FI122558B - Menetelmä mäntämoottorin käyttämiseksi - Google Patents

Description

MENETELMÄ MÄNTÄMOOTTORIN KÄYTTÄMISEKSI

Keksinnön ala 5

Esillä oleva keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaiseen menetelmään mäntämoottorin käyttämiseksi.

Tekniikan taso 10

Polttoaineen palamiseen puristussytytteisessä polttomoottorissa ja polttoaineen energian muuntamiseen mekaaniseksi työksi vaikuttavat monet tekijät, joista jotkut liittyvät prosessiin, kun taas toiset tekijät ovat yhteydessä moottorin mekaaniseen rakenteeseen. Nykyaikaiset puristussytytteiset 15 mäntämoottorit on yleensä varustettu ahtimella, tavallisesti turboahtimella. Turboahdinjärjestely on erityisen edullinen sen vuoksi, että se hyödyntää moottorin pakokaasun energiaa. Näin ollen turboahdinta käytettäessä on mahdollista mm. lisätä moottorin tehoa ja hyötysuhdetta. Käytännössä turboahtimella, jonka kompressoria käyttää pakokaasuturbiini, on kuitenkin 20 taipumus olla tehoton moottorin matalan kuormituksen toimintaolosuhteissa. Tätä ongelmaa on yleisesti ratkaistu yhdistelmällä, jossa on hieman alimitoitettu turbiini varustettuna hukkaportilla, jonka kautta osa pakokaasuista voi ohittaa turbiinin toimittaessa korkeammalla kuormituksella. Huk- ^ kaportin käyttö ei ole kuitenkaan edullista hyötysuhteen kannalta korkean o 25 kuormituksen toiminnassa, jolloin se lisää esim. moottorin polttoaineen C\l V ominaiskulutusta.

05

X

£ Polttomoottoreilla on joitakin toiminnallisia tavoitteita, joihin yleisesti pyri- o tään. Nämä tavoitteet ovat erityisesti, mutta ei pelkästään, polttoaineen g 30 ominaiskulutuksen ja pakokaasupäästöjen alentaminen. Turboahtimen o cg käyttö on yleisesti hyväksytty tapa parantaa polttomoottorin suorituskykyä.

2

Turboahtimen toimintaan vaikuttavat siihen kuuluvan kompressorin ja turbiinin ominaisuudet ja niiden toisiinsa sovittaminen. Korkeiden painesuh-teiden käyttö kompressorissa, eli huomattavan korkean syöttöpaineen käyttö moottorin imujärjestelmässä, on edullista. Turboahtimen kompres-5 soriosan toimintaa rajoittaa yhtäältä kompressorin maksimivirtauskapasi-teettia vastaava raja ja toisaalta sakkausmarginaali. Kompressorin sakka-us on haitallista moottorin toiminnalle, koska moottoriin syötetyn polttoil-man paineja virtaus laskevat heti kun kompressori sakkaa. Tämän vuoksi kompressorin ja moottorin optimaalisen toiminnan varmistamiseksi vaihtu- 10 vissa olosuhteissa tulisi olla tietty turvamarginaali kompressorin toimintapisteen ja sakkausrajan välillä. Myös kompressorin hyötysuhde on korkeimmillaan toimintapisteen ollessa tietyn etäisyyden päässä sakkausra-jasta.

15 Julkaisussa US 6,105,55 esitetään turboahdettu polttomoottori järjestelmällä ja menetelmällä turboahtimen tehon alenemisen estämiseksi moottorin toiminnan muutostilassa tapahtuvan nopean polttoaineen syötön vähenemisen aikana. Järjestelmään kuuluu pakoventtiilien ohjauslaite, joka kykenee vaihtelemaan moottorin pakoventtiilien avautumisen ajoitusta.

20 Pakoventtiilien ohjauslaite aikaistaa pakoventtiilien avautumisen ajoitusta aiheuttaen lisäpakokaasun pääsyn turbiiniin, jolloin kompressorin nopeuden äkillinen lasku ja kompressorin sakkaus estyvät.

^ Toinen turboahdetun mäntämoottorin toimintaan liittyvä tärkeä asia on o 25 venttiiliajoitus. Esimerkkinä laitteesta, jolla saadaan muutoksia venttiilin

CVJ

V ajoitukseen, viittaamme julkaisuun WO 9830787 A1. Siinä on esitetty polt- CT> tomoottorin venttiilien ohjaamiseksi laite, joka mahdollistaa moottorin vent-

X

£ tiilin avautumisen viivästyksen ja venttiilin sulkemisen aikaistamisen lyhensi täen siten venttiilin aukioloaikaa. Julkaisun mukaan tätä voidaan käyttää 30 sekä imu- että pakoventtiileille, mutta julkaisussa ei ole esitetty kyseisen o ^ laitteen erityisiä sovellutuksia.

3

Julkaisussa WO 2008/000899 A1 esitetään polttomoottorin kaasunvaihto-venttiilin sulkeutumishetken säätämiseksi järjestely, joka mahdollistaa esim. venttiilin sulkemisen normaalia myöhemmin esim. moottorin erilai-5 sissa kuormitustilanteissa.

Keksinnön tavoitteena on aikaansaada turboahdettu mäntämoottori, jonka toiminta on tehokkaampaa kuin tekniikan tason mukaisissa moottoreissa.

10

Keksinnön kuvaus Tässä yhteydessä termi “prosenttiaste” (%deg) tarkoittaa suhteellisen venttiiliasennon integraalia yli kampikulma-alueen, jolloin prosenttiluku tar-15 koittaa venttiilin asemaa suhteessa sylinterin halkaisijaan. Kampikulma kuvaa moottorin kampiakselin asemaa, jossa nelitahtimoottorin täysi sykli käsittää 720° alkaen yläkuolokohdasta ennen työtahtia.

Keksinnön tavoitteet saavutetaan olennaisesti menetelmällä mäntämootto- 20 rin käyttämiseksi, jossa mäntämoottori käsittää ainakin yhden imuventtiilin ja ainakin yhden pakoventtiilin, imuventtiilien käyttöjärjestelmän ja pako- venttiilien käyttöjärjestelmän, jotka on järjestetty käyttämään venttiilejä, sekä turboahdinjärjestelyn, joka käsittää kompressoriosan, joka on vir- ^ tausyhteydessä mainitun ainakin yhden imuventtiilin tulopuolen kanssa ja o 25 turbiiniosan, joka on virtausyhteydessä mainitun ainakin yhden pakoventtii-

CVJ

v Iin poistopuolen kanssa, jossa menetelmässä moottoria ajetaan ensim- CT> mäisellä käyntitavalla, jolloin moottori toimii alle tai tasan ennalta määrätyl-

X

£ lä kuormituksella ja polttoilmaa paineistetaan turboahdinjärjestelyn komp- 5 ressoriosalla, imuventtiiliä ohjataan ensimmäisellä imuventtiilin nostoprofii- 30 lilla ja sylinterille syötetään ilmaa, polttoainetta poltetaan moottorissa polt-o ^ tollman avulla, pakoventtiiliä ohjataan ensimmäisellä pakoventtiilin nosto- 4 profiililla ja palamisen aikana syntyneet pakokaasut siirretään turboahdin-järjestelyn turbiiniosalle, ennalta määrätyn kuormituksen yläpuolella turbo-ahtimen kompressorin toimintapiste siirretään kompressorikartalla sak-kauslinjasta kauemmas. Keksinnölle on tunnusomaista, että ennalta mää-5 rätyn kuormituksen yläpuolella turboahtimen kompressorin toimintapiste siirretään kompressorikartalla sakkauslinjasta kauemmas ajamalla moottoria toisella käyntitavalla siten, että kompressoriosan ulostulon ja tur-biiniosan sisääntulon välistä ilmavirtausta lisätään laajentamalla huuhtelu-aluetta ensimmäiseen käyntitapaan nähden.

10

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti moottorissa on hukkaportilla varustettu turboahdin. Tässä tapauksessa hukkaporttia ohjataan siten, että ensimmäisellä käyntitavalla hukkaportti on auki ja toisella käyntitavalla hukkaportti on kiinni. Tämä aikaansaa korkeamman ahtoil-15 man paineen toisen käyntitavan aikana. Korkeampi ahtoilman paine kompensoi imuventtiilin aikaistetun sulkeutumisen vaikutusta.

Keksinnön erään toisen edullisen suoritusmuodon mukaisesti moottorissa on hukkaportiton turboahdin. Tässä tapauksessa turboahdin on suunnitel-20 tu aikaansaamaan sopivasti nostettu syöttöpaine toisella käyntitavalla ja niinikään aikaansaamaan vaadittava suorituskyky ensimmäisellä käyntitavalla.

^ Toisen käyntitavan aikana imuventtiilin nousun sulkeutumista ohjataan δ ^ 25 edullisesti siten, että se sulkeutuu 1 %:iin sylinterin halkaisijasta kampi- ctl V kulman ollessa n. 20° aikaisempi verrattuna ensimmäiseen käyntitapaan.

X

£ Tämän selityksen yhteydessä käytetään määritelmässä 1 %:n aukiolo- 5 asentoa, koska käytännössä 1 %:n aukioloasento on helposti havaittavis- § 30 sa ja se on vähemmän epämääräinen kuin avautumisen alkukäynnistymi- o ° nen täysin suljetusta asennosta.

5

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan toisen käyntitavan aikana imu-venttiilin nousun sulkeutumista ohjataan siten, että se sulkeutuu 1 %:iin sylinterin halkaisijasta kampikulman ollessa 35 - 65° ennen alakuolokoh-5 taa.

Keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaan toisen käyntitavan aikana kompressoriosan ulostulon ja turbiiniosan sisääntulon välistä ilmavirtausta lisätään päästämällä lisää ilmaa moottoriin järjestetyn, kompressoit) riosan ulostulopuolen ja turbiiniosan sisääntulopuolen välille ulottuvan ohi-tuskanavan kautta.

Keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaan polttoaine sytytetään ulkoisella sytytyksellä ja ensimmäisen käyntitavan aikana pakoventtiilin nou-15 sun sulkeminen ja imuventtiilin nousun avautuminen limittyvät muodostaen huuhtelualueen, ja toisen käyntitavan aikana huuhtelualuetta säädetään niin, että se laajenee 5 - 300 % suuremmaksi kuin ensimmäisen käyntitavan aikana.

20 Keksinnön vielä erään toisen suoritusmuodon mukaan moottorissa käytetään puristussytytystä ja ensimmäisen käyntitavan aikana pakoventtiilin nousun sulkeminen ja imuventtiilin nousun avautuminen limittyvät muodostaen huuhtelualueen, ja toisen käyntitavan aikana huuhtelualuetta sääde- ^ tään niin, että se laajenee 5-60 % suuremmaksi kuin ensimmäisen käyn- δ ^ 25 titavan aikana.

i

(M

σ>

Toisen käyntitavan aikana huuhtelualue on edullisesti yli 150 %deg. Toi-

X

£ sen käyntitavan aikana pakoventtiilin nousun sulkeutumista ohjataan edul- 5 lisesti siten, että se sulkeutuu 1 %:iin sylinterin halkaisijasta kampikulman § 30 ollessa n. 15° myöhäisempi verrattuna ensimmäiseen käyntitapaan.

o o

(M

6

Imuventtiilejä käytetään edullisesti siten, että sulkeutumisliikkeen aikana venttiilin nousu on 1 %:n asemassa kampikulman ollessa edullisesti 15 -50° ennen yläkuolokohtaa.

5 Vielä erään keksinnön mukaisen suoritusmuodon mukaan polttoaineen sytytyksen ajoitus toisen käyntitavan aikana on yli 0° ja alle tai tasan 5° (kampikulma) aikaistettu ensimmäiseen käyntitapaan verrattuna. Polttoaineen sytytyksen ajoitus on edullisesti n. 2 - 3° (kampikulma) aikaistettu.

10 Keksinnön mukaista menetelmään sovelletaan mäntämoottorilla, joka käsittää ainakin yhden imuventtiilin ja ainakin yhden pakoventtiilin, imuventtii-lien käyttöjärjestelmän ja pakoventtiilien käyttöjärjestelmän, jotka on järjestetty käyttämään venttiilejä, sekä turboahdinjärjestelyn, joka käsittää kompressoriosan, joka on virtausyhteydessä mainitun ainakin yhden imu-15 venttiilin tulopuolen kanssa ja turbiiniosan, joka on virtausyhteydessä mainitun ainakin yhden pakoventtiilin poistopuolen kanssa. Mäntämoottorissa on säädettävä virtausyhteys kompressoriosan ulostulopuolen ja turbiiniosan sisääntulopuolen välillä, ja imuventtiilien käyttöjärjestelmä käsittää välineet imuventtiilien sulkemisen ajoituksen säätämiseksi.

20 Näin moottorin ja turboahtimen toimintaa voidaan ohjata tehokkaasti.

Kompressoriosan ulostulon ja turbiiniosan sisääntulon välinen säädettävä ^ virtausyhteys käsittää edullisesti imuventtiilien käyttöjärjestelmän ja pako- o ™ 25 venttiilien käyttöjärjestelmän, joilla on säädettävä venttiilien limitys pako- C\l v venttiilin nousun sulkeutumisen ja imuventtiilin avautumisliikkeen aikana.

σ>

X

£ Näin turboahtimen toimintaa voidaan ohjata edullisesti ohjaamalla venttiili- 5 en limitystä, millä on positiivinen vaikutus moottorin lämpökuormaan.

§ 30 o o

(M

7

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan kompressoriosan ulostulon ja turbiiniosan sisääntulon välinen säädettävä virtausyhteys käsittää säädettävän venttiilien limityksen siten, että imuventtiilien käyttöjärjestelmässä on venttiilin avautumisen säädettävä ajoitus.

5

Keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaan kompressoriosan ulostulon kompressoriosan ulostulon ja turbiiniosan sisääntulon välinen säädettävä virtausyhteys käsittää säädettävän venttiilien limityksen siten, että pa-koventtiilien käyttöjärjestelmässä on venttiilin sulkeutumisen säädettävä 10 ajoitus.

Keksinnön toisen suoritusmuodon mukaan kompressoriosan ulostulopuo-len ja turbiiniosan sisääntulopuolen välinen säädettävä virtausyhteys käsittää ohituskanavan ja ohituskanavaan järjestetyn säätöventtiilin.

15

Keksinnöllä on lukuisia etuja. Keksinnöllä aikaansaadaan mm. turboahti-men kompressoriosan toiminnan tehokas ohjaus. Lisäksi moottorin lämpö-kuorma minimoidaan. Erityisesti keksinnöllä aikaansaadaan tehokastapa ohjata moottorin sytytyspainetta ja turboahtimen nopeutta moottorin kor-20 kean kuormituksen alueella. Lisäksi NOx-päästöt vähenevät imuventtiilin aikaistetun sulkeutumisen ansiosta. Myös polttoaineen ominaiskulutus vähenee moottorin korkean kuormituksen alueella.

δ ^ 25 Piirustusten lyhyt kuvaus dj 05

Seuraavassa keksintöä selostetaan viitaten oheisiin esimerkinomaisiin

X

£ kaavamaisiin piirustuksiin, joista δ § 30 Kuvio 1 esittää keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon mukaista mäntä- o ° moottoria, 8

Kuvio 2 esittää keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon mukaisia venttiilin nostoprofiilnostoprofiileja,

Kuvio 3 esittää esimerkinomaista kompressori karttaa keksinnön yhteydessä, 5 Kuvio 4 esittää keksinnön toisen suoritusmuodon mukaisia venttiilin nostoprofiilnostoprofiileja,

Kuvio 5 esittää keksinnön kolmannen suoritusmuodon mukaisia venttiilin nostoprofiilnostoprofiileja, ja

Kuvio 6 esittää keksinnön toisen suoritusmuodon mukaista mäntämootto-10 ria.

Piirustusten yksityiskohtainen kuvaus 15 Kuviossa 1 on esitetty kaavamaisesti osa mäntämoottorista 10. Moottori käsittää moottorin runkoon 20 järjestetyt sylinterit 15. Moottori on ahdettu nelitahtimoottori, jossa on turboahdinjärjestely 25. Turboahdinjärjestely 25 on kytketty sen kaasunvaihtojärjestelmään 30. Turboahdinjärjestely 25 käsittää kompressoriosan 25.1 ja turbiiniosan 25.2, joiden perustoiminta ja -20 rakenne ovat sinänsä tunnettuja. Kuvion 1 suoritusmuodossa on esitetty yksi moottoriin liitetty turboahdin, mutta on selvää, että kompressorijärjes-tely voi käsittää myös useamman kuin yhden turboahtimen yhdistelmän.

^ Piirustuksen selventämiseksi kussakin sylinterissä 15 on yksi imuventtiili o 25 35 ja yksi pakoventtiili 40 sekä venttiilien käyttöjärjestelmä 45, 50, joka on

<M

V järjestetty avaamaan ja sulkemaan venttiilit suhteessa moottorin kampi- σ> kulmaan. Käytännössä ja tämän sovellutuksen yhteydessä venttiilien lu-

X

a. kumäärä voi kuitenkin olla suurempi kuin yksi. Venttiilien käyttöjärjestelmä 5 käsittää edullisesti moottorin kampiakseliin kytketyn nokka-akselin, jota ei 30 tässä selvyyden vuoksi ole esitetty. Kompressoriosa 25.1 on järjestetty vir-o ^ tausyhteyteen moottorin imuventtiilien 35 kanssa. Vastaavasti turbiiniosa 9 25.2 on järjestetty virtausyhteyteen moottorin pakoventtiilien 40 kanssa. Käytännössä, kun kyseessä on monisylinterimoottori, kompressoriosa voidaan kytkeä moottorin imusarjaan ja turbiiniosa moottorin pakokaasuput-kistoon.

5

Keksinnön ensimmäisessä suoritusmuodossa moottoriin on järjestetty myös kompressoriosan ulostulopuolen ja turbiiniosan sisääntulopuolen väliin ulottuva ohituskanava 55, kuten kuviossa 1 on esitetty. Tarkemmin sanoen tässä suoritusmuodossa kanava on järjestetty liittämään moottorin 10 imusarja pakokaasuputkistoon, mutta kanava voidaan myös integroida turboahdinjärjestelyyn 25. Ohituskanavassa 55 on ohjattava säätölaite 60, kuten säätöventtiili. Näin kompressoriosan ulostulopuolen ja turbiiniosan sisääntulopuolen välisen säädettävän virtausyhteyden muodostaa ohitus-kanava 55.

15

Edelleen esillä olevan keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon mukaan ainakin imuventtiilin 35 käyttöjärjestelmässä 45 on välineet säätää venttiilin sulkeutumisen ajoitusta. Imuventtiilien käyttöjärjestelmä 45 on järjestetty toimimaan siten, että imuventtiilin sulkeutumisaikaa voidaan säätää moot-20 torin käynnin aikana. Tässä yhteydessä tämä tarkoittaa, että toiminnan asetus vaihtelee joko eri tilojen välillä tai se on jatkuvasti ohjattua. Tämä tekee mahdolliseksi käyttää seuraavaa menetelmää keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon mukaisen moottorin yhteydessä, jossa käyntitapaa ^ muutetaan moottorin kuormituksen perusteella, o w 25 i C\l v Käytettäessä moottoria ensimmäisellä käyntitavalla ennalta määrätyn

CD

kuormituksen alapuolella tai ennalta määrätyllä kuormituksella pakoventtii-

X

a. lien käyttöjärjestelmää 50 ja imuventtiilien käyttöjärjestelmää 45 käytetään 5 keksinnön erään suoritusmuodon mukaan siten, että venttiilejä ohjataan 30 nostoprofiileilla siten kuin kuviossa 2 on esitetty yhtenäisillä viivoilla. On o ^ huomattava, että kuviossa 2 on esitetty ainoastaan se kampikulman alue, 10 jolla on merkitystä keksinnön toiminnan selostamiselle. Tässä yhteydessä venttiilinnousu, eli venttiilin asema, on esitetty suhteessa kyseiseen sylinterin halkaisijaan. Kuviossa 2 se pakoventtiilin 210 nostoprofiili, jonka mukaan pakoventtiilien käyttöjärjestelmä 45 on järjestetty ohjaamaan pako-5 venttiilin 40 toimintaa, on esitetty yhtenäisellä viivalla. Kuten nähdään, pakoventtiilin nosto keksinnön ensimmäisessä suoritusmuodossa ei olennaisesti muutu ensimmäisen ja toisen käyntitavan välillä. Vastaavasti se imu-venttiilien 220 nostoprofiili, jonka mukaan imuventtiilien käyttöjärjestelmä 45 on järjestetty ohjaamaan imuventtiilin 35 toimintaa ensimmäisellä käyn-10 titavalla, on myös esitetty yhtenäisellä viivalla.

Kuvion 2 suoritusmuodossa pakoventtiilejä käytetään siten, että nostoprofiili on sulkeutumisliikkeen aikana 1 % auki kampikulman ollessa 0-15°, edullisesti 3 - 6°, yläkuolokohdan jälkeen. Pakoventtiilin avautumisliike on 15 kokonaisuudessaan n. 7,5 % ja sulkeutumisliike käynnistyy n. 290°:een kampikulmassa. Tällä aikaansaadaan moottorin pakoventtiilien asianmukainen toiminta keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon mukaisesti.

Keksinnön ensimmäisessä suoritusmuodossa ns. huuhtelualueen 230 ala 20 on n. 95 %deg, kuten kuviosta 2 ilmenee.

Imuventtiilejä 35 käytetään puolestaan siten, että avautumisen aikana venttiilin nousu 220 on edullisesti 1 %:n asemassa kampikulman ollessa ^ 15 - 50°, edullisesti 30 - 40°, ennen yläkuolokohtaa. Venttiilin sulkeutumi en ^ 25 sen aikana venttiilinnousu 220 on edullisesti 1 %:n asemassa kampikul- C\] v man ollessa 35 - 65°, edullisesti 40 - 50°, ennen alakuolokohtaa.

CD

X

£ Keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon mukaan, käytettäessä moottoria 5 toisella käyntitavalla, ennalta määritetyn kuormituksen yläpuolinen toiminta 30 käsittää seuraavat vaiheet. Kuviossa 2 se imuventtiilin 220' nostoprofiili, o ° jonka mukaan imuventtiilien käyttöjärjestelmä 45 on järjestetty ohjaamaan 11 imuventtiilin 35 toimintaa toisella käyntitavalla, on esitetty katkoviivalla. Toisen käyntitavan aikana imuventtiilejä 35 ohjataan siten, että sulkeutu-misliikkeen aikana nostoprofiili 220' on edullisesti 1 %:n asemassa kampi-kulman ollessa 35 - 65 °, edullisesti 50°, ennen alakuolokohtaa, eli n. 20° 5 aikaisempi verrattuna ensimmäiseen käyntitapaan. Näin imuventtiilien aukioloaikaa lyhennetään sulkemalla venttiilit aikaisemmin verrattuna ensimmäiseen käyntitapaan. Olennaisesti koko sulkeutumisliikettä on edullisesti aikaistettu n. 20° verrattuna ensimmäiseen käyntitapaan.

10 Käytännössä moottorin toiminnassa tämä tarkoittaa sitä, että moottorin kuormituksen kasvaessa myös turboahdinjärjestelystä saatava ahtopaine luonnollisesti nousee. Keksinnön mukaan ahtopainetta nostetaan kuitenkin tavallista enemmän, koska hukkaportillisissä turboahtimissa hukkaportti avautuu tyypillisesti korkeammilla kuormituksilla. Keksinnön mukaisen 15 moottorin toiminnassa turboahdinjärjestelyltä saatava ahtopaine nostetaan joko sulkemalla turboahtimen hukkaportti tai nosto sovitetaan muuten yhteen imuventtiilin lyhennetyn aukioloajan kanssa esim. turboahtimen hyvällä kokonaismitoituksella.

20 Tämä on monella tavoin edullista moottorin kokonaistoiminnalle. Vaikka aukioloaika lyhenee, saatu korkeampi ahtopaine kompensoi olennaisesti ilmamäärää sylinterin täytöksessä.

^ Lisäksi keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon mukaan samalla kun δ ^ 25 imuventtiilien aukioloaikaa lyhennetään sulkemalla venttiilit aikaisemmin, C\l V kompressoriosan 25.1 poistopuolen ja turbiiniosan sisääntulopuolen väli- σ> nen virtausyhteys, eli ohituskanava 55, avautuu sallien enemmän pala-

X

£ misilmaa virrata turboahdinjärjestelyn 25 kompressoriosan 25,1 kautta.

5 Näin kompressoriosan 25.1 toimintapiste kompressorikartassa siirtyy kau- § 30 emmaksi sakkauslinjasta.

o o

(M

12

Ennalta määritetty kuormitus on edullisesti 70 - 85 % moottorin maksimi-kuormasta. Näin ollen ensimmäisellä käyntitavalla moottoria käytetään joko alle tai tasan 70 - 85 %:lla moottorin maksimikuormasta ja toisella käyntitavalla moottoria käytetään yli 70 - 85 %:lla moottorin maksimikuormasta. 5

Keksinnön toimintaa kompressoriosan 25.1 yhteydessä kuvataan kuviossa 3, joka on kompressoriosan 25.1 esimerkinomainen kompressorikartta. Ensimmäisen käyntitavan aikainen toimintakäyrä, eli kun toimitaan alle tai tasan ennalta määrätyllä kuormituksella, on esitetty viitteellä 310. Komp-10 ressoriosalta saatava paine nousee tasaisesti moottorin kuormituksen noustessa ja kompressoriosan pyörintänopeus kasvaa vastaavasti. Tietyssä pisteessä, jota on merkitty viitteellä 320, aloitetaan nyt toinen käyntitapa. Suuremmilla, kohdan 320 yläpuolella olevilla kuormituksilla toiminta-käyrä 330 saatetaan seuraamaan toimintakäyrää, joka on modifioitu ver-15 rattuna perinteiseen hukkaportin ohjaamaan turboahdinjärjestelyyn, jonka toimintakäyrä on esitetty pilkkuviivalla 340. Perinteisessä järjestelyssä hukkaportti avautuu, kun toimitaan toimintakäyrällä 340. Modifioidun toi-mintakäyrän 330 asemaa ohjataan säätämällä sekä edellä kuvattua imu-venttiilien sulkeutumisen ajoitusta että kompressoriosan 25.1 poistopuolen 20 ja turbiiniosan sisääntulopuolen virtausyhteyttä siten, että toimintakäyrä 330 pysyy tietyn sakkausmarginaalin oikealla puolella (kuviossa 3), eli kuvion viivoitetulla alueella 350. Sakkausmarginaali on n. 10 - 15 % kompressoriosan 25.1 sakkauslinjasta 360.

δ ^ 25 Kuviossa 3 on myös esitetty kuvitteellinen toimintakäyrä 330', joka kuvaa

CM

v tilaa, jolla toinen käyntitapa ei sisältäisi vaihetta, jossa samalla kun imu- σ> venttiilien aukioloaikaa lyhennetään sulkemalla venttiilit aikaisemmin,

X

£ kompressoriosan 25.1 poistopuolen ja turbiiniosan sisääntulopuolen väli- 5 nen virtausyhteys avautuu päästäen enemmän palamisilmaa virtaamaan g 30 turboahdinjärjestelyn 25 kompressoriosan 25.1 kautta. Näin kompresso- o o

CM

13 riosan 25.1 toimintapiste kompressori kartassa siirtyy kauemmaksi sak-kauslinjasta, eli 330’ -> 330.

Sakkausmarginaali ilmaisee sen mitan, kuinka lähellä sakkausta toiminta-5 piste on. Tässä yhteydessä sakkausmarginaali määritellään seuraavasti: Sakkausmarginaali = 100% * (qw - qs) / qw jossa qw - Tilavuusvirta toimintakäyrällä, ja qw - Tilavuusvirta sakkauslinjalla 10 Näin keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon mukaan moottoria käytetään toisen käyntitavan aikana ennalta määrätyn moottorikuorman yläpuolella siten, että poltettaessa polttoainetta turboahdinjärjestelyn paineistamalla polttoilmalla, moottorin imuventtiilit suljetaan aikaisemmin kuin en-15 simmäisellä käyntitavalla, ja turboahdinjärjestelyltä saatava ahtopaine nousee ja kompressoriosan 25.1 poistopuolen ja turbiiniosan sisääntulo-puolen välinen ohivirtausilman määrä kasvaa lisäten ilman massavirtaa kompressoriosan kautta.

20 Näin aikaansaadaan tehokas tapa ohjata moottorin toimintaa ja erityisesti turboahdinjärjestelyn kompressoriosan 25.1 toimintaa, jonka seurauksena syntyy lukuisia edullisia vaikutuksia moottorin toiminnalle.

^ Olennaisesti vastaavanlaista kompressoriosan 25.1 ja moottorin 10 käyt- δ ^ 25 täytymistä voidaan aikaansaada keksinnön toisella suoritusmuodolla ja C\l V saavuttaa vielä joitakin edullisia lisävaikutuksia. Keksinnön toisen, kuvios- σ> sa 6 esitetyn suoritusmuodon mukaan moottori 10 poikkeaa kuvion 1

X

£ moottorista yhtäältä siinä, että siinä ei tarvita ohituskanavaa 55. Toisaalta 5 myös pakoventtiilien käyttöjärjestelmä 50 on varustettu säädettävällä vent- § 30 tiilinkäyttötoiminnolla. Keksinnön toisen suoritusmuodon mukaan ainakin o ° imuventtiilin 35 käyttöjärjestelmässä 45 on välineet venttiilin sulkeutumisen 14 ajoituksen säätämiselle. Imuventtiilien käyttöjärjestelmä 45 on järjestetty toimimaan siten, että imuventtiilin sulkeutumisaikaa voidaan säätää moottorin käynnin aikana. Tässä yhteydessä tämä tarkoittaa sitä, että toiminnan asetus vaihtelee joko eri tilojen välillä tai se on jatkuvasti ohjattua. Tämä 5 tekee mahdolliseksi käyttää seuraavaa menetelmää keksinnön toisen suoritusmuodon mukaisen moottorin yhteydessä. Myös pakoventtiilin 40 käyttöjärjestelmässä 50 on välineet venttiilin sulkeutumisen ajoituksen säätämiselle. Pakoventtiilien käyttöjärjestelmä 50 on järjestetty toimimaan siten, että pakoventtiilin sulkeutumisaikaa voidaan säätää moottorin käynnin ai-10 kana. Tässä yhteydessä tämä tarkoittaa sitä, että toiminnan asetus vaihtelee joko eri tilojen välillä tai se on jatkuvasti ohjattua. Tämä tekee mahdolliseksi käyttää seuraavaa menetelmää keksinnön toisen suoritusmuodon mukaisen moottorin yhteydessä, jossa käyntitapaa muutetaan moottorin kuormituksen perusteella.

15

Keksinnön toisen suoritusmuodon mukainen menetelmä on selostettu viitaten kuvioon 4. Käytettäessä nyt moottoria ensimmäisellä käyntitavalla ennalta määrätyn kuormituksen alapuolella tai ennalta määrätyllä kuormituksella, pakoventtiilien käyttöjärjestelmää 50 ja imuventtiilien käyttöjärjes-20 telmää 45 käytetään keksinnön toisen suoritusmuodon mukaan siten kuin kuviossa 4 on esitetty. Myös tässä on esitetty ainoastaan se kampikulman alue, jolla on merkitystä keksinnön toiminnan selostamiselle. Kuviossa 4 pakoventtiilin nostoprofiili 210, jonka mukaan pakoventtiilien käyttöjärjes- ^ telmä 50 on järjestetty ohjaamaan pakoventtiilin 40 toimintaa ensimmäisel- δ ^ 25 lä käyntitavalla, on esitetty yhtenäisellä viivalla. Vastaavasti imuventtiilin C\l V nostoprofiili 220, jonka mukaan imuventtiilien käyttöjärjestelmä 45 on jär- σ> jestetty ohjaamaan imuventtiilin 35 toimintaa ensimmäisellä käyntitavalla,

X

£ on myös esitetty yhtenäisellä viivalla, δ § 30 Kuvion 4 suoritusmuodossa pakoventtiilejä käytetään ensimmäisellä käyn- o ° titavalla siten, että nostoprofiili on sulkeutumisliikkeen aikana 1 % auki 15 kampikulman ollessa 0 - 15°, edullisesti 3 - 6°, yläkuolokohdan jälkeen. Pakoventtiilin avautumisliike on kokonaisuudessaan n. 7,5 % ja sulkeutu-misliike alkaa n. 290°:een kampikulmassa.

5 Ensimmäisellä käyntitavalla ns. huuhtelualueen 230 ala on n. 95 %deg.

Imuventtiilejä 35 käytetään puolestaan siten, että venttiilin avautumisliik-keen aikana nostoprofiili 220 on 1 %:n asemassa kampikulman ollessa edullisesti 15 - 50°, edullisesti 30 - 40°, ennen yläkuolokohtaa. Venttiilin 10 sulkeutumisliikkeen aikana venttiilinnostoprofiilin 220 liike on edullisesti 1 %:n asemassa kampikulman ollessa 35 - 65°, edullisesti 40 - 50°, ennen alakuolokohtaa.

Keksinnön toisen suoritusmuodon mukaan käytettäessä moottoria toisella 15 käyntitavalla pakoventtiilien käyttöjärjestelmää 50 ja imuventtiilien käyttöjärjestelmää 45 käytetään siten kuin kuviossa 4 on esitetty katkoviivalla. Kuviossa 4 pakoventtiilin nostoprofiili 210', jonka mukaan pakoventtiilien käyttöjärjestelmä 50 on järjestetty ohjaamaan pakoventtiilin 40 toimintaa toisella käyntitavalla, on esitetty katkoviivalla. Vastaavasti imuventtiilien 20 nostoprofiili 220', jonka mukaan imuventtiilien käyttöjärjestelmä 45 on järjestetty ohjaamaan imuventtiilin 35 toimintaa toisella käyntitavalla, on myös esitetty katkoviivalla.

^ Kuvion 4 esimerkinomaisessa suoritusmuodossa toisen käyntitavan aika- δ ^ 25 na pakoventtiilejä käytetään siten, että nostoprofiili on sulkeutumisliikkeen C\l V aikana 1 % auki kampikulman ollessa 15 - 25° yläkuolokohdan jälkeen.

Pakoventtiilien sulkeutumisliike alkaa n. 310°:een kampikulmassa. Imu-

X

£ venttiilejä 35 käytetään puolestaan toisella käyntitavalla siten, että sulkeu- 5 tumisliikkeen aikana nostoprofiili 220' on 1 %:n asemassa kampikulman § 30 ollessa edullisesti 35 - 65° ennen alakuolokohtaa.

o o

(M

16 Käytännössä tärkeämpää kuin tarkat pakoventtiilien sulkeutumisen ja imu-venttiilien avautumisen kampikulman arvot esillä olevalle keksinnölle on huuhtelualue 230. Toisella käyntitavalla ns. huuhtelualueen 230 alue on n. 160 %deg. Näin keksinnön esimerkinomaisessa toisessa suoritusmuodos-5 sa huuhtelualuetta 230 on laajennettu n. 70 % siirryttäessä ensimmäisestä käyntitavasta toiseen käyntitapaan.

Olisi ymmärrettävä, että siirtyminen ensimmäisestä käyntitavasta toiseen käyntitapaan voi sisältää hyvin erilaisia muutoksia eri moottoreissa, riippu-10 en myös moottorin varsinaisesta sovelluksesta. Yhteisiä piirteitä ovat kuitenkin aina imuventtiilin noston sulkeutumisen aikaistaminen ja ilmavirtauksen lisäyksen järjestäminen turboahtimen kompressoriosan ulostulon ja turbiiniosan sisääntulon välille. Ilmavirtausta lisätään edullisesti laajentamalla huuhtelualuetta, kuten edellä on kuvattu.

15

Esim. kaasumoottorissa, jossa polttoaine sytytetään ulkoisella sytytyksellä, kuten kipinällä tai lasersäteellä, huuhtelualue voi olla ensimmäisen käynti-tavan aikana hyvin pieni, joskus jopa nolla. Siinä tapauksessa venttiilien limitystä, eli huuhtelualuetta, voidaan toisen käyntitavan aikana laajentaa 20 useita satoja prosentteja.

Dieselmoottoreissa huuhtelualuetta laajennetaan toisen käyntitavan aikana tyypillisesti 5 - 60 %.

δ ^ 25 Näin keksinnön toisen suoritusmuodon mukaan moottoria käytetään toisen

C\J

V käyntitavan aikana siten, että poltettaessa polttoainetta turboahdinjärjeste- 05 lyn paineistamalla polttoilmalla, moottorin imuventtiilit sulkeutuvat aikai-

X

£ semmin kuin ensimmäisellä käyntitavalla, ja että turboahdinjärjestelyltä 5 saatavaa ahtopainetta nostetaan ja moottorin pakoventtiilit suljetaan myö- <g 30 hemmin kuin ensimmäisellä käyntitavalla, mikä lisää ilmavirtausta mootto- o ^ rin läpi.

17 Tällä aikaansaadaan samanlaatuinen toiminta ja edut moottorin 10 ja tur-boahtimen kompressoriosan 25.1 toiminnan ohjaamiselle, kuten kuviosta 3 ilmenee. Keksinnön toisessa suoritusmuodossa imuventtiilien aukioloaikaa 5 lyhennetään sulkemalla venttiilit aikaisemmin toista käyntitapaa käytettäessä. Vaikka aukioloaika lyhenee, saatu korkeampi ahtopaine kompensoi olennaisesti ilmamäärää sylinterin täytöksessä. Samalla kun imuventtiilien aukioloaikaa lyhennetään sulkemalla venttiilit aikaisemmin, pakoventtiilien aukioloaikaa pidennetään sulkemalla pakoventtiilit myöhemmin. Tämä li-10 sää venttiilien aukiolojakson limitystä toisen käyntitavan aikana ja enemmän ilmaa pääsee virtaamaan moottorin 10 läpi ja siten myös turboahdin-järjestelyn 25 kompressoriosan 25.1 läpi. Näin kompressoriosan 25.1 toimintapiste kompressorikartassa siirtyy kauemmaksi sakkauslinjasta.

15 Keksinnön toisessa suoritusmuodossa, jossa toiminta toisen käyntitavan aikana käsittää venttiilien limityksen, eli ns. huuhtelualueen 230, laajentamisen, kun imuventtiileiden sulkemista aikaistetaan, enemmän ilmaa virtaa moottorin läpi huuhteluvaiheen aikana. Venttiilien limitys huuhteluvaiheen aikana tapahtuu tässä esimerkissä olennaisesti kampikulman ollessa 310 -20 380°.

Vielä erään keksinnön suoritusmuodon mukaan imu- ja pakoventtiilejä ohjataan toimimaan siten, että huuhtelualue on epäsymmetrinen pakoventtii-

Iin puolella, o ™ 25 C\l v Sallimalla ilman virtaaminen moottorin 10 läpi sen sijaan (tai sen lisäksi) O) ^ että käytetään ohituskanavaa 55, saavutetaan se edullinen vaikutus, että

X

£ sylinterissä ja sylinterinkannessa olevien moottorikomponenttien, lähinnä 5 venttiilien ja männän pään, lämpökuorma pienenee.

§ 30 o o

CM

18

Kuviossa 5 on esitetty venttiilien toiminta keksinnön kolmannen suoritusmuodon mukaisesti. Kolmannen suoritusmuodon mukainen moottori vastaa toisen suoritusmuodon mukaista moottoria, eli ohituskanava voidaan siinä jättää pois. Kolmannen suoritusmuodon toiminta ensimmäisen käynti-5 tavan aikana vastaa toisen suoritusmuodon mukaista toimintaa ja kolmannen suoritusmuodon toiminta toisen käyntitavan aikana vastaa toisen suoritusmuodon mukaista toimintaa paitsi että imuventtiilien käyttöjärjestelmä 45 on järjestetty toimimaan siten, että sekä avautumisen ajoitusta että sulkeutumisen ajoitusta aikaistetaan verrattuna ensimmäisen käyntitavan ai-10 kaiseen toimintaan. Sulkeutumisen ajoituksen aikaistamisen vaikutus vastaa ensimmäisen ja toisen suoritusmuodon mukaista vaikutusta.

Tässä tapauksessa huuhtelualuetta 230 laajennetaan n. 50 % siirryttäessä ensimmäisestä käyntitavasta toiseen käyntitapaan.

15

Ilmavirtauksen lisääminen toisen käyntitavan aikana keksinnön kolmannessa suoritusmuodossa aikaansaadaan yhdistämällä pakoventtiilien sulkeutumisen ajoituksen ja imuventtiilien avautumisen ajoituksen ohjaaminen, jolloin venttiilien limitysaluetta ja huuhtelualuetta 230 laajennetaan 20 huuhteluvaiheen aikana.

Käytännössä venttiilien käyttöjärjestelmä 45, 50 voidaan toteuttaa eri tavoin. Sulkeutumisen ajoituksen muuttaminen tai säätäminen voidaan to- ^ teuttaa esim. siten kuin julkaisussa WO 2008/000899 on esitetty.

o w 25 i

(M

v Siirtyäksemme kuvioon 6, on seuraavassa kuvattu vielä eräs keksinnön σ> suoritusmuoto. Moottorissa on ohjausjärjestelmä 100, joka muiden mootto-

X

a. rin 10 toimintojen ohella on järjestetty ohjaamaan mm. venttiilien 35, 40 o toimintaa venttiilien käyttöjärjestelmän 45, 50 ja polttoaineenruiskutus- 30 ja/tai sytytysjärjestelmän 61 avulla. Ohjausjärjestelmä käsittää muistiyksi-o ^ kön 120, johon moottorin toiminnalliset parametrit on tallennettu. Ohjaus- 19 järjestelmä 100 käsittää käsittely-yksikön 140, joka on järjestetty määrittelemään moottorin toimintaehdot. Mikäli ohjausjärjestelmä 120 saa tiedon, että moottorin kuormitus on muuttunut siten, että kuormitus on noussut yli ennalta määritetyn kuorman, se ohjaa imuventtiilit sulkeutumaan aikai-5 semmin. Tämän lisäksi se myös ohjaa pakoventtiilejä sulkeutumaan myöhemmin, kuten on kuvattu edellä toisen suoritusmuodon yhteydessä. Edelleen jos moottori on suoraruiskutusmoottori (esim. diesel- tai kaasumootto-ri), ohjausjärjestelmä ohjaa polttoaineenruiskutusjärjestelmän 61 aikaistamaan ruiskutuksen ja/tai sytytyksen ajoitusta. Kaasumoottoreilla tämä tar-10 koittaa esipolttoaineen ruiskutuksen ja/tai kipinä- tai muun sytytysjärjes-telmän ohjaamista.

Tämä suoritetaan käsittely-yksiköllä 140. Moottorin kuorman ja/tai nopeuden mittaamiseen perusteella ohjausjärjestelmä ohjaa venttiilien käyttöjär-15 jestelmiä 45, 50 siten, että varsinainen sakkausmarginaali pysyttelee alemman ja ylemmän asetusarvon välissä. Alempi asetusarvo on edullisesti noin 10 % ja ylempi asetusarvo on noin 15 %.

Sakkausmarginaalin pitäminen alemman ja ylemmän asetusarvon välillä 20 käsittää seuraavat vaiheet: 1) Jos varsinainen sakkausmarginaali on pienempi kuin alempi asetusarvo, ^ - venttiilien käyttöjärjestelmä 45, 50 ohjataan käyttämään venttiilejä niin, o ™ 25 että huuhtelualueen 230 koko kasvaa, eli venttiilien limitys lisääntyy noin

CNJ

v 360°:een kampikulmalla ja/tai

CD

- imuventtiilien käyttöjärjestelmä 45 ohjataan käyttämään imuventtiiliä niin,

X

£ että sulkeutumisen ajoitus lykkääntyy, δ 30 2) Jos varsinainen sakkausmarginaali on suurempi kuin ylempi asetusar- o OJ VO, 20 - venttiilien käyttöjärjestelmä 45, 50 ohjataan käyttämään venttiilejä niin, että huuhtelualueen 230 koko pienenee, eli venttiilien limitys vähenee noin 360°:een kampikulmalla ja/tai - imuventtiilien käyttöjärjestelmä 45 ohjataan käyttämään imuventtiilejä 5 niin, että sulkeutumisen ajoitus aikaistuu.

Sen seurauksena, että imuventtiilin sulkeutumista aikaistetaan toisen käyntitavan aikana, päästään jyrkästi väheneviin NOx-päästöihin. Näin ollen on edullista aikaistaa polttoaineen ruiskutuksen ajoitusta toisen käynti-10 tavan aikana. Polttoaineenruiskutuksen ajoitus toisen käyntitavan aikana on edullisesti ainakin 0 - 5° (kampikulma) aikaistettu ensimmäiseen käynti-tapaan verrattuna. Esimerkiksi kun moottoria käytetään ensimmäisellä käyntitavalla, polttoaineenruiskutus tapahtuu n. 13 - 15° ennen yläkuolo-kohtaa, kun taas toisella käyntitavalla polttoaineenruiskutus voi tapahtua 15 n. 17° ennen yläkuolokohtaa. Näin polttoaineen ominaiskulutus toisen käyntitavan aikana voi olla huomattavasti alhaisempi kuin perinteisessä hukkaportin ohjaamassa turboahdinmoottorissa.

Vaikka esillä olevaa keksintöä on tässä kuvattu esimerkkien avulla niissä 20 yhteyksissä, joita tällä hetkellä pidetään sen edullisimpina suoritusmuotoina, on ymmärrettävä, että keksintöä ei ole rajattu esitettyihin suoritusmuotoihin, vaan sen on tarkoitus kattaa erilaisia sen piirteiden yhdistelmiä tai muunnelmia ja useita muita keksinnön suojapiiriin kuuluvia sovellutuksia ^ siten kuin oheisissa patenttivaatimuksissa on määritelty. Minkä tahansa o ^ 25 edellä kuvatun suoritusmuodon yhteydessä mainittuja yksityiskohtia voi- dj V daan käyttää toisen suoritusmuodon yhteydessä, mikäli se on tekniseksi 05 toteutettavissa.

X

X

CL

δ δ oo o o

(M

Claims (12)

1. Menetelmä mäntämoottorin käyttämiseksi, jossa mäntämoottori käsittää ainakin yhden imuventtiilin (35) ja ainakin yhden pakoventtiilin (40), imu-venttiilien käyttöjärjestelmän (45) ja pakoventtiilien käyttöjärjestelmän (45), jotka on järjestetty käyttämään venttiilejä (35, 40), sekä turboahdinjärjeste-lyn, joka käsittää kompressoriosan, joka on virtausyhteydessä mainitun 10 ainakin yhden imuventtiilin tulopuolen kanssa ja turbiiniosan, joka on virtausyhteydessä mainitun ainakin yhden pakoventtiilin poistopuolen kanssa, jossa menetelmässä moottoria ajetaan ensimmäisellä käyntitavalla, jossa moottoria käytetään alle tai tasan ennalta määrätyllä kuormituksella ja polttoilmaa paineistetaan turboahdinjärjestelyn kompressoriosalla, imu-15 venttiiliä ohjataan ensimmäisellä imuventtiilin nostoprofiililla ja ilma syötetään sylinterille, polttoainetta poltetaan moottorissa (10) polttoilman avulla, pakoventtiiliä ohjataan ensimmäisellä pakoventtiilin nostoprofiililla ja palamisen aikana syntyneet pakokaasut kuljetetaan turboahdinjärjestelyn tur-biiniosalle, jossa menetelmässä ennalta määrätyn kuormituksen yläpuolel-20 la moottorin turboahtimen kompressorin toimintapiste siirretään kompres-sorikartalla sakkauslinjasta kauemmas, tunnettu siitä, että menetelmässä ennalta määrätyn kuormituksen yläpuolella moottorin turboahtimen kompressorin toimintapiste siirretään kompressorikartalla sakkauslinjasta kauemmas ajamalla moottoria toisella käyntitavalla siten, että kompresso- S 25 riosan ulostulon ja turbiiniosan sisääntulon välistä ilmavirtausta lisätään CVJ cm laajentamalla huuhtelualuetta (230) ensimmäiseen käyntitapaan nähden. i CD x

2 Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä mäntämoottorin käyttämi- CL seksi, tunnettu siitä, että imuventtiilin sulkeutumista aikaistetaan verrattu- ? 30 na ensimmäiseen käyntitapaan lyhentämällä sen aukioloaikaa. 00 o o CM

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä mäntämoottorin käyttämiseksi, tunnettu siitä, että toisen käyntitavan aikana imuventtiilin sulkeutumista ohjataan siten, että se sulkeutuu 1 %:iin sylinterin halkaisijasta kam-pikulman ollessa 35 - 65° ennen alakuolokohtaa. 5

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen menetelmä mäntämoottorin käyttämiseksi, tunnettu siitä, että toisen käyntitavan aikana imuventtiilin noston sulkeutumista ohjataan siten, että se sulkeutuu 1 %:iin sylinterin halkaisijasta kampikulman ollessa n. 20° aikaisempi verrattuna ensimmäi- 10 seen käyntitapaan.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä mäntämoottorin käyttämiseksi, tunnettu siitä, että polttoaine sytytetään ulkoisella sytytyksellä ja ensimmäisen käyntitavan aikana pakoventtiilin nousun sulkeutuminen ja 15 imuventtiilin nousun avautuminen limittyvät muodostaen huuhtelualueen, ja että toisen käyntitavan aikana huuhtelualuetta (230) ohjataan niin, että se laajenee 5 - 300 % suuremmaksi kuin ensimmäisen käyntitavan aikana.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä mäntämoottorin käyttämi-20 seksi, tunnettu siitä, että moottorissa käytetään puristussytytystä ja ensimmäisen käyntitavan aikana pakoventtiilin nousun sulkeutuminen ja imuventtiilin nousun avautuminen limittyvät muodostaen huuhtelualueen (230), ja että toisen käyntitavan aikana huuhtelualuetta (230) ohjataan niin, että se laajenee 5-60 % suuremmaksi kuin ensimmäisen käyntita- δ 25 van aikana. (M i (M σ>

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä mäntämoottorin käyttämi- x seksi, tunnettu siitä, että toisen käyntitavan aikana huuhtelualue (230) on yli 150 %deg. ° 30 CD OO O O (M

8. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä mäntämoottorin käyttämiseksi, tunnettu siitä, että imuventtiilejä (35) käytetään siten, että sulkeu-tumisliikkeen aikana venttiili (35) on 1 %:n asemassa kampikulman ollessa edullisesti 15 - 50° ennen yläkuolokohtaa. 5

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä mäntämoottorin käyttämiseksi, tunnettu siitä, että venttiilien käyttöjärjestelmää (45, 50) käytetään siten, että huuhtelualue (230) on epäsymmetrinen niin, että imuventtiilin nostoprofiili muodostaa suuremman alueen kuin pakoventtiilin nostoprofiili 10 suhteessa yläkuolokohtaan.

10. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen 1 - 9 mukainen menetelmä mäntämoottorin käyttämiseksi, tunnettu siitä, että polttoaineenruiskutuksen ajoitus toisen käyntitavan aikana on ainakin 0 - 5° aikaistettu ensimmäi- 15 seen käyntitapaan verrattuna.

11. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen 1 - 9 mukainen menetelmä mäntämoottorin käyttämiseksi, tunnettu siitä, että polttoaineen sytytyksen ajoitus toisen käyntitavan aikana on ainakin 0 - 5° aikaistettu ensimmäiseen 20 käyntitapaan verrattuna.

12. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen 1 - 9 mukainen menetelmä mäntämoottorin käyttämiseksi, tunnettu siitä, että menetelmässä toisella käyntitavalla moottoria käytetään kuormalla yli 70 - 85% moottorin maksimi- o 25 kuormasta ja turboahdinjärjestelyltä saatavaa ahtopainetta nostetaan vereni rattuna ensimmäiseen toimintatapaan. CD X cc CL δ δ co o o (M