用于大型柴油机的气缸套和确定润滑油膜的特征值的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据独立权利要求1的前序部分所述的用于大型柴油机的气缸套以及根据独立权利要求12的前序部分所述的确定润滑油膜的特征值的方法。
【背景技术】
[0002]大型柴油机经常用作用于船舶的驱动单元，或者也用在静止操作中，例如用来驱动大型发电机以产生电能。在这方面，发动机一般来说在相当长的时期上都处于永久操作运转，这对操作安全性和可用性都提出较高要求。因此，特别是，长的维修间隔、低磨损以及燃料和操作材料的经济处理对于操作员来说都是机器操作的核心标准。活塞在这种大缸孔低运转柴油机的气缸套中的运转行为对于维修间隔的长度、可用性以及质量和润滑油消耗来说尤其是决定因素，而且直接对于操作成本以及因而对于效率来说也是决定因素。因而，大型柴油机的活塞运行行为及大型柴油机润滑的复杂问题的重要性越来越大。
【发明内容】
[0003]因此，本发明的目的是提供一种气缸套和方法，所述气缸套和所述方法允许在气缸套处简单有效地测试润滑油。
[0004]根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的用于大型柴油机的气缸套以及通过具有权利要求12的特征的确定润滑油膜的特征值的方法来满足。
[0005]从属权利要求涉及本发明的特别有利的实施方式。
[0006]因而，本发明涉及一种用于大型柴油机的气缸套，该气缸套包括:
[0007]-活塞，该活塞被布置成能够在所述气缸套中沿着所述气缸套的气缸轴线可移位地来回移动；
[0008]-所述活塞的上侧，该上侧与所述气缸套的运转表面和布置在所述气缸套处的气缸盖一起限定燃烧空间；以及
[0009]-润滑装置，该润滑装置用于将润滑油引入所述气缸套中，其中所述润滑油在操作状态下在所述气缸套中形成润滑油膜。
[0010]所述气缸套包括至少一个通道，并且光学元件布置在所述至少一个通道处，其中所述光学元件被构造并布置成使得所述润滑油膜能够由采取电磁辐射形式的照射束照射。
[0011]所述通道可以位于所述气缸盖或气缸壁中，即位于所述气缸套的套表面中。所述至少一个通道可以将所述气缸套的外部区域(即位于所述气缸套之外的区域)连接至内部区域(即位于所述气缸套内的区域或容积)。所述通道可以优选地形成在所述燃烧空间中。所述通道可以被构造成具有圆形或三角形或矩形或多边形基面的空心体。然而，所述通道还可以朝向所述气缸套的内部区域或外部区域的方向呈圆锥形地延伸。所述通道可以具有纵向轴线，并且所述通道的所述纵向轴线可以与气缸轴线形成角度，特别是在20度和160度之间的角度，即所述通道因而可以以笔直或倾斜方式穿过所述气缸壁。然而，所述通道还可以包括一个或多个区段，所述一个或多个区段的另外的纵向轴线包括与所述气缸轴线成相同或不同的角度。终端元件可以在所述气缸套的内部区域的方向上(特别是通向燃烧空间的方向上)被布置在所述通道的开口处，以防止润滑油渗透到所述通道内。所述终端元件可以是光学透明的。
[0012]另外，所述通道的一部分可以形成为位于所述内部区域的方向上的收集区域。当在操作状态下所述活塞在来回运动时将所述收集区域封闭时，收集区域可以被理解为封闭的限定收集容积，其中润滑油收集在该收集容积中，并且形成润滑油膜。然而，所述气缸套还可以包括两个、三个或更多个通道，其中所述两个、三个或更多个通道能够通向例如所述气缸套的内部区域或所述收集区域。同样，所述两个、三个或更多个通道可以彼此独立地形成，且在所述气缸套处具有或不具有收集区域，使得可以在所述气缸套的不同点处测试所述润滑油膜。然而，所述通道也可以通向扫气空间。
[0013]所述光学元件可以布置在所述通道处，即布置在所述外部区域中的开口前面，部分地位于所述通道中或完全位于所述通道中。所述光学元件可以包括用于电磁辐射的源和/或光波导和/或检测元件和/或分析元件。用于电磁辐射的源和/或光波导和/或检测元件和/或分析元件可以形成为所述光学元件的部件或单元。然而，同样，它们也可以形成为独立于所述光学元件的部件。如果所述源和/或所述光波导和/或所述检测元件和/或所述分析元件形成为独立部件，则这些部件可以连接至彼此，以便它们交换数据和/或电磁辐射，即它们能够通过光波导或导线或甚至通过局域网无线地彼此通信或传输电磁辐射。
[0014]所述源可以例如为激光器、二极管、X射线辐射器或微波辐射器。所述电磁辐射可以位于lm直到10 12m的波长范围内，即例如为微波辐射、红外辐射、可见光或X射线辐射。
[0015]所述检测元件可以是例如光电池、光电倍增器、光电二极管、(XD传感器、半导体检测器或闪烁计数器。所述检测元件可以检测电磁辐射，特别是强度或吸收光谱并且将其转换成电磁信号。
[0016]所述分析元件可以例如是计算所述润滑油膜的特征值的集成电路、控制器、控制装置或计算机。
[0017]如果发动机正在运转，则使活塞沿着气缸轴线来回移动，并且活塞环和气缸套被润滑油润滑。在这方面，所述润滑油在所述气缸套中(特别是在所述气缸套的套表面的内侧或所述收集区域处)形成了润滑油膜。为了测试或分析所述润滑油膜，可以由所述源或由所述光学元件(当所述源被构造成所述光学元件的部件时)发射照射束，并且可以通过所述照射束照射所述润滑油膜。
[0018]在这方面，所述照射束穿透到所述润滑油膜中，并且所发射或所传输的照射束被所述润滑油膜中存在的一种或多个物质(特别是分子)吸收在所述润滑油膜中。之后，所述照射束在所述润滑油膜和所述气缸套中的气体之间的相界面处发生全反射。
[0019]所述润滑油可以包括液态部分、气态部分和/或固态部分。所述润滑油可以特别为润滑用油或冷却润滑用油，并且例如可以包括具有一种或多种添加剂的基液。
[0020]所述润滑油，有利地具体是所述润滑油的成分，因而能够被简单地或按照需要照射，并且能够在所述气缸套中被直接高效地测试。在这方面，有利地激发所述润滑油的特征波长，并且利用所述润滑油膜的传输行为的确定来得出关于所述润滑油的具体特性的结论。
[0021]在一个实施方式中，所述通道布置在所述气缸套的气缸壁中，因而有利的是，所述通道能够简单地安装或者在已经安装并装配好的气缸套中进行改装。
[0022]在本发明的一个方式中，所述气缸套包括用于发射所述电磁辐射的至少一个源，并且所述源被构造成使得所述照射束能够作为电磁辐射被发射以照射所述润滑油膜。在这方面，所述源被构造成使得所述辐射束包括具有一个波长或多个不同波长的电磁辐射。另外，所述光学元件在这方面可以包括所述源。
[0023]所述源可以发射在从lm直到10 12m的波长范围内的电磁辐射，其中可以发射具有一个波长或具有多个不同波长的电磁辐射。所述源可以或者被构造成所述光学元件的部件或单元，或者其可以被构造为与所述光学元件独立的部件。因而，可以使用不同的源或波长来有利地测试不同的特征值。另外，可以因而增强所述源的模块性和可替换性。
[0024]在本发明的一个实施方式中，所述光学元件包括光波导，其中光波导可以被理解为用于电磁波的传导器，例如玻璃纤维。所述光波导可以连接至所述源。由于所述源可以被构造成独立部件，因此所述照射束可以通过所述光波导传输到所述润滑油膜。所述光波导可以有利地非常简单地布置(即安装)在所述通道中。
[0025]在本发明的一个实施方式中，所述气缸套包括检测元件，并且该检测元件被构造成使得该检测元件检测从所述润滑油膜返回的检测束并且将所述检测束转换成信号，特别是检测所述检测束的强度或吸收光谱并将所述强度或所述吸收光谱转换成信号。同样，所述气缸套包括分析元件，该分析元件被设置成用来通过所检测的检测束的所述信号来确定表征所述润滑油膜的特征的特征值。可以测试润滑油的特性、润滑油的添加剂或在发动机操作时产生的物质的特性，例如，所述物质在发动机部件磨损或腐蚀时或带入非燃烧、部分燃烧或燃烧的燃料或上述物质的燃烧产物或反应产物时会出现。具体而言，碱值(BN)、铁含量、颗粒含量(尤其是催化剂残留物或触媒的含量)、粘性、润滑油氧化物含量、污化、导电性或介电参数、润滑油膜的厚度和润滑油膜或润滑油的反射行为、传输行为和吸收行为的特征值都可以被确定为所述特征值。因而有利的是，能够简单且高效地测试所述气缸套中的所述润滑油或润滑油膜。
[0026]在本发明的一个实施方式中，所述光学元件包括所述检测元件和/或所述分析元件。该措施的优点是将所述检测元件和/或所述分析元件集成在所述光学元件中，使得通过布置在所述通道处的所述光学元件以简