FI123324B - Fluidivirtauksen säätölaite mäntäpolttomoottoria varten - Google Patents

Description

FLUIDIVIRTAUKSEN SÄÄTÖLAITE MÄNTÄPOLTTOMOOTTORIA VARTEN Tekniikan ala 5 [001] Esillä oleva keksintö koskee fluidivirtauksen säätölaitetta mäntäpolttomoottoria varten, joka moottori käsittää fluidivirtausjärjestelmän, jossa on pääfluidikanava ja haarakanava, joka haarautuu pääfluidikanavasta, ja jossa fluidivirtausjärjestelmässä fluidivirtauksen säätölaite on järjestetty kohtaan, jossa haarakanava haarautuu pääfluidikanavasta, fluidivirtauksen säätölaitteen käsittäessä ainakin kaksi 10 rinnakkaista venttiiliyksikköä, joissa on kaksi toiminta-asemaa patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaisesti.

Tekniikan taso 15 [002] Polttomoottori, erityisesti mäntäpolttomoottori, käsittää useita fluidikiertoja, joissa on säätölaitteet fluidivirtausten säätämiseksi moottorin kierroissa. Esimerkiksi moottorin jäähdytysjärjestelmää säädetään tyypillisesti pitämään toimintalämpötila vaadituissa rajoissa. On myös muita fluidivirtauksia, joiden yhteydessä suoritetaan ainakin jossakin määrin virtausmäärän säätöä, kuten polttoaineen ruiskutus, 20 ahtoilman/pakokaasun virtaus, vain muutamia mainiten. Yleensä sellaisten fluidivirtausten säätäminen suoritetaan säätämällä virtausmäärää ainakin jossakin määrin. Periaatteessa kaikilla mäntäpolttomoottorin fluidivirtauksilla on vaikutusta sen toimintaan, joidenkin fluidivirtausten vaatiessa hyvin tarkkaa säätöä johtuen niiden voimakkaasta vaikutuksesta toimintaan.

c\j 25 ^ [003] Polttomoottorien toiminnalliset vaatimukset ovat yhä tiukempia ja siten i § ohjausjärjestelmien tarkkuus ja luotettavuus ovat yhä tärkeämpiä.

i g Polttoainejärjestelmän, jonka tärkeys on tunnustettu jo kauan sitten, lisäksi tämä x liittyy käytännössä kaikkiin mäntäpolttomoottorin fluidivirtausjärjestelmiin, joilla on

CL

30 vaikutusta moottorin kokonaissuorituskykyyn. o

LO

CO

LO

[004] Mäntäpolttomoottorin lämpötilan säätö toteutetaan tyypillisesti kierrättämällä o vesipohjaista liuosta, jota kierrätetään moottoriin järjestettyjen jäähdytyskanavien kautta poistamaan syntynyttä lämpöä. Koko moottorissa kiertävä virtaus tai siitä 2 jaettu osavirtaus johdetaan lämmönvaihdinjärjestelmään, jossa liuos jäähdytetään, minkä jälkeen jäähtynyt liuos palautetaan takaisin kiertoon.

[005] Termostaattiventtiilit tunnistavat ympäröivän liuoksen lämpötilan ja toimivat 5 lämpötilamuutosten mukaisesti. Termostaattiventtiilit on tyypillisesti asennettu ohjaamaan moottorista lähtevän fluidin lämpötilaa tai ne voidaan myös asettaa ohjaamaan moottoriin tulevaa lämpötilaa.

[006] Tyypillisissä voimalaitosten ja merialusten moottorilaitteistoissa moottorin ja 10 keskeisten jäähdyttimien väliset etäisyydet voivat olla pitkiä. Tämä koskee erityisesti suuria polttomoottoreita, jotka kykenevät tuottamaan yli 150 kW:n tehon sylinteriä kohden. Putkissa virtausnopeuksia rajoitetaan myös eroosion, korroosion ja korkeiden virtaushäviöiden välttämiseksi. Edellä esitetyn seurauksena vaste ohjaustoimintoon voi olla minuutteja myöhässä. Tästä seuraa, että moottorin 15 todellinen lämpötila vaihtelee liian kylmästä liian lämpimään pitkiä aikoja samalla kun keskiarvo on lähellä termostaattiventtiilin asetusarvoa. Ajoittaiset kuormitusmuutokset saavat tavallisesti myös lämpötilan heilahtelemaan ennen asettumistaan lähellä asetusarvoja. Mekaaniset termostaattiventtiilit, joita käytetään yleisesti moottoreissa, pystyvät toimimaan tyydyttävästi vain, jos säätötarkkuuden 20 vaatimukset ovat riittävän alhaiset. Näin ollen on tarpeen parantaa tekniikan tason ratkaisua kohti tarkempaa ja nopeampaa mäntäpolttomoottorin lämpötilaohjauksen säätölaitetta. 1

Suuren mäntäpolttomoottorin, joka kykenee tuottamaan yli 150 kW tehon c\i 25 sylinteriä kohti, polttoaineen ruiskutusjärjestelmä, joka toimii erityisesti polttoöljyllä, ^ on tyypillisesti järjestetty hyödyntämään yhteispaineruiskutukseen perustuvaa g polttonesteen syöttöjärjestelmää, jossa polttoaineen ruiskutus on erotettu g paineistetun polttoaineen tuottamisesta. Polttoaine paineistetaan x korkeapainepumppujärjestelmällä ja toimitetaan akkuun, josta polttoaine □_ 30 annostellaan kuhunkin sylinteriin erillisillä polttoaineinjektoreilla. Injektorit voivat olla o g sähköisesti tai sähköhydraulisesti ohjattuja. Tyypillisesti moottorin kuormituksen

LO

säätö vaikuttaa polttoaineen ruiskutussuuttimien kautta tapahtuvan polttoaineen o cm ruiskutuksen kestoon niin, että kun tarvitaan enemmän tehoa, ruiskutetaan enemmän polttoainetta, mikä lisää ruiskutusajan kestoa. Tämä johtaa siihen, että 35 käytännössä injektorin mitoitus on kompromissi moottorin koko kuormitusalueen 3 kattamiseksi. On mahdollista, että virtauskuvio voi vaihdella epätoivottavalla tavalla kuormituksesta riippuen.

[008] Monipolttoaine- tai kaksipolttoainemoottori, joka käyttää esim. maakaasua 5 ensisijaisena polttoaineena ja polttoöljyä toissijaisena polttoaineena, on ennestään tunnettua. Sellaista moottoria voidaan käyttää esim. maakaasulla, kevyellä polttoöljyllä (LFO) tai raskaalla polttoöljyllä (HFO), ja se voi olla kaksi- tai nelitahtinen moottori, joka toimii esim. otto- ja/tai dieselkierrolla. Lisäksi moottori voidaan kytkeä kaasulta LFO/HFO:lle ja päinvastoin moottorin käydessä. 10 Kaasukäytössä kaasu tuodaan moottorin sylinteriin kaasun syöttöventtiilin kautta, joka on järjestetty yhteyteen sylinterikannen tulokaasukanavan kanssa imuventtiilin ylävirran puolella. Nestemäistä polttoöljyä käytetään sytytyspolttoaineena sytyttämään puristettu kaasu-ilmaseos sylinterissä. Tyypillisesti moottorin kuormituksen säätö toteutetaan kaasun syöttöventtiilillä niin, että tarvittaessa 15 enemmän tehoa, venttiilin aukiolon kestoa pidennetään. Tämä johtaa siihen, että käytännössä polttoaineen syöttöventtiilin mitoitus on kompromissi moottorin koko kuormitusalueen kattamiseksi.

[009] Myös voiteluöljyn kierto suuressa mäntäpolttomoottorissa vaatii tietyssä 20 määrin öljyvirtauksen säätöä. Voitelujärjestelmä käsittää tyypillisesti ulkoisen öljynjäähdyttimen, jonka kautta öljy voidaan järjestää virtaamaan öljyn lämpötilan pitämiseksi asetetun yläraja-arvon alapuolella. Öljyn lämpötilan säätelemiseksi voitelukierto on varustettu lämpötilaohjatulla venttiilijärjestelmällä. Öljyn lämpötila on edullista pitää tietyissä rajoissa. Jos lämpötila on liian alhainen, voitelu voi olla cvi 25 riittämätöntä, ja toisaalta liian korkea lämpötila voi aiheuttaa ongelman liittyen ° erityisesti männän ja muiden pintojen, jotka ovat paikallisesti suuren i § lämpökuormituksen alaisia, käyttäytymiseen. Näin ollen on tarpeen parantaa i g tekniikan tason ratkaisua pyrkien kohti tarkempaa ja nopeampaa x mäntäpolttomoottorin öljyn lämpötilaohjauksen säätölaitetta.

CL

30 o S [0010] Vielä eräs fluidivirtaus, joka on äärimmäisen tärkeä mäntäpolttomoottorin

iD

^ yhteydessä, on ahtoilman/pakokaasun virtaus. Nykyisissä tehokkaasti toimivissa o cm mäntäpolttomoottoreissa on lähes säännönmukaista käyttää turboahdinta moottorin yhteydessä. Jotta turboahdin toimisi kunnolla ja tehokkaasti laajalla 35 kuormitusalueella, siinä on usein nk. hukkaportti. Hukkaportti on turboahtimen 4 turbiiniosan ohituskanava, jonka kautta säädettävissä oleva määrä pakokaasusta voidaan johtaa niin, että se ei tee työtä turbiiniosassa. Hukkaportissa on yleensä mekaaninen venttiili, jonka toiminta perustuu esim. ahtoilman paineeseen. Venttiili on hyvin vaativassa ympäristössä, jossa toimintalämpötila on useita satoja Celsius-5 asteita, ja jossa siihen vaikuttaa pakokaasun suuri virtausnopeus. Myös muutosvaiheissa turboahtimen säädöllä on huomattava vaikutus moottorin suorituskykyyn.

[0011] Keksinnön eräänä tavoitteena on saada aikaan mäntäpolttomoottorin 10 fluidivirtausjärjestely, jossa säädön suorituskykyä parannetaan huomattavasti verrattuna tekniikan tason ratkaisuihin.

[0012] Keksinnön erään suoritusmuodon eräänä erityistavoitteena on aikaansaada lämpötilan säätöjärjestely mäntäpolttomoottorille, jossa säädön suorituskykyä 15 parannetaan huomattavasti verrattuna tekniikan tason ratkaisuihin.

[0013] Keksinnön erään suoritusmuodon vielä eräänä erityistavoitteena on aikaansaada polttoaineen ruiskutusjärjestelmä mäntäpolttomoottorille, jossa säädön suorituskykyä parannetaan huomattavasti verrattuna tekniikan tason ratkaisuihin.

20

[0014] Keksinnön erään suoritusmuodon vielä eräänä erityistavoitteena on aikaansaada kaasumaisen polttoaineen syöttöjärjestelmä mäntäpolttomoottorille, jossa säädön suorituskykyä parannetaan huomattavasti verrattuna tekniikan tason ratkaisuihin.

cm 25 ° [0015] Keksinnön erään suoritusmuodon vielä eräänä erityistavoitteena on saada i g aikaan turboahdinjärjestely mäntäpolttomoottorille, jossa säädön suorituskykyä i g parannetaan huomattavasti verrattuna tekniikan tason ratkaisuihin.

X

cc 30 o g Keksinnön kuvaus m o cv [0016] Keksinnön tavoitteita saavutetaan olennaisesti mäntäpolttomoottorin fluidivirtauksen säätölaitteella, joka moottori käsittää fluidivirtausjärjestelmän, jossa 35 on pääfluidikanava ja haarakanava, joka haarautuu pääfluidikanavasta, ja jossa 5 fluidivirtausjärjestelmässäfluidivirtauksen säätölaite on järjestetty kohtaan, jossa haarakanava haarautuu pääfluidikanavasta, fluidivirtauksen säätölaitteen käsittäessä ainakin kaksi rinnakkaista venttiiliyksikköä, joilla on kaksi toiminta-asemaa. Keksinnölle on ominaista, että ainakin yhdessä venttiiliyksiköistä on 5 irrotettavasti järjestetty kuristusosa, joka vaikuttaa venttiiliyksikön virtausominaisuuksiin.

[0017] Tämä toimii mäntäpolttomoottorin fluidivirtauksen säätölaitteena, jolla säädön suorituskykyä on huomattavasti parannettu.

10

[0018] Keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaisesti kaikissa venttiiliyksiköissä on irrotettavasti asennettu kuristuselementti, joka vaikuttaa venttiiliyksikön virtausominaisuuksiin.

15 [0019] Keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaisesti venttiiliyksiköt ovat identtisiä ja kuristuselementit poikkeavat toisistaan.

[0020] Keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaisesti irrotettavasti asennetut kuristuselementit on valittu aikaansaamaan vaadittava tilavuusvirta-alue 20 moottorissa.

[0021] Käyttämällä irrotettavan kuristusosan konseptia säätölaite mukautuu hyvin erilaisiin käyttökohteisiin ja saavutetaan tehokas modulointi, joka esim. yksinkertaistaa laitteen valmistuksen.

cvi 25 ° [0022] Keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaisesti kuristuselementti § käsittää irrotettavasti asennetun laipan.

LO

o x [0023] Keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaisesti kuristusosa käsittää

CL

30 tappielementin, joka on järjestetty irrotettavasti venttiiliyksikköön. o

LO

CO

LO

[0024] Keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaisesti venttiiliyksikkö on ns. on- δ rvJ off-venttiili.

6

[0025] Keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaisesti venttiiliyksikkö on virtausta jakava yksikkö, jolla on kaksi toiminta-asemaa.

[0026] Keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaisesti fluidivirtauksen säätölaite 5 on liitetty moottorin jäähdytysjärjestelmään säätämään jäähdytysväliaineen virtausta järjestelmässä.

[0027] Keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaisesti fluidivirtauksen säätölaite on liitetty moottorin polttoaineen syöttöjärjestelmään säätämään polttoaineen 10 virtausta järjestelmässä.

[0028] Keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaisesti fluidivirtauksen säätölaite on liitetty moottorin voiteluöljyjärjestelmään säätämään voiteluöljyn virtausta järjestelmässä.

15

[0029] Keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaisesti säätölaite on liitetty moottorin pakokaasujärjestelmän turboahtimeen säätämään pakokaasun virtausta järjestelmässä.

20 Piirustusten lyhyt kuvaus

[0030] Seuraavassa keksintöä selostetaan viitaten oheisiin esimerkinomaisiin kaavamaisiin piirustuksiin, joista cvi 25 Kuvio 1 esittää erästä fluidivirtausjärjestelmää keksinnön ensimmäisen ° suoritusmuodon mukaisessa mäntäpolttomoottorissa, g Kuvio2esittää erästä fluidivirtausjärjestelmää keksinnön erään toisen g suoritusmuodon mukaisessa mäntäpolttomoottorissa, x Kuvio 3 esittää erästä fluidivirtausjärjestelmää keksinnön vielä erään toisen 30 suoritusmuodon mukaan, o g Kuvio 4 esittää erästä fluidivirtausjärjestelmää keksinnön vielä erään toisen m ^ suoritusmuodon mukaisessa mäntäpolttomoottorissa, o cm Kuvio 5 esittää keksinnön mukaisen fluidivirtauksen säätölaitteen erästä suoritusmuotoa, 35 Kuvio 6 esittää keksinnön mukaisen venttiiliyksikön erästä suoritusmuotoa, 7

Kuvio 7 esittää keksinnön mukaisen fluidivirtauksen säätölaitteen venttiiliyksikön erästä suoritusmuotoa,

Kuvio 8 esittää keksinnön mukaisen fluidivirtauksen säätölaitteen venttiiliyksikön erästä toista suoritusmuotoa, 5 Kuvio 9 esittää keksinnön mukaisen fluidivirtauksen säätölaitteen venttiiliyksikön vielä erästä toista suoritusmuotoa,

Kuvio 10 esittää keksinnön mukaisen fluidivirtauksen säätölaitteen venttiiliyksikön vielä erästä toista suoritusmuotoa, ja

Kuvio 11 esittää erästä fluidivirtausjärjestelmää keksinnön vielä erään toisen 10 suoritusmuodon mukaisessa mäntäpolttomoottorissa.

Piirustusten yksityiskohtainen kuvaus

[0031] Kuvio 1 esittää kaavamaisesti erästä fluidivirtausjärjestelmää 10 15 mäntäpolttomoottorissa 100. Fluidivirtausjärjestelmään kuuluu pääfluidikanava 12, joka voi koostua yhdestä ainoasta virtaustiestä tai useista rinnakkaisista virtausteistä. Pääfluidikanava 12 käsittää laitteet 14 paineen kohottamiseksi pääfluidikanavassa 12. Tässä yhteydessä laitteet 14 paineen kohottamiseksi on ymmärrettävä laajasti, vaikkakin on käytetty pumpun symbolia kuviossa 1. Joissakin 20 tapauksissa laite 14 paineen kohottamiseksi voi tietenkin olla varsinainen pumppu tai vastaava, mutta joissakin tapauksissa jopa palotila toimii sellaisena, jolloin palamisprosessi voi toimia paineistuslaitteena 14. Pääfluidikanava johtaa käyttöyksikköön 16, jossa fluidia käytetään ko. käyttökohteesta ja prosessista riippuvalla tavalla. Erään suoritusmuodon mukaisesti käyttöyksikkö on cvi 25 läpivirtausjärjestelmä ja tällaisessa tapauksessa virtausjärjestelmässä ei saa olla ° ollenkaan fluidin kierrätystä tai se voi olla vain osittainen. Tämä ja muut i g suoritusmuodot selviävät esim. muista kuvioista ja niiden selityksistä g yksityiskohtaisemmalla tavalla.

X

IX

30 [0032] Virtausjärjestelmä 10 käsittää haarakanavan 18, joka haarautuu o g pääfluidikanavasta 12 ja muodostaa rinnakkaisen virtauskanavan pääfluidikanavalle.

LO

^ Haarakanavan tarkoituksena on viedä ensimmäinen osa (0 % - 100 %) fluidista o cm käyttöyksikön 20 kautta moottoriin tai sen yhteyteen ja järjestää toinen jäljelle jäävä osa (100 % - 0 %) fluidista ohittamaan käyttöyksikkö 20. Kuviossa 1 on myös 8 esitetty fluidilähde 34, johon pääfluidikanava on liitetty. Fluidilähde 34 voi olla esimerkiksi moottorin polttoainesäiliö, öljypohja tai jäähdytysnesteen säiliö.

[0033] Säätöjärjestely käsittää edelleen fluidivirtauksen säätölaitteen 22 kohdassa, 5 jossa haarakanava haarautuu pääfluidikanavasta tai yleisesti kohdassa, jossa haarakanava on liitetty pääfluidikanavaan. Fluidivirtauksen säätölaite 22 käsittää useita rinnakkaisia venttiiliyksiköitä 22.1, 22.2,... 22.N, joista kullakin on kaksi toiminta-asemaa, joiden välillä venttiiliyksiköt voidaan kytkeä.

10 [0034] Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti kussakin venttiiliyksikössä on pohjaosa 25 ja kuristusosa 24. Edullisesti kuristuselementti 24 on järjestetty venttiiliyksikköön siten, että se vaikuttaa eli kuristaa fluidivirtausta. Kuristuselementti 24 on edullisesti irrotettavasti asennettu pohjaosaan 25. Kuristuselementti on elin, joka vaikuttaa kuristavalla tavalla venttiiliyksikön 15 virtausominaisuuksiin. Erityisemmin kuristuselementti 24 vaikuttaa venttiiliyksikön virtausvastukseen, edullisesti muodostamalla paikallisesti supistetun virtauspoikkipinta-alan. Tämä näkyy kuviossa 1 renkaana. Lisäksi on edullista, että venttiiliyksiköiden 22.1, 22.2,...22.N pohjaosat 25 ovat olennaisen identtiset, ja erityisesti suhteessa liitäntäelementteihin, joiden avulla kuristuselementti 24 liittyy 20 venttiiliyksikköön. Venttiiliyksiköiden lukumäärä voi vaihdella, mutta edullisesti yksiköitä on ainakin neljä. Kuristusosaan kuuluu laitteet kokoonpannun venttiiliyksikön virtausominaisuuksiin vaikuttamiseksi, mikä tarkoittaa, että kuristusosat ovat edullisesti erilaisia eri venttiiliyksiköissä. Tällä tavoin venttiiliyksiköt on moduloitu, mikä sallii niiden virtausominaisuuksien muuttamisen vaihtamalla cm 25 yksinkertaisesti vain venttiiliyksikön ainoa kuristusosa 24.

δ

CM

i g [0035] Fluidivirtauksen säätölaitteessa on myös ohjausjärjestelmä 30, joka on i g järjestetty säätämään kutakin venttiiliyksikköä 22.1, 22.2,...22.N yhteen niistä x kahdesta toiminta-asemasta, joiden välillä venttiiliyksikkö voidaan kytkeä. Kuvion 1 30 suoritusmuodossa toiminta-asemat hallitsevat fluidin virtausta joko haarakanavaan o g 18 tai edelleen pääfluidikanavaan 12. Ohjausjärjestelmä on liitetty moottorin 100 m yhteydessä olevaan anturiin 32. Anturi voi käsittää yhden tai useita yksittäisiä o c\j antureita 32, 32' moottorissa.

9

[0036] Ohjausjärjestelmä 30 on järjestetty toimimaan siten, että se lukee tai vastaanottaa anturin 32 mittausarvon tai anturin 32 mittausarvo lähetetään ohjausjärjestelmään 30. Anturin mittausarvon tai arvojen perusteella ohjausjärjestelmä määrittää tarpeen muuttaa käytettyä ohjausmallia. Jos muutosta 5 tarvitaan, säätölaite valitsee uuden venttiiliyksiköiden toiminta-asemien yhdistelmän. Tällä tavalla on asetettu venttiiliyksiköiden uusi järjestely.

[0037] Kuristusosat 24 on edullisesti valittu niin, että ensimmäisen venttiiliyksikön suhteellisen virtausalan ollessa 1, toisen venttiiliyksikön 1/2, kolmannen 10 venttiiliyksikön 1/4 jne., niiden virtausalat on järjestetty siten, että "seuraava" venttiiliyksikkö kaksinkertaistaa edellisen yksikön virtausalan. Jos fluidivirtauksen säätölaite käsittää neljä on/off-venttiiliyksikköä, toiminta-asemien ja virtausmäärien välinen vastaavuus on esitetty seuraavassa taulukossa, joka selkeästi osoittaa neljällä venttiiliyksiköllä saavutettavan tarkkuuden.

15

Venttiili-yksikkö Venttiili-yksikkö 2 Venttiili-yksikkö 3 Venttiili-yksikkö 4 Suhteellinen kokonais-1 virtausmäärä “Ö Ö Ö Ö 0,000 Ί) Ö Ö ϊ 0Ϊ25 “Ö Ö Ϊ Ö Ö25Ö “Ö Ö ϊ Ϊ Ö375 ~Ö Ϊ 5 Ö 0,500 “Ö Ϊ Ö Ϊ 0,625 “Ö ϊ Ϊ Ö 0,750 “Ö ϊ ϊ Ϊ 0875 ^ 1 Ö Ö Ö TÖÖÖ O_____ CM 10 0 1 1.125 g Ί Ö Ϊ Ö 1.250 lÖ 1 ö i ϊ ΪΤ375 0 _____ 1 1 0 0 1.500 1 _____ £ 110 1 1.625 O "Ί ϊ Ϊ Ö T75Ö m_____ CO 1111 1.875 δ 00 [0038] Tässä suoritusmuodossa venttiiliyksikkö 1 tuottaa suhteellisen virtausmäärän 1, venttiiliyksikkö 2 suhteellisen virtausmäärän 0,5 ja niin edelleen. Voidaan nähdä, 20 että neljällä venttiiliyksiköllä voidaan saada aikaan 16 erilaista virtausmäärää.

10

Vastaavasti, viidellä ja kuudella venttiiliyksiköllä voidaan saavuttaa 32 ja 64 erilaista virtausmäärää.

[0039] Koska kukin venttiiliyksikkö voidaan kytkeä itsenäisesti kahden toiminta-5 aseman välillä, on mahdollista asettaa käytännöllisesti katsoen mikä tahansa vaadittava fluidivirtaustilanne, joka voidaan tarvita, järjestämällä ja yhdistämällä sopivasti yksittäisten venttiiliyksiköiden toiminta-asemat. Riippuen venttiiliyksiköiden tyypistä toiminta-asemat voivat olla "on" tai "off"-asennossa tai -asennoissa, jotka ohjaavat virtausta jompaankumpaan mahdollisesta kahdesta suunnasta. Kuvion 1 10 tapauksessa venttiiliyksiköillä on kaksi valittavaa asemaa, jotka ohjaavat virtauksen jompaankumpaan kahdesta mahdollisesta suunnasta.

[0040] Kuvion 1 fluidivirtausjärjestelmä 10 kuvaa erityisesti mäntäpolttomoottorin 100 erään jäähdytysjärjestelmän erään suoritusmuodon, kuitenkin kaavamaisesti.

15 Kuviossa 1 esitetty fluidivirtauksen säätölaite on järjestetty jäähdytysjärjestelmän yhteyteen, jossa fluidi on vesipohjainen jäähdytysneste, käyttöyksikkö 16 kuvaa moottorin jäähdytyskanavia, erityisesti moottorin sylinterikannen jäähdytyskanavia 16. Käyttöyksikkö 20 on jäähdytysjärjestelmä, jossa jäähdytysnestettä voidaan jäähdyttää. Siten moottori 100 käsittää sopivasti järjestetyt moottorin 20 jäähdytyskanavat ja fluidivirtauksen säätölaitteen 22, joka hallitsee fluidivirtausjärjestelmän jäähdytystoimintaa.

[0041] Ohjausjärjestelmä 30, joka on järjestetty säätämään kutakin venttiiliyksikköä 22.1, 22.2,...22.N, on kytketty moottorin 100 yhteyteen järjestettyyn lämpötila- c\j 25 anturiin 32, 32'. Anturi 32 voi käsittää yhden tai useita lämpötila-anturiyksikköjä.

° Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti anturi on järjestetty i g irrotettavasti säätölaitteeseen 22. Ainakin yksi lämpötila-anturiyksikkö on edullisesti i g järjestetty moottorin palotilan läheisyyteen, esimerkiksi ainakin yhteen moottorin x sylinterikanteen. Tämä on esitetty kuviossa 1 anturin 32 asemana lähellä 30 käyttöyksikköä 16, joka voi olla esimerkiksi jäähdytyskanava sylinterikannessa. Tällä o g tavoin, koska fluidivirtauksen säätölaitteen toimintaa ohjataan anturi/laitteiden m mittaaman todellisen arvon mukaan, se jäähdytysnesteen osuus, joka on ohjattu o c\j jäähdytysjärjestelmään, määritetään varsinaisen jäähdytystarpeen mukaan, joka tunnistetaan erityisesti kohdassa, jossa lämpökuormitus on korkea ja/tai kriittinen. 35 Lisäksi mahdollisuus hyödyntää useita antureita 32, 32' mahdollistaa jäähdytyksen 11 ohjaamisen tarkemmin varsinaisten vaatimusten mukaisesti. Tässä tapauksessa säätösuunnitelma voidaan valita useamman kohdan todellisten lämpötilojen perusteella. Esillä oleva keksintö tekee moottorin lämpötilan säädön nopeammaksi, sillä se jopa mahdollistaa ennakoivan säätötoiminnon.

5

[0042] Keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaan lämpötila-anturi käsittää ainakin kaksi lämpötila-anturiyksikköä eri kohdissa moottoria. Molemmat paikat voivat olla kaukana venttiiliyksiköiden sijainnista. Tällä tavoin lämpötilan säätö voidaan järjestää riippuvaiseksi ainakin kahden eri kohdan lämpötilasta, joista 10 kumpikaan ei ole jäähdytysnesteen lämpötila venttiiliyksiköiden kohdalla.

[0043] Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti jäähdytysjärjestelmän ohjausjärjestelmä 30 koostuu kahdesta tai useammasta lämpötila-anturista 32, 32'. Siinä tapauksessa nestevirtauksen säätölaitteen toimintaa ohjataan hyödyntämällä 15 kahta tai useampaa lämpötila-anturia 32, 32'. Siten säätö on tarkempaa ja useita toimintamuuttujia voidaan ottaa säädössä huomioon.

[0044] Kuvio 2 esittää kaavamaisesti keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaista mäntäpolttomoottorin 200 erästä fluidivirtausjärjestelmää 210. Tässä 20 suoritusmuodossa fluidivirtausjärjestelmä on mäntäpolttomoottorin 200 nestemäisen polttoaineen suoraruiskutusjärjestelmä. Virtausjärjestelmään kuuluu pääfluidikanava, joka tässä suoritusmuodossa on pääpolttoaineputki 212. Pääpolttoainelinja 212 käsittää korkeapainepumpun 214 polttoaineen paineen lisäämiseksi ja paineistetun polttoaineen toimittamiseksi polttoainevarastosta 234 cm 25 polttoaineakkujärjestelmään 213. Kuviossa 2 on esitetty vain yksi sylinteri 216 ° mäntäpolttomoottoriin kuuluvista joukosta sylinterejä samoin kuin imuilmakanava i g 216' ja pakokaasukanava 216". Fluidivirtausjärjestelmään 210 eli nestemäisen i g polttoaineen suorasuihkutusjärjestelmään kuuluu edelleen polttoaineen x suihkutusyksikön 223 yhteydessä oleva polttoainevirtauksen säätölaite 222.

30 Polttoaineen suihkutusyksikkö 223 on järjestetty moottorin sylinterin 216 yhteyteen o g muodostamaan suorasuihkutuslaite. Polttoainevirtauksen säätölaite 222 on m järjestetty ohjaamaan sylinteriin 216 suihkutetun polttoaineen määrää. Tässä o c\j tapauksessa polttoaine on edullisesti nestemäinen polttoaine.

12

[0045] Fluidivirtauksen säätölaite 222 käsittää edullisesti useita rinnakkaisia venttiiliyksiköitä 222.1 ,...222.N, joista kullakin on kaksi toiminta-asemaa, joiden välillä venttiiliyksiköt voidaan kytkeä. Tässä tapauksessa venttiiliyksiköt ovat on/off-venttiilejä. Kullakin venttiiliyksiköllä on erilaiset virtausominaisuudet. Venttiiliyksiköitä 5 on ainakin kaksi, mutta edullisesti ainakin neljä.

[0046] Polttoainevirtauksen säätölaitteessa 222 on myös ohjausjärjestelmä 230, joka käsittää toimilaitteita, joilla kukin venttiiliyksiköistä 222.1 ,...222.N voidaan kytkeä kahden toiminta-aseman välillä. Ohjausjärjestelmä on edullisesti varustettu 10 ensimmäisellä anturijärjestelmällä 232, joka välittää tietoa ainakin kampiakselin kiertoasemasta joko suoraan tai epäsuorasti ja tietoa moottorin kuormasta. Ohjausjärjestelmään 230 on järjestetty myös edullisesti toinen anturijärjestelmä 232'. Toinen anturijärjestelmä 232' on järjestetty informoimaan ohjausjärjestelmää 230 moottorin kuormasta. Kukin suihkutus ennen ja/tai moottorin työtahdin aikana 15 käsittää vaiheen suihkutetun polttoaineen määrän ja/tai ajoituksen ja/tai suihkutuksen määrän säädön (rateshaping) säätämiseksi valitsemalla ja ohjaamalla kunkin venttiiliyksikön 222.1...222.N toiminta-asemaa. Siten kutakin suihkutusta varten määritetään, mikä venttiiliyksiköistä avataan, ja kunkin venttiiliyksikön avauksen kuten myös sulkemisen ajoitus.

20

[0047] Tällä tavoin suihkutusprosessia voidaan ohjata hyvin tehokkaasti. Sen lisäksi, että pystytään säätämään kunkin venttiiliyksikön aukioloajan kestoa, on mahdollista säätää suihkutetun polttoaineen määrää valitsemalla sopivat venttiiliyksiköt avautumaan kussakin suihkutuksessa. Lisäksi kunkin venttiiliyksikön avaamisen cm 25 ajoitusta voidaan ohjata, mikä mahdollistaa kullekin suihkutukselle sopivan ° määränmuokkauksen (rateshaping) järjestämisen. Toisin sanoen ainakin kun i g moottoria kuormitetaan, eli kun moottori ei ole joutokäynnillä, kukin suihkutus i g käsittää ainakin kahden venttiiliyksikön avaamisen. Erään edullisen suoritusmuodon x mukaan venttiiliyksiköiden avaaminen suoritetaan yksi kerrallaan. Tämän 30 vaikutuksesta polttoaineen syttymisen palokammiossa mahdollisesti aiheuttaman o g painehuipun tasoittuu, erityisesti kun moottoria käytetään puristussytytteisenä m moottorina.

δ

CM

[0048] Keksinnön mukaisen polttoaineen suihkutusjärjestelmän erään 35 suoritusmuodon mukaan moottorin tavallisessa käytössä ohjausjärjestelmä 230 on 13 järjestetty valitsemaan sopiva valikoima venttiiliyksiköitä avattavaksi kullekin suihkutukselle, valikoiman perustuessa moottorin toiminnallisiin parametreihin, kuten pyörimisnopeuteen ja moottorin vaadittavaan kuormaan. Ohjausjärjestelmä 230 voidaan järjestää myös valitsemaan ensimmäinen venttiiliyksiköiden yhdistelmä 5 olemaan auki suihkutuksen ensimmäisen keston aikana moottorin ensimmäisissä toimintaolosuhteissa. Kuitenkin ohjausjärjestelmä 230 voidaan järjestää myös valitsemaan toinen venttiiliyksiköiden yhdistelmä olemaan auki suihkutuksen toisen keston aikana moottorin toisissa toimintaolosuhteissa. Tällä tavoin suihkutuksen säätö on hyvin tarkka.

10

[0049] Esillä olevalla keksinnöllä on myös mahdollista saada aikaan samanlainen toiminta hyödyntämällä erilaista venttiiliyksiköiden valikoimaa, mikä lisää moottorin redundanssia huomattavasti. Tästä on suurta etua erityisesti vesialusten käyttöjärjestelmissä.

15

[0050] Keksinnön vielä eräässä toisessa suoritusmuodossa fluidivirtausjärjestelmä on kuviossa 9 esitetty mäntäpolttomoottorin polttoaineen suorasuihkutusjärjestelmän säätöfluidijärjestelmä. Tässä suoritusmuodossa fluidivirtausjärjestelmää käytetään polttoaineen suihkutusjärjestelmässä vaikuttavan ohjauspaineen purkautumiseen tai 20 aktivointiin, missä tilassa ohjauspaine hallitsee polttoaineen suihkutusjärjestelmän toiminnallista tilaa. Säätämällä vähintään kahden rinnakkaisen venttiiliyksikön avautumissekvenssiä paineenvapautusnopeutta säädetään ja saadaan aikaan polttoaineen suihkutusmäärän (rateshaping) muokkaustoiminto.

cm 25 [0051] Polttoaineen suihkutusjärjestelmää käytetään niin, että paineistetun ° polttoaineen lähde pitää polttoaineakun tilavuuden 900 täytettynä ennalta i g määrätyssä paineessa olevalla polttoaineella. Kun rinnakkaiset venttiiliyksiköt 922.1, i g 922.2,...922.N, joista kullakin on kaksi toiminta-asemaa, joiden välillä venttiiliyksiköt x voidaan kytkeä, avataan sarjassa, virtausyhteys järjestelmän poistokanavan 85 ja 30 matalapaineosan 100 välillä, paine kammiossa tai tilassa suihkutusneulan 40 o g yläpuolella laskee nopeasti, mutta silti hallittavalla tavalla, m o c\J [0052] Kuvio 3 esittää kaavamaisesti keksinnön vielä erään toisen suoritusmuodon mukaista mäntäpolttomoottorin 300 erästä fluidivirtausjärjestelmää 310. Tässä 35 suoritusmuodossa fluidivirtausjärjestelmä on erityisesti mäntäpolttomoottorin 300 14 kaasumaisen polttoaineen syöttöjärjestelmä. Kaasumaisen polttoaineen suihkutusjärjestelmään kuuluu pääfluidikanava, joka tässä suoritusmuodossa on kaasumaisen polttoaineen syöttölinja 312. Polttoaineen syöttölinja 312 on virtausyhteydessä kaasumaisen polttoaineen lähteeseen 334 ja polttoainevirtauksen 5 säätölaitteeseen 322. Selvyyden vuoksi vain yksi sylinteri 316 on esitetty joukosta mäntäpolttomoottorin sylinterejä. Myös sylinteriin 316 ja sylinteristä 316 johtava imuilmakanava 316'ja pakokaasukanava 316" on esitetty. Fluidivirtausjärjestelmän 310 polttoainevirtauksen säätölaite 322 käsittää edelleen polttoainekaasun syöttöyksikön 323. Polttoaineen syöttöyksikkö 323 on järjestetty avautumaan 10 imuilmakanavaan 316' ylävirran puolelle kunkin sylinterin imuventtiilin/-venttiilien 317 läheisyyteen.

[0053] Fluidivirtauksen säätölaite 322 ja kaasun syöttöyksikkö 323 käsittävät useita rinnakkaisia venttiiliyksiköitä 322.1,... 322.N. Kukin venttiiliyksikkö on liitetty 15 polttoaineen syöttölinjaan 312 ja avautuu hallitusti imuilmakanavaan 316'. Kullakin venttiiliyksiköllä on kaksi toiminta-asemaa, joiden välillä venttiiliyksiköt voidaan kytkeä. Tässä tapauksessa venttiiliyksiköt ovat on/off-venttiilejä. Kullakin venttiiliyksiköllä on erilaiset virtausominaisuudet. Siten imuilmakanavaan otetun kaasun määrää säädetään niin, että ennen imuventtiilin aukioloa ja/tai sen aikana 20 kunkin imutahdin aikana ja/tai ennen sitä valittu määrä venttiiliyksiköitä siirretään "on"- asemaan. Siinä asemassa venttiiliyksiköt avautuvat imuilmakanavaan 316'ja sallivat polttoainekaasun syötön kanavaan. Kullakin venttiiliyksiköllä on vain kaksi toiminta-asemaa: 0 % auki tai 100 % avattu, mutta sopivalla valikoimalla venttiiliyksiköitä, jotka on avattu/suljettu, on mahdollista säätää työkierron kunkin cm 25 palotapahtuman kaasun tuloon syötetyn polttoainekaasun määrää.

δ

CM

g [0054] Fluidivirtauksen säätölaitteessa 322 on myös ohjausjärjestelmä 330, joka on g järjestetty säätämään kutakin venttiiliyksikköä 322.1,...22.N polttoaineen i syöttöyksikössä yhteen niistä kahdesta toiminta-asemasta, joiden välillä 30 venttiiliyksikkö voidaan kytkeä. Ohjausjärjestelmässä on edullisesti anturijärjestelmä o g 332, joka välittää tietoa kampiakselin kiertoasemasta joko suoraan tai epäsuorasti, m

Lisäksi anturijärjestelmään voi kuulua anturiyksikkö imuventtiilin 317 yhteydessä, o cm Tällä tavoin suihkutusprosessia voidaan säätää erittäin tehokkaasti ja kaasun suihkutus voidaan ajoittaa tarkasti suhteessa moottorin työkiertoon ja imuventtiilin/-35 venttiilien asemaan. Sen lisäksi, että pystytään säätämään kunkin venttiiliyksikön 15 aukioloajan kestoa, on mahdollista säätää suihkutetun kaasun määrää valitsemalla sopiva venttiiliyksiköiden yhdistelmä avautumaan kullekin suihkutukselle moottorin työkierrossa. Edullisesti imuilmakanavan yhteyteen järjestettyjen rinnakkaisten venttiiliyksiköiden lukumäärä on vähintään neljä.

5

[0055] Kuviossa 4 on kaavamaisesti esitetty keksinnön vielä erään toisen suoritusmuodon mukainen mäntäpolttomoottorin 400 eräs fluidivirtausjärjestelmä 410. Mäntäpolttomoottori 400 käsittää turboahdinyksikön 401, jossa on kompressoriosa 402 ja turbiiniosa 403. Tässä suoritusmuodossa 10 fluidivirtausjärjestelmä on moottorin 400 yhteydessä oleva kaasunvaihtojärjestelmä.

[0056] Kaasunvaihtojärjestelmään kuuluu pääfluidikanava, joka tässä suoritusmuodossa käsittää pakokaasukanavan 412. Pakokaasukanava 412 on ensimmäisestä päästään yhteydessä sylintereihin 414, joissa pakokaasujen painetta 15 ja lämpötilaa lisätään polttamalla polttoainetta moottorin sylintereissä.

Pakokaasukanava on liitetty toisesta päästään turbiiniosan 403 tuloaukkoon, jossa pakokaasun energia käytetään osittain kompressoriosan 402 käyttämiseen. Turboahdinyksikkö voi olla jotakin sinänsä tunnettua tyyppiä. Kaasunvaihtojärjestelmässä tai turbiiniosassa on ohituskanava 412.2, joka liittää 20 moottorin pakokaasukanavan 412 suoraan turbiiniyksikön poistopuolelle, erityisesti sen turbiiniosaan 403.

[0057] Pakokaasukanavassa 412 on turbiiniosan ylävirran puolelle järjestetty virtauksen säätölaite 422. Virtauksen säätölaite 422 säätää pakokaasun virtausta cvi 25 turbiiniosaan 403 ja/tai turbiiniosan ohitusta ohituskanavan 412.2 kautta. Säätölaite ° toimii turboahdinyksikön 401 hukkaporttina. Virtauksen säätölaite 422 eli hukkaportti § käsittää useita rinnakkaisia venttiiliyksiköitä 422.1,... 422.N. Venttiiliyksiköt ovat g yhteydessä pakokaasukanavaan 412 tulopuoliltaan. Kullakin venttiiliyksiköllä x 422.1,... 422.N on kaksi toiminta-asemaa, joihin venttiiliyksiköt voidaan kytkeä.

Q_ 30 Ensimmäisessä venttiiliyksikön toiminta-asemassa se on asetettu liittämään o g moottorin pakokaasukanavan turbiiniosan 430 tulopuolelle ja toisessa m ^ venttiiliyksikön toiminta-asemassa se on asetettu liittämään moottorin turbiiniosan o cvj 403 ulostulopuolelle. Kukin venttiiliyksikkö on itsenäisesti säädettävissä jompaankumpaan toiminta-asemaan.

35 16

[0058] Kullakin venttiiliyksiköllä on erilaiset virtausominaisuudet. Käytännössä tämä tarkoittaa edullisesti sitä, että venttiiliyksiköiden virtausalat eroavat toisistaan. Säätölaitteen 422 yhteyteen on myös järjestetty ohjausjärjestelmä 430. Ohjausjärjestelmä 430 on järjestetty säätämään kunkin venttiiliyksikön 5 422.1,...422.N toiminta-asemaa yhteen niistä kahdesta toiminta-asemasta, joihin venttiiliyksikkö voidaan kytkeä. Ohjausjärjestelmä on edullisesti varustettu anturijärjestelmällä 432, joka välittää ohjaustietoa moottorin toiminnasta. Ohjaustiedon perusteella ohjausjärjestelmä 430 määrittää kunkin venttiiliyksikön tilan ja ohjaa niiden toimintaa vastaavasti. Ohjausjärjestelmä on edullisesti 10 varustettu myös anturijärjestelmällä 332, joka välittää tietoa ainakin ahtopaineesta suoraan tai epäsuorasti.

[0059] Moottorin käytön aikana ohjausjärjestelmä vastaanottaa moottorin toimintaan liittyvää tietoa. Ko. tiedon ja/tai muun ohjausjärjestelmän 430 saataville tallennetun 15 tiedon perusteella se säätää kutakin venttiiliyksikköä 422.1,,...422.N yhteen sen kahdesta toiminta-asemasta. Tällä tavoin riippuen moottorin käyttötilanteesta ohjausjärjestelmä 430 asettaa säätölaitteen 422 erilaisiin venttiiliyksiköiden toiminta-asemien yhdistelmiin. Näin turboahtimen toimintaa voidaan ohjata hyvin tehokkaasti.

20 [0060] Venttiiliyksiköillä on kaksi toiminta-asemaa. Ensimmäisessä toiminta- asemassa venttiiliyksiköt kytkevät pakokaasuvirtauksen turbiiniosaan 430 ja toisessa toiminta-asemassa venttiiliyksiköt kytkevät pakokaasuvirtauksen ohittamaan turbiiniosan ohituskanavan 412.2 kautta. Säätölaite toimii turboahdinyksikön 401 hukkaporttina.

cm 25 ° [0061] Venttiiliyksiköt, eli venttiiliyksiköiden lukumäärä ja venttiiliyksiköiden i g virtausominaisuudet moottorissa, valitaan niin, että olennaisesti samanlaiset i säätölaitteen 422 kokonaisvirtausominaisuudet voidaan saada aikaan ainakin o x kahdella erilaisella venttiiliyksiköiden toiminta-asemien yhdistelmällä. Tällä tavoin 30 säätölaitetta ja moottoria voidaan käyttää ainakin väliaikaisesti tai seuraavaan o g huoltokatkoon saakka ainakin yhden venttiiliyksikön ollessa viallinen, m o c\j [0062] Esillä olevalla keksinnöllä on mahdollista ohjata tehokkaasti turboahtimen toimintaa asettamalla turbiiniosan 403 ohitettavien pakokaasujen määrä valitsemalla 17 vastaavat rinnakkaisten venttiiliyksiköiden toiminta-asemat. Edullisesti hukkaporttina toimiva virtauksen säätölaite 422 käsittää ainakin neljä rinnakkaista venttiiliyksikköä.

[0063] Kuviossa 5 esitetään keksinnön mukaisen fluidivirtauksen säätölaitteen 522 5 erästä edullista suoritusmuotoa. Fluidivirtauksen säätölaite 522 käsittää runko-osan 525, johon toinen osa fluidivirtauksen säätölaitteesta on järjestetty. Runko-osassa on fluidin tulokanavisto 504, johon pääfluidikanava on tarkoitus liittää. Runko-osa 525 sisältää myös useita venttiilitiloja 506. Venttiilitilat 506 ovat sylinterimäisiä kuvion 6 suoritusmuodossa ja kunkin tilan ensimmäinen pää 508 on liitetty fluidin 10 tulokanavistoon 504. Venttiilitilat ovat olennaisen identtisiä keskenään. Venttiilitilan sylinteriosassa on ensimmäinen poistoaukko 510 ja toinen poistoaukko 512. Kunkin venttiilitilan ensimmäinen poistoaukko 510 on liitetty ensimmäisille poistoaukoille yhteiseen ensimmäiseen poistokanavistoon 514. Vastaavasti kunkin venttiilitilan toinen poistoaukko 512 on liitetty toisille poistoaukoille yhteiseen toiseen 15 poistokanavistoon 516.

[0064] Kuhunkin ventti il iti I aan on järjestetty venttiilielin 518. Venttiilielin ja venttiilitila muodostavat tässä suoritusmuodossa venttiiliyksikön. Venttiilielin on järjestetty liikkuvasti venttiilitilaan 506 niin, että venttiilielimen asema määrää venttiiliyksikön 20 toiminta-aseman. Venttiilielin 518 esitetään asemassa, jossa fluidin tulokanavisto 504 on virtausyhteydessä ensimmäiseen poistokanavistoon 514. Viitenumerolla 518' esitetään venttiilielintä sen toisessa toiminta-asemassa, jossa fluidin tulokanavisto 504 on virtausyhteydessä toiseen poistokanavistoon 516.

cvi 25 [0065] Tarkemmin sanottuna kuviossa 5 esitetty venttiilielin 518 on sylinterimäinen ° olennaisen ontto holkki, joka peittää osan venttiilitilasta 506. Kun hoikin asemaa i g muutetaan, se joko peittää ensimmäisen poistoaukon 510 tai toisen poistoaukon g 512, mikä mahdollistaa fluidin ohjaamisen venttiilielimen 518 sisällä. Venttiilielimellä x ja venttiilitilalla kummallakin on sylinterimäinen poikkileikkaus ja yhteinen keskilinja ir 30 18'. Tässä tapauksessa venttiilielimen liike tapahtuu keskilinjan 18' suunnassa, o

LO

co

LO

^ [0066] Venttiilielin on järjestetty niin, että vain toinen ensimmäisestä poistoaukosta o c\j 510 ja toisesta poistoaukosta 512 voi olla virtausyhteydessä fluidin tulokanavistoon 504.

35 18

[0067] Kuvion 5 esittämässä suoritusmuodossa venttiilithän 506 sisäpinta on peitetty hoikilla 520, jonka sisälle venttiilielin 518 on järjestetty. Hoikin 520 sisäpinta ja venttiilielimen 518 vastinpinta muodostavat sylinterimäisen tiivistyksen, jonka avulla fluidivirtaus suunnataan venttiilielimen aseman määräämään suuntaan. Holkki on 5 varustettu ensimmäisen poistoaukon 510 ja toisen poistoaukon 512 kohdalla olevilla aukoilla. Holkki 520 on koottu irrotettavasti ja vaihdettavissa niin, että käyttöajan ja/tai vaurioitumisen tai kulumisen jälkeen se voidaan vaihtaa rikkomattomalla tavalla.

10 [0068] Venttiilithän 508 ensimmäisessä päässä on kuristuselementti 524.

Venttiiliyksiköiden 522.1, 522.2,... 522.N venttiilitilat ovat olennaisen identtiset erityisesti suhteessa muihin osiin lukuun ottamatta kuristuselementtiä 524. Kuristuselementti on järjestetty välittömästi hoikin 520 ylävirran puolelle ennen venttiilielintä. Kuristuselementti 524 on edullisesti reiällinen laippa. Tässä reikä 15 sijoittuu keskeisesti laippaan. Kussakin venttiiliyksikössä reiällä on eri halkaisija. Tällä tavoin laippa vaikuttaa venttiiliyksikön virtausominaisuuksiin. Venttiiliyksiköt voidaan moduloida, mikä sallii niiden virtausominaisuuksien muuttamisen yksinkertaisesti vaihtamalla vain venttiiliyksikön laippaosa 524. Kuristuselementti voi olla myös elementti, kuten levy, jossa on yksi tai useampia reikiä sijoittuneina 20 keskeisesti tai sivuun keskilinjan tai elementin suhteen.

[0069] Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti ainakin kahdella venttiiliyksiköiden rei'istä on sama halkaisija.

c\j 25 [0070] Kukin venttiiliyksikkö 522.1, 522.2,...522.N on varustettu toimilaitteella 527, oj joka on järjestetty siirtämään venttiilielintä venttiilitilassa. Toimilaite on kuvion 5 i g suoritusmuodossa kaksitoiminen toimilaite, joka pystyy kohdistamaan i g venttiilielimeen 518 voiman kahdessa suunnassa venttiilielimen siirtämiseksi sen x kahden toiminta-aseman välillä. Toimilaite voi olla solenoidi- tai hydraulitoiminen Q_ 30 laite tai näiden yhdistelmä, missä tapauksessa solenoidijärjestelmä säätää o g toimilaitteeseen 527 vaikuttavaa hydraulipainetta. Kukin käyttölaite 527 on

LO

yhteydessä säätölaitteeseen (ei esitetty), δ C\1

[0071] Kuviossa 6 on esitetty suoritusmuoto venttiiliyksiköstä 622, jossa fluidi ohittaa 35 venttiilielimen 618 ulkopuolelta pitkin venttiilielimeen järjestettyä syvennystä 619.

19

Fluidivirtauksen säätölaiteessa on useita venttiiliyksiköitä 622.1. rinnankytkettyinä. Venttiilitila 606 on varustettu sylinterimäiseltä osaltaan ensimmäisellä poistoaukolla 610 ja toisella poistoaukolla 612 liitettyinä vastaavaan ensimmäiseen poistokanavistoon 614 ja vastaavaan toiseen poistokanavistoon 616. Tässä 5 suoritusmuodossa toimilaite 627 on yksitoiminen toimilaite, joka pystyy kohdistamaan venttiilielimeen 618 voiman vain yhdessä suunnassa. Venttiilielimen siirtämiseksi sen kahden toiminta-aseman välillä venttiilielimen 618 toimilaitteen 627 vastakkaiseen päähän on järjestetty jousielementti 627. Toimilaite 627 on hydraulispneumaattista tyyppiä ja se pystyy siirtämään venttiilielintä 618 vasten 10 jousta olevaan suuntaan ja työpaineen vapauttamisen jälkeen jousi palauttaa venttiilielimen takaisin alkuperäiseen asemaansa.

[0072] Kuvion 6 venttiilielimessä 622.1 on myös kuristuselementti 624. Kuristuselementti on järjestetty välittömästi venttiilielimen ylävirran puolelle. 15 Kuristuselementti 624 on tässä suoritusmuodossa holkki, jossa on keskeinen aukko. Tällä tavoin holkki vaikuttaa venttiiliyksikön virtausominaisuuksiin. Venttiiliyksiköt voidaan moduloida, mikä sallii niiden virtausominaisuuksien muuttamisen vaihtamalla yksinkertaisesti vain venttiiliyksikön holkki.

20 [0073] Kuristusosa voidaan toteuttaa monin tavoin. Kuten kuviossa 7 on esitetty, laipan tai hoikin sijaan kuristusosa voi olla vaihdettava tappi 724, joka ulottuu venttiiliyksikön fluidivirtauskanavaan. Kuvion 7 venttiiliyksikkö vastaa kuvion 5 venttiiliyksikköä lukuun ottamatta kuristuselementtiin liittyviä yksityiskohtia. Kuristuselementin vaikutusta voidaan muuttaa vaihtamalla mitoitukseltaan erilainen cm 25 tappi kuten esitetty pisteviivalla 725.

δ

CM

i g [0074] Kuviossa 8 esitetään keksinnön vielä eräs toinen suoritusmuoto, joka pääosin i g vastaa kuvion 6 suoritusmuotoa. Kuviossa 8 on esitetty kuristuselementti 623, joka x muodostuu pysäyttimestä 624, jota vasten venttiilielin 618 painetaan asemaan, 30 jossa fluidi suunnataan ensimmäinen poistoaukkoon 610. Johtuen pysäyttimestä o g 624 venttiilielimen liike rajoittuu siten, että se rajoittaa virtauksen ensimmäiseen m poistoaukkoon 610. Venttiiliyksikkö voi sisältää pysäyttimen myös toisessa o c\j päässään rajoittamaan venttiilielimen liikettä sen toiseen toiminta-asemaan (ei esitetty). Tällaista pysäytintä voidaan käyttää erityyppisissä venttiiliasennelmissa.

35 20

[0075] Kuviossa 10 esitetään keksinnön mukaisen fluidivirtauksen säätölaitteen 22 erä edullinen suoritusmuoto. Fluidivirtauksen säätölaite 22 käsittää runko-osan 25, johon toiset osat fluidivirtauksen säätölaitteesta on järjestetty. Runko-osassa on fluidin tulokanavisto 4, johon pääfluidikanava on tarkoitus liittää. Runko-osassa on 5 myös fluidin poistokanavisto 1016.

[0076] Runko-osa 525 sisältää myös useita venttiilielimiä 1018, jotka erottavat tulokanaviston ja poistokanaviston. Kuhunkin venttiilitilaan on järjestetty venttiilielin 1018. Venttiilielin on liikkuva siten, että venttiilielimen asema määrää venttiiliyksikön 10 toiminta-aseman.

[0077] Tarkemmin sanottuna kuviossa 10 esitetty venttiilielin 1018 on kiekkoventtiili. Kun kiekon paikkaa muutetaan, se joko sulkee tai avaa yhteyden tulo- ja poistokanaviston välillä.

15

[0078] Kuviossa 10 on kaavamaisesti esitetty keksinnön erästä lisäsuoritusmuotoa, jonka mukaan kukin venttiilielin 22.1, 22.2,...22.N on varustettu manuaalisella lukitusjärjestelmällä 1019, jonka avulla kunkin venttiiliyksikön venttiilielin voidaan lukita jompaankumpaan niiden toiminta-asemista. Manuaalinen lukitusjärjestelmä 20 1019 käsittää kunkin venttiiliyksikön yhteydessä olevat lukituslaitteet niin, että esimerkiksi toimintahäiriön sattuessa venttiiliyksikkö voidaan lukita. Lukituslaitteet on myös järjestetty sallimaan toiminta-aseman manuaalinen vaihto. Vaikka tämä on esitetty tässä kuvioon 10 viitaten, manuaalinen lukitusjärjestelmä voidaan luonnollisesti järjestää keksinnön mukaisten venttiiliyksiköiden muihin cm 25 suoritusmuotoihin.

δ

CM

i g [0079] Kuviossa 11 on esitetty keksinnön vielä eräs toinen suoritusmuoto, jossa i g mäntäpolttomoottori 100 käsittää turboahdinyksikön 101, jossa on kompressoriosa x 102 ja turbiiniosa 103. Tässä suoritusmuodossa fluidivirtausjärjestelmä on myös 30 moottorin 100 yhteydessä oleva kaasunvaihtojärjestelmä. o m

CO

m

[0080] Kaasunvaihtojärjestelmään kuuluu pääfluidikanava, joka tässä o cm suoritusmuodossa käsittää pakokaasukanavan 12. Pakokaasukanava 12 on ensimmäisestä päästään yhteydessä pakosarjaan ja edelleen moottorin sylintereihin 35 16. Sylintereissä pakokaasujen painetta ja lämpötilaa lisätään polttamalla syklisesti 21 polttoainetta moottorin sylintereissä. Pakokaasukanava on liitetty toisesta päästään turbiiniosan 103 tuloaukkoon, jossa pakokaasun energia käytetään osittain kompressoriosan 102 käyttämiseen. Turboahdinyksikkö 101 voi olla jotain sinänsä tunnettua tyyppiä. Kaasunvaihtojärjestelmä tai turboahdinyksikkö 101 on varustettu 5 takaisinkierrätyskanavalla 12.1, joka kytkee moottorin pakokaasukanavan 12 suoraan moottorin imupuolelle. Takaisinkierrätyskanavassa 12.1 on fluidivirtauksen säätölaite 22"'. Näin virtauksen säätölaite 22"' ohjaa osan pakokaasusta kierrätyskanavaa 12.1 pitkin moottorin imupuolelle eli sallii jonkin verran pakokaasuja moottorista kierrätettävän takaisin moottoriin.

10

[0081] Muissa suhteissa nestevirtauksen säätölaite ja sen toiminta vastaavat kuviossa 4 esitettyä.

[0082] Samalla kun keksintöä on tässä kuvattu esimerkkien avulla niissä 15 yhteyksissä, joita tällä hetkellä pidetään 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 edellä kuvatun suoritusmuodon 20 yhteydessä mainittuja yksityiskohtia voidaan käyttää toisen suoritusmuodon yhteydessä, mikäli kyseinen yhdistelmä on tekniseksi toteuttamiskelpoinen.

C\J

δ c\j i O) o m o

X

cc

CL

O

m co m δ c\j

Claims (13)

1. Fluidivirtauksen säätölaite (22) mäntäpolttomoottoria varten, joka moottori käsittää fluidivirtausjärjestelmän (10), jossa on pääfluidikanava (12) ja haarakanava 5 (18), joka haarautuu pääfluidikanavasta, ja jossa fluidivirtausjärjestelmässä fluidivirtauksen säätölaite (22) on järjestetty kohtaan, jossa haarakanava haarautuu pääfluidikanavasta, fluidivirtauksen säätölaitteen (22) käsittäessä ainakin kaksi rinnakkaista venttiiliyksikköä (22.1, 22.2,...22.N), joilla on kaksi toiminta-asemaa, tunnettu siitä, että ainakin yksi venttiiliyksiköistä (22.1, 22.2,...22.N) on varustettu 10 irrotettavasti asennetulla kuristuselementillä (24), joka vaikuttaa venttiiliyksikön virtausominaisuuksiin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen fluidivirtauksen säätölaite mäntäpolttomoottoria varten, tunnettu siitä, että kaikki venttiiliyksiköt (22.1, 22.2,...22.N) on varustettu 15 irrotettavasti asennetulla kuristuselementillä (24), joka vaikuttaa venttiiliyksikön virtausominaisuuksiin.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen fluidivirtauksen säätölaite mäntäpolttomoottoria varten, tunnettu siitä, että venttiiliyksiköt (22.1, 22.2,...22. N) ovat identtisiä ja 20 kuristusosat (24) poikkeavat toisistaan.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen fluidivirtauksen säätölaite polttomoottoria varten, tunnettu siitä, että kuristusosat (24) on valittu aikaansaamaan vaadittava tilavuusvirta-alue moottorille. cm 25

° 5. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen fluidivirtauksen säätölaite i g mäntäpolttomoottoria varten, tunnettu siitä, että kuristuselementti (24) käsittää i g irrotettavasti asennetun laipan. X cc

6. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen fluidivirtauksen säätölaite o g mäntäpolttomoottoria varten, tunnettu siitä, että kuristuselementti käsittää m venttiiliyksikköön irrotettavasti järjestetyn tappielementin. δ CM

7. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen fluidivirtauksen säätölaite mäntäpolttomoottoria varten, tunnettu siitä, että kuristuselementti käsittää pysäyttimen (624) rajoittamaan venttiiliyksikön venttiilielimen (618) liikealuetta.

8. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen fluidivirtauksen säätölaite mäntäpolttomoottoria varten, tunnettu siitä, että venttiiliyksikkö on on-off-venttiili.

9. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen fluidivirtauksen säätölaite mäntäpolttomoottoria varten, tunnettu siitä, että venttiiliyksikkö on 10 virtauksenjakoyksikkö, jolla on kaksi toiminta-asemaa.

10. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen fluidivirtauksen säätölaite mäntäpolttomoottoria varten, tunnettu siitä, että fluidivirtauksen säätölaite on liitetty moottorin jäähdytysjärjestelmään säätämään järjestelmän jäähdytysväliaineen 15 virtausta.

11. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen 1 - 8 mukainen fluidivirtauksen säätölaite mäntäpolttomoottoria varten, tunnettu siitä, että fluidivirtauksen säätölaite on liitetty moottorin polttoaineensyöttöjärjestelmään säätämään järjestelmän polttoaineen 20 virtausta.

12. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen 1 - 8 mukainen fluidivirtauksen säätölaite mäntäpolttomoottoria varten, tunnettu siitä, että fluidivirtauksen säätölaite on liitetty moottorin voiteluöljyjärjestelmään säätämään voiteluöljyn virtausta järjestelmässä. cm 25

° 13. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen 1 - 8 mukainen fluidivirtauksen säätölaite i g mäntäpolttomoottoria varten, tunnettu siitä, että fluidivirtauksen säätölaite on liitetty i g moottorin pakokaasujärjestelmän turboahtimeen säätämään pakokaasun virtausta x järjestelmässä. 30 o m co m δ CM 25