NO323744B1 - Fremgangsmate for drift av en firetakts dieselmotor - Google Patents

Fremgangsmate for drift av en firetakts dieselmotor Download PDF

Info

Publication number
NO323744B1
NO323744B1 NO20005650A NO20005650A NO323744B1 NO 323744 B1 NO323744 B1 NO 323744B1 NO 20005650 A NO20005650 A NO 20005650A NO 20005650 A NO20005650 A NO 20005650A NO 323744 B1 NO323744 B1 NO 323744B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
water
cylinder
stroke
dead center
injected
Prior art date
Application number
NO20005650A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20005650L (no
NO20005650D0 (no
Inventor
Henri Ruch
Original Assignee
Waertsilae Nsd Schweiz Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Waertsilae Nsd Schweiz Ag filed Critical Waertsilae Nsd Schweiz Ag
Publication of NO20005650D0 publication Critical patent/NO20005650D0/no
Publication of NO20005650L publication Critical patent/NO20005650L/no
Publication of NO323744B1 publication Critical patent/NO323744B1/no

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/022Adding fuel and water emulsion, water or steam
    • F02M25/025Adding water
    • F02M25/03Adding water into the cylinder or the pre-combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0261Controlling the valve overlap
    • F02D13/0265Negative valve overlap for temporarily storing residual gas in the cylinder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/022Adding fuel and water emulsion, water or steam
    • F02M25/0227Control aspects; Arrangement of sensors; Diagnostics; Actuators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/027Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B47/00Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines
    • F02B47/02Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being water or steam
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00Casings, e.g. crankcases or frames
    • F02F2007/0097Casings, e.g. crankcases or frames for large diesel engines
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • High-Pressure Fuel Injection Pump Control (AREA)

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for drift av en firetakts dieselmotor som angitt i innledningen i krav 1, og en firetakts dieselmotor som drives med denne fremgangsmåte.
Ved drift av dieselforbrenningsmaskiner dannes det vanligvis betraktelige mengder av miljøbelastende nitrogenoksider (NOx). Dette er også tilfellet med store dieselmotorer, slik de for eksempel anvendes som hovedfremdritfsaggregater for skip eller som stasjonæranlegg for strømproduksjon. For å beskytte miljøet er det derfor vært gjort store anstrengelser for utvikle dieselmotorer med tydelig redusert NOx-utslipp. Reduseringen av NOx-utsIippet kan realiseres for eksempel ved hjelp av selektiv kataly-tisk reduksjon av nitrogenoksidene. Særlig ved store dieselmotorer er det imidlertid ofte av plassgrunner meget vanskelig - hvis overhodet mulig - å anordne tilsvarende dimen-sjonerte katalysatorinnretninger. Derfor har man bl.a. konsentrert seg om utvikling av såkalte primærtiltak, hvor dannelsen av nitrogenoksidene i sylinderens forbrenningsrom reduseres.
Ved dieselmotorer er det et kjent tiltak også å innsprøyte vann i forbrenningsrommet i tillegg til brennstoffet, for på den måten å nedsette topptemperaturen som inntreffer særlig ved flammen, hvorfra det resulterer en redusering av NOx-dannelsen og dermed motorens NOx-utslipp. Vannet blir innsprøytet under eller allerede like før forbrenningen i sylinderens forbrenningsrom. Ved firetakts dieselmotorer er det vanlig å innsprøyte vannet mot slutten av kompresjonstakten for eksempel tidslikt med brennstoffet. Vannet kan bringes inn i sylinderens forbrenningsrom atskilt fra brennstoffet, eller det blir først tilveiebrakt en brennstoff-vann-emulsjon som deretter innsprøytes i sylinderen.
Utgående fra denne kjente teknikk er det et formål med oppfinnelsen å tilveie-bringe en enkel fremgangsmåte for drift av en firetakts dieselmotor hvor nitrogenoksid-utslippet fra firetakts motoren lar seg ytterligere redusere sammenliknet med kjente driftsmåter, uten at det for dette er nødvendig med omfattende bruk av apparater eller store omkostninger.
Dette formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved at fremgangsmåten for drift av en firetakts dieselmotor har de karakteristiske trekk som angitt i krav 1.
Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for drift av en firetakts dieselmotor hvor vann innsprøytes i en sylinder hvor et stempel er anordnet frem- og tilbakegående, og hvor sylinderen har minst ett utløp for bortleding av avgasser, og minst ett innløp for tilførsel av luft, idet utløpet stenges under stempelets utskyvningstakt, slik at utløpet allerede er stengt før stempelet har nådd det øvre tomme dødpunkt ved slutten av utskyvningstakten, og hvor vann innsprøytes i sylinderen når stempelet befinner seg i området ved det øvre tomme dødpunkt.
Da sylinderens utløp allerede er stengt før stempelet har nådd det øvre tomme dødpunkt ved enden av utskyvningstakten, blir en del av avgassene som dannes fra den forrige forbrenningsprosess holdt tilbake. Det blir sprøytet vann inn i den ennå varme avgass når stempelet befinner seg i området ved det øvre tomme dødpunkt. Dette resulterer i en meget god fordampning av det innsprøytede vann og en effektiv avkjøling av avgassene som ennå befinner seg i sylinderen. Ved den etterfølgende innsugingstakt strømmer friskluft inn i sylinderen og danner en blanding med den tilbakeholdte avgass og vanndampen. Denne blanding har en redusert oksygenkonsentrasjon sammenliknet med friskluft. Blandingen blir komprimert ved den etterfølgende kompresjonstakt. Ved slutten av kompresjonstakten blir brennstoff innsprøytet i blandingen. På grunn av den reduserte oksygenkonsentrasjon i blandingen og vanndampen som befinner seg deri dannes det ved den påfølgende forbrenningsprosess tydelig mindre nitrogenoksider slik at det muliggjøres en drift av dieselmotoren med mindre skadelige stoffer. Dessuten kan fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen utføres uten betydelig tilleggskostnad, noe som er fordelaktig ut fra økonomiske aspekter.
Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir det altså bevisst realisert en dårlig-ere hhv. redusert spyling, på en måte slik at utspylingen av avgassene ut av sylinderen er ufullstendig. Ved kombinasjonen av denne tilbakeholdelse av avgass i sylinderen med vanninnsprøytning, som kan betegnes som intern avgassresirkulering, blir dannelsen av nitrogenoksider ved forbrenningsprosessen tydelig redusert, uten at det for dette er nød-vendig med innrømmelser når det gjelder motorens økonomi. Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen bidrar både de tilbakeholdte avgasser og vanndampen til redusering av dannelsen av NOx.
Da vanninnsprøytningen inn i sylinderen skjer når stempelet befinner seg i området ved dets øvre tomme dødpunkt, resulterer videre den fordel at sylinderløpeflaten beskyttes mot en påføring av vann, slik at vannet ikke kan utøve noen uheldig eller skadelig innflytelse på oljefilmen som befinner seg på sylinderløpeflaten.
Den oppnådde avkjøling av de varme avgasser som holdes tilbake i sylinderen lar seg kontrollere på enkel måte via mengden av den innsprøytede vann.
I praksis har det vist seg fordelaktig at utløpet stenges slik at det er akkurat helt lukket ved en veiwinkel på 30° ± 20° før det øvre tomme dødpunkt. Av dette resulterer en gunstig mengde av avgass som holdes tilbake i sylinderen. Denne avgassmengde er innstillbar hhv. regulerbar via stengetidspunktene for utløpet.
Det er foretrukket at innløpet er åpent under innsugingstakten, det vil si etter gjennomløping av det øvre tomme dødpunkt, slik at innløpet ennå er stengt når stempelet befinner seg i området ved det øvre tomme dødpunkt. Ved hjelp av dette tiltak sikres det at innløpet hhv. innløpskanalen ikke tilsmusses av tilbakestrømmende avgasser. Det har særlig vist seg fordelaktig å åpne innløpet ved en veiwinkel på omtrent 30° ± 20° etter det øvre tomme dødpunkt.
På fordelaktig måte begynner innsprøytingen av vannet etter at utløpet er stengt ved utskyvningstakten, og slutter før innløpet åpnes ved innsugingstakten. På den måten oppnås det en særlig effektiv avkjøling av den varme avgass som ennå befinner seg i sylinderen ved hjelp av det innsprøytede vann, og en særlig god fordampning av det inn-sprøytede vann.
Under praktiske aspekter er det fordelaktig dersom innsprøytingen av vannet skjer over et veivvinkelområde på omtrent 20° før det øvre tomme dødpunkt til omtrent 20° etter det øvre tomme dødpunkt.
Som ytterligere fordelaktig tiltak for redusering av nitrogenoksidene som dannes ved forbrenningsprosessen kan det i tillegg innsprøytes vann i sylinderen under kompresjonstakten og/eller under forbrenningen. På den måten kan forbrenningstemperaturen i forbrenningsrommet reduseres.
Dette vannet kan innsprøytes i sylinderen under kompresjonstakten samtidig med brennstoffet.
Særlig med henblikk på apparaturkostnad og plassen som står til disposisjon på sylinderen kan det være fordelaktig å innsprøyte vannet inn i sylinderen med den samme innsprøytningsdyse som innsprøyter brennstoffet. For dette kan innsprøytningsdysen være utformet som såkalt tandemdyse som har to atskilte innsprøytningskanaler med til-hørende dysehull, idet den ene innsprøyotingskanal anvendes for vanninnsprøytning, og den andre innsprøytningskanal anvendes for brennstoffinnsprøytning. Men er det også mulig å anvende en konvensjonell innsprøytningsdyse med bare en innsprøytningskanal. Nå stempelet befinner seg i området ved det øvre tomme dødpunkt blir vann innsprøytet i sylinderen gjennom denne innsprøytningsdyse, noe som fører med seg fordelen med en kjøling av innsprøytningsdysen. Deretter blir det gjennom den samme innsprøytnings-kanal mot slutten av kompresjonstakten innsprøytet brennstoff eller en brennstoff-vann-emulsjon inn i sylinderens forbrenningsrom.
Vannet blir fortrinnsvis innsprøytet med et trykk på minst 200 bar, for å oppnå en mest mulig fin forstøvning av vannet.
Ifølge oppfinnelsen er videre foreslått en firetakts dieselmotor som drives med en fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen.
Ytterligere fordelaktige tiltak og foretrukkede utførelsesformer av oppfinnelses-gjenstanden er angitt i de uselvstendige krav.
Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med noen utførelseseksempler og under henvisning til tegningene, der fig. 1 er et snittriss av en sylinder i en firetakts dieselmotor, fig. 2 er et diagram som viser styretidene for åpning og stenging av innløp og utløp ved en kjent fremgangsmåte for drift av en firetakts dieselmotor, og fig. 3 er et diagram som fig. 2 som viser et utførelseseksempel av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.
Fig. 1 er en skjematisk fremstilling av et snitt gjennom en av vanligvis flere sylindere 2 i en firetakts dieselmotor, for eksempel en stor dieselmotor som har henvis-ningstall 1. Sylinderen 2 er i dens øvre ende stengt av et sylinderdeksel 21.1 sylinderen 2 er det anordnet et stempel 3 som er bevegelig frem og tilbake. Stempelet 3 er forbundet med en veivaksel via en stempelstang 4.1 sylinderdekslet 21 er det anordnet en sentralt anbrakt innsprøytningsdyse 5, ved hjelp av hvilken det kaft innsprøytes brennstoff i sylinderens forbrenningsrom 6. Videre er det i sylinderdeksel 21 anordnet minst ett utløp 7 for borleding av forbrenningsgasser og et innløp 8 for tilførsel av luft, som vanligvis angis som ladeluft. I firetakts dieselmotoren 1 som her er beskrevet er det for hver sylinder anordnet to utløp 7 og to innløp 8 som er anordnet rundt innsprøytningsdysen 5. På fig. 1 er det bare vist et utløp 7 og et innløp 8. For hvert utløp 7 hhv. for hvert innløp 8 er det anordnet en utløpsventil 71 hhv. en innløpsventil 81 som kan åpne og stenge utløps-ventilen 7 hhv. innløpsventilen 8.
Firetaktsprosessen omfatter på kjent måte de fire følgende takter: en innsugingstakt hvor stempelet 3 beveger seg fra det øvre dødpunkt til det nedre dødpunkt og friskluft suges inn i sylinderen 2, en kompresjonstakt hvor stempelet 3 beveger seg fira det nedre til det øvre dødpunkt og hvor det ved slutten innsprøytes brennstoff inn i forbrenningsrommet 6, en ekspansjonstakt hvor stempelet 3 beveger seg fra det øvre til det nedre dødpunkt, og en utskyvningstakt hvor stempelet 3 beveger seg fra det nedre til det øvre dødpunkt og skyver avgass ut av sylinderen 2.
For bedre utskillelse skal i det følgende det øvre dødpunkt som stempelet 3 gjen-nomløper mellom utskyvningstakten og innsugingstakten og hvor det ikke skjer noen brennstofønnsprøytning inn i sylinderen, betegnes som øvre tomdødpunkt (Leer-OTP). I motsetning til dette blir det øvre dødpunkt hvor stempelet 3 gjennomløper kompresjonstakten og ekspansjonstakten og hvor brennstoff innsprøytes i sylinderen 2, betegnet som øvre tenningsdødpunkt (Zund-OTP).
Som det er generelt vanlig skal det i det følgende beskrives stillingen for stempelet 3 i sylinderen 2 gjennom veivvinkelen KW. Definisjonsmessig er veivvinkelen KW = 0° hhv. 360° hhv. 720° når stempelet 3 befinner seg i det øvre dødpunkt, og KW = 180° hhv. 540° når stempelet 3 befinner seg i det nedre dødpunkt. En fullstendig arbeidssyklus strekker seg altså fra KW = 0° til KM = 720° (to omdreininger).
Fig. 2 viser et diagram for å anskueliggjøre styretidene for åpning og stenging av innløpet 8 og utløpet 7 ved en kjent fremgangsmåte for drift av en firetakts dieselmotor. På den horisontale akse er veivvinkelen KW angitt i grader, og på den vertikale akse er de to tilstander "AUF" (åpen) og "ZU" (stengt) for utløpet 7 og innløpet 8 angitt. Kurven for utløpet 7 er angitt med A, og kurven for innløpet 8 er angitt med E.
Diagrammet begynner på den venstre side ved veivvinkelen KW = 0°, hvor stempelet 3 befinner seg i det øvre tenningsdødpunkt, "Zund-OTP". Brennstoff-luft-blandingen i forbrenningsrommet 6 antennes. Under forløpet av den påfølgende ekspansjons takt blir det ved en veiwinkel KW =135° begynt en åpning av utløpsventilen 7. Ved gjennomløpingen av det nedre dødpunkt (KW = 180°) er utløpet helt åpent. Utskyvningstakten begynner. Under utskyvningstakten, hvor avgassene skyves ut av sylinderen 2, blir det ved KW = 330°, altså 30° før det øvre tomme dødpunkt begynt med stenging av utløpet 7 og åpning av innløpet 8. Stempelet 3 gjennomløper det tomme øvre dødpunkt (KW = 360°) og innsugingstakten begynner. Ved en veiwinkel KW = 390° er utløpet 7 akkurat helt stengt og innløpet 8 akkurat helt åpnet. Det fastslås at i veiwinkelområdet fra 30° før det tomme øvre dødpunkt til 30° etter det tomme øvre dødpunkt er både ut-løpet 7 og også innløpet 8 delvis åpnet. I dette området skjer spylingen av sylinderen 2, det vil si at det gjennom det allerede delvis åpne innløp 8 kan strømme friskluft inn i sylinderen 2 som der blander seg med resten av avgassene og skyves ut sammen med dette, mens utløpet 7 ikke er helt stengt. Etter at utløpet 7 ved innsugingstakten er helt stengt, (KW = 390°), begynner ladingen av sylinderen 2 med friskluft. I det videre forløp av innsugingstakten blir det ved en veiwinkel KW = 495° begynt med stengingen av innløpet 8. Kort etter gjennomløpingen av det nedre dødpunkt (KW = 540°) er innløpet 8 fullstendig lukket. Ved den nå følgende kompresjonstakt blir friskluften i sylinderen 2 komprimert. Mot slutten av kompresjonstakten skjer innsprøytningen av brennstoffet inn i den komprimerte friskluft. I området ved "Zund-OTP" (KW = 720°, til høyre på fig. 2) antennes brennstoff-lutf-blandingen og syklusen begynner på nytt.
Fig. 3 anskueliggjør en analog fremstilling som på fig. 2 av et foretrukket utførel-seseksempel av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for drift av en firetakts dieselmotor. Henvisningstallene har den samme betydning som på flg. 2.
Under ekspansjonstakten blir åpningen av utløpet 7 begynt ved en veiwinkel KW = 135°. Når det nedre dødpunkt (KW = 180°) er nådd er utløpet 7 akkurat helt åpnet. Under den etterfølgende utskyvningstakt blir det allerede ved omkring KW = 280° begynt med stengingen av utløpet 7, slik at utløpet 7 allerede ved en veiwinkel KW = 330°, altså 30° før "Leer-OTP" er nådd, akkurat er helt lukket. Når stempelet 3 befinner seg i området ved "Leer-OTP" (KW = 360°), blir vann innsprøytet i sylinderens 2 forbrenningsrom 6, som antydet symbolsk med henvisningstegn W og pil. Innsprøytingen av vannet skjer fortrinnsvis over et veiwinkelområde på omtrent 20° før "Leer-OTP" til omtrent 20° etter "Leer-OTP". Åpningen av innløpet 8 blir først begynt under innsugingstakten ved en veiwinkel KW = 390°, det vil si at innløpet 8 ennå er fullstendig stengt når stempelet 3 befinner seg i "Leer-OTP". Ved en veiwinkel KW på omtrent 435° er innløpet 8 fullstendig åpnet. Mot slutten av innsugingstakten blir det ved en veiwinkel KW = 495° begynt med stengingen av innløpet 8. Etter gjennomløping av det nedre dødpunkt (KW = 540°) er innløpet 8 akkurat helt stengt ved en veiwinkel KW = 555°. Deretter begynner komprimeringen hvor det ved dens slutt innsprøytes brennstoff inn i forbrenningsrommet 6.1 området ved "ZUnd-OTP" (KW = 270°, til høyre på fig. 3) antennes blandingen og en ny ekspansjonstakt begynner.
Ved hjelp av tiltakene ifølge oppfinnelsen å stenge utløpet 7 under utskyvningstakten på en slik måte at utløpet 7 allerede før "Leer-OTP" er nådd er fullstendig stengt, blir en del av avgassene som ble dannet ved den siste forbrenningsprosess holdt tilbake i sylinderen 2. Ved gjennomløping av det øvre tomme dødpunkt, altså tidsmessig tydelig atskilt fra forbrenningen, blir det i denne tilbakeholdte ennå varme avgass innsprøytet vann med et høyt trykk på omtrent 200 bar/1000 bar. Vannet forstøves, fordampet inn i de varme avgasser og avkjøler disse. Det dannes en blanding av avgasser og vanndamp som under innsugingstakten blander seg med friskluften som strømmer gjennom innløpet 8. Denne avgass-vanndamp-rfiskluft-blanding blir i den etterfølgende kompresjonstakt komprimert. Mot enden av kompresjonstakten blir det innsprøytet brennstoff inn i denne blandingen. I området ved "Zund-OTP" skjer så forbrenningen. Fordi den komprimerte blanding av avgasser, vanndamp og friskluft sammenliknet med friskluft har et tydelig mindre oksygeninnhold, dannes det ved forbrenningsprosessen tydelig mindre nitrogenoksider. I tillegg blir dannelsen av NOx redusert ved vanndampinnholdet i den komprimerte blanding.
For innsprøytningen av vannet er flere varianter mulig. Således kan det for eksempel i sylinderdeksel 21 være anordnet en separat vanninnsprøytningsdyse. Det er også mulig å innsprøyte vannet inn i sylinderen 2 ved hjelp av den samme innsprøyt-ningsdyse 5, med hvilken brennstoff innsprøytes. Det vil si at når stempelet 3 gjennom-løper det øvre tomme dødpunkt blir vann innsprøytet i forbrenningsrommet 6 ved hjelp av innsprøytningsdysen, og når stempelet 3 nærmer seg det øvre tenningsdødpunkt blir brennstoff innsprøytet ved hjelp av den samme innsprøytningsdyse 5. En ytterligere mulighet består i å anvende en tandemdyse som innsprøytningsdyse 5. En tandemdyse har to atskilte innsprøytningskanaler med tilhørende dysehull, idet den ene innsprøyt-ningskanal anvendes for vanninnsprøytning, og den andre innsprøytningskanal anvendes for brennstoffinnsprøytningen.
Den oppnådde avkjøling av avgassene som tilbakeholdes i sylinderen 2 er meget enkel å kontrollere, nemlig via mengden av det innsprøytede vann. Også mengden av avgassene som holdes tilbake i sylinderen 2 er innstillbar hhv. regulerbar på enkel måte, nemlig via styretidene for stengingen av utløpet 7, slik at reduseringen av NOx-blandingen kan optimeres. I praksis har det vist seg særlig fordelaktig å stenge utløpet 7 under utskyvningstakten på en slik måte at den akkurat er helt stengt ved en veiwinkel på 30° ± 20° før det øvre tomme dødpunkt.
Som det fremgår av diagrammet på fig. 3 skjer stengingen av utløpet 7 og åpningen av innløpet 8 fortrinnsvis symmetrisk i forhold til det øvre tomme dødpunkt, det vil si at innløpet 8 fortrinnsvis blir åpnet under innsugingstakten ved en veiwinkel på 30° ± 20° etter det øvre tomme dødpunkt, slik at innløpet 8 ennå er stengt når stempelet 3 befinner seg i det øvre tomme dødpunkt. Særlig er ikke på noe tidspunkt i arbeidssyk-lusen både utløpet 7 og innløpet 8. Tiltakene for den sene åpning av innløpet 8 fordelak tig fordi på den måten forhindres det på vkkningsfull måte en tilbakestrømning av avgasser gjennom innløpet 8 inn i den tilsluttende innløpskanal, og således en forurensning av denne innløpskanal.
Vanninnsprøytningen for avkjøling av avgassene som holdes tilbake i sylinderen 2 er særlig effektiv dersom innsprøytningen av vannet i området ved det øvre tomme dødpunkt først begynner når utløpet 7 allerede er helt stengt, og slutter før åpningen av innløpet 8 begynner ved innsugingstakten.
Vanninnsprøytningen skjer fortrinnsvis symmetrisk i forhold til det øvre tomme dødpunkt. På den måten sikres det nemlig at sylinderløpeflaten beskyttes på best mulig måte av stempelet 3 mot påføring av vann. Således reduseres en uheldig eller skadelig innflytelse på oljefilmen som befinner seg på sylinderløpeflaten.
Ifølge en fordelaktig variant av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan det for-uten vanninnsprøytningen i området ved det øvre tomme dødpunkt også i tillegg under kompresjonstakten og/eller under forbrenningen innsprøytes vann i sylinderen. På den måten lar nemlig forbrenningstemperaturen i forbrenningsrommet seg redusere, slik at mengden av nitrogenoksidene som dannes ved forbrenningsprosessen kan reduseres ytterligere. Denne andre vanninnsprøytning kan for eksempel begynne omtrent ved halvparten av kompresjonslaget, altså ved en veiwinkel på omtrent 630°. Denne andre vanninnsprøytning kan skje parallelt hhv. samtidig med brennstoffinnsprøytningen, og fortsettes under forbrenningsprosessen.
Ved hjelp av oppfinnelsen er det også foreslått en fremgangsmåte for drift av en firetakts dieselmotor hvor det bevisst og målrettet realiseres en ufullstendig utskyvning av avgassene fra sylinderen 2, slik at en del av avgassene som dannes ved forbrenningsprosessen blir holdt tilbake i sylinderen 2. Disse tilbakeholdte avgasser blir avkjølt av en vanninnsprøytoing i området ved det øvre tomme dødpunkt. Ved tilbakeholdelsen av en del av avgassene så vel som vanndampen oppstår det ved den etterfølgende forbrenningsprosess tydelig mindre nitrogenoksider, uten at det er nødvendig å gi avkall på motorens lønnsomhet (for eksempel brennstofforbruk). Således kan dannelsen av miljøbelastende skadelige stoffer tydelig reduseres. En ytterligere fordel med denne utslippsreduserende driftsfremgangsmåte er at den er realiserbar uten større ytterligere omkostninger.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for drift av en firetakts dieselmotor hvor vann innsprøytes i en sylinder (2), hvor det er anordnet et frem- og tilbakegående stempel (3), og hvor sylinderen (2) har minst ett utløp (7) for bortledning av avgasser så vel som minst ett innløp (8) for tilførsel av luft,karakterisert vedat under stempelets (3) utskyvningstakt stenges utløpet (7) slik at utløpet (7) allerede er stengt før stempelet (3) når det øvre tomme død-punkt ved slutten av utskyvningstakten, og at vann innsprøytes i sylinderen (2) når stempelet (3) befinner seg i området ved det øvre tomme dødpunkt.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat utløpet (7) stenges på en slik måte at det akkurat er helt stengt ved en veiwinkel (KW) på 30° ± 20° før det øvre tomme dødpunkt.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat innløpet (8) åpnes under innsugingstakten, særlig ved en veiwinkel (KW) på omtrent 30° ± 20° etter det øvre tomme dødpunkt, slik at innløpet (8) ennå er stengt når stempelet (3) befinner seg i det øvre tomme dødpunkt.
4. Fremgangsmåte ifølge foregående krav,karakterisert vedat innsprøytingen av vannet begynner etter at utløpet (7) er stengt i utskyvningstakten, og slutter før inn-løpet (8) åpnes ved innsugingstakten.
5. Fremgangsmåte ifølge foregående krav,karakterisert vedat innsprøytningen av vannet skjer over et veiwinkelområde på omtrent 20° før det øvre tomme dødpunkt til omtrent 20° etter det øvre tomme dødpunkt.
6. Fremgangsmåte ifølge foregående krav,karakterisert vedat vann innsprøytes i sylinderen (2) under kompresjonstakten og/eller under forbrenningen.
7. Fremgangsmåte ifølge krav 6,karakterisert vedat vannet innsprøytes i sylinderen (2) under kompresjonstakten samtidig med brennstoff.
8. Fremgangsmåte ifølge foregående krav,karakterisert vedat vannet inn-sprøytes i sylinderen (2) med den samme innsprøytningsdyse (5) som brennstoffet inn-sprøytes.
9. Fremgangsmåte ifølge foregående krav,karakterisert vedat vannet inn-sprøytes med et trykk på minst 200 bar.
10. Firetakts dieselmotor drevet med en fremgangsmåte ifølge foregående krav.
NO20005650A 1999-11-10 2000-11-09 Fremgangsmate for drift av en firetakts dieselmotor NO323744B1 (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP99811033 1999-11-10

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO20005650D0 NO20005650D0 (no) 2000-11-09
NO20005650L NO20005650L (no) 2001-05-11
NO323744B1 true NO323744B1 (no) 2007-07-02

Family

ID=8243134

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20005650A NO323744B1 (no) 1999-11-10 2000-11-09 Fremgangsmate for drift av en firetakts dieselmotor

Country Status (10)

Country Link
US (1) US6360701B1 (no)
EP (1) EP1099846B1 (no)
JP (1) JP4573994B2 (no)
KR (1) KR100770282B1 (no)
CN (1) CN1138059C (no)
AT (1) ATE287037T1 (no)
DE (1) DE50009206D1 (no)
DK (1) DK1099846T3 (no)
NO (1) NO323744B1 (no)
PL (1) PL200775B1 (no)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10018303A1 (de) * 2000-04-13 2001-10-25 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Füllungssteuerung bei einem Verbrennungsmotor
JP3902018B2 (ja) * 2001-04-06 2007-04-04 三菱重工業株式会社 往復動内燃機関の運転方法とそのシステム
WO2002095202A1 (en) 2001-05-23 2002-11-28 Moe Cordell R Rotary engine
DE10315149A1 (de) * 2003-04-03 2004-10-14 Daimlerchrysler Ag Brennkraftmaschine mit Selbstzündung
SE529569C2 (sv) * 2006-01-31 2007-09-18 Cargine Engineering Ab Tvåtakts förbränningsmotor med vätskeinsprutning
DE102007008565A1 (de) * 2007-02-21 2008-08-28 Klaus Schwarz Verbrennungs- / Dampfmotor
US20080202454A1 (en) * 2007-02-27 2008-08-28 Scuderi Group. Llc. Split-cycle engine with water injection
BRPI0821737A8 (pt) * 2007-12-21 2018-12-18 Green Prtners Tech Holdings Gmbh sistemas de turbina a gás de ciclo aberto e fechado e semi-fechado para geração de energia e de turbina de expansão e compressor de pistão fechado, turbocompressor e métodos de produção de energia com turbina de gás de ciclo aberto, de compressão de gás de operação em turbocompressor e de operação de sistema de motor
US8882863B2 (en) * 2008-05-14 2014-11-11 Alliant Techsystems Inc. Fuel reformulation systems
WO2011100717A2 (en) * 2010-02-13 2011-08-18 Mcalister Roy E Methods and systems for adaptively cooling combustion chambers in engines
EP2554821A1 (en) * 2010-04-02 2013-02-06 Masa International Corp. Heat engine and power generation system using the heat engine
CN102619714A (zh) * 2011-03-07 2012-08-01 摩尔动力(北京)技术股份有限公司 热机循环工作方法和单热源热机
JP5881971B2 (ja) * 2011-04-22 2016-03-09 川崎重工業株式会社 ガスエンジンの制御装置及び制御方法
CN105888833A (zh) * 2015-01-20 2016-08-24 李凤纲 半绝热六行程发动机
DE102015208476A1 (de) * 2015-05-07 2016-11-10 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Einspritzung von Wasser für eine Brennkraftmaschine
WO2020151818A1 (de) * 2019-01-23 2020-07-30 Seedorf Andre Verfahren zur energierückgewinnung bei verbrennungsmotoren durch eine abgas-dampf-turbine

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3672341A (en) * 1970-07-30 1972-06-27 Combustion Power Air pollution-free internal combustion engine and method for operating same
DE3237305A1 (de) * 1982-10-08 1984-04-12 MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München Einspritzvorrichtung mit wasserzumischung fuer dieselmotoren
JPS6299618A (ja) * 1985-10-24 1987-05-09 Isuzu Motors Ltd 断熱デイ−ゼル機関
US5174247A (en) * 1992-01-22 1992-12-29 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Water injection diesel engine
DE4301887A1 (de) * 1993-01-14 1994-07-21 Struck Wilfried Gas- Dampf- Verfahren
JPH0814134A (ja) * 1994-06-28 1996-01-16 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料噴射装置
JP3982591B2 (ja) * 1997-03-07 2007-09-26 株式会社日本自動車部品総合研究所 ディーゼルエンジンの制御装置
US5832880A (en) * 1997-07-28 1998-11-10 Southwest Research Institute Apparatus and method for controlling homogeneous charge compression ignition combustion in diesel engines
US5875743A (en) * 1997-07-28 1999-03-02 Southwest Research Institute Apparatus and method for reducing emissions in a dual combustion mode diesel engine
BR9904839A (pt) * 1998-02-23 2000-07-18 Cummins Engine Co Inc Motor a explosão por compressão de carga pré-misturada com comtrole de combustão ótimo

Also Published As

Publication number Publication date
CN1138059C (zh) 2004-02-11
PL200775B1 (pl) 2009-02-27
US6360701B1 (en) 2002-03-26
KR100770282B1 (ko) 2007-10-25
KR20010051464A (ko) 2001-06-25
ATE287037T1 (de) 2005-01-15
PL343702A1 (en) 2001-05-21
EP1099846A1 (de) 2001-05-16
NO20005650L (no) 2001-05-11
JP4573994B2 (ja) 2010-11-04
EP1099846B1 (de) 2005-01-12
DE50009206D1 (de) 2005-02-17
NO20005650D0 (no) 2000-11-09
JP2001164998A (ja) 2001-06-19
DK1099846T3 (da) 2005-02-07
CN1296122A (zh) 2001-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO323744B1 (no) Fremgangsmate for drift av en firetakts dieselmotor
KR101385248B1 (ko) 2 사이클 내연기관 및 그 작동 방법
US20090151686A1 (en) Supercharged internal combustion engine
US7942129B2 (en) Method of controlling a spark-ignition supercharged internal-combustion engine, notably of gasoline type
DK180798B1 (en) Internal combustion engine
CN104747272A (zh) 带燃料喷射的二冲程发动机
CA1260343A (en) Exhaust gas recirculation system for crankcase scavenged two cycle engine
DK177936B1 (en) A method of operating an internal combustion engine, and an internal combustion engine
KR20010031553A (ko) 엔진 블로 바이 가스 처리 방법
RU2027877C1 (ru) Двигатель внутреннего сгорания
DK180375B1 (en) Internal combustion engine
CN107575298B (zh) 具有布置在汽缸筒中的喷射装置的内燃发动机及其操作方法
DK180388B1 (en) Internal combustion engine
JPH039288B2 (no)
WO2023228570A1 (ja) 水素エンジン
JP7424732B2 (ja) 筒内直噴エンジンの制御装置
EP4155526A1 (en) Fuel admission nozzle
NL2029230B1 (en) Internal combustion engine with means for condensation fluid removal
JP2023029298A (ja) 内燃機関
EP4001607A1 (en) Internal combustion engine, exhaust system and method for running an internal combustion engine
JPH09250429A (ja) 燃料噴射供給式エンジン
JP3805681B2 (ja) 圧縮着火式多気筒内燃機関
KR20210008298A (ko) 내연 엔진
RU2055994C1 (ru) Двухтактный двигатель внутреннего сгорания
RU2006606C1 (ru) Способ работы двигателя внутреннего сгорания и двигатель внутреннего сгорания

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Lapsed by not paying the annual fees