FI119449B - Menetelmä polttomoottorin kulumisen valvomiseksi - Google Patents

Description

119449

MENETELMÄ POLTTOMOOTTORIN KULUMISEN VALVOMISEKSI

[001] Tämä keksintö kohdistuu menetelmään mäntäpolttomoottorin, etenkin suuren 2-tahtidieselmoottorin käyttämiseksi, jonka sylintereihin johdetaan 5 polttoaine ja tuore voiteluöljy ja joista käytetty voiteiuöljy johdetaan pois.

[002] Keksinnön kohteena on lisäksi menetelmä mäntäpolttomoottorin, etenkin suuren 2-tahtidieselmoottorin rakenteen parantamiseksi, jonka sylintereihin polttoaineen syöttölaite johtaa polttoaineen ja joihin johdetaan tuore voiteluöljy ja joista käytetty voiteluöljy johdetaan pois.

10 [003] On havaittu, että on olemassa kiinteä korrelaatio käytetyssä voiteluöl- jyssä olevan katalyyttiaineksen ja kovafaasin (HP) ja niiden ainesosien pitoisuuksien välillä, jotka ainesosat tulevat voiteluöljyyn kolmannen osapuolen moottorin osiin, tyypillisesti kovapinnoitettuihin moottorin osiin, aiheuttaman hankauskuluman johdosta.

15

Tekniikan tausta [004] Tähän asti on moottorin osien kulumisen johdosta voiteluöljyyn tulevien alkuaineiden analyysi keskittynyt pääasiassa rautasisältöön.

[005] Julkaisussa DE 101 12 691 kuvataan suuri 2-tahtinen dieseikone, jos-20 sa mitataan käytetyn voiteluöljyn rautapitoisuus ja verrataan sitä sallittuun • · kulumatasoon. Tällä perusteella määritetään, kuinka sylintereihin johdetun voiteluöljyn määrää muutetaan.

• * [006] Raudan kuluminen moottorin osista johtuu pääasiassa polttoaineessa olevan rikin, toisin sanoen rikkihapon reaktiotuotteiden aiheuttamasta kor- i V 25 roosiokulumasta. Reaktiota kontrolloidaan lisäämällä perusvoiteluöljyn mää- rää tai lisäämällä voiteluöljyn kapasiteettia happojen neutraloimiseksi, toisin sanoen lisäämällä happoa neutraloivien lisäaineiden määrää.

*« » • · · • • · :***: Keksinnön yhteenveto • m m 30 [007] Tätä taustaa vasten on tämän keksinnön tavoitteena aikaansaada sei- • · · lainen menetelmä mäntäpolttomoottorin käyttämiseksi, jonka moottorin sylin-tereihin johdetaan polttoaine ja tuore voiteluöljy ja joista johdetaan pois käy-,·! : tetty voiteluöljy, joka mahdollistaa kovapinnoitettujen moottorin osien kulumi- sen paremman valvonnan.

• · ··· 2 119449 [008] Tämä tavoite saavutetaan patenttivaatimuksen 1 mukaisella menetelmällä, joka sisältää vaiheen: -mitataan polttoaineesta tai käytetystä voiteluöljystä parametri, joka ilmaisee kolmannen osapuolen aiheuttaman moottorin osien kulumisnopeuden.

5 [009] Näin ollen kyseessä olevien moottorin osien todellinen kulumisnopeus voidaan määrittää ja lisäkulumisen estämiseksi voidaan suorittaa sopivat toimenpiteet ajoissa.

[010] Mitattu parametri voi olla käytetyssä voiteluaineessa oleva alkuainepitoisuus, joka tulee voiteluöljyyn pääasiassa kolmannen osapuolen edullisesti 10 kovapinnoitettujen moottorin osiin aiheuttaman hankauskulumisen johdosta.

[011] Vaihtoehtoisesti mitattu parametri voi olla sellaisen aineen sisältö käytetyssä voiteluaineessa, joka aine liittyy kolmannen osapuolen hankaukseen.

[012] Mitattu parametri voi olla myös polttoaineessa oleva sellaisen aineksen sisältö, joka liittyy kolmannen osapuolen hankaukseen.

15 [013] Kolmannen osapuolen aiheuttamaan hankaukseen liittyvän aineen mukana oloa voidaan muuttaa mitatun parametrin suorana tai epäsuorana funktiona.

[014] Lisäksi on mahdollista muuttaa moottorin toimintaolosuhteita mitatun parametrin suorana tai epäsuorana funktiona.

··· 20 [015] Hoitaja voi ryhtyä sopiviin toimenpiteisiin, sillä häntä voidaan varoittaa hoitajahälytyksellä, joka laukeaa mitatun parametrin ylittäessä annetun kyn-nysarvon.

!·· · [016] Edullisesti kolmannen osapuolen aiheuttamaan hankaukseen liittyvän aineen mukana oloa voidaan alentaa mitatun parametrin ylitettyä annetun ***’ 25 kynnysarvon.

.. . [017] Kolmannen osapuolen aiheuttamaan hankaukseen liittyvän aineen mukana olo voidaan asettaa takaisin normaalitasoonsa, kun mitattu paramet-ri tippuu annetun kynnysarvon alapuolelle annetun ajan kuluttua laskettuna « siitä, kun se ylitti kynnysarvon.

» 30 [018] Parametri voidaan mitata joko jatkuvasti tai periodisesti.

[019] Parametri voidaan mitata käytetystä voiteluöljystä sylinterikohtaisesti.

• « ·** • « • · ··· 3 119449 [020] Hoitajahälytys voidaan kytkeä pois, kun mitatun parametrin pitoisuus tippuu annetun kynnysarvon alapuolelle annetussa ajassa laskettuna siitä, kun hälytys laukesi.

5 [021] Toiseen vaiheen hälytys voidaan laukaista, mikäli mitattu parametri ei tipu kynnysarvon alapuolelle annetussa ajassa laskettuna siitä, kun kolmannen osapuolen aiheuttamaan hankaukseen liittyvän aineen pitoisuutta on laskettu.

[022] Käytetyssä voiteluöljyssä mitattu aine voi olla mikä tahansa alkuaineis-10 ta kromi (Cr), nikkeli (Ni), molybdeeni (Mo), titaani (Ti), volframi (Wo), mangaani (Mn ja/tai kupari (Cu) riippuen siitä, mitä ainetta tai aineita käytetään moottorin osien kovapinnoitukseen.

[023] kolmannen osapuolen aiheuttamaan hankaukseen liittyvä aine voi käsittää sylinteriin johdetun polttoaineen mukana tulevaa katalyyttiainesta. Ta- 15 vallisesti katalyyttiaines käsittää alumiinisilikaattia. Kolmiosaiseen kulumiseen voi liittyä myös muut aineet, kuten sisääntuloilmassa oleva kovafaasi ja/tai kovat partikkelit.

[024] Sylintereihin johdetussa polttoaineessa olevien katalyyttiainesten määrää voidaan vähentää käyttämällä polttoaineen käsittelylaitetta, edullisesti 20 polttoaineen käsittelyjärjestelmää, johon kuuluu sentrifugaalinen katalyyttiai-,·, nesten poistoaste ja/tai hienosuodatusaste.

IM· [025] Kromia (Cr) käytetään usein moottorin osien, kuten männänrenkaiden _· ,·, urien ja/tai männänrenkaiden kovapinnoitukseen.

te» • M · [026] Tämän keksinnön toinen tavoite on aikaansaada aiemmin kuvatun ]»·?, 25 tyyppinen mäntäpolttomoottori, jossa kovapinnoitettujen osien kulumista voi daan valvoa paremmin. Tämä tavoite saavutetaan patenttivaatimuksen 18 mukaisesti varustamalla sellainen moottori ·· · • · · :..f - välineillä polttoaineen tai käytetyn voiteluöljyn sellaisen parametrin mittaa- • e miseksi, joka ilmaisee voiteluöljyssä olevan kolmantena osapuolena toimivan 30 katalyyttiaineksen aiheuttaman moottorin osien kulumisnopeuden, ja . · - välineillä (12,17,6) polttoaineessa olevan katalyyttiaineen määrän muutta- e.* . miseksi mitatun parametrin suorana tai epäsuorana funktiona.

• ·· • · ··· • # « «

• M

4 119449 [027] Siten voidaan voiteluöljyyn päätyvän katalyyttiaineksen määrää alentaa, kun kolmannen osapuolen kovapinnoitettuihin moottorin osiin aiheuttama hankauskuluminen ylittää sallitut rajat.

[028] Koneessa on edullisesti parametrin mittaamiseksi tunnistin jokaisen 5 sylinterin poistoputkessa tai kaikkien sylintereiden yhteisessä poistoputkessa.

[029] Tunnistimen lähtösignaali johdetaan edullisesti ohjausyksikköön, joka ohjaa polttoaineen käsittelylaitteen toimintaa ja joka kykenee Hipaisemaan hälytykset hoitajalle.

[030] Moottorin polttoaineen syöttö- ja käsittelylaite käsittää edullisesti väli-10 neet katalyyttiaineksen poistamiseksi polttoaineesta, edullisesti sentrifugaali- sen katalyyttiaineksen poistoasteen, joka käsittää sentrifugin ja/tai hienosuo-datusasteen.

[031] Polttoaineen syöttö- ja käsittely-yksikkö voi myös sisältää enemmän kuin yhden polttoainetankin erityyppisiä katalyyttiaineksia sisältävien polttoai- 15 neiden varastoimiseksi ja venttiilivälineet halutunlaatuisen polttoaineen valitsemiseksi.

[032] Moottori saattaa edelleen sisältää ohjelmoitavan ohjausyksikön, kuten tietokoneen, jossa on tunnistesignaalien tulot sekä lähdöt sentrifugille, venttii-livälineille ja hienosuodattimille ja/tai hälytyslaitteelle.

*"* 20 [033] Vielä eräs keksinnön tavoite on aikaansaada menetelmä mäntäpolt- tomoottorin, erityisesti suuren 2-tahtidieselmoottorin rakenteen parantami- *:··: seksi, jonka sylintereihin polttoaineen syöttölaite johtaa polttoainetta ja joihin -· johdetaan tuoretta voiteluöljyä ja joista käytetty voiteluöljy johdetaan pois.

:v. Tämä tavoite saavutetaan patenttivaatimuksen 31 mukaisella menetelmällä, ♦ · 25 jonka mukainen menetelmä käsittää edelleen vaiheet: « · * *···' - testataan käynnissä oleva moottori, ;v - määritetään kolmannen osapuolen moottorin osiin aiheuttama hankausku- lumatasoja t e ’:* - hankauskuluman ollessa suurempi kuin annettu sallittu kuluma-aste m I · · '•[t' 30 - muutetaan moottorin rakennetta siten, että sylinteriseinämien kanssa tulee kosketuksiin vähemmän polttoainetta tai polttoainejäämiä, ja/tai • · • · · • ·· • · ··· • · ·♦· 5 119449 - nostetaan polttoaineen syöttölaitteen kapasiteettia sen aineen poistamiseksi polttoaineesta, joka aiheuttaa kolmannen osapuolen hankausta, ja/tai - parannetaan moottorin osien kulumiskestävyyttä.

[034] Kolmannen osapuolen aiheuttaman hankauskuluman taso voidaan 5 määrittää analysoimalla erotetusta voiteluöljystä ainakin yhden alkuaineen pitoisuus, joka tulee erotetun voiteluöljyn mukana johtuen pääosin kolmannen osapuolen aiheuttamasta, edullisesti kovapinnoitettujen moottorin osien hankauskulumasta.

[035] Vaihtoehtoisesti voidaan kolmannen osapuolen aiheuttama hankaus-10 kulumataso määrittää mittaamalla moottorin osat, edullisesti mittaamalla moottorin osien kovapinnoitteen paksuus.

[036] Moottorin rakennetta voidaan muuttaa muuttamalla polttoainesuihkut-timien tyyppiä, määrää ja asentoa. Jokainen näistä tavoista vaikuttaa poltto-ainehiukkasten leviämiseen ennen palamista sekä itse palamisprosessiin.

15 [037] Moottorin rakennetta voidaan myös muuttaa muuttamalla sylinterissä olevan kaasun virtauskuviota poistotahdin tai palamistahdin aikana erityisesti muuttamalla Indusoidun pyörteen intensiteettiä.

[038] Optimijärjestely polttoainesuuttimia ja kaasunvirtauskuviota varten . voidaan määrittää ilman kohtuutonta vaivaa muuttamalla huolellisesti näitä * * 20 asioita, erityisesti toistuvin testein ja/tai tietokoneanalyysein.

*·· **’. [039] Keksinnön lisätavoite on aikaansaada mäntäpolttomoottori, joka on * ’ rakennettu edellä kuvatun menetelmän mukaan toteutetulla konstruktiolla.

_ ·· · * · · "V [040] Keksinnön mukaisen menetelmän ja moottorin muut tavoitteet, toimin- • · « • ·' not, edut ja ominaisuudet selviävät keksinnön yksityiskohtaisesta kuvaukses- O 25 ta.

: '.·* Kuvioluettelo O [°41] Seuraavana esitettävässä keksinnön yksityiskohtaisessa kuvauksessa '.j.( keksintöä selostetaan tarkemmin viitaten kuvioissa esitettyihin esimerkkisuo- ":|.4 30 ritusmuotoihin, joista • · • φ T kuvio 1 on kaaviollinen esitys mäntäpolttomoottorista, jossa on keksinnön • e V·; mukainen laite kovapinnoitettujen moottorin osien kulumisen valvomiseksi, ja • e* • ·

IM

6 119449 kuvio 2 esittää käyrän, joka kuvaa kromipitoisuuden ja yhdistetyn alumiini, pii, kovafaasin pitoisuuden korrelaatiota käytetyssä voiteluöljyssä.

Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus 5 [042] Tämän keksinnön pääsovelluskohteita ovat suuret koneet, erityisesti suuret 2-tahtiset dieselmoottorit, joita käytetään esimerkiksi laivakäytössä tai kiinteissä voimalaitoksissa. Tämän tyyppisten koneiden rakenne ja toiminta on sinänsä tunnettua eikä sen vuoksi vaadi enempää selitystä tässä yhteydessä.

10 [043] Yllä mainitun tyyppinen moottori, joka muodostaa kuvion 1 mukaisen perustan, käsittää lukuisia sylintereitä 1, joista jokainen käsittää suihkutuslait-teen, jota on kuvattu siihen liittyvällä suihkutussuuttimella 2. Sylintereihin 1 liittyviin suihkutuslaitteisiin johdetaan polttoainetta polttoaineen syöttölaitteesta 3. Siihen kuuluu polttoainejohto 5, joka lähtee tankkijärjestelystä 4 ja haa-15 roittuu yksittäisiin sylintereihin 1 liittyvissä väliottojohdoissa 5a kohti moottoria. Tankkijärjestely 4 käsittää lukuisia tankkeja, tässä esimerkissä kaksi tankkia 4a, b, joissa on erilaatuisia polttoaineita, esimerkiksi raskasta polttoöljyä ja kevyttä polttoöljyä ja jotka voidaan vuöroittaisesti kytkeä polttoainelin-jan 5 valintalaitteella 6. Polttoainejohtoon 5 on sijoitettu sentrifugi 17 katalyyt-20 tiainesjäämien poistamiseksi polttoaineesta.

[044] Sylintereiden 1 sylinterihylsyt, joita ei ole kuvattu yksityiskohtaisempi* min, ovat varustettu sinänsä tunnetulia tavalla voiteluaineporauksin, joihin ····· voiteluaineen syöttölaite 7 toimittaa sopivaa voiteluainetta, tavallisesti voiteli .·. luöljyä. Voiteluaineen syöttölaite 7 käsittää syöttöjohdon 9, joka lähtee voiteli Y 25 luaineen syöttösäiliöstä 8 ja haarautuu moottorin suunnassa väliottojohtoihin ·*,.·* 9a, jotka liittyvät kuhunkin yksittäiseen sylinteriin 1. Polttoaineen syöttölaite 7 käsittää myös poistojohdon 10, joka moottorin suunnassa haaroittuu kuhunkin yksittäiseen sylinteriin 1 liittyvään tulojohtoon 10a ja jota käytetään käyte-Γ·\· tyn voiteluaineen poistamiseksi. Sylintereistä 1 imetty ja poistojohdon 10 .··*. 30 kautta poistettu voiteluaine voidaan mahdollisesti johtaa poistosäiliöön, ei esi- ]»’ tetty kuvassa, jossa se varastoidaan tai voidaan johtaa puhdistuslaitteeseen, v : jota myöskään ei ole esitetty, jossa se puhdistetaan sellaisella tavalla, että se voidaan käyttää uudelleen ja voidaan niin muodoin johtaa voiteluaineen syöt- / . tösäiliöön 8.

• « * • it • · ·»· « e • «

Ml 7 119449 [045] Sylintereihin 1 johdettua voiteluainetta annostellaan moottoriin kohdistuvan jarrutuskuorman funktiona. Mitä suurempi kuorma on, sitä enemmän johdetaan voiteluainetta. Kuormituksesta riippuvaa voiteluaineen mittausta voidaan muuttaa sallitun kulumisnopeuden perusteella sylintereihin 1 johde- 5 tun polttoaineen S-pitoisuuden (rikkipitoisuus) suorana tai epäsuorana funktiona.

[046] Tämän keksinnön keksijät ovat kohdistaneet kiinnostuksensa käytetyssä voiteluöljyssä oleviin muihin alkuaineisiin kuin rautaan, sellaisiin kuten kupari, lyijy, tina, alumiini, hopea, molybdeeni, kromi, kalsium, sinkki, fosfori 10 ja rikki, ja ovat tehneet sen havainnon, että katalyyttiaineksen ja kovafaasi-materiaalipitoisuuden ja Cr-, Ni-, Mo-, Ti-, W-, Mn- ja/tai Co-pitoisuuden välillä on kiinteä yhteys, riippuen moottorin osien kovapinnoittamiseen käytetystä materiaalityypistä. Mikäli moottorin osat on kovapinnoitettu seoksella, joka sisältää useita alkuaineita, on mahdollista mitata jokainen näistä alkuaineista 15 joskin on edullista mitata alkuaine, jonka pitoisuus seoksessa on suurin. Mikäli yksi moottorin osa on kovapinnoitettu yhdellä alkuaineella ja toinen moottorin osa on pinnoitettu eri alkuaineella, on välttämätöntä mitata kummankin alkuaineen pitoisuus käytetyssä voiteluöljyssä, jotta voidaan valvoa kummankin kovapinnoitetun moottorin osan kulumista.

20 [047] Katalyyttiaines koostuu pienistä hiukkasista käytettyjä katalyyttejä, jot- ka jäävät sivutuotteena jäljelle jalostuksenaikaisesta katalyyttikrakkauspro-tt;i* sessista. Katalyyttikrakkauksen tarkoitus jalostusprosessissa on kasvattaa ····· raakaöljystä saatavan polttoöljyn määrää.

'j,:*: [048] Leijukatalyyttinen krakkaus (FCC) oli edelläkävijä 1940-luvun alussa ja f·’,. 25 nykyisin on olemassa lukuisia katalyyttilaatuja ja niiden valmistajia. Kaikille !···. näille laaduille on yhteistä se, että ne sisältävät alumiinisilikaattia ja ne ovat • · *" mutkikkaita kidepartikkeleita, jotka ovat sitoutuneena toisiinsa yhteydessä olevien huokosten runkorakenteessa.

• · • · * • · . \.I [049] Katalyyttiaineksen koko vaihtelee alkaen mikronia pienemmästä noin *·;·* 30 80 mikronin kokoon ja satunnaisesti myös suurempaan kokoon. Vaikka kata- :T: lyyttiainesta pidetään usein pallomaisina partikkeleina, näin ei ole välttämättä asian laita. Käytetyssä öljyssä oleva kovafaasiaines (HP) koostuu etupäässä sylinterin liukupinnasta hioutuneesta aineksesta kuten rautakarbidista ja rau- • · « • ** a. * ··· • · * ♦ ··· 8 119449 tafosfaatista. Moottorin ollessa käynnissä kuluu pieni määrä kovafaasiainesta valurautasylintereiden sylinteriseinämistä ja joutuu voiteluöljyyn.

[050] Kuvio 2 esittää suuren 2-tahtisen meridieselmoottorin pitkäkestoisen testin tuloksia. Tämän moottorin männissä oli kromipäällysteiset männänren- 5 kaan urat [051] Näytteitä otettiin poistoputkessa olevasta käytetystä voiteluöljystä joka 250:s tunti. Kaavion vasen pystyakseli esittää AI+Si+HP-pitoisuuden miljoonasosina (ppm) ja kaavion oikea pystyakseli esittää kromin pitoisuutta miljoonasosina (ppm) vaaka-akselin ollessa aika-akseli päivinä.

10 [052] Käyrän mukaan AI+Si+HP-pitoisuuden ja Cr-pitoisuuden välillä on vahva korrelaatio, joka indikoi, että kolmannen osapuolen eli AI+Si+HP:n aiheuttama hionta on kuluttanut kromia. Testin loppuosassa korrelaatio näyttää olevan vähemmän selvä. Tämä johtuu kuitenkin mittaustoleransseista, sillä Cr -määrät olivat äärimmäisen alhaiset testin loppuosassa. Männänrenkaiden 15 urista tehdyt kromipäällystysmittaukset osoittivat, että käytetyssä voiteluöljys-sä oleva kromisisältö on peräisin männänrenkaiden urien kromipäällysteestä.

[053] Tämä tunnistaminen toimii perusteena polttoaineesta poistetun kata-lyyttiaineksen määrän muuttamiseksi käytetystä voiteluöljystä mitatun Cr-pi-toisuuden funktiona.

20 [054] Tämän muuttamisen toteuttamiseksi on mittalaite 11. Se on toteutettu automaattisena suljetun silmukan ohjauslaitteena, joka käsittää tietokoneen ····: 12, joka toimii ohjausyksikkönä tai säätäjänä ja joka voidaan ohjelmoida. Tie- tokone 12 käsittää tulot vaadituille todellisille arvoille ja ohjaussignaalilähdöt.

• · ♦ • e· i sv. [055] Tämän vuoksi poistoputkessa 10 on ainakin yksi tunnistin 22, joka on *···. 25 kytketty signaalijohdon 23 kautta tietokoneen oikeaan tuloon 24. Yksinkertai- • a simmissa tapauksissa on riittävää liittää Cr-tunnistin, joka on sijoitettu yhdys-linjojen 10a ja poistoputken 10 yhteeseen.

• ti [056] Kuitenkin on ehdottomasti mahdollista sijoittaa kuhunkin sylinteristä 1 t · .

*·;·* lähtevään yhdysputkeen 10a vastaava tunnistin 22, joka on kytketty tietoko- 30 neen 12 asianomaiseen tuloon kuten on hahmoteltu kuviossa 1. Tällä tavalla • .*··. voidaan sylintereiden 1 kuluminen määritellä yksilöllisesti.

·· · * • · • * * • ♦* • · »·· • · » · · g 119449 [057] Käytetyssä voiteluöljyssä oleva kromipitoisuus voidaan mitata jaksollisesta esim. joka 25:s - 168:s tunti. Vaihtoehtoisesti on mahdollista mitata kromipitoisuutta jatkuvasti.

[058] Tietokoneen 12 laskee mitatuista kromiarvoista todellisen kulumisas-5 teen ja vertaa sitä haluttuun ts. sallittuun kulumisasteeseen. Suurempi kulu- misaste merkitsee voiteluöljyssä olevan liian paljon katalyyttiaineksia, tilanne, joka aikaansaa ylimääräistä kolmannen osapuolen aiheuttamaa kulumista. Jotta välittömät korjaustoimenpiteet olisivat mahdollisia, laukaistaan tällaisessa tilanteessa hälytys. Tätä tarkoitusta varten on hälytyslaite 25, joka on 10 yhdistetty signaalijohdon 26 kautta tietokoneen 12 asianmukaiseen tuloon.

[059] Sylintereihin 1 johtavan polttoaineensyöttölaitteen 3 polttoaineenjako-putkeen 5 on järjestetty sentrifugi 17. Sentrifugi 17 kykenee poistamaan osan katalyyttiaineksesta, erityisesti ne katalyyttiainekset, joiden hiukkaskoko on enemmän kuin 7-10 mikrometriä. Ensimmäinen katalyyttiainessuodatin 27 15 voidaan kytkeä polttoainejohtoon 5 sentrifugin 17 tulopuolelle. Toinen katalyyttiainessuodatin 29 voidaan kytkeä polttoaineensyöttöputken 5 sentrifugin iähtöpuolelle. Tietokone 12 ohjaa ensimmäistä katalyyttiainessuodatinta 27 signaalijohdon 31 kautta. Signaalijohdon 30 kautta se ohjaa toista katalyyttiainessuodatinta 28. Poistettujen hiukkasten määrää voidaan säätää tietoko-20 neella 12 muuttelemalla signaalijohdon 14 kautta sentrifugin 17 toimintaa, ja/tai kytkemällä ensimmäinen hienosuodatin 27 ja/tai toinen hienosuodatin 28 polttoainejohtoon 5.

.*; [060] Säiliössä 4a, 4b säilytettävän polttoaineen katalyyttiainessisältö voi- : daan määrittää jo varastointivaiheessa ja voidaan tallentaa tietokoneeseen ·· · : 25 12. Tässä tarkoituksessa tietokoneeseen 12 voidaan sijoittaa sopiva muisti 16 sekä tulo 15, johonka liitetään käsin operoitava syöttölaite. Riippuen siitä, kumpi tankeista 4a vaiko 4b on kytketty sähkötoimisen venttiilin 6 avulla polt- :Y: toaineen syöttöjohtoon 5, voidaan käyttää yhtä tai jotain muuta määräarvoa • * .**. yhdessä sentrifugin 17 kanssa ohjaamaan sylintereihin johdettavassa poltto- ·. 30 aineessa olevan katalyyttiaineksen määrää. Mitattuun kromitasoon perustuen tietokone päättää, kumpaa polttoainetankkia on käytettävä ja lähettää vas-taavan signaalin signaalijohdon 18 kautta venttiilille 6.

• · : ’·* [061] Kun kromitaso kohoaa yli siedetyn tason, tietokone 12 alentaa sylinte- reihin 1 johdettavassa polttoaineessa olevan katalyyttiaineksen määrää välit- 10 119449 semalla sopiva polttoainetankki 4a, 4b ja aktivoimalla sentrifugi 17 tai kasvattamalla sentrifugin 17 tehoa.

[062] Tietokone 12 on ohjelmoitu siten, että moottorin toimintatiloja voidaan muuttaa suorana tai epäsuorana funktiona kromipitoisuudesta. Moottorin 5 kuormitusta, maksimipainetta ja/tai käyntinopeutta voidaan alentaa, kun mitattu kromimäärä ei palaudu alle sallitun tason tietyssä ajassa laskettuna hetkestä, josta hälytys laukaistiin, esim. 24 tunnin kuluessa. Tässä tarkoituksessa tietokone 12 lähettää joko signaalin suoraan moottorin hallintajärjestelmän elektroniikkaan (ei esitetty) tai lähettää kaiuttimen 25 ja signaalijohdon 26 hä-10 lytyksen moottorin hoitajalle.

[063] Tietokone 12 asettaa polttoaineessa olevan katalyyttiainestason normaalitasoksi ja kytkee hälytyksen pois, kun käytetyssä voiteluöljyssä olevan kromin määrä tippuu siedetyn tason alle annetussa ajassa laskettuna hetkestä, jolloin hälytys laukaistiin esim. 24 tunnin kuluttua.

15 [064] Toisen vaiheen hälytys laukaistaan, kun käytetyssä voiteluöljyssä ole va kromimäärä ei laske alle siedetyn tason annetussa ajassa luettuna hetkestä, jolloin hälytys laukaistiin esimerkiksi 24 tunnin kuluessa. Tämä mahdollistaa hoitajan suorittaman käsikäytön, jolloin hoitaja voi esimerkiksi muuttaa moottorin toimintatiloja, kuten kuormaa, maksimipainetta, voiteluöljyn an- . 20 nostusta ja syöttöajan kestoa.

• · ,·, [065] Keksinnön toisen edullisen suoritusmuodon mukaisesti tunnistin 22 mittaa käytetyssä voiteluöljyssä olevan katalyyttiainespitoisuuden kromipitoi- suuden sijasta. Tämä suoritusmuoto mahdollistaa kolmannen osapuolen ai- : heuttaman hiovan kulutuksen ohjaamisen samaan tapaan kuin on kuvattu ί\*: 25 edellä mitattaessa Cr-pitoisuutta.

* · · [066] Vielä erään keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesti sylinteriin 1 toimitetussa polttoaineessa olevan katalyyttiaineksen määrää mitataan • V; tunnistimella 31, joka on sijoitettu polttoainejohtoon 5 sentrifugin 17 tulopuo- !·*·. lelle. Signaalijohto 32 kuljettaa tunnistimelta 31 signaalin tietokoneeseen 12.

• » "* 30 Toinen tunnistin 33 on järjestetty polttoainejohtoon 5 sentrifugin 17 lähtöpuo- ··· v · lelle. Signaalijohto 34 kuljettaa tunnistimen 33 signaalin tietokoneeseen 12.

Tässä suoritusmuodossa on mahdollista kontrolloida käytetyssä polttoai-a/ . neessa läsnä olevan katalyyttiaineksen määrää vasteena katalyyttiaineksen konsentraatiolle polttoaineessa, joka johdetaan sylintereihin 1 ja siten valvoa • · • · • · · 119449 11 kolmannen osapuolen moottorin osiin aiheuttamaa hankauskulumista samaan tapaan kuin ensimmäisen edullisen suoritusmuodon mukaan.

[067] Keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaisesti käytetyssä voite-luöljyssä olevan Cr-pitoisuuden ja AI+Si+HP-pitoisuuden välistä korrelaatiota 5 käytetään parantamaan mäntäpolttomoottorin rakennetta. Suurelle 2-tahti-dieselmoottorille, jollainen on kaaviollisesti esitetty kuviossa 1, on sen käyttöönottovaiheen aikana tehty ainakin kaksi testiajoa. Käytetyssä voiteluöljys-sä oleva kromipitoisuus mitataan männässä olevien männänrengasurien kro-mipäällystyksen kulumisen mittaamiseksi.

10 [068] Vaihtoehtoisesti kolmannen osapuolen aiheuttama hankauskuluminen kromipinnoitteessa määritetään mittaamalla moottorinosien kovapinnoitteen paksuus.

[069] Mikäli Cr-pitoisuus indikoi kulumistason olevan suurempi kuin sallittu taso, muutetaan moottorin rakennetta. Moottorin rakennetta muutetaan siten, 15 ettäsylinteriseinämienkanssatuleekosketuksiinvähemmänpolttoainejää-miä ja siten vöiteluöljyyn tulee vähemmän kätalyyttiaineksia.

[070] Tässä tarkoituksessa voidaan muuttaa polttoainesuuttimien 2 tyyppiä jä lukumäärää. Myös asentoa, toisin sanoen polttoainesuuttimien kulmaa sylinterin 1 tangentin ja akselin suhteen voidaan muuttaa. Lisäksi poistotahdin ·:··· 20 ja palamisenaikaista kaasunvirtauskuviota sylinterissä voidaan säätää erityi- sesti muuttamalla indusoidun pyörteen intensiteettiä. Pyörteen intensiteettiin .***.*: voidaan vaikuttaa muuttamalla poistoventtiilien kulmaa ja rakennetta (ei esi- • « • (.a tetty). Polttoaineen avustamaa pyörrettä voidaan alentaa injektoimalla aina- kin osa polttoaineesta vastakkaisessa suunnassa kuin on pyörteen pyörimis- :,.f 25 suunta.

• · [071] Vaihtoehtoisesti tai yhdessä yllä mainittujen toimenpiteiden kanssa .

. . alennetaan sylintereihin 1 johdetussa polttoaineessa olevan katalyyttiainek- sen määrää. Tässä tarkoituksessa nostetaan polttoaineen syöttö- ja • · käsittelylaitteen kapasiteettia esimerkiksi asentamalla suurikapasiteettisempi ;:· 30 sentrifugi 17 ja/tai varustamalla yksi tai useampia hienosuodattimia 27,29.

··· [072] Kun rakenteelliset muutokset on tehty, tehdään muutetulle rakenteelle, ·*·,, mahdollisen tietokonesimulaation jälkeen, toinen testiajo muutosten vaikutus- ten tutkimiseksi. Rakenteen muutosprosessia vaihdellaan toistuvasti, kunnes kulumataso alenee sallitun tason alapuolelle.

119449 12 [073] Vaikka edullisia suoritusmuotoja on kuvattu käyttäen kromia mitattuna aineena, on selvää, että mitä tahansa muuta ainesta voidaan käyttää parantamaan moottorinosien pinnan kovuutta ja kulumisen kestävyyttä sellaisia, kuten Ni, Mo, Ti, W, Mn tai Co. On myös mahdollista, että kahta tai useam- 5 paa eri ainetta käytetään yhdessä ja samassa sylinterissä ja sen mukaan käytetystä voiteluöljystä mitataan vastaavasti kahden tai useamman näiden aineksen pitoisuus sylinteriin toimitetun polttoaineen katalyyttiainesten läsnä olon valvomiseksi. Lisäksi aineiden ei tarvitse olla peräisin pelkästään män-nänrenkaiden urien pinnoitteesta, sillä muiden moottorin osia, kuten männän-10 renkaita voidaan pinnoittaa muillakin aineilla kuin mitkä on lueteltu yllä mainitussa ei-tyhjentävässä aineluettelossa.

[074] Näin ollen, vaikka laitteen ja menetelmän edullisia suoritusmuotoja on kuvattu viitaten ympäristöön, jossa ne on kehitetty, on ne tarkoitettu pelkästään keksinnön periaatteiden kuvaamiseksi. Patenttivaatimusten suojapiirissä 15 pysyen voidaan myös aikaansaada muita suoritusmuotoja ja konfiguraatioita.

• * • · · • ·· * • · •a · • * · aaa «•a a aa a «aa aa aa Ma a a a a a a a aa a a a a a a a a a a a a a a a aaa a eaa a a a a a a a aaa a a a. a • a* a a a aaa aaa a a aaa' a a aa • aa

Claims (35)

119449 13

1. Menetelmä mäntäpolttomoottorin, erityisesti suuren 2-tahtidieselmoottorin käyttämiseksi, jonka sylintereihin (1) johdetaan polttoainetta ja tuoretta voite-luöljyä ja joista käytetty voiteluöljy johdetaan pois, tunnettu siitä, 5 että siihen sisältyy vaihe - mitataan polttoaineesta tai käytetystä voiteluöljystä parametri, joka indikoi moottorin osiin kolmannen osapuolen aiheuttamaa kulumisnopeutta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että parametri on käytetyssä polttoaineessa olevan alkuaineen pitoisuus, joka 10 aine tulee voiteluöljyyn pääasiassa kolmannen osapuolen moottorin osiin aiheuttaman hankauskuiumisen johdosta.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että parametri on käytetyssä voiteluaineessa olevan aineen pitoisuus, joka aine on osallisena kolmannen osapuolen aiheuttamaan hankaukseen.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että parametri on polttoaineessa olevan aineen pitoisuus, joka aine on osallisena kolmannen osapuolen aiheuttamaan hankaukseen.

5. Minkä tahansa yhden patenttivaatimuksista 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se käsittää vaiheen 20. muutetaan käytetystä voiteluöljystä mitatun parametrin suorana tai epäsuo- rana funktiona kolmannen osapuolen hankauksessa osapuolena toimivan !"*· aineen määrää.

• · • 6. Minkä tahansa yhden patenttivaatimuksista 1-5 mukainen menetelmä, ··· ♦ tunnettu siitä, että se käsittää vaiheen .···. 25 - vaihdellaan mäntäpolttomoottorin toimintatiloja mitatun parametrin suorana • · tai epäsuorana funktiona.

7. Minkä tahansa yhden patenttivaatimuksista 1-6 mukainen menetelmä, • · .···. tunnettu siitä, että se käsittää vaiheen • · . - laukaistaan hälytys hoitajalle ja/tai ryhdytään toimenpiteisiin kolmannen ···: 30 osapuolen aiheuttamaan hankaukseen osallisena olevan aineen määrän • * * alentamiseksi, kun mitattu parametri ylittää annetun kynnysarvon.

• · : *·· 8. Minkä tahansa yhden patenttivaatimuksista 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kolmannen osapuolen aiheuttaman hankauk- 14 1 1 9449 seen osallisena olevan aineen määrää muutetaan vastakkaiseen suuntaan kuin mihin mitattu parametri muuttuu.

9. Minkä tahansa yhden patenttivaatimuksista 1-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kolmannen osapuolen aiheuttamaan hankauk- 5 seen osallisena olevan aineen määrä asetetaan takaisin normaalitasoon, kun mitatun parametrin pitoisuus alittaa annetun kynnysarvon annetun ajan kuluessa kynnysarvon ylityksestä lukien.

10. Minkä tahansa yhden patenttivaatimuksista 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että parametri mitataan joko jatkuvasti tai jaksoit- 10 tain, edullisesti yksilöllisesti moottorin joka sylinteristä.

11. Minkä tahansa yhden patenttivaatimuksista 1-10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hoitajan hälytys kytketään pois, kuri mitatun parametrin pitoisuus alittaa annetun kynnysarvon annetun ajan kuluessa laskettuna hälytyksen laukaisuajankohdasta.

12. Minkä tahansa yhden patenttivaatimuksista 1-11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että laukaistaan toisen valheen hälytys, mikäli mitatun parametrin pitoisuus ei laske annetun kynnysarvon alapuolelle annetun ajan kuluessa laskettuna siitä, kun sanotun kolmannen osapuolen aiheuttamaan hankaukseen osallisena olevan määrää on alennettu. ·;··: 20

13. Minkä tahansa yhden patenttivaatimuksista 1-12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetystä voiteluöljystä mitattu alkuaine on jo-kin ryhmästä Cr, Ni, Mo, Ti, W, Mn ja/tai Co.

« » : ;*: 14. Minkä tahansa yhden patenttivaatimuksista 1-13 mukainen menetelmä, *·» · tunnettu siitä, että kolmannen osapuolen hankausta aiheuttava .···. 25 aine on sylintereihin johdetun polttoaineen mukana tuleva katalyyttiaines, edullisesti alumiinisilikaatti.

15. Minkä tahansa yhden patenttivaatimuksista 1-14 mukainen menetelmä, • · .·*·. tunnettu siitä, että katalyyttiaineksen määrää käytetyssä voiteluai- *·] neessa alennetaan alentamalla sylintereihin (1) johdetussa polttoaineessa * · · ···: 30 olevan katalyyttiaineksen määrää.

• · * ' '.** 16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, • · i ’· että sylintereihin johdetussa polttoaineessa olevan katalyyttiaineksen mää- ‘•"i rää alennetaan polttoaineen käsittelylaitteella, edullisesti polttoaineen käsitte- 119449 15 lyjärjestelmällä, johon kuuluu sentrifugaalinen katalyyttiaineksen poistoaste ja/tai yksi tai useampia hienosuodatusasteita.

17. Minkä tahansa yhden patenttivaatimuksista 1-16 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alkuaine on edullisesti kromi ja moottorin osat 5 käsittävät edullisesti kovapinnoitetut männänrengasurat ja/tai männänren-kaat..

18. Mäntäpolttomoottori, etenkin suuri 2-tahtinen dieselmoottori,, minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukaisen menetelmän suorittamiseksi, jossa on ainakin sylinteri (1), johon liittyy polttoaineen syöttö-ja käsittelylaite 10 (3), ja voiteluaineen syöttölaite (7), johon kuuluu syöttöjohto (9, 9a) tuoreen voiteluöljyn syöttämiseksi ja poistoputki (10, 10a) käytetyn voiteluöljyn poistamiseksi, tunnettu siitä, että siihen kuuluu - välineet parametrin mittaamiseksi polttoaineesta tai käytetystä voiteluöljys-tä, joka parametri indikoi voiteluöljyssä olevan katalyyttiaineksen johdosta 15 moottorin osiin aiheutuvaa kolmannen osapuolen aiheuttamaa kulumista, ja - välineet (12,17,6) polttoaineessa olevan katalyyttiaineksen määrän muuttamiseksi mitatun parametrin suorana tai epäsuorana funktiona.

19. Patenttivaatimuksen 18 mukainen mäntäpolttomoottori, tunnettu siitä, että parametri on käytetyssä voiteluaineessa olevan katalyyttiai- ·;··· 20 neksen pitoisuus. *

20. Patenttivaatimuksen 18 mukainen mäntäpolttomoottori, tunnettu *:**: siitä, että parametri on alkuainepitoisuus, joka alkuaine tulee voiteluöl- : jyyn kolmannen osapuolen aiheuttaman hankauskuluman johdosta. ·· · : V

21. Patenttivaatimuksen 18 mukainen mäntäpolttomoottori, tunnettu • · « 25 siitä, että parametri on polttoaineessa olevan katalyyttiaineksen pitoisuus.

• · : 22. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 18-21 mukainen mäntäpolttomootto- • · · ri, tunnettu siitä, että se käsittää välineet (12) moottorin toimintati- « : .·. lojen muuttamiseksi mitatun parametrin suorana tai epäsuorana funktiona. »·« ·

23. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 18-22 mukainen mäntäpolttomootto- ri, tunnettu siitä, että siihen kuuluu välineet (12, 25, 26) hälytyk- • · .. .( sen laukaisemiseksi hoitajalle, mikäli mitattu parametri nousee yli annetun : *’ kynnysarvon. 119449 16

24. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 18-23 mukainen mäntäpolttomootto-ri, tunnettu siitä, että kunkin sylinterin (1) poistoputkessa (10a) tai kaikkien sylintereiden (1) yhteisessä poistoputkessa (10) on tunnistin (22) parametrin mittaamiseksi käytetystä voiteluöljystä.

25. Patenttivaatimuksen 24 mukainen mäntäpolttomoottori, tunnettu siitä, että tunnistimen (22) lähtösignaali johdetaan ohjausyksikköön (12), joka ohjaa polttoaineen käsittelylaitteen (3) toimintaa ja kykenee laukaisemaan hälytykset hoitajalle.

26. Patenttivaatimuksen 20 tai 22 mukainen mäntäpolttomoottori, tun-10 nettu siitä, että ainakin yksi alkuaine käytetyssä voiteluaineessa voi olla mikä tahansa ryhmästä Cr, Ni, Mo, Ti, W, Mn ja/tai Co.

27. Patenttivaatimuksen 20 tai 22 mukainen mäntäpolttomoottori, tunnettu siitä, että alkuaine on edullisesti kromi ja moottorin osat ovat edullisesti kovapinnoitettuja männänrengasuria ja/tai männänrenkaita.

28. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 18-27 mukainen mäntäpoittomootto- ri, tunnettu siitä, että polttoaineen syöttö- ja käsittelylaite (3) käsittää välineet katalyyttiaineksen poistamiseksi polttoaineesta, edullisesti sentrifugaalisen katalyyttiaineksen poistoasteen, joka käsittää sentrifugin (17) ja/tai yhden tai useamman hienosuodatusasteen. φ ·

29. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 18-28 mukainen mäntäpolttomootto- ri, tunnettu siitä, että polttoaineen syöttö- ja käsittelylaite käsittää ainakin kaksi polttoainetankkia (4a, 4b), jotka sisältävät eri katalyyttiainessi- ! sältöjä käsittävää polttoainetta, ja venttiilivälineet (6) halutunlaatuisen poltto : *.** aineen valitsemiseksi. • » • m *·**' 25

30. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 18-29 mukainen mäntäpolttomootto ri, tunnettu siitä, että välineet polttoaineessa olevan katalyyttiai- :··: neksen määrän muuttamiseksi käsittävät ohjelmoitavan ohjausyksikön, kuten • · · tietokoneen (12), jossa on signaalitulot sensoreille (22) ja signaalilähdöt sent- • :*: rifugille (17), hienosuodattimille, venttiilivälineille (6) ja/tai hälytyslaitteelle 3o (25). *··

31. Menetelmä mäntäpolttomoottorin, etenkin suuren 2-tahtidieselmoottorin • · rakenteen parantamiseksi, jonka moottorin sylintereihin (1), polttoaineen * '* syöttölaite (3) toimittaa polttoainetta, polttoaineen syöttölaite (7) toimittaa tuo- 119449 17 retta voiteluöljyä, ja joista käytetty voiteluöljy poistetaan, tunnettu siitä, että se käsittää vaiheet: - suoritetaan moottorin testiajo, - määritetään moottorin osista kolmannen osapuolen aiheuttama hankausku-5 lumataso ja - hankauskuluman ollessa suurempi kuin annettu sallittu kuluma-aste - muutetaan moottorin rakennetta siten, että sylinteriseinämien kanssa tulee kosketuksiin vähemmän polttoainetta tai polttoainejäämiä, ja/tai • nostetaan polttoaineen syöttölaitteen (3) kapasiteettia sen aineen poistami-10 seksi polttoaineesta, joka aiheuttaa kolmannen osapuolen aiheuttamaa hankausta, ja/tai - parannetaan moottorin osien kulumiskestävyyttä.

32. Patenttivaatimuksien 31 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kolmannen osapuolen aiheuttama hankauskulumistaso määritetään 15 analysoimalla poistetusta voiteluöljystä ainakin yhden voiteluöljyssä olevan alkuaineen pitoisuus, joka alkuaine tulee poistettuun voiteluöljyyn pääasiassa kolmannen osapuolen moottorin osille, edullisesti kovapinnoitetulle moottorin osille aiheuttamaan hankauskuluman johdosta.

33. Patenttivaatimuksen 31 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, . 20 että kolmannen osapuolen aiheuttaman hankauskuluman taso määritetään mittaamalla moottorin osat, edullisesti mittaamalla moottorin osa tai mittaa-maila kovapinnoitetun moottorin osan pinnoitteen paksuus. • · : a.(

34. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 31-33 mukainen menetelmä, t u n - ”*.* nettu siitä, että moottorin rakennetta muutetaan muuttamalla poltto- 25 ainesuuttimien (2) tyyppiä, lukumäärää ja asentoa. • · • ·

35. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 32-34 mukainen menetelmä, .. tunnettu siitä, että moottorin rakennetta muutetaan muuttamalla kaasunvirtauskuviota sylintereissä (1) poistotahdin ja palamisen aikana, edul-*·:** lisesti indusoidun pyörteen intensiteettiä. :·· · 30 ··· * · • · ··· ♦ • · ·· · • · · • « « · 119449 18