诸如船用发动机的大型柴油发动机的汽缸的润滑的制作方法

专利名称：诸如船用发动机的大型柴油发动机的汽缸的润滑的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用来润滑大型柴油发动机(如船用发动机)中的汽缸的方法，其中，润滑油的注入经由多个注入单元进行，这些注入单元与发动机中的汽缸数量的倍数相对应，其中，润滑油作为润滑油的至少两个部分的注入组合而供给，其中，润滑油的所述至少两部分在至少两个不同的活塞位置处输送，其中，所述至少两个不同的活塞位置从在活塞于注入单元旁边通过之前、期间及之后用于注射的活塞位置中选择，并且其中，润滑油的至少一部分通过直接注入在汽缸壁的环形区域上而供给。
背景技术：
本申请的背景技术是当今使用通常描述的三种不同方法用于汽缸润滑。第一种方法包括常规汽缸润滑。
为此，使用具有机械润滑设备的系统，这些机械润滑设备经由发动机的驱动链(chain drive)而直接驱动。由此实现润滑设备和发动机的同步操作。这种系统典型地包括具有活塞泵和相关止回阀的机械润滑设备。在润滑设备的出口处设有止回阀，该止回阀通过润滑油管而联接到注入单元(注入器/止回阀)。在这种类型的系统中，润滑油紧接在活塞的最上部活塞环通过注入单元之前而供给到汽缸。润滑油典型地由每个发动机冲程供给到汽缸。在这些常规汽缸润滑设备中，主要对于大型两冲程柴油发动机使用两个或更多个中央润滑设备，每个中央润滑设备在单个或多个汽缸中的各点处提供润滑，即借助于通过相应连接管线以相关的时间间隔将在压力下的油的各部分进给到待被润滑的各个点的方式。这些相关的时间间隔可以典型地是在当活塞正在向上运动时的压缩冲程期间、活塞环设置为与相关润滑点相对的时候。用于汽缸润滑的第二种方法出现在较新的发动机上，并且被描述为高速汽缸润滑。液压动力润滑设备用于这个目的，其中，机械驱动链由液压系统替代，该液压系统经由计时传感器计时，这些计时传感器直接安装在船用发动机的飞轮上。对于这种汽缸润滑，也典型地使用活塞泵。在这种系统中，润滑油随着活塞通过的同时进给到汽缸中，从而基本上全部润滑油都直接供给到活塞上，典型地在最上部活塞环和最下部活塞环之间。当将润滑油供给在这些活塞环之间时，期望它们更好地保持润滑油，并且期望活塞随后将润滑油沿活塞的行进路径进行分配。也具有例如在WO 2008/009291中公开的系统，其中，使用液压动力设备，其中，既可以调整注入量，又可以调整用于注入量的输送的计时。因为活塞泵的行程是恒定的，所以润滑油被断续地供给从而将量基于活塞泵的致动频率进行调整。润滑油通过这些系统经由注入单元供给，该注入单元包括传统止回阀、注入器或雾化阀。这种技术的例子从例如DK 173 512或DE 101 49 125得知。具有这种高速润滑的变型。因而提供一种系统，在该系统中不使用活塞泵原理。而是通过控制打开和关闭时间而控制润滑油的注入量。这种技术的例子从例如EP I 426 571得知。注入可以借助于活塞沿向上或向下方向的通过而发生。如果注入发生在向下运动期间，则润滑油从待被润滑的点分配在汽缸工作面上并且在汽缸套中向下。然而，优选的是，在活塞的向上通过期间相对于汽缸的热端部进行注入，在该处对润滑的需要最大。将油在汽缸表面上分配的传统方式借助于在汽缸表面上待被润滑的每个点处建立两个倾斜凹槽或槽沟，其中，两个凹槽或槽沟都从润滑点开始，并且被引导成远离汽缸的顶部。当活塞环通过这样的槽沟时，在活塞环上的槽沟中发生压力降，将油压离润滑点。然而，这些和其它方法已经显得不足，因为在实际中，观察到存在沿汽缸的周缘发生的磨损的显著变化。朝着发动机的更大利用率的发展已经导致汽缸套和活塞环上的增大的机械负载和热负载，这在传统上通过润滑油的计量的增大而实现。然而，已经显现的是，如果该计量增大到未清楚限定的某一极限以上，则当利用所述的传统润滑将润滑油注入到汽缸中时，润滑油的速度是如此高，从而并非保持在汽缸工作面上，而是它形成进入到汽缸腔中的射 流，并由此消失。如果在活塞环定位成与润滑单元相对时如希望的那样进行计量，则它不是那么关键，但如果计量发生在这个时段之外，则计量的油的一部分没有益处。上述两种方法也可以认为是涉及其中通过润滑油的活塞分配而建立润滑的系统。用于汽缸润滑的第三种方法使用这样的系统，这些系统将润滑油直接进给到汽缸中、直接进给到汽缸壁上并且在活塞通过之前。在这些系统中，使用注入器，该注入器将润滑油按雾化形式或按一个或多个小型射流的形状而供给。为了将润滑油供给到注入器，使用传统机械驱动润滑设备或液压设备。这种方法的优点是，在活塞通过之前，润滑油已经很大程度上分配在汽缸壁上。根据这种方法，在活塞到达之前将润滑油分配在汽缸的顶部处，并且期望活塞在膨胀冲程期间将润滑油向下携带到汽缸中。这种技术的例子从例如WO 0028194、EP I 350 929或DK176 129 得知。在EP I 350 929中描述了一种方法，其中，润滑油射流(其中最大程度地避免润滑油的雾化)可在活塞通过之前、期间及/或之后通过注入而输送到汽缸工作面。这意味着，润滑油的总量以至少两部分注入到汽缸工作面上，如在引言中指示的那样。由于汽缸壁在活塞通过之前供有油，所以计时对于该第三种方法不如对于首先提到的两种系统那样重要，在首先提到的两种系统中，在当活塞环与润滑单元相对地定位时的非常短的时间间隔的过程中，要准确地供给油。检测已经表明，根据WO 0028194的汽缸润滑(所谓的SIP润滑)在汽缸中的磨损最大的地方提供最大油膜厚度，该磨损最大的地方与在顶部位置中和在最上部活塞环的区域中的活塞相对应。与此相对照地，已经出现的是常规润滑或高速润滑在行进表面的其余部分上提供更厚的油膜。在泵与喷嘴之间的润滑油管线中需要借助于SIP润滑而存在的压力，以便保证旨在的雾化显著地高于借助于常规润滑方法而存在的压力所产生的雾化，这些常规润滑方法借助于几bar的压力而操作。SIP阀在35-40bar的预置压力下操作。此外，润滑油的供给具有中和汽缸壁上的酸作用的目的。酸作用通过含硫燃料的燃烧而产生，并且它们最好通过将润滑油直接供给在汽缸的顶部处而抵消。测量表明，SIP润滑提供最小磨损。在实际中出现的是，对于汽缸的服务寿命，腐蚀磨损是最关键因素。常规润滑或高速润滑的缺陷(它们两者都是主要使用活塞来分配润滑油的系统)在于需要某一过量润滑，以便保证用于汽缸的顶部的足够的润滑油。具体地说，活塞上的润滑要求与燃料的含硫量有关的润滑油量增大，以便实现满意的汽缸状态。相应地，对于借助于其中将润滑油直接进给到汽缸壁上的系统的润滑，缺点可能是当施加足以避免腐蚀磨损的润滑油量时在汽缸的底部处提供不足的油量。这归因于如下事实活塞环除上述分配功能以外，也产生一定刮削作用。测量表明，SIP润滑与借助于活塞分配的润滑油的润滑相比，产生润滑油的更少的向下刮削。借助于其中将润滑油直接进给到汽缸壁的系统与借助于活塞分配的润滑系统的润滑的另一种差别是，在汽缸中向下提供不同量的润滑油的后果。因而由SIP润滑(根据WO 0028194)比由借助于活塞分配的润滑的系统的排放废油(scavenge drain oil)可测量地少，在借助于活塞分配的润滑的系统中，只有活塞分配润滑油。这意味着，用于估计汽缸 状态的参数之一(即在排放废油中的Fe含量的测量)不能通过比较汽缸状态而直接使用，因为相同的Fe含量将导致依据润滑方法而变化的浓度。在纵向扫气两冲程柴油发动机中的扫气空气孔眼以这种方式布置，从而在扫气期间，气体混合物的转动运动随气体在汽缸中向上移动而同时开始，使其通过在汽缸的顶部处的排气阀而离开汽缸。汽缸中的气体因而在其从扫气空气孔眼到排气阀的路途中沿着螺旋路径或涡旋(whirl)。由于离心力,位于这种涡旋中的足够小的油粒将被迫触击汽缸壁，最终沉积在壁上。通过将油的各部分引入到汽缸中作为通过喷嘴而雾化的、适当尺寸的油粒雾而利用这种效果。通过调整喷嘴的尺寸、喷射速度、及在喷嘴之前的油压力，可以控制在油雾中油滴的平均尺寸。如果油粒或油滴太小，则它将“浮”在气体流中太长，最终由扫气空气移走而不撞击汽缸壁。如果它太大，则它由于其惯性在其初始路径中行进得太远，并且不会到达汽缸壁，这是由于它被活塞追上，并且定位在活塞的顶部处。喷嘴相对于汽缸中的流的方位可以布置成使得汽缸中的各个液滴与气体流之间的相互作用保证油滴在很大程度上与两个润滑点之间的圆周距离相对应的区域上撞击汽缸壁。以这种方式，在活塞环通过之前，润滑油或多或少地均衡地在汽缸表面上均匀分配。除此之外，可以调整喷嘴，从而油撞击比喷嘴高的汽缸壁。因而，在被引入到汽缸中之前，润滑油将不仅在汽缸表面上更好地分配，而且也将分配在更靠近汽缸顶部的、最需要润滑的汽缸表面上。这两个事实都将导致改进的油的利用，并且导致所认为的汽缸服务寿命与油消耗之间的关系的改进。在测量部分中实现油对于汽缸表面的供给，这几乎是关于两种上述传统系统的情形。供给装置可以是传统润滑系统，但也可以想到具有对应性能的其它供给装置。为了保证汽缸中的压力不返回到油管线中，将止回阀按通常方式布置在润滑管线的端部处，紧在内部汽缸工作面的汽缸套之前。止回阀允许油从油管线到汽缸套的通过，但不让气体在相反方向上通过。这些止回阀通常具有适中的打开压力(几bar)。用来润滑汽缸的三种上述方法的特性是-润滑计时-在发动机循环中何时供给润滑油？-供给量-如何调整相关注入量？-泵特性-如何和多快地供给润滑油？
其关于通过提供大型柴油发动机(如船用发动机)的汽缸润滑的改进来寻找使润滑油消耗最少的方法。

发明内容
因此本发明的目的是提出一种在弓I言中指定类型的方法，在该方法中实现了润滑油不仅在汽缸的周缘上而且也沿活塞在汽缸中的行进路径的高效分配，以便由此减少润滑油消耗，并且/或者减少整个汽缸中的磨损。根据本发明，其由一种在引言中指定类型的方法实现，该方法的特殊之处在于，润滑油通过如下的组合而供给在活塞通过之前，在活塞上方将润滑油的第一部分直接注入在汽缸壁的环形区域上；以及当在活塞通过期间将润滑油的第二部分直接注入在活塞上时和当在活塞通过之后将润滑油的第三部分直接注入在活塞下方的汽缸壁的环形区域上时，将润滑油的第二部分和/或第三部分注入。优选地根据其中在每个发动机循环中只供给润滑油一次的原理来供给至少两个 部分的润滑油。这意味着，润滑油的第一部分在一个发动机循环中供给，而润滑油的第二部分在另一个发动机循环中供给，等等。可选择地，也可以将润滑油的所有部分在同一发动机循环中供给。当使用润滑油的几个部分的组合时，将要发生控制的调整，从而产生算法，这些算法基于在不同润滑时刻润滑油的三个部分量的注入。通过本发明，因而应用了用于汽缸润滑的现有技术方法的组合，从而可以实现每一种原理的优点，并且同时避免缺陷。在环形区域上的直接供给可以以雾化形式或以小型油射流形式发生。润滑油的供给经由润滑油注入器发生，这些润滑油注入器构成注入单元的一部分，并且设置在汽缸壁中。基本上，使用注入润滑油的第一部分和注入润滑油的第二部分的组合将润滑油的第一部分注入到汽缸中，直接注入到汽缸壁上并且是在活塞通过之前，从而该润滑油的第一部分在活塞通过之前已经大体分配在汽缸壁上，从而实现在注入单元上方的更好的汽缸状态；通过润滑油的借助于活塞分配的常规润滑而注入润滑油的第二部分，从而在注入单元下方得到增大的平均油膜厚度。由此汽缸状态在汽缸顶部处的区域中以及在注入单元下方的区域中变得更好。这种组合的优点是，使磨损最小化，同时使润滑油消耗最小化，因为可以借助于最小的可能进给量(feed rate)而操作。总之，实现了一种更好的运行方法，其中，最好的方面从所有系统中获取并且组合到新系统中。在用于润滑油的第一和第二和/或第三部分的润滑油量中的分配、以及在活塞上方/下方注入到活塞上的计时，分别地将优选是参数受控的。因而可以确定汽缸中的实际操作状态，以便分配和计时。可以说，实现了与功能上确定的汽缸润滑相组合的多种计时的汽缸润滑。它可以应用在不同情形下，例如通过润滑油的各个部分的依赖于硫的分配的方式，如下面描述的那样。通过使用根据本发明的方法，可以实现根据本发明方法的应用的四个原理性的实施例。I)润滑油的固定百分比。独立于实际负载，润滑油的总量的固定百分比直接供给到活塞上或活塞下方的汽缸壁上。这意味着，总润滑油量的固定百分比也将供给到活塞上方的汽缸壁。
II)润滑油的调节分配可以应用负载调节的润滑油分配。这里，可以应用分配算法，该分配算法从将润滑油总量的固定量供给在活塞上或活塞下方而开始。这些算法可以基于在100%负载下需要的润滑油的第一部分与第二部分之间的不同分配百分比。以相同方式，可以改变在第一部分和第三部分之间的润滑油分配。另外，可以建立一种其中应用在第一、第二、及第三部分中的润滑油分配的润滑油分配。这些算法可以基于总润滑油量的非减少状态(除基于旋转变化而减少以外)，这是将分配定义为在润滑油量的第一部分和第二部分之间的固定比值的原因。借助于润滑油总量的减少而应用一种分配算法，该分配算法提供在润滑油量的第一部分和第二部分之间的变化的关系。在第一实例中，可以使用在100%负载下例如1/10的给定比值，其中，将润滑油总量的10%供给到活塞上，而将90%供给到活塞上方的汽缸壁上。第一部分和第二部分之间的分配变化成使得保证某一量(与在100%下计量泵的活塞的行程的1/10相对应)供给到活塞上。这意味着，通过使用其中改变用于润滑油的泵活塞的行程的润滑油调节算法，必须对其进行补偿。泵活塞的行程的调节因而可以相当于在25%负载下行程的25%。这些例子在图9中示出。可选择地，可以应用MEP调节的润滑油分配。这里，也可以应用从将润滑油总量的固定量供给在活塞上或活塞下方而开始的分配算法。这些算法可以基于在100%负载下需要的润滑油的第一部分与第二部分之间的不同分配百分比。通过减少润滑油的总量，借助于MEP调节而应用一种提供润滑油量的第一部分和第二部分之间的变化的关系的分配算法。调节可以对应地发生，如通过借助于改变用于润滑油的泵活塞上的行程而进行的负载调节。然而，典型地借助于分配百分比的更小的变化而进行操作。在第一实例中，可以使用在100%负载下1/10的给定比值，其中，将润滑油总量的10%供给到活塞上，而将90%供给到活塞上方的汽缸壁上。在60% RPM下的分配百分比因而可以带来15%的分配百分比。这些例子在图10中示出。III)借助于断续润滑的润滑油的固定分配或调节分配的对应实施例。以上实施例I和II预先假定在每个发动机冲程中供给润滑油。然而，可以使用利用断续润滑的润滑系统中的对应的解决方案。即，其中，润滑油不是在每个发动机冲程中供给。IV)依赖于硫的分配。依据在汽缸中的供给燃料中的硫含量，人们可以改变在活塞向上运动期间在活塞上方直接供给到汽缸壁上的润滑油的第一部分。对于更高的硫含量，人们因而可以增大在活塞向上运动期间在活塞上方直接供给到汽缸壁上的润滑油的第一部分。由此，将增大在汽缸的顶部处的润滑油量，以便中和相对更大量的酸，这些酸由于在供给燃料中的更高的硫含量而形成。将经验地确定参数水平。然而，在图11中示出的是分配可以如何进行的例子。除四个上述原理性的实施例I-IV之外，将具有用于这些实施例中的每一个的特殊实施例
a)设有电子控制装置，油注入的时间用作用来调整润滑油在汽缸的纵向方向上分配的参数，并且控制装置自动地将润滑油的不同部分分配到至少两个不同活塞位置上。这些位置可以布置在汽缸中的同一高度处或在汽缸中的不同高度处，即通过借助于同一注射单元或不同注射单元来操作以便注入润滑油的不同部分。b)在a)中提到的系统的特殊之处在于，将固定百分比的润滑油-在活塞向上或向下通过期间、汽缸活塞通过润滑油注入器时，供给到汽缸活塞上。-在活塞向上运动期间、活塞已经通过润滑油注入器之后，在活塞下方直接供给在汽缸壁上。-在汽缸活塞向下运动期间，汽缸活塞通过润滑油注入器之前，直接供给到汽缸壁 上。在这些情形下，在活塞向上运动期间，润滑油的其余部分(第一部分)将在活塞上方直接供给到汽缸壁上。c)在a)中提到的系统的特殊之处在于，将固定量的润滑油-在活塞向上或向下通过期间、汽缸活塞通过润滑油注入器时，供给到汽缸活塞上。-在活塞向上运动期间、活塞已经通过润滑油注入器之后，在活塞下方直接供给在汽缸壁上。-在汽缸活塞向下运动期间、汽缸活塞通过润滑油注入器之前，直接供给在汽缸壁上。在这些情形下，在活塞向上运动期间，润滑油的其余部分(第一部分)将在汽缸活塞上方直接供给到汽缸壁上。这意味着润滑油量通过负载调节或者通过MEP调节的另一种调节分配形式的使用将变得与例如实际负载、旋转、等成比例。d)在a)、b)或c)中提到的系统，其中，脱机或联机磨损测量在汽缸壁上进行，并且该系统的特殊之处在于，这些磨损测量用来校正在第一、第二及第三部分中的分配(并由此校正润滑油的分配)。e)在上述a)_d)任一个中提到的系统，其中，脱机或联机油膜厚度测量在汽缸壁上进行，并且该系统的特殊之处在于，这些油膜厚度测量用来校正在第一、第二及第三部分中的分配(并由此校正润滑油的分配)。f)在a)中提到的系统，该系统的特殊之处在于，润滑油的至少两部分之间的分配直接或间接地依据供给到汽缸的燃料中的实际硫含量进行。根据另外的实施例，根据本发明的方法的特殊之处在于，在紧在活塞向上通过环形区域之前时并且与活塞向上通过相关联地，进行润滑油的第一部分的注入。随着从每个注入单元输送的润滑油被导向环形区域中的每个注入单元附近的汽缸壁的区域(注入单元安装在该环形区域中)，注入的润滑油将在实际活塞通过之前，及时地在汽缸工作面上形成很大程度上粘附的环形润滑油膜。在WO 0028194中和在EPl 350 929中更详细地描述了优点。根据另外的实施例，根据本发明的方法的特殊之处在于，与活塞向上通过相关联地并且在活塞的最上部和最下部活塞环之间的区域中，进行润滑油的第二部分的注入。活塞由此在其向上运动期间被润滑。最佳过程是，当上部活塞环在注入单元的前面时开始润滑油的供给，并且当最后的活塞环正在通过时(大多数活塞具有四个活塞环)结束。然而，在某些情形下，可能需要与活塞环之间的分配进行折衷，因为注入时间是依赖于体积的，并且因为活塞速度也发生变化。可选择地，通过具有止回阀的常规机械动力润滑设备，人们可以典型地比第一活塞环通过的时间早地开始润滑油的注入，从而确保当活塞正在通过时使润滑油到位。可选择地，如果看上去相比于预期对在活塞下方的汽缸壁的下部部分上的润滑油有更大的需要，则可以在活塞的向下运动期间进行润滑油的注入。根据另外的实施例，根据本发明的方法的特殊之处在于，使用相同注入单元用来注入润滑油的注入部分中的每一个。
可以使用与在现有技术系统中应用的相同的注入单元。原则上，只要保证注入单元可在活塞通过之前、期间及也可能在之后供给润滑油。将不要求改变在注入单元中的喷嘴/阀，而是只要求嵌入在控制单元中的控制，从而产生算法，这些算法依据操作参数(例如汽缸负载)而建立不同的润滑时间和注入量/特性。根据另外的实施例，根据本发明的方法的特殊之处在于，润滑油的第一部分的注入通过注入单元而在高压下发生，并且在紧在活塞向上通过环形区域之前时发生，这些注入单元用来形成润滑油的完全或部分雾化。由此实现SIP润滑的优点，其中，润滑油被雾化，并且经雾化的润滑油将及时地在实际活塞通过之前在汽缸工作面上形成基本上粘附的环形润滑油膜。在WO 0028194中更详细地描述优点。根据另外的实施例，根据本发明的方法的特殊之处在于，润滑油的第二和/或第三部分的注入通过注入单元而在高压下发生，这些注入单元用来形成润滑油的完全或部分雾化。由此，将油提供在汽缸壁中的凹槽中以便随后由活塞环带走，或者可选择地，形成油的雾化喷射，该雾化喷射被注入在活塞上并且由活塞分配。根据另外的实施例，根据本发明的方法的特殊之处在于，进行用于实际汽缸负载的间接或直接参数的检测，并且在润滑油的第一和第二和/或第三部分之间进行分配，从而对于减小的汽缸负载，第二和/或第三部分成比例地增大。要注意的是，对于高压而言，指的是在预置SIP阀中存在的压力，例如上述的35-40bar的压力。然而,也可以使用更高的压力。可选择地，可以在低的压力下供给润滑油，以便建立润滑油的小型射流。依据操作参数，存在用来进行油注入的这种控制的几种可能的选择方式。可以使用一种系统，该系统经由汽缸壁中的传感器测量磨损(例如，间接地呈温度测量的形式)，并且基于此，改变以第一或第二部分(或者也可能作为用于在活塞通过之后输送的第三部分)供给的润滑油之间的分配。第一部分可作为SIP润滑而供给，并且第二部分可根据传统计时系统而供给。这意味着，除建立调整润滑油量之外，人们也可以根据一个或另一个原理(例如作为检测增大磨损的结果)来使用用于润滑油的相对分配的参数。可选择地，可以使用一种系统，其中，调整根据在第一、第二及第三部分中的分配(并由此根据润滑油分配)而发生，该第一、第二及第三部分经由一个或多个传感器将汽缸状态的直接或间接测量用作参数。例如旋转、汽缸套温度、负载、注入燃料量、润滑油质量、润滑油粘度、润滑油的TBN含量、对于排放废油的分析结果(残余TBN、Fe含量等)。可以应用一种系统，该系统例如使用在燃料油中的硫测量。增大的硫含量需要更多润滑油来中和硫。根据本发明的方法因此可以调整，从而可以通过在两种润滑原理之间切换而在注入单元的润滑油注入器下方的位置处、在汽缸中更远地向下的地方实现改进的中和关系。这里参考在图11中示出的原理。以这种方式，在注入单元上方和下方的中和状态变得更均匀。可选择地，可以使用在注入单元上方和下方的面积比来计算在活塞上供给的最小量。这里，重要的是注意到，负载典型地在汽缸的顶部处最高，该负载包括活塞速度、温度、压缩和燃烧压力。这意味着，不能只将面积关系用作参数。分配(即后者的基础)则尤其发现作为在汽缸中的面积状态的函数。可选择地，人们可以基于汽缸套的整个面积或者只基于注入单元下方的面积来确定要供给到活塞上的润滑油的最小量。分配(即后者的基础)则尤其发现作为在汽缸中的面积状态的函数(可能与其它参数的某些相结合)。
可选择地，人们可以使用排放废油的分析作为起作用的控制参数。排放油的分析可以联机地进行，或者人工地进行。可以设有闭路调节，其中控制自动地试图减小在第一位置中的磨损颗粒。磨损颗粒可以例如由Fe颗粒的数量代表。如果这没有改进在给定时间段内的测量，人们可以改为增大润滑油量或者增大量和分配键(key)。可选择地，人们可以使用残余TBN的联机测量的分析直接地用来调整分配，或者作为增大的润滑油量和分配变化的组合。如以前提到的那样，人们将典型地使用用来供给到活塞上或活塞上方的分配，但作为对于这种分配的可选择分配方式，人们也可以将以上实施例与其中在活塞下方供给润滑油量中的一些的系统相组合。由此可以增大“降落”到汽缸中的油量。根据另外的实施例，根据本发明的方法的特殊之处在于，润滑油的第二和/或第三部分构成润滑油总量的最少10%。存在对于限定要供给到活塞上的润滑油的某一最小量的需要。这个最小量将由试验确定，但将假定，润滑油的最少10%始终直接供给到活塞上，即作为润滑油的第二部分。因而可以如以上已经提到的那样，基于实际负载和/或指示汽缸负载和/或状态的另一种直接/间接参数而进行分配。这种分配可能意味着直接输送到活塞上的润滑油将始终构成润滑油的总供给量的最小百分比。另外，这种分配可能意味着在活塞上方输送的润滑油将始终构成润滑油的总供给量的最小百分比。分配可以与实际负载成比例地进行。作为例子，对于90%负载，因而可以实现在活塞上方的润滑油的90%的供给，对于60%负载，可以实现在活塞上方的润滑油的60%的供给，以及对于40%负载，可以实现在活塞上方的润滑油的40%的供给，等等。根据另外的实施例，根据本发明的方法的特殊之处在于，直接或间接地检测活塞的位置和运动，并且进行润滑油的输送的计时、润滑油量的调整、及注入特性的确定。例如，可以应用基准装置，这些基准装置与主轴相连接，并且直接或间接地指示主轴的位置，并且由此也指示活塞的位置。它们可以与传感器装置和控制单元相互作用，这些传感器装置检测基准装置的位置，该控制单元连接至传感器装置，并且从传感器装置接收信号，并且该控制单元包括用来检测基准装置的角位置以及角速度、并由此检测主轴的角位置以及角速度的装置，并且该控制单元与活塞泵相连接并且控制活塞泵的致动，以便计量润滑油。根据另外的实施例，根据本发明的方法的特殊之处在于，它包括方法的操作的计算机化控制、监控和/或检测。这种计算机控制可以用作控制单元，该控制单元依据定制算法用来调节用于润滑油注入的参数。根据本发明的方法可以容易地在EP 2 044 300中所描述的系统中实施，或者可选择地在WO 2008/141650中所描述的系统中实施。这些文件都通过参考由此包括。在后一种系统中，可能的是，设备可以具有不同的行程。这些行程由电磁阀控制，这些电磁阀将液压油压力供给到分配器板。原则上，在活塞上的注入可以由一个电磁阀提供，并且在活塞上方的注入可以由另一个电磁阀提供。可选择地，基于控制将可能的是，同一电磁阀在两个不同时间提供计时，并由此用于在活塞上的注入和用于在活塞上方的注入。


现在将更密切地参照附图来解释本发明，其中图I示出了穿过汽缸的示意剖视图，其中将润滑油的第一部分注入到汽缸中；图2示出了与图I的剖视图相对应的剖视图，但其中将润滑油的第二部分注入到汽缸中；图3示出了与图I的剖视图相对应的剖视图，但其中将润滑油的第三部分注入到汽缸中；图4示出了根据用于润滑油的第一部分和第二部分的注入的两种不同原理的注入计时；图5a+5b示出了用于润滑油的第一部分和第二部分的注入的、调节的或固定的分配的两种可能原理；图6示出了在汽缸的纵向方向上油膜厚度的变化的例子；图7示出了通过注入作为润滑油的第一部分的润滑油(SIP原理)而使得排放废油减少的例子；图8示出了通过注入作为润滑油的第一部分的润滑油(SIP原理)或者注入作为润滑油的第二部分的润滑油(传统)的磨损过程的例子；图9示出了与负载调节的润滑油量相比利用作为润滑油的第二部分或第三部分(在活塞上或在活塞下方)供给的固定量的润滑油的分配算法；图10示出了与所谓的MEP调节的润滑油量相比，利用作为润滑油的第二部分或第三部分(在活塞上或在活塞下方)供给的固定量的润滑油的可选择分配算法；图11示出了利用供给到发动机的燃料中的不同硫含量的分配算法的例子；图12示出了具有多个润滑设备的系统的示意性概括图，这些润滑设备供根据本发明的方法使用 '及图13示出了通过润滑设备的实施例的剖视图，这些润滑设备供根据本发明的方法使用。
具体实施方式
在图I至3中示出了穿过汽缸51的剖视图，该汽缸51具有活塞52和多个注入单元53，这些注入单元53布置在汽缸壁55的环形区域54中，并且与未示出的润滑设备相连接。在图I中，看到了活塞52位于下部位置中。油58的注入从直接在汽缸壁55的环形区域54上的每个注入单元进行。紧在活塞在其向上运动期间通过环形区域54之前，注入发生在活塞52上方的位置处。在图2中，活塞52示出在中间位置中，其中，注入单元53位于上部活塞环56与下部活塞环57之间的位置处。在活塞向上运动通过环形区域54期间，来自每个注入单元的油58在上部活塞环56与下部活塞环57之间直接地注入到活塞52上。在图3中，活塞52出现在上部位置中。油59的注入从每个注入单元直接地在汽缸壁55的环形区域54上进行。紧在活塞在其向上运动期间通过环形区域54之前，注入发 生在活塞52下方的位置处。在图4中，根据SIP润滑或传统润滑示出了两个不同的润滑时间。在两种情况下，润滑油都在活塞向上运动期间输送到汽缸中。这意味着从下死点(BDC)到上死点(TDC)。其中将对于SIP计时的“窗口”位于活塞通过润滑油注入器之前。用于传统润滑的“窗口”更窄，并且简单地表达为，位于活塞顶部已经通过润滑油注入器之后。图5a示出了依赖于负载的润滑分配，其中，改变SIP和传统润滑之间的分配，从而对于低负载，润滑油更大程度地沿汽缸壁进一步向下供给。图5b示出了恒定的润滑分配。这意味着，不使SIP和传统润滑之间的分配依赖于操作参数。而是，将固定分配键设置在控制中。同时可以考虑在汽缸壁上向下更远是否需要更多的润滑油。在该情况下，这将基于磨损的测量或由汽缸壁的视觉检查而考虑。在图6中示出的是，依据使用SIP还是传统润滑，在汽缸的纵向方向上油膜厚度如何变化的例子。即，依据采用借助于润滑油的第一部分的注入还是通过润滑油的第二部分的注入的润滑。在图中，示出了没有对于SIP阀机加工的情况下的注入单元3的孔60。当处于操作中的活塞在顶部位置处时(即更靠近汽缸顶部61时)，该点叫做上死点。在汽缸的底部处，定义了对应的下死点位置63，并且在该位置中，暴露了扫气空气端口 62。在该图中，在不同负载下并且依据它是SIP还是传统润滑而示出了上部油膜厚度和下部油膜厚度。在不同负载下进行油膜厚度测量。“带”的宽度表示了在不同负载下油膜变化到某一程度。该图原则上示出在最高负载和最低负载两者下的油膜。在图中示出了 SIP阀(也称为润滑油注入器)。当观看汽缸顶部与润滑油注入器之间的区域时，看到的是在这个区域中的油膜对于SIP润滑比对于传统润滑厚。这要与如下事实相比较进给量(每单位功率供给油的量)在示出的例子中低25%。所以趋势是清楚的。观看在润滑油注入器下方的区域，进一步看到，对于传统润滑形成了显著更厚的油月旲。在图7中，示出了通过注入作为润滑油的第一部分的润滑油(SIP原理)而得到减少的排放废油的一组例子。这些值被编号，并且来自于与在图6中原始使用的号码相同的试验。该图示出了六个不同的汽缸，其中，前三个柱形图示出了利用传统计时运行的汽缸，并且其中，后三个柱利用SIP计时而运行。由图示出了排放油的明显差别(在前三个汽缸与后三个汽缸之间的量的差别)，这又示出了作为第一部分供给的润滑油(SIP原理)产生更少的排放油。在图8中，示出了当使用SIP润滑时汽缸在纵向方向上如何不同地磨损。在这个图中，进行与平均油膜厚度的结合，以便指示油膜厚度与磨损之间的关系。在该图中，虚线表示传统润滑，而实线表示SIP润滑。两条上部曲线A和B表示每1000小时的磨损率，而两条下部曲线C和D表示图6中示出的值的平均值。同时，该图示 出了 SIP润滑通常减小磨损水平。图9示出了分配算法，该分配算法从活塞上或者在活塞下方供给的固定量的润滑油开始。编号为I至10的不同线示出在100%负载下需要哪种分配百分比。由图示出的是，例如借助于在图中标记“2”的线，总冲程的20%的固定部分(按100%发动机负载)作为第二部分或第三部分供给。同时，该图预示润滑油量的负载调节的应用。这意味着，当在以100%以下的发动机负载操作时，总冲程减小。例如，对于50%发动机负载，仅使用满负载润滑油量的50%。负载调节的润滑油量则意味着对于作为第二部分或第三部分输送的限定的固定量，润滑油分配将对此考虑。在例子中，对于100%发动机负载具有总冲程的20%的固定部分，这意味着，改变润滑油分配，从而最高达润滑油的50%作为第二部分或第三部分输送。如果在没有润滑油量的任何减少的情况下操作(除旋转的减少之外)，则在活塞上或在活塞下方供给的油的固定的量可以限定为由恒定百分比值表示的固定部分。图10示出了不同的分配算法。这里，采取的基础是保持润滑油的固定部分供给在活塞上或在活塞下方，并且在通过所谓的MEP调节而成比例地减小润滑油量之后进行校正。示出的是，根据在图10中示出的曲线的MEP调节意味着百分比分配的小的变化。图11示出了利用在供给到发动机的燃料中的不同硫含量的分配算法的例子；依据在供给燃料中的硫含量，人们可以改变润滑油的第一部分，即在活塞向上运动期间直接供给到在活塞上方的汽缸壁上的润滑油的部分。可以进行变化，从而通过更高的硫含量而增大在活塞向上运动期间直接供给到在活塞上方的汽缸壁上的润滑油的第一部分。以这种方式，增大在汽缸的顶部处的润滑油的量，从而实现相对更大量的酸的改进中和，这种酸由于在供给燃料中的更高的硫含量而形成。在该图中，示出了两种不同润滑油的进给量，但依据润滑油的进给量以及独立于润滑油的进给量，都可以实现润滑油分配的变化。图12和13描述了本身从上述EP 2 044 300已知的设计。图12示意地示出了四个汽缸250，并且在每个汽缸上具有八个注入喷嘴251。润滑设备252与中央计算机253相连接，该中央计算机253具有本地控制单元254，该本地控制单元254典型用于每单个润滑设备252。中央计算机253与另外的控制单元255并行地相联接，该控制单元255构成用于中央计算机的备用设备。另外，建立有监控泵的监控单元256、监控负载的监控单元257、及监控曲轴的位置的监控单元258。在图12的上部部分中，示出有液压站259，该液压站259包括马达260，该马达260驱动用于液压油的油箱262中的泵261。此外液压站259包括冷却器263和过滤器264。系统油经由供给管线265经由阀220泵送到润滑设备上。此外液压站与返回管线266相连接，该返回管线266也经由阀与润滑设备相连接。润滑油从润滑油供给箱(未示出)经由管线267运送到润滑设备252。润滑油从润滑设备经由管线110运送到注入喷嘴251。经由本地控制单元，人们可以调节润滑油量(以频率和冲程的形式)和注入计时。基于各种润滑油调节算法(例如，依赖于负载的润滑油减少)和用于注入时间的分配键(由此改变在第一、第二及第三部分之间的比值)，通过变化的操作状态，可以自动地进行注入时间和量的调节。这些变化可以基于发动机负载和状态以及直接地或者间接地基于对于汽缸状态所必需的参数(例如，旋转、汽缸套温度、发动机负载、注入燃料量、润滑油量、润滑油粘度、润滑油的TBN含量、用于排放废油的分析结果(残余TBN、Fe-含量等))而进行。图13示出了润滑设备的实施例，这些润滑设备供根据本发明的方法使用。
润滑设备包括底部部分110，在该处安装用来致动设备的电磁阀115和116。在底部部分110的侧部处，设有用于系统油压力供给142和返回到油箱143的系统油压力的螺
纹管套接头。驱动的油可以借助于两个电磁阀来提供，在这两个电磁阀中一个是初级电磁阀116,而另一个是次级电磁阀115。在初始位置中，初级电磁阀116是工作的。由此驱动的油从相关供给螺纹管套接头142被引导到初级电磁阀116，并且经由开关阀117被引导到设备中，通过分配通道145被引导到相关液压活塞组。在初级电磁阀116失效的情况下，可以自动地连接次级电磁阀115。通过致动次级电磁阀115而连接该阀。由此加压相关分配通道146。这种压力使得开关阀117移动到右边，由此中断初级电磁阀116与相关分配通道145之间的连接。由此将压力从液压活塞除去，这些液压活塞连接到该电磁阀116上。通过致动次级电磁阀115，使得相关分配通道146和相关液压活塞加压。这引起分配板7随后由油驱动，这些油经由次级电磁阀115引导到设备中。开关阀117可以装备有弹簧119。在缺少通过次级电磁阀的供给压力的情况下，弹簧因而将自动地把开关阀117放回到以上初始位置。开关阀可以装备有节流器，从而开关阀的这种返回可被延迟。以这种方式，避免/限制了开关阀117在致动之间来回地往复。在图12中，节流由凹槽确定，该凹槽形成在排出销118与开关阀117之间。当电磁阀的每一个连接到液压活塞的单独的组上时，保证了电磁阀之间的独立性。当在初级电磁阀116与次级电磁阀115之间切换时，开关阀117将保证将压力从初级液压活塞组除去，并由此使得次级电磁阀115能够操作，即使在其中停用初级电磁阀的情况下也是如此。位置121 示出了闭塞螺钉(blanking screw)。位置122示出了组合的闭塞螺钉/端部挡块，它部分地起用于开关阀117的棘爪120的端部挡块的作用，并且部分地具有也经由(未示出)密封件(packing)的密封功能。
在液压活塞6上方设有分配板7。该板在这里表示为具有上部分配板部件125和下部分配板部件123的两部分设计。计量活塞21安装在上部分配板部件125中/上。在其中各种油用于驱动和润滑的设备中，在上部分配板部件和下部分配板部件之间设有活塞密封件124。原则上，人们也可以满足于使用一种油用于驱动油以及用于润滑油。在计量活塞21周围，设有普通返回弹簧9，在脱开液压活塞6上的供给压力之后，该普通返回弹簧9使活塞21返回。在返回弹簧9周围，设有小的润滑油储腔147，该润滑油储腔147在外部由基部体111定界。润滑油通过单独的螺纹管套接头供给，该单独的螺纹管套接头具有密封件138和139。该设备可以选择性地装备有通气螺钉(venting screw),该通气螺钉具有密封件15和16。在基部体111上方布置汽缸体112，在该处布置计量活塞21以便它们的往复运动。在计量活塞21上方设有泵腔室148。在该腔室中设有出口，该出口具有止回阀球13，该止回阀球13由弹簧14偏压。此外，设有螺纹管套接头128，该螺纹管套接头128与在汽缸壁中的止回阀/SIP阀直接连接。
为了调整冲程，在这个实施例中，示出了具有马达132的装置，该马达132联接到蜗杆传动装置131，该蜗杆传动装置131经由蜗轮130通过改变在定位销/定位螺钉66上的位置而调整冲程。在这个实施例中，可以通过改变冲程挡块的位置而调整冲程。这与以前的实施例不同，在以前的实施例中，使用固定的原始点并且冲程随后调整。为了控制实际冲程长度，将传感器/拾取单元114安装在定位销/定位螺钉66的延续部分中，以便检测冲程，该传感器/拾取单元114例如呈编码器或电位计的形式。位置113示出了用于定位销/定位螺钉装置的外壳。位置124示出了两个空隙149和147之间的活塞密封件密封，使泄漏油分别避开(bypass)在底部处的驱动油侧的液压活塞6以及在顶部处的润滑油。位置127示出了在基部体111与汽缸体112之间的0形圈密封。位置133示出了紧固螺钉，该紧固螺钉用来紧固用于蜗轮130的支承壳体。位置134示出了在底部板110与基部体111之间的0形圈密封。
权利要求
1.一种用于润滑诸如船用发动机的大型柴油发动机中的汽缸的方法，其中，润滑油的注入经由多个注入单元来进行，这些注入单元与发动机中的汽缸数量的倍数相对应，其中，以至少两个部分的润滑油的注入组合来供给润滑油，其中，将所述至少两个部分的润滑油在至少两个不同的活塞位置处输送，其中，所述至少两个不同的活塞位置在活塞于注入单元旁边通过之前、期间及之后用于注入的活塞位置中选择，以及其中，将润滑油通过直接注入在汽缸壁的环形区域上而供给，其特征在于，将润滑油通过如下的组合而供给在活塞通过之前，在活塞上方将润滑油的第一部分直接注入在汽缸壁的环形区域上；以及，当在活塞通过期间将润滑油的第二部分直接注入在活塞上时和当在活塞通过之后在活塞下方将润滑油的第三部分直接注入在汽缸壁的环形区域上时，将润滑油的第二部分和/或第三部分注入。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，在紧在活塞向上通过环形区域之前时并且与活塞向上通过相关联地，进行润滑油的第一部分的注入。
3.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于，与活塞向上通过相关联地并且在活塞的最上部活塞环和最下部活塞环之间的区域上，进行润滑油的第二部分的注入。
4.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，使用相同的注入单元，用于注入润滑油的各注入部分中的每一个。
5.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，润滑油的第一部分的注入在紧在活塞向上通过环形区域之前时通过注入单元而在高压下发生，这些注入单元用于形成润滑油的完全或部分雾化。
6.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，润滑油的第二部分和/或第三部分的注入通过注入单元而在高压下发生，这些注入单元用于形成润滑油的完全或部分雾化。
7.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，进行用于实际汽缸负载的间接或直接参数的检测，并且进行在润滑油的第一部分和第二部分和/或第三部分之间的分配，从而对于减小的汽缸负载而成比例地增加第二部分和/或第三部分。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，润滑油的第二部分和/或第三部分构成润滑油总量的最少10%。
9.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，直接或间接地检测活塞的位置和运动，并且进行润滑油输送的计时、润滑油量的调整以及注入特性的确定。
10.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，该方法包括方法操作中的计算机化控制、监控及/或检测。
11.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，提供电子控制装置，将润滑油注入的时间用作用于调整润滑油在汽缸的纵向方向上的分配的参数，并且所述控制装置将润滑油的不同部分在所述至少两个不同的活塞位置上自动地分配。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，将固定百分比的润滑油 -在活塞向上或向下通过期间、汽缸活塞在润滑油注入器旁边通过时，供给在汽缸活塞上；或者 -在活塞向上运动期间、活塞已经通过润滑油注入器之后，在活塞下方直接供给在汽缸壁上；或者-在汽缸活塞向下运动期间、汽缸活塞通过润滑油注入器之前，直接供给在汽缸壁上。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，将固定量的润滑油 -在活塞向上或向下通过期间、汽缸活塞在润滑油注入器旁边通过时，供给在汽缸活塞上；或者 -在活塞向上运动期间、活塞已经通过润滑油注入器之后，在活塞下方直接供给在汽缸壁上；或者 -在汽缸活塞向下运动期间、汽缸活塞通过润滑油注入器之前，直接供给在汽缸壁上。
14.根据上述权利要求11-13中的任一项所述的方法，其特征在于，在汽缸壁上进行脱机或联机磨损测量，并且将这些磨损测量用于校正分配。
15.根据上述权利要求11-13中任一项所述的方法，其特征在于，在汽缸壁上进行脱机或联机油膜厚度测量，并且将这些油膜厚度测量用于校正分配。
16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，直接或间接地依据供给到汽缸的燃料中的实际硫含量来进行所述至少两个部分的润滑油之间的分配。
全文摘要
公开了一种用于诸如船用发动机的大型柴油发动机的汽缸润滑的方法。润滑油的注入经由多个注入单元进行，这些注入单元与发动机中的汽缸数量的倍数相对应。这里希望的是不仅在汽缸的周缘上，而且也在活塞在汽缸中的行程范围上来将润滑油高效地分配，以便由此减少润滑油的消耗。这能够被实现是因为润滑油通过如下的组合而供给在活塞通过之前，将润滑油的第一部分直接注入到汽缸壁的环形区域上；和在活塞通过期间，将润滑油的第二部分直接注入到活塞上。
文档编号F01M1/14GK102803666SQ201080035373
公开日2012年11月28日 申请日期2010年6月18日 优先权日2009年6月23日
发明者P·巴克 申请人:汉斯延森润滑油有限公司