 A FI946051 A FI 946051A FI 946051 A FI946051 A FI 946051A FI 101168 B FI101168 B FI 101168B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
valve
additive
chamber
cylinder
pressure
Prior art date
Application number
FI946051A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI946051A0 (fi
FI946051A (fi
Inventor
Goeran Hellen
Dave Jay
Original Assignee
Waertsilae Nsd Oy Ab
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 Waertsilae Nsd Oy Ab filed Critical Waertsilae Nsd Oy Ab
Priority to FI946051A priority Critical patent/FI101168B/fi
Publication of FI946051A0 publication Critical patent/FI946051A0/fi
Priority to US08/557,448 priority patent/US5647316A/en
Priority to DE69508050T priority patent/DE69508050T2/de
Priority to AT95308852T priority patent/ATE177170T1/de
Priority to EP95308852A priority patent/EP0718489B1/en
Priority to JP33356995A priority patent/JP3837179B2/ja
Publication of FI946051A publication Critical patent/FI946051A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI101168B publication Critical patent/FI101168B/fi

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
    • 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
    • F02M47/046Fluid pressure acting on injection-valve in the period of injection to open it
    • 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
    • F02M25/00Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/022Adding fuel and water emulsion, water or steam
    • F02M25/0221Details of the water supply system, e.g. pumps or arrangement of 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
    • F02M43/00Fuel-injection apparatus operating simultaneously on two or more fuels, or on a liquid fuel and another liquid, e.g. the other liquid being an anti-knock additive
    • 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
    • F02M43/00Fuel-injection apparatus operating simultaneously on two or more fuels, or on a liquid fuel and another liquid, e.g. the other liquid being an anti-knock additive
    • F02M43/04Injectors peculiar thereto
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • 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
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/44Valves, e.g. injectors, with valve bodies arranged side-by-side
    • 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
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Description

101168
RUISKUTUSJÄRJESTELY JA MENETELMÄ SEN KÄYTTÄMISEKSI POLTTOMOOTTORISSA - INSPRUTNINGSANORDNING OCH FÖRFARANDE FÖR DESS ANYÄNDNING VID EN FÖRBRÄNNINGSMOTOR
Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen ruiskutusjäijestely 5 polttomoottorissa, varsinkin dieselmoottorissa, erilaisten paineväliaineiden ruiskuttamiseksi suoraan moottorin sylinteriin, johon jäqestelyyn kuuluu ensimmäinen venttiili, joka on järjestetty ruiskuttamaan polttoainetta, ja toinen venttiili, joka on järjestetty ruiskuttamaan lisäainetta, jonka avulla polttoaineen palamisessa syntyvien haitallisten aineiden pitoisuuksia voidaan vähentää. Keksintö kohdistuu myös patenttivaatimuksen 8 mukaiseen 10 menetelmään ruiskutusjäijestelyn hyväksikäyttämiseksi.
Korkeissa lämpötiloissa erityisesti dieselmoottorin sylinterissä syntyy typen oksideja, NOx, jotka pääsevät pakokaasujen mukana ilmaan. Typpioksidipäästöjen negatiivisten ympäristövaikutusten johdosta niitä pyritään minimoimaan. Tämä tapahtuu käytännössä siten, että pyritään vaikuttamaan moottorin palamistapahtumaan tai puhdistetaan 15 pakokaasuja.
Moottoritekniikkaan liittyvät menetelmät perustuvat siihen, että pyritään minimoimaan typpioksidien syntymistä tai syntyviä typpioksideja pyritään pelkistämään itse moottorin sylinterin palotilassa. Tällaisiä menetelmiä ovat esimerkiksi polttoaineen ruiskutusennakon siirto, lisäaineen ruiskuttaminen suoraan sylinteriin jne. Näin voidaan tyypillisesti vähentää 20 typpioksidipäästöjä 10-70 % . Laiteinvestointien kannalta moottoritekniikkaan liittyvät menetelmät ovat edullisia.
Tunnetut moottorin sisäiset menetelmät lähtevät siitä, että polttoprosessia ja/tai sen tuotteita käsitellään jo itse moottorin sylinterissä syöttämällä sylinteriin itse poltoaineen lisäksi seoksen kanssa reagoivaa ja/tai sitä jäähdyttävää ainetta, jolloin aikaansaadun kemiallisen 25 reaktion ja/tai jäähdytyksen avulla prosessin pakokaasujen typpioksidien, NOx, pitoisuutta voidaan olennaisesti vähentää.
2 101168
Syötettävä lisäaine voi siis olla pelkistysainetta, erityisesti ammoniakkia tai ureaa. Lisäaineeseen sekoitetaan edullisesti jotain liuosta, erityisesti vettä siten, että aikaansaadaan pelkistysaineen ja liuospisaroiden tasainen jakautuminen sylinterin palotilassa syntyvän kemiallisen typpioksidien pelkistysprosessin tehostamiseksi. Syötettävä lisäaine voi 5 vaihtoehtoisesti olla myös vettä, jolloin typpioksidien pitoisuutta vähentävä vaikutus perustuu palamisseoksen jäähdyttämiseen.
Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada parannettu miskutusjäijestely, ja sitä hyväksikäyttävä menettely, varsinkin dieselmoottoreita varten, joka on rakenteeltaan yksinkertainen ja varmatoiminen ja joka antaa hyvät mahdollisuudet tarkkaan ruiskutusajankohdan ja sen 10 keston valintaan sekä niiden muutoksiin tarpeen mukaan siten, että polttoprosessin synnyttämien erilaisten typpioksidien pitoisuutta voidaan edelleen vähentää pakokaasuista.
Keksinnön tavoitteet saavutetaan patenttivaatimuksessa 1 ja muissa vaatimuksissa esitetyllä tavalla. Keksinnön mukaisesti mainittu toinen venttiili käsittää venttiilin runko-osassa 15 jousen voimaa vastaan siirrettävän pitkänomaisen venttiilikappaleen, jonka sylinterin puoleisen osan yhteyteen on jäljestetty venttiilikappaleen ympäri ulottuva kammio, johon on järjestetty jatkuvasti syötettäväksi paineella mainittua lisäainetta. Mainittu kammio rajoittuu sylinteriin nähden ulommasta päästään venttiilikappaleeseen tehtyyn, mäntäpintana toimivaan portaaseen, joka on mitoitettu siten, että pelkkä kammioon syötetyn lisäaineen 20 paine ei sellaisenaan riitä avaamaan venttiiliä ruiskutuksen aikaansaamiseksi. Lisäksi järjestely käsittää sähköisen signaalin ohjaaman ohjaus venttiilin, joka ohjaussignaalin vaikutuksesta on jäljestetty aikaansaamaan yhdessä venttiilikappaleen mainittuun mäntäpin-taan kohdistuvan lisäaineen paineen kanssa venttiilikappaleen siirtymisen venttiilin avaavaan , asentoon lisäaineen ruiskuttamiseksi sylinteriin. Pitämällä lisäaineen syöttöpiiri jatkuvasti 25 suoraan yhdistettynä venttiilin syöttökammioon, saadaan rakenne itse venttiilirungossa yksinkertaiseksi ja venttiilin toiminta edulliseksi. Lisäaineen ruiskutus voidaan aikaansaada tarkasti ja tarpeen mukaan joustavasti, koska se on riippuvainen sähköisestä ohjaussignaalista.
3 101168
Ohjausventtiili on edullisesti solenoidiventtiili, joka saa sähköisen ohjaussignaalin moottorin toiminnasta riippuvaisesta elektronisesta ohjausyksiköstä, joka on etukäteen ohjelmoitu mieluimmin siten, että syötön aloitus ja kesto tapahtuvat ottamalla huomioon moottorin kuormitus ja kierrosluku kussakin tilanteessa. Näin mahdolliset muutokset typpioksidien 5 pitoisuuden minimoimiseksi tilanteen mukaan voidaan tarkasti ja joustavasti ottaa huomioon.
Käytännössä solenoidiventtiili voidaan jäljestää ohjaamaan hydraulinesteen syöttämistä venttiilikappaleeseen järjestetyn toisen mäntäpinnan yhteyteen järjestettyyn toiseen kammioon, jolloin kummallakin mäntäpinnalla on sama vaikutussuunta.
Edelleen kyseisessä hydraulinestepiirissä on erillisellä syöttöpumpulla varustettu haara, joka 10 on yhdistetty venttiilikappaleen mainittujen kahden mäntäpinnan väliseen vaippapintaan rajoittuvaan tiivistysuraan. Näin samaa hydraulinestettä voidaan käyttää venttiilin ohjauksen lisäksi venttiilikappaleen tiivistämiseen ja tästä huolimatta eri haaroissa voidaan käyttää eri paineita, niin että tiivistyspaine ylittää kummassakin paineväliainekammiossa vallitsevat paineet.
15 Lisäaineen syöttöpiiriin kuuluu edulisesti myös virtauksen ohjausvälineet, jotka on jäljestetty tunnistamaan virtauspaineen muutokset ja sen perusteella tarpeen mukaan vaikuttamaan virtaukseen, esimerkiksi katkaisemaan lisäaineen syöttö mainittuun ensimmäiseen kammioon mikäli syöttö sylinteriin kestää yli asetettujen aikarajojen. Tämä voi tapahtua esimerkiksi siinä tapauksessa, että venttiilikappale ei sulkeudu kokonaan, 20 vaan on esimerkiksi jumiutunut.
Lisäaineen tasaista leviämistä edesauttaa, mikäli venttiilien suuttimien reiät on jäljestetty : toisiinsa nähden eri tasolle. Lisäksi kumpikin venttiili voidaan järjestää samaan runko- osaan, mikä aikaansaa kompaktin ja vahvan rakenteen.
Keksinnön mukaista ruiskutusjärjestelyä, jossa polttoainetta ja polttoaineen palamisessa 25 syntyvien haitallisten aineiden pitoisuuksia vähentävää lisäainetta syötetään eri venttiilien kautta moottorin sylinteriin, käytetään edullisesti hyväksi siten, että lisäaineen syöttäminen venttiilikappaleeseen liittyvään säiliöön tapahtuu yli 250 bar, mieluimmin yli 400 bar 4 101168 paineella siten, että sen voimavaikutus venttiilikappaleeseen kuitenkin alittaa venttiilin sulkemisen aikaansaavan jousivoiman, että ruiskutuksen aloitus määrätään syöttämällä hydraulinestettä paineella venttiilikappaleeseen vaikuttavaan hydraulinestekammioon, ja että lisäaineen syöttäminen lopetetaan vasta polttoaineen syötön jälkeen katkaisemalla 5 hydraulinesteen syöttö mainittuun hydraulinestekammioon. Lisäaineen syöttö tapahtuu siis yhtäjaksoisesti ja osaksi samanaikaisesti polttoaineen syötön kanssa.
Siinä tapauksessa, että lisäaine on vettä, sen syöttäminen aloitetaan ennen polttoaineen syöttämisen aloittamista. Vastaavasti jos lisäaine on ammoniakkia, ureaa tai niiden vesiliuosta, sen syöttäminen aloitetaan polttoaineen syöttämisen aloituksen jälkeen.
10 Ruiskutusjäijestelyn hyväksikäyttäminen keksinnön mukaisella tavalla perustuu kokeellisesti todettuun havaintoon, että pyrittäessä erilaisilla syöttötavoilla pelkästään minimoimaan typpioksidipitoisuuksia, voi polttoaineen kulutus tietyssä vaiheessa kuitenkin samalla ruveta huomattavasti kasvamaan. Keksinnön mukaisella tavalla voidaan polttoprosessista syntyviä typpioksideja kuitenkin tehokkaasti vähentää ja samalla saadaan polttoaineen kulutus 15 pidettyä kohtuullisena.
Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viitaten oheiseen piirustukseen, jonka ainoa kuvio esittää periaatekuvana erästä keksinnön mukaisen ruiskutusjäijestelyn sovellusmuo-toa.
Piirustuksessa 1 tarkoittaa polttomoottorin sylinterikantta, johon moottorin ei-näytetyn 20 sylinterin palotila rajoittuu ja johon on tuettu venttiilirunko 2, jossa on venttiili 3 polttoaineen ruiskuttamista varten ja venttiili 4 lisäaineen, esimerkiksi veden ruiskuttamisek-si. Venttiili 3 on kanavan 21 avulla yhteydessä ei-näytettyyn ruiskutuspumppuun, joka syöttää polttoainetta venttiilin 3 ja suutinreikien 39 kautta palotilaan sinänsä tunnetulla tavalla, joten sitä ei selosteta tässä tarkemmin.
25 Lisäaineen syöttämiseen käytettävässä venttiilissä 4 on venttiilikappale 5 ja siinä neulaosa 5a, joka varsinaisesti ohjaa lisäaineen syöttöä suutinreikien 41 kautta moottorin sylinterin palotilaan. Neulaosaan 5a liittyy lisäainekammio 6, joka yläosastaan rajoittuu venttiilikappa- 5 101168 leeseen tehtyyn, mäntäpintana 7 toimivaan portaaseen ja johon lisäaine syötetään paineella kanavan 8 kautta. Venttiilikappaleessa on myös toinen mäntäpinta 10, johon toinen paineväliainekammio 9 rajoittuu ja johon syötetään hydraulinestettä kanavan 11 kautta « kuten tuonnempana selostetaan. Jousi 12 painaa venttiilikappaletta 5 venttiilirungon 2 5 istukkapintaa 42 vasten ja pitää siten venttiilin 4 normaalisti suljettuna.
Lisäaineensyöttöpiiriin kuuluu lisäainesäiliö 13, josta pumppu 15 pumppaa lisäainetta suotimien 14 ja 18 kautta edelleen syötettäväksi kanavaan 8. Piiriin kuuluu myös sinänsä tunnetut vaimennus välineet 16, jotka vähentävät paineenvaihteluita, paineensäätövälineet 17, sekä paineakkumulaattori 19, jonka ansiosta paine ei syötettäessä pääse liikaa 10 laskemaan.
Lisäksi piiriin kuuluu ns. virtausvaroke 20, joka tunnistaa virtauspaineen muutokset ja vaikuttaa tarpeen mukaan virtaukseen. Varsinkin siinä tapauksessa, että syöttö sylinteriin venttiilin 4 kautta kestää yli asetettujen aikarajojen, esimerkiksi yli 10 ms, virtausvaroke 20 voidaan järjestää katkaisemaan lisäaineen syöttämisen ohjaussignaalin 46 avulla kuten 15 myöhemmin selostetaan. Syynä tällaiseen pidempään venttiilin aukioloon voi olla esimerkiksi venttiilikappaleen jumittuminen siten, ettei se täysin sulkeudu. Toisaalta ruiskutuksen alkaessa paine pyrkii laskemaan, jolloin virtausvaroke 20 voidaan jäljestää antamaan painepulssin niin, ettei paine tällöin putoa esimerkiksi yli 30 bar halutusta ruiskutuspaineesta.
20 Käytännössä virtausvarokkeen 20 toiminta voi edullisesti perustua mäntäelimeen, jonka kautta lisäainevirtaus johdetaan ja joka virtauksen johdosta painuu jousen voimaa vastaan. Virtausvaroke voidaan tällöin varustaa sensorilla, joka tunnistaa virtauksen muutoksien johdosta siirtyvän mäntäelimen liikkeet ja sen mukaan antaa tarvittaessa edellä mainitun ohjaussignaalin 46.
25 Hydraulineste voi edullisesti olla moottoriöljyä, joka pumpataan moottorin öljysäiliöstä 22 haaroituksen 26 kautta putkea 23 pitkin, joka haarautuu tiivistysnestehaaraan 23a sekä ohjausnestehaaraan 23b, jotka on varustettu omilla pumpuilla 24 ja 25. Tarpeen mukaan hydraulinesteen syöttöpiiri voidaan varustaa myös esimerkiksi paineensäätövälineillä ja 6 101168 vaimennusvälineillä kuten lisäaineensyöttöpiirikin. Tiivistysnestehaaran 23a kautta hydraulineste syötetään kanavan 43 kautta venttiilikappaletta 5 ympäröivään tiivistysuraan 44. Ylimääräinen neste otetaan vuotokanavan 45 kautta talteen ja johdetaan ei-näytetyn suotimen kautta takaisin säiliöön 22. Hydraulinesteen paine valitaan siten, että se jonkin 5 verran ylittää kammiossa 6 olevan lisäaineen paineen ja estää siten kammioissa 6 ja 9 olevien eri paineväliaineiden sekoittumisen keskenään. Jos esimerkiksi kammiossa 6 olevan lisäaineen paine on 400 bar, hydraulinesteen paine voi edullisesti olla esimerkiksi 430 bar.
Ohjausnestehaara 23b on kanavan 28 kautta yhdistetty venttiilirungon kammioon 29, jossa on jousen 33 voimaa vastaan liikuteltava ohjausventtiilin 27 venttiilikappale 30. Kammiossa 10 29 on laajennusosat 29a, 29b ja 29c, jolloin osat 29a ja 29b on yhdistetty toisiinsa kanavan 37 kautta ja osa 29c on kanavan 11 kautta yhteydessä hydraulinestekammioon 9. Normaalisti jousi 33 painaa venttiilikappaleen 30 venttiilipinnan 31 venttiilirungon istukkapintaa 32 vasten ja estää siten hydraulinesteen syöttämisen kanavasta 28 kammioiden 29 ja 29c kautta kanavaan 11. Venttiilikappaleen 30 ohjaus tapahtuu ohjausventtiiliin 27 15 kuuluvalla solenoidijärjestelyllä 34, joka saa ohjaussignaalin 35 elektronisesta ohjausyksiköstä 36. Ohjausyksikkö 36 voidaan sinänsä tunnetulla tavalla etukäteen ohjelmoida antamaan ohjaussignaaleja oikea-aikaisesti moottorin työkierron mukaan, esimerkiksi moottorin kampiakselin pyörimistä seuraavan anturin signaalien perusteella. Ohjelmoinnissa voidaan lisäksi ottaa huomioon moottorin kuormituksessa ja kierrosluvussa tapahtuvat . 20 vaihtelut ja siten muuttaa ajoitusta ja sen kestoa. Ohjausyksikkö 36 voidaan ohjelmoida myös siten, että moottorin ollessa joutokäynnillä se ei anna lainkaan ohjaussignaalia 35, jolloin ei myöskään tapahdu lisäaineen ruiskutusta. Vastaavalla tavalla ohjausyksikkö voidaan virtausvarokkeen 20 sensorin signaalin 46 perusteella ohjelmoida keskeyttämään ruiskutus tarpeen mukaan kuten aikaisemmin on selostettu.
25 Ohjausnestehaaran 23b kautta syötetty ylimääräinen hydraulineste ohjataan takaisin säiliöön 22 kanavan 47 ja paineensäätövälineiden 48 kautta. Osa tästä hydraulinesteestä voi tosin palautua myös vuotokanavan 45 kautta.
Lisäaineensyöttöventtiilin 4 toiminta on seuraava. Normaalisti ennen syöttöä pumppu 15 syöttää jatkuvasti lisäainetta kanavan 8 kautta kammioon 6, jolloin paine kammiossa 6 on 7 101168 esimerkiksi 400 bar. Jousen 12 voima on valittu siten, että ohjausventtiilin 27 ollessa suljetussa asennossaan kammion 6 paine ei kuitenkaan yhdessä kammiossa 9 olevan hydraulinesteen paineen kanssa riitä avaamaan venttiiliä. Elektronisen ohjausyksikön 36 m ohjaussignaalin 35 vaikutuksesta solenoidijärjestely 34 aikaansaa ohjausventtiilin 27 5 venttiilikappaleen 30 siirtymisen jousen 33 voimaa vastaan kuviossa ylöspäin siten, että kanavan 28 yhteys kammion 29 ja sen laajennuksen 29c kautta kanavaan 11 avautuu. Tällöin syötettävän hydraulinesteen paine, joka voi olla esimerkiksi 300 bar, pääsee vaikuttamaan kammioon 9 ja mäntäpintaan 10, minkä seurauksena kammioiden 6 ja 9 paine yhdessä ylittää jousen 12 voiman ja aikaansaa venttiilin 4 avautumisen ja tapahtuu 10 lisäaineen ruiskutus suutinreikien 41 kautta sylinterin palotilaan.
Ohjausyksikkö 36 määrää siis lisäaineen ruiskutuksen ajoituksen ja keston. Erityisesti suhteessa polttoaineensyöttöön venttiilin 3 kautta voidaan todeta, että lisäaineen ollessa vettä venttiili 4 avataan ennen venttiiliä 3 ja suljetaan vasta venttiilin 3 sulkeuduttua. Siinä tapauksessa että lisäaine on ammoniakkia, ureaa tai näiden vesiliuosta, lisäaineen 15 syöttäminen aloitetaan vasta venttiilin 3 avautumisen jälkeen, mutta venttiili 4 suljetaan tällöinkin vasta venttiilin 3 kautta tapahtuvan polttoaineen syötön jälkeen.
Venttiilin 4 sulkeutuminen tapahtuu ohjausyksikön 36 vaikutuksesta siten, että solenoidijärjestely 34 vapauttaa venttiilikappaleen 30, joka jousen 33 vaikutuksesta painuu asentoon, jossa venttiilipinnat 31 ja 32 yhdessä estävät hydraulinesteen syöttämisen kanavasta 28 20 kanavaan 11, jolloin hydraulineste pääsee kanavaan 47 ja paine kammiossa 9 laskee. Tämän seurauksena jousi 12 painaa venttiilikappaleen 5 sulkevaan asentoonsa.
Lisäaineen syöttöpaine voi käytännössä sovelluskohteesta riippuen olla esimerkiksi 250...600 bar. Alimmillaankin paineen on selvästi ylitettävä sylinterin palotilassa vallitseva paine. Yläraja puolestaan riippuu venttiilikappaleen sulkevan jousen 12 jousivoimasta siten, 25 että jousen 12 on kyettävä sulkemaan lisäaineensyöttöventtiili 4, kun lisäksi otetaan huomioon kammiossa 9 olevan hydraulinesteen paine, joka ohjausventtiilin 27 sulkeuduttua voi olla noin 20 bar. Lisäksi asiaan vaikuttaa luonnollisesti venttiilikappaleen 5 toisen mäntäpinnan 10 pinta-ala. Hydraulinestehaarojen 23a ja 23b paineet valitaan mainitun lisäaineensyöttöpiirin paineiden mukaisesti siten, että tiivistysnestepiirin 23a paine ylittää

Claims (10)

1. Ruiskutusjäijestely polttomoottorissa, varsinkin dieselmoottorissa, erilaisten paineväliai-neiden ruiskuttamiseksi suoraan moottorin sylinteriin, johon jäqestelyyn kuuluu ensimmäinen venttiili (3), joka on jäljestetty ruiskuttamaan polttoainetta, ja toinen venttiili (4) , joka on jäljestetty ruiskuttamaan lisäainetta, jonka avulla polttoaineen palamisessa 15 syntyvien haitallisten aineiden pitoisuuksia voidaan vähentää, tunnettu siitä, että mainittu toinen venttiili (4) käsittää venttiilin runko-osassa (2) jousen (12) voimaa vastaan siirrettävän pitkänomaisen venttiilikappaleen (5), jonka sylinterin puoleisen osan yhteyteen on järjestetty venttiilikappaleen (5) ympäri ulottuva kammio (6), johon on järjestetty jatkuvasti syötettäväksi paineella mainittua lisäainetta, että mainittu kammio (6) rajoittuu 20 sylinteriin nähden ulommasta päästään venttiilikappaleeseen (5) tehtyyn, mäntäpintana (7) toimivaan portaaseen, joka on mitoitettu siten, että pelkkä kammioon (6) syötetyn lisäaineen paine ei sellaisenaan riitä avaamaan venttiiliä (4) ruiskutuksen aikaansaamiseksi, ja että järjestely käsittää sähköisen signaalin (35) ohjaaman ohjausventtiilin (27), joka ohjaussignaalin (35) vaikutuksesta on järjestetty aikaansaamaan yhdessä venttiilikappaleen 25 (5) mainittuun mäntäpintaan (7) kohdistuvan lisäaineen paineen kanssa venttiilikappaleen (5) siirtymisen venttiilin (4) avaavaan asentoon lisäaineen ruiskuttamiseksi sylinteriin. 9 101168
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ruiskutusjäijestely, tunnettu siitä, että ohjausventtiili (27) on solenoidiventtiili, joka saa sähköisen ohjaussignaalin (35) moottorin toiminnasta riippuvaisesta elektronisesta ohjausyksiköstä (36), joka on etukäteen ohjelmoitu mieluimmin siten, että syötön aloitus ja kesto tapahtuvat ottamalla huomioon moottorin kuormitus ja 5 kierrosluku kussakin tilanteessa.
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen ruiskutusjäijestely, tunnettu siitä, että solenoidiventtiili (27) on jäljestetty ohjaamaan hydraulinesteen syöttämistä venttiilikappaleeseen (5) järjestetyn toisen mäntäpinnan (10) yhteyteen jäljestettyyn toiseen kammioon (9), jolloin kummallakin mäntäpinnalla (7,10) on sama vaikutussuunta.
4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen ruiskutusjäijestely, tunnettu siitä, että hydraulinestepii- rissä on erillisellä syöttöpumpulla (24) varustettu haara (23a), joka on yhdistetty venttiilikappaleen (5) mainittujen kahden mäntäpinnan (7,10) väliseen vaippapintaan rajoittuvaan tiivistysuraan (44).
5. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen ruiskutusjäijestely, tunnettu siitä, että 15 lisäaineen syöttöpiiriin kuuluu virtauksen ohjausvälineet (20), jotka on jäljestetty tunnistamaan virtauspaineen muutokset ja sen perusteella tarpeen mukaan vaikuttamaan virtaukseen, esimerkiksi katkaisemaan lisäaineen syöttö mainittuun ensimmäiseen . kammioon (6), mikäli syöttö sylinteriin kestää yli asetettujen aikarajojen.
5 Hydraulinesteen sijaan venttiilin 4 ohjaus voi vaihtoehtoisesti perustua myös venttiilikappa-leiden 5 ja 30 väliseen mekaaniseen kytkentään, joka välittää ohjausventtiilin 27 ohjausliikkeet venttiilikappaleeseen 5. Keksintö ei ole rajoitettu esitettyyn sovellusmuotoon, vaan useita muunnelmia on ajateltavissa oheisten patenttivaatimusten puitteissa.
10 PATENTTIVAATIMUKSET
6. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen ruiskutusjäijestely, tunnettu siitä, että 20 venttiilien (3,4) suuttimien reiät (51,41) on jäljestetty toisiinsa nähden eri tasolle.
7. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen ruiskutusjäijestely, tunnettu siitä, että kumpikin venttiili (3,4) on järjestetty samaan runko-osaan (2).
8. Menetelmä jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukaisen miskutusjärjestelyn hyväksikäyttämiseksi ja jonka mukaan polttoainetta ja polttoaineen palamisessa syntyvien 25 haitallisten aineiden pitoisuuksia vähentävää lisäainetta syötetään eri venttiilien kautta moottorin sylinteriin, tunnettu siitä, että lisäaineen syöttäminen lisäaineventtiilin 10 101168 venttiilikappaleeseen liittyvään lisäaineensyöttökammioon tapahtuu yli 250 bar, mieluimmin yli 400 bar paineella siten, että sen voimavaikutus venttiilikappaleeseen kuitenkin alittaa venttiilin sulkemisen aikaansaavan jousivoiman, että ruiskutuksen aloitus määrätään syöttämällä hydraulinestettä paineella, mieluimmin 250... 300 bar, venttiilikappaleeseen 5 vaikuttavaan hydraulinestekammioon, ja että lisäaineen syöttäminen lopetetaan vasta polttoaineen syötön jälkeen katkaisemalla hydraulinesteen syöttö mainittuun hydraulinestekammioon.
8 101168 kyseisen paineen jonkin verran, esimerkiksi noin 30 bar, ja ohjausnestepiirin 23b paine on riittävä siten, että se kammioon 9 syötettynä yhdessä kammiossa 6 vallitsevan lisäaineen paineen kanssa ylittää jousen 12 voiman ja kykenee avaamaan venttiilin 4 lisäainnen ruiskutuksen aikaansaamiseksi.
9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lisäaine on vettä ja että sen syöttäminen aloitetaan ennen polttoaineen syöttämisen aloittamista.
10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lisäaine on ammoniakkia, ureaa tai niiden vesiliuosta ja että sen syöttäminen aloitetaan polttoaineen syöttämisen aloituksen jälkeen.
FI946051A 1994-12-23 1994-12-23 Ruiskutusjärjestely ja menetelmä sen käyttämiseksi polttomoottorissa FI101168B (fi)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI946051A FI101168B (fi) 1994-12-23 1994-12-23 Ruiskutusjärjestely ja menetelmä sen käyttämiseksi polttomoottorissa
US08/557,448 US5647316A (en) 1994-12-23 1995-11-14 Injection arrangement for an internal combustion engine
DE69508050T DE69508050T2 (de) 1994-12-23 1995-12-06 Einspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine
AT95308852T ATE177170T1 (de) 1994-12-23 1995-12-06 Einspritzeinrichtung für eine brennkraftmaschine
EP95308852A EP0718489B1 (en) 1994-12-23 1995-12-06 Injection arrangement for an internal combustion engine
JP33356995A JP3837179B2 (ja) 1994-12-23 1995-12-21 内燃機の噴射装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI946051 1994-12-23
FI946051A FI101168B (fi) 1994-12-23 1994-12-23 Ruiskutusjärjestely ja menetelmä sen käyttämiseksi polttomoottorissa

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI946051A0 FI946051A0 (fi) 1994-12-23
FI946051A FI946051A (fi) 1996-06-24
FI101168B true FI101168B (fi) 1998-04-30

Family

ID=8542044

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI946051A FI101168B (fi) 1994-12-23 1994-12-23 Ruiskutusjärjestely ja menetelmä sen käyttämiseksi polttomoottorissa

Country Status (6)

Country Link
US (1) US5647316A (fi)
EP (1) EP0718489B1 (fi)
JP (1) JP3837179B2 (fi)
AT (1) ATE177170T1 (fi)
DE (1) DE69508050T2 (fi)
FI (1) FI101168B (fi)

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI101738B (fi) * 1996-01-30 1998-08-14 Waertsilae Nsd Oy Ab Ruiskutusventtiilijärjestely
FI101739B1 (fi) * 1996-08-16 1998-08-14 Waertsila Nsd Oy Ab Ruiskutusventtiilijärjestely
KR100213567B1 (ko) * 1996-10-25 1999-08-02 정몽규 엔진의 가변 인젝션 시스템
EP0875671A1 (de) * 1997-04-30 1998-11-04 von Görtz & Finger Techn. Entwicklungs Ges.m.b.H. Neues Spülverfahren für Verbrennungsmotoren
CA2204983A1 (en) * 1997-05-09 1998-11-09 Westport Research Inc. Hydraulically actuated gaseous or dual fuel injector
DE19721573A1 (de) * 1997-05-23 1998-11-26 Werner Posselt Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
ES2171038T3 (es) * 1997-07-16 2002-08-16 Wartsila France Sas Dispositivo de inyeccion de combustible para motores diesel.
DE19738397A1 (de) * 1997-09-03 1999-03-18 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine
DE19742073A1 (de) * 1997-09-24 1999-03-25 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen
US6336598B1 (en) 1998-09-16 2002-01-08 Westport Research Inc. Gaseous and liquid fuel injector with a two way hydraulic fluid control valve
FI112526B (fi) * 1999-07-21 2003-12-15 Waertsilae Finland Oy Menetelmä nelitahtisen turboahdetun mäntämoottorin typpioksidipäästöjen (NOx) vähentämiseksi
DE19940297A1 (de) * 1999-08-25 2001-03-01 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzventil
DE10001099A1 (de) * 2000-01-13 2001-08-02 Bosch Gmbh Robert Steuerventil für einen Injektor eines Kraftstoffeinspritzsystems für Brennkraftmaschinen mit Druckerhöhung im Steuerraum
US6637675B2 (en) 2001-07-13 2003-10-28 Cummins Inc. Rate shaping fuel injector with limited throttling
US6557776B2 (en) 2001-07-19 2003-05-06 Cummins Inc. Fuel injector with injection rate control
US6705543B2 (en) 2001-08-22 2004-03-16 Cummins Inc. Variable pressure fuel injection system with dual flow rate injector
US6725838B2 (en) 2001-10-09 2004-04-27 Caterpillar Inc Fuel injector having dual mode capabilities and engine using same
US7077101B2 (en) * 2002-08-14 2006-07-18 Electro-Motive Diesel, Inc. Hybrid fuel injection system
CN1712696B (zh) * 2004-06-25 2012-07-04 株式会社电装 用于控制喷油器操作的压力控制阀
US7556017B2 (en) * 2006-03-31 2009-07-07 Caterpillar Inc. Twin needle valve dual mode injector
CN101463748B (zh) * 2009-01-14 2010-11-17 无锡市凯龙汽车设备制造有限公司 尿素喷射阀
KR101139179B1 (ko) * 2010-07-02 2012-04-26 현대중공업 주식회사 펌핑 기능 노즐을 가진 디젤엔진과 가스엔진용 이중 연료분사밸브
FI123513B (fi) * 2010-12-02 2013-06-14 Waertsilae Finland Oy Polttoaineen syöttöyksikkö, menetelmä sen käyttämiseksi ja polttomoottori
DE102011087085A1 (de) 2011-11-25 2013-05-29 Robert Bosch Gmbh Kühleinrichtung mit Drainagebohrungen
JP5991035B2 (ja) * 2012-06-11 2016-09-14 いすゞ自動車株式会社 内燃機関及び内燃機関の制御方法
US20140346254A1 (en) * 2014-08-07 2014-11-27 Caterpillar Inc. Fuel injector for gaseous injection
US11585253B2 (en) 2015-08-07 2023-02-21 Cummins Emission Solutions Inc. Converging liquid reductant injector nozzle in selective catalytic reduction systems
DE102017003732A1 (de) * 2016-05-31 2017-11-30 Mann + Hummel Gmbh Flüssigkeitsfilter zur Wasserabscheidung und/oder Partikelfiltration eines Kraftstoffs und/oder einer wässrigen Lösung, insbesondere einer Harnstofflösung, und/oder Wasser
CN106523165B (zh) * 2016-09-19 2019-07-16 哈尔滨工程大学 集成式机械和电磁混合控制双燃料喷射装置
DE102017210482A1 (de) * 2017-06-22 2018-12-27 Robert Bosch Gmbh Wassereinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine
DE102017123315A1 (de) * 2017-10-09 2019-04-11 Man Diesel & Turbo Se Dual-Fuel-Injektor, Dual-Fuel-Kraftstoffsystem, Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben derselben
US11639698B1 (en) * 2022-04-11 2023-05-02 Caterpillar Inc. Compression-ignited dual liquid fuel system and control strategy for flexible fuel operation

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE249339C (fi) *
DE293262C (fi) *
DE288052C (fi) *
DE495998C (de) * 1928-08-14 1930-04-12 Sulzer Ag Brennstoffeinspritzvorrichtung fuer Verbrennungskraftmaschinen
GB397493A (en) * 1932-02-18 1933-08-18 William Douglas Marchant Improvements in injection apparatus for fuel for internal combustion engines
DE668115C (de) * 1936-04-01 1938-11-26 Auto Union A G Elektrisch gesteuertes Ventil fuer Einspritzpumpen, insbesondere fuer Brennkraftmaschinen
DE850251C (de) * 1940-07-08 1952-09-22 Atlas Diesel Ab Brennstoffeinspritzvorrichtung fuer Verbrennungsmotoren
DE925139C (de) * 1950-03-05 1955-03-14 Siegfried Dr-Ing Meurer Verfahren und Vorrichtung zum Einspritzen von Zusatzstoffen in Dieselmotoren
DE3243176A1 (de) * 1982-11-23 1984-05-24 Deutsche Forschungs- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt e.V., 5000 Köln Einspritzeinrichtung fuer alkoholkraftstoffe, insbesondere bei direkteinspritzenden dieselmotoren
DE3243175C2 (de) * 1982-11-23 1986-06-19 Deutsche Forschungs- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt e.V., 5000 Köln Kraftstoff-Einspritzventil
DE3540780A1 (de) * 1985-11-16 1987-05-21 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt Einspritzvorrichtung fuer einspritzmotoren
US4856713A (en) * 1988-08-04 1989-08-15 Energy Conservation Innovations, Inc. Dual-fuel injector
US5170751A (en) * 1990-05-23 1992-12-15 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Water-injection diesel engine
US5245953A (en) * 1991-07-31 1993-09-21 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Emulsion fuel engine
US5174247A (en) * 1992-01-22 1992-12-29 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Water injection diesel engine
JP2934552B2 (ja) * 1992-04-08 1999-08-16 三菱重工業株式会社 水噴射ディーゼルエンジン
EP0610585B1 (de) * 1993-02-09 1996-09-04 Steyr Nutzfahrzeuge Ag Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Vor-und Haupteinspritzung
JP3212408B2 (ja) * 1993-03-31 2001-09-25 三菱重工業株式会社 燃料・水噴射装置
US5529094A (en) * 1993-04-01 1996-06-25 Toray Industries, Inc. Method and apparatus for manufacturing carbon fiber woven fabric by water-jet loom

Also Published As

Publication number Publication date
ATE177170T1 (de) 1999-03-15
DE69508050D1 (de) 1999-04-08
FI946051A0 (fi) 1994-12-23
EP0718489B1 (en) 1999-03-03
DE69508050T2 (de) 1999-06-24
JPH08254165A (ja) 1996-10-01
FI946051A (fi) 1996-06-24
JP3837179B2 (ja) 2006-10-25
US5647316A (en) 1997-07-15
EP0718489A1 (en) 1996-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI101168B (fi) Ruiskutusjärjestely ja menetelmä sen käyttämiseksi polttomoottorissa
FI101739B (fi) Ruiskutusventtiilijärjestely
FI101738B (fi) Ruiskutusventtiilijärjestely
FI101169B (fi) Polttomoottorin ruiskutusventtiilijärjestely
CN1854475B (zh) 内燃机的排气装置和内燃机的控制方法
EP2650522B1 (en) Fuel injection device for internal combustion engines, and fuel injection method for internal combustion engines
US20070228191A1 (en) Cooled nozzle assembly for urea/water injection
WO2007131808A1 (de) Leckagefreies einspritzventil, einspritzvorrichtung und verfahren und vorrichtung zum betreiben einer brennkraftmaschine
US5836155A (en) Sensor arrangement for engine control system
JP2006183468A (ja) 燃料噴射装置
FI123386B (fi) Polttoaineen syöttölaite, mäntämoottori ja menetelmä mäntämoottorin käyttämiseksi
DE10348928A1 (de) Kraftstoffeinspritzvorrichtung
JP4118574B2 (ja) 内燃機関の排気浄化システム
JP3366495B2 (ja) 流体噴射装置
FI106885B (fi) Menetelmä polttoaineen ruiskuttamiseksi dieselrakennetyyppisen iskumäntäpolttomoottorin sylinterin polttotilaan sekä ruiskutussuuttimen sovitelma
US3145694A (en) Slurry system for internal combustion engines
JP2002507269A (ja) 燃料噴射弁
JPH0481556A (ja) 内燃機関の水噴射装置
JP2006220083A (ja) 燃料噴射装置
EP0059072A1 (en) Combustion rectifier
KR900003757Y1 (ko) 디젤 엔진용 연료분사장치의 오우버 플로우 밸브
KR101200940B1 (ko) 커먼레일 디젤 엔진용 흡기매니폴드의 클리닝 장치
KR0124046Y1 (ko) 엔진의 배기가스 연소가열장치
KR970021657A (ko) 자동차용 엔진의 배기가스 감소장치
KR19980037045A (ko) 차량의 냉간시동시 배기가스를 이용한 쉬라우드 에어공급장치

Legal Events

Date Code Title Description
HC Name/ company changed in application

Owner name: WUERTSILA NSD OY AB

MA Patent expired