专利名称：电控气缸注油泵系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于船舶低速二冲程十字头式柴油机的电控气缸注油 泵系统。
背景技术：
现在的技术中，大型船用低速柴油机一般均采用十字头式二冲程柴油 机。在低速二冲程十字头式柴油机中，机架上部都设有横隔板和活塞杆填 料函把气缸和曲柄箱隔开，这样的结构特点决定了活塞组与气缸套之间的 润滑必须采用气缸油注油器系统。
要保证船舶柴油机的正常运转，对气缸精确、稳定、可靠的润滑是十 分重要的。气缸润滑的作用有l保证气缸套与活塞组之间的润滑，在金属 表面形成油膜；2带走燃烧残留物和金属磨粒等杂质；3帮助密封燃烧室
空间等。
原机械式注油器，是由链轮传动，带动注油器的凸轮轴作旋转运动， 由凸轮顶动小柱塞作往复运动，它的泵油频率与主机转速同步。它的注油 量调节主要依靠手动调节每个注油小单元的柱塞行程，并与发动机转速的
3变化成线性关系，而与发动机的负荷无直接关系，因此在非额定工况下运 转时，气缸油耗油率就会大大增加。
气缸油注油定时的选择是保证气缸良好润滑的重要条件。通常认为，注 油定时选择在活塞上行时，使气缸油喷射在活塞环带之间，对气缸润滑最 为有利。原来的机械式注油器由于系统结构原因，注油压力低，只有当注 油器出口管内压力大于气缸内压力时，气缸油才会注入缸内。这就很难实 现精确、定时注油。此外机械传动系统还会对注油定时产生不可避免的不 确定性。原机械式注油器由于注油压力低，注油时间长，依靠活塞环滑过 气缸油槽时挂油布油，而大量的油被活塞环下行时刮到扫气箱而浪费掉， 为保证气缸与活塞环的充分润滑，就不得不加大注油量，从而进一步加大 了气缸润滑油的浪费和环境污染。气缸油消耗费用大约占到船舶主机活塞
组及气缸设备维修保养费用的70%左右。因此，节约气缸油消耗量，不仅有 利于节能，也对降低船舶运营成本和有害排放具有特别重要的意义。
发明内容
本发明主要是解决现有机械式注油器所存在的很难实现精确定量、定 时注油等技术问题；提供了一种能够实现精确定量、定时注油的电控气缸 注油泵系统。
本发明还解决了机械式注油器注油压力低以及注油频率不能随柴油机 工况变化进行调节的问题；提供了一种结构简单，不会导致润滑油大量浪费，成本低廉的电控气缸注油泵系统。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的
电控气缸注油泵系统，包括至少包含有一个以上注油单元的一个柱塞 油泵式注油器，其特征在于，它还包含有至少一个通过法兰与注油器相连的 步进电机，以及用于控制步进电机运转的控制器。
本发明是针对原机械式注油器的不足进行重大的创造性改进。相比于 原机械式注油器此发明的注油装置为以多单元柱塞泵为核心的经优化的滑 油喷射系统，采用步进电机驱动，其结构较简单，注油压力高，安置起来 较灵活，而且有良好的自洁净功能。
在上述的电控气缸注油泵系统，所述的注油单元包括有柱塞油缸的缸 体以及一端与缸体相通且另一端连接有喷嘴的油管，缸体一端设有靠排油 阀弹簧将其压紧在缸体排油阀座上的排油阀，缸体内设有能在缸体中上下 滑动的柱塞，柱塞通过设在其下部的滚轮与缸体下面的凸轮相接触，所述柱 塞设有复位弹簧，缸体侧面设有吸油口 。
在上述的电控气缸注油泵系统，所述的凸轮固定在凸轮轴上，注油单 元的凸轮的凸轮型线相同，凸轮方位均位于同一方向。
因此，本发明具有如下优点l.使用方便，成本低廉，易于推广；2. 结构简单、可靠、耐用，使用寿命长；3.能够实现定量、高压、定时注油； 4.设计合理、巧妙，能有效利用润滑油，节约能源，减低有害排放和运营成本。
图1是本发明的一种工作原理图2是图1中的一个注油单元的结构示意具体实施例方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的 说明。
图中，注油器l、步进电机4、缸体5、喷嘴6、油管7、排油阀8、柱 塞9、滚轮10、凸轮11、吸油口 12、凸轮轴13、控制器14、排油阀弹簧 15、复位弹簧17。
实施例
本电控气缸注油泵系统实例是一个包括注油器1、一个通过连接装置与 注油器1相连的步进电机4、和用于控制步进电机4运转的控制器14所组 成的系统。
注油单元包括柱塞油缸的缸体5以及一端与缸体5相通且另一端连接 有喷嘴6的油管7，缸体5 —端设有靠排油阀弹簧15将其压紧在缸体5排 油阀座上的排油阀8，缸体5内是能在缸体5中上下滑动的柱塞9，柱塞下 部设有滚轮，滚轮10与缸体5下面的凸轮11线接触。当排油阀8被打开时润滑油经所述的排油口流出缸体5，经油管7通往喷嘴6。缸体5侧面设 有吸油口 12，通过吸油口 12向柱塞9上方补充润滑油。凸轮11与凸轮轴 13制成一体，同一注油器各注油单元的凸轮的凸轮型线以及凸轮方位均相 同，步进电机4与凸轮轴13相配接。
本实施例中，注油器运用了成熟的通用技术，注油器1与柴油机之间 无机械传动连接，控制器14可自主控制注油器1的注油时刻和注油频率。 注油器控制器14根据设定的控制模式，来自角度编码器的主机曲轴转角信 号、主机转速信号，来自负荷指示传感器的主机负荷信号，燃油的含硫量、 缸套及活塞组磨合状态等数字信号，经过计算后给出最佳供油定时和供油 量，进而控制步进电机4动作的时刻及注油器1的喷油频率以实现气缸油 的准确注入。还可以根据需要，依据柴油机的工况在人机交互面板上自动 或手动调节注油量和注油定时。在本实施例中，同一注油器各凸轮ll的凸 轮型线以及凸轮方位均相同，注油器与柴油机之间无机械传动连接。
根据不同型号柴油机的注油量可选择不同柱塞9的直径和柱塞9的行 程来实现。选定了主机型号后，当柱塞9上升泵油、排油阀8被打开时润 滑油经所述的排油口流出缸体5，经油管7通往喷嘴6，通过吸油口 12向 柱塞9上方补充润滑油。
优化的注油单元1应有其设定的柱塞9的直径和柱塞9的有效行程， 使每次喷油量为定量。对不同型号主机，每缸可配置一或两个注油器，每 个注油器的注油单元可设计为3至6个，以满足目前绝大多数柴油机每缸4至io个注油点的需要。
工作时，通过控制器14来控制步进电机4动作的时刻和频率，从而改 变注油单元喷油的正时和频率，本发明是以改变注油频率的方法来达到调 节注油量率的目的。比如可设定主机每转动N转，控制器14才命令步进电 机4转动一转以驱动注油单元喷油一次。也就是说可控制步进电机4，使其 在主机每转动N转后，在需要喷油的时刻动作，而其余时间不动。工作中， 无机械传动带来的注油定时的不确定性。且柱塞式注油器的注油压力高， 避免了气缸背压对注油正时的影响。每次注油有足够的剂量，且较高的注油 压力能把润滑油送到所期望的地方，能将润滑油沿气缸圆周均匀分布，不 会出现沿气缸圆周局部缺油的情况。
本实例利用电子控制模式的优点，其注油定时大大改善，注油率柔性 调节范围增大，且可实现多种控制模式。它可以按燃油含硫量、主机转速、 负荷变化以及磨合状态等因素，按选定的控制模式进行控制。只要在人机 交互界面输入这些变量就可容易地实现不同的控制模式。注油器的控制器 14接受来自角度编码器的主机曲轴转角信号、主机转速信号和来自负荷指 示传感器的主机负荷信号以及燃油的含硫量等数字信号，按选定的控制模 式经过计算后给出供油定时和供油量，控制步进电机动作的快慢及注油单 元喷油的时刻和频率以实现气缸油的准确注入。在润滑油沿气缸圆周分布 较好和正确注油定时的前提下，本发明可通过调频方法改变注油率，避免了 传统机械式润滑装置在非设计工况时(船舶经常运行工况下)润滑油供应过多所造成的浪费，故能较大幅度地节省润滑油，降低有害排放。
控制器在人机交互面板上进行操作，数字显示一目了然，操作界面友
好，控制器为现有成熟技术，可参考中国电子电器网。
工作中，油箱提供适宜温度的气缸油，通过管路供给注油器的各注油
单元1。凸轮轴13由步进电机4驱动，带动各凸轮11转动。柱塞9在凸轮 11上升段时经滚轮10顶动上行，而在凸轮11下降段时靠复位弹簧17的作 用力下行。柱塞9下行时为吸油行程，滑油依靠输油泵及柱塞9下行时的 抽吸作用经吸油口 12进入注油单元油缸上部空间内。柱塞9上行时为泵油 行程，当柱塞9的上边缘封闭吸油口 12时，柱塞9上面的空间成为一个封 闭空间，使注油单元内的滑油受到压縮而压力上升。当油压升高到一定程 度时，克服排油阀弹簧15的弹力和油管7中的残余压力而打开排油阀8， 滑油从柱塞9上部的排油阀8，经油管7从喷嘴6注入柴油机气缸。
注油定时基于从曲轴转角编码器上传来的两个信号， 一个是该缸的上 止点信号，另一个是曲轴转速传感器信号。注油器控制单元接受来自角度 编码器的主机曲轴转角信号、主机转速信号和来自负荷指示传感器的主机 负荷信号以及燃油的含硫量等数字信号，根据设定的控制模式，经过计算 后给出供油定时和供油频率，控制步进电机动作以实现气缸油的准确注入。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明 所属技术领域的技术人员可以参考所描述的具体实施例做各种各样的修改 或补充或采用类似的方式替代，以应用于具体型号的柴油机，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了注油器l、步进电机4、缸体5、喷嘴6、油管7、 排油阀8、柱塞9、滚轮IO、凸轮ll、吸油口12、凸轮轴13、控制器14、 排油阀弹簧15、复位弹簧17等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。 使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把其解释成 任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
权利要求
1. 一种电控气缸注油泵系统，包括包含3至6个注油单元的柱塞油泵式注油器(1)，其特征在于，它还设有通过法兰与注油器(1)相连的步进电机(4)，以及用于控制步进电机(4)运转的控制器(14)。
2. 根据权利要求1所述的电控气缸注油泵系统，其特征在于，所述的 注油单元包括有柱塞油缸的缸体(5)以及一端与缸体(5)相通且另一端 连接有喷嘴(6)的油管(7)，缸体(5) —端设有靠排油阀弹簧(15)将 其压紧在缸体(5)排油阀座上的排油阀(8)，缸体(5)内设有能在缸体(5)中上下滑动的柱塞(9)，柱塞(9)通过设在其下部的滚轮(10)与 缸体(5)下面的凸轮(11)相接触，所述柱塞(9)设有复位弹簧(17), 缸体(5)侧面设有吸油口 (12)。
3. 根据权利要求1和2所述的电控气缸注油泵系统，其特征在于，所 述的凸轮(11)固定在凸轮轴(13)上，注油单元的凸轮(11)的凸轮型 线相同，凸轮方位均位于同一方向。
全文摘要
本发明涉及一种用于船舶低速二冲程十字头式柴油机的电控气缸注油泵系统。电控气缸注油泵系统，包括包含3至6个注油单元的柱塞油泵式注油器(1)，它还设有通过法兰与注油器(1)相连的步进电机(4)，以及用于控制步进电机(4)运转的控制器(14)。因此，本发明具有如下优点1.使用方便，成本低廉，易于推广；2.结构简单、可靠、耐用，使用寿命长；3.能够实现定量、高压、定时注油；4.设计合理、巧妙，能有效利用润滑油，节约能源，减低有害排放和运营成本。
文档编号F01M1/02GK101451455SQ200710168658
公开日2009年6月10日 申请日期2007年12月7日 优先权日2007年12月7日
发明者林 吕, 喻方平, 张晓明, 朱国伟, 陈昌竣 申请人:武汉赛林德船舶科技有限公司