FI65309C - Oeverladdad foerbraenningsmotor - Google Patents

Description

65309

AHDETTU POLTTOMOOTTORI - ÖVERLADDAD FÖRBRÄNNINGSMOTOR

Keksintö kohdistuu ahdettuun polttomoottoriin, jossa on pakokaasuturbiinin käyttämä ahtoilmakompressori sekä ohjauslaitteet pakokaasujen ohjaamiseksi moottorista pakokaasu-turbiiniin, jotka ohjauslaitteet käsittävät vähintään kaksi pakokaasuturbiiniin rinnakkain kytkettyä virtauskanavaa eri sylintereiden tai sylinteriryhmien pakokaasujen johtamista varten pakokaasuturbiiniin*

Pakokaasuturbiinin avulla ahdetuissa polttomoottoreissa käytetään kahta erilaista tunnettua pakokaasuturbiinin syöttö-menetelmää riippuen lähinnä siitä minkälaisia ominaisuuksia halutaan antaa moottorille. Molemmille syöttöjärjestelmille on yhteistä se, että pakokaasut Johdetaan eri sylintereistä tai eri sylinteriryhmistä pakokaasuturbiiniin ainakin kahden erillisen putken kautta, jotka ns. pulssiahtausmenetelmää käytettäessä Jatkuvat erillisinä pakokaasuturbiinin saakka, mutta Jotka ns. pulssimuunninmenetelmää käytettäessä yhtyvät juuri ennen pakokaasuturbiinia. Pulssiahtaus on yleensä edullisempi moottorin alhaisemmalla kierroslukualueella, kun taas pulssimuunnlnmenetelmä yleensä on edullisempi moottorin korkeammalla kierrosluku- tai kuormitusalueella.

Pakokaasujen johtamisessa pakokaasuturbiiniin ovat virtaustekniset tekijät mitä tärkeimmät. Vlrtauskanavassa käytetään yleensä diffuusoriosaa juuri ennen pakokaasuturbiinia virtausnopeuksien nostamiseen. Koska koko ahtausprosessin ja näin ollen myös koko moottorin hyötysuhde on hyvin paljon riippuvainen pakokaasuturbiinien moitteettomasta ja tehokkaasta toiminnasta, on tähän asti pidetty mahdottomuutena löytää sellaista ratkaisua, jonka avulla pulssiahtausjärjestelmää voitaisiin moottorin normaalin käytön aikana vaivatta muuttaa pulssimuunninahtausjärjestelmään.

Keksinnön tarkoituksena on luoda järjestelmä, Jonka avulla edellisessä kappaleessa mainittu ongelma voidaan ratkaista siten, että tarvittavat kaasuvirtojen ohjauslaitteet eivät 2 65309 oleellisesti häiritse virtauskuviota. Keksintö on tunnettu siitä, että mainitut virtauskanavat virtaussunnassa ennen pakokaasuturbiinia on varustettu yhteisellä kanavaosalla, jossa on virtauksen ohjauslaite, joka toisessa asennossaan yhdistää virtauskanavat virtaviivaisesti toisiinsa ja toisessa asennossaan pitää virtauskanavat toisistaan erillisinä virtauskanavina siten, että virtauksen suunta on pääasiallisesti sama ohjauslaitteen molemmissa asennoissa sen vaikutusalueella ja että virtauskanavien kokonaispoikkipinta välittömästi ohjauslaitteen jälkeen on ohjauslaitteen molemmissa asennoissa pääasiallisesti yhtä suuri kuin välittömästi ennen ohjauslaitetta. Tällä tavalla rakennetulla polttomoottorilla pystytään saavuttamaan keksinnön tarkoitus ja ohjaamaan kaasuvirtoja tarpeen mukaan ilman, että syntyisi edullista tulosta mitätöiviä virtaushäiriöitä.

Eräässä keksinnön suositussa sovellutusmuodossa on mainittujen virtauskanavien yhdistäminen järjestetty tapahtumaan automaattisesti esim. ahtoilmapaineen ohjaamana siten, että moottorin käydessä alhaisilla kierroksilla tai alhaisella kuormituksella mainitut virtauskanavat on erillään toisistaan ja moottorin käydessä korkeammalla kierroslukualueella tai korkeammalla kuormituksella mainitut virtauskanavat on yhdistetty. Tällä tavoin saadaan yksinkertainen rakenne, koska ahtoilmanpainetta voidaan suoraan käyttää hyväksi virtauksen ohjauslaitteen käyttämiseksi sopivan painevällaineella toimivan laitteen avulla. Virtauksen ohjauslaitteen liikettä ohjaavana suureena voidaan myös käyttää polttomoottorin kierroslukua, polttoaineen syöttömäärää tai polttomoottorin kuormitusta esim. siinä tapauksessa, että moottori käyttää generaattoria. Muitakin automaattisia ohjausmenetelmiä on ajateltavissa.

Edullinen ja yksinkertainen ratkaisu saadaan, Jos virtauksen ohjauslaite on jatkuvasti pääasiallisesti virtauksen suuntaisena pysyvä kiertolevy. Tämä tarkoittaa sitä, että kiertolevyn kiertymisakseli on virtauksen suuntainen ja 3 65309 tällöin kiertolevy laakeroidaan edullisimmin poikkileikkaukseltaan ympyränmuotoisen virtauskanavan keskelle.

Virtausteknisesti edullisin ratkaisu saadaan, jos mainitut virtauskanavat virtaussuunnassa katsottuna ensin yhtyvät kanavaan, jonka poikkipinta on jonkin verran pienempi kuin siihen johtavien virtauskanavien poikkipinta, mieluimmin 0,5...0,8 kertaa mainittu kokonaispoikkipinta, ja jotka sitten erkanevat erillisiksi kanaviksi mainitusta yhteisestä virtauskanavaosasta, jonka keskelle on laakeroitu kierrettävä väliseinä, jonka kiertymisakseli on yhteisen kanavaosan suuntainen ja joka tietyssä asennossa pitää mainitut virtauskanavat erillisinä ja toisissa asennoissa sallii kaasuvirtojen yhdistämisen.

Keksintöä sovellettaessa esim. nelitahtlseen polttomoottoriin saavutetaan yleensä paras tulos, jos virtauskanavien yhdistäminen on järjestety tapahtumaan moottorin kierros-luku- tai kuormitusalueen korkeammassa puoliskossa.

Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viitaten oheiseen piirustukseen, jossa - kuvio 1 esittää osittain leikattuna keksinnön mukai sen polttomoottorin pakokaasuturbiinia ja siihen yhdistettyjä pakokaasujen syöttökanavia, - kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaista laitetta toisessa toiminta-asennossa, - kuvio 3 esittää kuvion 1 leikkausta III-III, - kuvio 4 esittää kuvion 2 leikkausta IV-IV.

Piirustuksessa tarkoittaa 1 pakokaasuturbiinia ja 2 turbiiniin kytkettyä pakokaasujen syöttöputkistoa. Syöttö-putkistossa 2 on kaksi erillistä putkea 3 Ja 4, johon Johdetaan pakokaasut erillisistä sylintereistä tai sylinte-riryhmistä. Putket 3 Ja 4 yhtyvät yhteiseen kanavaosaan 5 Ja erkanevat siitä uudestaan erillisiksi putkiksi, jotka on liitetty suoraan pakokaasuturbiiniin 1. Yhteisen kanavaosan 4 65309 5 keskelle on laakeroitu kiertolevy 6, jolla on virtauksen suuntainen kiertoakseli 7· Tähän kierto-akseliin voidaan myös yhdistää ketjuhammaspyörä 8, voimansiirtovipu tai jokin muu voimansiirtojärjestelmä, jonka avulla tarvittava kierto-voima tuodaan akseliin 7· Kuvioissa 3 ja 4 on kaaviomaisesti esitetty painevällaineella toimiva kiertovoimayksikkö 9· Säätöjärjestelmän ohjauksessa voidaan myös käyttää apuna erilaisia venttiiliratkaisuja, esimerkiksi magneettivent-tiilejä, jotka saavat ohjausimpulssinsa moottorin kierros-lukua mittaavasta laitteesta tai moottorin kuormituksen ohjaamasta prosessorista. Tärkeää on, että kiertolevy 6 varmasti asettuu jompaankumpaan ääriasentoon eikä voi vahingossa jäädä johonkin epämääräiseen, virtauskuviota häiritsevään väliasentoon.

Kuten kuvioista käy ilmi, esitetty ratkaisu muodostaa molemmissa toiminta-asennoissaan varsin virtaviivaisia virtauska-navia, joissa virtaushäviöt Jäävät pieniksi. Yhteisen kanavaosan 5 vapaa poikkipinta-ala on noin 0,7 kertaa siihen yhdistettyjen virtauskanavien kokonaispoikkipinta-alasta.

Keksintö ei rajoitu esitettyyn sovellutusmuotoon, vaan useita keksinnön muunnelmia on ajateltavissa oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (5)

1. 5 65309
2. 1. Ahdettu polttomoottori, jossa on pakokaasuturbiinin (1) käyttämä ahtoilmakompressori sekä ohjauslaitteet pakokaasu-jen ohjaamiseksi moottorista pakokaasuturbiiniin (1), jotka ohjauslaitteet käsittävät vähintään kaksi pakokaasuturbiiniin (1) rinnakkain kytkettyä virtauskanavaa (3,4) eri sylintereiden tai sylinteriryhmien pakokaasujen johtamista varten pakokaasuturbiiniin (1), tunnettu siitä, että nämä virtauskanavat (3,M virtaussuunnassa ennen pakokaasuturbii-nia (1) on varustettu yhteisellä kanavaosalla (5), jossa on virtauksen ohjauslaite (6), joka toisessa asennossa yhdistää virtauskanavat (3,4) virtaviivaisesti toisiinsa ja toisessa asennossa pitää virtauskanavat (3,4) toisistaan erillisinä virtauskanavina, siten että virtauksen suunta on pääasiallisesti sama ohjauslaitteen (6) molemmissa asennoissa sen vaikutusalueella ja että virtauskanavien (3,4) kokonaispoikkipinta välittömästi ohjauslaitteen (6) jälkeen on ohjauslaitteen (6) molemmissa asennoissa pääasiallisesti yhtä suuri kuin välittömästi ennen ohjauslaitetta (6).
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen polttomoottori, tunnettu siitä, että mainittujen virtauskanavien (3,4) yhdistäminen on Järjestetty tapahtumaan automaattisesti, esimerkiksi ahtoilmapaineen ohjaamana siten, että moottorin käydessä alhaisilla kierroksilla tai alhaisella kuormituksella mainitut virtauskanavat (3»4) ovat erillään toisistaan Ja moottorin käydessä korkeammalla klerroslukualueella tai korkeammalla kuormituksella mainitut virtauskanavat (3,4) on yhdistetty.
4. 3· Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen polttomoottori, tunnettu siitä, että mainittu virtauksen ohjauslaite on jatkuvasti pääasiallisesti virtauksen suuntaisena pysyvä kiertolevy (6). 6 65309 A. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen polttomoottori, tunnettu siitä, että mainitut virtauskanavat (3,4) virtaus-suunnassa katsottuna ensin yhtyvät kanavaan (5), jonka poikkipinta on jonkin verran pienempi kuin siihen johtavien virtauskanavien (3»*0 kokonaispoikkipinta, mieluimmin 0. 5...0.8 kertaa mainittu kokonaispoikkipinta, ja sitten erkanevat erillisiksi kanaviksi mainitusta yhteisestä virtauskanavaosasta (5), ja että yhteisessä kanavaosassa (5) on kierrettävä väliseinä (6), joka tietyssä asennossa pitää mainitut virtauskanavat (3,^) erillisinä ja toisessa asennossa sallii kanavien (3>*0 kaasuvirtojen yhdistämisen.
5. 5. Jonkin yllä esitetyn patenttivaatimuksen mukainen neli-tahtinen polttomoottori, tunnettu siitä, että mainittujen virtauskanavien (3,1*) yhdistäminen on järjestetty tapahtumaan moottorin kierrosluku- tai kuormitusalueen korkeammassa puoliskossa. 1. överladdad förbränningsmotor med en av en avgasturbin (1) driven överladdningsluftkompressor samt styranordningar för att leda avgaserna frän motorn tili avgasturbinen (1), vil-ka styranordningar omfattar minst tvä tili avgasturbinen (1) parallellt anslutna strömningskanaler (3, *0 för att leda avgaserna frän olika cylindrar eller oylindergrupper tili avgasturbinen (1), kännetecknad därav, att dessa strömningskanaler (3, 4) i strömningsriktningen före avgasturbinen (1) är försedda med en gemensam kana 1 del (5), i vilken f inns en strömningsstyranordning (6), vilken i ett läge förenar strömningskanalerna (3, 4) strömlinjeformigt med varandra ooh i ett annat läge häller strömningskanalerna (3» *0 som frän varandra avskilda strömningskanaler s&, att strömningens rlktning är huvudsakligen densamma i styranordningens (6) bägge lägen inom dess verkningsomräde ooh att strömningskanalernas (3, 4) totalä tvärsnitt