FI119703B - Mäntämoottorin paineväliainetoiminen käynnistysjärjestely - Google Patents

Description

5

MÄNTÄMOOTTORIN PAINEVÄLIAINETOIMINEN KÄYNNISTYS JÄRJESTELY STARTANORDNING VID EN KOLVMOTOR FUNGERANDE MED TRYCKMEDIUM

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen mäntä-moottorin paineväliainetoiminen käynnistysjärjestelmä.

Suurikokoiset monisylinteriset mäntämoottorit käynnistetään tunnetusti tuomalla 10 esimerkiksi paineilmaa aina työtahdissa olevan sylinterin paloillaan moottorin kampiakselin ja siten myös männän aseman mukaan. Ongelmana tällaisissa järjestelmissä on ensinnäkin moottorin kaasunvaihtoventtiilien ajoituksen ja käynnistyskaa-sun ajoituksen synkronointi sekä tähän liittyvä käynnistysilman kulutus. Käynnis-tysilman kulutus pyritään pitämään pienenä koska paineilman varastointi- ja tuotto-15 laitteet vievät runsaasti tilaa, erityisesti jos ilmaa tarvitaan paljon.

Tekniikantasoa edustavina julkaisuina voidaan pitää julkaisuja GB 2063369, DE 3244423 ja JP 56138458, joista tunnetaan laitteet paineilman ohjaamiseksi paineilmavarastosta mäntämoottorin sylintereille. Julkaisujen esittämissä laitteissa 20 paineilman määrän säätäminen käynnistystapahtuman yhteydessä ei ole mahdollista. Julkaisuista GB 1562106 ja DE 1176931 tunnetaan paineilmakäynnistyksen mahdollistavat laitteet erityisesti sellaisiin moottoreihin, joiden pyörimissuuntaa voidaan vaihtaa. Fl 50984 julkaisusta tunnetaan ohjausventtiili erityisesti laivamootto-rien paineilmakäynnistystä varten. Venttiilissä on valittavissa käsin tai toimilaitteen 25 avulla kaksi eri asemaa, joista ensimmäinen mahdollistaa käynnistysilmamäärän pienentämisen käynnistettäessä pitkään pysähtyneenä ollutta moottoria. Venttiilin toinen asema mahdollistaa täyden käynnistysilmamäärän käytön ja siten moottorin lopullisen käynnistymisen.

2

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada monisylinterisen mäntämoottorin paine-väliainetoiminen käynnistysjärjestely, joka minimoi edellä mainitut tunnetun tekniikan ongelmat.

5 Keksinnön tavoitteet saavutetaan pääasiassa patenttivaatimuksissa 1 sekä muissa vaatimuksissa tarkemmin esitetyllä tavalla.

Keksinnön mukaisesti monisylinterisen mäntämoottorin paineväliainetoiminen käynnistysjärjestely käsittää paineväliaineen lähteen sekä putkiston, joka yhdistää 10 paineväliaineen lähteen kuhunkin sylinteriin, ja käynnistysventtiilin kunkin sylinterin yhteydessä sekä ohjausventtiilien toiminnan ajoituslaitteiston, joka käsittää moottorin pyörivään osaan mekaanisessa yhteydessä olevan ohjausosan. Ajoituslaitteisto käsittää välineet käynnistysventtiilin avautumisajankohdan muuttamiseksi käynnistyksen aikana.

15 Keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon mukaisesti ohjausosa käsittää kiekon, jossa on aukkoja aikaansaamaan paineväliaineen virtausyhteys käynnistysventtiilil-le sekä kiekkoa vasten pyöritettävissä olevan välilevyn, jossa myös on aukkoja aikaansaamaan paineväliaineen virtausyhteys käynnistysventtiilille, jolloin välilevyn asema määrää aukkojen ja sitä kautta virtausyhteyden avautumisen käynnistys-20 venttiileille.

Keksinnön toisen suoritusmuodon mukaisesti ohjausosa käsittää ulkokehällään oh-jauspinnan, ja joukon ohjausventtiileitä ohjaamaan mainitun ohjauspinnan vaikutuksesta käynnistysventtiileiden toimintaa, joiden ohjausventtiileiden toimintatila on riippuvainen ohjauspinnan paikallisesta säteestä, ja ohjausosa käsittää ulkokehäl-25 lään ainakin kaksi muodoltaan toisistaan poikkeavaan ohjauspintaa ja edelleen ohjausosan ja ohjausventtiileiden pyörimisakselin suuntainen asema toisiinsa nähden on valittavissa ainakin kahden aseman välillä.

Ohjausosan liike on mahdollistettu siten, että se on sovitettu liikuteltavaksi pyörimisakselinsa suunnassa voimalaitteen avulla. Tämän suoritusmuodon keksinnöin- 3 sen ajatuksen puitteissa on ajateltavissa myös, että ohjausventtiilit on sovitettu liikuteltavaksi ohjausosan pyörimisakselin suunnassa.

Keksintöä selostetaan seuraavassa esimerkin omaisesti viitaten oheisiin kaa-5 viomaisiin piirustuksiin, joissa - kuvio 1 esittää kaaviomaisesti käynnistysjärjestelyn paineilmakytkentää, - kuvio 2 esittää kaaviomaisesti moottoria ja käynnistysjärjestelmän ohjausosaa, - kuvio 3 esittää tarkemmin poikkileikkausta kuvion 2 ohjausosasta, ja - kuvio 4 esittää kaaviomaisesti erästä toista käynnistysjärjestelmän ohjausosaa.

10

Kuviossa 1 on esitetty kaaviomaisesti moottorin käynnistysjärjestely 1. Käynnistämiseen on edullista käyttää paineilmaa. Paineilman lähteenä 2 voi olla paineilman-verkosto tai kompressori (ei esitetty kuviossa). Paineilma johdetaan moottorin sylintereille 3 putkiston 4 välityksellä pääkäynnistysventtiilin 5 kautta ja edelleen liekin 15 pidättimen 6 lävitse kullekin sylinterille 3. Paineilman syöttöä kontrolloidaan kunkin sylinterin yhteydessä olevalla käynnistysventtiilillä 7, jonka toimintaa ohjaa ajoitus-laitteisto ohjausilman avulla.

Järjestelmän pääkäynnistysventtiili 5 on pneumaattisesti ohjattu ns. ohjausilman 20 avulla. Ohjausilma saadaan paineilmavarastosta 8 sähköisesti ohjatun solenoidi-venttiilin 9 kautta. Paineilman jako sylintereille toteutetaan ajoituslaitteiston 10 avulla, joka ohjaa pneumaattisesti venttileitä 7. Ajoituslaitteistolle 10 johdetaan myös paineilmaa putken 13 kautta. Ajoituslaitteiston avulla johdetaan paineilmaa aina sille käynnistysventtiilille 7, jonka kulloinkin halutaan avautuvan. Toiminta on siis 25 synkronissa moottorin työkiertoon ajoituslaitteiston avulla. Ajoituslaitteistolta 10 johtaa kanava tai putki 12 kullekin käynnistysventtiilille 7 erikseen. Putkisto 4 on varustettu myös estoventtiilillä 11, jolla varmistetaan, että moottoria ei voida käynnistää jos esimerkiksi moottori vaihde on kytkettynä päälle. Ajoituslaitteisto voidaan kytkeä mekaanisesti esimerkiksi moottorin pyörivään osaan 15, esimerkiksi nokka- 4 akseliin, jolloin se on suorassa yhteydessä moottorin pyörivään osaan ja sitä kautta mahdollistaa paineilman oikea-aikaisen syöttämisen kuhunkin sylinteriin.

Kuvioissa 2 ja 3 esitetty suoritusmuoto ajoituslaitteistosta 10 käsittää ohjausosan, 5 joka on varustettu sen ulkokehälle sijoittuvalla ohjauspinnalla. Tämän suoritusmuodon mukaisessa ajoituslaitteistossa ohjausosa on pääosin sylinterimäinen kappale, kuten akseli tai sen osa, ja sen ulkokehälle on muodostettu poikkileikkauksen perusympyrästä poikkeavia kohtia, kuten syvennyksiä tai ulokkeita. Perus-ympyrällä tarkoitetaan tässä poikkileikkauksen muotoa, joka vastaa pääosaa ulko-10 pinnan muodosta. Ohjausosan yhteydessä on joukko ohjausventtiileitä 10.4, jotka saavat ohjauksensa ohjauspinnan muodon mukaisesti ohjausosan pyöriessä. Oh-jauspinta käsittää sen pituusakselin suunnassa ainakin kaksi erillistä ohjausaluetta 10.1, 10.2, joiden muoto ts. profiili poikkeaa toisistaan. Tämä on tarkemmin esitettynä kuviossa 2. Ohjausosa on tässä järjestetty liikuteltavaksi pyörimisakselinsa 15 suunnassa, mikä on osoitettu nuolella. Tämän johdosta voidaan moottorin käyn-nistysprosessin aikana ohjata käynnistysprosessia siten, että siinä on kaksi erilaista toimintamuotoa. Ensimmäinen toimintamuoto (profiili) sellainen, että moottori saadaan pyörimään missä asemassa tahansa. Tällöin käytettävä ohjauspinnan muoto on sellainen, että ohjausventtiili on suhteellisen pitkään auki. Moottorin pyö-20 rittämisen aloittaminen vaatii suhteellisen pitkää venttiilien 7 aukioloaluetta, jotta käynnistys voidaan aloittaa missä tahansa moottorin asemassa. Tämä riippuu luonnollisesti moottorin kaasunvaihtoventtiilien ajoituksesta. Kun moottori on ensimmäisellä toimintamuodolla saatu pyörimään riittävällä nopeudella, jolla mahdolliset ’’kuolleet” asemat ylitetään moottorin pysähtymättä, voidaan siirtyä toiseen 25 toimintamuotoon käyttämään toista ohjausaluetta 10.2. Tämä tapahtuu voimalaitteen 14 avulla. Sen avulla voidaan ohjausosan 10 asemaa siirtää pyörimisakselin suunnassa. Toisessa toimintamuodossa ohjausventtiilin aukioloaika on lyhyempi ja aukeamishetki voi olla eri, edullisesti aikaisempi kuin ensimmäisessä toimintamuodossa siten, että moottorin pyörimisnopeutta saadaan kasvatettua ilman, että 30 käynnistysilman kulutus kasvaa.

5

Kuvioissa 3 on kaavallisesti esitetty poikkileikkaus ohjausosasta sekä ohjausvent-tiileistä. Tässä tapauksessa ohjausventtiili 7 avautuu, kun sen kara 7.1 siirtyy ohja-uspinnan määräämänä kohti ohjausosan pyörimisakselia ja avaa virtausreitin kaasulle lävitseen putkien 12 ja 13 välille.

5

Kuviossa 4 on esitetty eräs toinen suoritusmuoto ohjausventtiilien ajoitusla itteistos-ta 10. Tämä on niin ikään mekaanisesti yhteydessä moottorin nokka-akseliin 15 tai sen jatkeena. Tämän suoritusmuodon mukainen ajoituslaitteisto käsittää runko-osan 41 ja kansiosan 42 sekä näiden väliin kaasutilan 43. Kaasuillaan on järjestet-10 ty avautuvaksi putki 13 syöttämään ilmaa ohjauslaitteistoon. Laitteisto käsittää moottorin pyörimiseen kytketyn kiekon 44, johon järjestetty aukkoja 45 säteittäisesti jaettuna (ei esitetty). Runko-osaan 41 on järjestetty kanavia 46, joiden kautta putki 13 voi olla virtausyhteydessä putkiin 12 ja siten kunkin sylinterin käynnistysventtii-liin 7. Pääasiassa kiekon aukot 45 määräävät hetken ja ajan jolloin ilmaa kulkee 15 kaasutilasta 43 kanavan 46 kautta putkeen 12 ja edelleen käynnistysventtiilille 7. Ajoituslaitteisto käsittää lisäksi kiekon 44 yhteydessä olevan, sen kanssa saman suuntaisen välilevyn 47, joka on myös pyöritettävissä kiekon 44 pyörimisakselin suhteen. Myös välilevy käsittää aukkoja 48 likimain vastaavalla etäisyydellä pyörimisakselista kuin kiekon 44 aukot 45. Välilevyn yhteydessä on myös elimet sen 20 pyörittämiseksi 49,50, jotka tässä käsittävät kierretangon toimilaitteineen 49 sekä kierteen 50 välilevyn ulkokehällä. Välilevyn pyörittäminen tarkoittaa käytännössä, että sitä kierretään sopivasti siten, että sen reiät asettuvat runko-osan kanaviin 46 nähden halutulla tavalla. Ilma virtausyhteys putkien 12 ja 13 välillä käynnistysventtiilille syntyy, kun kiekon 44 ja välilevyn 47 ja runko-osan kanavat osuvat kohdak-25 käin. Välilevyn reikien asemaa kanaviin 46 nähden siirtämällä voidaan vaikuttaa ohjausilman syötön alkamisen ajoitukseen. Myös tämän suoritusmuodon mukaisella ratkaisulla käynnistysilman syötön ajoituksen säätö vastaa kuvioiden 2 ja 3 yhteydessä esitettyä toimintaa. Välilevyn reiät voivat muodoltaan poiketa ympyrästä, ollen esimerkiksi säteittäisesti pitkä reikä. Lisäksi yhden välilevyn lisäksi voi-30 daan käyttää kahta erillistä välilevyä säädettävyyden edelleen parantamiseksi.

6

Keksintö ei ole rajoitettu esitettyihin sovellusmuotoihin, vaan useita muunnelmia on ajateltavissa oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (3)

1. Monisylinterisen mäntämoottorin paineväliainetoiminen käynnistysjärjestely (1), joka käsittää paineväliaineen lähteen (2) sekä putkiston (4), joka yhdistää painevä-

5 Naineen lähteen kuhunkin sylinteriin (3), ja käynnistysventtiilin (7) kunkin sylinterin yhteydessä sekä käynnistysventtiilien (7) toimintaa ohjaamaan järjestettyjä ohjaus-venttiilejä (10.4;46), jotka määräävät hetken ja ajan jolloin ilmaa kulkee käynnistys-venttiileille sekä ohjausventtiilien toiminnan ajoituslaitteiston (10), joka käsittää moottorin pyörivään osaan (15) mekaanisessa yhteydessä olevan ohjausosan 10 (10.1,10.2;44), jolloin ajoituslaitteisto (10) käsittää välineet käynnistysventtiilin avautumisajankohdan muuttamiseksi (10.1,10.2, 14; 47,49) käynnistyksen aikana muuttamalla ajoituslaitteiston ohjausosan (10.1,10.2;44) asemaa moottorin pyörivään osaan nähden, tunnettu siitä, että ohjausosa käsittää ulkokehällään ohjaus-pinnan (10.1,10.2) ja joukon ohjausventtiileitä (10.4) ohjaamaan mainitun ohjaus-15 pinnan vaikutuksesta käynnistysventtiileiden (7) toimintaa, joiden ohjausventtiilei-den toimintatila on riippuvainen ohjauspinnan paikallisesta säteestä, että ohjausosa käsittää ulkokehällään ainakin kaksi muodoltaan toisistaan poikkeavaan ohja-uspintaa (10.1,10.2), ja että ohjausosan ja ohjausventtiileiden pyörimisakselin suuntainen asema toisiinsa nähden on valittavissa mainittujen ainakin kahden oh-20 jauspinnan (10.1,10.2) välillä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mäntämoottorin käynnistysjärjestely, tunnettu siitä, että ohjausosa on sovitettu liikuteltavaksi pyörimisakselinsa suunnassa voimalaitteen (14) avulla.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mäntämoottorin käynnistysjärjestely, tunnet-25 tu siitä, että ohjausventtiilit (10.4) on sovitettu liikuteltavaksi ohjausosan pyörimisakselin suunnassa.