FI127144B - Ahdettu polttomoottorikone - Google Patents

Description

Ahdettu polttomoottorikone

Keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaiseen ahdinpolttomoottorikoneeseen.

Julkaisusta DE 10 2004 031 281 A1 on tunnettu pakokaasuturboah-timella varustettu polttomoottorikone, jolloin pakokaasuturboahtimessa on turbiini ja ilmanpuristin. Pakokaasuturboahtimen turbiinissa lasketaan painetta poltto-moottorikoneen pakokaasuvirrassa, jolloin pakokaasuturboahtimen turbiini käyttää pakokaasuturboahtimen ilmanpuristinta näin polttomoottorikoneeseen syötettävän palamisilmavirran tiivistämiseksi. Tiivistetty palamisilmavirta jäähdytetään ennen polttomoottorikoneen sylinteriin syöttämistä ahtoilman jäähdytti-messä. Tiivistettyä ja jäähdytettyä palamisilmavirtaa nimitetään myös ahtoilmavir-raksi.

Julkaisun DE 10 2004 031 281 A1 mukaisessa polttomoottoriko-neessa käytetään lisäksi kaasupumppuna muodostettua laitetta kampikammion tuuletuskaasun tiivistämiseksi, jolloin polttomoottorikoneen kampikammion tuu-letuskaasu on johdettavissa takaisin ja vielä sillä tavalla, että tiivistetty kampi-kammion tuuletuskaasu sekoitetaan ahtoilmajäähdyttimen suhteen vastavirtaan tiivistettyyn, jäähdyttämättömään palamisilmavirtaan. Täten on olemassa vaara ahtoilmajäähdyttimen likaantumisesta. Tästä lähtien esillä oleva keksintö perustuu ongelmaan luoda uudenlainen ahdinpolttomoottorikone. Tämä keksintö ratkaistaan patenttivaatimuksen 1 mukaisella polttomoottorikoneella.

Keksinnön mukaan laite kampikammion tuuletusilman puristamiseksi on muodostettu erillisenä kompressorina, jota käyttää käyttölaite, jolle on järjestetty säätölaite, jota on järjestetty siten, että se säätää käyttölaitetta ja kompressoria siten, että mitattu kampikammiopaine syötetään mittaussignaalin välityksellä säätölaitteelle, niin että mittaussignaalista, se tosiarvona, ja kampikammio-paineen ohjearvon tai ohjekäyrän perusteella tuotetaan säätösignaali kompressorin käyttölaitteen ohjaamiseksi siten, että kuormituksesta riippuen kampikammiopaine voi vaihdella ympäristön painetta alempana ja ylempänä olevan paineen välillä.

Keksinnön mukaisessa polttomoottorikoneessa tiivistetty kampikammion tuuletuskaasu on johdettavissa takaisin myötävirtaan ahtoilmajäähdyttimen suhteen polttomoottorikoneeseen päin olevassa suunnassa, mistä seuraa, että keksinnön mukaisessa polttomoottorikoneessa tiivistetty kampikammion tuule-tuskaasu sekoitetaan tiivistettyyn ja jo jäähdytettyyn palamisilmavirtaan. Täten saavutetaan se, että ei ole vaaraa ahtoilmajäähdyttimen likaantumisesta. Keksinnön mukaisen polttomoottorikoneen lisäetuna on nähtävissä, että mahdollisesti kampikammion tuuletuskaasuun sisältynyttä öljyä voidaan käyttää polttomootto-rikoneeseen sovitettujen ahtoilman imuventtiilien sylintereiden voitelemiseksi.

Keksinnön edulliset edelleenkehitykset ilmenevät epäitsenäisistä patenttivaatimuksista ja seuraavasta selostuksesta. Keksinnön suoritusesimerk-kejä selitetään lähemmin rajoittumatta niihin piirustuksen avulla. Tällöin esittää kuvio 1 keksinnön mukaisen ahdinpolttomoottorikoneen kaavamaistettua kuvausta keksinnön ensimmäisen suoritusesimerkin mukaan, kuvio 2 keksinnön mukaisen ahdinpolttomoottorikoneen kaavamaistettua kuvausta keksinnön toisen suoritusesimerkin mukaan ja kuvio 3 keksinnön mukaisen ahdinpolttomoottorikoneen kaavamaistettua kuvausta keksinnön kolmannen suoritusesimerkin mukaan.

Seuraavassa keksintöä selostetaan viittaamalla kuvioihin 1 - 3 yksinkertaisesti pakokaasuturboahdettujen polttomoottorikoneiden esimerkissä. Viitattakoon siihen, että keksintö ei ole rajoittunut tällaisiin yksinkertaisesti pako-kaasuturboahdettuihin polttomoottorikoneisiin. Päinvastoin keksintö voi tulla käyttöön myös moninkertaisesti pakokaasuturboahdetuissa polttomoottorikoneissa, kompressoriahdetuissa polttomoottorikoneissa tai muulla tyypillä ja tavalla ahdetuissa polttomoottorikoneissa. Polttomoottorikoneissa kysymyksessä voivat olla dieselmoottorit, kaasutinmoottorit, HCCL-moottorit tai muut polttomoottorit.

Kuvio 1 esittää keksinnön ensimmäisen suoritusesimerkin kaavamaistettua kuvausta, jolloin polttomoottorikoneesta 10 lähtevä pakokaasuvirta 11 johdetaan pakokaasuturboahtimen turbiiniin 12 ja sen painetta alennetaan tässä. Pakokaasuturboahtimen 13 turbiini 12 käyttää tämän ilmanpuristinta 14, jolloin pakokaasuturboahtimen 13 ilmanpuristin 14 tiivistää polttomoottorikoneeseen 10 johdettavaa palamisilmavirtaa 15.

Pakokaasuturboahtimen 13 ilmanpuristimessa 14 tiivistetty palamisil-mavirta 15 johdetaan ahtoilmajäähdyttimeen 16, joka jäähdyttää tiivistetyn pala-misilmavirran, niin että myötävirtaan ahtoilmajäähdyttimen 16 suhteen on tiivistetty ja jäähdytetty palamisilmavirta, jota nimitetään myös ahtoilmavirraksi 17.

Kuvion 1 mukaan keksinnön mukaisessa polttomoottorikoneessa 10 käytetään lisäilmanpuristinta 18, jota käytetään käyttölaitteella 19 ja joka toimii polttomoottorikoneen 10 kampikammiosta poistetun kampikammion tuuletuskaa-sun 20 tiivistämiseksi. Ilmanpuristimen 18 tiivistämä kampikammion tuuletus-kaasu 20 on tässä esillä olevan keksinnön mielessä sillä tavoin polttomoottori-koneeseen 10 päin olevassa suunnassa takaisin johdettavissa, että se johdetaan takaisin ahtoiImajäähdyttimen 16 suhteen myötävirtaan polttomoottorikonee-seen päin olevassa suunnassa ja tämän jälkeen johdetaan tiivistettyyn ja jäähdytettyyn palamisilmavirtaan 17.

Kuvion 1 mukaan käyttölaitteeseen 19 on sovitettu säätölaite 21. Säätölaite 21 säätää käyttölaitetta 19 ja siten ilmanpuristinta 18 kampikammion tuu-letuskaasun 20 tiivistämiseksi sillä tavoin, että kuormituksesta riippuva kampikam-miopaine on edullisesti suunnilleen vakio ja edullisesti määritellyn määrän pienempi kuin polttomoottorikoneen ympäristön paine. Tämän lisäksi mitataan kampikammiopaine ja vastaava mittaussignaali 22 syötetään säätölaitteeseen 21, joka synnyttää kampikammiopaineen tästä mittasignaalista, joka vastaa paineen tosiarvoa, ja kampikammiopainetta varten olevan talletetun ohjearvon perusteella säätösignaalin 23 ilmanpuristimen 18 käyttölaitteen 19 ohjaamiseksi. Edullisesti ilmanpuristinta 18 käytetään kampikammion tuuletuskaasun 20 tiivistämiseksi sillä tavoin käyttölaitteella 19, että kampikammiopaine on suunnilleen 1 millibarin polttomoottorikoneen 10 ympäristön paineen alapuolella.

Kuormituksesta riippuva kampikammiopaine voi olla myös suurempi kuin polttomoottorikoneen ympäristön paine. Lisäksi kuormituksesta riippuvan kampikammiopaineen ei ole pakko olla vakio. Päinvastoin tämä voi olla muuttuva ja sitä voidaan säätää esim. ohjekäyrällä.

Kuvion 1 mukaan ilmanpuristimen 18 tiivistämä kampikammion tuule-tuskaasu 20 on johdettavissa takaiskuventtiilinä muodostetun sulkulaitteen 24 kautta polttomoottorikoneeseen 10 päin olevassa suunnassa. Takaiskuventtiilinä 24 muodostettu sulkulaite estää ahtoilman ylivirtaamisen ilmanpuristimeen 18 päin olevassa suunnassa, kuitenkin mahdollistaa tiivistetyn kammionkammion tuuletuskaasun virtaamisen ahtoilmaan 17.

Erillinen ilmanpuristin 18 kampikammion tuuletuskaasun tiivistämiseksi voi olla toteutettu ruuvikompressorina tai myös mäntäkompressorina tai pumppuna ja on likaantumisen sekä koksaantumisen suhteen selvästi vastustuskykyi-sempi kuin pakokaasuturboahtimen 13 ilmanpuristin 14. Tässä esillä olevan keksinnön edullisen edelleenkehityksen mukaan keksinnön mukainen polttomoottorikone käsittää lisäksi öljynerottimen kampikam-mion tuuletuskaasusta öljyn tai öljysumun erottamiseksi. Tätä esittävät kuviot 2 ja 3, jolloin kuvioissa 2 ja 3 käytetään tarpeettomien toistamisten välttämiseksi samoille osarakenteille samoja viitenumerolta kuin kuviossa 1. Seuraavassa käsitellään kuvioiden 2 ja 3 suhteen vain sellaisia yksityiskohtia, joilla kuvioiden 2 ja 3 suoritusesimerkit eroavat kuvion 1 suoritusesi-merkistä. Kaikkien muiden yksityiskohtien suhteen viitataan kuvion 1 suoritus-esimerkin rakenteisiin.

Niinpä kuvion 2 suoritusesimerkissä polttomoottorikoneeseen 10 on sovitettu öljynerotin 25, joka on sovitettu vastavirtaan kampikammion tuuletuskaa-sun 20 tiivistämiseksi olevan ilmanpuristimen 18 suhteen. Kuvion 2 mukaan kampikammion tuuletuskaasu 20 johdetaan siis ennen ilmanpuristimessa 18 tiivistämistä öljynerottimen 25 läpi, jolloin öljynerottimessa 25 erotettu öljy 26 joko hävitetään tai johdetaan takaisin polttomoottorikoneen öljykiertoon.

Kuvion 3 suoritusesimerkissä öljynerotin 25 on sijoitettu myötävirtaan kampikammion tuuletuskaasun 20 tiivistämiseksi olevan ilmanpuristimen 18 suhteen, mistä seuraa, että kampikammion tuuletuskaasu 20 syötetään vasta ilmanpuristimessa 18 tiivistämisen jälkeen öljynerottimen 25 läpi. Myös kuvion 3 suoritusesimerkissä öljynerottimessa 25 erotettu öljy 26 on joko johdettavissa takaisin polttomoottorikoneen öljykiertoon tai vaihtoehtoisesti erotettu öljy 26 hävitetään.

Kuvioiden 2 ja 3 suoritusesimerkkien öljynerottimet 25 voi olla toteutettu keskipakoerottimena tai sähköerottimena tai diffuusioerottimena. Keskipa-koerottimina voi tulla käyttöön linko, yhdensuuntaiserotin, lautaserotin tai sykloni. Diffuusioerottimena voi tulla käyttöön pakkasuodatin, kuitusuodatin, virtaussuo-datin tai lankasuodatin. Sähköerottimena voi tulla käyttöön sähkösuodatin. Samoin voidaan käyttää öljynerottimia, jotka yhdistävät keskipakoerottamisen, säh-köerottamisen ja diffuusioerottamisen keskenään.

Claims (6)

1. Polttomoottorikone, jossa on laite polttomoottorikoneen sylinte-reihin syötettävän palamisilmavirran puristamiseksi ja siten sen ahtamiseksi, ahtoilmajäähdytin, joka jäähdyttää puristetun palamisilmavirran, ja laite kampi-kammion tuuletuskaasun puristamiseksi, joka tuuletuskaasu on johdettavissa takaisin polttomoottorikoneeseen sillä tavoin, että tämä ahtoilmajäähdyttimen (16) jälkeen johdetaan puristettuun ja jäähdytettyyn palamisilmavirtaan, siis ahtoil-mavirtaan (17), t u n n e 11 u siitä, että laite kampikammion tuuletusilman puristamiseksi on muodostettu erillisenä kompressorina (18), jota käyttää käyttölaite (19), jolle on järjestetty säätölaite (21), jota on järjestetty siten, että se säätää käyttölaitetta (19) ja kompressoria (18) siten, että mitattu kampikammiopaine syötetään mittaussignaalin (22) välityksellä säätölaitteelle (21), niin että mittaussignaalista (22), se tosiarvona, ja kampikammiopaineen ohjearvon tai oh-jekäyrän perusteella tuotetaan säätösignaali (23) kompressorin (18) käyttölaitteen (19) ohjaamiseksi siten, että kuormituksesta riippuen kampikammiopaine voi vaihdella ympäristön painetta alempana ja ylempänä olevan paineen välillä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen polttomoottorikone, tunnettu estolaitteesta (24), joka estää ahtoilman (17) ylivirtauksen kampikammion tuuletuskaasun puristamiseksi olevan kompressorin (18) suuntaan, mutta joka kuitenkin sallii puristetun kampikammion tuuletuskaasun virtaamisen ahtoilmaan (17).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen polttomoottorikone, tunnettu siitä, että ennen kampikammion tuuletuskaasun tiivistämiseksi olevaa kompressoria (18) on sovitettu öljynerotin (25) öljyn erottamiseksi tuuletuskaasus-ta ennen sen puristamista.

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 3 mukainen polttomoottorikone, tunnettu siitä, että kampikammion tuuletuskaasun tiivistämiseksi olevan kompressorin (18) suhteen on sovitettu öljynerotin (25) öljyn erottamiseksi tuuletus-kaasusta sen puristamisen jälkeen.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 4 mukainen polttomoottorikone, tunnettu siitä, että polttomoottorikoneen sylintereihin johdettavan palamisilmavirran puristamiseksi tai ahtamiseksi oleva laite on muodostettu turbiinin tai kompressorin käsittävänä pakokaasuturboahtimena, jolloin pakokaasuturboah-timen turbiini laskee painetta polttomoottorikoneesta lähtevässä pakokaasuvir- rassa ja jolloin pakokaasuturboahtimen kompressoria käyttää turbiini ja kompressori puristaa palamisilmavirtaa.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 4 mukainen polttomoottorikone, tunnettu siitä, että polttomoottorikoneen sylintereihin johdettavan palamis-ilmavirran puristamiseksi tai ahtamiseksi oleva laite on muodostettu kompressorina. Patentkrav