FI101165B - Järjestely polttomoottorin venttiilin ajoituksen säätämiseksi - Google Patents

Description

101165

JÄRJESTELY POLTTOMOOTTORIN VENTTIILIN AJOITUKSEN SÄÄTÄMISEKSI ARRANGEMANG FÖR REGLERING AV VENTILTIDER VID EN FÖRBRÄN-NINGSMOTOR

•

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen jäijestely venttiilin 5 ajoituksen säätämiseksi polttomoottorissa, varsinkin isossa useampisylinterisessä dieselmoottorissa, jossa sylinterin venttiilin ohjaus tapahtuu nokka-akselin tai vastaavan nokkaradasta ohjauksensa saavan seuraajaelimen, mieluimmin rullaseuraajan välityksellä.

Isoilla dieselmoottoreilla tarkoitetaan tässä sellaisia moottoreita, jotka soveltuvat esimerkiksi laivojen pää- tai apukoneiksi tai voimalaitoksiin lämmön ja/tai sähkön tuotantoon.

10 Dieselmoottorin pako venttiilien aukaisu- ja sulkemisajankohtien muuttaminen ajo-olosuhteiden muuttuessa vaikuttaa edullisesti moottorin toimintaan. Säätämällä venttiilien ajoitusta voidaan saavuttaa alempia polttoaineen kulutusarvoja ja pienentää moottorin pakokaasujen haitallisten päästöjen pitoisuuksia. Ajoituksen muuttaminen voidaan tarpeen mukaan toteuttaa myös imuventtiileille. Säätö on luonnollisesti voitava aikaansaada 15 moottorin ollessa toiminnassa.

Venttiiliajoituksen muuttaminen tunnetun tekniikan mukaisesti on tapahtunut esimerkiksi käyttämällä kahta erillistä nokka-akselia ja niillä erillisiä seuraajaelimiä, tai käyttämällä samalla nokka-akselilla kahta eri nokkarataa, joilla kullakin on oma seuraajaelimensä, tai käyttämällä kahden eri nokkaradan tapauksessa vain yhtä seuraajaelintä, jolloin nokkara-20 dan valinta tapahtuu seuraajaelimen aksiaaliliikettä hyväksi käyttäen. Edelleen tunnetun tekniikan mukaisesti on käytetty erilaisia mekaanisia vipujärjestelmiä, epäkeskeisiä . akseleita, nokka-akselin kiertoasennon muuttamista kampiakselin suhteen, nokkasegment- tien jakamista ja liikuttelua jne.

Useimmille näistä ratkaisuista on yhteistä varsin monimutkainen rakenne, mistä seuraa 75 huomattavat lisäkustannukset. Ajoituksen muuttamisen vaatimat ylimääräiset elimet ja rakenteet ovat myös tilaavieviä.

2 101165

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada uusi, rakenteeltaan yksinkertainen ja kustannuksiltaan edullinen ratkaisu, joka mahdollistaa venttiilin ajoituksen muuttamisen helposti ja nopeasti vastaamaan muuttuneita ajo-olosuhteita.

Keksinnön tarkoitus saavutetaan patenttivaatimuksessa 1 ja muissa vaatimuksissa tarkemmin 5 esitetyllä tavalla. Keksinnön mukaisesti seuraajaelimiä on ohjattavaa venttiiliä kohti ainakin kaksi ja ne on jäljestetty yhteistoimintaan saman nokkaradan kanssa siten, että niiden ohjausvaikutus venttiiliin on erilainen. Vain yksi seuraajaelin on kerrallaan voiman-siirtoyhteydessä sylinterin venttiiliin. Lisäksi järjestelyyn kuuluu välineet kulloinkin käytettävän seuraajaelimen valitsemiseksi siten, että venttiilin ohjaus vastaa mahdolli-10 simman hyvin moottorin kulloisiakin käyttöolosuhteita. Venttiilin ajoituksen muuttaminen tapahtuu siten yksinkertaisesti valitsemalla tilanteen mukaan jompikumpi seuraajaelin käyttöön.

Ratkaisu on tilankäytöltään edullinen, kun venttiilin seuraajaelimet on järjestetty nokka-akselin kiertoliikkeen suunnassa välittömästi peräkkäin siten, että niillä on keskenään 15 venttiilin ajoituksen halutun muutoksen edellyttämä kulmaero nokka-akselin kiertymiseen nähden.

Käytännössä edullinen seuraajaelimen valintaratkaisu saadaan, mikäli voimansiirto seuraajaelimestä venttiiliin on järjestetty ainakin osaksi hydraulisesti. Tällöin järjestelyyn kuuluu hydrauliventtiili, jonka liikuteltava venttiilikappale on vuoronperään siirrettävissä 20 valitun seuraajaelimen voimansiirtoyhteyden sylinterin venttiiliin kytkevän ja vastaavasti poiskytketyn asennon välillä.

·. Hydrauliventtiili on edullisesti kolmitieventtiili, joka eri asennoissaan kytkee eri seuraajaelimen hydraulikanavan sylinterin venttiilin voimansiirtoon, jolloin asennon vaihtaminen tapahtuu kolmitieventtiilin venttiilikappaletta kiertämällä. Tällöin vastaavasti se 25 seuraajaelin, jonka voimansiirtoyhteys venttiiliin on kussakin tapauksessa poiskytketty, yhdistetään edullisesti hydraulinestesäiliöön. Tätä varten hydrauliventtiili käsittää kammion, joka yhdistää vuorotellen toisen seuraajaelimen hydraulikanavan hydraulinestesäiliöön.

3 101165

Saman nokkaradan kanssa yhteistoimintaan voidaan jäljestää myös kaksi tai useampia seuraajaelinpareja useamman venttiilin ohjausta varten. Ratkaisu sopii käytettäväksi erityisesti voimalaitoskäyttöön sovelletuille kaasudieselmoottoieille, jolloin esimerkiksi moottorin perinteinen nokka-akseli voidaan korvata erillisellä akselilla, johon on jäljestetty 5 nokkarata, joka ohjaa useampia venttiilejä samanaikaisesti.

Keksintöä selostetaan seuraavassa viitaten oheiseen piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää periaatekuvana erästä keksinnön mukaisen jäijestelyn sovellusmuotoa, ja kuvio 2 esittää erästä kuvion 1 järjestelmään perustuvaa edelleenkehitettyä 10 sovellusmuotoa.

Piirustuksessa 1 tarkoittaa moottorin nokka-akselia tai vastaavaa pyöritettävää akselia, jossa on nokka 2, joka yhdessä nokka-akselin vastaavan kohdan vaippaosan kanssa muodostaa nokka-akselia kiertävän jatkuvan nokkaradan 2a. Järjestelyyn kuuluvat myös rullaseuraajat 3 ja 4, jotka nokka-akselia 1 pyöritettäessä seuraavat nokkarataa 2a. Rullaseuraajat 3 ja 4 15 on järjestetty kulman « päähän toisistaan ja ne sijaitsevat siten hieman eri kohdissa nokkarataa 2a.

Rullaseuraajat 3 ja 4 ovat esitetyssä sovellusmuodossa hydraulisesti toimivat ja varustettu hydraulimännällä ja hydraulinestetilalla (yksityiskohtia ei näytetty kuvioissa), jotka on hydraulikanavilla 5 ja 6 yhdistetty rullaseuraajan valintajärjestelyyn kuuluvaan kolmitievent-20 tiiliin 7 ja sieltä edelleen kanavan 10 välityksellä venttiilin 11 ohjaus- ja käyttölaitteisiin 12. Kolmitieventtiili 7 on varustettu kanavilla 7a ja 7b, joiden avulla venttiiliä kiertämällä jompikumpi kanavista 5 tai 6 voidaan yhdistää kanavaan 10 ja siten siis kytkeä toinen rul-laseuraaja 3 tai 4 voimansiirtoyhteyteen venttiilin 11 kanssa. Tällöin vastaavasti toinen rullaseuraajista 3 tai 4 on kytketty kolmitieventtiiliin järjestetyn kammion 8 välityksellä 25 hydraulinestesäiliöön 9. Näitä kahta eri kytkentätilannetta on kuviossa 1 havainnollistettu osakuvilla A ja B.

4 101165

Kolmitieventtiilin 7 kiertoliikkeen ohjausta varten tarvitaan käytännössä luonnollisesti myös ohjausvälineet ja logiikka (ei näytetty kuvioissa), joka annettujen reunaehtojen perusteella suorittaa oikean rullaseuraajan 3 tai 4 valinnan kiertämällä kolmitieventtiilin 7 asentoon, jossa se kytkee kyseisen rullaseuraajan voimansiirtoyhteyteen venttiilin 11 kanssa.

5 Keksintöä voidaan haluttaessa soveltaa myös siten, että sylinterin saman tahdin aikana käytetään peräkkäin kumpaakin rullaseuraajaa 3 ja 4 mahdollisimman pitkän tai vaihtoehtoisesti lyhyen aukioloajan aikaansaamiseksi venttiilille 11.

Kuvion 1 periaatesovellus perustuu siis hydrauliseen voimansiirtoon, jolloin hydraulineste vaikuttaa suoraan rullaseuraajan 3 tai 4 hydraulimännästä ohjaus- ja käyttölaitteiden 12 10 välityksellä venttiiliin 11. Järjestely voi olla myös vain osittain hydraulisesti toimiva siten, että voimansiirto kanavasta 10 aikaansaadaan erilaisten vipuvarsijäijestelyjen välityksellä venttiiliin 11.

Voimansiirto rullaseuraajista 3 ja 4 venttiiliin 11 voidaan yleisesti järjestää monilla eri tavoilla, esimerkiksi myös täysin mekaanisesti, mutta tällöinkin tarvitaan tietty valintame-15 kanismi, joka huolehtii siitä, että vain toinen rullaseuraajista 3 tai 4 on kulloinkin voimansiirtoyhteydessä venttiiliin 11.

On myös mahdollista, että rullaseuraajat 3 ja 4 eivät ole lainkaan voimansiirtoyhteydessä venttiiliin 11, vaan niiden aikaansaama ohjausimpulssi muunnetaan sähköiseksi signaaliksi, joka vuorostaan järjestetään ohjaamaan venttiiliä 11 erillisten käyttölaitteiden mukaisesti.

20 Tarkoitukseen voidaan käyttää esimerkiksi sähköisesti ohjattua solenoidiventtiiliä.

Kuviossa 2 on esitetty eräs kuvion 1 version muunnelma, jossa saman nokkaradan 2a kanssa yhteistoimintaan voidaan jäljestää myös kaksi tai useampia seuraajaelinpareja 3a-3f ja 4a-4f useamman venttiilin 11 ohjausta varten. Tällainen ratkaisu sopii käytettäväksi erityisesti voimalaitoskäyttöön sovelletuille moottoreille.

25 Keksintö ei ole rajoitettu esitettyihin sovellusmuotoihin, vaan useita muunnelmia on ajateltavissa oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (6)

1. 5 101165 ' 1. Järjestely venttiilin ajoituksen säätämiseksi polttomoottorissa, varsinkin isossa useampisylinterisessä dieselmoottorissa, jossa sylinterin venttiilin (11) ohjaus tapahtuu nokka-akselin (2) tai vastaavan nokkaradasta (2a) ohjauksensa saavan seuraajaelimen (3,4), 5 mieluimmin rullaseuraajan välityksellä, tunnettu siitä, että seuraajaelimiä (3,4) on ohjattavaa venttiiliä (11) kohti ainakin kaksi ja ne on jäljestetty yhteistoimintaan saman nokkaradan (2a) kanssa siten, että ne ovat toiminnallisesti toisistaan riippumattomat ja että niiden ohjausvaikutus venttiiliin (11) on erilainen, että vain yksi seuraajaelin (3,4) on kerrallaan järjestetty ohjaamaan sylinterin venttiiliä (11), ja että järjestelyyn kuuluu välineet 10 (7) kulloinkin käytettävän seuraajaelimen (3,4) valitsemiseksi siten, että venttiilin (11) ohjaus vastaa mahdollisimman hyvin moottorin kulloisiakin käyttöolosuhteita.
2. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että venttiilin seuraajaelimet (3,4) on järjestetty nokka-akselin (2) kiertoliikkeen suunnassa välittömästi peräkkäin siten, että niillä on keskenään venttiilin (11) ajoituksen halutun muutoksen edellyttämä kulmaero 15 (a) nokka-akselin (2) kiertymiseen nähden.
3. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että seuraajaelimet (3,4) ovat voimansiirtoyhteydessä venttiiliin (11), että voimansiirto on järjestetty ainakin osaksi hydraulisesti ja että käytettävän seuraajaelimen (3,4) valitsemiseksi järjestelyyn kuuluu hydrauliventtiili (7), jonka liikuteltava venttiilikappale on vuoronperään siirrettävissä 20 valitun seuraajaelimen (3,4) voimansiirtoyhteyden sylinterin venttiiliin (11) kytkevän ja vastaavasti poiskytketyn asennon välillä.
4. 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että hydrauliventtiili on kolmitieventtiili (7), joka eri asennoissaan kytkee eri seuraajaelimen (3,4) hydraulikanavan (5,6) sylinterin venttiilin (11) voimansiirtoon, jolloin asennon vaihtaminen tapahtuu 25 kolmitieventtiilin (7) venttiilikappaletta kiertämällä. 6 101165
5. 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen jäqestely, tunnettu siitä, että jäijestelyyn kuuluu hyd-raulinestesäiliö (9) ja että hydrauliventtiili (7) käsittää kammion (8), joka on vuorotellen jäljestetty yhdistämään mainittuun hydraulinestesäiliöön (9) sen seuraajaelimen (3,4) hydraulikanavan (5,6), jonka voimansiirtoyhteys venttiiliin (11) on poiskytketty.
6. 6. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen jäijestely, tunnettu siitä, että saman nokkaradan (2a) kanssa yhteistoimintaan on jäljestetty kaksi tai useampia seuraajaelinpareja (3a-3f,4a-4f) useamman venttiilin (11) ohjausta varten.