FI119337B - Hydraulinen laitejärjestely polttomoottorin venttiilien toiminnan ohjaamiseksi - Google Patents

Description

119337

Hydraulinen laitejärjestely polttomoottorin venttiilien toiminnan ohjaamiseksi.

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon määrittelemää tyyppiä oleva 5 hydraulinen laitejärjestely polttomoottorin venttiilien toiminnan ohjaamiseksi

Keksinnön taustaa

On tunnettua, että ohjaamalla polttomoottorin imu- ja pakoventtiilin aukioloaikaa moottorin käydessä, voidaan saavuttaa monia etuja. Moottorin suurinta tehoa voidaan tarvittaessa 10 nostaa pidentämällä venttiilien aukioloaikoja suurehkoilla käyntinopeuksilla, esim. kun suurinta tehoa tarvitaan, tai vääntömomenttia kasvattaa esim. osateholla ja pienemmillä kierrosluvuilla, valitsemalla sopivalla tavalla lyhyemmät aukioloajat. Polttoaineen kulutusta ja haitallisia päästöjä voidaan myös pienentää, valitsemalla moottorin toimintatilan mukainen kulloinkin optimaalisin venttiilien ajoitus. Tunnettuja venttiilien ohjauskeinoja 15 ja myös venttiilien ohjauksen avulla saatavia etuja käsitellään mm. suomalaisessa Tapio

Stenmanille myönnetyssä patentissa FI 101998 ja hänen lähes samankaltaisessa englanninkielisessä eurooppalaisessa patentissaan EP 0966 596 Bl. Kyseisissä esillä olevan patentin patentinhakijalle myönnetyissä aiemmissa patenteissa on kuitenkin useita kohtia, ....: joita voidaan edelleen kehittää. Eräs huono puoli mainituissa keksinnöissä on, että venttiilin ··*·· 20 aukenemisen määrä ja siten myös ohjattavan kaasun tai ilman virtausaukko pyrkii kyseisten *:*·: keksintöjen peruskonstruktiossa pienenemään venttiilin aukioloaikaa lyhennettäessä, ellei *:**: mainittua pienenemistä kompensoida eräin kyseisissä keksinnöissä kuvailluin sitovin • · · • ’,·* suunnitteluteknisin järjestelyin. Tällöin esim. nokka-akselin nokka on tehtävä · · korkeammaksi, kuin haluttu tietyin välityssuhtein saatava venttiilin nousu edellyttää. 25 Kyseinen venttiilin avautumisen pieneneminen on tietyissä moottorin toimintatilanteissa ·· · • · · ; ·* haitaksi, ja vaikea kaikissa tapauksissa täysin välttää kuvailluin jäijestelyin.

• · • · • · · * * : ’·· Esillä olevaan keksintöön liittyvä venttiilin sulkeutumisen myöhentämiseen liittyvä • · · • · ’···* perusmenetelmä sensijaan ei sellaisenaan pienennä venttiilin aukenemisen määrää, eikä • * * ϊ,ϊ : 30 siten myöskään esim. imu- tai pakokanavan ja venttiilin välistä virtausaukkoa. Edellä * m

·.*·· mainitun patentin FI 101998 patenttihakemuksesta jakamalla erotetussa patentissa FI

102691, joka käsittelee pääasiassa paineen aikaansaamista jäqestelmässä ennen moottorin 119337 2 käynnistämistä esim. erityisen suurissa moottoreissa, on huonona puolena että paineenalainen välittävä neste, joka poistetaan ajoitusmuutoksen toteuttamiseksi laitteen venttiilinpuoleisen ja nokanpuoleisen männän välistä, ohjataan paineettomaan säiliöön eikä esim. edelleen hyötykäyttöön. Tästä johtuu, että tarvitaan normaalia tehokkaampi 5 öljypumppu öljyn poistuman korvaamiseksi. Mainittu asia on huomioitu New Sulzer Diesel AG:n eurooppalaisessa patentissa EP 0 738 826 AI palauttamalla venttiilin sulkeutumista tietyin ehdoin viivyttävä välittävä neste varaajaan. Viimeksi mainitussa keksinnössä ei kuitenkaan siirretä välittävää nestettä suorimmalla ja tehokkaimmalla tavalla uudelleen laitteen sisäiseen hyötykäyttöön, kuten esillä olevassa keksinnössä tehdään. Mainitussa 10 patentissa ei myöskään ajoiteta venttiilin sulkeutumista samalla tavoin kuin esillä olevassa keksinnössä venttiilin sulkeutumisen viivytykseen liittyen, ohjaamalla poistettavaa välittävää nestettä siten, että venttiilin sulkeutuminen taatusti tapahtuu myös toimintahäiriön sattuessa, eikä venttiili pääse jäämään aukiasentoon esim. ohjausventtiilin vian sattuessa, mikä voisi aiheuttaa esim. mäntävaurion, sekä venttiilin tuhoutumisen.

15

Vielä voidaan todeta, että suomalaisessa tämän patenttihakemuksen hakijan aiemmassa patentissa FI 102850 kuvaillaan keinot säätää venttiilin iskun vaimennusta tavalla, joka soveltuu käytettäväksi esim. silloin, kun rakenteeseen liittyy keinuvipu, joka on yleinen . ratkaisu esim. kun nokka-akseli on moottorin kannen tasalla kannen sivulla, tai kannen · , 20 alapuolella. Esillä oleva keksintö esittää keinot ulottaa samantyyppinen säätö esim.

• · ,Mi; sellaiseen kompaktimpaan moottorirakenteeseen, jossa on kannen yläpuolinen nokka-akseli, • · jolloin kyseinen säätörakenne soveltuu paremmin myös nopeakäyntisiin moottoreihin.

: *. *. Esillä olevassa keksinnössä kaikki edellä mainitut epäkohdat on saatu koij attua keksinnön • · ; * ’ *; selityksen edetessä nähtävällä tavalla.

··· 25 • Keksinnön yleinen tarkoitus * ·· :. ϊ Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on siten esittää ratkaisu mm. kaikkiin aiemmin edellä ·*·.. mainittuihin ongelmiin ennen kaikkea siten, että polttomoottorin polttosylintereissä : ’ ’ *: liikkuvien venttiilien aj oitusta voidaan ohj ata entistä monipuolisemmin, j a että välittävän • · · 30 nesteen pumppaamiseksi ei tarvita erityisen suurta tai tehokasta öljypumppua. Lisäksi myös • * : järjestelmän toimintaa ohjaavien ohjausventtiilien ja niihin liittyvien komponenttien kestoikään on kiinnitetty huomiota, mm. ohjausventtiilien edullisen avaamis- ja aukipitämisjäqestelyn avulla. Vielä lisäksi moottorin polttosylintereissä liikkuvien 3 119337 venttiilien iskunvaimennukseen istukkaansa vasten on kiinnitetty erityistä huomiota.

Keksinnön mukaiselle laitejärjestelylle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön edullisia sovellusmuotoja on esitetty epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa 2-12.

5

Viittaukset piirustuksiin:

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisemmin edullisten sovellutusesimerkkien avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin joissa:

Kuvassa 1 nähdään leikkauspiirros keksinnön esittämästä venttiilien 10 ohjausjärjestelmästä kokonaisuutena venttiili avattuna, sekä siihen liittyvä ohjausjärjestelmä.

Kuvassa 2 nähdään leikkauspiirros keksinnön esittämästä järjestelmästä kokonaisuutena venttiili suljettuna, sekä siihen liittyvä ohjausjärjestelmä. Kuvassa 3 nähdään järjestelmä toimintavaiheessa, jossa venttiilin avausliike on meneillään. Kuvassa 4 nähdään järjestelmä toimintavaiheesa, jossa venttiili on sulkeutumassa. Kuvissa 5A ja 5B nähdään järjestelmään 15 kuuluvien mäntien rakennetta yksityiskohtaisemmin. Kuvassa 6 nähdään yksityiskohtia, mäntiä ympäröivien kammioiden rakenteesta. Kuvassa 7 nähdään järjestelmä, johon on liitetty lisäksi yksi poistokanava, jonka avulla venttiili saadaan sulkeutumaan tavallista aikaisemmin. Kuvassa 8 nähdään nokaton ohjausjärjestelmä, jossa ei käytetä nokka-akselin nokkaa venttiilin avaamiseen, vaan venttiili avataan pumpun kehittämän nestepaineen avulla. 20 Kuvassa 9 nähdään venttiilien toiminta kampiakselin kiertymiskulman funktiona, ts. venttiilien toimintaa kuvaava käyrästö.

*:**: Venttiilinohjausjärjestelmä 31 venttiili 100c avattuna, kuva 1 *: 1 1 Kuvan 1 järjestelmässä 31 on nähtävissä polttomoottoriin kuuluva venttiilinohjauslaite 30.

' 1 25 Kyseisessä venttiilinohjauslaitteessa 30 on nokanpuoleinen mäntä 1 ja venttiilinpuoleinen ] 1 mäntä 4, joiden välisessä sylinteritilassa 22a on välittävää nesteittä. Nokka-akselin 19 nokka • · · 20 liikuttaa mäntää 1 nokanseuraajarullan 41 välityksellä. Venttiilipuoleinen mäntä 4 liikkuu • · • · ohj ausventtiilin 10 ollessa auki männän 1 liikkeen j a välittävän nesteen välittämän voiman .. # välityksellä sylinteritilasta 22a ulospäin, tehden venttiiliä 100c painavan työliikkeen j a palaa t · 1 .···. 30 takaisin sisäänpäin seuraten mäntää 1 nokka-akselin 19 nokan 20 väistyessä.

· • · · * . Venttiilinpuoleisen männän 4 ulospäin suuntautuvan liikkeen aikana kyseistä mäntää 4 • · . ympäröivä sisempi kammio 23 täyttyy välittävällä nesteellä. Täyttyminen tapahtuu • 1 • venttiilinpuoleista mäntää 4 ympäröivän mäntäosan 28 imevän liikkeen ja täyttökanavaan • φ • · • · · · · • · · • · • · 119337 4 18 liittyvän suuntaisventtiilin 17 avulla varaajasäiliöstä 16, jossa on välittävää nestettä. Välittävä neste varaajassa 16 on parhaiten paineen alaista. Varaajasäiliöön 16 liittyy edullisesti paineakku 62, joka varaa varaajasäiliöön 16 painetta tunnetulla tavalla esimerkiksi paineakkuun 62 liittyvän jousen tai kaasun paineen avulla. Lisäksi itse varaajasäiliöön 16 5 liittyy edullisesti paineenrajoitin 82a, toisin kuin tavanomaisemmissa ratkaistussa, joissa paineenrajoitin on sijoitettu yleensä heti pumpun 36 jälkeen. Venttiilinpuoleisen männän 4 sisäänpäin suuntautuvan paluuliikkeen aikana välittävää nestettä poistuu sisemmästä kammiosta 23 venttiilinpuoleista mäntää 4 ympäröivän mäntäosan 28 painamana. Kyseinen välittävän nesteen poistuminen tapahtuu toista poistokanavaa 7 pitkin varaajasäiliöön 16 10 silloin, kun ohjausventtiili 10 on auki. Venttiilinpuoleista mäntää 4 ympäröivä lieriömäinen mäntäosa 28 on kiinnitetty kyseisen venttiilinpuoleisen männän kierteisiin 40 lieriön pohjassa olevin vastaavin kiertein 40.

Venttiilin 100c aukioloajan pidentäminen loppupäästä, kuvat 1 ja 4 15 Ohjausventtiilin 10 ollessa kiinni sisemmän kammion 23 täyttyminen tapahtuu edellä kuvatulla tavalla. Koska ohjausventtiili 10 on kiinni, välittävä neste ei kuitenkaan pääse poistumaan sisemmästä kammiosta 23 toisen poistokanavan 7 kautta varaajasäiliöön 16, kun nokka-akselin 19 nokka 20 alkaa väistyä. Kuvassa 4 on esitetty kyseinen tilanne. Tällöin venttiilinpuoleinen mäntä 4 mainittua mäntää ympäröivine välittävää nestettä pidättämään 20 kykenevine mäntäosineen 28 jää paikalleen, tekemättä paluuliikettä välittömästi männän 1 perässä. Mainittu paikalleen jääminen johtuu siitä, että välittävän nesteen poistuminen välittävää nestettä pidättävästä sisemmästä kammiosta 23 toisen poistokanavan 7 kautta varaajasäiliöön 16 estetään mainitun suljetun ohjausventtiilin 10 ja täyttökanavaan 18 * * liittyvän välittävää nestettä vain sisäänpäin päästävän suuntaisventtiilin 17 avulla. Tällöin * [ 25 moottorin imu- tai pakoventtiili 100c, tai vielä vaihtoehtoisesti esimerkiksi kaasumoottorissa *m ,* polttoaineena toimivan kaasun ohjausventtiili 100c pääsee sulkeutumaan vasta, kun • · · • « *,. I nokanpuoleisen männän 1 sisempi reuna ohittaa välittävän nesteen siirtokanavan 5 suuaukon • m • ♦ aukon 6, jolloin mainittu välittävää nestettä pidättänyt kammio 23 pääsee tyhjenemään ; ·, välittävästä nesteestä. Siirtokanavan 5 suuaukkoa 6 avaaja sulkee tarkemmin ottaen männän • · .···. 30 1 osa Ib. Mainittu tyhjeneminen tapahtuu siirtokanavasta 5 nokanpuoleisen männän 1 ja • · • · · * . venttiilinpuoleisen männän 4 välisen kammion 22a kautta ensimmäiseen poistokanavaan 12 • · ja sieltä edelleen varaajasäiliöön 16. Täten ohjausventtiilin 10 sulkemisella aikaansaatu • · # · m viivytys välittävän nesteen poistumisessa mäntää 4 ympäröivästä sisemmästä kammiosta 23 · • · • · · · · · · • · 119337 5 sisemmästä kammiosta 23 aikaansaa, että venttiilin 100c aukioloaika pitenee halutulla tavalla venttiilin 100c aukioloajan lopusta.

Männän 1 paluuliike, kuva 4 5 Venttiili 100c jää siis kuvan 4 näyttämällä tavalla täysin auki olevaan asentoon, kunnes nokanpuoleinen mäntä 1 avaa siirtokanavan 5 suuaukon 6 työntyessään ulospäin. Kyseinen avautuminen on juuri tapahtumaisillaan kuvassa 4. Männän 1 ulospäin työntyminen tapahtuu pääasiassa jousen 2 ja edullisesti myös siirtokanavasta 5 suuntaisventtiilin 35 ja porauksen 33 läpi ohjautuvan välittävän nesteen paineen voimalla, nokanseuraajarullan 41 seuratessa 10 väistyvää nokka-akselin 19 nokkaa 20. Tällöin siirtokanavan 5 sisemmän suuaukonaukon 6 sijoituskohta sylinterithän 22a nokan 20 ja venttiilin 100c välisen pituusakselin suunnassa määrää ennakolta valittavissa olevalla tavalla venttiilin 100c sulkeutumishetken, tai ainakin hetken jona venttiili 100c alkaa sulkeutua. Siirtokanavan 5 mitoitus halkaisijoineen, aukkoineen ja suuntaisventtiileineen 34 määrää puolestaan ainakin osaksi venttiilin 100c 15 sulkeutumisnopeuden. Kyseiseen sulkeutumisnopeuteen liittyvää venttiilin 100c iskun vaimennusta moottorin kannessa 205 olevaa istukkaansa 100b vasten valotetaan lisäksi keksinnön selityksen edetessä. Mäntään 1 voidaan tarvittaessa liittää myös toinen jousi esimerkiksi kyseisen männän osan la ulkopuolelle, tekemällä olake kyseistä jousta varten männän 1 osaan la ja edullisesti sijoittamalla jousi esim. sylinteritilaa 22a ympäröivään 20 rengasmaiseen syvennykseen olakkeen ja syvennyksen pohjan väliin (ei näytetty).

Ohjauskanava 13, kuvat 2,3 ja 5 * ϊ * *: Kuvassa 2 nähdään, että kun nokka-akselin 19 nokkaa 20 seuraava rullaseuraaja 41 on nokan *: * ! 20 peruskaarella, paine ohjauskanavaa 13 pitkin pääsee avaamaan ohjausventtiilin 11. Mäntä *!1: 25 1 on tällöin liikeratansa pohjassa ja venttiili 100c suljettuna. Paine ohjautuu männän 4 * * sisäosasta 22b männässä 4 olevan reiän 15 läpi uraan 14 ja kyseisestä urasta edelleen ·· · • · · *’ ohjauskanavaan 13. Ohjausventtiili 11 voidaan pitää venttiilin 100c avausliikkeen alussa • · "1 avattuna ohjausakanavan 13 avullajasulkeajättämälläkokonaan ohjaamatta ohjausvirta, tai .. vaihtoehtoisesti katkaisemalla ohjausvirta ohjausjohtimessa 26, milloin hyvänsä t · * \..t 30 avausliikkeen aikana, sen jälkeen, kun selvimmin kuvassa 5 nähtävä männän 4 ura 14 on ♦ · * , ohittanut ohjauskanavan 13 suuaukon. Tilanne, jossa ohjausventtiili 11 olisi jo jonkin aikaa • * . avausliikkeen aikana voitu sähköisesti ohjata auki tai kiinni, nähdään esimerkiksi kuvassa • · ««· • a • · ·· ·· · • · t ♦ · • · 6 119337 3, jossa kyseinen ohjaus venttiili 11 on kuvattu kiinni olevana. Kyseistä ohjausventtiiliä 11 voitaisiin siis kuvan 3 tilanteessa pitää vaihtoehtoisesti esim. edelleen auki (ei näytetty). Tällöin, siis ohjausventtiilin 11 ollessa auki, vasta se kun männän 1 osan Ib reuna sulkee ensimmäisen poistokanavan 12 riittävästi, esimerkiksi kuvassa 3 nähtävällä tavalla, 5 aikaansaa venttiilin 100c avausliikkeen alkamisen. Varioimalla kyseisen ohjausvirran katkaisuhetkeä, ja/tai pitämällä ohjausvirtaa jatkuvasti päällä tai jatkuvasti katkaistuna joitakin aikoja, voidaan tiettyjen rajojen sisäpuolella aikaansaada portaattomasti useita erilaisia venttiilin 100c avautumishetkiä. Mitä aikaisemmin esim. venttiilin avausliikkeen aikana ohjausventtiili 11 suljetaan, sitä aikaisemmin moottorin imu- tai pakoventtiili 100c 10 avautuu. Toisin sanoen, esimerkiksi jos ohjausvirtaa kytkimenä toimivalta transistorilta 25 ei anneta lainkaan, venttiili 100c aukeaa melkein heti kun nokka 20 määrää, koska ohjausventtiili 11 sulkeutuu lähes välittömästi, kun mäntä 1 on alkanut työntyä sisäänpäin kammioon 22a. Vastaavasti, jos ohjausventtiiliä 11 pidetään koko ajan avattuna, venttiili 100c avautuu vasta, kun männän 1 osan Ib kylki jo sulkee paineen kehittymiseen nähden 15 riittävässä määrin ensimmäisen poistokanavan 12 sisemmän suuaukon.

Ohjauspaineen kulkureitti ohjauskanavaan 13, kuvat 3 ja 5A

Männän 4 uraan 14 venttiilille 11 menevä ohjauspaine pääsee parhaiten kuvassa 5A

nähtävän männässä olevan reiän tai reikien 15 kautta. Kun männän 4 ura 14 on ohittanut 20 ohjauskanavan 13 sisemmän suuaukon, esimerkiksi venttiilin 100c avausliikkeen aikana kuvassa 3 nähtävällä tavalla, männän 4 kylki peittää ohjauskanavan 13. Tällöin ohjauspaine ohjauskanavassa 13 pääsee laskemaan kuristuselimen 53 kautta säilöön, kuten esimerkiksi **”* öljypohjaan. Kuristuselimen 53 kautta pääsee poistumaan välittävää nestettä sellainen määrä, « • * joka ei ole määrällisesti merkittävä jäqestelmän 31 toiminnan kaimalta muutoin, kuin siten, 25 että ohjauspaine ei jää ohjauskanavaan 13 silloin kuin mainittu ohjauskanava on männän 4 J sulkemana. Tällöin ohjauskanavan 13 ollessa männän 4 kyljen sulkemana, ohjausventtiili 11 • · · *..* voidaan pitää avattuna tai suljettuna, tai se voidaan ohjausyksikössä 110 olevan ajastimen « · • · 228, ja/tai laskinlaitteen 229 avulla pitää avattuna halutun, esimerkiksi moottorin kierrosluvusta ja elektronisen kaasupolkimen 87 asennosta riippuvan ajan, ja sulkea sitten, • ·· .···, 30 katkaisemalla ohjausyksikön 110 avulla transistorilta 25 kantavilta. Kun kyseinen kantavilta • · ··· • . katkaistaan, transistori 25 lakkaa johtamasta virtaa virtalähteeltä, kuten tässä esimerkiksi • · akulta 27 ohjausjohdinta 26 pitkin ohjausventtiilille 11.

• * *«· • · • · • · 1 m • · · • · • · 7 1 1 9337

Toisen poistokanavan 7 esim. sähköinen ohjaus.

Toinen poistokanava 7 voidaan pitää esim. suljettuna ohjausventtiilin 10 avulla halutun ajan, ja sitten avata jo ennen kuin männän 1 osan Ib kylki avaa siirtokanavan 5 suuaukon 6.

Täten venttiilin 100c sulkeutumiselle ja siten aukioloajan päättymiselle saadaan 5 portaattomasti useita ajankohtia. Parhaiten venttiili 100 sulkeutuu kuitenkin viimeistään silloin, kun männän 1 osan Ib reuna avaa siirtokanavan 5 sisemmän suuaukon 6. Tämä takaa, että venttiili 100c ei jää auki liian pitkäksi aikaa jonkin toimintahäiriön sattuessa esim. ohjausyksikössä 110 tai ohjaus venttiilien 11 ja 10 sähköisessä ohjausjärjestelmässä, vaan että tietty takaraja sulkeutumiselle on olemassa. Jo näillä kahdella ohjausventtiilillä 10 11 ja 10 on mahdollista varioida venttiilin avaushetkeä ja sulkeutumista joko portaattomasti, tai ohjausventtiileitä kulumista aiheuttavalta edestakaiselta liikkeeltä säästäen tietyin portain. Kuitenkin tietty varmuus siitä, että venttiilit 100c eivät juutu tiettyyn virheelliseen toiminta-asentoon säilyy paremmin, kuin esim. eräissä nokattomissa järjestelmissä, joissa polttosylinterien venttiilien toimintaa ohjaavat suoraan esim.

15 nestepainetta ohjaavat edestakaisin liikkuvat ohjausventtiilit. Tällöin vian sattuessa moottori voi menettää kokonaan toimintakykynsä, venttiilien jäädessä virheellisesti esim.

pysyvästi suljettuun tai harvinaisemmin pysyvästi avattuun asentoon. Esillä olevan keksinnön avulla tietty perusajoitus säilyy myös esim. sähköisen tai ohjelmallisen vian sattuessa missä hyvänsä ohjausventtiilissä 10,11, tai niitä ohjaavassa järjestelmässä, kuten | 20 esim. ohjausyksikössä 110. Tällöin ohjausventtiilit 10,11 asettuvat kyseisissä venttiileissä • · . olevan jousen ohjaamaan perusasentoon. Haluttaessa perusasennot voidaan valita toisin kun • * esim. kuvassa 1 on näytetty, eli esim. ohjaus venttiili 10 voi olla perusasennossaan jousen « t ··,·. avulla auki ohjattuna.

• · • · ·*« • · • · «·· 25 Ensimmäisen poistokanavan avulla saavutettavia etuja, verrattuna laitteeseen, jossa :*·'· on vain toinen poistokanava, tai suomalaiseen patenttiin FI101998, kuvat 1-4 • ·

Miten suurta etua sitten saavutetaan puhtaasti venttiilin 100c monipuolisempaa ajoitusta i\ ajatellen tällä keksinnöllä verrattuna esim. aiemmin edellä mainittuun suomalaiseen ;***. patenttiin FI 101998, jos kyseisestä tunnetusta keksinnöstä otetaan ns. alkupään poisto * * * 30 ensimmäisen poistokanavan kautta, ja liitetään se laitteeseen, jossa venttiilin 100c * « « . ·. : sulkeutumista voidaan viivyttää pidättämällä välittävää nestettä sisemmässä kammiossa 23.

• ·· ·

Voidaan sanoa, että venttiilin ajoitusmielessä venttiilin 100c aukioloaikaa voidaan jatkaa pitemmäksi suhteessa nokka-akselin 19 nokan 20 yksin määräämään aukioloaikaan, kuin 119337 s edellä mainitussa tunnetussa keksinnössä esitetyin keinoin on mahdollista. Verrattuna eurooppalaiseen patenttiin EP 0 738 826 AI, voidaan puolestaan ohjata myös venttiilin 100c aukeamishetkeä, mitä kyseisessä tunnetussa laitteessa ei voitu tehdä.

5 Keksinnön tähän mennessä kuvailluilla järjestelyillä saavutetaan seuraavat toiminnot ja toimintatilat: • A: Ohjausventtiili 11 on kiinni, ohjausventtiili 10 auki.

Venttiili 100c toimii kuten nokka-akselin 19 nokka 20 määrää. Melko pitkä 10 kampiakselin kiertymiskulman suhteen melko aikaisella oleva aukioloaika.

• B: Ohjausventtiili 11 on auki ja ohjausventtiili 10 auki.

Venttiili 100c avautuu myöhemmin, sulkeutuu alussa tapahtuneen välittävän nesteen päästön takia aikaisemmin. Lyhyt aukioloaika, ei aikaisella eikä 15 myöhäisellä.

• C: Ohjausventtiili 11 on auki ja ohjausventtiili 10 kiinni.

Venttiili 100c avautuu myöhemmin, sulkeutuu myöhemmin. Melko pitkä aukioloaika, aukioloajan ajoitus myöhäisellä kampiakselin kiertymiskulman • * , 20 suhteen.

• ♦ ♦ «··· ♦ · ..... · D: Ohjausventtiili 11 on auki, mutta suljetaan ennen kuin männän 1 reuna ♦ · :·.·, peittää ensimmäisen poistokanavan 12 aukon ja ohjausventtiili 10 kiinni.

• · • · .·*·. Ohjausventtiili 11 avataan uudelleen ja pidetään auki venttiilin 100c ···* 25 paluuliikkeen aikana ensimmäisen poistokanavan 12 kautta siirtokanavaa 5 : * · * · pitkin tapahtuvaa poistoa varten.

- Venttiili 100c avautuu myöhemmin, mutta ei niin myöhään kuin kohdassa ϊ*.#. B, ja sulkeutuu samoin kuin kohdassa C.

··· • · • · «·· ,···. 30 E: Ohjausventtiili 11 on kiinni ja ohjausventtiili 10 kiinni avausliikkeen * · · : aikana, mutta ohjausventtiili 11 avataan sulkeutumisliikettä varten auki.

• **

Venttiili 100c avautuu aikaisemmin, kuin kohdissa B, C tai D. Sulkeutuu myöhemmin, samoin kuin kohdassa C. Pitkä venttiilin 100c aukiolon ajoitus.

9 119337 • F: Ohjausventtiili 11 on kiinni ja ohjausventtiili 10 kiinni, mutta ohjausventtiili 10 avataan jo ennen kuin mäntä 1 avaa ensimmäisen poistokanavan 12 ja siirtokanavan 5 suuaukon 6.

Venttiili 100c avautuu aikaisemmin, kuin kohdissa B, C tai D. Sulkeutuu 5 myöhemmin, mutta ei niin myöhään kuin kohdassa C. Melko pitkä ajoitus, joka on aikaisella kampiakselin kiertymiskulman suhteen.

• Kun ohjausventtiili 10 on kiinni, ohjausventtiilille 11 ohjataan pitovirta ohjausjohdinta 26 pitkin esim. kuvan 4 näyttämässä tilanteessa, jossa 10 ohjauskanavan 13 kautta pääsevä paine on avannut ohjausventtiilin 11.

Tällöin ohjausventtiili 11 on auki ja pysyy auki männän 1 avatessa siirtokanavan 5 suuaukon 6.

Järjestelmän 31 täyttyminen ja pumppaus: Sylinteritila 22a, kuva 2 15 Jäqestelmässä 31 venttiilinohjauslaitteen 30 täyttyminen tapahtuu esim. sylinteritilaan 22a siirtokanavan 5 ja/tai täyttökanavan 32 kautta siirtokanavan 5 sisemmän suuaukon 6 ja/tai porauksen 33 kautta. Täyttyminen pääsee tapahtumaan esim. täyttökanavaa 32 pitkin kuvan 2 tilanteessa, jossa siirtokanavan 5 sisempi suuaukko 6 on avautuneena.

« \ 20 Järjestelmän 31 täyttyminen ja pumppaus: Sylinteritila 22a, kuva 4 • · , Paine sylinteritilassa 22a pyrkisi alenemaan ennen kuin siirtokanavan 5 suuaukko 6 aukeaa, • · esim. kuvan 4 näyttämässä tilanteessa, jossa ohjausventtiili 10 on kiinni, ja venttiili 100c on • · ;·ι·ι jäänyt sen vuoksi avattuun asemaan, ellei täyttökanavasta 32 sylinteritilaan 22a sopivaan * e ,···, kohtaan ulottuvaa porausta 33 olisi tehty. Välittävän nesteen täyttyminen tapahtuu kuvan 4 • * ··· 25 tilanteessa varaajassa 16 vallitsevalla paineella täyttökanavaa 32 pitkin suuntaisventtiilin 35 kautta porausta 33 pitkin. Ohjainosassa 54 on ura 88, jonka kautta täyttyminen tapahtuu.

• * ;***: Ohjainosan 54 osallisuus kyseiseen poraukseen 33 ei kuitenkaan ole välttämätön, jos ·»* •\ kyseinen poraus 33 on mahdollista tehdä sylinterithän 22a muodostaman ympyrän muulta • »· .···. kohtaa. Siirtokanavasta 5 ei ole yhteyttä mainittuun ohjainosan 54 sisempään uraan 88, ··· 30 joten paine sisemmästä kammiosta 23 ei pääse karkaamaan kyseistä kautta. Porauksella 33 • · · t.'t . aikaansaadaan siis yhteys täyttökanavasta 32 sylinterithän 22a haluttuun kohtaan.Tämä • ·· • * mahdollistaa sylinterithän 22a täyttymisen, kun mäntä 1 ei vielä ole avannut suuaukkoa 6, vaan vielä peittää ensimmäisen poistokanavan 12, sekä siirtokanavan 6 suuaukon. Mainittu 119337 ίο tilanne on nähtävissä kuvassa 4, jossa ohjausventtiili 10 on suljettuja mäntä 4 mäntäosineen 28 on jäänyt paikalleen männän 1 seuratessa väistyvää nokka-akselin 19 nokkaa 20.

Täyttyminen siirtokanavan 5 kautta, kuvasta 4 kuvaan 2 toteutuvalla liikeradalla 5 Kun nokka-akselin 19 nokan 20 liike etenee kuvan 4 asemasta kuvan 2 asemaan, sylinterithän 22a täyttyminen alkaa tapahtua tyhjenevästä sisemmästä kammiosta 23 pitkin siirtokanavaa 5. Tämä on mahdollista, koska ohjainosassa 54 on ulompaan uraan 89 johtava poraus, jota pitkin välittävä neste pääsee sisemppän suuaukkoon 6 ja edelleen sylinteritilaan 22a. Venttiilin 100c sulkuliikkeen aikana, kun ohjausventtiili 10 on kiinni, täyttyminen 10 tapahtuu siten, että osa männän 4 ja mäntäosan 28 poistokanavan 12 kautta ulos työntyvästä välittävästä nesteestä jää tarvittaessa sylinteritilaan 22a. Tällöin sylinteritilassa 22a ei ole välittävän nesteen vajausta, kun venttiilin 100c sulkeutumisliike on edennyt kuvan 2 asemaan.

15 Täyttyminen poistokanavan 12 kautta

Ohjausventtiilin 11 ollessa auki täyttymistä pääsee tapahtumaan tarvittaessa myös ensimmäisen poistokanavan 12 kautta, koska mainittuun kanavaan ei edullisimmin liity suuntaisventtiiliä. Kun ohjausventtiili 11 on auki ja nokka-akselin 19 nokka 20 peruskaarellaan, täyttökanavaan 32 ja ensimmäiseen poistokanavaan 12 kohdistuu *;·*: 20 periaatteessa sama paine varaajasta 16. Tämän sylinterithän 22a molemmin puolin *ϊ**ϊ vallitsevan paineen vuoksi virtausta sylinterithän 22a läpi ei tällöin juuri tapahdu. Kun välittävää nestettä on esim. mäntien 1 ja 4 pienten vuotojen kautta poistunut, varaaja 16 ***** pystyy täyttämään sylinterithän 22a. Varaaja 16 pystyy täyttämään sylinterithän 22a myös ·· · * · · ϊ ·* kun mäntä 4 jää paikoilleen männän 1 työntyessä ulospäin nokka-akselin 19 nokan 20 ··· • · *···* 25 perässä.

·· · • · · • · Täyttyminen ja pumppaus: Sisempi kammio 23 • · '·' Välittävää nestettä pidättämään kykenevä sisempi kammio 23 täytetään täyttökanavan 18 • * kautta suuntaisventtiilin 17 avulla silloinkin, kun ohjausventtiili 10 on kiinni.

• · • · *1* 30 Ohjausventtiilin 10 ollessa auki täyttymistä pääsee tapahtumaan myös poistokanavan 7 • ·· • · · *·* * kautta, koska siihen ei liity suuntaisventtiiliä. Mäntäosan 28 erottamaan ulompaan • · * · * * * ’: kammioon 24 pääsee mäntäosan 28 ohi tapahtuvien vuotojen kautta jonkin verran välittävää nestettä, joka pääsee poistumaan uran 91 kautta vuotokanavaa 50 pitkin säiliöön (58).

119337 π

Paineen kohoaminen, kuva 1

Sisemmässä kammiossa 23 oleva mäntäosa 28 imee välittävää nestettä kyseiseen kammioon 23 venttiilin 100c avausliikkeen aikana. Venttiilin 100c paluuliikkeen aikana venttiilin)ousen lOOd voima pumppaa välittävää nestettä kammiosta 23 siirtokanavaan 5 5 suuntaisventtiilin 34 kautta, sekä edelleen takaisin varaajaan sylinteritilan 22a ja ensimmäisen poistokanavan 12 kautta. Ohjausventtiilin 10 ollessa auki pumppausliike alkaa jo aikaisemmin toisen poistokanavan 7 kautta takaisin varaajaan 16. Täten venttiilinohjauslaitteeseen 30 kuuluu kammion 23 ja mäntäosan 28 muodostama pumppuyksikkö, joka varaa painetta välittävän nesteen, kuten voiteluöljyn toimintaan 10 jäijestelmässä 31. Tämä avustaa kuvassa 1 nähtävää pumppua 36, joka voi siten olla esim.

moottorin oma myös voiteluöljyn pumppuna toimiva riittävän suurituottoinen öljypumppu, johon liittyy myös kuvassa 1 nähtävä imusiivilä 37 ja suodatin 38. Pumpun 36 ei tarvitse tuottaa erityisen suurta painetta, koska paine kohoaa mäntäosan 28 ja sisemmän kammion 23 muodostaman pumppuyksikön avulla. Vaihtoehtoisesti voiteluöljyn pumppuna toimii 15 erillinen pumppu. Suurissa jäijestelmissä, kuten esim. laivojen pääkoneissa ja voimalaitosten moottoreissa suositellaan tämän patentin hakijan aiemmin saaman suomalaisen patentin 102691 kuvailemaa järjestelmää, tai vastaavaa, jossa venttiilin ohjauslaitteen toimintapaine tuotetaan ennen moottorin pyörittämistä käynnistystä varten valmiiksi. Kyseisessä järjestelmässä esim. sähkökäyttöinen öljypumppu tuottaa paineen * * 20 ennen käynnistystä. Painekytkin ilmaisee paineen riittävän kohoamisen, sekä avaa ] sähköisen yhteyden käynnistämisen mahdollistamiseksi, vasta kun riittävä paine on | saavutettu. Viimeksi mainittua järjestelmää kuvaillaan lyhyemmin myös tämän patentin ,, , hakijan eurooppalaisessa varsinaisesti venttiilien ajoitukseen liittyvässä englanninkielisessä • · · • · eurooppalaisessa patentissa EP 0 966 596 B1.

· • · 25

Muu pumppaus j a täyttyminen • · .**·. Myös mäntä 1 toimii tarvittaessa samaan tapaan imupumppuna, esim. kun moottoria ..* pyöritetään sen käynnistämiseksi ja öljy sylinteritilasta 22a ja 22b on seisomisen aikana • ·· .···. jonkin verran vähentynyt. Mäntä 1 täyttää myös varaajaa 16, silloin kun painetta päästetään • ♦ ··* 30 ohjausventtiilin 11 kautta, sekä pienessä määrin venttiilin 100c avausliikkeen alussa, kun t · · • · · . ohjausventtiili 11 käväisee auki ohjauskanavan 13 hetkeksi avautuessa ja pian sulkeutuessa, • · • · · silloinkin kun pitovirtaa ohjausjohdinta 26 pitkin ei anneta..

12 1 1 9337

Venttiilin aukioloajan lyhentäminen alkupäästä

Nokanpuoleinen mäntä 1 sulkee ensimmäisen poistokanavan 12 nokka-akselin 19 nokasta 20 poispäin suuntautuvan liikkeensä aikana. Välittävän nesteen poistumista ensimmäisen poistokanavan 12 kautta voidaan säädellä ohjausventtiilin 11 avulla. Ohjausventtiili 11 5 avataan venttiilin 100c avausliikkeen alussa hydraulisella paineella, joka johdetaan ohjausventtiilille 11 tätä tarkoitusta varten varatusta ohjauskanavasta 13 männän 2 helmassa olevan reiän 15 ja mainittuun reikään liittyvän uran 14 kautta. Kyseinen ohjausventtiili 11 pidetään tarvittaessa auki senkin jälkeen, kun männän 2 ura 14 on kulkenut ohjauskanavan 13 suuaukon ohi. Tämä tehdään esimerkiksi siten, että johdetaan +-merkkinen kantavirta 10 PNP transistorille 25, jolloin +- merkkinen pitovirta pääsee kulkemaan virtalähteestä, tässä akulta 27 ohjausjohtimeen 26. Virtalähde voi esim. laivassa olla esim. vaihtovirtaverkko, johon tuotetaan virtaa esim. apukoneenja generaattorin avulla. Kummassakin tapauksessa mainittu pitovirta pitää ohjausventtiilin 11 magneettikelan (magneettikelaa ei näytetty) toiminta-asennossa, jossa ohjausventtiili 11 on avautuneena.

15

Pitovirran ohjaus

Magneettikelan käämin toinen pää saa näytetyssä järjestelyssä esim. miinuksen rungon kautta, jolloin virta kulkee mainitun käämin läpi, kun se saa +-merkkisen virran mainitulla tavalla. Ohjausventtiili 11 siis avataan edullisimmin hydraulisella paineella kanavan 13 * | 20 kautta, mutta pidetään tarvittaessa avattuna mainitun pitovirran avulla. Pitovirta ] ohjausjohtimessa 26 voidaan pitää päällä jatkuvasti, kun halutaan maksimaalisesti lyhentää «•«•I • · . venttiilin 100c aukioloaikaa alusta. Kun halutaan lyhentää venttiilin 100c aukioloaikaa • · ... vähemmän, ohjausyksikkö 110 katkaisee pitovirran ohjausjohtimessa 26 halutun ajan, kuten J * esim. välillä 1-500 ms eli yksi tuhannesosa sekuntia - viisi kymmenesosasekuntia.

• » *·· 25 Vaihtoehtoisesti pitovirtaa ohjataan esim. kampiakseliin liitetyn kulma-anturin ohjausyksikölle 110 antamien syöttötietojen avulla tunnetulla tavalla. Ohjausyksikköön • · ;***; voidaan ohjata syöttötietoina 210 monia moottorin toimintatilaa kuvaavia tietoja, joita • · · ohjausyksikkö käsittelee ohjelmakoodiin syötettyjen käskyjen määräämällä tavalla.

• · . * · ·. Tällaisista tiedoista esimerkkinä voidaan mainita tiedot moottorin kierrosluvusta sähköisen • · ··· 30 kaasupolkimen 87 tai vastaavan asennosta, pakokaasun happipitoisuudesta, moottorin • · · !( . lämpötilasta, ym.. Näiden tietojen avulla ohjausyksikkö ohjaa moottorin toimintaa ja mm.

*· ** venttiilien 100c aukioloaikoja. Mikä hyvänsä tässä keksinnössä kuvailtu ohjausventtiili, 10 11, tai myöhemmin kuvailtava ohjausventtiili 60, 70, 67 avataan ja pidetään auki 13 1 1 9337 vaihtoehtoisesti esim. sähköisesti, hydraulisesti tai pneumaattisesti ohjausyksikön 110 ohjaamalla tavalla.

Painekytkimen 56 avulla saatava takaisinkytkentä ohjausyksikölle 110 5 Toiseen poistokanavaan 7 on edullisesti asennettu painekytkin 56, joka tunnustelee välittävän nesteen painetta kyseisessä poistokanavassa. Kyseinen painekytkin 56 antaa ohjausyksikölle 110 tiedon esim. virtaimpulssina. Tämän kyseinen painekytkin tekee kytkemällä virtalähteeltä, kuten akulta 27 saatavan virran syöttöjohtimeen 90, merkiksi siitä että kyseisessä kanavassa vallitsee kyseiseen kytkentään riittävä paine. Kyseinen kytkentään 10 riittävä paine kertoo siitä, että venttiili 100c on avattuna ja ohjausventtiili 10 kiinni, jolloin sisemmässä kammiossa 23 ja poistokanavassa 7 vallitsee venttiilinjousen lOOd aiheuttama paine. Painekytkimen kytkentäpaine voidaan valita siten, että ohjausjohdin virroittuu mainitussa tilanteessa, mutta ei muulloin. Tällöin käynnistetään ajastin 228, tai laskuri, joka laskee alaspäin aikaa, sen selville saamiseksi, kuinka kauan venttiilinjousen lOOd 15 aikaansaama paine vaikuttaa sisemmän kammion 23 ja suljetun ohjausventtiilin 10 välisessä poistokanavassa 7. Laskenta tai ajastus päättyy siihen, kun virta syöttöjohtimessa katkeaa. Tällöin paine on lakannut vaikuttamasta. Täten aikaansaadaan ns. takaisinkytkentä venttiilin ohjauslaitteen 30 toiminnasta erityisesti venttiilin sulkeutumisajankohtaan liittyen. Kyseisen takaisinkytkennän avulla voidaan täsmentää ja mitata venttiilin 100c aukioloaikaa, sekä * '" * 20 aikaansaada vikahälytys, mikäli haluttu aika ylittyy. Vikahälytykseen voidaan liittää esim.

• · · · « ' ' ohjausventtiilin 10 avaaminen, mikä laukaisee vikatilanteen ja venttiili 100c alkaa sulkeutua ····· [ ohj ausventtiilin 10 j a esim. nokka-akselin nokan määräämällä tavalla.

* · *· · • · · • m \.I Kuvan 1 sähköpiirros perusosiltaan: • · 25 Kuvassa 1 on yleinen sähköpiirros järjestelystä, jossa polttomoottorin, kuten esim. ajoneuvokokoluokkaan sopivaa tai suurta tai keskisuurta dieselmoottoria ohjataan • * * m ,···, venttiilinohjauslaitteen 30 avulla. Esim. piirros 1 ja 8 kuvailee syöttöjohdot 210, 83 ja ···* lähtöjohdot 211, jotka on kytketty ohjauspiiriin 209. Ohjauspiiriltä lähtevät johtimet myös • *·· [... transistoreille 25 ja 29, joiden kantavirtaa ohjaamalla ohjataan ohjausventtiilien 11 ja 10 • ♦ * · · 30 toimintaa ohjausjohtojen 21, 26 avulla. Edelleen haihtumaton muisti 207 on kytketty • ♦ · ; . ohjauspiiriin 209 vastaavan linjan 221 välityksellä. Ohjauspiiriin 209 liittyy kello 227, • · · • ·· johon voidaan asettaa oikea kellonaika ja joka säilyttää tämän oikean ajan, logiikkapiirit 223 ja paristo 225, joka keskeytyksettä antaa kellolle 227 ja logiikkapiireille 223 virtaa 14 119337 myös sähkökatkon sattuessa. Kellon avulla voidaan pysyä selvillä esim. laivan ajoajoista tietyillä kierrosluvuilla jne., jotka tiedot jäävät ohjausyksikön 110 muistiin 207. Paristoon liittyy latauslaite (ei näytetty). Edelleen on nähtävissä ajastin tai tarkemmin sanottuna ajastuslaite 228, jonka avulla ajastetaan kellosta 227 kokonaan tai osaksi erillisenä 5 toimintona esim. ohjausventtiilien auki pitämiseen liittyviä aikoja. Edelleen nähdään laskin 229, jonka avulla voidaan pysyä selvillä esim. moottorin kulloisestakin toimintavaiheesta.

Kuvan 1,8 sähköpiirros, ohjausyksikköön liittyvät laitteet:

Tarvittaessa tietoa ajoajoista, kierrosluvuista, ja esim. vastaavasta laivan nopeudesta, 10 käytetään parhaiten kannettavaa tietokonetta 520. Tällöin varsinaisen ohjattavan laitteen, kuten laivan tai vesialuksen moottorin ohjausyksikön CU 110 ohjelmistoa ja/tai laskentatehoa ei tarvitse liiaksi kasvattaa. Täten aikaansaadaan säästöjä. Kannettavassa tietokoneessa 520 on tavalliseen tapaan näyttö 111b ja näppäimistö 108b, jotka ovat liitettynä liitosjohdon 113c avulla tilapäisesti ohjausyksikön 110 tarkoitukseen varattuun 15 liittimeen 113d. Liitosjohtoon 113c kuuluu ohjausyksikön 110 liittimeen 113d sopiva liitinpää 113a, sekä tietokoneeseen 520 sopiva liitinpää 113b. Ohjausyksikköön 110 tulee syöttötietoja syöttöjohtoja 210, 83 pitkin esim. elektroniselta kaasupolkimelta 87. Ohjausyksiköstä 110 lähtee ohjausventtiileille 11,10, 60, 70, 67 ohjausjohdot 21,26, 61, 211. Ohjausyksikkö 110 ohjaa venttiilinohjauslaitteen 30 ja järjestelmän 31 tai 3 Γ, tai 78 5 . 20 toimintoja mainittujen ohjausjohtojen 212 tuomien tietojen avulla tavalla, joka ilmenee * · . paremmin keksinnön selityksen edetessä. Tällaisista tiedoista esimerkkinä voidaan mainita • · ( t|. tiedot moottorin kierrosluvusta, sähköisen kaasupolkimen 87 tai vastaavan asennosta, • · pakokaasun happipitoisuudesta, moottorin lämpötilasta, kampiakselin kiertymiskulmasta * · * · .···. ym. tekijöistä, jotka eivät kaikki ole välttämättä edes yhteydessä nimenomaan tai vain • · * 25 venttiilien 100c ohjaukseen. Näiden tietojen avulla ohjausyksikkö ohjaa moottorin • * · *: toimintaa j a mm. venttiilien 100c aukioloaikoj a.

• · ··« • i • · *·· ( Toiminnan ohjaus ♦

Ohjausyksikön 110 ohjelmakoodi sisältää käskyjä, joita ohjauspiirit 209 suorittavat ja * · * .···. 30 erityisesti logiikkapiiristä 223, joka sijaitsee muistissa. Mainittujen käskyjen sekä antureilta • · t .*. : ja mittalaitteilta tulevien syöttötietojen 210, 83 vastauksena ohjauspiiri 209 ohjaa minkä « « hyvänsä tämän keksinnön kuvaileman jäijestelmän 31, 31', 78 toimintaa näiden tietojen mukaisesti. Ts. polttomoottorin toimintaa ohjaa mikroprosessori muistielimineen.

is 1 1 9337 Järjestelmän mikroprosessorin ohjelmistoon liitetään edullisesti keksinnön kuvaileman järjestelmän tarvitsema venttiilien 100c toimintaa ohjaava ohjelmalohko. Lisäksi ohjausyksikössä 110 on edullisesti esimerkiksi polttoaineen syöttöä ohjaava ohjelmalohko, kun moottorin polttoaineensyöttöä on mahdollista esim. elektronisesti ohjata.

5

Toiminta tarvittavan kantavirran ollessa suurempi Järjestelmässä, jossa esim. laivan päämoottorin venttiileitä 100c ohjataan laivan dieselagregaatin tuottamalla akkua 27 suuremmalla jännitteellä, esim. 220 V, ohjausventtiileitä 11 voidaan samoin ohjata kuvassa 1 näytettyä akkujäijestelyä 10 suuremmalla jännitteellä ja myös suuremmalla virralla. Esimerkiksi viimeksi mainitussa ratkaisussa transistorien 25,29 tarvitsema kantavilta saattaa olla niin suuri, että on tarpeen, että ohjauspiirit 209 ohjaavat ensin pienemmällä kantavirralla toimivia transistoreita, jotka puolestaan ohjaavat transistoreiden 25 ja 29 kantavirtaa. Vielä vaihtoehtoisesti transistorit, kuten transistorit 25, 29 voidaan kytkeä ohjaamaan venttiilien 10 ja 11 hydraulista tai 15 pneumaattista ohjausta (ei näytetty). Joka tapauksessa, käyttämällä hydraulista aukaisemista ja esim. sähköistä, tai vaihtoehtoisesti pneumaattista tai hydraulista aukipitoa, jota ohjaa esim. transistoriin 25 verrattava transistori, aikaansaadaan esim. ohjausventtiilille 11 ohjaus, joka aikaansaa ohjausventtiilin 11 ja sen ohjauselimien pitkän kestoiän. Tämä pitää paikkansa erityisesti sähköisten osien suhteen, koska tarvitaan suhteellisen pieni pitovirta * ί *" 20 pitämään jo valmiiksi avattu ohjausventtiili 11 avoimena, verrattuna virtaan, j oka tarvitaan kyseisen venttiilin avaamiseen ja magneettikelan vetämiseen avoimesta asennosta. Tällöin :1 mm. valokaaren syntymiseltä vältytään kaikissa kytkinlaitteiden osissa, jolloin haitallisia ' * karstoittumapiikkejä ei pääse niihin syntymään, vaikka kyseiseen ohjausventtiiliin 11 ·*·*· · ;’ kuuluvan magneettiventtiilin tai vastaavan pidon aikaansaavan elimen toimintakertoja tulisi • · * * ** * 25 esim. suhteessa moottorin käyttötunteihin nähden paljon. Ohjausventtiili 11 varustetaan sus . parhaiten kaksin ohjauselimin, jotka pystyvät ohjaaamaan kyseisen ohjausventtiilin • · | ·. I # toimintaa esim. hydraulisella ohj auselimellä, j onka toimintaa mäntä 4 ohj aa, j a sähköisellä • i · · ohj auselimellä. Tarkoitukseen sopivia ohjausventtiileitä on kaupallisesti saatavissa, ja • · tarvittavat ratkaisut ovat ammattimiehelle ilmeisiä. Pito voidaan aikaansaada • * • t 30 vaihtoehtoisesti siten, että transistorin 25 ohjaama virta avaa hydraulisen tai pneumaattisen • ·· • « · Y * paineen ohjausventtiilin 11 ohjauselimille. Tarvittavat ratkaisut ovat ammattimiehelle t ♦ * * ** ilmeisiä.

16 119337

Poistokanavan 12 uudelleen avutuminen, joka ei vaikuta välittävän nesteen poistoon, kuvat 1,3,4

Mikäli pitovirtaa ei kytketä, tai mainittu pitovirta ohjausjohtimeen 26 kytketään vain hyvin lyhyeksi aikaa, ohjausventtiili 11 sulkeutuu. Tämä on mahdollista, koska männän 2 helman 5 uran 14 kuvassa 1 yläpuolella oleva osa peittää ohjauskanavan 13, kuten nähdään kuvasta 3, eikä hydraulinen voima ohjauskanavasta 13 siten enää vaikuta ohjausventtiilin 11 asentoon. Kun männän 4 helma kokonaan väistyy ohjauskanavan 13 edestä männän 4 edelleen työntyessä ulospäin, kuten nähdään kuvassa 1, ohjausventtiilin 11 uudelleen avautuminen ohjauskanavaan 13 uudelleen pääsevän nestepaineen vaikutuksesta ei enää 10 aikaansaa välittävän nesteen poistumista ensimmäiseen poistokanavaan 12. Tämä johtuu siitä, että sisäänpäin työntynyt männän 1 lieriömäinen osa Ib peittää jo ensimmäisen poistokanavan 12 suuaukon. Poistokanavan 12 suuaukon, sekä ohjauskanavan 13 suuaukon sijoittaminen sylinterin pituusakselille, sekä mäntien 1 ja 4 mitoittaminen siten, että kaikki kuvaillut ja mainitut tarkoitukset toteutuvat, ovat ammattitaitoiselle 15 moottorinsuunnittelijalle ymmärrettäviä ja hallittavissa olevia tehtäviä. Männän 1 lieriömäinen osa 1 b kiinnittyy nokanseuraajaosaan 1 a, jossa on mm. nokanseuraajarulla 41. Kiinnitys tapahtuu esim. männän osien la ja Ib välisen kierteen avulla, tai vaihtoehtoisesti esim. lieriömäisessä osassa Ib olevan kynsimäisen ulokkeen painuessa nokanseuraajaosan la uraan (jälkimmäistä ei näytetty).

20 ' * Ohjausventtiilin 11 kokonaisvaikutus * ' Kun ohjausventtiili 11 on auki venttiilin 100c avausliikkeen alussa, ja sylinteritilasta 22a t' poistuu välittävää nestettä ensimmäistä poistokanavaa 12 pitkin, venttiili 100c aukeaa vasta • * * *,,; myöhemmin kuin kyseisen ohjausventtiilin ollessa kiinni, eikä venttiilin 100c avautuminen · • · "* 25 ole yhtä suuri, kuin siinä tapauksessa, jos välittävää nestettä ei olisi poistettu. Tästä johtuen ..(.t venttiili 100c myös sulkeutuu aikaisemmin, mikäli ohjausventtiili 10 on auki. Pitämällä .···. ohjausventtiiliä 10 kiinni, sulkeutumista on kuitenkin mahdollista viivyttää esim. siihen • * ··· saakka, että männän 1 reuna avaa siirtokanavan 5 suuaukon 6, tai siihen saakka, kunnes • · • · · j... ohjausventtiili 10 avataan ennen suuaukon 6 avautumista. Täten venttiilin 1 30 sulkeutumisajankohtaa voidaan erikseen säätää ohjausventtiilin 11 asennosta ja venttiilin »*·*· \ t 100c avautumisajankohdan säädöstä riippumatta.

• · · • ·« • · 17 119337

Kadonneen liikkeen vaikutus venttiilin 100c iskuun istukkaansa 100b.

Välittävän nesteen pois päästämisestä johtuva ns. kadonneen liikkeen vaikutus, on venttiilin 100c sulkeutumisnopeuteen kasvattava, koska venttiili 100c voi sulkeutua sellaisen nokka-akselin 19 nokan 20 osan vaikutuksesta, joka ei ole sulkeutumisliikkeeseen tarkoitettu. 5 Tämä aikaansaisi venttiilin 100c liian kovan iskun vasten moottorin kannessa 205 olevaa istukkaansa 100c, ellei iskua vaimennettaisi. Venttiilin 100c iskua istukkaansa 100b vaimentaa kuitenkin se, että välittävä neste kammiosta 23 ei pääse vapaasti virtaamaan toiseen poistokanavaan 7 tai siirtokanavaan 5, vaan mäntäosa 28 aina osittain sulkee virtaustien.

10

Ventiilin 100c iskun istukkaansa 100b iskunvaimennuksen säätö siirtokanavan 5 suhteen, esim. kuvat 2,6

Imuventtiilin ja/tai pakoventtiilin, tai vielä lisäksi esim. kaasumaisen polttoaineen ohjausventtiilin 100c iskua istukkaansa 100b voidaan säätää säätöruuvin 43 avulla, 15 Kyseisen säätöruuvin 43 avulla voidaan säätää sitä, kuinka syvälle mäntä 4 työntyy palatessaan sisäänpäin nokka-akselin 19 nokkaa 20 kohti, ennen kuin männän 4 olkapää 48 osuu venttiilinohjauslaitteen 30 kansiosassa 8 olevaan vasteeseensa 49. Täten voidaan säätää sitä, kuinka lähelle sylinterithän 22a parhaiten kuvasta 6 nähtävän kokomuutoksen 45 olkapäätä männän 4 sisempi pää 42 työntyy. Samoin voidaan määrittää kuinka lähelle , 20 sisemmän kammion 23 pohjassa olevaa parhaiten kuvasta 6 nähtävää olkapäätä 46 ja siten • · myös siirtokanavan 5 suuaukkoa mäntää 4 ympäröivä mäntäosa 28 työntyy. Täten voidaan • · . säätää sitä, kuinka suureksi virtausvastus kasvaa siirtokanavan 5 suhteen, kun välittävä • 1 neste poistuu rengasmaisesta sylinteritilasta, eli kammiosta 23 venttiilin 100c • · ♦ · sulkeutumisliikkeen loppuvaiheessa siirtokanavan 5 kautta.

·· 25 Γ·2; Kuvan 5B rakenneyksityiskohtia :3: Esim. kuvasta 5B nähdään, että säätöruuvi 43 on varustettu kiertein 92, ja kyseinen ··· j·.^ säätöruuvi on tehty esim. tyssäämällä päästään 95 paksummaksi. Tällöin kyseisellä • ” 1. säätöruuvilla on hyvä kosketuspinta venttiilinohjurin 94 päällä olevaan pyöreään kiekkoon • •a ,···, 30 93, joka välittää säätöruuvin 43 liikkeen venttiilin varteen lOOe.

• · · · 2 • · · • ·· 3 • · 18 119337

Venttiilin 100c liian voimakkaan iskun istukkaansa 100b estävä iskunvaimennuksen säätö toisen poistokanvavan 7 suhteen, esim. kuvat 6 ja 1 Välittävän nesteen, kuten voiteluöljyn tai vastaavan poistuminen tapahtuu vaihtoehtoisesti toista poistokanavaa 7 pitkin. Myös tällöin venttiilin 100c sulkeutumisnopeutta voidaan 5 säätää. Säätöruuvin 43 kiertäminen ulospäin kyseisen säätöruuvin ja männän 4 välisissä kierteissä 9, aiheuttaa sen että toinen poistokanava 7 alkaa sulkeutua aikaisemmin mäntäosan 28 tullessa kyseisen poistokanavan sisemmän suuaukon eteen, jolloin virtausvastus alkaa kasvaa jo aikaisemmin. Vastaavasti säätöruuvin 43 kiertäminen sisäänpäin aiheuttaa, että toinen poistokanava 7 alkaa sulkeutua vasta myöhemmin, jolloin 10 virtausvastus alkaa kasvaa venttiilin 100c sulkeutumisliikkeen suhteen myöhemmässä vaiheessa. Toinen poistokanava 7 voidaan siirtää kammion 23 ympyrän kehällä toiseen kohtaan ja tuoda kyseisen poistokanavan 7 parhaiten kuvasta 6 nähtävä sisempi suuaukko 47 symmetrisesti samasta vastaavasta kohtaa olkapäätä 46 kuin siirtokanava 5 kammioon 23, eli ts. 90 asteen kulmassa käännettynä olkapään 46 pohjasta. Vaihtoehtoisesti, toisella 15 valmistustavalla tehtynä siirtokanava 5 suuntaisventtiileineen voidaan viedä esim. venttiilinohjauslaitteen 30 ulkopuolelle, ja tuoda kyseisen siirtokanavan 5 sisempi suuaukko (51) kammioon 23 kyseisen kammion seinämän läpi samassa kulmassa kuin toinen poistokanava 7, ts. näytettyyn nähden 90 astetta käännettynä. Tällöin myös siirtokanavan 5 sisemmän kammion 23 puoleinen suuaukko 51 voidaan tuoda sisään kammioon 23 samaan ·*·«· , 20 tapaan kuin toinen poistokanava 7, jolloin iskunvaimennuksen säätö yhtenäistyy.

Μ·»| • * , Kummallakin vaihtoehtoisella tavalla toteutettu ratkaisu antaa lähtötilanteessa *#··· • · mii. samankaltaisen ja symmetrisen asetelman virtausvastuksen ja siten venttiilin 100c iskun • * ··,·. vaimennuksen säätöön.

: .· *·· : : ··· 25 Kuvan 1 iskunvaimennuksen säätö

Esim. kuvassa 1 näytetty ratkaisu on kuitenkin myös varsin toimiva, koska mäntää 4 • · ί**'ϊ ympäröivä mäntäosa 28 pienentää välittävän nesteen rengasmaista virtaustietä männän 4 * aksiaalisen liikkeen suunnassa sitä pienemmäksi ennen männän 4 ulomman olkapään 48 • *" .·*·. osumista vasteeseensa 49, mitä ulommaksi, eli pitemmäksi säätöruuvia 43 kierretään.

,· j. 30 Kyseiset säädöt vaikuttavat samaan tapaan myös silloin, kun välittävää nestettä on poistettu #·* * ,·. · ohjausventtiilin 11 kautta sylinteritilasta 22a esim. venttiilin 100c avausliikkeen alussa.

• M

• *

Venttiilin 100c sulkeutumisnopeus voidaan täten kaikin esitetyin keinoin säätää sellaiseksi, että kyseinen nopeus ei ylitä haluttua arvoa, vaikka välittävää nestettä on poistettu ja on 19 119337 syntynyt esim. tämän patenttihakemuksen hakijan aiemmasta suomalaisesta patentista FI 102850 tunnettu ns. “kadonneen liikkeen” ilmiö.

Säätöruuvin 43 sijainti männän 4 sisällä.

5 Venttiilin iskun vaimennus istukkaansa, on ennestään tunnetulla tavalla tehty säätöruuvilla tämän patentin hakijan edellä mainitussa aiemmassa suomalaisessa patentissa FI 102850. Kyseisessä patentissa säätöruuvi ei kuitenkaan ollut vietynä minkään männän sisään, vaan se liittyi esim. keinuvipuun. Esillä olevan keksinnön kompaktimpi ratkaisu mahdollistaa säädön esim. sellaisissa moottoreissa, kuin esillä olevan keksinnön kuvissa 1-4, 7 ja 8 10 esitetään, joissa nokka-akseli on kannen 205 yläpuolinen, jolloin mm. heilahtelevat massat voidaan tunnetusti pitää pieninä. Tämä on tärkeää, esimerkiksi silloin, kun halutaan käyttää suurehkoja tai suuria kierroslukuja, tai esim. kehittää moottoria rakenteeltaan sellaiseksi, että kierrosluvun nosto tulee mahdolliseksi esim. nostamalla nokka-akseli kannen alapuolelta kannen päälle. Todennäköinen suuntaus esim. keskinopeissa 15 nelitahtimoottoreissa, joita käytetään esim. laivojen pääkoneina ja voimalaitosmoottoreina onkin eräistä tutkimusten suuntauksista päätellen nostaa kyseisten moottoreiden suurinta kierrosnopeutta esim. tehon lisäämiseksi ainakin jonkin verran. Sama suuntaus on ollut meneillään myös esim. ajoneuvojen dieselmoottoreiden kohdalla jo jonkin aikaa.

* * 20 Mäntien materiaalivaihtoehtoja ja rakenneratkaisuja.

| Männät 1 ja 4, sekä mäntäosa 28 on voidaan valmistaa mistä hyvänsä hyväksi koetusta [ materiaalista, kuten esim. terässeoksesta, tai tavanomaisia terässeoksia kevyemmästä • * .. . titaanista. Erittäin edullista on valmistaa männät osaksi tai kokonaan suhteellisen kevyestä • · · • · materiaalista, kuten esim. jostain teknisestä keraamista tai epämetallista, jonka • * 25 lämpölaajeneminen on myös pientä. Tällaisia materiaaleja ovat esim. piisulfaatti ja : V. piikarbidi, sekä näiden vaihtoehtona esim. alumiinioksidi. Nämä materiaalit eivät kestä * · • * suurta vetoa, mutta kestävät sen sijaan suhteellisen suurta puristusta, ja ne ovat lisäksi • fta ./ melko edullisia valmistaa. Itse mäntä 4 ja/tai mäntäosa 28 voi olla myös esim. alumiinia ja • *φ ,···, kyseiseen mäntään tai mäntiin voidaan sijoittaa esim. terässeoksesta valmistetut • · #·· 30 männänrenkaat tiivistyselimiksi. Vaihtoehtoisesti esim. kun mäntäosa 28 ja/tai 4 • · · f » » * . valmistetaan esim. piikarbidista, tai piisulfaatista, sen lämpölaajeneminen on niin pientä,

• iS

että välykset kammion 23 seinämien suhteen voidaan tehdä hyvin pieniksi, jolloin männänrenkaita ei todennäköisesti tarvita. Mikäli männän 1 osa Ib tehdään näytetyllä 20 119337 tavalla seinämiltään ohueksi, se on edullista valmistaa esim. terässeoksesta. Mikäli kyseinen osa tehdään esim. piikarbiidista, tai piisulfaatista, mainittu osa Ib tehdään parhaiten seinämiltään näytettyä paksummaksi.

5 Mäntien 1,4,28 yksityiskohdat, ja yksityiskohtien numerointi, kuva 5A.

Kuvasta 5A on nähtävissä parhaiten mäntien 1,4, ja mäntäosan 28 yksityiskohtien numerointi. Kyseisestä kuvasta nähdään mm., että männän 4 sisällä on kiertein kiinnitettynä jousen 2 vasteosa 52. Kyseinen vasteosa pitää jousen 2 toisen pään paikoillaan, siten, että kyseinen jousi voidaan sijoittaa sopivalle syvyydelle männän 4 sisään. Samoin nähdään, 10 parhaiten mäntää 4 ympäröivä ura 14, sekä uraan 14 johtavat reiät 15. Lisäksi erottuu männän 4 sisempi pää 42, joka lähenee lähelle parhaiten kuvassa 6 nähtävää sylinterithän 22a kokomuutosta 45, kun venttiili 100c on sulkeutumaisillaan.

Männänrenkain varustetut vaihtoehtoiset männät, kuva 5B

15 Kuvasta 5B on nähtävissä parhaiten mäntien 1,4, j a mäntäosan 28 vaihtoehtoinen rakenne, kun mäntiin on asennettuna männänrenkaat. Esim. teräksestä valmistetun männän 1 osan Ib vaihtoehtoinen rakenne 1 c nähdään tehdyksi siten, että kyseiseen osaan on tehty urat, joihin on sijoitettu esim. teräksiset männänrenkaat 84a ja 84b. Esim. alumiinista valmistettuun mäntäosaan 28' on asennettu esim. teräksiset männänrenkaat 85a ja 85b. Esim. alumiinista \ 20 valmistettuun mäntäosaan 4, on sisempään päähän asennettu esim. teräksinen ♦ * . männänrengas 86.

• · * • · : ·, ·. Kolmas poistokanava, kuva 7 ♦ · • · .··*. Kuvassa 7 nähdään vielä järjestelmä 31' ja eräs lisäpiirre, joka on suhteellisen edullisesti ·*· 25 lisättävissä alkuperäiseen järjestelmään 31. Järjestelmään 31 ’ on lisätty venttiilinpuoleisen ·’·*: männän 4 avaamaksi tuleva poistokanava, eli ns. loppupään poisto, jonka tyyppinen • · : poistokanava tunnetaan mm. tämän patenttihakemuksen hakijan aiemmin saamasta suomalaisesta patentista FI 101998. Loppupään poisto tapahtuu pitkin kolmatta ·***. poistokanavaa 59. Poistokanava 59 tulee venttiilinpuoleisen männän 4 avaamaksi venttiilin ··· ,···, 30 100c avausliikkeen aikana avausliikkeen loppupuolella kyseisen liikkeen lähestyessä • · · . ·. : lakipistettään, ennen kuin kyseinen avausliike saavuttaa lakipistettään. Kun mainittu kolmas poistokanava 59 avataan ohjausventtiilillä 60, venttiili 100c ei avaudu täysin auki-asentoon, ja kyseisen venttiilin aukioloaika lyhenee lopusta, enemmän kuin millään muulla tässä 21 119337 keksinnössä esitetyllä keinolla. Ts. vaikka nokka-akselin 19 nokka 20 vielä työntää mäntää 1 sisäänpäin, liike ei enää välity mäntään 4, koska mainittu kolmas poistokanava on avattu. Tämä tilanne on juuri alkamaisillaan kuvassa 7. Avaamalla kyseisen poistokanavan 59 ohjausventtiili 60, saavutetaan loppuosaltaan selvästi lyhennetty venttiilin 100c lyhyt 5 aukioloaika, lyhyempi kuin mitä nokka-akselin 19 nokka 20 määrää.

Venttiilin ajoituskeinojen suhteellinen riippumattomuus toisistaan, pyörteilyn aikaansaaminen palotilassa, kuva 7

Venttiilin aukenemisajankohtaa voidaan silti mainitusta loppupään poistoon liittyvästä 10 sulkeutumisen aikaistamisjärjestelystä erikseen säätää ohjaus venttiilin 11' avulla. Samoin venttiilin sulkeutumista voidaan venyttää pitemmälle kuin nokka 20 määrää ohjausventtiili 10 sulkemalla. Viimeksi mainitussa tapauksessa voidaan aikaansaada pienempi venttiilin 100c avautuma, samoin kuin ns. alkupään poistollakin. Pienempi venttiilin 100c avautuma on useissa tapauksissa edullinen esim. osakuormilla. Tämä johtuu siitä, että ilman 15 virtausnopeus venttiilin 100c kohdalla kasvaa, millä puolestaan voidaan aikaansaada halutunlaista pyörteilyä palotilassa. Palotilassa tapahtuva pyörteily puolestaan parantaa useissa tapauksissa palamistapahtumaa, sekä diesel- että bensiinimoottoreissa.

Kolmannen poistokanavan avulla saavutettavia etuja, kuva 7 ···*· ] 20 Miten suurta etua sitten saavutetaan puhtaasti venttiilin 100c monipuolisempaa ajoitusta . ajatellen tällä keksinnöllä verrattuna edellä mainittuun suomalaiseen patenttiin FI 101998, ♦IM* • · . jos kyseisestä tunnetusta keksinnöstä otetaan sekä ns. alkupään poisto ensimmäisen • · ..ι·ι poistokanavan kautta, että loppupään poisto kolmannen poistokanavan kautta. Välittävää · • e ,···, nestettä pidättämään kykenevän sisemmän kammion 23, ja siihen liittyvien ohjauselinten, • · • · · 25 kuten ohjausventtiilin 10 ja männän 1 kyljen avulla venttiilin 100c aukioloaikaa voidaan !*.*. jatkaa huomattavasti pitemmäksi kuin minkä nokka-akselin 19 nokka 20 määrää. Lisäksi, • · kun suunnitellaan polttosylinterin männät sellaisiksi, että ne eivät pääse koskettamaan ·«· venttiileitä 100c, esimerkiksi tekemällä mäntiin avoinna olevia venttiileitä vastaavat • ·· .*·*, syvennykset, voidaan jotkin sylinterit jättää ns. lepäämään ohjaamalla venttiilit 100c ··· t. |, 30 j oissakin sylintereissä pitkiksi aj oiksi kokonaan auki-asentoon moottorin edelleen pyöriessä.

,·, j Tällöin voidaan osateholla ajaa esim. siten, että monisylinterisessä moottorissa esim. vain • ·· joka toinen sylinteri tekee työtä, ja joka toisessa sylinterissä ei polteta polttoainetta. Männät liikkuvat ja saavat voitelunsa normaaliin tapaan, mutta imu-ja/tai pakoventtiili tai -venttiilit 22 119337 100c voidaan ohjata olemaan jatkuvasti auki. Tällöin lepäävän sylinterin ei tarvitse tehdä pumppaustyötä, ainakaan siinä määrin kuin esim. dieselmoottorissa tarkoitetaan. Toisinsanoen ilman painetta ei tarvitse kohottaa sylinterissä esim. puristussyttymisen vaatimalla tavalla kuumenemispisteeseen. Tällöin näiden lepäävien sylintereiden mäntien 5 liikuttaminen ei vie läheskään niin paljon hukkavoimaa, kuin jos imu- ja pakoventtiilit toimisivat normaalisti, ja vain polttoaineen syöttö kyseisiltä sylintereiltä katkaistaisiin. Sama periaate koskee myös bensiinimoottoreita, vaikka kyseisten moottoreiden puristussuhteet ovatkin alhaisemmat. Tällöin toiminnassa olevia sylintereitä voidaan kuormittaa tavalla, joka antaa pienemmän polttoaineen kulutuksen, sekä vähentää haitallisia 10 päästöjä, verrattuna siihen, että kaikkia sylintereitä käytettäisiin samalla osateholla esim. pienellä polttoaineen syötöllä.

Ohjauskanava 13 järjestelmässä 31', kuva 7 Tässä järjestelmässä 3Γ ohjausventtiiliä 11' ohjataan esim. sähköisesti, mutta 15 ohjauskanavan 13 kautta tuleva paineohjaus on jätetty pois. Tämä ei ole kuitenkaan mitenkään välttämätöntä, vaan kyseinen ohjaustapa voidaan haluttaessa säilyttää mikäli halutaan, ottamalla ohjauskanava 13 esim. hiukan eri kohdalta sylinteritilan 22a seinämän muodostamalta ympyrän kaarelta. Piirustuksen selkeyden saavuttamiseksi kyseinen ohjauskanava 13 on kuitenkin jätetty järjestelmän 31' yhteydessä kuvaamatta. On myös • * 20 samalla haluttu näyttää vaihtoehtoinen järjestelmä, jossa kyseistä kaksoisohjausta * * ohjausventtiiliä 11 vastaavalle ohjausventtiilille 1Γ ei ole.

m * * / Venttiilin 100c auki pitämisen ohjaus, kuva 7 • · · • ·

Kuinka venttiilin 100c jatkuva aukiolo joissakin sylintereissä järjestetään käytännössä?

• S

25 Ohjausventtiili 10 ja 11' suljetaan kuvan 7 järjestelmässä 31'. Kuvan 1 -4 järjestelmässä 31 suljetaan ohjausventtiilin 11' sijasta ohjausventtiili 11. Tämä periaatteessa riittää • · • t .···. molemmissa järjestelmissä, koska mäntä 4 jää paikoilleen kammion 23 jäädessä täyteen *···* välittävää nestettä. Koska mäntä 1 kuitenkin edelleen liikkuu nokka-akselin 19 nokan 20 • · « ·· liikuttamana, kyseinen mäntä 1 imee välittävää nestettä sylinteritilaan 22a. Järjestelmässä *···* 30 31 välittävä neste ei pääse poistumaan mihinkään, ja tämä johtaa järjestelmän särkymiseen, • * * l . ellei esim. täyttökanavaan 32 jäljestetä suuntaisventtiilille 35 ohivirtaustietä paluuvirtausta • # · • ·· * * varten. Kyseinen ohivirtaus voidaan kuitenkin helposti järjestää esim. suuntaisventtiilin 35 ohittavalla kanavalla, joka voidaan avata esim. ohjausventtiilillä (ei näytetty), tai millä 1 1 9337 23 hyvänsä tunnetulla tavalla.

Särkymisen estäminen venttiiliä 100c auki pidettäessä järjestelmässä 31' Järjestelmän, tai venttiilinohjauslaitteen 30 särkymisen estämiseksi järjestelmässä 3Γ, 5 riittää kun avataan kolmanteen poistokanavaan 59 johtava ohjausventtiili 60. Ohjaus venttiili 60 tehdään kuvasta 7 poiketen edullisimmin sellaiseksi, että kyseinen ohjausventtiili on auki-asennossa jousitoimisesti, ja suljetaan esim. sähköisesti, pneumaattisesti tai hydraulisesti. Tämä varmistaa sen, että paine pääsee poistumaan sylinteritilasta 22a toimintahäiriön sattuessa esim. ohjausventtiilien ohjausjärjestelmässä, tai 10 itse ohjausventtiilissä 60. Järjestelmässä, jossa ei haluta sulkea joitain sylintereitä pois toiminnasta, ohjausventtiilin 60 toiminnalle on edullisempaa, kun se on jäljestetty kuten kuvasta 7 on nähtävissä, eli perusasennossaan suljetuksi. Tämä pitää paikkansa varsinkin mikäli venttiilin 100c aukioloajan lyhentäminen loppupäästä ei todennäköisesti ole yleisimmin käytettävä kyseisen moottorin ohjaustapa.

15

Mahdollisuus kohottaa ilman tai kaasun painetta imusarjassa

Kokonaan auki olevaksi voidaan ohjata esim. nelitahtisessa moottorissa esim. vain imuventtiili, ja jättää pakoventtiili toimimaan normaalisti, mikäli tästä on etua. Tällöin . moottorin polttosylinterissä liikkuva mäntä imee ilmaa silloin kun se menee alaspäin, mutta * · . 20 palauttaa ilmaa yhteiseen imusarjaan toisten sylintereiden hyväksi ainakin silloin, kun * · . kyseisessä sylinterissä olisi normaalisti puristustahti, jossain määrin myös pakotahdin • · aikana. Järjestelmästä olisi suurempi hyöty esim. sellaisessa kaksitahtisessa moottorissa, • · jossa myös imuvaihetta ohjataan venttiilin avulla, mikä on kuitenkin ainakin toistaiseksi • · • · .***. hyvin harvinainen ratkaisu. Edullinen ratkaisu voitaisiin saavuttaa myös esim. silloin, kun ·· · 25 pakoventtiili voitaisiin samalla kokonaan sulkea. Tällöin ns. lepäävässä sylinterissä olisi :*·*; imuja poisto vuoronperään kussakin lepäävässä sylinterissä. Tämä voidaankin aikaansaada ϊ.,.ϊ esim. kuvan 7 järjestelmässä 31' siten, että täyttökanavaan 32 lisätään ohjausventtiili, jolla täyttökanava saadaan kokonaan, tai lähes kokonaan suljettua (ei näytetty). Kolmanteen :***: poistokanavaan 59 lisätään suuntaisventtiili, joka sallii vain ulospäin virtauksen (ei ··· .···. 30 näytetty). Ohjausventtiilit 10 ja 1Γ suljetaan, ja ohjausventtiili 60 avataan. Tällöin välittävä • · · ; neste sylinteritilassa 22a vähenee tasolle, jolla kyseinen neste ei kykene aikaansaamaan • *5 männän 4 liikettä ainakaan merkittävässä määrin.

24 119337

Keksinnön soveltaminen järjestelmään, jossa paine- tai liike-energia saadaan muulta toimilaitteelta kuin nokka-akselilta.

Esillä olevan keksinnön järjestelmä ei ole välttämättä riippuvainen perinteisesti venttiileitä ohjaavasta nokka-akselista, vaan mäntää 1, tai suoraan mäntää 4 liikuttavia painepulsseja 5 voidaan tuottaa muullakin tavoin kuin nokka-akselin 19 nokalla 20. Esimerkkinä tästä voidaan mainita, että paine tuotetaan esim. öljypumpulla, ja painepulssit jakaa sellainen esim. pyörivä akseli, jonka läpi on johdettu ohjauskanavia, jotka jakavat painepulssit tarvittavalla tavalla vuorotellen kunkin sylinterin kullekin venttiilille. Vaihtoehtoisesti useanokkainen nestepumppu tuottaa jossain kauempana venttiilinohjauslaitteesta 30 10 painepusseja (ei näytetty), jotka ohjataan putkistoa pitkin venttiilinohjauslaitteelle. Esimerkkinä nokka-akselittomasta järjestelmästä esitetään vielä kuva 8, jossa nähdään eräs esimerkki nokattomasta järjestelystä.

Kuvan 8 järjestelmä 78, venttiilin avausliike 15 Kuvassa 8 nähdään järjestelmä 78, jossa on mäntää 1 ainakin jossain määrin vastaava ns. lähettävä mäntä 64, joka antaa välittävän nesteen välityksellä liikkeelle lähettävän liikkeen venttiilinpuoleiselle männälle 4. Lähettävä mäntä 64 liikkuu kyseistä mäntää ympäröivään runko-osaan 63 tehdyssä sylinteritilassa 65. Lähettävään mäntään 64 kuuluu edullisesti ulompi osa 64', sekä sisempi osa Ib, joka on kiertein kiinnitetty osaan 64’. Männän 64 • · ....; 20 sisempi osa 1 b on edullisesti samanlainen kuin männässä 1 oleva sisempi osa 1 b. Täten vain ·... j männän 1 osaa la vastaava osa 64' on erilainen männässä 64, kuin männässä 1. Myös itse *:··· venttiilinohjauslaite 30 on alempaan runko-osaan 57 rajoittuvalta alaosaltaan samanlainen kuin esim. kuvan 7 järjestelmässä 3Γ, tai vaihtoehtoisesti samanlainen kuin esim. kuvan 1 • · · L. J järjestelmässä 31. Järjestelmän 78 ohjausventtiilit ja esim. venttiilin 100c ajoituksen 25 ohjausjärjestelyt ovat samanlaiset kuin järjestelmässä 3Γ, niiltä osin kuin ne eivät ·· ♦ : V suoranaisesti liity ylempään runko-osaan 63.

• · · • · • · • · · « • · • *·· Männän 64 liikkeellepanevana voimanlähteenä paineen alainen välittävä neste *··

Kyseinen lähettävä mäntä 64 saa liike-energiansa työliikkeeseen painekanavaa 69 pitkin 30 esim. kierrettävän tuloventtiilin 70 kautta johdettavan paineenalaisen välittävän nesteen : välityksellä. Työliikkeen pituuden rajoittaa parhaiten lähettävässä männässä 64 oleva olkapää 75, lähettävän männän 64 tullessa sylinteritilansa 65 sisempään päähän. Nestepaine johdetaan painekanavaan 69 tulopuolen yhdyskanavasta 71. Mainittu tulopuolen 25 119337 yhdyskanava 71 on monisylinterisessä moottorissa useiden vastaavien tuloventtiilien 70 välityksellä edullisesti yhteydessä useiden polttosylinterien venttiiliä 100c vastaaviin venttiileihin, ainakin yhteen vastaavaan venttiiliin (100c) kussakin moottorin polttosylinterissä. Kaaviomaisesti esitettynä nähdään, kuinka välittävän nesteen, kuten esim. 5 voiteluöljyn paine johdetaan nestepumpulta 76 painepuolen menokanavaa 80 pitkin mainittuun yhdyskanavaan 71. Järjestelmään kuuluu edullisesti myös imusiivilä 77 ja suodatin 78. Lisäksi järjestelmään kuuluu edullisesti paineenrajoitin 82b, joka rajoittaa paineen haluttuun ylärajaan.

10 Venttiilin 100c sulkuliike

Poistoventtiilin 67 avulla paine sylinteritilasta 65 päästetään pois, kun männän 64 työliikkeen lakipiste on saavutettu, ja/tai tietty aika täyttynyt ja/tai esim. moottorin kampiakselin kiertoliike on tullut haluttuun asemaan. Esim. kyseinen asentotieto saadaan esim. kampiakselin asennontunnistimella mihin hyvänsä tunnettuun tapaan, ja syötetään 15 yhtenä syöttötiedoista 210 ohjausyksikölle 110. Ohjausventtiili 67 päästää välittävän nesteen poistokanavan 66 kautta poistopuolen yhdyskanavaan 68. Yhdyskanavasta 68 välittävä neste pääsee esim. säiliöön 58, tai edullisimmin varaajasäiliöön 16. Viimeksi mainitussa tapauksessa välittävä neste säilyttää ainakin osan paine-energiastaan varaajasäiliössä 16. Parhaiten nestepumppu 76 myös imee nestettä kyseisestä * * 20 varaajasäiliöstä 16, jolloin mainitun nestepumpun ei tarvitse kohottaa painetta nollapisteestä * alkaen, vaan kyseistä pumppua 76 voidaan käyttää paineen nostamiseen suuremmaksi, siten [ että paine kykenee riittävän nopeasti aikaansaamaan männän 64 tarvittavan työliikkeen.

• · , Männän 64 paluuliike tapahtuu jousen 2, sekä sylinteritilassa 22a vaikuttavan välittävän • · * • · *..! nesteen paineen ja venttiilin 100c jousen lOOd avulla. Toisen, männän 64 sylinteritilaan • · 25 sijoitetun jousen 77 avulla männän 64 paluuliikettä voidaan tarvittaessa varmistaa. Venttiilin 100c avausliikettä voidaan myöhäistää ja sulkeutumisliikettä aikaistaa tai • * · . * · ·. myöhäistää kaikin tässä keksinnössä esitetyin keinoin, j oita on esitetty j äij estelmien 31 j a • · · 31'yhteydessä.

• ·( • · * » · • · • * · 30 Varmatoiminen ohjaustavan tarve esim. laivojen pääkoneisiin • · · • · · ! , Esim. laivan pääkoneen toimintahäiriö saattaa aiheuttaa aluksen tuuliajolle jäämisen, joka • "·· voi koitua kohtalokkaaksi sekä laivalle, että sen lastille ja miehistölle. Samoin voimalaitosmoottorin toimintahäiriö voi lopettaa sähkönjakelun, mikäli muuta* sähkön 26 119337 lähdettä ei ole. Järjestelmä 78 vastaa toiminnaltaan muutoin kuvan 7 järjestelmää 31', mutta nokka-akseli on korvattu keinoilla johtaa työliikkeen aiheuttava nestepaine sylinteriin 65. Järjestelmä 78 on erityisen edullinen silloin, kun halutaan varmistaa, että esim. laivan moottorissa tapahtuu suurella varmuudella aina imu- ja pakoventtiilien ja/tai 5 kaasunohjausventtiilien perusohjaus. Tätä varmaa perusohjausta varioidaan kaikkien tässä keksinnössä esitettyjen ajoitusmuutoksen keinojen avulla, tai valitsemalla kyseisistä ajoituskeinoista ne, jotka katsotaan parhaiksi kyseisen moottorin toiminnan ohjaukseen. Välittävän nesteen tuloventtiiliä 70 ja poistoventtiiliä 67 ohjataan millä hyvänsä tunnetulla tavalla hydraulisesti, pneumaattisesti, tai sähköisesti (ei näytetty). Ohjausventtiileinä 67 ja 10 70 voidaan käyttää mitä hyvänsä tunnettua ohjaus venttiiliä, esim. sellaisia, joita on kuvattu järjestelmien 31 ja 3 Γ yhteydessä. Tällöin ohjausyksikkö 110 määrää niiden avautumis- ja sulkeutumisajan ohjelmakoodiin syötettyjen käskyjen ja moottorin toimintatilasta mm. erilaisilta antureilta ja mittalaitteilta saatavien syöttötietojen 210 perusteella, joita annetaan pitkin syöttöjohtimia 210 ja 83. Ohjausyksikkö ohjaa esim. sähköisesti kyseisiä 15 ohjausventtiileitä. Kyseinen ohjaus voidaan tehdä esim. lähtöjohdinten 210 avulla.

Varmatoiminen järjestelmä

Erittäin edullisen ja varmatoimisen tavan ohjata useita venttiileitä muodostaa järjestely, jota tämä keksintö suosittelee erityisesti aiemmin näytettyjen nokka-akselin nokkiin liittyvän • · ....: 20 ohj auksen ohella silloin, kun toimintavarmuus on hyvin tärkeä tai tärkein kriteeri, ja se on ·;··* seuraava: • · !*·*: Pyörivin akselein aikaansaatu varmatoiminen ohjausventtiilijärjestely

Poistoventtiilin 67 muodostaa poraus, joka on tehty pitkähköön akseliin, jossa on useita 25 muitakin venttiileitä (100c) ohjaavia vastaavia porauksia. Kyseinen akseli on esim.

** * : *.· hammasrattaan tai hammasketjun avulla kytketty esim. moottorin kampiakseliin, siten että • · · • · **..* saadaan aikaan haluttu pyörimisnopeus, esim. 0.25 kertaa kampiakselin pyörimisnopeus ·* • *·· nelitahtikoneessa ja 0.5 kertaa kampiakselin pyörimisnopeus kaksitahtikoneessa. Nokka- • · · akseliin nähden puolittunut pyörimisnopeus johtuu siitä, että ohjausventtiili 67 aukeaa 30 kaksi kertaa yhden 360 asteen pyörähdyksen aikana. Tuloventtiilin 70 muodostaa parhaiten vastaavaan toiseen erilliseen akseliin tehty vastaava poraus. Ohjausventtiilien 70, 67 näytetyt asennot ja mäntien 64 ja 4 asennot eivät vastaa tällaista porauksin varustettuun akseliin liittyvää täsmällistä ajoitusjärjestelyä, vaan kuvassa 8 nähtävät asennot voidaan 27 119337 ohjata esim. silloin kun esim. yksittäisiä ohjausventtiileitä 70, 67 ohjataan sähköisesti, pneumaattisesti tai hydraulisesti. Kyseisiin kiertyviin akseleihin liittyvät poraukset ja kiertymiskulmat, sekä ajoitukset ovat alan ammattimiehelle ilmeisiä.

5 Asennetaan valmiiksi koottuna pakettina Lähettävän männän runko-osa 63 on kiinnitetty laipastaan 74 venttiilinohjauslaitteen 30 runkoon 57 pultein 72. Laipan 74 ja venttiilinohjauslaitteen 30 välissä on parhaiten tiiviste 79. Lähettävän männän 64 sylinterien 65 runko-osa 63 muodostaa siten esim. pitkänomaisen useita lähettävän männän 64 sylinteritiloja (65) käsittävän paketin. Parhaiten 10 tällainen paketti liitetään useisiin venttiilinohjauslaitteisiin 30, ja asennetaan moottorin kannen 205 päälle yhdessä kyseisten venttiilinohjauslaitteiden kanssa valmiiksi kasattuna kokonaisuutena mäntineen 64 ja ohjausventtiileineen 70, 67, jotka voivat olla erillisiä venttiileitä, tai koostua kuvatulla tavalla esim. kahdesta akselista porauksineen. Tällainen kokonaisuus kiinnitetään kansirakenteisiin venttiilinohjauslaitteisiin 30 liittyvin 15 kiinnityssokin tai -pultein 39a, 39, jonka jälkeen myös löyhällä asennettaessa olleet pultit 72 kiristetään.

Monipuolinen ajoituksen ohjaus säilytettävissä toimintavarmuudesta tinkimättä , Tällaisen järjestelmän 78 etuna tavanomaiseen täysin nokattomaan, siis ts. nokka- • · i <; 20 akselittomaan järjestelmään nähden on suurempi toimintavarmuus ja pitempi huoltoväli, · varsinkin kun käytetään moottorin pyörimisliikkeen avulla kiertyviä ohjausventtiileitä 70, • · 67. Kun lisäksi käytetään lähettävää mäntää 64, sen sijaan, että suoraan nestepaineella {V. ohjattaisiin mäntää 4, voidaan säilyttää mm. ns. alkupään poiston ajoitusvaikutus, sekä ns.

* · :'**· loppupään poiston ajoitusvaikutus. Tämä johtuu siitä, että lähettävä mäntä 64 sulkee ··♦ 25 ensimmäisen poistokanavan 12 työliikkeen aikana, työliikkeen alussa, sekä avaa j*‘|: siirtokanavan 5 suuaukon 6 venttiilin 100c paluuliikkeen ajoittamiseksi, kun ··· ohjausventtiiliä 10 pidetään suljettuna.

»« • · • ♦· : | ”: Osaksi kaaviomainen esitystapa valittu toimintaperiaatteen valaisemiseksi 30 Painepuolen tulokanava 80 ja poistopuolen menokanava 81 voidaan edullisesti tuoda esim.

•\j moottorin polttosylinterien kannen 205 läpi tuotavien porausten kautta runko-osaan 63, siis • · runko-osan pohjasta, esim. keskimmäisten kunkin pitkänomaisen asennusvalmiin paketin muodostavien sylinterien 65 välistä. Kuvassa 8 näytetty kaaviomainen kuvaustapa, jossa 28 119337 tulokanava 80 ja menokanava 81 on ylhäällä sivuilla on valittu lähinnä siksi, että pääperiaate tulisi jo piirustusta 8 katsomalla helpolla tavalla pääperiaattein ymmärrettäväksi ilman tekstiäkin. Koska todellinen ja suositeltavin asennustapa ei ole edullisin näytetyllä tavalla, esim. putkiyhteet tulokanavaan 80 ja menokanavaan 81, joita kyseinen asennustapa 5 edellyttäisi, on j ätetty esittämättä.

Paineen aikaansaaminen pienehkössä moottorikokoluokassa

Varaajasäiliöön 16 liittyvät järjestelyt voidaan tehdä esim. samoin kuin kuvassa 1 myös kaikissa muissakin kuvissa. Toisaalta esim. pienehkössä moottorikokoluokassa voidaan 10 ehkä hyötyä jättämällä paineakku 62 kokonaan pois, jolloin paine nousee nopeammin pelkästään pumpun 36 avulla ilman erityisjäijestelyjä moottoria käynnistettäessä seisokin jälkeen. Muussakin mielessä esitetyt ajatukset nojaavat edellä sanottuun, eikä kaikkien jäijestelmien yhteydessä ole toistettu sitä, että toiminnassa on samankaltaisuus edellä esitettyyn nähden.

15

Keksinnön selityksen ajoitustapojen erittelyn ja käyrästön apuna käyttö

Aiemmin keksinnön selityksessä, sivulla 8, kuvailtiin ohjausventtiilien 10 ja 11 avulla aikaansaatavia venttiilien ajoituksia luettelomaisesti eriteltynä kohdissa A-F. Mainittua kuvien 1-4 järjestelmään 31 soveltuvaa kuvausta täydentää seuraavaksi esitettävä kuvan 9 • · 20 käyrästö. Vaikka kuvaan 9 liittyy oma selityksensä, esim. kyseistä luettelomaista ·...: toimintojen kuvausta voidaan käyttää apuna kuvan 9 käyrästön ymmärtämiseksi paremmin.

• · :**[: Venttiilien liikkeet kampiakselin kiertymiskulman funktiona, kuva 9 : Kuvassa 9 esiintyvät venttiilien 100c liikkeen perusperiaatetta kuvaavat käyrät syntyvät 25 esim. nokkageometrian tai jäijestelmässä 78 tuloventtiilin 70 ja poistoventtiilin 67 ·· I 1. · ajoituksen ja kunkin venttiilinohjauslaitteen 30 asettamissa rajoissa, kun välittävän nesteen ·*** *·..· purkausmäärät ja/tai poistokanavien purkausaukkojen asema on suunniteltu tietyllä tavalla.

1.· Venttiilien liikkeet on esitetty kampiakselin kiertymiskulman funktiona. Käyrät I kuvaavat »»· pakoventtiilin ohjausta ja käyrät III imuventtiilin ohjausta. Kyseiset käyrät näyttävät Φ :1·1: 30 peruskäyrät, jotka aikaansaadaan pitämällä avattuna tai suljettuna tiettyjä ohjausventtiileitä.

Niitä käyriä ei ole kuvattu, jotka syntyvät portaattomasti varioimalla esim. ohjausventtiilille syötettävän virran katkaisuhetkeä, tai kytkemishetkeä, eikä myöskään kuin aavistuksenomaisesti niitä, joita aikaansaadaan yhdistämällä eri käyriä tai käyrän osia 29 1 1 9337 toisiinsa.

Käyrien liittäminen eri järjestelmiin

Kaikki muut käyrät syntyvät kaikissa näytetyissä jäqestelmissä 31,3 Γ ja 78, paitsi käyrät 12 5 ja III2, jotka liittyvät ns. loppupään poistoon, joka on aikaansaatavissa kuvien 7 ja 8 jäijestelmissä 3Γ ja 78 avaamalla poistokanavan 59 ohjausventtiili 60. Kaikki muut käyrät ovat siis aikaansaatavissa esim. kuvien 1-4 jäijestelmässä 31.

Käyrät 10 ja IHO, kuten nokka tai ohjausventtiilit 70,67 määräävät 10 Pakoventtiiliä kuvaava käyrästön I käyrä 10 toteutuu, kun ohjausventtiili 10 on auki ja ohjausventtiilit 11 tai 1Γ, sekä järjestelmissä 31'ja 78 myös ohjausventtiili 60 on kiinni. Imuventtiiliä kuvaava käyrästön III käyrä IHO toteutuu, kun ohjausventtiili 10 on auki ja ohjausventtiilit 11 tai 11', sekä järjestelmissä 31'ja 78 myös ohjausventtiili 60 on kiinni. Tällöin venttiilinohjauslaite 30 toimii pelkästään nokka-akselin 19 nokan 20, tai 15 jäijestelmässä 78 ainoastaan ohjausventtiilien 70, 67 määräämällä tavalla.

Käyrät II ja III1, kuten ensimmäisen poistokanavan 12 avattu ohjausventtiili 11, tai 11' määrää , Pakoventtiiliä kuvaavan käyrästön I käyrä II toteutuu, kun ohjausventtiili 10 on auki ja • · , 20 ohjausventtiilit 11 tai 11’, on auki, sekä järjestelmissä 31' ja 78 myös ohjausventtiili 60 on • · in . kiinni. Imuventtiiliä kuvaavan käyrästön III käyrä III 1 toteutuu, kun ohjausventtiili 10 on • · auki ja ohjausventtiilit 11 tai 1Γ, on auki, sekä järjestelmissä 31'ja 78 myös ohjausventtiili • · .*·.·. 60 on kiinni. Tällöin venttiilinohjauslaite 30 toimii ensimmäisen poistokanavan 12 kautta • ·* • * * *. tapahtuvan poiston ja nokka-akselin 19 nokan 20, tai jäijestelmässä 78 ohjausventtiilien 70, *»· 25 67 määräämällä tavalla.

M · • e · • · * · Käyrät 13 ja III13, kuten toisen poistokanavan 7 suljettu ohjausventtiili 10 ja I'·.. siirtokanavan aukkoa 6 avaava männän 1 tai 64 osa Ib määräävät :***: Pakoventtiiliä kuvaava käyrästön I käyrä 13 toteutuu, kun ohjausventtiili 10 on kiinni ja t·» 30 ohjausventtiili 11 tai 1Γ, on auki vasta siirtokanavaa 5 tapahtuvaa poistoa varten, eli • · · t . *. ϊ venttiilin 100c avausliikkeen alussa kiinni, tai vaihtoehtoisesti kuvien 1 -4 jäijestelmässä 31, .

• *! kun ohjausventtiili 11 sulkeutuu miltei välittömästi oltuaan ohjauskanavan 13 avaamana, koska ns. pitovirtaa ei anneta. Järjestelmissä 31'ja 78 myös ohjausventtiili 60 on kiinni.

30 119337

Vastaava imuventtiilin ohjaus

Imuventtiiliä kuvaava käyrästön III käyrä III3 toteutuu, kun ohjausventtiili 10 on kiinni ja ohjausventtiili 11 tai 11', on auki vasta siirtokanavaa 5 tapahtuvaa poistoa varten, eli venttiilin 100c avausliikkeen alussa kiinni, tai vaihtoehtoisesti kun ohjausventtiili 11 5 sulkeutuu miltei välittömästi oltuaan ohjauskanavan 13 avaamana, koska ns. pitovirtaa ei anneta. Jäqestelmissä 3Γ ja 78 myös ohjausventtiili 60 on kiinni.

Käyrät 12 ja III2, kuten kolmannen poistokanavan 59 avattu ohjausventtiili 60 ja nokka-akselin 19 nokka 20 tai ohjausventtiilit 70,67 määräävät. Vain järjestelmissä 10 31' ja 78 aikaansaatavat käyrät.

Pakoventtiiliä kuvaava käyrästön I käyrä 12 toteutuu, kun ohjausventtiili 10 on auki ja ohjausventtiilit 11 tai 11' on kiinni, ja ohjausventtiili 60 on auki. Imuventtiiliä kuvaava käyrästön ΠΙ käyrä III2 toteutuu, kun ohjausventtiili 10 on auki ja ohjausventtiilit 11 tai 11' on kiinni, sekä ohjausventtiili 60 on auki. Tällöin venttiilinohjauslaite 30 toimii nokka-15 akselin 19 nokan 20, tai järjestelmässä 78 ohjausventtiilien 70, 67, sekä avatun ohjausventtiilin 60 määräämällä tavalla.

Lisäksi yhdistelemällä eri käyriä eri tavoin, saadaan aikaan lisää erilaisia venttiilin "((· 100c aukioloaikoja. Esimerkkinä tästä: • * 20 • · Käyrien 11,12 ja 13 yhdistäminen

Pakoventtiili avataan käyrän II mukaan, mutta suljetaan käyrän 12 tai käyrän 13 mukaan. Kummassakin tapauksessa ohjausventtiili 11 tai 11' on venttiilin avausliikkeen aikana auki.

* *

Loppuosan 12 noudattaminen aikaansaadaan pitämällä ohjausventtiiliä 10 ja ohjausventtiiliä 25 60 auki. Loppuosan 13 noudattaminen puolestaan aikaansaadaan, kun ohjausventtiili 10 on • · · : V kiinni ja ohjausventtiili 60 on kiinni. Viimeksi mainitussa tapauksessa käyrä II yhtyy ·· katkoviivalla 14 käyrään 13. Muitakin käyriä aikaansaadaan. Katkoviivalla 14 voidaan yhdistää käyriä 12 ja 13. Käyrä 12 voi alkaa käyrästä 10 tai käyrästä II ohjausventtiilin 11, tai • · o ? „ t ϊ 11' asennosta riippuen.

30 • * t v * Käyrien ΠΙ1, III2 ja 1113 yhdistäminen φ ·

Imuventtiili avataan käyrän III1 mukaan, mutta suljetaan käyrän III2 tai käyrän ΙΙΪ3 mukaan. Kummassakin tapauksessa ohjausventtiili 11 tai 1Γ on venttiilin avausliikkeen aikana auki.

31 119337

Loppuosan HI2 noudattaminen aikaansaadaan pitämällä ohjausventtiiliä 10 ja ohjaus venttiiliä 60 auki. Loppuosan 13 noudattaminen puolestaan aikaansaadaan, kun ohjausventtiili 10 on kiinni ja myös ohjausventtiili 60 on kiinni. Viimeksi mainitussa tapauksessa käyrä ΙΠ1 yhtyy katkoviivalla ΙΠ5 käyrään III3.

5 Käyrän 13 toteutuminen

Pakoventtiilin kuvaaman käyrästön I käyrä 13 toteutuu, kun ohjausventtiili 10 on kiinni ja ohjausventtiilit 11 tai 11', sekä on auki vasta siirtokanavaa 5 tapahtuvaa poistoa varten, eli venttiilin 100c avausliikkeen alussa kiinni, tai sulkeutuu miltei välittömästi, koska ns. 10 pitovirtaa ei ohjata, sekä jäijestelmissä 3 Γ ja 78 myös ohjausventtiili 60 on kiinni.

Käyrän ΙΪΙ1 toteutuminen

Imuventtiilin kuvaaman käyrästön III käyrä III 1 toteutuu, kun ohjausventtiili 10 on auki ja ohjausventtiilit 11 tai 1Γ, sekä on auki, sekä järjestelmissä 31'ja 78 myös ohjausventtiili 60 15 on kiinni. Tällöin venttiilinohjauslaite 30 toimii ensimmäisen poistokanavan 12 ja nokka-akselin 19 nokan 20, tai järjestelmässä 78 ohjausventtiilien 70,67 määräämällä tavalla.

Eräiden käyrien yhtyminen

Loppupään poistojen, eli kolmannen poistokanavan avaamisen aiheuttamat käyrät 12 ja III2 • · . 20 voivat yhtyä leikkauskohdassaan nokka-akselin nokkien 20 muodon tai ohjausventtiilien 70, • e 67 ajoituksen yksin määräämiin käyriin ΙΙΙ0,10 ja/tai lisäksi alkupään poistojen aiheuttamiin • · ,f(<: käyriin. Pitämällä auki sekä alkupään poistoventtiiliä 11,11', että loppupään poistoventtiiliä • 60, saadaan venttiilin 100c liike eräissä tapauksissa noudattamaan osaksi kummankin • · . * * *. poiston aiheuttamaa käyrää edellä kuvatulla tavalla.

··· 25 j * * *: Pakokaasun sisäinen takaisinkierräty s s"]: Itse venttiilien (100c) ajoitukset voidaan luonnollisesti valita toisin kuin kuvan 9 ehkä ;'. t jossain määrin esim. venttiilien ristiin menon, eli overlapin suhteen liioitellut käyrät ·*"; näyttävät. Käyrien tarkoituksena onkin pääasiassa paremmin valaista kuvailluissa ··· 30 järjestelmissä esitettyjen toimintamekanismien vaikutusta venttiilien 100c ajoitukseen.

• · « . ·. : Kuitenkin voidaan sanoa, että esimerkiksi sij oittamalla pakoventtiiliä ohj aavan j ärj estelmän 3 Γ tai 78 kolmas poistokanava 59 sylinterinsä korkeusaseman suhteen siten, että kyseinen kanava aukeaa riittävän aikaisessa vaiheessa, voidaan venttiili 100c saada sulkeutumaan 32 119337 niin aikaisin, että saadaan aikaan pakokaasun sisäinen EGR, eli takaisinkierrätys. Tällöin käyrä 12 saadaan päättymään esimerkiksi jo ennen yläkuolokohtaa PMB. Tällöin osa pakokaasusta jää sylinteriin osallistuen seuraavaan täytökseen, jolloin haitallisia päästöjä, kuten esim. typpioksidipäästöjä voidaan alentaa. Tämä on hyvä vaihtoehto tunnetuille 5 tavoille kierrättää takaisin pakokanavasta pakokaasua sylinteriin.

Ns. Millerin menetelmä

Sen sijaan esim. imuventtiilin myöhäinen sulkeminen osapuilleen käyrän ΠΙ3 tavalla pitkälti alakuolokohdan jälkeen, on todennäköisesti hyödyllinen, koska sen avulla voidaan saada 10 käyttöönotettua ns. Millerin menetelmä. Kyseisessä menetelmässä puristustahti lyhennetään työtahtia lyhyemmäksi, jolla aikaansaadaan mm. polttoaineen säästöä ja pystytään vähentämään haitallisia päästöjä. Millerin menetelmä voidaan siis esillä olevan keksinnön avulla kytkeä päälle ja pois. Kun kyseinen menetelmä on pois kytkettynä, voidaan esim. tehoa kasvattaa toisella venttiiliajoituksella esim. tilapäisesti. Samoin ns. sisäinen EGR, eli 15 sisäinen pakokaasujen takaisinkierrätys saadaan päälle ja pois tarpeen mukaan. Suurempi teho saadaan haluttaessa esim. tilapäisesti, kun mainittu EGR on pois kytkettynä.

On selvää, että keksintö ei rajoitu ilmentymiin, jotka on näytetty, vaan useat muunnokset on . mahdollista toteuttaa kaikkien tässä selityksessä ja seuraavissa vaatimuksissa esiintyvien • · j ti. 20 laitejärjestelyjen erilaisina yhdistelminä.

• 9 ···«! * · • · ·· * • · · • · • · *·· • · • · ««· ·· · • · · • · • · ··· 9 ♦ • · ··· ·· • · • *· *♦· • · • · 999 • 99· 9 9· 9 9· • 9 9 9 9 · • 99 • 9

Claims (12)

119337

1. Hydraulinen laitejärjestely (31, 3Γ, 78) polttomoottorin venttiilien toiminnan ohjaamiseksi, kun moottoriin kuuluu ainakin yksi imuventtiili (100c) ja/tai ainakin yksi pakoventtiili (100c) 5 ja/tai ainakin yksi kaasumaisen polttoaineen ohjausventtiili (100c) kutakin polttosylinteriä kohden, laitejärjestelyyn kuuluessa nokka-akselin (19) nokan (20) puoleinen mäntä (1) tai vaihtoehtoisesti välittävän nesteen tulokanavan (69) puoleinen lähettävä mäntä (64) ja venttiilin (100c) puoleinen mäntä (4), sekä mäntien (1, 64, 4) välinen sylinteritila (22a, 22b) johon liittyy mäntien (1, 64, 4) välistä voimaa välittävän nesteen täyttökanava (32), kun nokka-akselin (19) 10 nokan (20) puoleinen mäntä (1) tai kyseisen männän kanssa vaihtoehtoinen lähettävä mäntä (64) sulkee avatusta sylinteritilasta (22a) ensimmäisen, ns. alkupään poiston poistokanavan (12), liikkuessaan sisäänpäin, eli liikkuessaan nokka-akselin (19) nokan (20) tai tulokanavassa (69) vallitsevan paineen vaikutuksesta nokka-akselin (19) nokasta (20) tai tulokanavasta (69) poispäin, jolloin venttiilin (100c) avautumismatkaa voidaan pienentää ja avautumishetkeä kampiakselin 15 kiertymiskulman suhteen voidaan myöhäistää, sekä vastaavasti sulkeutumishetkeä kyseisen kiertymiskulman suhteen aikaistaa sallimalla poistovirtaus ensimmäisen poistokanavan (12) kautta ennen mainittua sulkemista, laitteeseen kuuluessa lisäksi välittävää nestettä pidättävä sisempi kammio (23), sekä mainittuun sisempään kammioon (23) liittyvä toinen poistokanava (7) ja mainittuun toiseen poistokanavaan liittyvä ohjauselin (10), jonka ohjauselimen (10) ollessa 20 auki venttiilinpuoleinen mäntä (4) liikkuu välittävän nesteen välityksellä ulospäin ja ""· venttiilinjousen (lOOd) voimalla sisäänpäin, mutta mainittu liike sisäänpäin estyy, kun ohjauselin * 1 (10) suljetaan, jolloin venttiilin (100c) sulkeutumishetkeä kampiakselin kiertymiskulman suhteen * 1 voidaan myöhäistää venttiilin (100c) avautumismatkan pysyessä samana, siihen saakka, kunnes φ nokka-akselin (19) nokan (20) puoleinen mäntä (1) tai mainitulle männälle (1) vaihtoehtoinen * · 1 · ;' 25 lähettävä mäntä (64) avaa välittävää nestettä pidättävään kammioon (23) johtavan siirtokanavan • · **··1 (5) suuaukon (6), kyseisen männän (1, 64) liikkuessa ulospäin, tunnettu siitä, että viimeksi , mainittu siirtokanava (5) suuaukkoineen (6) on edellä mainittuihin poistokanaviin (12, 7) nähden • · « * · · ‘.V, kokonaan erillinen kanava, ja että ensimmäiseen poistokanavaan (12) kuuluu ohjauselimet (11, * # • · 1Γ, 111) poistovirtauksen ohjaamiseksi, ja toiseen poistokanavaan (7) kuuluu ohjauselimet (10) * · · 30 poistovirtauksen ohjaamiseksi, ja että kumpaankin poistokanavaan (12, 7) liittyviä • 1 *'1;2 poistovirtauksia voidaan erikseen ohjata. • · • · • · · »·1 1 · • · 1 • ·· 2 • · 119337

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitejäijestely, tunnettu siitä, että venttiilinpuoleinen mäntä (4) avaa kolmannen, ns. loppupään poiston poistokanavan (59), polttosylinterin venttiilin (100c) avausliikkeen loppupäässä, jolloin kyseisen venttiilin (100c) avausmatkaa voidaan pienentää ja sulkeutumishetkeä kampiakselin kiertymiskulman suhteen aikaistaa sallimalla poistovirtaus 5 kyseisen poistokanavan (59) kautta, ja että mainittuun poistokanavaan (59) kuuluu ohjauselimet (60) poistovirtauksen ohjaamiseksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 ja/tai 2 mukainen laitejäijestely, tunnettu siitä, että venttiilin (100c) sulkeutumishetkeä kampiakselin kiertymiskulman suhteen voidaan välittävää nestettä pidättävään 10 sisempään kammioon (23), liittyvän toisen poistokanavan (7) ohjauselinten (60) ja kolmannen, ns. loppupään poiston poistokanavan (59) ohjauselinten (60) avulla muuttaa ainakin kolmeen eri sulkeutumishetkeen, ilman että vaikutetaan venttiilin (100c) avautumisajankoiltaan.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitejäijestely, tunnettu siitä, että polttosylinterissä oleva 15 venttiili (100c) avautuu aikaisemmin ja avautumismatka on suurempi ensimmäiseen, ns. alkupään poiston poistokanavaan (12) liittyvän ohjauselimen (11, 1Γ, 111) ollessa kiinni, kuin kyseisen ohjauselimen (11, 1Γ, 111) ollessa auki, ja että polttosylinterin venttiilin (100c) avautumishetkeä mainitun venttiilin (100c) kunkin noston alussa voidaan tarvittaessa portaattomasti säätää ohjauselimin (11, 11’, 111). 20

**"· 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitejärjestely, tunnettu siitä, että ensimmäisen, ns. alkupään * * poiston ohjauselin (11, 1Γ, 111) on ohjausventtiili (11, 11', 111), joka on varustettu kaksin * ' ohjauselimin (73a, 73b), ja että toinen ohjausventtiilin (11, 11', 111) ohjauselin (73a) toimii hydraulisesti mäntien (1, 64,4) välisestä tilasta ohjauskanavaa (13) pitkin saatavalla paineella. **· * « ** ** 25

* · · • · **·* 6. Patenttivaatimuksen 4 ja 5 mukainen laitejärjestely, tunnettu siitä, että ohjausventtiilin (11, , 1Γ, 111) avaaminen tehdään hydraulisesti mäntien (1, 64, 4) välisellä välittävällä nesteellä, kun • · · • · φ !!! jokin männän (4) osa avaa toistuvasti kyseisen ohjauskanavan (13), ja että ohjausventtiili (11, • · *" 1Γ, 111) avataan kyseisellä tavalla hydraulisesti, mutta aukipitämistä jatketaan esim. sähköisen • · · •;*| 30 ohjauksen avulla, joka vaikuttaa toiseen ohjausventtiilissä (11, 1Γ, 111) olevaan sähköiseen · '·;·* ohjauselimeen (73b), ja että ohjausventtiiliä (11, 1Γ, 111) pidetään avoinna ainakin sen aikaa, • · ; kun siirtokanavan (5) kautta purkautuu välittävää nestettä männän (1) osan (Ib) avaaman • · suuaukon (6) kautta. 35 1 1 9537

7. Jonkin patenttivaatimuksen 4-6 mukainen laitejärjestely, tunnettu siitä, että polttosylinterin venttiilin (100c) noston alussa aikaansaadaan venttiilin (100c) avautumishetkelle nokkageometrian, ja venttiilinohjauslaitteen rakenteen asettamissa rajoissa portaaton säätö lopettamalla ns. pitovirran syöttäminen ohjausjohdinta (26) pitkin ohjausventtiilin (11, 1Γ, 111) 5 sähköisille ohjauselimille (73b) halutulla hetkellä, sinä aikana jolloin männän (4) jokin osa on sulkenut hydraulisille ohjauselimille johtavan ohjauskanavan (13), mutta poistokanava (12) on avoinna, ja että mainittua pito virtaa ohjaa älykäs ohjausyksikkö saamiensa syöttötietojen (210, 83) perusteella.

8. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laitejäqestely, tunnettu siitä, että paine ohjautuu männän (4) sisäosasta (22b) männässä (4) olevan suhteellisen pienen reiän (15) läpi uraan (14) nokanseuraajarullan (41) ollessa nokka-akselin (19) nokan (20) peruskaarella ja kyseisestä urasta edelleen ohjauskanavaan (13), ja että kyseiseen ohjauskanavaan liittyvä ohjausventtiili (11, 11', 111) voidaan pitää venttiilin (100c) avausliikkeen alussa avattuna ohjauskanavan (13) avulla, ja 15 sulkea katkaisemalla ohjausvirta ohjausjohtimessa (26), milloin hyvänsä avausliikkeen aikana, sen jälkeen, kun männän (4) ura (14) on ohittanut ohjauskanavan (13) suuaukon.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1, tai 5-8 mukainen laitejärjestely, tunnettu siitä, että laitejäqestelyyn kuuluu vähintään yksi keino estää polttosylinterin venttiilin (100c), virheellinen 20 auki jääminen esim. sähkövian sattuessa, ja että keino on esim. ohjausventtiilin (11, 1Γ, 111) * hydraulinen avaaminen, ja/tai se, että ainakin toiseen poistokanavaan (7) liittyvät ohjauselimet • · · · * 1 (10) tehdään siten, että kyseiset ohjauselimet ovat auki perusasennossaan, ja/tai se, että * 1 poistokanavaan (7) on liitetty ulosottona haara (56a), jonka kautta on yhteys, tai saadaan ns. [ 1 takaisinkytkentä ohjaus- tai tuntoelimille (56, 110, 228, 229, 11, 1Γ, 111), ja/tai se, että • · · • ·1 25 ohjausventtiiliä (11,11', 111) pidetään tarvittaessa avoinna ns. pitovirran avulla. • · • a * aa « · 1 * · · ··· * · « • · « · «·· * ·« · 3o *·» • · • · • · · • · · · • · · • · · · · • · · • »· • · 36 1 1 9 337

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitejärjestely, tunnettu siitä, että venttiilin puoleisen männän (4) jokin osa, kuten männän (4) pää (42) ja mäntien (1,64,4) välisen sylinteritilan (22a) kokomuutos (45), tai sisemmän kammion (23) ja kyseistä mäntää (4) ympäröivä mäntäosa (28) rajoittavat yhdessä sylinterin kokomuutoksen (45) tai sylinterin olkapään (46) 5 kanssa sylinterin halkaisijamuutokseen liittyvän portaan, jossa virtausvastus kasvaa polttosylinterin venttiilin (100c) lähestyessä suljettu-asentoaan ja/tai poistokanava (7) sulkeutuu osittain tai kokonaan männän (4) jonkin osan, kuten mäntää (4) ympäröivän mäntäosan (28) sulkemana kyseisen lähestymisen aikana, ja että polttosylinterin venttiilin (100c) istukkaansa (100b) kohdistamaa iskuvoimaa vähentävän välittävän nesteen 10 virtausvastus venttiilin (100c) sulkeutuessa on jäljestetty muuteltavaksi suuremmaksi tai pienemmäksi säätöelimenä toimivan männän (4) sisään kierretyn säätöruuvin (43) avulla, ja/tai että männän (4) ja polttosylinterin venttiilin (100c) välille on asennettu vaihdettavissa oleva levy (93).

11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitejärjestely, tunnettu siitä, että ainakin jokin männistä (1,4, 64), tai mäntää (4) ympäröivä mäntäosa (28), on osaksi tai kokonaan valmistettu epämetallista, kuten teknisestä keraamista, esim. piikarbidista, tai vaihtoehtoisesti esim. alumiinista tai alumiinioksidista, ja/tai varustettu männänrenkain (84a, 84b, 86, 85a, 85b). 20

• · * * 12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitejärjestely, tunnettu siitä, että ensimmäiseen .* / poistokanavaan (12) kuuluvilla ohjauselimillä (11,1Γ, 111) ohjataan imu-tai pako venttiilin • **· • · avautumishetkeä, kun taas toiseen poistokanavaan (7) kuuluvilla ohjauselimillä (10) ohjataan • · 25 imu- tai pakoventtiilin sulkeutumishetkeä, ja että imuventtiilin sulkeutumishetkeä . , ·. viivytetään toiseen poistokanavaan (7) kuuluvilla ohjauselimillä (10) pitkälti alakuolokohdan * * · * · · . * * *. (PMB) jälkeen (vrt. käyrä III3), kun mainitulla viivytyksellä halutaan saada käyttöönotettua ** · * . *. ns. Millerin menetelmänä tunnettu menetelmä, jossa puristustahti on työtahtia lyhyempi. • · · ·*· t ·*· • · * · **♦ 30 • t · • ·· * ♦ • · 37 1 1 9337