FI106397B - Polttoaineen ruiskutuspumppu iskumäntäpolttomoottoreita varten - Google Patents

Description

106397

Polttoaineen ruiskutuspumppu iskumäntäpolttomoottoreita varten - Keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaista polttoai neen ruiskutuspumppua iskumäntäpolttomoottoreita varten.

5 Tämän tyyppinen ruiskutuspumppu on tunnettu julkaisusta EP-A-0 267 894. Tässä ruiskutuspumpussa ruiskutusajankohdan siirtämiseksi sylinteri siirretään jousivoimaa vastaan polttoaineella. Sylinterin päätypintojen paineistus tapahtuu paineväliaineella käyttösuureista, kuten kierrosluvusta, ahtopaineesta, lämpötilasta ja/tai kuormasta riippuvaisesti, jolloin paineväliaineen paine on 10 säätelyn alaisena.

Keksinnön tehtävänä on aikaansaada ruiskutuspumppu, joka on toteutettu yksinkertaisesti ja on valinnaisesti kytkettävissä kahteen kiinteään ruis-kutusajankohtaan.

Tähän päämäärään päästään keksinnön mukaisella ruiskutuspumpul-15 la, jolle on tunnusomaista se, mitä on sanottu patenttivaatimuksen 1 tunnus-merkkiosassa.

Pääteasennoilla saadaan aikaisempi ruiskutusajankohta, joka jatkuvassa käytössä takaa pienemmän polttoaineenkulutuksen ja jonkin verran suuremman NOx-pitoisuuden, ja myöhäisempi ruiskutusajankohta, joka takaa 20 saasteettoman käytön ja pienemmän NOx-pitoisuuden.

Kahden pääteasennon välillä liikkuvan sylinterin ja hydraulisen ohjaus-piirin avulla voidaan ruiskutuspumppu kytkeä suoraan ja yksinkertaisesti yhdestä •, ·.·' ruiskutusajankohdasta toiseen ruiskutusajankohtaan.

,,; |' Keksinnön joitakin rakenne-esimerkkejä selostetaan nyt lähemmin pii- : :': 25 rustuksen avulla. Tällöin • 1 · 1 :1·1; kuvio 1 on aksiaalinen leikkaus polttoaineen ruiskutuspumpusta sylin- • · · terin ollessa toisessa pääteasennossaan, ]···. kuvio 1a on aksiaalinen leikkaus ruiskutuspumpun yhdestä osasta sy- » · « linterin ollessa vastaavasti toisessa pääteasennossaan, 30 kuvio 2 on kuviota 1 vastaava aksiaalinen leikkaus rakenteeltaan • 1 ’···1 muutetusta ruiskutuspumpusta, kuvio 3 on kuviota 1 vastaava aksiaalinen leikkaus ruiskutuspumpun toisesta rakennemuunnelmasta, ja .···. kuvio 4 on kuviota 2 vastaava aksiaalinen leikkaus vielä yhdestä ruis- ’·] 35 kutuspumpun rakennemuunnelmasta.

• · « • · · · • · « « · · • · 2 106397

Kuvion 1 mukaan polttoaineen suihkutuspumpussa on pesä 1, joka on kuviossa 1 esitetystä yläpäästään suljettu tiiviisti kannella 2. Pesään 1 on järjestetty sylinteri 3, johon aksiaalisesti liikkuva mäntä 4 suuntautuu kuvion 1 esittämällä tavalla alhaalta. Kuviossa 1 näkyvä männän 4 alapää on toimintayhtey-5 dessä nokka-akselikäyttölaitteeseen jo tunnetulla tavalla, jota ei ole esitetty lähemmin. Kuviossa 1 esitetty männän 4 yläpäätyosa muodostaa ensimmäisen ohjausreunan 5, joka vaikuttaa sylinterin 3 läpi poikittain suuntautuvan reiän 6 kanssa ja määrää pumpun syöttötoiminnan alkamisen. Kuviossa 1 esitetyllä tavalla männässä 4 on ensimmäisen ohjausreunan 5 alapuolella toinen, männän 10 akseliin nähden vino ohjausreuna 7, joka vaikuttaa myös reiän 6 kanssa ja määrää suihkutuspumpun syöttötoiminnan päättymisen. Kuviossa 1 esitetyllä tavalla ohjausreunan 5 muodostavan männän 4 päätypinnan yläpuolella on pumpun syöttötila 8, jonka sylinteri 3 ja keskellä sijaitseva, sylinterin reikään suuntautuva kannen 2 jatke 9 rajaavat. Syöttötilasta 8 kannen 2 läpi suuntautuu keskikanava 15 10, joka on yläpäästään yhdistetty painejohtoon (ei esitetty), joka liittyy dieselra- kenteisen iskumäntäpolttomoottorikoneen suihkutussuuttimeen ja jonka kautta polttoainetta ruiskutetaan jaksoittain koneen työsylinteriin. Iskumäntäpoltto-moottorikone on asennettu merellä liikkuvan laivan käyttömoottoriksi.

Syöttötilan 8 kohdalla sylinterin 3 ulkopuolella on sitä ympäröivä ren-20 gastila 11, johon sylinterin 3 poikittaisreikä 6 liittyy. Rengastilaan 11 suuntautuu lisäksi pesään 1 muodostettu kanava 12, jota pitkin syötetään jo tunnetulla tavalla (ei esitetty lähemmin) polttoainetta (nuoli A). Ylimääräinen polttoaine joh-detaan rengastilasta 11 pesään 1 muodostettua kanavaa 13 ja putkea pitkin (ei esitetty) kokoomasäiliöön (nuoli B).

ltl'{ 25 Pumpun pesään 1 on kuvion 1 esittämällä tavalla järjestetty rengasti- :***: lan 11 alapuolelle siitä erillään oleva renkaan muotoinen painekammio 15, joka ··· ·♦· on yhdistetty pesään 1 muodostetun kanavan 16 välityksellä hydraulisen paine- • · · · aineen syöttöjohtoon 17. Painekammion 15 kohdalla sylinterin 3 ulkohalkaisija D on pienennetty halkaisijaksi d, jolloin muodostuu olake 18, joka tukeutuu kuvios-... 30 sa 1 esitetyllä tavalla painekammion 15 tasaiseen rengaspintaan 19. Rengas- pinnan 19 ulkohalkaisija D' on suurempi kuin halkaisija d, mutta pienempi kuin • · ·;·* sylinterin ulkohalkaisija D. Syöttöjohdosta 17 haarautuu johto 20, jossa on kak- :T: sitieventtiili 21 ja joka liittyy kanavaan 22, joka on pesässä 1 sylinterin 3 yläpään kohdalla ja liittyy painetilaan 25. Painetila 25 on kuviossa 1 esitetyllä tavalla sy- ♦ · · 35 linterin 3 yläpäätypinnan ja kannen 2 välissä. Painetila 25 on muodostettu ren- • · · • · • · 106397

O

kaana, jonka ulkohalkaisija vastaa sylinterin 3 ulkohalkaisijaa D ja jonka sisähal-kaisija vastaa kannen 2 sylinteriin suuntautuvan jatkeen 9 ulkohalkaisijaa d'.

Edellä selostettu ruiskutuspumppu toimii seuraavasti: Kaksitoimisen venttiilin 21 ollessa kuviossa 1 esitetyssä asennossa hydraulinen paineaine 5 syötetään sekä painekammioon 15 että paineillaan 25. Koska paineaineen vaikutuksen alainen olakkeen 18 erotuspinta (D - D') on pienempi kuin sylinterin 3 päätypinta (D - d') ylemmässä painetilassa 25, sylinteri puristuu rengaspintaan 19, sillä ylemmän painetilan 25 puristusvoima on suurempi. Männän 4 liikkuessa ylöspäin syöttötilassa 8 olevan polttoaineen paine kasvaa siitä hetkestä lähtien, 10 jolloin ensimmäinen ohjausreuna 5 ohittaa poikittaisreiän 6 ylärajan. Samanaikaisesti polttoaine siirtyy keskikanavan 10 kautta edellä mainittuun suihkutus-suuttimeen, jonka läpi polttoaine suihkutetaan työsylinteriin, kun suihkutuspaine on saatu aikaan. Suihkutus keskeytyy toisen ohjausreunan 7 ohittaessa poikittaisreiän 6 alarajan. Tällä hetkellä syöttötilassa 8 olevan polttoaineen paine las-15 kee, ja polttoaine voi poistua poikittaisreiän 6, rengastilan 11 ja kanavan 13 kautta. Edellä selostettu suihkutus tapahtuu laivan liikkuessa avomerellä, jolloin käyttömoottorin hyötysuhde on hyvä ja NOx-pitoisuus on suhteellisen suuri. Laivan lähestyessä rannikkoa, jolloin käyttökoneen toimintaa koskevat ympäristönsuojelumääräykset ovat ratkaisevia, toisin sanoen NOx-pitoisuuden on oltava 20 mahdollisimman alhainen, kaksitoiminen venttiili 21 siirretään esimerkiksi käsin tai paineilman tai sähkösignaalin avulla oikealle kuviossa 1a esitettyyn asentoon. Tässä asennossa ylemmän painetilan 24 paine laskee, ja hydraulinen pai-neaine poistuu tästä tilasta kokoomasäiliöön. Johtoa 17 pitkin edelleen syötetty ..; j' paineaine vaikuttaa sitten vain alemmassa painekammiossa 15 olakkeeseen 18.

i:‘: 25 Tästä johtuen sylinteri 3 siirtyy ylöspäin, kunnes sen yläpäätypinta koskettaa :***: kanteen 2. Myös poikittaiskanava 6 siirtyy tämän vuoksi ylöspäin ja männän 4 • · · liikkuessa ylöspäin myös polttoaineen syöttö ja suihkutus alkavat myöhemmin ·*·· .*:*. kuin aikaisemmin, koska ensimmäisen ohjausreunan 5 siirtyminen poikittaisreiän • · « 6 ylärajan yli kestää kauemmin. Käyttömoottorista poistuvien pakokaasujen ... 30 NOx-pitoisuus on näin ollen pienempi. Sylinteri 3 on tässä asennossa siihen saakka, kunnes laiva siirtyy jälleen pois rannikkovesiltä. Kun kaksitoiminen vent- • · ·;·* tiili 21 siirretään sitten takaisin kuviossa 1 esitettyyn asentoonsa, sylinteri 3 liik- :T: kuu jälleen alapääteasentoonsa, jolloin suihkutuksen aikaisempaan alkamiseen :**; perustuva käyttö alkaa uudelleen.

• M

35 Kuvion 2 mukaisessa rakenne-esimerkissä alempi painekammio on » · * | sijoitettu rengastilaan 11, niin että polttoaineen paine rengastilassa vaikuttaa • · » • · · • · 4 106397 olakkeeseen 18. Ylempään paineillaan 25 johtavaan pesän 1 kanavaan 22 on yhdistetty johto 31, jossa on kaksitieventtiili 32. Tämän kaksitoimisen venttiilin 32 avulla johto 31 ja tällöin myös painekammio 25 voidaan yhdistää hydraulisen paineaineen syöttöjohtoon 33.

5 Kuten kuviosta 2 voidaan nähdä, kaksitoimisen venttiilin 32 ollessa esitetyssä asennossa paineaineyhteys pysyy yllä, niin että painekammiossa 25 oleva paineaine pitää sylinterin 3 olakkeeseen 18 vaikuttavaa polttoaineen painetta vastaan alapääteasennossa. Ruiskutuspumppu toimii kuvioon 1 viittaamalla selostetulla tavalla, ts. suihkutus alkaa aikaisemmin laivan ollessa tällöin 10 avomerellä. Laivan siirtyessä rannikkovesille kaksitoiminen venttiili 32 siirretään kuviossa 2 esitetyllä tavalla oikealle, niin että johdon 31 ja tällöin myös paine-kammion 25 paine laskee. Olakkeeseen 18 kohdistuva polttoaineen puristusvoima siirtää nyt sylinterin 3 yläpääteasentoon, joka vastaa siis kuviossa 1a esitettyä asentoa. Sylinterin 3 poikittaisreikä 6 on nyt kuviossa 2 esitettyä kohtaa 15 korkeammalla, ts. suihkutuspumpun syöttö alkaa myöhemmin, ja NOx-pitoisuus laskee.

Kuvioiden 1 ja 2 mukaisissa rakenne-esimerkeissä johdoilla 17 ja 33 syötetty hydraulinen paineaine voi olla dieselpolttoainetta, jonka syöttö on kuitenkin riippumaton kanavan 12 kautta ruiskutuspumppuun syötetystä polttoai-20 neesta. Kuvion 3 mukaisessa rakenne-esimerkissä hydraulisena paineaineena käytetään polttoainetta, joka otetaan pumppuun syötetystä dieselpolttoaineesta. Tätä varten pesään 1 on rengastilan 11 alueelle järjestetty kanava 36, johon on yhdistetty johto 37. Johto 37 liittyy kaksitieventtiilin 38 välityksellä kanavaan 22, joka on yhteydessä ylempään painekammioon 25. Pesään 1 on kanavaa 22 ·.'{ 25 vastapäätä järjestetty kanava 39, joka on myös yhteydessä painekammioon 25 ja johon on liitetty johto 40, joka liittyy polttoaineen poistokanavaan 13 yhdistet- ··· tyyn johtoon 13'. Johdoissa 13' ja 40 on vastaava kuristuskohta 41 ja 42.

····

Kaksitoimisen venttiilin 38 ollessa kuviossa 3 esitetyssä asennossa osa kanavaa 12 pitkin ruiskutuspumppuun syötetystä polttoaineesta ohjataan 30 johdolla 37 ylempään painekammioon 25. Tässä painekammiossa vaikuttava polttoaineen paine puristaa sylinterin 3 alapääteasentoon, joka vastaa suihku- • · ··♦* tuksen aikaisempaa alkamista, jota käytetään laivan liikkuessa avomerellä. Lai- van tullessa rannikkovesille kaksitoiminen venttiili 38 (kuvio 3) siirretään oikealle, jolloin painetilan 25 paine laskee ja tällöin olakkeeseen 18 vaikuttava polttoai-.·. 35 neen paine siirtää sylinterin 3 yläpääteasentoon kuviossa 1a esitetyllä tavalla.

Y * Kanavan 39, johdon 40 ja molempien kuristimien 41 ja 42 avulla päästään sii- 5 106397 hen, että sylinterin 3 ollessa kuviossa 3 esitetyssä asennossa, painetilan 25 läpi virtaa jatkuvasti polttoainetta.

Kuvion 4 mukainen rakenne-esimerkki vastaa pääpiirteiltään kuviossa 2 esitettyä esimerkkiä, mutta kuviossa 2 esitetyllä tavalla olakkeeseen 18 vai-5 kutiava hydraulinen voima on nyt korvattu kierrejousella 30. Jousi 30 on männän 4 alapään ympärillä ja puristuu kuviossa 4 esitettyyn sylinterin 3 alempaan pää-typintaan. Tässä rakennemuodossa ei pesässä 1 olakkeen 18 alapuolella ole siis erityistä rengaspintaa.

Pumpun toimiessa ja kaksitoimisen venttiilin 32 ollessa esitetyssä 10 asennossa sylinteri 3 pysyy painekammion 25 hydraulisen voiman avulla ala-pääteasennossaan, mikä vastaa siis suihkutuksen aikaisempaa alkamista. Laivan liikkuessa lähellä rannikkoa kaksitoiminen venttiili 32 (kuvio 4) siirretään oikealle, jolloin painekammion 25 paine laskee. Kierrejousen 30 puristusvoima puristaa sitten sylinterin yläpääteasentoon, niin että suihkutus alkaa myöhemmin.

• « «

I I I

• · I I

• « • ' « • · · · • · · • · • · • » · • · · *«·· * · · ♦ · · • · « ♦ ·· • · - ♦ · ♦ · · ♦ · · • · ♦ · · ·· I • » · • · * > · ♦ · ·

Claims (7)

1. Polttoaineen ruiskutuspumppu iskumäntäpolttomoottoreita varten, jossa pumpussa on pumpun pesä (1), joka sisältää imutilan (11), tulokanavan (12) ja poistokanavan (13), syöttötilan (8) muodostava sylinteri (3), joka on so- 5 vitettu pumpun pesään kahden pääteaseman välillä liikkuvaksi ja joka ainakin yhdessä seinämässä sisältää säteittäisesti suunnatun reiän (6), joka on yhteydessä tulokanavaan ja poistokanavaan, ja mäntä (4), joka on sovitettu sylinteriin aksiaalisesti liikkuvaksi ja sisältää ensimmäisen ohjausreunan (5), joka määrää pumpun syötön alun, ja toisen ohjausreunan (7), joka määrää pumpun syötön 10 loppumisen, jolloin molemmat ohjausreunat toimivat yhdessä reiän (6) kanssa, ja jolloin sylinteri (3) paineistettuna pysyy yhdessä pääteasennossa ja on pai-neenvähennyksellä siirrettävissä toiseen pääteasentoon, tunnettu siitä, että sylinterin (3) pitämiseksi toisessa asennossa paineistus on järjestetty myös sylinterin (3) päätypintaan, joka on männän (4) käyttöpuolta kohti olevalla sylinterin 15 (3) puolella, jolloin tämä päätypinta on pienempi kuin männän käyttöpuolesta poispäin oleva päätypinta, jotta sylinteri (3) siirtyisi männän käyttöpuolta kohti, kun päätypintojen paineistus on sama.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pumppu, tunnettu siitä, että männän (4) käyttöpuolelta poispäin olevalle sylinterin (3) puolelle on järjestetty 20 painekammio (25), ja että painekammioon avautuu ohjauspiiri sylinterin (3) paineistamiseksi paineväliaineella.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pumppu, tunnettu siitä, että « \;V männän (4) käyttöpuolta kohti olevalle sylinterin (3) puolelle on järjestetty pai- nekammio (15), ja että painekammioon (15) avautuu ohjauspiiri sylinterin (3) : 25 paineistamiseksi paineväliaineella. ;1·1♦

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 3 mukainen pumppu, t u n - ♦ · · n e tt u siitä, että sylinterin (3) käyttöpuolta kohti olevine päätypintoineen (18) ]1;·. on järjestetty pesässä (1) olevan imutilan (11) sisälle. ♦ ♦ «

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pumppu, tunnettu siitä, että ... 30 ohjauspiirissä on syöttöjohto (17) paineväliainetta varten, ja että syöttöjohto • · *···1 (17) avautuu painekammioon (15) painekammion paineistamiseksi jatkuvasti ♦..Σ paineväliaineella. » :1·1: 6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen pumppu, tun- ♦ .···. nettu siitä, että ohjauspiiri on liitetty painetta nostavaan lähteeseen, esim. 35 imutilaan tai pumppuun. • · « • · · « · ♦ ♦ · • · · • « 7 106397

6 106397

7. Patenttivaatimuksen 1-6 mukainen pumppu, tunnettu siitä, että on järjestetty hydraulinen ohjauspiiri, jossa on suuntaventtiili (21, 32, 38), sylinterin (3) ohjaamiseksi paineväliainetta tai polttoainetta sisään- tai poisjohtamalla. 5 4 < 4 < I < C « 4 < < i I i • 1 I • · · · • · · • · • · • · · ·«· ···· • · · • · · • · » • · · • 1 • · • · · • · · • · • · · • « · * 4 1 • « « · « • · 8 106397