汽缸润滑装置以及用于操作该汽缸润滑系统的方法
【专利说明】汽缸润滑装置以及用于操作该汽缸润滑系统的方法
[0001 ] 本申请是申请日为2013年5月10日，申请号为201310173114.1，发明名称为“汽缸润滑装置以及用于操作该汽缸润滑系统的方法”的专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及一种用于大型低速运行的二冲程柴油发动机的汽缸润滑装置，以及涉及一种操作汽缸润滑系统的方法。
[0003]更优选地，本发明涉及一种用于大型低速运行的二冲程柴油发动机汽缸润滑装置，该发动机具有多个活塞栗，这些活塞栗同时由共用的驱动器所驱动。
[0004]本发明还涉及一种液压启动的汽缸润滑器，以及一种操作控制方法，其用于根据发动机设计师规定以及根据发动机运行状况、负载和用户需求为汽缸油配量。
【背景技术】
[0005]在具有十字头的大型二冲程柴油发动机领域里，例如用于发电厂中或者用作海洋船舶的原动机，发动机的汽缸和活塞需要特别精确且大范围的润滑。典型地，这种发动机使用最便宜的可用燃料运行，该燃料通常是重油。重油向汽缸中引入大量的对发动机有害的颗粒，例如硫，其在燃烧过程中形成硫酸。这需要通过将具有低pH值的汽缸润滑油施加到汽缸衬筒的内表面以补偿酸性(较高pH)燃烧气体成分而保护汽缸壁免受硫酸的腐蚀。汽缸润滑油相对较贵，并且施加到汽缸衬筒内表面的汽缸润滑油在发动机操作期间消耗，也就是说在发动机运行期间需要连续供给新的润滑油。汽缸润滑油的消耗在具有十字头的大型低速运行二冲程柴油发动机的运行中是重要因素。因此，需要发动机汽缸和活塞的高效和准确润滑，从而确保后者的适当保护以及较贵的汽缸润滑油的最小消耗。
[0006]对于以标称引导进给速率操作的发动机，尤其是对于大缸径发动机(600-1200厘米缸径)，汽缸润滑油消耗代表了较大开支，甚至是每次润滑油喷射配量的微小降低，也代表了大型发动机正常使用中的润滑油消耗的显著节约。润滑流体的喷射依照发动机负载、发动机状态以及燃料特性进行配量。燃料喷射通常是定时的，使得喷射相对于发动机的旋转以及在发动机活塞经过润滑注油针的时候是定期的。注油针均匀分布在发动机汽缸圆周上，并且处于对应于发动机循环的预定阶段中发动机活塞位置的适当位置处，例如在燃烧气体的膨胀末端。当发动机活塞处于注油针的高度处时润滑流体被喷射，因为这降低了燃烧较贵润滑流体的风险(如果喷射在活塞之上)，以及将润滑流体排出的风险(如果润滑流体终止于活塞之下)。
[0007]因此，本发明的一个目的是降低汽缸润滑油的用量，同时保持满意的活塞/衬筒磨损率以及保持或延长相邻发动机维修之间的时间。降低润滑油消耗也因排放物降低而对环境起到正面作用。
[0008]DE19743955公开了一种根据权利要求1的前序部分的汽缸润滑装置。该汽缸润滑装置进行长度可变的单个喷射冲程，并且在其之后配量柱塞重新返回到它们的状态位置。该长度可变冲程很少达到配量柱塞所能达到的全冲程，因此对例如配量柱塞、配量汽缸和致动器的元件的磨损集中在喷射冲程的第一部分。
[0009]典型的润滑器是基于对于发动机的每四个(或者每五个或六个等)旋转经由多个喷射点或注油针而将特定量的润滑油喷射到汽缸中的原理。这通常是由最小时间所确定的，发动机通过该最小时间来使得传统润滑器在一次喷射之后准备好执行另一次润滑剂喷射。在气动系统和传统的液压系统中，该时间是由在喷射之前再充满喷射室的速度极限以及喷射配量和速度的控制极限所决定。因此，使得配量具有一定剩余量的润滑油，导致了润滑油的消耗增加。
[0010]如果另一方面期望较低消耗，汽缸润滑油必须在刚好正确的位置和时间喷射到汽缸中，此时效果最佳。对于当今传统的润滑器并不一定是可行的。
【发明内容】
[0011]在此背景下，本发明的一个目的是提供一种润滑器以及具有该润滑器的发动机，其克服了或者至少缓解了现有技术的问题。本发明的另一个目的是提供一种可替代的汽缸润滑器以及操作该汽缸润滑器的方法，以及一种用于大型低速运行二冲程柴油多缸发动机的汽缸润滑装置。
[0012]该目的是通过提供一种用于大型低速运行的二冲程柴油多缸发动机的汽缸润滑装置而实现的，发动机的每个汽缸中具有一往复活塞，该活塞具有在汽缸衬筒的内表面上滑动的活塞环，由此汽缸润滑装置针对活塞的每次往复或者每多个往复，经由多个喷射点为汽缸衬筒的内表面提供精确配量的汽缸润滑油，这些喷射点围绕汽缸圆周分布在相同高度处，汽缸润滑装置包括多个活塞栗，活塞栗具有在配量汽缸中在开始位置(S)和终止位置(E)之间可滑动地移动的配量柱塞;共用的驱动器，其包括用于同时驱动全部配量柱塞的线性致动器，该配量柱塞具有在开始位置(S)与终止位置(E)之间的预定全冲程;其中配量汽缸的直径和配量柱塞的全冲程如此设定，即通过使配量柱塞在最大冲程的一小部分内移动而输送精确的配量，以使在配量柱塞需要返回到开始位置之前，所述配量柱塞能够在部分冲程中从开始位置朝向终止位置的方向上多次移动。
[0013]通过选择配量汽缸的直径以及全冲程的长度，也就是位移体积，使得全冲程的一小部分对应于单个配量，变得可能的是，在需要进行返回/再填充冲程之前能利用多个部分冲程操作汽缸装置。这样，配量柱塞将总是在两个方向上进行全冲程，即使在喷射方向上，全冲程是由多个部分冲程所实现的。因此，对配量柱塞的磨损，对配量汽缸的磨损，以及对致动器以及驱动机构的磨损，均匀分布在冲程的全部长度上，因而增加了汽缸润滑装置的使用寿命。
[0014]在一个实施方式中，共用的驱动器包括双作用液压或者电致动器，双作用液压或者电致动器包括第一液压或电致动器以及第二液压或电致动器，第一液压或电致动器用于使配量柱塞在从开始位置朝向终止位置的方向上运动，第二液压或者电致动器用于使配量柱塞在从终止位置朝向开始位置的方向上运动。
[0015]通过为致动器设置返回/再次填充冲程，相比于现有技术的汽缸润滑装置中使用的螺旋弹簧，返回冲程可更快且更可靠的实现。
[0016]在一个实施方式中，共用的驱动器包括柱塞连接器，其连接到柱塞并且设置为在配量汽缸中使配量柱塞同时移动;双作用线性致动器，其包括第一液压线性致动器，用于使配量柱塞在从开始位置朝向终止位置的方向上运动，以及第二液压线性致动器，用于使配量柱塞在从终止位置朝向开始位置的方向上运动。
[0017]在一个实施方式中，汽缸润滑装置还包括电子控制单元，电子控制单元构造为激活第一致动器，以将配量柱塞每次在可变长度的部分冲程内移动，以将精确配量的汽缸润滑油输送到汽缸，并且电子控制单元构造为激活第二致动器，用于当配量柱塞已经达到其终止位置(E)的时候将配量柱塞30返回到其开始位置(S)。
[0018]在一个实施方式中，汽缸润滑装置还包括位置传感器，位置传感器构造为检测配量汽缸中配量柱塞的位置，并且与电子控制单元相通讯。
[0019]在一个实施方式中，电子控制单元确定润滑油的当前需求配量，或者接收关于润滑油的当前需求配量的信息，并且电子控制单元构造为通过相应地激活第一致动器，而使柱塞在部分冲程中在对应于润滑油的所确定或者接收的需求配量的距离内移动。
[0020]在一个实施方式中，电子控制单元构造为基于发动机运行状况而控制配量柱塞的部分冲程长度，优选地基于针对每个喷射活动的发动机运行状况而调整冲程长度。
[0021]在一个实施方式中，电子控制单元基于配量柱塞所测量的运动，确定配量柱塞在上次部分冲程中移动了多少，并且其中电子控制单元在确定配量柱塞的下次冲程的期望长度的时候，补偿对于上次部分冲程与期望值的任何偏差。
[0022]在一个实施方式中，汽缸润滑装置还包括液压阀，其连接到第一液压线性致动器并且连接到第二液压线性致动器，液压阀构造为可选择性地将第一液压线性致动器连接到液压源，并且构造为可选择性地将第二液压线性致动器连接到液压源。
[0023]在一个实施方式中，液压阀是开关阀，并且其中，电子控制单元构造为通过控制开关阀将第一液压线性致动器连接到液压源的时间长度而控制配量柱塞的部分冲程。
[0024]在一个实施方式中，电子控制单元构造为当配量柱塞已经达到其终止位置(E)时，使得开关阀将第二液压线性致动器连接到液压源(P)，以便配量柱塞通过第二液压线性致动器的动作而返回到其开始位置(S)。
[0025]在一个实施方式中，开关阀构造为将第二致动器连接到油箱(T)，与此同时第一液压线性致动器连接到压力源(P)，反之亦然。
[0026]在一个实施方式中，液压阀是比例阀140，其中，电子控制单元构造为调整配量柱塞在部分冲程中的运动速度的曲线形状。
[0027]在一个实施方式中，汽缸润滑装置还包括电子控制单元，汽缸润滑装置构造为基于特定汽缸运行状况，控制部分冲程的长度和/或配量柱塞的速度。
[0028]上述目的还可通过提供一种具有十字头的大型低速运行的二冲程柴油发动机
(100)而实现的，其包括多个汽缸，在每个汽缸中往复移动并且每个均包括至少两个活塞环的活塞，以及如上面所述的汽缸润滑装置。
[0029]在一个实施方式中，电子控制单元是发动机控制系统(ECS)以及用于汽缸润滑装置的控制系统。
[0030]上述目的也通过提供一种用于操作汽缸润滑装置的方法而实现，该汽缸润滑装置用于大型低速运行的二冲程柴油多缸发动机，该发动机的每个汽缸中设置有具有活塞环的往复活塞，活塞环在汽缸衬筒的内表面上滑动，由此，汽缸润滑装置针对汽缸的每次往复或者每多次往复，经由多个喷射点为汽缸衬筒的内表面提供精确配量的汽缸润滑油，这些喷射点围绕汽缸圆周等高度分布;汽缸润滑装置具有多个活塞栗和一个共用的驱动器，每个活塞栗具有配量柱塞，配量柱塞在配量汽缸中在开始位置(S)与终止位置(E)之间可滑动地移动，配量柱塞在开始位置(S)与终止位置(E)之间的运动形成了全冲程;共用的驱动器包括用于在开始位置(S)与终止位置(E)之间的两个方向上同时驱动全部配量柱塞的线性致动器，该方法包括借助于线性致动器使配量柱塞在从开始位置(S)到终止位置(P)的多个部分冲程中同时移动，用于产生多个汽缸油喷射活动，并且当配量柱塞已经达到其终止位置(E)的时候，借助于线性致动器，在从终止位置(E)返回到开始位置(S)的一个全冲程中同时移动配置柱塞。
[0031]在一个实施方式中，该方法还包括确定或者获得润滑油的当前需求配量，并且使得线性致动