Muuttuva venttilinohjaus työkonedieselmoottorissa

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology | Diplomityö
Ask about the availability of the thesis by sending email to the Aalto University Learning Centre oppimiskeskus@aalto.fi
Author
Date
2007
Department
Konetekniikan osasto
Major/Subject
Polttomoottoritekniikka
Mcode
Kon-14
Degree programme
Language
fi
Pages
77+2
Series
Abstract
Päästölainsäädännön kiristyminen edellyttää moottoriteknologialta uusia teknisiä ratkaisuja ongelmallisten typen oksidien ja partikkelipäästöarvojen saavuttamiseksi. Samalla pitäisi moottorin tehotiheyttä nostaa siten, etteivät polttoaineenkulutus ja valmistuskustannukset kohoa. Eräs teknisistä ratkaisuista on muuttuvaohjauksinen venttiilikoneisto. Normaalisti venttiilinohjausparametrit, kuten nokka-akselin ajoitus, venttiilinnousu ja venttiilin aukioloaika, ovat kiinteitä asetettuja kompromisseja vastakkaisten päämäärien välillä. Ohjausparametrien säätömahdollisuus antaa neuvot kaasunvaihtoprosessin ja palamistapahtuman optimoinnille moottorin pyörimisnopeuden ja kuormituksen mukaan. Tämän työn tarkoituksena on tutkia, minkälaisia muuttuvaohjauksisia venttiilikoneistoja on kehitetty, selvittää niiden toimintaperiaatteet, säätömahdollisuudet sekä saavutettavissa olevat hyödyt. Tutkimustulosten perusteella on tavoitteena suunnitella muuttuvaohjauksisen venttiilikoneiston prototyyppi nopeakäyntiseen työkonedieselmoottoriin, jossa normaalisti venttiilejä käytetään yhdellä moottorilohkoon sijoitetulla nokka-akselilla työntötankojen välityksellä. Koneisto on pystyttävä sijoittamaan sylinterikanteen ilman suuria muutoksia moottorin rakenteeseen, ja sillä on pystyttävä säätämään imuventtiilin sulkeutumisjättämää, nousua sekä mahdollisuuksien mukaan myös ajoitusta. Oikein ajoitetuilla venttiilitapahtumilla voidaan moottorista ulosmitata suurempi huipputeho alakierrosvääntömomentin ja joutokäynnin tasaisuuden kärsimättä. Samalla moottorin hyötysuhde ja polttoainetalous paranevat. Pakokaasujen sisäisellä takaisinkierrätyksellä voidaan typen oksidi sekä partikkelipäästöjen määrää kontrolloida. Lisäksi voidaan muun muassa helpottaa kylmäkäynnistystä, toteuttaa moottorijarrutus, parantaa transienttivastetta ja lepuuttaa osaa sylintereistä. Erilaisia muuttuvaohjauksisia koneistoja ovat muun muassa nokka-akselin kiertomekanismit, profiilinvaihtojärjestelmät, mekaaniset järjestelmät, hukkaliikejärjestelmät sekä nokka-akselittomat hydrauliset tai sähkömagneettiset järjestelmät. Ohjaus voi olla diskreetti tai portaaton. Parhaimman säädettävyyden antavat nokka-akselittomat järjestelmät, joilla voidaan toteuttaa myös joukko erikoistoimintoja. Mekanismien säätö- ja sijoitusmahdollisuudet, toimintavarmuus, hinta ja monimutkaisuus sekä tehonkulutus ovat tarkistettavia valintakriteerejä. Selvittelyjen perusteella suunniteltiin muuttuviin vipusuhteisiin perustuva mekanismi. Keinuvivun yläpuolelle laakeroidaan välivipu, jonka edestakaisen liikkeen säätämisellä voidaan toteuttaa tavoitteen mukainen imuventtiilin nousukäyrästö. Toimilaitteen ohjauksen ollessa toimintavarma voidaan nokka-akselin ja imuventtiilin välisestä yhteydestä luopua kokonaan. Toimilaitteena voi olla hydraulinen painin, tasavirta- tai lineaarimoottori. Eräät toimilaitteen ohjauskontrollerin ongelmat ovat vielä ratkaistavana.
Description
Supervisor
Larmi, Martti
Keywords
Other note
Citation
Permanent link to this item
https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120553337
Collections
[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK