FI76404B - Foerbraenningsmotor. - Google Patents

Description

76404 1 Polttomoottori Förbränningsmotor 5

Keksintö kohdistuu polttomoottoreihin, joissa työkammioiden tilavuus on valhteleva ja jotka on ahdettu turbokompressorilla» jonka kompressorista poistuvan ilman ulostulo on yhteydessä työkammioiden ilman sisäänmenon 10 kanssa, turbiinin käyttäessä mainittua kompressoria, jonka turbiinin kaasun sisäänmeno on yhdistetty työkammioiden kaasun ulostuloon vähintään yhden pakokanavan välityksellä, jossa moottorissa on yksi slvukanava, jonka avulla kompressorin ilman ulostulo ja turbiinin kaasun sisäänmeno joutuvat toistensa kanssa yhteyteen apupolttokammion välityksellä, joka 15 polttokammic on jaettu suunnassa ylävirrasta alavirtaan primääriin pala-misvyöhykkeeseen ja sekundääriseen lalmennusvyöhykkeeseen, ja jonka kaasun ulostulo on yhteydessä turbiinin sisäänmenon kanssa, mainitun primäärin palamisvyöhykkeen käsittäessä vähintään yhden polttoaineen syöttö-suuttimen, joka on yhdistetty paineistettuun polttoaineen lähteeseen mai-20 nitusta suuttlmesta purkaantuvan polttoaineen syöttönopeutta säätävän keinon välityksellä, tämän keinon ollessa herkkä moottorin toimintapara-metrille.

Lisäksi mainittu slvukanava on varustettu mieluiten, mutta ei välttämättä, 25 kuristuskeinolla, jonka aukon poikkileikkaus voi vaihdella. Edelleen edellä mainittu polttomoottori on mieluiten, mutta ei välttämättä, Dieselmoottori ja tavallisesti sen työkammiot muodostuvat sylintereistä, joiden tilavuus on tehty muunneltavaksi mäntien siirroilla. Keksintö on kuitenkin sovellettavissa, joko kokonaisuudessaan tai osittain, moottoreihin, 30 joissa sytytys on säädetty, erityisesti kaasumoottoreihin.

Tällainen moottori on kuvattu esimerkiksi patenttijulkaisussa FR-A-2.449.785 (MOTOREN- UND TURBINEN-UNION, M.T.U.). Tässä tapauksessa syöt-tÖnopeuden säätökeino, joka on herkkä kaasujen lämpötilalle välittömästi 35 ennen niiden joutumista turbiiniin, toisin sanoen moottorin pakokaasujen ja apupolttokammion palamiskaasujen muodostaman seoksen lämpötilalle, on 76404 2 1 asennettu vähentämään tähän kammioon johdetun polttoaineen määrää, kun mainittu lämpötila ylittää määrätyn kynnysarvon. Koska apupolttokammio toimii tällöin suurella ilmaylimäärällä, niin täten tuotettujen kaasujen lämpötila pienenee, mikä suojaa turbiinia ylikuumenemisen vaaraa vastaan.

5

Samankaltaisella säätökeinolla varustettu moottori on kuvattu patenttijulkaisussa US-A-3.163.984 (DUMONT).

Keksinnön tarkoituksena ei ole ainoastaan suojata turbokompressorin tur-10 biini näitä ylikuumenemisesta johtuvia vaaroja vastaan, vaan suojata lisäksi ja erityisesti itse polttomoottori, joka on yhtä herkkä, ellei herkempi näille vaaroille kuin turbiini.

Näiden tavoitteiden saavuttamiseksi keksinnön mukainen moottori on olen-15 naisesti tunnettu siitä, että edellä mainittu säätökeino on asennettu siten, että se toimii polttoaineen syöttönopeutta suurentaen, aina tiettyyn suurimpaan arvoon saakka, mikäli vähintään yksi moottorin lämpökuormitusta luonnehtiva parametri ylittää tai pyrkii ylittämään etukäteen määrätyn kynnysarvon (TMAX), ja polttoainen syöttönopeutta vähentäen, aina tiet-20 tyyn pienimpään arvoon saakka, joka arvo voi olla nolla, mikäli mainittu luonnehtiva parametri alenee tai pyrkii alenemaan mainitun kynnysarvon (TMAX) alapuolelle.

Ilmauksella "pyrkii" on tarkoitus ymmärtää, ettei ole välttämätöntä odot-25 taa niin kauan, että mitattu arvo on ylittänyt kynnysarvon tämän ylittämisen vaikutuksen korjaamiseksi tai ehkäisemiseksi, vaan että tämä reaktio on ennakoitavissa esimerkiksi ottamalla tunnetulla tavalla huomioon näiden kahden arvon välisen poikkeaman "n":nen kertaluvun aikaderivaatta.

30 Käsitteellä "moottorin lämpökuormitusta luonnehtiva parametri" tarkoitetaan sellaista fysikaalista suuretta, joka muuttuu samalla tavalla kuin tämä lämpökuormituskin. Parametriksi valitaan mieluiten kaasujen se lämpötila, joka vallitsee joko moottorin työkammioiden ulostulossa tai yhden tai useamman pakokanavan vähintään yhdessä kohdassa, ennen sivukana-35 van ja turbiinissa olevan kaasun sisäänmenon välistä liitosta. Tämä parametri voi olla myös yhden tai useamman sellaisen kappaleen lämpötila, joita kappaleita pidetään kriittisinä moottorin hyvälle toiminnalle (esimer- 3 76404 1 kiksi poistoventtiilin istukan tai sylinteriputken pään lämpötila), jolloin saadut tiedot voidaan käsitellä tunnetuin elektronisin laskentamenetelmin, jotta apupolttokammioon menevän polttoaineen syöttönopeuteen voitaisiin vaikuttaa asianmukaisesti reaaliajassa, ja jotta erityisesti mit-5 taukseen liittyvät lämpöhitaudet tulisi otettua huomioon. Käsitteellä "moottorin lämpökuormitusta luonnehtiva parametri" voidaan lisäksi ymmärtää, esimerkiksi, moottorin työkammioista poistuvien palamlskaasujen kemiallisen koostumuksen tunnusomaista piirrettä, sivukanavan ja turbiiniin menevän kaasun sisäänmenon välisen liitoshaaran yläpuolella: tämä piirre 10 voi erityisesti olla näiden palamlskaasujen sameus.

Keksinnön avulla, tunnettuihin ratkaisuihin verrattuna käänteisellä ratkaisulla, toisin sanoen vastaavissa olosuhteissa polttoaineen syöttöno-peutta lisäämällä alentamisen sijasta, voidaan samanaikaisesti suojata 15 sekä turbiini että moottori, mikä myös osoittaa tämän keksinnön keksinnöllisen toimivuuden. Keksinnössä esitetty ratkaisu pohjautuu siihen toteamukseen, että kompressori suojaa automaattisesti turbokompressorin turbiinin. Itse asiassa turbiinin sisäänmenon lämpötila, joka kuvaa turbiiniin työntyvien kaasujen energiaa, on funktio kompressorin aikaansaamas-20 ta ilmanpaineesta. Sivukanavan olemassaolosta johtuen tämä funktio voi olla kaksiselitteinen. Toisin sanoen, mikäli turbiiniin sisäänmenevä energia kasvaa (johtuen joko moottorista tai apupolttokammiosta), aiheuttaen lämpötilan hetkellisen kohoamisen turbiinin edessä, niin tällöin turbiini ja tämän seurauksena kompressori kiihtyy, ja siis ilmanpaine 25 kohoaa, mikä puolestaan suurentaa moottorissa ja/tai apupolttokammiossa olevan ilman ja polttoaineen massojen välistä suhdetta ja näin ollen vaimentaa hyväksyttävissä puitteissa lämpötilan kohoamista turbiinin edessä. Mitä moottoriin itseenä tulee, riippuu sen kuumeneminen sen saaman ilman syöttönopeuden ja sen saaman polttoaineen syöttönopeuden välisestä suhtees-30 ta, toisin sanoen ahtamisen ilmanpaineen ja moottorin kehittämän momentin välisestä suhteesta. Mikäli moottorin kuumeneminen on liiallista, tarkoittaa se siis sitä, että ahtopaine moottorissa on riittämätöntä käytettävissä olevaan momenttiin verrattuna, ja tämä riittämättömyys korjataan keksinnön mukaisesti lisäämällä moottorin apupolttokammioon menevän poltto-35 aineen syöttönopeutta. Yhteenvetona mainittakoon, että keksintö suojaa moottoria ylikuumenemisen vaaroilta ja antaa kompressorin suojata turbiinia luonnollisella tavallaan, mikä esitettiin edellä.

76404 4 1 Tunnetuissa ratkaisuissa, johon edellä viitattiin (MTU, DUMONT), on päinvastoin täysin mahdollista joutua tilanteeseen, jossa kaasujen lämpötila turbiinin sisäänmenossa ja sivukanavan liittymän yläpuolella, ei ole hyväksyttävien raja-arvojen alueella, johtuen moottorin pakokaasujen lai-5 menemisestä slvukanavassa kiertävällä puhtaalla ilmalla, jolloin moottorin pakokaasut tämän liittymän yläpuolella ylittävät hyväksyttävät arvot, mikä on oireellista moottorin termiselle ylikuormittumiselle, ottaen huomioon moottorin kehittämän momentin sekä käytettävissä olevan ahtoilman paineen.

10

On huomattava, että patenttijulkaisussa FR-A-2.284.766 (ETAT FRANCAIS) kuvataan sellainen säätökeino, jolla voidaan estää moottoriin menevän ilman ja polttoaineen välisen massasuhten aleneminen sen arvon alapuolelle, jolla moottorin sylintereissä olevien kaasujen saavuttamaa maksimi-15 lämpötilaa ei enää voida hyväksyä siten, että ahtopaineen minimikynnyk-sen arvo kytketään seuraamaan syklin aikana moottoriin injektoidun polttoaineen määrää, mutta tämä keino poikkeaa selvästi tämän keksinnön keinosta. Vaikuttaessaan syklin injektoiman polttoaineen määrään tämä keino on osoittautunut käytössä araksi ja vaikeaksi toteuttaa. Tietyllä mootto-20 rin momentilla syklin aikana injektoitu polttoaineen määrä ei ole vakio, ja näin ollen on vaikeata antaa nopeuden vaikuttaa.

Tämän jälkeen keksintö kuvataan yksityiskohtaisemmin liitteenä olevien piirustusten avulla, jotka piirustukset esittävät kaavamaisesti keksin-25 non suositeltavimpia suoritusmuotoja.

Näissä piirustuksissa kuvio 1 esittää kaavamaisesti polttomoottoria, joka on asennettu ensimmäisen suoritusmuodon mukaisesti.

30 Kuvio 2 esittää kuvion 1 kanssa analogisesti polttomoottoria, joka on asennettu toisen suoritusmuodon mukaisesti.

Kuvio 3 esittää kaavamaisesti kuvion 2 suoritusmuodon erään muunnelman mukaisesti määritetyn polttomoottorin eräitä osia.

Kuvio 4 esittää yksinkertaistetusti ja kaavamaisesti polttomoottoria, joka on asennettu kolmannen suoritusmuodon mukaisesti.

35 76404 5 1 Ahdettu Diesel-moottori 1, joka on esitetty kuviossa 1, käsittää tilavuudeltaan vaihtelevat työkammiot, joista kukin tavallisesti koostuu sylinteristä, jonka tilavuus on tehty muunneltavaksi männän siirrolla. Tämä moottori 1 ahdetaan turbokompressorikoneistolla 3, joka olennaisesti kä-5 sittää turbiinin 5 ja kompressorin 4, jonka ulostulo 6 on yhteydessä työ-kammioiden 2 ilman sisäänmenon kanssa vähintään yhden lmukanavan 7 välityksellä. Ahtoiltaan jäähdyttäjä 24 on tavallisesti asennettu tämän imu-kanavan 7 yläpuolelle. Kompressoria 4 käytetään mekaanisesti, esimerkiksi akselin 8 välityksellä turbiinilla 5, jossa kaasun sisäänmeno 9 on 10 yhdistetty työkammioiden 2 kaasun ulostuloon vähintään yhden pakokanavan 10 välityksellä.

Moottori 1 käsittää sivukanavan 11, joka on mieluiten, mutta ei välttämättä, varustettu kuristuskeinolla 12, jonka aukon poikkileikkaus voi 15 vaihdella, jonka kuristuskeinon avulla ilman ulostulo 6 kompressorista 4 on yhteydessä turbiinikaasun 5 sisäänmenon 9 kanssa apupolttokammion 14 välityksellä, joka apupolttokammio on jaettu ylävirrasta alavirtaan primääriin palamisvyöhykkeeseen 13 ja sekundääriseen laimenemisvyöhyk-keeseen 21. Tämä apupolttokammio 14 käsittää kaasun ulostulon 15, joka on 20 yhteydessä turbiiniin 5 menevän kaasun sisäänmenon 9 kanssa. Primääri palamisvyöhyke 13 käsittää vähintään yhden polttoaineen syöttösuuttimen 16, joka on yhdistetty putkella 17 paineistettuun polttoainelähteeseen 18 (kuten pumppuun, joka imee polttoainetta säiliöstä 19) polttoaineen syöttönopeutta säätävän keinon 20 välityksellä, tämä keinon 20 ollessa 25 herkkä moottorin toimintaparametrille. Tämä keino 20 käsittää, sinänsä tunnetulla tavalla, sellaisen polttoaineen syöttönopeutta säätävän laitteen 20a, joka voi olla liitäntäputki, jonka aukon poikkileikkaus voi vaihdella tai liitäntäputki, jolla on syklinen, vaihteleva aukioloaika tai joka voi olla mikä tahansa vastaava tunnettu keino.

30

Kuristuskeino 12 ja apupolttokammio 14 on asennettu mieluiten patenttijulkaisun FR-A-2.472.082 mukaisesti. Erityisesti kuristuskeino 12 on asennettu mieluiten siten, että saadaan aikaan paineen aleneminen P2-P7 (P2 ja P7 ovat paineita, jotka vallitsevat kuristuskeinon ylä- ja ala-35 päässä, vastaavasti), joka on käytännöllisesti katsoen riippumaton sivu-kanavaan 11 virtaavan ilman syöttönopeuden ja kompressorin 4 tuottaman ilman syöttönopeuden välisestä suhteesta, mutta joka vaihtelee mainitun 76404 t 1 paineen P2 kanssa samalla tavalla. Sekundäärinen laimennusvyöhyke 21 päättyy kaasun ulostuloon 15. Kuristuskeinon avulla (keinoa ei ole esitetty kuviossa 1, mutta josta esimerkki on esitetty kuvioon 3 viitaten) apupolttokammloon IA syötetty ilmavirta jaetaan primäärin 13 ja sekundää-5 risen 21 vyöhykkeen kesken siten, että primääriin vyöhykkeeseen 13 johdetun ilman virtaama sovitetaan syöttösuuttimen 16 sisäänjohtaman polttoaineen virtaamaan. Tässä yhteydessä voidaan viitata patenttijulkaisuun FR-A-2.472.082 sekä lukuisiin muihin Ranskan Valtion patenttijulkaisui-hin, joista on saatavissa enemmän yksityiskohtia kuristuskeinosta 12 ja 10 apupolttokammiosta 14.

Näin ollen suojattaessa samanaikaisesti sekä moottori 1 että turbiini 5 ylikuumenemisesta johtuvia vaaroja vastaan moottori 1 on olennaisesti tunnettu siitä, että säätökeino 20 on asennettu toimimaan siten, että 15 se lisää syöttösuuttimen 16 polttoaineen virtausnopeutta, aina erääseen suurimpaan mahdolliseen arvoon saakka, mikäli moottorin lämpökuormitusta luonnehtiva parametri ylittää tai pyrkii ylittämään ennalta määrätyn kynnysarvon (TMAX), ja että se vähentää tätä polttoaineen virtausnopeutta, aina erääseen pienimpään mahdolliseen arvoon saakka, mikäli mainittu 20 parametri alittaa tai pyrkii alittamaan mainitun kynnysarvon (TMAX).

Edellä mainittu moottorin toiminnan parametri, joka aikaisemmin mainitun patenttijulkaisun FR-A-2.449.785 mukaisesti on kaasujen lämpötila välittömästi ennen niiden joutumista turbiiniin, muodostuu keksinnön mukaises-25 ti moottorin 1 lämpökuormitukselle tunnusomaisesta parametristä, joka tavallisesti on myös lämpötila, mutta se mitataan moottorin eri kohdista, mieluiten työkammioista 2 poistuvien kaasujen ulostulosta, ennen sivuka-navan 11 ja turbiiniin 5 menevän kaasun sisäänmenon 9 välistä liitoshaa-raa.

30

Kuviossa 1 on esitetty kaksi mahdollisuutta, mitä tähän moottorin lämpö-kuormitukselle tunnusomaiseen parametriin tulee. Tähän tarkoitukseen voidaan käyttää joko lämpötilan tuntoelintä 22, joka asetetaan pakokanavan 10 johonkin kohtaan, josta mitataan lämpötila T5 (mikä kuviossa 1 on esi-35 tetty yhtenäisellä viivalla) tai lämpötilan tuntoelintä 22a, joka asetetaan moottorin 1 vähintään yhden työkammion 2 ulostuloon (mikä kuviossa 1 on esitetty katkoviivalla). Erään muunnelman mukaisesti (jota muunnel- 76404 7 1 maa ei ole esitetty) tällainen lämpötilan tuntoelin voitaisiin myös toisaalta asettaa moottorin yhden tai useamman sopivasti valitun osan päälle, esimerkiksi poistoventtiilin istukan päälle (poistoventtiilit sijaitsevat kunkin työkammion 2 ja pakokanavan 10 välissä) tai työkammioiden 2 5 sylintereiden jäähdytysvaipan päälle. Tästä tai näistä lämpötilan tunto-elimistä, kuten 22 tai 22a, saadut tiedot käsitellään tunnetuilla elektronisilla laskentakelnoilla 23 siten, että apupolttokammioon IA johdetun polttoaineen virtausnopeuteen vaikutetaan. Kuviossa 1 näitä laskentakei-noja 23 on havainnollistettu komparaattorilla, jonka kaksi sisäänmenoa 10 saavat vastaavasti tietoja yhdestä tai useammasta tuntoelimestä, kuten 22 tai 22a, sekä kynnysarvoa TMAX edustavaa tietoa, ja jonka ulostulo lähettää ohjaussignaalin polttoaineen syöttönopeutta säätävään laitteeseen 20a.

Kuviossa 2 on esitetty toinen suoritusmuoto, jonka edellisen suoritusmuo-15 don kanssa analogiset osat on merkitty samoilla viitenumeroilla ja -kirjaimilla, eikä niitä olla kuvattu uudestaan. Tässä toisessa suoritusmuodossa moottorin 1 lämpökuormituksen tunnusomaiselle parametrille (tunto-elimet 22 ja 22a) herkkä virtausnopeuden säätökeino 20 on lisäksi herkkä ahtopaineelle P2 (joka mitataan paineen tuntoelimellä 25) missä tahan-20 sa pisteessä, joka sijaitsee kompressorista 4 poistuvan ilman ulostulon 6 ja turbiiniin 5 menevän kaasun sisäänmenon 9 välissä, ja se on asennettu vaikuttamaan syöttösuuttimesta 16 saatavan polttoaineen virtausnopeuteen siten, että tämä virtausnopeus suurenee aina tiettyyn suurimpaan mahdolliseen arvoon saakka, mikäli ahtopalne P2 putoaa erään painekynnyk-25 sen PMIN alapuolelle, ja että tämä virtausnopeus pienenee aina tiettyyn pienimpään mahdolliseen arvoon saakka, mikäli ahtopaine P2 ylittää mainitun kynnysarvon PMIN. Moottorin 1 lämpökuormituksen tunnusomaiselle parametrille (tuntoelimet 22 ja 22a) herkkä säätökeino vaikuttaa kynnysarvoon PMIN siten, 30 - että tämä kynnysarvo suurenee aina erääseen suurimpaan mahdolliseen arvoon saakka, mikäli tämä moottorin 1 lämpökuormituksen tunnusomainen parametri ylittää mainitun kynnysarvon TMAX, ja 35 - että tämä kynnysarvo pienenee aina erääseen pienimpään mahdolliseen arvoon saakka, mikäli tämä mainittu parametri putoaa mainitun kynnysarvon TMAX alapuolelle.

76404 8 1 Kuvion 2 suoritusmuodon mukaisesti paineen säätö ja lämpötilan säätö toteutetaan elektronisesti, kaskadisäädöllä. Tällöin, kuten kuvion 1 suoritusmuodossakin, ensimmäinen komparaattori saa slsäänmenolhlnsa vastaavasti tiedon lämpötilasta T5 (tuntoelin 22 tai 22a) ja tiedon arvosta TMAX, 5 mutta sen ulostuloa ei olla liitetty suoraan polttoaineen virtausnopeutta säätävään laitteeseen 20a, vaan säätökeinoon 26, joka säätää paineen kynnysarvoa PMIN komparaattorin 23 ulostulosignaalin funktiona. Toinen komparaattori 27 saa kahteen sisäänmenoonsa vastaavasti tuntoelimen 25 lähettämän ahtopaineen signaalin sekä säätökeinon 26 lähettämän paineen 10 kynnysarvon signaalin, ja tämän toisen komparaattorin 27 ulostulo on liitetty virtausnopeutta säätävään laitteeseen 20a.

Kuviossa 2 osittaisella katkoviivalla esitetyn parannuksen mukaisesti kynnysarvo TMAX on vaihteleva. Tätä tarkoitusta silmällä pitäen moottori 15 1 käsittää edullisesti kynnysarvon TMAX sellaisen säätökeinon, joka on herkkä moottorin nopeudelle ja joka kytkee kynnysarvon TMAX moottorin pyörimisnopeuteen N seuraavan etukäteen annetun kaavan mukaisesti: TMAX - f (N).

20

Kuviossa 2 tätä kynnysarvon TMAX säätökeinoa on havainnollistettu ohjelmoijalla 28, joka saa sisäänmenoonsa moottorin nopeuden N anturista 29 tulevan signaalin, ja jonka ulostulo on yhdistetty arvoa TMAX edustavan signaalin tuottajaan 30.

25

Ohjelmoija voi olla herkkä useammalle moottorin toiminnan parametrille, kuten sen pyörimisnopeudelle N sekä arvolle P, joka kuvaa ahtopainetta P2 kaavan 30 TMAX = g (N,P) mukaisesti.

Itse asiassa moottorin aikaansaaman momentin jokaista arvoa ja tiettyä 35 pyörimisnopeutta N kohden on olemassa ahtopaineen P2 yksi ainoa pienin mahdollinen arvo, jolla sekä pakolämpötila T5 että savukaasuluku (pakokaasujen sameus) pysyttelevät vastaavien arvojensa ulkopuolella. Tauluk- 76404 9 "I ko TMAX * g (N,P) voidaan laatia, jolloin varmasti aikaansaadaan kyseinen savukaasuton momentti, mikäli TMAX:ille annetaan se mitatun T5:n arvo, jolla savukaasuluvun havaitaan olevan pienempi tai yhtäsuuri kuin edeltäkäsin määrätty suurin mahdollinen arvo.

5

Ahtopainetta P2 edustava arvo P voi olla sellainen paineen arvo, joka on mitattu mistä tahansa kompressorin 4 ilman ulostulon 6 ja turbiinin 5 kaasun sisäänmenon 9 välissä sijaitsevasta pisteestä.

10 Kuviossa 3 esitetään kuvion 2 suoritusmuodon erästä muunnosta, jonka mukaan ainoastaan lämpötilan komparaattori 23 on tyypiltään elektroninen, kun taas paineen komparaattori 27 on tyypiltään mekaaninen tai hydro-pneumaattlnen. Tässä kuviossa 3 on esitetty apupolttokammlon 14 primääri palamisvyöhyke 13.

15

Kuten patenttijulkaisussa FR-A-2.265.979 on esitetty, primääriä vyöhykettä 13 rajoittaa sylinterimälnen vaippapinta 31, joka liikkuu akselinsa suuntaisesti samanaksellsestl kiinnitetyn sylinterimäisen vaippapinnan 32 sisällä. Liikkuva vaippapinta 31 on varustettu aukkojen sillalla 33, 20 jotka aukot sopivat yhteen, suuremmassa tai pienemmässä määrin, niiden aukkojen 34 kanssa, jotka aukot sijaitsevat sillan muodossa ulommalla vaippapinnalla 32. Kompressori 4 pakottaa ahtollman paineella P2 kiinteän vaipan 32 ulkopintaa vasten. Aukot 33 ja 34 muodostavat yhdessä mainitun kuristuskeinon, joka kykenee jakamaan apupolttokammioon 14 johde-25 tun ilmavirtauksen primäärin palamisvyöhykkeen 13 ja sekundäärisen lai-mennusvyöhykkeen 21 kesken.

Uppomäntä 35, joka liikkuu sylinterlmäisessä vaipassa 36, kannattaa syöt-tösuutinta 16. Polttoainepumpun 18 paineputki 17 on yhteydessä onttoon 30 johtimeen 37, jota kannattaa vaipan 36 pohja ja joka päättyy kartiomai-seen kärkeen 38. Onton johtimen 37 slsäkanava 39 yhtyy slvuttalsilla aukoillaan 40 uppomännän 35 sisään tehtyyn kammioon 41. Tämä kammio 41 on yhteydessä Istukan tai tuen 42 välityksellä, sisäkanavaan 43, joka päättyy takaiskuventtlilin 44 välityksellä suuttimeen 16. Kiinteä kartiomai-35 nen johdin 38, joka toimii yhdessä liikkuvan istukan 42 kanssa, muodostaa sen kanssa yhdessä suuttlmesta 16 purkautuvan polttoaineen syöttöno-peuden säätölaitteen 20a.

ίο 7 6404 1 Lisäksi rengasmainen ontelo 45, joka sijaitsee vaipan 36 pohjan ja uppo-männän 35 pään välissä, on putken 46 avulla yhteydessä pumpun 18 ulostulon kanssa kiinteällä llltosputkella 48 sekä säiliöön 19 johtavan palautu-tukeen kanssa säädettävällä llltosputkella 20b. "Säädettävällä liitosput-5 keila" tarkoitetaan mitä tahansa sellaista tunnettua laitetta, jonka läpi kulkevaa virtausta voidaan muuttaa, kuten poikkileikkaukseltaan vaih-televaa liitosputkea tai liitosputkea, jonka poikkileikkaus on vakio ja rengasmainen suuaukko vaihtelevan kokoinen. Säädettävän liitosputken 20b suuaukon koon mukaisesti ontelossa 45 vallitseva paine PC’l on pumpun 18 10 ulostulossa vallitsevan paineen PC'l ja säiliöön 19 johtavassa palautuksessa vallitsevan paineen PCR välissä.

Vaikuttaessaan uppomännän 35 etupään pintaa s tämä paine PC*1 tasapainottaa ahtopaineen P2, joka vaikuttaa palkeiden 50 sekä vaippapinnan 35 dif-15 ferentiaaliseen osaan, kuten patenttijulkaisussa FR-A-2.265.979 on esitetty. Palkeiden 50 ja vaipan 35 välissä oleva ontelo 51 on yhteydessä säiliön kanssa paineessa PCR putkella 52, ja se kerää vuotanutta nestettä vaipan 36 ja uppomännän 35 välistä.

20 Koska voimien tasapaino toteutetaan, niin saadaan (P2 - PCR) S = (PC'l - P2) s

• H P2 = s + PCRS

25 s + s

Komparaattorin 23 ansiosta säädettävän liitosputken 20b suuaukon säädöllä viltepainetta PC'1 ja tämän seurauksena ahtopainetta P2 voidaan siis muuntaa aina erääseen kynnysarvoon 30 (I) - PMIN - PC<1 ^ PCR S S + s saakka.

Kuvion 2 elektronisen komparaattorin 27 kanssa samanarvoinen hydropneu-maattinen komparaattori on helposti toteutettavissa. Mikäli moottorin 35

II

76404 1 tietyssä toiminnassa (tietty nopeus ja momentti) moottorin lämpökuormituksen tunnusomaisen parametrin arvo T5 pyrkii ylittämään kynnysarvon TMAX, niin komparaattori vaikuttaa säädettävään liitosputkeen 20b sitä sulkevasti.

5

Ontelossa 45 vallitseva paine PC'l kohoaa - mikä puolestaan suurentaa arvoa PMIN kaavan (I) mukaisesti - ja vaikuttaessaan uppomännän 35 pintaan 49 paine pyrkii siirtämään uppomäntää oikealle, avaten täten säädettävän liitosputken 20b. Polttoaineen, jonka suutin 16 johtaa kammioon, 10 syöttönopeus kasvaa, mikä saa aikaan turbiinin kiihtymisen ja tästä seu-raavan ahtopaineen P2 kasvamisen, kunnes tasapaino paineiden P2 ja PMIN välillä jälleen saavutetaan. Työkammioihin johdetun ilmanpaineen näin aikaansaatu suureneminen suurentaa kammioissa olevan ilman ja polttoaineen välisen massasuhteen arvoa, kunnes parametri T5 painuu kynnysarvon 15 TMAX alapuolelle.

Kuvio 4 esittää kolmatta suoritusmuotoa, jonka mukaisesti lämpötilan T5 mittaaminen suoritetaan moninkertaisesti, lukumäärän ollessa sama kuin pakokanavien lukumäärä, ja moottorin kuormituksen tunnusomainen paramet-20 ri on näiden lämpötilojen aritmeettinen keskiarvo.

Esimerkkinä oletetaan, että tämä moottori 101 käsittää kaksi pakokanavaa 110, vastaten kulloinkin kahta työkammioiden 102 sarjaa. Nämä kummatkin pakokanavat 110 on liitetty apupolttokammioon, joka on analoginen aikai-25 sempien suoritusmuotojen apupolttokammion 14 kanssa. Näin ollen lämpötilan tuntoelin 122, joka on analoginen aikaisempien suoritusmuotojen tuntoelimen kanssa, sijoitetaan kuhunkin pakokanavaan 110. Nämä kaksi tunto-elintä 122 lähettävät lämpötilojen T51 ja T52 signaalit vastaavasti elektroniseen laskentavälineeseen 123, joka laskee näiden signaalien aritmeet-30 tisen keskiarvon ja joka vertaa tätä keskiarvoa TMAX:in generaattorin lähettämään signaaliin, joka generaattori on analoginen aikaisempien suoritusmuotojen generaattorin 30 kanssa.

Kuvion 4 suoritusmuoto myötävaikuttaa selvästi toimintahäiriöiden estä-35 miseen ja havaitsemiseen.

Täten moottorin lämpökuormitusta vastaaville lämpötiloille (T51 ja T52) 12 76404 Ί herkkä säätökeino voidaan asentaa siten, että se suorittaa näiden eri lämpötilojen erojen vertailun ja eliminoi kaikkein alhaisimman lämpötilan siinä tapauksessa, että määrätyn kynnyksen ylittävä ero havaitaan, ja että se viestittää asianmukaisella tavalla sen lämpötilan, jonka 5 mittaus eliminoitiin. Täten voidaan suorittaa välttämättömät toimenpiteet havaitun poikkeavuuden korjaamiseksi (vastaavan lämpötilan tuntoelimen viallisuus tai polttoaineen vajavainen syöttö työkammioiden 102 vastaavaan sarjaan).

10 Olipa käytet ty suoritusmuoto mikä tahansa, moottorin lämpökuormituksen tunnusomaiselle parametrille herkkä polttoaineen syöttönopeuden säätökeino 20 voidaan asentaa siten, että mikäli tämän parametrin arvo ylittää suurimman mahdollisen arvon, joka on kynnysarvoa TMAX suurempi, niin syöt-tösuuttimesta purkaantuvan polttoaineen syöttönopeus kasvaa määräävästi 15 aina suurimpaan mahdolliseen arvoonsa saakka, ja asianmukainen signaali lähetetään tämän ylittämisen osoittamiseksi.

20 25 30 35

Claims (13)

13 7 6404

1. Polttomoottori (1,101), jonka työkammioiden (2,102) tilavuus on vaih-televa ja joka ahdetaan turbokompressorilla (3), jossa kompressorin (4) 5 ilman ulostulo (6) on yhteydessä työkammioiden (2,102) ilman sisäänmenon kanssa, mainitun kompressorin (4) käydessä turbiinin (5) avulla, jossa turbiinissa kaasun sisäänmeno (9) on liitetty työkammioiden (2,102) kaasun ulostuloon vähintään yhden pakokanavan (10,110) välityksellä, joka moottori (1,101) käsittää sivukanavan (11), jonka avulla kompressorin 10 (4) ilman ulostulo on yhteydessä turbiinin (9) kaasun sisäänmenon (5) kanssa apupolttokammion (14) välityksellä, joka apupolttokammio on jaettu suunnassa ylävirrasta alavirtaan primääriin palamisvyöhykkeeseen (13) ja sekundääriseen laimenemisvyöhykkeeseen (21), ja jossa kaasun ulostulo (15) on yhteydessä turbiinin (5) sisäänmenon kanssa, mainitun primäärin 15 vyöhykkeen (13) käsittäessä vähintään yhden polttoaineen syöttösuuttimen (16) , joka on liitetty paineistettuun polttoainelähteeseen (18) mainitun suuttimen (16) sisään johtuneen polttoaineen syöttönopeuden säätökeinon (20) välityksellä, tämän keinon (20) ollessa herkkä moottorin (1,101) toimintaparametrille, tunnettu siitä, että edellä mainittu sää- 20 tökeino (20) on asennettu toimimaan siten, että se suurentaa polttoaineen syöttönopeutta aina erääseen suurimpaan mahdolliseen arvoon saakka, mikäli vähintään yksi moottorin (1,101) lämpökuormituksen tunnusomainen parametri ylittää tai pyrkii ylittämään etukäteen määrätyn kynnysarvon (TMAX), ja että se pienentää polttoaineen syöttönopeutta aina erääseen 25 pienimpään mahdolliseen arvoon saakka, mikäli mainittu tunnusomainen parametri laskee tai pyrkii laskemaan mainitun kynnysarvon (TMAX) alapuolelle.

1 Patenttivaatimukset

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen polttomoottori, tunnettu siitä, että eräs moottorin (1,101) lämpökuormituksen tunnusomainen toimintapara- 30 metri on kaasun lämpötila työkammioiden (2,102) kaasun ulostulossa, ennen sivukanavan (11) ja turbiiniin (5) menevän kaasun sisäänmenon (9) välistä liitoshaaraa.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen polttomoottori, tunnettu siitä, 35 että lämpötilan mittaaminen tapahtuu ennen liitoshaaraa ja moottorin (1, 101. työkammioiden (2,102) yhteenliitettyjen ulostulojen jälkeen. 14 7 6 4 0

4 "I 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen polttomoottori, tunnettu siitä, että eräs moottorin lämpökuormituksen tunnusomainen parametri muodostuu vähintään yhden sellaisen kappaleen lämpötilasta, jota kappaletta palamis-kaasut lämmittävät työkammioissa, ja siitä, että tämän lämpötilan mittaa-5 minen on liitetty elektronisiin laskentakeinoihln, jotka kykenevät ottamaan huomioon mainitun lämpötilamittauksen lämpöhitaudet.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen polttomoottori, tunnettu siitä, että eräs moottorin lämpökuormituksen tunnusomainen parametri muodostuu 10 työkammioista poistuvien palamiskaasujen kemiallisen koostumuksen tunnusomaisesta piirteestä, ennen sivukanavan (11) ja turbiiniin (5) menevän kaasun sisäänmenon (9) välistä liitoshaaraa.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen polttomoottori, tunnettu siitä, 15 että mainittu piirre on mainittujen palamiskaasujen sameus ennen sivukanavan (11) ja turbiiniin (5) menevän kaasun sisäänmenon (9) välistä liitoshaaraa .

7. Minkä tahansa edellä esitetyn patenttivaatimuksen mukainen polttomoot-20 tori, tunnettu siitä, että mainittu suuttimeen (16) johdetun polttoaineen syöttönopeuden säätökeino (20), joka on herkkä moottorin lämpökuormituksen tunnusomaiselle parametrille, käsittää - ensimmäisen komparaattorin (23), joka vertaa moottorin lämpäkuormituk-25 sen tunnusomaisen parametrin arvoa edellä mainittuun kynnysarvoon TMAX, ja joka on asennettu vaikuttamaan toisen komparaattorin (27) kynnysarvoon PMIN siten, että se suurentaa tätä kynnysarvoa PMIN aina erääseen suurimpaan mah-30 dolliseen arvoon saakka, mikäli mainittu moottorin lämpökuormituksen tunnusomainen parametri ylittää tai pyrkii ylittämään mainitun kynnysarvon TMAX; että se pienentää tätä kynnysarvoa aina erääseen pienimpään mahdolli-35 seen arvoon saakka, mikäli tämä mainittu parametri putoaa tai pyrkii putoamaan mainitun kynnysarvon TMAX alapuolelle. 76404 .j - toisen komparaattorin (27), joka vertaa edellä mainittuun kynnysarvoon PMIN sitä painetta, joka vallitsee missä tahansa kompressorin (4) ilman ulostulon (6) ja turbiinin (5) kaasun sisäänmenon (9) välissä sijaitsevassa pisteessä, ja joka on asennettu vaikuttamaan mainittuun suuttimeen (16) johdetun polttoaineen syöttönopeuteen säätöelimen (20a) välityksellä 5 siten, että se suurentaa tätä syöttönopeutta aina erääseen suurimpaan mahdolliseen arvoon saakka, mikäli paine mainitussa pisteessä putoaa tai pyr-kii putoamaan mainitun kynnysarvon PMIN alapuolelle; että se pienentää tätä syöttönopeutta aina erääseen pienimpään mahdolliseen arvoon saakka, mikäli paine mainitussa pisteessä ylittää tai pyrkii ylittämään mainitun kynnysarvon PMIN.

8. Minkä tahansa edellä esitetyn patenttivaatimuksen mukainen polttomoottori, tunnettu siitä, että kynnysarvo TMAX on vaihteleva.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen polttomoottori, tunnettu siitä, 2Q että siihen kuuluu kynnysarvon TMAX säätökeino, joka on herkkä moottorin nopeudelle ja joka kykenee kytkemään kynnysarvon TMAX moottorin pyörimisnopeuteen (N) seuraavan, aikaisemmin annetun kaavan TMAX = f(N) 25 mukaisesti.

10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen polttomoottori, tunnettu siitä, että siihen kuuluu kynnysarvon TMAX säätökeino, joka on herkkä moottorin 3Q pyörimisnopeudelle (N) sekä paineelle (P), joka vallitsee missä tahansa kompressorin (4) ilman ulostulon (6) ja turbiinin (5) kaasun sisäänmenon (9) välissä sijaitsevassa pisteessä, ja joka kykenee kytkemään kynnysarvon TMAX pyörimisnopeuteen (N) sekä paineeseen (P) seuraavan, aikaisemmin annetun kaavan TMAX = g(N,P) 35 76404 1 mukaisesti.

11. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 3 sekä 5-10 mukainen polttomoottori, tunnettu siitä, että moottorin lämpökuormituksen tunnusomai-5 sen parametrin mittaaminen tapahtuu moninkertaisesti, lukumäärän ollessa yhtäsuuri kuin pakokanavien (110) lukumäärä, ja moottorin (101) lämpö-kuormituksen tunnusomainen parametri on näiden mitattujen arvojen aritmeettinen keskiarvo.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen polttomoottori, tunnettu siitä, että mainituille mitatuille arvoille herkkä säätökeino (20) on asennettu siten, että se suorittaa vertailun näiden eri mitattujen arvojen eron mukaisesti, eliminoi kaikkein alhaisimman mitatun arvon siinä tapauksessa, että määrätyn kynnyksen ylittävä ero havaitaan ja viestit-15 tää asianmukaisella viestillä sen arvon, jonka mittaus eliminoitiin.

13. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-12 mukainen polttomoottori, tunnettu siitä, että polttoaineen syöttönopeutta säätävä keino (20), joka on herkkä moottorin (1,101) lämpökuormituksen tunnusomaisel-20 le parametrille, on asennettu siten, että mikäli tämän parametrin arvo ylittää suurimman mahdollisen arvon, joka on suurempi kuin kynnysarvo TMAX, niin syöttösuuttimeen (16) johdetun polttoaineen syöttönopeutta lisätään määräävästi suurimpaan mahdolliseen arvoonsa saakka ja asianmukaisesti signaali lähetetään tämän ylittämisen osoittamiseksi. 25 30 35 76404 Ί Patentkrav