FI108069B - Cylinder cover for an engine for two fuels - Google Patents

Cylinder cover for an engine for two fuels Download PDF

Info

Publication number
FI108069B
FI108069B FI990636A FI990636A FI108069B FI 108069 B FI108069 B FI 108069B FI 990636 A FI990636 A FI 990636A FI 990636 A FI990636 A FI 990636A FI 108069 B FI108069 B FI 108069B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
ignition
cylinder head
fuel
cylinder
nozzle
Prior art date
Application number
FI990636A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI990636A (en
FI990636A0 (en
Inventor
Frederick S Schaub
Jesse George Smith
Original Assignee
Cooper Cameron Corp
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
Priority claimed from US07/434,023 external-priority patent/US4966103A/en
Application filed by Cooper Cameron Corp filed Critical Cooper Cameron Corp
Priority to FI990636A priority Critical patent/FI108069B/en
Publication of FI990636A publication Critical patent/FI990636A/en
Publication of FI990636A0 publication Critical patent/FI990636A0/en
Application granted granted Critical
Publication of FI108069B publication Critical patent/FI108069B/en

Links

Classifications

    • 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

Landscapes

  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

108069108069

Sylinterinkansi kahta polttoainetta käyttävää moottoria vartenCylinder head for dual fuel engine

Jakamalla erotettu hakemuksesta 905494.Divided by application 905494.

Tämä keksintö liittyy patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaiseen sylinterinkanteen kahta polttoainetta käyttäviä moottoreita varten.This invention relates to a cylinder head for dual fuel engines according to the preamble of claim 1.

5 Kiinteät mäntämoottorit, jotka toimivat luonnonkaasulla tai muilla kaasumaisilla polttoaineilla, ottavat sytytykseen energiaa kipinästä tai pienestä määrästä nestemäistä apupolttoainetta (tyypillisesti 5 % kokonaispoltto-aineesta), jolla on riittävä Setaaniluku (tyypillisesti dieselmoottoriöljy) ja jota ruiskutetaan suoraan polttokammioon. Apusytytteiset moottorit palvelevat 10 teollisten markkinoiden suurinta osaa, koska ne voittavat kipinäsytytteiset moottorit kestävyydellään ja tehollaan ja tarjoavat toiminnan aikana siirtymisen täysin dieselpolttoaineeseen ja siitä pois. Näitä apusytytteisiä moottoreita kutsutaan "kaasudiesel-" tai "kaksipolttoaine-'moottoreiksi.5 Solid piston engines, which run on natural gas or other gaseous fuels, draw on ignition energy from a spark or a small amount of liquid auxiliary fuel (typically 5% of the total fuel) that has an adequate Sethane rating (typically diesel engine oil) and is injected. Auxiliary ignition engines serve 10 major parts of the industrial market as they overcome the spark ignition engines with their durability and power, and offer a complete transition to and from diesel during operation. These auxiliary-ignition engines are called "gas-diesel" or "bi-fuel" engines.

Tyypillisiä kaksipolttoainemoottoreita on käsitelty US-patenteissa 15 4 603 674 Tamakalle; 4 463 734 Akeroydille; ja 4 527 516 Fosterille.Typical bi-fuel engines are disclosed in U.S. Patents 15,4603,674 to Tamaka; 4,463,734 to Akeroyd; and 4,527,516 to Foster.

Myös moottorien päästöjen, erityisesti ΝΟχ-päästöjen, valvonnasta on tullut huolenaihe, kuten osoitetaan US-patenteissa nro 4 306 526 Schaub et ai; ja nro 4 524 730 Doell et ai.Control of engine emissions, particularly ΝΟχ emissions, has also become a concern, as shown in U.S. Patent No. 4,306,526 to Schaub et al; and No. 4,524,730 to Doell et al.

Vaikka apusytytteiset moottorit edustavat polttoainetta säästävintä 20 voimalaitetta kaupallisessa käytössä tällä hetkellä, nämä moottorit osoittavat päästöjen epämieluisia tasoja, jotka havaitaan analyyttisillä prosesseilla ja visuaalisesti keltaisesta väristä. Laaja työ tutkimustasolla on liittänyt epämieluisat päästötasot nestemäisen apupolttoaineen ja ensisijaisen kaasumaisen polttoaineen kilpailuun saatavilla olevasta hapesta. Tämä kilpailu hapesta 25 suosii kaasumaista polttoainetta ja näännyttää apupolttoaineen osan johtuen nestemäisen polttoaineen suurista päästöistä.Although auxiliary ignition engines represent the most fuel efficient 20 power units in commercial use at present, these engines exhibit undesirable levels of emissions observed by analytical processes and visually yellow color. Extensive research at the research level has linked undesirable emission levels to the auxiliary liquid fuel and primary gaseous fuel competition of available oxygen. This competition for oxygen 25 favors gaseous fuel and starves the auxiliary fuel portion due to the high emissions of liquid fuel.

Tämän keksinnön kohde on valvoa päästöjä, ts. valvoa keltaista huntua kahden polttoaineen toimintatavassa kuin myös yleisesti laajentaa muiden päästöjen valvontaa.The object of the present invention is to control emissions, i.e. to control the yellow veil in the dual-fuel mode, as well as to broaden the control of other emissions in general.

30 Toinen tämän keksinnön kohde on pienentää polttoaineen kulutus ta, parantaa voiman laatua ja laajentaa kahden polttoaineen moottorin käyttöä.Another object of the present invention is to reduce fuel consumption, improve power quality and extend the use of dual-fuel engines.

Tämän keksinnön lisäkohde on toteuttaa yllämainitut kohteet yksinkertaisella tavalla, joka on kustannuksia säästävä, joka saa aikaan komponenttien kestävyyden ja tuottaa keksinnön soveltamiselle joustavuutta.It is a further object of this invention to implement the above objects in a simple manner that is cost-effective, provides component durability and provides flexibility in the application of the invention.

35 Nämä tavoitteet voidaan toteuttaa käyttämällä tätä keksintöä, joka liittyy ulkoisesti sijoitettavaan nestemäistä polttoainetta käyttävään ruiskutus- 2 108069 elementtikokonaisuuteen, joka on yhteydessä päämäntäkammioon, tällainen elementti tuottaa välineet pääkammion polttoaineen, laihan kaasumaisen polttoaineseoksen, optimaalista sytytystä varten samanaikaisesti maksimipu-ristuksen kanssa puristusiskun yläpäässä.These objects may be accomplished by the use of the present invention relating to an externally disposed liquid fuel injection element assembly 108069 which communicates with the main piston chamber, such element providing means for optimal ignition of the main chamber fuel, a lean gaseous fuel blend, simultaneously with maximum blast.

5 Keksinnön mukaiselle sylinterinkannelle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.The cylinder head according to the invention is characterized in what is set forth in the characterizing part of claim 1.

Vielä eräs tämän keksinnön kohde on tuottaa ulkoinen riippumaton ruiskutuselementtikokoonpano, joka on helposti hyödynnettävissä jälkiasen-nustilanteissa kuin myös alkuperäisessä laitteiston valmistuksessa.Yet another object of the present invention is to provide an external independent spray element assembly that is readily utilized in post-installation situations as well as in the original hardware manufacture.

10 Muut kohteet ilmenevät alan ammattilaisille seuraavasta selityk sestä ja oheisista piirustuksista.10 Other objects will be apparent to those skilled in the art from the following description and the accompanying drawings.

Kuvio 1 on pystyleikkauskuva osittaisena poikkileikkauksena tyypillisestä V-tyyppisestä, nelitahtisesta, moottorimallista, joka on suunniteltu suurihevosvoimaiseen jatkuvaan käyttöön; 15 Kuvio 2 on pystyleikkauskuva osittaisena poikkileikkauksena samanlaisesta kevyemmästä moottorista varakäyttöön, offshore- ja merisovel-lutuksiin, ja joka toimii hieman korkeammalla nopeudella;Figure 1 is a vertical sectional view in partial cross-section of a typical V-type, four-stroke engine model designed for high horse power continuous operation; Figure 2 is a vertical sectional view, partly in cross-section, of a similar lighter engine for back-up, offshore and marine applications, operating at slightly higher speeds;

Kuvio 3 on kaavamainen osittainen poikkileikkaus polttokammiosta yhdistettynä parannettuun ruiskutuselementtikokoonpanoon, joka sisältää 20 tämän keksinnön opetukset, käytettäväksi toiminnan polttoainekaasutoiminta-tavassa ja standardiruiskutussuuttimen käytettäväksi täydessä dieseltoiminta-tavassa;Figure 3 is a schematic partial cross-sectional view of a combustion chamber combined with an improved injection element assembly incorporating the teachings of the present invention for use in a fuel gas operation mode and a standard injection nozzle for use in a full diesel mode;

Kuvio 4 on suurennettu leikkauskuva osittain poikkileikattuna kuvion 3 mukaisesta ruiskutuselementistä; 25 Kuvio 5 on leikkauskuva sivulta katsottuna tässä keksinnössä tar- kastelunalaisen sylinterinkansikokoonpanosta;Fig. 4 is an enlarged sectional view partly in section of the injection element of Fig. 3; Figure 5 is a sectional side view of the cylinder head assembly of the present invention;

Kuvio 6 on leikkauskuva alhaalta päin otettuna pitkin kuvion 5 viivaa 6-6 sylinterinkannesta kansi poistettuna;Fig. 6 is a sectional bottom view taken along line 6-6 of Fig. 5 from the cylinder head with the lid removed;

Kuvio 7 on leikkauskuva otettuna pitkin kuvion 6 viivaa 7-7 esit-30 täen venttiili-istukan sisäosia;Fig. 7 is a sectional view taken along line 7-7 of Fig. 6 showing the interior of the valve seat;

Kuvio 8 on leikkauskuva männästä, joka on tässä keksinnössä tarkasteltua tyyppiä; jaFigure 8 is a sectional view of a piston of the type contemplated in the present invention; and

Kuvio 9 on perspektiivikuva tämän keksinnön sylinterinkannesta.Figure 9 is a perspective view of the cylinder head of the present invention.

Viitaten nyt piirustuksiin, erityisesti kuvioon 1 ja 2, joissa vastaavia 35 osia merkitään samoilla viitenumeroilla, kuviossa 1 tyypillinen moottori 10, joka on tyypiltään sellainen, minkä kanssa tätä keksintöä on aiottu käyttää, sisältää 3 108069 jalustan 12, joka kannattelee keskirunkoa 14, johon on asennettu joukko sylinterilohkoja 16, jotka on sijoitettu erilleen V:n muotoon mainittuun keski-runkoon nähden. Mieluummin mainittu jalusta, mainittu keskirunko ja mainitut sylinterilohkot on kukin valmistettu yhdeksi kappaleeksi maksimijäykkyyden ja 5 pysyvän suuntauksen saavuttamiseksi niitä yhdistettäessä. Aksiaalisesti sijoitettu voimakampiakseli 18 on asennettu mainittuun keskirunkoon ja tuettu sopivilla laakereilla koko pituudeltaan, ja on liitetty kiertokangilla 20 mäntiin 22, jotka on sijoitettu sylinterilohkon 16 sisälle. Jokainen sylinteri on suljettu yläpäästään sopivalla kannella 24, joka normaalisti sisältää kaksi imuventtiiliä 10 26 ja kaksi pakoventtiiliä 28, mieluummin venttiilien istukat ovat uppotyyppiä ja valmistettu tulenkestävästä materiaalista. Venttiilit toimivat sopivasti ajoitetuilla nokka-akseleilla 30, jotka kytkeytyvät nokkapyöriin 32 ja työntötankoihin 34 ja toimivat keinuvipujen 36 välityksellä tai muulla sopivalla keinolla, pannen venttiilit käyntiin ajoitetussa suhteessa. Sylinterikannen 24 akselille on sijoitettu 15 yleensä venttiilien 26 ja 28 välille polttoaineen ruiskutussuutin 40, kuten normaalisti standardityyppisissä dieselmoottoreissa. Ruiskutussuutin 40 voi myös olla monireikäinen suutin. Siinä on myös lisäventtiili 42 yksipoltto-aineisen dieselmoottorin käynnistämiseksi liikuttamalla sylintereitä paine-ilmalla, kunnes mäntien puristusvoima lämmittää ilmaa ja polttoaineseosta 20 syttymispisteeseen, kun palaminen tapahtuu normaalilla toimintatavalla. Kuvion 2 kevyempikäyttöisen moottorin eri osia on merkitty samoilla viitenumeroilla liittäen niihin loppuliite "a".Referring now to the drawings, in particular Figures 1 and 2, wherein like parts 35 are denoted by the same reference numerals, in Figure 1 a typical motor 10 of the type with which the present invention is intended includes 3 108069 pedestals 12 supporting a central body 14 mounted a plurality of cylinder blocks 16 spaced apart in a V-shape relative to said central body. Preferably, said pedestal, said central body, and said cylinder blocks are each made in one piece to achieve maximum rigidity and 5 constant orientation when combined. An axially disposed power crankshaft 18 is mounted on said central body and supported by suitable bearings along its entire length, and is connected by a connecting rod 20 to the pistons 22 disposed within the cylinder block 16. Each cylinder is closed at its upper end by a suitable cover 24, which normally includes two suction valves 10 26 and two exhaust valves 28, preferably the valve seats are of a recessed type and made of refractory material. The valves operate on suitably timed camshafts 30 engaging the cam wheels 32 and push rods 34 and actuated via rocker levers 36 or other suitable means by actuating the valves in a timed relationship. On the shaft of the cylinder head 24, a fuel injection nozzle 40 is generally disposed between the valves 26 and 28, as is usually the case with standard diesel engines. The injection nozzle 40 may also be a multi-hole nozzle. It also has an auxiliary valve 42 for starting a single-fuel diesel engine by moving the cylinders with compressed air until the piston compression force heats the air and the fuel mixture to a flash point when combustion occurs in normal operation. The various parts of the lighter-powered motor of Figure 2 are denoted by the same reference numerals, with the suffix "a" attached to them.

Kuvion 1 kaksipolttoainemoottori on nelitahtinen LSVB-moottori ja kuvion 2 kaksipolttoainemoottori on nelitahtinen KSV-moottori. Kumpikin on 25 valmistettu Cooper Industries Divisionin toimesta. Kaksipolttoainemoottorit käsittävät useita sylintereitä ja ovat tyypillisesti varustettu 12, 16 tai 20 sylinterillä. LSVB- ja KSV-moottoreita on muunnettu esillä olevan keksinnön mukaisella ruiskutuselementtikokoonpanolla 50 (kuviot 3 ja 4).The bi-fuel engine of Figure 1 is a four-stroke LSVB engine and the bi-fuel engine of Figure 2 is a four-stroke KSV engine. Each is manufactured by the Cooper Industries Division. Dual fuel engines comprise a plurality of cylinders and are typically equipped with 12, 16 or 20 cylinders. LSVB and KSV motors have been modified by the injection element assembly 50 of the present invention (Figures 3 and 4).

Keksinnön mukainen ruiskutuselementti soveltuu pääasiassa minkä 30 tahansa tyyppisiin suuriin mäntämoottoreihin, olivatpa ne kiinteitä tai liikkuvia.The injection element according to the invention is suitable mainly for any type of large piston engine, whether fixed or movable.

. Suuret moottorit tuottavat parhaimman taloudellisuuden tehokkuus huomioon ottaen.. Large engines deliver the best value for money.

Viitaten nyt kuvioihin 3, 4, ja 9, keksintö on kuvattu nelitahtisen moottorisylinterin avulla, jonka polttoaine on normaalisti kaasumaista ja jossa 35 on kaksi ruiskutuselementtikokoonpanoa 50, jotka sytytetään suhteellisen pienellä nestemäisen apupolttoaineen määrällä. Ruiskutuselementin itse- 4 108069 sytytyskammio 100 on yleensä segmentoidun palloparaboloidin muotoinen ja tavallisesti sen tilavuus tyypillisesti on 1 - 5% pääkammion 17 tilavuudesta, jota mäntä 22, sylinterinkansi 24 ja sylinterin 16 seinämät männän iskun yläosassa rajaavat, kuitenkin itsesytytyskammion 100 koko voi nousta jopa 5 25 % pääsylinterikammion 17 tilavuudesta, pienessä moottorissa, kun isku on ylimmässä asemassaan. Tällainen ruiskutuselementin kammio 100 tuottaa riittävästi termisesti ja kemiallisesti aktiivista laatua sytyttääkseen pääkammion 17 laihasisältöisen polttoaineen. (Heikko palaminen on tehokas valvontamekanismi tiettyjä päästöjä varten, jotka sisältävät typen oksideja erityisesti 10 kaasumaisissa polttoaineesta.)Referring now to Figures 3, 4, and 9, the invention is illustrated by a four-stroke engine cylinder, normally fueled with gaseous fuel, and having two injection element assemblies 50, which are ignited by a relatively small amount of liquid auxiliary fuel. The injection element self-ignition chamber 108069 is generally in the form of a segmented spheroidal paraboloid and typically has a volume of 1 to 5% of the volume of the main chamber 17 defined by the piston 22, cylinder head 24 and cylinder 16 walls at the top of the piston stroke. % of the master cylinder chamber volume 17, with the small engine at the top of the stroke. Such an injection element chamber 100 provides sufficient thermally and chemically active quality to ignite the lean content fuel of the main chamber 17. (Low combustion is an effective control mechanism for certain emissions that contain nitrogen oxides, especially from 10 gaseous fuels.)

Viitaten nyt kuvioon 4, joka on suurennettu kuva esittäen elementti-kokoonpanoa 50, joka on esitetty kuviossa 3; kokoonpano 50 käsittää yleensä putkimaisen ruiskutuslaitteen rungon 60, jossa on kiinteä päätyosa 62, jota rengasmaisesti keventää erilliset osat, kuten kohdassa 64 ja 68, lisäksi on 15 rengasmainen olake 66, joka muodostaa radiaalin kosketuksen 67 alempana mainittua tarkoitusta varten. Kiinteän osan 62 vapaa pää on varustettu oleellisesti segmentoidulla pallomaisella ontelolla 52, jossa on segmentti 51 mieluummin pallon keskellä, ts. ollen puolipallomainen ontelo, ja jolla on ennalta määrätty tilavuus yksittäistä moottoria varten, johon se on määrä 20 yhdistää. Ontelo 52 on oleellisesti symmetrinen putkimaisen runkonsa 60 akseliin nähden ja on yhteydessä putkimaisen rungon 60 sisäosan kanssa kulmittaisesti sijoitetun kanavan 70 kautta, jossa on kaksinkertainen uppoporaus, kuten kohdissa 72 ja 74, ja joka aukeaa ulospäin putkimaisen rungon 60 sisäonteloon tai kammioon 61 ontelosta 52 poispäin.Referring now to Figure 4, which is an enlarged view showing the element assembly 50 shown in Figure 3; assembly 50 generally comprises a tubular injection device body 60 having a fixed end portion 62 which is annularly lightened by discrete portions such as 64 and 68, further comprising a 15 annular shoulder 66 which provides a radial contact 67 for the purpose mentioned below. The free end of the solid portion 62 is provided with a substantially segmented spherical cavity 52 having a segment 51 preferably in the center of the sphere, i.e. being a hemispherical cavity and having a predetermined volume for a single motor to which it is to be connected. The cavity 52 is substantially symmetrical with respect to the axis of its tubular body 60 and communicates with the interior of the tubular body 60 through a angularly positioned passage 70 having a double submersible bore such as 72 and 74 and extending outwardly from the cavity 52 of the tubular body 60.

25 Ruiskutussytytyskammion geometria voi olla muotoiltu käsittämään hyllyn tai taskun höyrystymisen, sekoittumisen tai sytytyksen valvomiseksi.The geometry of the injection ignition chamber may be configured to include a shelf or pocket for controlling evaporation, agitation, or ignition.

Ruiskutuslaite 80 on kierretty uppoporaukseen 74, istutettu vasten tiivistettä 82, joka on sijoitettu uppoporauksen 72 pohjalle, ja se käsittää sopivan putken tai suuttimen 84, joka ulottuu kanavaan 70. Ruiskutuslaite 80 30 on sijoitettu hieman vinosti ja kulmittain suhteessa rungon 60 ja ontelon 52 samanakseliseen sijoitukseen niin, että kanava 70 saapuu onteloon 52 hieman syrjässä tangentiaalisesta asemasta alempana mainittuja tarkoituksia varten.The injection device 80 is screwed into a submerged bore 74, seated against a seal 82 disposed at the bottom of the submersible bore 72, and comprises a suitable tube or nozzle 84 extending into the passage 70. The injection device 80 30 is disposed slightly obliquely with respect to so that channel 70 enters cavity 52 slightly away from its tangential position for the purposes mentioned below.

Ruiskutuslaite voi olla monireikäinen ruiskutuslaite, yksireikäinen neulasuutin tai suutin, jonka mallin on sanellut muiden sytytysaineiden kuin 35 polttoöljyn luonne.The injector may be a multi-hole injector, a single-hole needle nozzle, or a nozzle whose model is dictated by the nature of ignitors other than 35 fuel oil.

5 1080695, 108069

Suutinrunko 90, jossa on poikittaisesti ulottuva uurto ja viistetyssä päässä 92 on kapea kehämäinen reuna 94 tiivistä kiinnitystä varten, kuten alempana selvitetään, ja se käsittää segmentoidun paraboloidin ontelon 93, joka on yhteensopiva ontelon 52 kanssa sen suoraa paraboloidista päätä 91 5 vasten ja sen toisessa päässä on segmenttiosa 95. Ontelot 52 ja 93 on yhdistetty yleensä segmentoidun palloparaboloidikammion 100 muodostamiseksi.The nozzle body 90 having a transversely extending recess and a bevelled end 92 has a narrow circumferential edge 94 for tight attachment, as will be described below, and comprises a segmented paraboloid cavity 93 compatible with the cavity 52 against its direct paraboloidal end 91 5 and at one end thereof. is a segment portion 95. The cavities 52 and 93 are generally connected to form a segmented spheroidal paraboloid chamber 100.

Päästä 92 alaspäin ulottuvan suutinrungon 90 ulkoinen muotoilu on kaksinkertaisesti viistetty tuottaen katkokartiomaisen osan 96 ja kartiomaisen 10 kärjen 98. Ontelo 93 on yhteydessä kartion 98 kanssa kanavan 102 kautta, joka on suurin piirtein tangentiaalisesti sijoitettu ontelon 93 pintaan nähden ja yleensä kohtisuoraan kartion 98 tuotettuun pintaan nähden. Kanava 102 on hieman nostettu pois tangentiaaliselta viivalta, joka lähtee segmentoidusta pallomaisesta ontelosta, joka on muodostettu männän 22 päähän sen ollessa 15 iskun ylimmässä asennossa.The exterior design of the downwardly extending nozzle body 90 is doubly bevelled to produce a frustoconical portion 96 and a conical 10 tip 98. The cavity 93 communicates with the cone 98 via a passageway 102 substantially tangential to the surface of the cavity 93 and generally perpendicular to the produced surface of the cone 98 . The passageway 102 is slightly raised away from the tangential line exiting the segmented spherical cavity formed at the end of the piston 22 when it is in the upper position of the stroke.

Suutinrunko 90 on liitetty kiinteän osan 62 vapaaseen päähään hitsatun tai juotetun palon 104 avulla, joka täyttää niiden yhteensopivien päiden ja päätypintojen viistetyt ulkoreunat.The nozzle body 90 is connected to the free end of the solid portion 62 by a welded or soldered fire 104 which fills the bevelled outer edges of their matching ends and end faces.

Sylinterinkansi 24 on varustettu kulmittain sijoitetulla kanavalla 120, 20 jossa on aksiaalisesti sijoitettu uppoporattu istukka 122 kanavassa 123, jota vasten suuttimen pään reunus 94 tiiviisti kytkeytyy ja ylimääräisellä aksiaalisesti sijoitetulla kanavalla 124 putkimaisen rungon 60 tukemista ja suuntaamista varten. Olake 66 voi olla sisäänpanosovite kanavassa 123 ja mieluummin se on valmistettu sopivin välinein, ei esitetty piirustuksissa, 25 kanavan 102 suuntaamiseksi pääsylinterikammioon 17 nähden. Samoin viistottu osa 96 on saatu lepäämään terävän reunan päälle, joka muodostuu kanavan 120 ja uppoporatun istukan 122 leikkauspisteeseen.The cylinder head 24 is provided with an angled passageway 120, 20 having an axially located submerged seat 122 in a passageway 123 against which the nozzle end rim 94 is tightly engaged and an additional axially positioned passageway 124 for supporting and orienting the tubular body 60. The shoulder 66 may be an insertion fitting in the passageway 123 and preferably is made by suitable means, not shown in the drawings, to orient the passageway 102 relative to the access cylinder chamber 17. Likewise, the beveled portion 96 is rested on a sharp edge formed at the intersection of the channel 120 and the submerged seat 122.

Kannen 24 pinnan osa, joka liittyy kanavaan 120, on muotoiltu viistotun uran 121 muodostamiseksi. Suutinkanava 102 suuntautuu kohti 30 kartiomaista syvennystä 121.The portion of the surface of the lid 24 associated with the channel 120 is shaped to form a bevelled groove 121. The nozzle channel 102 is directed toward the 30 conical recesses 121.

Polttoaine-elementti 50 on itsesytytyspolttoaine-elementti - ts. polttoaine-elementti, jossa on vain itsesytytyskammio 100 ja jossa ei käytetä kipinöintilaitteita (so. sytytystulppia) tai vastaavia ulkoisia sytytyslaitteita, jotka ovat suorassa yhteydessä kammioon 100.The fuel element 50 is a self-ignition fuel element - i.e., a fuel element having only a self ignition chamber 100 and without using sparking devices (i.e., spark plugs) or similar external ignition devices directly connected to the chamber 100.

35 Viitaten nyt kuvioihin 5 - 7 ja 9, sylinterinkansikokoonpano 128 käsittää kannen 129, joka poistettuna paljastaa kaasun tulo- tai imuventtiilien 6 108069 26 ja pakoventtiilien 28 suuntautumisen, ruiskutussytytyselementtikokoon-panon 50 ollessa sijoitettuna niiden väliin. Karkaistut renkaat 130 ja 132 on asennettu venttiilien istukoihin 26 ja 28.Referring now to Figures 5-7 and 9, the cylinder head assembly 128 comprises a cover 129 which, when removed, exposes the orientation of the gas inlet or suction valves 6 108069 26 and the exhaust valves 28, with the injection ignition element assembly 50 disposed therebetween. Tempered rings 130 and 132 are mounted on valve seats 26 and 28.

Kuten kuviosta 8 parhaiten nähdään, tässä keksinnössä käytetyt 5 männät 22 ovat ylemmältä pääpinnaltaan 23 muodoltaan mieluummin typistetyn pallomaisia. Mäntä voi olla yhden kappaleen valu tai se voi olla kahden kappaleen kokoonpano, joka on kuvassa varustettu teräskannella 142, joka on kiinnitetty männän runkoon 140. Sopivat tiivistysrenkaat 144 on tuotettu kuin myös laakerin 146 holkki männän tappia varten, ei esitetty piirustuksissa. 10 Tämä typistetty pallomainen männän kansi 142 on edullinen malli kaikkia kaasumoodimoottoreita varten. Kuviossa 3 tämä edullinen kokoonpano on esitetty katkoviivalla 23, kun taas kiinteä viiva 23a kuvaa männän kantta, jollaista normaalisti käytetään dieselmoottoreissa.As best seen in Figure 8, the pistons 22 used in the present invention preferably have a truncated spherical shape with an upper main surface 23. The piston may be a single piece casting or may be a two piece assembly provided with a steel cover 142 attached to the piston body 140. Suitable sealing rings 144 are provided as well as a bearing sleeve 146 for the piston pin not shown in the drawings. This truncated spherical piston cap 142 is a preferred model for all gas mode engines. In Figure 3, this preferred configuration is shown by the dashed line 23, while the solid line 23a depicts the piston cap, which is normally used in diesel engines.

Dieselmoodia käytetään normaalisti kaksoispolttoainemoottorien 15 käynnistyksessä, vaikka puolipallomaiset männän päät eivät ole tehokkaimpia muunnoksia dieselmoodissa, ne ovat hyväksyttyjä niiden toimintoihin, nimittäin käynnistykseen, lämmittämiseen ja moottorin käyttämiseen dieselpolttoaine-moodissa. Jopa silloin kun dieselmoodia käytetään käynnistyksessä, lämmittämisessä ja täyden tehon tuottamisessa, nestemäisen polttoaineen 20 ruiskutuselementti on yhä toiminnassa pitääkseen sen puhtaana, vaikkakaan se ei ole välttämätöntä, kuin myös pitää ruiskutuselementin käytettävissä, kun polttoainelähde vaihdetaan kaasumaiseen polttoaineeseen.Diesel mode is normally used to start dual-fuel engines 15, although the hemispherical piston heads are not the most effective variants of the diesel mode, but are accepted for their functions, namely, starting, heating and operating the engine in diesel mode. Even when the diesel mode is used for start-up, heating and full power, the liquid fuel injection element 20 is still in operation to keep it clean, although not necessary, but also to keep the injection element available when switching the fuel source to gaseous fuel.

Tätä keksintöä voidaan myös käyttää kaksitahtimoottorissa yhtä hyvin kuin nelitahtimoottorissa. Tällaisissa moottoreissa käytettävien mäntien 25 halkaisija on yleensä 35,6 - 50,8 cm, jolloin yksittäinen isku ei ole elintärkeä. Kaasumaisessa toimintamoodissa, ruiskutussytytyselementti syttyy jatkuvasti. On edullista käyttää rikasta polttoaineseosta, mikä tarkoittaa pienempää ilman ja polttoaineen suhdetta kuin 10:1, so. edullinen suhde on 8:1. Laihassa seoksessa olisi ilman suhde suurempi kuin 10:1, suunnilleen 12:1.This invention can also be used in a two-stroke engine as well as a four-stroke engine. The pistons 25 used in such motors generally have a diameter of 35.6 cm to 50.8 cm, whereby a single stroke is not vital. In the gaseous mode of operation, the injection ignition element is continuously lit. It is preferable to use a rich fuel mixture, which means a lower air to fuel ratio than 10: 1, i. the preferred ratio is 8: 1. The lean mixture would have an air ratio greater than 10: 1, approximately 12: 1.

30 Nestemäisen polttoaineen setaaniluvun tulisi olla sellainen, että , syttyminen tapahtuu ennalta määrätyn lämpötilan ja paineen alapuolella.30 The cetane number of a liquid fuel should be such that ignition occurs below a predetermined temperature and pressure.

Kaasun syttymisarvo on sellainen, että se ei syty sellaisen ennalta määrätyn paineen alapuolella yksin ja siksi on välttämätöntä käyttää nestemäistä polttoainetta käyttävää sytytyselementtiä. Ruiskutussytytyselementti ja sen 35 nestemäinen polttoaine on niin suunniteltu, että syttyminen tapahtuu materiaalien puristuspaineen alapuolella yläkammiossa. Samalla kun kammio 100 108069 ja päämäntäkammio 17 on yhdistetty yhteyskanavan 102 avulla, sytytysele-menttiin tulee kuumia puristettuja kaasuja männän 22 puristusiskun avulla ja nämä tulevat kammioon 100 pyörrevirtauksena kanavan 102 tangentiaalisen sijoittamisen ansiosta, nestemäistä polttoainetta tulee kulmittaisesti paine-5 ilmavirtaukseen nähden ja se joko syttyy ilman kuumuudesta tai syttyy, kun se koskettaa kammion 100 seinämän ja virtaa välittömästi sekä kemiallisesti kuin myös termisesti ulos kanavasta 102 ja sytyttää paineistetun kaasumaisen polttoaineen pääkammiossa 17.The ignition value of the gas is such that it does not ignite below such a predetermined pressure alone, and therefore it is necessary to use a liquid fuel ignition element. The injection ignition element and its liquid fuel 35 are so designed that ignition occurs below the compression pressure of the materials in the upper chamber. While the chamber 100 108069 and the main piston chamber 17 are connected by a communication channel 102, hot pressurized gases enter the ignition element by a compression stroke of the piston 22 and are entrained in the chamber 100 by a tangential arrangement of the channel 102, the liquid fuel is angled air heat or ignites when it contacts the wall of chamber 100 and flows immediately both chemically and thermally out of channel 102 and ignites pressurized gaseous fuel in main chamber 17.

On tärkeätä muistaa, että sytytyselementtikokoonpano 50 on ulko-10 puolinen eikä osa sylinterikammiota, siten sitä voidaan käyttää sekä osana alkuperäistä valmistettavaa laitteistoa kuin myös saatavilla suhteellisen yksinkertaisena jälkiasennuksena vanhempia yksipolttoainemoottoreita varten tai parannuskeinona muita kaksipolttoainemoottoreita varten.It is important to remember that the ignition element assembly 50 is external and not part of the cylinder chamber so that it can be used both as part of the original equipment and also available as a relatively simple retrofit for older single fuel engines or as a cure for other dual fuel engines.

Sytytyselementti myös tuottaa valvotun polttoaineen rikkaan palami-15 sen polttokammiossa. (Rikas palaminen on myös tehokas valvontamekanismi tiettyjä päästöjä varten, jotka sisältävät typen oksideja ja sisältävät nestemäisiä polttoaineita.)The ignition element also produces a controlled fuel rich burn-15 in its combustion chamber. (Rich combustion is also an effective control mechanism for certain emissions containing nitrogen oxides and liquid fuels.)

Sytytyselementti sallii myös hyvin pienten nestemäisten polttoaineiden määrien käytön, koska nestemäisen polttoaineen tehtäväksi voidaan 20 antaa sytytyskammion helposti syttyvän valvotun seoksen yksinkertainen sytyttäminen.The ignition element also permits the use of very small amounts of liquid fuels, since the liquid fuel can be tasked with simply igniting a controlled mixture of a combustible chamber which is highly flammable.

Tämän keksinnön käytöllä energian tuottamistehtävä laihan pää-polttokammion polttoaineen sytyttämiseksi on vaihtunut nestemäisen apu-polttoaineen suorasta ruiskutuksesta polttokammiossa valvottuun poltto-25 kammioon, jossa energiaa tuotetaan pääasiassa kaasumaisen polttoaineen avulla ja sytytetään helposti pienellä nestemäisen apupolttoaineen määrällä.With the use of the present invention, the task of generating energy to ignite lean main combustion chamber fuel has shifted from direct injection of auxiliary liquid fuel into a controlled combustion chamber, where energy is generated mainly by gaseous fuel and is easily ignited by a small amount of liquid auxiliary fuel.

Sytytyselementin huuhtelu ja kaasumaisen polttoaineen imu elementtiin suoritetaan moottorisylinterin paineen vaihteluiden avulla laajennus- ja puristustapahtumien aikana, mutta huuhtelun apuna voidaan käyttää ajas-30 tetusti tai ajoittamattomasti venttiileitä tai aukkoja, käyttämällä yhteisiä tai erillisiä ilman ja/tai polttoaineen lähteitä suhteessa mainittuun elementtiin, mutta joita ei ole esitetty näissä piirustuksissa.The flushing of the ignition element and the suction of gaseous fuel into the element is accomplished by variations in the pressure of the engine cylinder during expansion and compression events, but may be assisted by timed or untimely valves or openings using common or separate air and / or fuel sources not shown in these drawings.

Ruiskutussytytyselementin sytytys suoritetaan normaalisti ruiskuttamalla polttoainemäärä (sytytysaine), jolla on riittävä itsesytytyskyky 35 (setaaniluku) polton käynnistämiseksi polttokammioon tunkeutuneessa ilma/polttoaineseoksessa, jonka lämpötila on nostettu tietylle tasolle sylinterin s 8 108069 puristuksella. Sytytys voidaan myös panna alulle sytytysaineen kosketuksesta sytytyselementin kuumaan pintaan. Myös jotain useantyyppistä ulkoisella tehonsyötöllä varustettua lämmitintä voidaan käyttää.Ignition of the injection ignition element is normally accomplished by injection of a quantity of fuel (ignition) having sufficient self-ignition capability to initiate combustion of 35 (cetane number) in an incinerated air / fuel mixture heated to a specific level by the cylinder s 8 108069. The ignition may also be initiated by contacting the igniter with the hot surface of the ignition element. Also, several types of external power supply heaters can be used.

Polttoöljyä, jolla on hyväksyttävä Setaaniluku, on nykyisin saatavilla 5 hintaan, joka on tuottavalla tasolla sytytysainetta varten, mutta muita nesteitä ja kaasuja voidaan valita sytytyskyvyn, päästöjen valvontaominaisuuksien tai taloudellisuuden perusteella. Sytytyselementin vaatima pieni sytytysainemäärä tekee käytännölliseksi käyttää muita kuin nykyisin tavanomaista polttoöljyä.Fuel oil with an acceptable Cetane number is currently available at a price 5 that is productive for the ignition medium, but other liquids and gases can be selected based on ignition capability, emission control properties, or economy. The small amount of ignition required by the ignition element makes it practical to use non-conventional fuel oil.

Keksinnön tärkeä lisäsovellutus on siinä, että se sallii alhaisten 10 moottorin puristussuhteiden käytön herkän polttoaineen (matala oktaani) kompensoimiseksi. Sytytyslähde (elementti) voidaan valmistaa enemmän tai vähemmän riippuvaiseksi puristuksen tuottamasta lämmöstä ja siksi se voidaan räätälöidä toimimaan erityissovellutuksissa. Jäähdytyslevyerikoisosan ja ulkoisen tehonsyötön käyttö tarjoavat laajaa joustavuutta.An important additional embodiment of the invention is that it allows the use of low engine compression ratios 10 to compensate for sensitive fuel (low octane). The ignition source (element) can be made more or less dependent on the heat produced by the compression and can therefore be tailored to operate in specific applications. Extensive flexibility is provided by the use of the heat sink assembly and external power supply.

15 Täydellinen dieselmoottorin teho säilytetään tämän keksinnön yhteydessä käyttämällä tavanomaista ruiskutuslaitetta 40, joka on asennettu sylinterinkanteen 24, ja joka voi olla varustettu jäähdytyksellä, kuten hyvin tunnetaan, toiminnallisen kyvyn säilyttämiseksi vaikka varallaolon aikana. Toiminnan aikana siirtyminen täyteen dieselmooditoimintaan tai siitä pois 20 sisältää nykyisin saatavilla olevia standardimenettelyjä.The full power of the diesel engine in the context of the present invention is maintained using a conventional injection device 40 mounted on the cylinder head 24, which may be provided with cooling, as is well known, to maintain operational capability even during standby. During operation, the transition to full diesel mode or off 20 incorporates currently available standard procedures.

Muut muunnokset ja mekaaniset vastaavuudet ilmenevät alan ammattilaisille tästä spesifikaatiosta ja oheisista patenttivaatimuksista ja tarkoituksena on, että vaatimuksia luetaan niin laajasti kuin olemassa oleva taito sallii.Other modifications and mechanical equivalents will be apparent to those skilled in the art from this specification and the appended claims, and are intended to read the claims as broadly as is within the skill of the art.

: 25: 25

Claims (5)

9 1080699 108069 1. Sylinterinkansi kahta polttoainetta käyttävää moottoria varten, jossa on useita sylintereitä, jolloin jokaisessa sylinterinkannessa on ainakin 5 yksi imuventtiili ja ainakin yksi pakoventtiili, tunnettu siitä, että sylinterin-kanteen (24) on asennettu sytytyselementti (50), joka käsittää ruiskutuslaitteen (80) ja itsesytytyskammion (100), jossa on suutinrunko (90), että sylinterinkannessa (24) on vinosti palotilaan avautuva kanava (120), johon suutinrunko (90) on kytkennässä, että sylinterinkannen palotilanpuolelle on järjestetty 10 kanavasta (120) lähtevä kartiomainen syvennys (121), ja että kartiomaiseen syvennykseen (121) on suunnattu itsesytytyskammion (100) ennalta määrätyssä kulmassa sylinterinkannen (24) ylempään sisäosaan yhdistävä suutin-kanava (102).Cylinder cover for a dual fuel engine having a plurality of cylinders, each cylinder cover having at least 5 suction valves and at least one exhaust valve, characterized in that an ignition element (50) is provided on the cylinder cover (24) comprising an injection device (80). and an auto-ignition chamber (100) having a nozzle body (90), the cylinder head (24) having an oblique opening channel (120) engaging the nozzle body (90), a conical recess (121) extending from the channel member (120). ), and that a nozzle passage (102) is connected to the conical recess (121) at a predetermined angle to the upper inner part of the cylinder head (24). 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sylinterinkansi, tunnettu 15 kahdesta kanavasta (120) kahden sytytyselementin (50) asennusta varten.Cylinder cover according to claim 1, characterized by two channels (120) for mounting two ignition elements (50). 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen sylinterinkansi, tunnet-t u siitä, että sylinterinkansi käsittää porauksen polttoaineen ruiskutussuutti-men kiinnittämistä varten.Cylinder head according to Claim 1 or 2, characterized in that the cylinder head comprises a bore for attaching a fuel injection nozzle. 4. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 3 mukainen sylinterinkansi, 20 tunnettu siitä, että sylinterin kansi (24) on järjestetty kahta polttoainetta käyttävää moottoria varten ja käsittää ainakin kaksi sytytyselementtikanavaa (120), kaksi kanavaa imuventtiileille (26), kaksi kanavaa pakoventtiileille (28) ja yhden kanavan polttoaineen ruiskutussuuttimelle.Cylinder cover according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cylinder cover (24) is arranged for a dual fuel engine and comprises at least two ignition element channels (120), two channels for suction valves (26), two channels for exhaust valves (28) and single-channel fuel injection nozzle. 5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen sylinterinkansi kahta 25 polttoainetta, kaasumaista ja nestemäistä polttoainetta käyttävää moottoria varten, jossa on useita sylintereitä ja jossa kukin sylinterinkansi on toiminnallisesti liitetty kahteen imuventtiiliin, kahteen pakoventtiiliin ja ensimmäiseen nestemäisen polttoaineen ruiskutussuuttimeen, t unnettu siitä, että kaksi nestemäisen polttoaineen sytytyselementtiä (50) on toiminnallisesti liitetty 30 sylinterikanteen (24), jolloin sytytyselementit (50) on toiminnallisesti liitetty sylinterinkanteen kohdassa, joka rajoittuu sylinterinkannen kehään, ja kiinnitetty imuventtiilin (26) ja pakoventtiilin (28) väliin, jolloin sytytyselementti käsittää oleellisesti segmentoidun palloparaboloidin muotoisen itsesytytyskammion (100), ja että itsesytytyssuutinkanava (102) yhdistää itsesytytys-35 kammion (100) ennalta määrätyssä kulmassa sylinterinkannen (24) ylemmän sisäosan kanssa ja on suunnattu kohti sylinterinkannen sisäosaan järjestettyä 10 108069 syvennystä, johon on muodostettu viistottu ura (121), joka on suippeneva sytytyssuutinkanavasta (102) poispäin kohti polttoaineen ruiskutussuutinta (40). ,. 1 08069 11A cylinder head for two 25 fuel, gaseous and liquid fuel engine engines according to any one of claims 1 to 3 having a plurality of cylinders, wherein each cylinder head is operatively connected to two suction valves, two exhaust valves and a first liquid fuel injection nozzle, the fuel ignition element (50) is operably connected to a cylinder head (24), the ignition elements (50) operatively connected to a cylinder head at a position adjacent to the cylinder head circumference and secured between the suction valve (26) and the exhaust valve (28); a self-ignition chamber (100), and that the self-ignition nozzle channel (102) connects the self-ignition chamber 35 (100) at a predetermined angle with the upper inner portion of the cylinder head (24) and is oriented towards the cylinder ring a 10 108069 recess provided in the interior with a bevelled groove (121) tapering away from the ignition nozzle passage (102) towards the fuel injection nozzle (40). ,. 108069 11
FI990636A 1989-11-09 1999-03-22 Cylinder cover for an engine for two fuels FI108069B (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI990636A FI108069B (en) 1989-11-09 1999-03-22 Cylinder cover for an engine for two fuels

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/434,023 US4966103A (en) 1989-11-09 1989-11-09 Combustion system for dual fuel engine
US43402389 1989-11-09
FI905494A FI107071B (en) 1989-11-09 1990-11-06 Combustion engine for two fuels
FI905494 1990-11-06
FI990636 1999-03-22
FI990636A FI108069B (en) 1989-11-09 1999-03-22 Cylinder cover for an engine for two fuels

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI990636A FI990636A (en) 1999-03-22
FI990636A0 FI990636A0 (en) 1999-03-22
FI108069B true FI108069B (en) 2001-11-15

Family

ID=26158848

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI990635A FI108312B (en) 1989-11-09 1999-03-22 Igniting cell for an engine for two fuels
FI990636A FI108069B (en) 1989-11-09 1999-03-22 Cylinder cover for an engine for two fuels

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI990635A FI108312B (en) 1989-11-09 1999-03-22 Igniting cell for an engine for two fuels

Country Status (1)

Country Link
FI (2) FI108312B (en)

Also Published As

Publication number Publication date
FI990636A (en) 1999-03-22
FI990635A0 (en) 1999-03-22
FI108312B (en) 2001-12-31
FI990636A0 (en) 1999-03-22
FI990635A (en) 1999-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI107071B (en) Combustion engine for two fuels
US5293851A (en) Combustion system for gas engine other than dual fuel engine
CA1283585C (en) Flame incubating and propagating apparatus for a fuel combustion system
US6062186A (en) Method of starting an engine
CA1297041C (en) Fuel injection type internal combustion engine
US5617823A (en) Spark-ignited reciprocating piston engine having a subdivided combustion chamber
US4092967A (en) I.C. Engines
JP2815578B2 (en) In-cylinder fuel injection nozzle for internal combustion engine
WO2013153842A1 (en) 2-cycle gas engine
US4864989A (en) Pre-combustion chamber spark plug and method of igniting lean fuel
US4712525A (en) Combustion chamber of internal combustion engine
RU2100625C1 (en) Internal combustion engine
EP0205000B1 (en) Combustion chamber for an internal-combustion engine
US6892693B2 (en) Piston for spark-ignited direct fuel injection engine
US10989146B2 (en) Oil injection methods for combustion enhancement in natural gas reciprocating engines
FI108069B (en) Cylinder cover for an engine for two fuels
EP0727571A1 (en) Arrangement for effectivating the burning process in a reciprocating internal combustion engine
JPS63215817A (en) Combustion chamber structure of engine
JP3504841B2 (en) Lean burn gas engine
JP5540268B2 (en) Premixed flame ignition engine
JPH01104930A (en) Engine using various fuel
KR19990003814A (en) Pistons in direct injection diesel engines
JPS63183218A (en) Internal combustion engine
JPS6149117A (en) Compression ignition engine
WO2004036035A1 (en) Fuel feeding system