FI118136B - Suihkutusmenetelmä ja -laitteisto - Google Patents

Suihkutusmenetelmä ja -laitteisto Download PDF

Info

Publication number
FI118136B
FI118136B FI20020757A FI20020757A FI118136B FI 118136 B FI118136 B FI 118136B FI 20020757 A FI20020757 A FI 20020757A FI 20020757 A FI20020757 A FI 20020757A FI 118136 B FI118136 B FI 118136B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
spraying
intake air
nozzle
nozzles
water
Prior art date
Application number
FI20020757A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20020757A (fi
FI20020757A0 (fi
Inventor
Timo Mahlanen
Original Assignee
Marioff Corp Oy
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 Marioff Corp Oy filed Critical Marioff Corp Oy
Priority to FI20020757A priority Critical patent/FI118136B/fi
Publication of FI20020757A0 publication Critical patent/FI20020757A0/fi
Priority to US10/511,943 priority patent/US7225762B2/en
Priority to EP03718809A priority patent/EP1497550A1/en
Priority to PCT/FI2003/000306 priority patent/WO2003089780A1/en
Priority to AU2003222857A priority patent/AU2003222857A1/en
Publication of FI20020757A publication Critical patent/FI20020757A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI118136B publication Critical patent/FI118136B/fi

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M31/00—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture
    • F02M31/02—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating
    • F02M31/04—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating combustion-air or fuel-air mixture
    • F02M31/042—Combustion air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F02B29/0406—Layout of the intake air cooling or coolant circuit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B47/00—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines
    • F02B47/02—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being water or steam
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/022—Adding fuel and water emulsion, water or steam
    • F02M25/0221—Details of the water supply system, e.g. pumps or arrangement of valves
    • F02M25/0225—Water atomisers or mixers, e.g. using ultrasonic waves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/022—Adding fuel and water emulsion, water or steam
    • F02M25/0227—Control aspects; Arrangement of sensors; Diagnostics; Actuators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/022—Adding fuel and water emulsion, water or steam
    • F02M25/025—Adding water
    • F02M25/028—Adding water into the charge intakes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Description

118136 SUIHKUTUSMENETELMÄ JA -LAITTEISTO Keksinnön tausta S Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen menetelmä vesipitoisen nesteen suihkuttamiseksi turboahdetun män-tämoottorin imuilmakanavaan imuilman kostuttamiseksi typpioksidi-päästöjen vähentämiseksi.
ίο Keksinnön kohteena on myös patenttivaatimuksen 3 mukainen suihku-tuslaitteisto turboahdetun mäntämoottorin imuilman kostuttamiseksi typpioksidipäästöjen vähentämiseksi, joka laitteisto käsittää ainakin yhden suuttimen vesipitoisen nesteen suihkuttamiseksi imuilmakanavaan.
15 Keksinnön kohteena on siten erityisesti menetelmä ja laitteisto veden syöttämiseksi turboahdetun mäntämoottorin imuilmaan typpioksidi-päästöjen (NOx) vähentämiseksi. Korkeissa palamislämpötiloissa mäntämoottorin sylinterissä syntyy palamistapahtuman aikana typpioksideja, jotka pääsevät pakokaasun mukana ilmaan. Typpioksidipäästöjen 20 ilmastolle haitallisten vaikutusten takia niiden muodostuminen pyritään minimoimaan.
• · j ^ Veden lisääminen palamistapahtumaan joko vesihöyryn tai vesipisaroi- : den muodossa alentaa tunnetusti typpioksidien muodostumista. Tämä : " 25 ilmiö perustuu jäähdyttävään vaikutukseen. Sylinteriin joutunut vesi laskee höyrystyessään sylinterissä olevan ilman lämpötilaa ja samalla • · painetta. Paineen lasku vaikuttaa epäedullisesti hyötysuhteeseen, joskin paineen ja lämpötilan lasku vaikuttavat myönteisesti typpioksidien muodostumiseen. Syötettäessä vesi pisaroina imuilman mukana sitä 30 menee lisäksi hukkaan sylinterin huuhtomisvaiheen aikana ja vedenku-.···. lutus kasvaa. Syötettäessä sylinteriin vesihöyryllä kyllästettyä ilmaa, *·. täyttökaasun lämpökapasiteetti kasvaa ja sen palamistapahtuman läm- · · ·«! pötiloja laskeva vaikutus on olennaisesti suurempi kuin kuivalla ilmalla.
Palamislämpötiloja laskeva vaikutus kasvaa vesihöyrypitoisuuden mu-35 kana, vaikuttamatta kuitenkaan epäedullisesti hyötysuhteeseen. Koska myös sylinteriin syötettävän kaasun lämpötilan nousu lisää typpioksidi-päästöjen syntymistä sekä veden kulutusta, on toivottavaa pitää kaasun 2 118136 lämpötila mahdollisimman alhaisena, mutta kuitenkin niin korkeana, että vesihöyryä on typpioksidien vähentämiseen riittävä määrä sylinteriin syötettävässä kaasussa.
5 Toivotun vesimäärän höyrystämiseen on esitetty eräs laitteisto patenteissa US 5758606 ja US 6196165. Tämän laitteiston eräänä heikkoutena on turboahtimen ja sylinterin väliin asennettavan laitteen imukana-viston tilavuutta lisäävä vaikutus, jolla on huomattava vaikutus moottorin tehonottokykyyn. Tehonottokykyyn vaikuttaa ahtimen jälkeinen tila-10 vuus, koska tehonnostossa tai laskussa ahtimen tuottama ilman paine lisää ilman tiheyttä ja sylinteriin menevän kaasun määrää. Jos tilavuus ahtimen ja sylinterin välissä kasvaa, kestää huomattavasti kauemmin ennen kuin ahtimen tuottama ilmamäärä nostaa paineen toivotulle tasolle ja moottorin tuottama teho nousee. Toisena laitteiston heikkoute-15 na on höyrystyksessä käytetyn haihduttavia pintoja pitkin valellun lämmitetyn veden ilman lämpötilaa nostava vaikutus. Laite ei kykene hyödyntämään veden haihtumisen yhteydessä syntyvää jäähdyttävää vaikutusta, vaan laitteesta ulostuleva kaasu on suhteellisen korkeassa lämpötilassa, jolloin myös typpioksidien vähentämiseen vaadittu vesi-\ 20 höyryn määrä ja samalla veden kulutus kasvaa huomattavasti.
* * * · « ··· ‘.y ' Julkaisussa WO98/10185 puolestaan on esitetty laitteisto, jossa ahti- ...” men tuottamaa ilmaa ja sen painetta käytetään hyväksi ruiskutettaessa • · ';·♦] vettä ahtimelle tulevan ilman kostuttamiseksi. Tämän järjestelmän *· *·* 25 eräänä heikkoutena on tulevan ilman suhteellisen alhainen lämpötila, jolloin ilmaan haihtuvan vesihöyryn määrä jää vähäiseksi, eikä siten saavuteta merkittävää typpioksideja vähentävää vaikutusta. Toisena heikkoutena on vesimäärää lisättäessä, että vesipisarat eivät kykene ·*’*: haihtumaan ilman kyllästyttyä, jolloin vesipisarat ajautuvat ahtimeen ja ♦ · · \# 30 kuluttavat ahtimen siipiä pisaraeroosion kautta. Termodynaamisesti tarkastellen pisaroiden ajautuminen ahtimeen on toivottavaa, koska se *·;·* vähentää ahtimen tekemää työtä lisäten ulostulevan paineistetun ilman O ’· painetta ja laskien samalla ulostulevan paineistetun ilman lämpötilaa, ·:*: mutta käytännössä on osoittautunut, että hyvin suurella nopeudella 35 pyörivä ahdin - n. 50 000 - 100 000 rpm - on erittäin herkkä aiemmin mainitulle pisaraeroosiolle.
118136 ' 3 Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada suihkutuslaitteisto ve-sisumun syöttämiseksi erityisesti mäntämoottorin imukanavistoon, jonka avulla voidaan välttää tunnetun tekniikan haittoja. Keksinnön tarkoituksena on lisäksi aikaansaada menetelmä ja laitteisto, joiden avulla 5 voidaan tehokkaasti kostuttaa imuilmaa.
Keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiassa tunnusomaista se, että menetelmässä imuilmaa lämmitetään ensimmäisessä vaiheessa ennen turboahdinta lämmönvaihdinelimellä ja suihkutetaan vesisumua io suoraan imuilmakanavaan ensimmäisen lämmitysvaiheen jälkeen ainakin yhdellä ensimmäisellä suuttimella, että toisessa vaiheessa imuilmaa puristetaan ahtimella, jolloin sen lämpötila nousee, ja suihkutetaan vesisumua suoraan imuilmakanavaan ainakin yhdellä toisella suuttimella toisen vaiheen jälkeen, jolloin suihkutuslaitteiston ainakin yksi suutin-15 pää on kytketty suoraan imukanavan rakenteisiin.
Keksinnön mukaiselle laitteistolle on pääasiassa tunnusomaista se, että laitteisto käsittää ainakin yhden lämmityselimen imuilman lämmittämiseksi ennen turboahdinta ja ainakin yhden ensimmäisen suuttimen ve-20 sipitoisen nestesumun suihkuttamiseksi suoraan imuilmakanavaan lämmityselimen jälkeen ja että suihkutuslaitteiston ainakin yksi suutin-.. pää on kytketty suoraan imukanavan rakenteisiin.
* »t * f * · ··:* ·: Keksinnön mukaiselle laitteistolle on lisäksi tunnusomaista se, mitä on «i ; ' :'*· 25 mainittu patenttivaatimuksissa 4 - 10.
• · · * · • · ···
Keksinnön mukaisella ratkaisulla on lukuisia merkittäviä etuja. Laitteis- to on kytketty suoraan imuilmakanavan rakenteisiin ja sen avulla tuote- taan hienoa sumua suoraan ilmaan käyttämättä ylimääräisiä kammioita 30 tai muita säiliöitä, se kykenee käyttämään täysimääräisesti hyväkseen .*···. veden haihtumiseen vaaditun lämpömäärän jäähdyttäen imuilmaa kus- • · "* sakin ruiskutuskohdassa lähes märkälämpötilaan (tai adiabaattiseen sa- * · turaatiolämpötilaan, joka on vesi-ilmaseoksella käytännössä sama asia), • * · eli siihen lämpötilaan, johon veden haihtumisella on mahdollista laskea : !·. 35 ilman lämpötila. Koska keksinnön mukaisen laitteiston kytkeminen tur- !···] boahdettuun moottoriin ei vaadi imujärjestelmän tilavuuden muutoksia, • · se ei myöskään vaikuta moottorin tehonottokykyyn epäedullisesti.
4 118136
Keksinnön mukaisella menetelmällä aikaansaadaan erittäin hyvä ja tehokas imuilman kostutus. Menetelmässä käytetty imuilman lämmitys voidaan muodostaa suhteellisen edulliseksi rakenteeltaan, koska sen ei tarvitse kestää turbon jälkeistä korkeaa painetta. Turboahtimen hyö-5 tysuhde nousee, koska sen kautta kulkeva massavirta on aikaisempaa suurempi. Lisäksi moottorin vasteaika tehonnostoon nopeutuu, koska ahtoimukanavatilavuus pienenee.
Keksinnön mukaisen laitteiston etuna on myös mahdollisuus lisätä 10 imuilman kosteutta vaiheittain kunkin lämmöntuontikohdan jälkeen, kuitenkin ennen viimeistä lämmöntuontikohtaa, jota voidaan käyttää veden valeluhaihdutuspintana, säätäen siten sylinteriin menevän kaasun kosteutta ja siten typpioksidien muodostumista halutuissa rajoissa.
15 Kuvioiden lyhyt selostus
Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityskohtaisemmin esimerkin avulla viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa *·.. 20 kuvio 1 esittää erästä keksinnön mukaista laitteistoa kaaviona.
• t * · « * · * * · · ·
Keksinnön yksityiskohtainen selostus * · * a * * **#
Kuviossa 1 on esitetty eräs keksinnön mukainen laitteisto kaavamai-25 sesti mäntämoottorin 1, kuten dieselmoottorin, imukanavan 2 yhtey- ·*♦ teen asennettuna. Imukanava 2 ja poistokaasukanava 3 on esitetty ku- : viossa yksinkertaistettuna. Kuvion mukainen moottori on varustettu ah- * · * timella 4, joka syöttää ylipaineella ilmaa moottorin imukanavistoon 2.
*:* Tarkoituksena vähentää moottorin typpioksidipäästöjä imukanavistoon * ...T 30 on asennettu ainakin yksi suihkutuspää 6, 7, joka on sovitettu syöttä- s.,’i mään vesisumua imukanavistoon 2. Imukanavistoon on perinteisesti turboahdetuissa moottoreissa järjestetty ahtoilman välijäähdytin 5, jo- • · · ka kuviossa on merkittu katkoviivoilla.
• · 35 Keksinnön mukaisesti lämmitetään imuilmaa lämmönvaihdinelimelle 5', kuten kyseiseen kohtaan siirretyllä imuilman välijäähdyttäjällä, joka on 5 118136 muutettu toimimaan lämmittimenä, esimerkiksi järjestämällä siihen moottorin HT-veden kierto. Ensimmäisen lämmitysvaiheen jälkeen imuilmaan suihkutetaan vesipitoista nestesumua, jolloin imuilman lämpötila laskee vesipitoisen nesteen haihtumisjäähdytyksen ansiosta ja 5 imuilman massavirta kasvaa. Seuraavassa vaiheessa imuilman ahdin, kuten turboahdin 4, puristaa ilmaa ja nostaa samalla lämpötilaa. Ahti-men jälkeen toisessa vaiheessa suihkutetaan imuilmaan vesipitoista nestesumua, jolloin imuilman lämpötila laskee ja samalla aikaansaadaan kokonaistuloksen kannalta paras haihtumistulos.
10
Keksinnön mukainen menetelmä vesipitoisen nesteen suihkuttamiseksi turboahdetun mäntämoottorin 1 imuilmakanavaan 2 imuilman kostut-tamiseksi typpioksidi päästöjen vähentämiseksi. Menetelmässä imuilmaa lämmitetään ensimmäisessä vaiheessa ennen turboahdinta lämmön-15 vaihdinelimellä 5' ja suihkutetaan vesisumua imuilmakanavaan ensimmäisen lämmitysvaiheen jälkeen ainakin yhdellä ensimmäisellä suutti-mella 9, 10, että toisessa vaiheessa imuilmaa puristetaan ahtimella 4, jolloin sen lämpötila nousee, ja suihkutetaan vesisumua imuilmakanavaan ainakin yhdellä toisella suuttimella 12, 13 toisen vaiheen jälkeen.
» . *·* 20 Suuttimilla syötettävän veden määrää säädetään moottorin kuormituk- |j*i sen ja/tai kierrosluvun mukaan • · .**·. Suihkutuslaitteisto turboahdetun mäntämoottorin 1 imuilman kostutta- • « miseksi typpioksidipäästöjen vähentämiseksi, joka laitteisto käsittää ai- * Il 25 nakin yhden suuttimen vesipitoisen nesteen suihkuttamiseksi imuilma- ’·*·' kanavaan 2. Laitteisto käsittää ainakin yhden lämmityselimen 5' imuil man lämmittämiseksi ennen turboahdinta 4 ja ainakin yhden ensimmäi-sen suuttimen 9, 10 vesipitoisen nestesumun suihkuttamiseksi imuilma- f * 4 kanavaan lämmityselimen 5' jälkeen. Laitteisto käsittää ainakin yhden 30 toisen suuttimen 12, 13 vesipitoisen nestesumun suihkuttamiseksi ,·*··. imuilmankanavaan 2 ahtimen 4 jälkeen. Suihkutuslaitteisto käsittää “* venttiilielimiä 13, 14, joilla suuttimille 9-13 menevää nesteenkulku- * « v ·’ tietä säädetään ja/tai avataan/suljetaan. Ainakin yksi ensimmäinen *i**: imuilmaa lämmittävä laite 5' on lämmönvaihdinelin. Ainakin yksi toinen 35 imuilmaa lämmittävä laite on ahdin 4. Laitteisto käsittää säätölaitteis- ton, jolla ainakin osan suuttimista 9-13 suihkutusta voidaan säätää.
6 118136
Keksinnön mukaisella menetelmällä aikaansaadaan erittäin hyvä ja tehokas imuilman kostutus. Menetelmässä käytetty imuilman lämmityn voidaan muodostaa suhteellisen edulliseksi rakenteeltaan, koska sen ei tarvitse kestää turbon jälkeistä korkeaa painetta. Turboahtimen hyö-5 tysuhde nousee, koska sen kautta kulkeva massavirta on aikaisempaa suurempi. Lisäksi moottorin vasteaika tehonnostoon nopeutuu, koska ahtoimukanavatilavuus pienenee.
Suihkutuslaitteiston ainakin yksi suutinpää on kytketty suoraan imuil-10 makanavan 2 rakenteisiin ja sen ainakin yhden suuttimen käsittävän suutinpään 6, 7 avulla tuotetaan hienoa sumua suoraan imukanavan imuilmaan. Keksinnön mukaista ratkaisua käytettäessä ei tarvita imuil-makanavaan järjestettyjä ylimääräisiä kammioita tai muita säiliöitä. Suuttimet syöttävät vesisumua imuilmakanavaan korkealla paineella. 15 Laitteisto käsittää välineet vaaditun vesimäärän tuottamiseksi haluttuun paineeseen ja mahdollisimman edullisen pisarakoon saavuttamiseksi. Paine nesteen syöttöputkistossa on tyypillisesti yli 10 bar , suositelta-vasti yli 30 bar, edullisimmin yli 50 bar. Paine voi olla tyypillisesti välillä 10 - 300 bar. Imukanavistoon suihkutettava neste, erityisesti vesipitoi-20 nen neste on hienojakoista sumua. Tyypillisesti 90 % veden tilavuu- • ,·*. desta (Dv90) on pisaroina, joiden pisarakoko on tyypillisesti alle 200 • f· · **. mikrometriä, suositeltavasti alle 100 mikrometriä ja vielä suositelta- .*·*. vammin alle 50 mikrometriä. Suurilla kuormilla pisarakoko voi olla • · ,.***. suurempikin.
• *·* * * 25 ··· *· ^ • ♦ '·*** Laitteisto käsittää välineet vesipohjaisen nesteen tuomiseksi suuttimille.
Kuvion 1 sovellutusmuodossa laitteisto käsittää nestelähteen 21, josta • ♦ *V*:‘ nestettä pumpataan pumpulla 15 putkea 17 pitkin. Pumppua käyttää käyttölaite 16. Pumppu on tyypillisesti korkeapainepumppu, esimerkiksi 30 mäntäpumppu. Neste voidaan ohjata kanavia 18, 19 eri suuttimille.
!·", Suuttimeen voidaan syöttää myös eri väliaineita kuten vettä ja kaasua.
* ·
Suuttimia ei ole kuviossa esitetty yksityiskohtaisesti, mutta ne voivat
«M
v ; olla sovellutuskohteen mukaan vaihdettavia. Suuttimet ovat siten tyy- piltään sellaisia, jotka sumuttavat hienoa sumua syötettäessä niihin 35 nestettä korkealla paineella. Tällaisia suuttimia tunnetaan monenlaisia, esimerkiksi vesisumua hyödyntävän palonsammutustekniikan yhteydestä. Esimerkiksi julkaisuissa WO 92/20454 ja WO 94/06567 on esi- 7 118136 tetty vesisumua korkeassa paineessa tuottavia suuttimia. Luonnollisesti suuttimet voivat olla muunlaisiakin, esimerkiksi julkaisussa WO 01/45799 on esitetty vielä eräs suutin.
s Tyypillisesti suuttimien kautta syötettävää vesimäärä lisääntyy kun moottorin kuormitus kasvaa. Tällöin voidaan pienellä moottorin kuormituksella syöttää vettä vain osaan suihkutuspään suuttimista ja kuormituksen kasvaessa lisätä suihkuttavien suuttimien lukumäärää. Vastaavasti voidaan suihkutuspäähän järjestää suuttimia, joilla on erilaiset io ominaisuuksia, kuten virtaus, suuttimen tuottama pisarakoko jne. Tällöin voidaan aikaansaada erilaisia kombinaatioita, jotka on sovitettavissa hyvin monenlaisiin suihkutuspään käyttökohteisiin, erilaisille mootto-rityypeille erilaisiin sijoituskohteisiin ja olosuhteisiin.
15 Tyypillisesti suuttimien kautta syötettävää vesimäärä lisääntyy kun moottorin kuormitus kasvaa. Tämä voidaan toteuttaa esimerkiksi ohjausjärjestelmällä, jossa kasvatetaan pumppua käyttävän käyttölaitteen avulla pumpun 16 kierroslukua. Tällöin paine syöttöputkistossa 17 kasvaa, jolloin painelähettimen antamien tietojen perusteella avataan nes-'·„ 20 teenkulkuteitä 18, 19 useammalle suihkutuspään suuttimelle 9-13 .* :*j ja/tai otetaan käyttöön suuremman suihkutuskapasiteetin omaava suu-··.* ’ tin avaamalle sille nesteenkulkutie. Vastaavasti kuormituksen pienenty- * t essä suljetaan nesteenkulkuteitä osalle suuttimesta ja/tai otetaan käyttöön pienemmän suihkutuskapasiteetin omaava suutin. Vastaavasti • · » 25 voidaan järjestään niin, että pienellä kuormituksella suihkutetaan nes-*···* tettä pienemmän pisarakoon antavista suuttimista ja kuormituksen kas vaessa suurennetaan pisarakokoa, esimerkiksi avaamalla nesteenkulku- ♦ « tie suurempia pisaroita tuottaville suuttimille.
• * * 1 # *4« 30 Keksinnön mukainen laitteisto kykenee käyttämään täysimääräisesti hyväkseen veden haihtumiseen vaaditun lämpömäärän jäähdyttäen *!* imuilmaa kussakin ruiskutuskohdassa lähes märkälämpötilaan (tai • · · v ·* adiabaattiseen saturaatiolämpötilaan, joka on vesi-ilmaseoksella käy- *!**: tännössä sama asia), eli siihen lämpötilaan, johon veden haihtumisella 35 on mahdollista laskea ilman lämpötila.
8 118136
Keksinnön mukaisessa menetelmässä ja laitteistossa lisätään imuilman kosteutta edullisimmin vaiheittain kunkin lämmöntuontikohdan jälkeen. Imuilman virtaussuunnassa vesisumua suihkutetaan ennen viimeistä lämmöntuontikohtaa, jota edullisesti voidaan käyttää veden valeluhaih-5 dutuspintana. Tällöin säädetään sylinteriin menevän kaasun kosteutta ja siten typpioksidien muodostumista halutuissa rajoissa.
Laitteistoon kuuluu suihkutettavan veden määrän säätöön vaadittu järjestelmä, jonka avulla imuilmaan haihdutettavaa veden määrää ja 10 imuilman jäähdytystä voidaan hallita. Laitteisto käsittää venttiilielimiä 13, 14, jotka on järjestetty suuttimille menevien nesteenkulkuteiden, kuten putkien 18, 19 yhteyteen. Venttiileitä 13, 14 ohjataan tyypillisesti ohjausjärjestelmällä 20. Tällöin voidaan tarpeen mukaan aukoa ja sulkea nesteenkulkuteitä 18, 19.
15
Alan ammattihenkilölle on selvää, että keksintö ei ole rajoitettu edellä esitettyihin sovellutusmuotoihin, vaan sitä voidaan vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.
*·.. 20 • 1 • · ♦ M · • 1 * ·1 • « · > · • « *· · • · • 1 1 • M • · ♦ • · ·«· • · • 1 · * ** *··'·· ··· *··· « • ·· ««· ·** • · • · ♦ ·1· « *·♦ • · · ·

Claims (10)

118136
1. Menetelmä vesipitoisen nesteen suihkuttamiseksi turboahdetun män-tämoottorin (1) imuilmakanavaan (2) imuilman kostuttamiseksi typpi-5 oksidipäästöjen vähentämiseksi, tunnettu siitä, että menetelmässä imuilmaa lämmitetään ensimmäisessä vaiheessa ennen turboahdinta lämmönvaihdinelimellä (5') ja suihkutetaan vesisumua suoraan imuilmakanavaan ensimmäisen lämmitysvaiheen jälkeen ainakin yhdellä ensimmäisellä suuttimella (9, 10), että toisessa vaiheessa imuilmaa puris-10 tetaan ahtimella (4), jolloin sen lämpötila nousee, ja suihkutetaan vesisumua suoraan imuilmakanavaan ainakin yhdellä toisella suuttimella (12, 13) toisen vaiheen jälkeen, jolloin suihkutuslaitteiston ainakin yksi suutinpää on kytketty suoraan imukanavan rakenteisiin. is 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, et- f tä suuttimilla syötettävän veden määrää säädetään moottorin kuormituksen ja/tai kierrosluvun mukaan
3. Suihkutuslaitteisto turboahdetun mäntämoottorin (1) imuilman kos-20 tuttamiseksi typpioksidipäästöjen vähentämiseksi, joka laitteisto käsittää ainakin yhden suuttimen vesipitoisen nesteen suihkuttamiseksi imuilmakanavaan (2), tunnettu siitä, laitteisto käsittää ainakin yh- : den lämmityselimen (5') imuilman lämmittämiseksi ennen turboahdinta • · t · (4) ja ainakin yhden ensimmäisen suuttimen (9, 10) vesipitoisen nes- : • .···. 25 tesumun suihkuttamiseksi suoraan imuilmakanavaan lämmityselimen (5') jälkeen ja että suihkutuslaitteiston ainakin yksi suutinpää on kyt- • * · l..[ ketty suoraan imukanavan rakenteisiin. • * ···
4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen suihkutuslaitteisto, tunnettu ·. ? :···: 30 siitä, että laitteisto käsittää ainakin yhden toisen suuttimen (12, 13) ve- sipitoisen nestesumun suihkuttamiseksi imuilmankanavaan (2) ahtimen (4) jälkeen. • · * · ♦ • · • ·
5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen suihkutuslaitteisto, :·**· 35 tunnettu siitä, että suihkutuslaitteisto käsittää venttiilielimiä (13, • · * 14), joilla suuttimille (9 - 13) menevää nesteen kulkutietä säädetään ja/tai avataan/suljetaan. 118136 ίο
6. Jonkin patenttivaatimuksista 3-5 mukainen suihkutuslaitteisto, tunnettu siitä, että ainakin yksi ensimmäinen imuilmaa lämmittävä laite (5') on lämmönvaihdinelin. 5
7. Jonkin patenttivaatimuksista 3-6 mukainen suihkutuslaitteisto, tunnettu siitä, että ainakin yksi toinen imuilmaa lämmittävä laite on ahdin (4).
8. Jonkin patenttivaatimuksista 3-7 mukainen suihkutuslaitteisto, tunnettu siitä, että laitteisto käsittää säätölaitteiston, jolla ainakin osan suuttimista (9 - 12) suihkutusta voidaan säätää.
9. Jonkin patenttivaatimuksista 3-8 mukainen suihkutuslaitteisto, ; 15 tunnettu siitä, että nestesumun pisarakoko on tavallisesti alle 200 mikrometriä.
10. Jonkin patenttivaatimuksista 3-9 mukainen suihkutuslaitteisto, tunnettu siitä, että paine nesteen syöttöputkistossa on 10 - 300 20 bar. ·· • # • · · • · • · · • · · • · 1 2 3 · • · • · *·· * • 1 · * · • 1 • · · • · ' • · · r • φ · . ; * 1 ’ » · · • 1 Φ » . : * · · • 1 1 • · · ' • · · Ί • 1 · i * · · • · • · *·· • ' ' • · '1 • Φ · ·1Φ • Φ · 1 '1'. 1 Φ · • Φ • 1 1 * • · Φ Φ Φ • Φ Φ * 1 2 • 1 · • Φ • Φ 3 118136 li
FI20020757A 2002-04-19 2002-04-19 Suihkutusmenetelmä ja -laitteisto FI118136B (fi)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20020757A FI118136B (fi) 2002-04-19 2002-04-19 Suihkutusmenetelmä ja -laitteisto
US10/511,943 US7225762B2 (en) 2002-04-19 2003-04-16 Spraying method and apparatus
EP03718809A EP1497550A1 (en) 2002-04-19 2003-04-16 Spraying method and apparatus
PCT/FI2003/000306 WO2003089780A1 (en) 2002-04-19 2003-04-16 Spraying method and apparatus
AU2003222857A AU2003222857A1 (en) 2002-04-19 2003-04-16 Spraying method and apparatus

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20020757 2002-04-19
FI20020757A FI118136B (fi) 2002-04-19 2002-04-19 Suihkutusmenetelmä ja -laitteisto

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20020757A0 FI20020757A0 (fi) 2002-04-19
FI20020757A FI20020757A (fi) 2003-10-20
FI118136B true FI118136B (fi) 2007-07-13

Family

ID=8563800

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20020757A FI118136B (fi) 2002-04-19 2002-04-19 Suihkutusmenetelmä ja -laitteisto

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7225762B2 (fi)
EP (1) EP1497550A1 (fi)
AU (1) AU2003222857A1 (fi)
FI (1) FI118136B (fi)
WO (1) WO2003089780A1 (fi)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6745568B1 (en) 2003-03-27 2004-06-08 Richard K. Squires Turbo system and method of installing
FI119117B (fi) * 2005-06-02 2008-07-31 Waertsilae Finland Oy Menetelmä ja järjestely turboahdetun mäntämoottorin yhteydessä
ITMI20060465A1 (it) * 2006-03-15 2007-09-16 Prometeus Di Daniele Quartieri Dispositivo e procedimento dio iniezione per l'alimentazione di motori tipo diesel con miscele idro-alcoliche
US8037678B2 (en) 2009-09-11 2011-10-18 Sustainx, Inc. Energy storage and generation systems and methods using coupled cylinder assemblies
US8359856B2 (en) 2008-04-09 2013-01-29 Sustainx Inc. Systems and methods for efficient pumping of high-pressure fluids for energy storage and recovery
US8479505B2 (en) 2008-04-09 2013-07-09 Sustainx, Inc. Systems and methods for reducing dead volume in compressed-gas energy storage systems
US20100307156A1 (en) 2009-06-04 2010-12-09 Bollinger Benjamin R Systems and Methods for Improving Drivetrain Efficiency for Compressed Gas Energy Storage and Recovery Systems
US8474255B2 (en) 2008-04-09 2013-07-02 Sustainx, Inc. Forming liquid sprays in compressed-gas energy storage systems for effective heat exchange
EP2280841A2 (en) 2008-04-09 2011-02-09 Sustainx, Inc. Systems and methods for energy storage and recovery using compressed gas
US8448433B2 (en) 2008-04-09 2013-05-28 Sustainx, Inc. Systems and methods for energy storage and recovery using gas expansion and compression
US8250863B2 (en) 2008-04-09 2012-08-28 Sustainx, Inc. Heat exchange with compressed gas in energy-storage systems
US20110266810A1 (en) 2009-11-03 2011-11-03 Mcbride Troy O Systems and methods for compressed-gas energy storage using coupled cylinder assemblies
US8240140B2 (en) 2008-04-09 2012-08-14 Sustainx, Inc. High-efficiency energy-conversion based on fluid expansion and compression
US8677744B2 (en) 2008-04-09 2014-03-25 SustaioX, Inc. Fluid circulation in energy storage and recovery systems
US8225606B2 (en) 2008-04-09 2012-07-24 Sustainx, Inc. Systems and methods for energy storage and recovery using rapid isothermal gas expansion and compression
US7958731B2 (en) 2009-01-20 2011-06-14 Sustainx, Inc. Systems and methods for combined thermal and compressed gas energy conversion systems
WO2009152141A2 (en) 2008-06-09 2009-12-17 Sustainx, Inc. System and method for rapid isothermal gas expansion and compression for energy storage
US7963110B2 (en) 2009-03-12 2011-06-21 Sustainx, Inc. Systems and methods for improving drivetrain efficiency for compressed gas energy storage
US8104274B2 (en) 2009-06-04 2012-01-31 Sustainx, Inc. Increased power in compressed-gas energy storage and recovery
US8171728B2 (en) 2010-04-08 2012-05-08 Sustainx, Inc. High-efficiency liquid heat exchange in compressed-gas energy storage systems
US8191362B2 (en) 2010-04-08 2012-06-05 Sustainx, Inc. Systems and methods for reducing dead volume in compressed-gas energy storage systems
US8234863B2 (en) 2010-05-14 2012-08-07 Sustainx, Inc. Forming liquid sprays in compressed-gas energy storage systems for effective heat exchange
US8495872B2 (en) 2010-08-20 2013-07-30 Sustainx, Inc. Energy storage and recovery utilizing low-pressure thermal conditioning for heat exchange with high-pressure gas
US8578708B2 (en) 2010-11-30 2013-11-12 Sustainx, Inc. Fluid-flow control in energy storage and recovery systems
EP2715075A2 (en) 2011-05-17 2014-04-09 Sustainx, Inc. Systems and methods for efficient two-phase heat transfer in compressed-air energy storage systems
US20130091835A1 (en) 2011-10-14 2013-04-18 Sustainx, Inc. Dead-volume management in compressed-gas energy storage and recovery systems
US9528428B2 (en) * 2014-10-14 2016-12-27 Deere & Company Cooling system for charge air cooler
DE102017215761A1 (de) * 2017-09-07 2019-03-07 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Einspritzung von Wasser einer Brennkraftmaschine

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4509464A (en) * 1982-07-26 1985-04-09 Hansen Herbert N W High efficiency internal combustion steam engine
US4519341A (en) * 1982-08-05 1985-05-28 Mcgarr Clarence D Heated water-alcohol injection system for carbureted internal combustion engines
US4628871A (en) * 1985-11-08 1986-12-16 V. G. C. Corporation Fuel supply system for an internal combustion engine
US5121713A (en) * 1991-11-29 1992-06-16 Peterson Elmo M Ecological economizer
US5257598A (en) * 1992-07-29 1993-11-02 Fred Mehr Fuel and water vaporizer for an engine
SE502452C2 (sv) 1994-02-25 1995-10-23 Rosen Sätt att tillföra ånga till insugsluften till en förbränningsmotor och en anordning därtill
DE19750181C2 (de) 1997-11-13 2000-06-21 Munters Euroform Gmbh Carl Vorrichtung zur Zuführung von Dampf zur Einlaßluft einer Brennkraftmaschine
DE19938292A1 (de) * 1999-08-12 2001-02-15 Munters Euroform Gmbh Carl Vorrichtung zur Befeuchtung der Einlaßluft von Brennkraftmaschinen mit Turbolader
DE19938356A1 (de) 1999-08-13 2001-02-15 Munters Euroform Gmbh Carl Befeuchtungsvorrichtung für die Einlaßluft von Brennkraftmaschinen
FI112692B (fi) 2000-11-03 2003-12-31 Waertsilae Finland Oy Menetelmä ja järjestely ahdetun mäntämoottorin typpioksidipäästöjen (NOx) vähentämiseksi
WO2005090772A1 (en) * 2004-03-19 2005-09-29 Sis Power, Inc. Devices, systems and methods for introducing additives into an internal combustion engine
US7051720B2 (en) * 2004-10-01 2006-05-30 Electro-Motive Diesel, Inc. Engine with charge air-cooling system with water fumigation

Also Published As

Publication number Publication date
EP1497550A1 (en) 2005-01-19
FI20020757A (fi) 2003-10-20
AU2003222857A1 (en) 2003-11-03
FI20020757A0 (fi) 2002-04-19
US7225762B2 (en) 2007-06-05
WO2003089780A1 (en) 2003-10-30
US20050252461A1 (en) 2005-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI118136B (fi) Suihkutusmenetelmä ja -laitteisto
US7530336B2 (en) Intake condensation removal for internal combustion engine
JP5014516B2 (ja) 排ガスまたは燃焼ガス再循環を備える大型ターボ過給型２サイクルディーゼルエンジンならびにＮＯｘ排出およびすす排出を減少させるための方法
JP5362028B2 (ja) 内燃機関
CN105492752A (zh) 直接废气再循环系统
EP1205659B1 (en) Method of reducing nitrogen oxide (NOX) emissions of super-charged piston engine
CN105358807B (zh) 引擎的控制设备
FI116157B (fi) Menetelmä ahdetun mäntämoottorin typpioksidipäästöjen (NOx) vähentämiseksi ja mäntämoottorijärjestely
CN106194507B (zh) 基于喷射泵实现增压柴油机掺水燃烧并降低nox排放的装置
JP2023075909A (ja) 液体アンモニア相変化冷却式ハイブリッドパワー熱管理システム
KR100982225B1 (ko) 가습공기 디젤 엔진
CN108049986A (zh) 一种废热回收高温油水混合喷射的柴油机结构
KR102429496B1 (ko) 워터 인젝션시스템 및 그의 제어방법
KR100821818B1 (ko) 내연 기관 및 그 작동 방법
US7284507B2 (en) Method and apparatus for the control of a spraying apparatus
FI119119B (fi) Menetelmä ahdetun mäntämoottorin typpioksidipäästöjen (NOx) vähentämiseksi ja mäntämoottorijärjestely
CN107304732A (zh) 一种降低渔船双燃料机nox排放的喷水装置
CN101078384B (zh) 汽冲压式内外燃发动机
FI116577B (fi) Suihkutuspää
CN108223210A (zh) 带增湿的汽油机发动机进气管路
CN106401804A (zh) 一种节油环保型内燃机
KR102429503B1 (ko) 엔진시스템 및 엔진 제어방법
CN206368755U (zh) 一种节油环保型内燃机
WO2007038835A1 (en) . fuel-supply system for a compression ignition engine
FI115991B (fi) Menetelmä ja laitteisto suihkutuslaitteistossa

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 118136

Country of ref document: FI

MD Opposition filed

Opponent name: WAERTSILAE FINLAND OY

FG Patent granted

Ref document number: 118136

Country of ref document: FI