FI107469B - Polttoaineventtiili ja tällaisella venttiilillä varustettu suurpainekaasumoottori - Google Patents

Description

107469

PoIttoaineventtiiH ja tällaisella venttiilillä varustettu suurpainekaasumoottori -En bränsleventil och en högtrycksgasmotor forsedd med en sadan ventil

Esillä olevan keksinnön kohteena on polttoaineventtiili kaasun ruiskuttamiseksi suu-5 rella paineella polttomoottorissa olevaan sylinteriin; moottorina voi erityisesti olla kaksitahtinen kaasumoottori, jossa polttoainekanava yhdistää kaasun suurpaine-lähteen useisiin suutinaukkoihin silloin, kun venttiilin kara on siirretty avoimessa asennossaan pois venttiilin istukasta, ja jossa venttiilin karan liikettä ohjataan oh-jausöljyn avulla.

10 Jo aiemmin on tunnettu polttoöljyventtiilejä, joita ohjataan ohjausöljyllä. Patentissa JP-A-59-188068 kuvataan öljykäyttöistä dieselmoottoria varten tarkoitettua polttoöl-jyventtiiliä; polttoaineventtiili sisältää tässä venttiilin karan männän pinnan altistuessa avoimessa asennossa vaikuttavalle polttoöljynpaineelle. Karan yläosaan on sijoitettu erillinen mäntä hydrauliseen kammioon, joka voidaan paineistaa ohjausöljyl-15 lä venttiilin sulkemiseksi. Patentissa US 3 416 506 kuvataan polttoöljyventtiihä, jossa venttiilin kara suuntautuu polttoöljyllä paineistettavien ylemmän ja alemman hydraulisen kammion välissä. Venttiili avataan keventämällä ylemmän kammion painetta. Tämän kaltaisia, aiemmin tunnettuja polttoöljyventtiilejä käytetään ainoastaan hydraulisesti, ja öljy pitää venttiilin karan voideltuna.

20 Tunnettuja, ohjausöljyllä ohjattavia kaasuventtiilejä käytetään moottoreissa, joissa ainakin osittain käytetään polttoaineena kaasua. Toisin kuin tavanomaisissa diesel- I · '· " moottoreissa, joissa polttoaineventtiilin aukeamista säädellään polttoainepumpun polttoaineeseen tuottamien paineen lisäysten avulla, kaasun puristuvuus tekee tar- • · :.· * peettomaksi venttiilin sellaisen ohjauksen, joka on täytynyt tehdä erillisen ohjausöl- 25 jyjärjestelmän avulla. Tunnetuissa kaasumoottoreissa ohjausöljyjärjestelmän ohjaa- : vat paineen vaihtelut saadaan aikaan nokka-akselikäyttöisellä pumpulla.

• » · • · · *·* * Suurissa kaksitahtisissa kaasumoottoreissa nokka-akselikäyttöistä pumppua käyte tään myös syöttämään ohjausöljyä, ts. sylinteriin ruiskutettavaa öljyä, joka sytyte-tään juuri ennen kaasun ruiskutuksen aloittamista, mikä varmistaa kaasun syttymi-30 sen. Tällainen polttoainejäqestelmä on tunnettu esimerkiksi tanskalaisesta patentista : \ . 154 448 tai vastaavasta japanilaisesta patentista 1768879. Tässä järjestelmässä vent- .··. tiilin karaa pitää suljettuna voimakas painejousi, joka on asennettu kammioon vent- *·* tiilin karan yläpuolelle. Kun polttoaineventtiili on avattava, ohjausöljypumppu nos- : *** taa voimakkaasti ohjausöljynpainetta niin, että vaikuttamalla venttiilin karan sopi- • · 2 107469 vaan männän alueeseen öljy kohdistaa viimeksi mainittuun voiman, joka ylittää jousivoiman ja siirtää karan avoimeen asentoon. Painejousi keskeyttää kaasun ruiskutuksen silloin, kun ohjausöljynpaine laskee alhaiselle tasolle.

Tunnetuissa kaasupolttoaineventtiileissä on tiivisteöljykammio venttiilinohjaimessa 5 venttiilin karan ympärillä. Tiivisteöljykammioon syötetään jatkuvasti tiivisteöljyä suurella paineella sen estämiseksi, että kaasumainen polttoaine pääsisi tunkeutumaan karan ja ohjaimen väliseen välitilaan ja edelleen ohjausöljyjärjestelmään. Tii-visteöljy estää siten ohjausöljyssä esiintyvää kaasua tuhoamasta venttiilin toimintaa.

On toivottavaa, että dieselmoottori voidaan muuntaa kaasukäyttöiseksi mahdolli-10 simman vähin muutoksin. Tunnettujen moottorien erityisenä haittana on tämän vuoksi se, että dieselmoottorien nokka-akselijärjestelmät on rakennettava täysin uudelleen, jotta ne pystyisivät käyttämään kunkin polttoaineventtiilin sekä ohjausöljy-pumppua että ohjausöljypumppua.

Esillä olevan keksinnön kohteena on yksinkertaistaa edellä mainittujen moottorien 15 rakennetta ja samalla tehdä polttoaineen ohjausöljyn käyttö luotettavammaksi.

Tämän kohteen mukaisesti esillä olevan keksinnön mukainen polttoaineventtiili tunnetaan siitä, että painekammiossa vallitseva ohjausöljynpaine ja painejousi vaikuttavat venttiilin karaan sulkusuunnassa; että karan aukeamissuunnassa vaikuttava männän pinta sijaitsee polttoainekanavassa venttiilin istukan suurpainelähteen puoleisel-20 la sivulla; että painejousen jousivoima on oleellisesti pienempi kuin polttoaineen . . paineen mainitulla männän pinnalla tuottama avausvoima; ja että polttoaineventtiili '· "· aukeaa kaasun ruiskutusta varten silloin, kun painekammio on yhteydessä laskuput- keen, ja keskeyttää ruiskutuksen silloin, kun painekammioon syötetään jälleen oh- • · :.: ; jausöljynpainetta, joka liikuttaa venttiilin karan venttiilin istukkaa vasten.

• · « « t · « · ! .·. 25 Painejousi varmistaa, että venttiili pysyy suljettuna, mikäli siihen ei kohdisteta oh- « « « ‘".!t jausöljynpainetta tai polttoaineenpainetta. Mikäli sylinteri on varustettu usealla * ' polttoaineventtiilillä, ja sekä ohjausöljynpaine että polttoaineenpaine katkaistaan yhden polttoaineventtiilin, mutta ei sylinterin muiden polttoaineventtiilien kohdalla, * * painejousi varmistaa, että katkaistu polttoaineventtiili pysyy suljetussa asennossaan.

* # I

30 Tällaisessa polttoaineventtiilin rakenteessa ohjausöljynpainetta käytetään ainoastaan :' pitämään venttiili suljettuna, ja tämän paineen poistaminen saa aikaan venttiilin ka- ran siirtymisen avoimeen asentoon sen seurauksena, että männän pinnan poltto-aineenpaine kohdistuu avaussuuntaan. Näin ohjausöljy pystytään pitämään vakio-paineessa, koska ohjaus saadaan aikaan siten, että polttoaineventtiilin ohjausöljyn «· · 3 107469 syöttöön joko kohdistetaan ohjausöljynpaine tai se on yhdistetty pienpainelähtee-seen, joka laskee ohjausöljynpaineen pois. Aiemmin tunnettu nokka-akselikäyttöi-nen ohjausöljypumppu voidaan jättää pois, ja dieselmoottoreiden kohdalla varsin yleistä polttoainepumppua voidaan käyttää ohjausöljyn syötössä. Siten dieselmoot-5 tori voidaan suunnitella uudelleen kaasukäyttöiseksi ilman, että nokka-akselijäijes-telmään tarvitsee tehdä mitään oleellisia muutoksia.

Koska ohjausöljynpaine on paljolti vakio, venttiilin avaamisen tai sulkemisen kannalta ei ole oleellisen tärkeää, sisältääkö ohjausöljy kaasutaskuja, ja tämä tekee venttiilin toiminnan oleellisesti vankemmaksi kuin tunnetuissa ohjausöljykäyttöi-10 sissä polttoainejärjestelmissä.

Etuna on myös se, että ohjausöljynpaine lasketaan pois ainoastaan lyhyeksi ajaksi silloin, kun venttiili on auki, koska polttoaineen vuotamiseen ohjausöljyn sekaan vastavaikuttaa se, että ohjausöljynpaine vaikuttaa polttoaineventtiiliin moottorin miltei koko kierroksen ajan. Pieni polttoaineen vuotamisen riski ohjausöljyyn ja 15 venttiilin toiminnan epäherkkyys tällaisille vuodoille mahdollistaa sen, että aiemmin tunnettu, erillinen tiivisteöljyjäijestelmä voidaan jättää pois, mikä yksinkertaistaa moottorin polttoainejärjestelmää ja polttoaineventtiilin rakennetta.

Painejousen jousivoima on suositeltavasti vain muutaman kerran suurempi kuin avaussuuntaan kohdistuva voima, ja se määritetään polttokaasujen maksimipaineella 20 venttiilin karan päätypinnalla, jota venttiilin istukka, suositeltavasti istukan suurin halkaisija rajoittaa.

‘ : Mikäli polttoaineenpaine katkeaa ruiskutuksen aikana, männän pinnan avaussuun- taan kohdistuva voima poistuu samanaikaisesti, ja venttiili sulkeutuu, jolloin paine- • · : jousi voi itse pysyä suljetussa asennossa, koska jousivoima on suurempi kuin polt- : V 25 tokaasujen vaikutus venttiilin karaan.

• « · • · *

Vaikka painejousi voidaan turvallisuussyistä mitoittaa jousivoimalla, joka on korkeintaan muutaman kerran, esimerkiksi kahdesta kolmeen kertaan suurempi kuin polttokaasujen venttiilin karaan kohdistama avausvoima, painejousi on kooltaan ·«·«· * * oleellisesti pienempi kuin aiemmin samankokoisissa polttoaineventtiileissä käytetyt 30 jouset. Koska painejousi määrittää polttoaineventtiilin yläosan koon, esillä olevan keksinnön mukainen polttoaineventtiili voidaan tehdä edullisen pieneksi, mikä hei- ♦ ♦ . · ·. pottaa venttiilin sijoitusta sylinterin kanteen.

* · »

Erityisen yksinkertaisessa ja sen vuoksi usein käytetyssä sovelluksessa avaussuun-taan vaikuttava männän pinta on sijoitettu venttiilin karaan karan ohjaimeen sijoite- 4 107469 tun yläosan ja halkaisijaltaan pienemmän, liikkuvaa venttiilin istukan aluetta kannat' tavan alaosan väliin, ja ohjausöljynpaine vaikuttaa venttiilin karan ylöspäin suuntautuvaan pintaan, suositeltavasti sen yläpäähän. Mainittu venttiilin kara voidaan valmistaa yksinkertaisesti sorvaamalla siten, että karan alaosa sorvataan halkaisijaltaan 5 pienemmäksi kuin yläosa, joka työstetään ohjauspinnaksi karan ohjaimeen asennusta varten. Ohjausöljynpaine voi vaikuttaa välittömästi venttiilin karan yläpäähän siten, että aiemmin käytetty ohjausöljykammio siihen liittyvine halkaisijaeroineen ja karaan ja venttiilinohjaimeen yhdistyvine tiivistyspintoineen voidaan täysin jättää pois.

Ohjausöljynpaine voi olla suurempi kuin polttoaineenpaine niin, että ohjausöljyä 10 tihkuu jatkuvasti venttiilin karan ja karan ohjaimen väliseen välitilaan pitäen siten keskinäisesti liikkuvat pinnat hyvin öljyttyinä. Mikäli ohjausöljynpaine on alhaisempi kuin polttoaineenpaine tai pelkästään, mikäli mahdollisia polttoainevuotoja halutaan tarkasti ohjata, karan ohjain voi suositeltavasti sisältää rengasmaisen, karaan päin aukeavan ja laskukanavaan yhdistetyn kourun, ja karan ohjaimessa oleva 15 öljykanava voi aueta kourun ja polttoainekanavan väliseen tilaan. Polttoaineen lisäiisi rengasmainen kouru laskee myös pois ohjausöljyä, joka voitelee venttiilin karan yläosaa; tämän vuoksi venttiilin karassa sijaitseva öljykanava mahdollistaa öljyn syötön karan alaosan voitelemiseksi.

Esillä olevan keksinnön kohteena on edelleen suurpainekaasumoottori, johon sisäl-20 tyy ruiskutusjärjestelmä; jäijestelmään kuuluu edellä kuvatun tyyppinen polttoaine-venttiili ja ohjausöljylähde siihen liittyvine ohjausyksikköineen. Moottorin ruiskutusjärjestelmä ja polttoaineventtiili on toiminnallisesti huolellisesti mukautettu toi-•. ’ · j siinsa, ja siten ne sopivat yhteen suunnilleen kuin avain ja lukko.

:*'/·. Esillä olevan keksinnön mukaisesti moottori on tunnettu siitä, että ohjausöljylähde • I * 25 syöttää ohjausöljyä oleellisesti vakiosuuruisella, ennalta määritetyllä paineella, joka : ;* on suurempi kuin polttoaineenpaine polttoainekanavassa, ja että ohjausyksikkö kul- • · · jettaa ohjausöljyä polttoaineventtiiliin moottorin kunkin kierroksen suurimman osan ‘ ajan ja yhdistää polttoaineventtiilin ohjausöljyn syöttöaukon pienpainelähteeseen moottorin kierroksen siksi ajaksi, joka venttiilin on oltava auki. Tämä ruiskutusjär-30 jestelmän erittäin yksinkertainen sovellus on tehty mahdolliseksi polttoaineventtiilin ’ ’ edellä kuvatun rakenteen avulla, mikä sisältää edellä mainitut edut.

: V* Venttiilin karan voitelun kannalta ja kaasuvuotojen vastustamiseksi venttiilin karan ja venttiilinohjaimen välisessä välitilassa ennalta määritetty ohjausöljynpaine on : ·. suurempi kuin polttoaineenpaine polttoainekanavassa. Moottorin kierroksen pääosan "···. 35 aikana differentiaalipaine venttiilin karan poikki saa ohjausöljyn täyttämään maini- 5 107469 tun välitilan. Kun ohjausöljy lasketaan pois venttiilin auetessa, polttoainetta voi päästä tunkeutumaan jonkin verran välitilaan, mutta ohjausöljy puristaa sen jälleen ulos välittömästi venttiilin sulkemisen jälkeen.

Koska ohjausöljynpaineen tasoa ei tarvitse muuttaa, vaan ainoastaan syöttää tai 5 poistaa öljynpainetta, ohjausöljyn ohjausyksikkö voi suositeltavasti sisältää sähköisesti ohjattavan ohjausventtiilin, esimerkiksi solenoidiventtiilin, joka voi olla joko auki tai kiinni ja siten ohjata ohjausöljyn syöttöä tai syötön keskeytystä polttoaine-venttiiliin. Ohjausventtiili on suositeltavasti lineaarisen moottorin ohjaama käämi-venttiili, koska lineaarinen moottori on pikatoiminen ja se voi ohjata käämiventtiiliä 10 tarkasti ja jatkuvasti. Tämän kaltaista käämiventtiiliä on kuvattu hakijan tanskalaisessa patentissa nro 646/93.

Jos ohjausventtiilinä on solenoidiventtiili, paineen syöttöä ohjausventtiiliin on suositeltavasti vähennetty. Syötön vähentäminen rajoittaa ohjausöljynpainetta polttoaine-venttiiliin virratessa venttiilin sulkeutumisen aikana niin, että kara ei iskeydy liian 15 voimakkaasti venttiilin istukkaan ja sallii ohjausöljynpaineen nousemisen täydelle tasolle venttiilin ollessa suljettuna.

Mikäli ohjausventtiilinä on lineaarisen moottorin ohjaama käämiventtiili, ohjausyksikkö voi suositeltavasti asettaa ohjausventtiilin ohjausöljyn ainoastaan osittain avoimelle virtausalueelle ennen kuin polttoaineventtiilin venttiilin kara laskeutuu 20 venttiilin istukkaan sulkuliikkeen aikana. Tämän etuna on se, että polttoaineventtiili suljetaan nopeasti, koska täysi ohjausöljynpaine käyttää venttiilin karaa sulkemis-.*·.· liikkeen alkaessa, kun taas venttiilin karan liikettä välittömästi ennen venttiilin is- . · ·. tukkaa vasten asettumista voidaan hidastaa halutun mukaisesti pienentämällä sopi- vasti ohjausöljyn virtausaluetta. Tämä erittäin edullinen ratkaisu polttoaineventtiilin • · · *.!Y 25 nopealle asetukselle ja venttiilin istukan alueen suojelemiselle ylikuormitusta vas- * :* taan on tehty mahdolliseksi käyttämällä lineaarista moottoriohjausta, joka sallii *;;·* luistiventtiilin välittömän portaattoman ohjauksen.

• · · • · ·

Turvallisuussyistä ohjausöljynpaine pitää suositeltavasti suljettuun asentoon esi-jännitettyä polttoainesyötön pääkatkaisinta avoimessa asennossa. Jos ohjausöljyn-. · · ·. 30 paine laskee esimerkiksi pumppuvian vuoksi, myös pääkytkimeen vaikuttava avaus- Y voima poistetaan siten, että pääkytkin käännetään suljettuun asentoon ja se katkaisee ί V polttoaineen syötön polttoaineventtiiliin polttoaineen tarkoituksettoman ruiskutuk- I i » sen välttämiseksi. Pääkytkin voidaan esijännittää ohjatuissa järjestelmissä, jotka « näin varmistetaan sähköhäiriöiden ja muiden toiminnallisten häiriöiden varalta.

* ·« • * • · 6 107469

Esillä olevan keksinnön mukaisen sovelluksen esimerkkiä kuvataan seuraavaksi yksityiskohtaisemmin viitaten erittäin kaavamaisiin piirroksiin, joissa kuvio 1 on esillä olevan keksinnön mukaisen polttoaineventtiilin pitkittäisleikkaus; ja 5 kuvio 2 on kaaviokuva kuvion 1 polttoaineventtiilin sisältävästä ruiskutusjäijes-telmästä.

Kuviossa 1 on nähtävissä polttoaineventtiili 1, joka on asennettu sylinterin kannessa 2 olevaan läheiseen läpivientiaukkoon siten, että suuttimen 3 kärki suuntautuu tähän liittyvän moottorin sylinterin polttokammioon 4. Polttoaineventtiili sisältää venttiili-10 kammion 5 kiinnitettynä sylinterin kanteen kiristyskappaleella 6 ja pulteilla, joita ei ole kuviossa kuvattu.

Polttoainetta varten tarkoitettu suurpainelähde (ei kuvassa) on yhteydessä polttoaineen syöttöaukkoon 8, joka suuntautuu kannesta ja avautuu venttiilikammiossa olevaa vinoa kanavaa 9 vastapäätä. Vino kanava johtaa keskusaukkoon 10, joka venttii-15 Iin istukan 19 kautta voi olla virtausyhteydessä suuttimessa olevan aukon 12 kanssa; sieltä polttoaine voidaan ruiskuttaa polttokammioon suutinaukkojen (ei kuvassa) kautta silloin, kun polttoaineventtiili on auki.

Venttiilinohjaimen keskusreikä aukeaa ylöspäin painekammioon 20, joka on vir-tauskäytävän 21 kautta yhteydessä ohjausöljyliitäntään 22; se puolestaan on yhdis-20 tetty joko painelähteeseen tai laskuputkeen. Venttiilin karan yläosassa 15 on olake • · ·.'·· 23 sijoitettuna painekammioon 20, ja se sisältää pystysuoran keskustapin muodossa olevan jousiohjaimen 24. Kiristyskappale 6 kannattaa vastaavaa jousiohjainta 25, • :*: joka sekä toimii venttiilin karan avausliikkeen ylärajana että muodostaa painejousen • * · · 26 ohjaimen; jousi on esijännitettynä sijoitettu kiristyskappaleen 6 alasivun ja olak- « ♦ . 25 keen 23 yläpinnan väliin.

• ♦ · • · · :·* * Painejousi 24 on mitoitettu kohdistamaan venttiilin karan sulkusuuntaan vaikuttava voima, joka toisaalta on pienempi kuin polttoaineenpaineen tuottama, männän pin-*:“· taan 17 kohdistuva avausvoima, ja joka toisaalta ylittää sopivalla varmuuskertoimel- • " *: la, esimerkiksi kertoimella 2—3, suurimman polttopaineen leviämisen avulla suutin- .·*·. 30 aukkojen kautta edelleen ylös reikään 12 tuotettavan avausvoiman silloin, kun polt- • · toaineventtiili on inaktiivinen ja suljetussa asennossa. Suljetussa asennossa reiässä ·;* 12 vallitseva paine vaikuttaa ainakin venttiilin karaan reiän halkaisijan Dx määrittä- • *· mällä alueella välittömästi venttiilin istukan alapuolella, ts. venttiilin istukan pie- nimmällä halkaisijalla; mikäli karaan liittyvät istukan pinnat ja venttiilikammio 7 107469 poikkeavat keskenään hieman alaspäin, reiässä vallitseva paine voi vaikuttaa suurempaan alueeseen, joka kuitenkin on enintään alaosan 16 halkaisijan D2 määrittämä ja vastaa siten venttiilin istukan suurinta halkaisijaa.

Mikäli yhtä sylinteriä kohden on ainoastaan yksi polttoaineventtiili, palamista ei ta-5 pahdu lainkaan venttiilin ollessa inaktiivinen. Tässä tapauksessa jousi 26 voi olla kooltaan pienempi, koska sen on ainoastaan voitettava polttoaineen tuottama avaus-voima eikä sylinterissä vallitsevaa polttopainetta. Karan alaosan 16 halkaisijan D2 ja yläosan 15 halkaisijan Di välinen suhde on valittu siten, että männän pinnan 17 alueen koko on sellainen, että polttoaineenpaineen vaikutus alueella tuottaa avausvoi-10 man, joka on oleellisesti, esimerkiksi 2—4 kertaa suurempi kuin painejousen 26 sulkuvoima.

Ohjausöljy voi käytävän 21 kautta virrata painekammioon 20, jossa se vaikuttaa venttiilin karaan sulkusuuntaan kohdistuvalla ja öljynpaineen ja karan yläpään tehollisen alueen määrittämällä voimalla. Tämä alue vastaa normaalisti venttiilin karan 15 poikkileikkauspintaa pamekammion pohjassa 27. Kuvion 1 polttoaineventtiili on tarkoitettu käytettäväksi ruiskutusjärjestelmässä, jossa ohjausöljynpaine on suurempi kuin polttoaineenpaine. Tämän toiminnallisena etuna on se, että ohjausöljyä tunkeutuu yläosan 15 ja venttiilinohjaimen 14 väliseen välitilaan, ja se pitää siten venttiilin karan voideltuna; valmistuksellisena etuna on puolestaan se, että yläosan 15 halkai-20 sija D3 voi olla vakiosuuruinen aina painekammioon 20 saakka. Sovelluksissa, joissa ohjausöljynpaine on alhaisempi kuin polttoaineenpaine, venttiilin karan yläosan on oltava halkaisijaltaan suurempi ennen painekammioon 20 saapumista niin, että oh-jausöljy vaikuttaa suositeltavasti suuremmalla alueella kuin polttoaineenpaine sil- :" ‘; loin, kun venttiili on auki.

• « « • · • · · ::V 25 Venttiilikammiossa 5 ja sylinterin kannessa 2 olevat läheiset poistokanavat 28, 29 • « · • ; * johtavat pois mahdollisia venttiilin etupäässä esiintyviä polttoainevuotoja.

• · · • · · ··« : * · ‘: Kuviossa 2 polttoaineventtiili 1 on kuvattu käytettynä suurpainekaasumoottorin ruis- kutusjäqestelmässä. Suurella paineella tarkoitetaan tässä yhteydessä painetta, joka on suurempi kuin moottorin joutokäynnin puristuspaine; käytännössä polttoaineen-

• * I

... 30 paine on normaalisti suurempi kuin 30—40 baaria siten, että sitä voidaan ruiskuttaa « ': ‘ polttokammioon männän ollessa lähellä kuolokohtaansa puristus- ja paisuntaiskun < · · ; '.: välisessä siirtymässä. Polttoaineen sytytys voidaan toteuttaa joko polttamalla oh- :tti· jausöljyä tai kuumennustulpan tai jonkin muun samankaltaisen kuumennuslähteen avulla.

« · 107469 8

Polttoaine voi olla kaasua, joka on kaasumaista ruiskutuspaineessa, tai muuta ei-voitelevaa polttoainetta, esimerkiksi nestekaasua (LPG), joka on sytytyksen aikana nestemäistä. Kaasun käyttö polttoaineena muutoin tavanomaisessa dieselmoottorissa merkitsee oleellista ympäristöllistä etua, koska kaasun poltosta syntyy huomattavasti 5 vähemmän ympäristön kannalta haitallisia tuotteita kuin öljyn poltosta.

Ohjausöljy voi olla esimerkiksi hydraulista öljyä tai voiteluöljyä.

Moottori voi esimerkiksi olla suuri kaksitahtinen ristimoottori jota käytetään tehoa kehittävänä kiintomoottorina tai sysäysmoottorina laivassa. Moottori voidaan suunnitella joko keskikokoiseksi tai suureksi tehojen ollessa esimerkiksi 2000 kW— 10 60 000 kW.

Polttoaineventtiilin liitäntä 22 on yhdistetty painejohdon 30 ja ohjausventtiilin 31 kautta suurpainepumpun 32 muotoiseen ohjausöljylähteeseen, johon syötetään putken 33 kautta ohjausöljyä ohjausöljysäiliöstä 34; säiliössä öljy on varastoitu ilmanpaineessa.

15 Pumppu 32 voi olla tyypiltään tavanomainen, esimerkiksi aksiaalinen mäntäpump-pu, jonka sylinterin iskutilavuutta voidaan vaihdella. Pumppua ohjataan siten, että pumpun tuottopaine pidetään oleellisesti vakiona ohjausöljyn kulutuksesta riippumatta. Painetta voidaan ohjata esimerkiksi venttiiliohjauksisella rinnakkaiskytken-nällä pumpun tuotto- ja syöttösivun välissä. Vaihtoehtoisesti suurpainepumppu voi 20 olla nk. vinopyöräpumppu, joka automaattisesti ohjaa tuottomäärää kulutuksen mukaan ja pitää tuottopaineen oleellisesti vakiona. Pumppu voi sisältää tuottopuolel-*· ” laan paineakun ohjausöljyn sykkivän kulutuksen tasaamiseksi. Suurpainepumppu *...: voi olla yhteinen kaikille moottorin sylintereille.

• · • 1 « • · ·

Kunkin polttoaineventtiilin ohjausventtiili 31 on yhdistetty pumpun 32 suurpaine-] /·. 25 puolelle ja pienpainelähteeseen, joka on paluuputken 35 muotoinen ja joka yhdistää i » · !!! ohjausventtiilin laskuportin ohjausöljysäiliöön. Ohjausventtiili 31 on ohjattavissa *·’ ’ käyttölaitteella 36, esimerkiksi lineaarisella moottorilla tietokoneen 37 signaalijoh- dinten 38 kautta lähettämien ohjaussignaalien perusteella. Tietokone 37 voi olla yhteinen kaikille sylintereille, ja se käynnistää ohjausventtiilin 31 niin, että polttoai-'...: 30 neventtiili avataan moottorin kierroksen oikeassa vaiheessa ja se pidetään avoimena : ·. . sellaisen jakson ajan, joka on mukautettu kullakin hetkellä toivottuun moottorin te- hoon. Polttoaineventtiili 1 pidetään suljettuna suurimman osan ajan moottorin kierroksesta painejohdon 30 ja suurpainepumpun 32 yhdistävän ohjausventtiilin 31 « « « «« ♦ 1 * 1 1 9 107469 avulla siten, että venttiilin painekammio 20 paineistetaan ja venttiilin kara painetaan venttiilin istukkaa 19 vasten.

Pääventtiilin tai kytkimen 39 kautta polttoaineen syöttö 8 on yhdistetty polttoaineen suurpainelähteeseen syöttöputkella 40. Pääkytkin 39 on jousikuormitettu suljettua 5 asentoa kohti, mutta se pidetään avoimena moottorin normaalitoiminnan aikana käyttämällä hyväksi ohjausöljynpainetta, jota syötetään pääkytkimeen pumpun 32 suurpainesivulle yhdistetyn haaraputkijohdon 41 kautta. Venttiilikammiossa 5 oleva keskusreikä 10 paineistetaan siten normaalisti polttoaineen avulla. Kun polttoaine-venttiilin 1 on auettava, ohjausventtiili 31 yhdistää painejohdon 30 paluujohtoon 35 10 niin, että painekammiossa 20 vallitseva paine putoaa alhaiseksi säiliössä 34, ja polttoaineenpaine männän pinnalla 17 siirtää venttiilin karan kuviossa 1 kuvattuun asentoon. Sopivan kaasuruiskutusjakson, esimerkiksi kampiakselin 20° suuruista käännöstä vastaavan jakson jälkeen ohjausventtiiliä 31 ohjataan siten, että painejoh-to 30 yhdistetään uudelleen suurpainepumppuun ja ohjausöljynpaine paineista pai 15 nekammion 20, jolloin venttiilin kara siirtyy suljettuun asentoonsa.

Jos säätö-öljynpaine putoaa, pääkytkin 39 varmistaa syöttöputken 40 ja polttoaine-syötön 8 välisen yhteyden katkaisun. Mikäli jostakin muusta syystä halutaan keskeyttää polttoaineen syöttö nopeasti, tämä voidaan saada aikaan kääntämällä haara-putkijohdossa 41 oleva sulkuventtiili niin, että suurpainepumpun tuottosivu on yh-20 distetty ohjausöljysäiliöön 34 laskuputken 43 kautta, minkä tuloksena pääkytkin 39 sulkeutuu. Sulkuventtiili 42 voi olla kaikille sylintereille yhteinen, ja sitä voidaan ohjata tietokoneesta 37 tulevien signaalien avulla.

• · • · • ««

Mikäli ruiskutusjärjestelmä on suunniteltu sellaiseksi, että polttoaine pääsee tunkeu- ’··*.* tumaan painekammioon 20 ja kulkeutua sieltä ohjausöljyä pitkin säiliöön 34, säiliö • · · y · · 25 voidaan sulkea ja se voi sisältää ilmanvaihdon, joka on putkiliitoksen kautta yhdis- : .* tetty sopivaan laskuputkeen. Laskuputkessa ei ole vaaraa polttoaineen syttymisestä.

Lisäksi säiliö 34 voi sisältää öljynlauhduttimen 45 ja suodattimen 44, jotka erottavat *·« v · paluuputken 35 syöttöputkesta 33.

< ii; Sopivien paineiden esimerkkeinä voidaan mainita, että ohjausöljynpaine voi olla n.

30 300 baaria ja polttoaineenpaine noin 250 baaria.

« · « « · « I t > « · • · • « * • · f « • · • · * > · » · • · »

Claims (9)

10 107469

1. Polttoaineventtiili (1) kaasun ruiskuttaraiseksi suurella paineella polttomoottorin, erityisesti suuren kaksitahtisen kaasumoottorin sylinteriin polttoainekanavan (8, 9, 10, 12) yhdistäessä kaasun suurpainelähteen useisiin suutinaukkoihin silloin, kun 5 venttiilin kara (13) on siirretty avaussuunnassaan irti venttiilin istukasta (19) ja oh-jausöljyn ohjatessa venttiilin karan liikettä, tunnettu siitä, että painekammiossa (20) vallitseva ohjausöljynpaine ja painejousi (26) vaikuttavat venttiilin karaan (13) sul-kusuunnassa; että karan avaussuunnassa vaikuttava männän pinta (17) sijaitsee polt-toainekanavassa (10) venttiilin istukan (19) suurpainelähteen puolella; että paine- 10 jousen jousivoima on oleellisesti pienempi kuin mainitulla männän pinnalla (17) polttoaineen paineen tuottama avausvoima; ja että polttoaineventtiili aukeaa kaasun niiskutusta varten silloin, kun painekammio (20) on yhdistettynä laskuputkeen, ja katkaisee ruiskutuksen silloin, kun painekammioon jälleen syötetään ohjausöljyn-painetta, joka siirtää venttiilin karan venttiilin istukkaa vasten.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen polttoaineventtiili, tunnettu siitä, että jousi voima on ainoastaan muutaman kerran suurempi kuin avaussuunnassa vaikuttava voima ja sen määrää polttokaasujen maksimipaine, joka kohdistuu venttiilin istukan päätypintaan rajoitettuna venttiilin istukalla (19), suositeltavasti istukan suurimmalla halkaisijalla (D2).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen polttoaineventtiili, tunnettu siitä, että :*: avaussuunnassa vaikuttava männän pinta (17) sijaitsee venttiilin karalla (13) venttii- linohjaimeen (14) sijoitetun yläosan (15) ja alaosan (16) välissä alaosan ollessa hal-: kaislaltaan pienempi ja kannattaessa liikutettavaa venttiilin istukan aluetta (18); ja • * · *: että ohjausöljynpaine vaikuttaa venttiilin karan ylöspäin suuntautuvaan pintaan, suo- • · . 25 siteltavasti sen yläpäähän. ’···’ I

» · · • · · *·’ 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen polttoaineventtiili, tunnettu siitä, että venttii- linohjaimessa (14) on rengasmainen, karaa kohti avoin kouru, joka on yhdistetty laskukanavaan, ja että venttiilinohjaimessa sijaitseva öljykanava aukeaa kourun ja ’!!!: polttoainekanavan väliselle alueelle. ··'· 30

5. Suurpainekaasumoottori, jossa on jonkin patenttivaatimuksen 1—4 mukaisen polttoaineventtiilin sisältävä ruiskutusjärjestelmä ja ohjausöljylähde siihen liittyvine :\t ohjausyksikköineen, tunnettu siitä, että ohjausöljylähde (32) syöttää ohjausöljyä : oleellisesti vakiosuuruisella, ennalta määritetyllä paineella, joka on suurempi kuin polttoainekanavassa vallitseva polttoaineen paine, ja että ohjausyksikkö (31, 36, 37) u 107469 siirtää ohjausöljyä polttoaineventtiiliin (1) suurimman osan kunkin moottorin kierroksen ajasta ja yhdistää polttoaineventtiilin ohjausöljyn syöttöaukon (22) pienpai-nelähteeseen (34) siksi moottorin kierroksen ajaksi, joka venttiilin (1) on oltava avoinna.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen suurpainekaasumoottori, tunnettu siitä, että ohjausöljyn ohjausyksikkö sisältää sähköisesti ohjattavan ohjausventttilin (31), suositeltavasti lineaarisen moottorin ohjaaman käämiventtiilin.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen suurpainekaasumoottori, tunnettu siitä, että ohjausventtiiliin (31) johtavaa paineen syöttöaukkoa on kuristettu.

8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen suurpainekaasumoottori, tunnettu siitä, että ohjausyksikkö asettaa ohjausventtiilin (31) ainoastaan osittain avoimelle, ohjausöljyä varten tarkoitetulle virtausalueelle, ennen kuin polttoaineventtiilin venttiilin kara (13) asettuu venttiilin istukan (19) päälle sulkuliikkeen aikana.

9. Patenttivaatimuksen 6 mukainen suurpainekaasumoottori, tunnettu siitä, että 15 ohjausöljynpaine pitää sulkuasentoon esijännitetyn polttoaineen pääkytkimen (39) avoimessa asennossa.