CN102066703B - 大型二冲程柴油机的液压供应系统 - Google Patents

Abstract

一种十字头型的大型二冲程柴油机(1)包括低到中压液压系统，例如发动机润滑系统，以及闭路高压液压系统。所述低到中压液压系统运行于第一级纯度。所述闭路高压液压系统通过反馈管道(14)与低到中压液压系统连接，反馈管道(14)包括过滤器(16)和反馈泵(18)使得所述闭路高压液压系统以高于所述低到中压液压系统的纯度级别运行。所述高压液压系统用于控制若干个与每个排气阀关联的液压线性驱动器(12)和/或若干个为每个汽缸提供的液压驱动燃油喷射增压器(11)。

Description

大型二冲程柴油机的液压供应系统

技术领域

本申请涉及一种具有液压供应系统的大型二冲程柴油机，特别涉及一种具有液压供应系统的大型二冲程柴油机，用于为液压单元(例如排气阀驱动器或者用于燃料喷射阀的增压器)提供高压液压流体。

背景技术

十字头型的大型二冲程柴油机是一种复杂机器，其包括种类繁多的系统，比如润滑系统、冷却系统、液压系统、气动系统以及电子系统。润滑油系统为了润滑和/或冷却目的将润滑油提供给各种发动机部件。大型二冲程柴油机的润滑油也用作发动机的高压液压系统的液压流体的来源。在这些系统中，由过滤器来确保润滑油的纯度，过滤器在低到中压润滑系统中为润滑和冷却目的提供需要级别的纯度。从润滑油系统传输到高压液压系统中的润滑油，经过一个精细过滤器来达到高压液压单元需要的纯度。这个纯度级别实际上高于润滑目的所需要的纯度级别。来自高压系统的回流液被返回给润滑系统，因此需要精细过滤液压单元使用的液压流体的全流。

发明内容

在这种背景下，本申请的目的是提供一种具有改进的供油系统的十字头型的大型二冲程柴油机。

通过提供一种十字头型的大型二冲程柴油机来实现这个目的，其包括多个气缸，每个汽缸都具有排气阀、用于驱动排气阀的每个排气阀的液压驱动器、每个汽缸的液压驱动燃油增压器、低到中压液压系统、用于为所述液压驱动器和/或所述燃油喷射阀的液压驱动增压器提供高压液压流体的闭路高压液压系统、以及包括流过滤器和反馈泵的反馈管道，所述反馈管道将所述低到中压液压系统连接至所述闭环高压液压系统。

通过用纯度低于闭环高压系统需求的低到中压系统的液体反馈给闭环或闭路高压液压系统，仅仅需要通过附加的过滤器精细过滤少量的液体。在最初填充闭环高压液压系统之后，仅仅需要精细过滤用来补偿闭路系统中泄露损失液压流体的量。这个量远远低于流通于闭路或闭环液压系统中并且在现有技术系统中需要过滤的液体量；因此，本发明描述了对所需精细过滤能力的极大的降低。

大型二冲程柴油机可以进一步包括布置于所述闭环或闭路高压液压系统中的高压液压泵，用于在所述闭环液压系统中产生压力。

可以用高于低到中压系统中液压流体纯度的液压流体纯度运行所述闭环高压液压电路。

所述反馈管道用于为所述闭环高压液压系统重新灌装液压流体，来补偿所述闭环或闭路高压液压系统的损失。

所述低到中压液压系统可以是使用润滑油运行的发动机润滑油系统。

所述高压液压泵可以用来自所述低到中压液压系统的液压流体进行冷却。

所述高压液压泵可以是具有轴向活塞和旋转斜盘的变量泵，来自所述低到中压液压回路的液压流体用于冷却其流经的轴向活塞旋转于其中的泵壳体。

所述闭环高压液压系统可以包括一个系统，其能够持续或间断地将所述闭环高压系统的液压流体排出一些，将排出的液压流体传递至精细过滤器，并将过滤后的液压流体返给所述闭路高压液压系统。

根据对本发明的具体描述，本发明的大型二冲程柴油机的进一步的目的，特点，有益效果和特征将变得更加明显。

附图说明

在本说明书的下述具体部分中，结合附图中所示的实施例对本发明进行具体说明；其中，

图1是根据本发明的一个实施例的具有液压和润滑供应系统的大型二冲程柴油机的示意图；

图2是图1所示的液压供应系统一部分的详细示意图；且

图3是根据另一实施例的液压系统一部分的示意图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的一个优选实施例的发动机1，发动机1是一个涡轮增压单流低速二冲程十字头柴油机，其可以是船的推进发动机或发电机的原动机。这些发动机通常具有3到14个排成一行的汽缸。这种大型二冲程柴油机的主要结构和操作已为公众熟知且在本发明背景中，不需要做进一步解释。

现有类型的大型二冲程柴油机包括提供用于润滑和/或冷却目的润滑油的许多部件。例如，曲轴位于油盘3中，油盘3被提供在发动机1的下面部分，并且在压力作用下供给流通于油盘3中的润滑油。其它润滑位置，例如轴承等等，分别供给润滑油。剩余漏油被收集在油盘3中。油盘3中的润滑油的量由油槽4指示。

提供了一种用于将润滑油提供给所有的润滑油用户的润滑油供应回路。该润滑油供应回路包括始于油箱5的供应管道6和将油槽4连接到油箱5的回流管道7。供应管道6包括分别具有用于安排油的传输的驱动电机的两个并行排布的低压泵8。以便供应管道6包括用于冷却润滑油的冷却设备9和用于过滤出污染物的过滤器10。过滤器10的网格大小为34或48μ。回流管道7被构建为非加压的回流管道。

本发明的大型二冲程柴油机1也包括由液压动力单元驱动的部件。这些部件的例子是燃油喷射增压器11和与每个排气阀关联的汽缸活塞线性驱动器12。

这些液压动力单元11，12被供给高压液压流体，其在本发明中来自于润滑油。用于液压动力单元11，12的液压流体在连接点13分岔，反馈管道14则始于连接点13。

这些液压动力单元11，12要求液压流体的污染程度远远低于润滑系统中的润滑油能接受的污染程度。

因此，反馈管道14包括精细过滤器16。过滤器16的网格尺寸比过滤器10的小，因此其可以被看做是一个前置过滤器。反馈管道14包括反馈泵18，其具有过滤器16下游的关联驱动电机。反馈泵18的出口通过选择阀19与闭环高压系统连接。

高压闭环系统将从发动机润滑系统中取得的高压液压流体提供给液压动力单元11，12。闭环高压系统使液压流体循环，而且反馈管道14传送的油仅仅用于闭环系统最初的充填和用于补偿泄露损失。通常泄露损失相对较低因此反馈管道仅仅需要传输与循环的流体的流量相比少量的液压流体。过滤器16的尺寸可以相应地较小因为仅需要净化少量的流体。

闭环高压液压的液体流由具有能够产生高压(例如300bar)的关联驱动电机的双向可变压力泵15驱动。

发动机的每个汽缸都具有一个或多个液压驱动增压器11，以及具有关联液压排气阀驱动器的排气阀(未示出)；液压排气阀驱动器的类型包括具有接收活塞的汽缸。增压器11包括由闭路高压系统的高压流体驱动的压力放大器(在其相对的两侧具有不同的有效面积的活塞)，而且增压器11在非常高的压力下用其喷油嘴将燃油传输到燃油喷射阀。发动机1的每个汽缸在汽缸盖上都具有一个或多个燃油喷射阀，其被提供来自各自增压器11的超高压燃油。在一个实施例(未示出)中高压液压闭路中的压力足够高不需要增压就能够驱动燃油阀，增压器11可以是一个具有1比1的增压率的简单的活塞，等等。增压器11将仍然执行将液压流体从(重)燃油中分离出来的功能，且该活塞的限制冲程仍然限制可以反馈给汽缸的燃油的最大量，但是不再有增压或升压。

每个汽缸的增压器11和排气阀驱动器12都通过液压阀20连接至闭环或闭路高压液压系统。

如图2所示，闭环高压液压系统包括运行于大约300bar的压力下的高压管道24，以及运行于大约10bar的压力下的低压管道26。电磁驱动选择阀19可以选择将反馈管道14连接到闭环高压液压系统的两个管道24或26。选择阀19连接至发动机1的电子控制单元(未示出)。发动机启动之前在闭路高压液压系统的最初充灌过程中选择阀19将泵14的出口连接到高压管道24。在发动机的运行过程中选择阀19将泵14的出口连接到高压管道26来补偿泄露损失。

高压管道通过管道23连接到各自的液压阀20。每个管道23都与用于均衡管道23的供应压的液压蓄电池29连接。低压管道26通过管道27连接到液压阀20。液压阀20是一个压力驱动比为5/3的单向阀，控制液压阀20位置的液压由电磁驱动的控制阀21来控制。控制阀21与发动机1的电子控制单元(未示出)连接。

发动机控制单元接收包含发动机1的运行状况信息的信号，该信号包括曲轴位置的信号，基于该信号也可能仅仅基于其他发动机运行状况电子控制单元通过将命令信号传至各自的控制阀21来确定燃油喷射包容率成形的时机，以及排气阀开口的外形。

液压阀20具有三个位置，其一是中心空挡位置，在这个位置上增压器11和排气阀驱动器12都不能被增压：液压单元都连接至低压管道26。在另外两个位置中的一个位置，液压阀20通过管道33将高压管道24连接至增压器11，由此压力放大器35被增压。在这种位置下排气阀驱动器12通过管道31和27连接至低压管道26。在三个位置中的另一个位置中液压阀20通过管道31将高压管道24连接至排气阀驱动器12，由此排气阀驱动器12的活塞36之上的压力室被增压。在这种位置下增压器11通过管道33和27连接至低压管道26。

燃油增压器11和液压驱动器12连接至回流管道7来收集这些液压单元的漏油。

双向可变压力泵15是一个具有轴向活塞和旋转斜盘的变量泵。在这类泵中活塞在泵壳体内部旋转(这些细节未示出但对于此类泵是公知的)。双向可变压力泵15具有冷却结构。该冷却结构包括冷却液供应管道40和冷却液回流管道42。冷却供应管道40将精细过滤器16上游或下游(未示出)的反馈管道14连接至双向可变压力泵15。冷却供应管道14包括一个在冷却液被传输至双向可变压力泵15的地方对41减少流量的限制器。与限制器相比也可以使用其它形式的流量减少/控制措施，例如流量控制阀。冷却液是来自润滑系统的润滑油，且冷却液流通在双向可变压力泵15的泵壳体中。冷却液通过将泵壳体连接到回流管道7的冷却液回流管道42离开泵壳体。这种冷却结构使得双向可变压力泵15的活塞浸入到润滑油中。双向可变压力泵15的活塞在泵壳体内部旋转。由于泵壳体中充满相对较冷的润滑油，双向可变压力泵15的活塞(及其对应的汽缸)都在冷油的沐浴中旋转。由于活塞和与其关联的汽缸的旋转它们有很大的表面都暴露并与冷润滑油接触，因此，活塞和他们的汽缸以一种非常高效的方式被冷却。

因此，双向可变压力泵15保持冰冷且当高压闭环系统的液压流体流经双向可变压力泵15时被冷却。因此，该系统能够在其闭环高压液压系统没有单独的油冷却器的情况下运行。

图3示出了根据本发明的闭环高压液压系统的另一实施例。该实施例与图2的实施例实质上相同，除了液压排气阀驱动器是在活塞36两侧的液压下运行。因此，位于活塞36下面的室通过管道45持久地连接至高压管道24。这种结构的优点是：省略了提供一个具有通向每一个汽缸的管道的气动系统的必要。进一步地，用于驱动反冲程的液压活塞的尺寸可以远远小于气垫的活塞，因为液压系统运行的压力远远高于气动系统运行的压力。

进一步地，低压管道26具有将低压管道26连接至反馈管道14的分支管道49。分支管道49包括一个限制器50。该结构确保少量的液压流体不断的从闭环液压系统中排出，流经精细过滤器16并在泵14的作用下反馈给闭环液压系统，例如闭环系统的离线油过滤。反馈泵14和选择阀19的运行由发动机1中的电子控制单元(未示出)控制。过滤后的油被与反馈泵14的出口连接的选择阀19送回低压管道26。限制器50确保从高压闭路持续的排出少量的液压流体。可选地，电控阀(未示出)代替限制器周期性地将一定量的液压流体从闭路高压液压系统中排出，该一定量的液压流体通过精细过滤器16过滤并返回给闭路高压液压系统。

本发明具有许多优点。不同的实施例或实施方式能够产生一个或多个下列优点。应当注意这并不是详尽的清单，且也会存在这里没有提到的其它优点。本申请教导的一个优点是其为大型二冲程柴油机提供了高压液压系统，该高压液压系统使用来自发动机润滑系统的油，发动机润滑系统的闭环系统并不需要很强的过滤能力。本申请教导的另一个优点是其提供了并不需要单独的冷却结构的大型二冲程柴油机的闭环高压液压系统。本发明的另一个优点是其产生的排油更少。本发明的更进一步的优点是高压液压系统与发动机润滑系统产生的污染隔离。发动机产生的污染很有意义，尤其作为发动机故障的结果。

尽管本申请的教导为了说明的目的进行了详细的描述，应该明白这种详述并不唯一用于该目的，本领域技术人员可以做出不脱离本申请教导的范围的任何变形。

权利要求中使用的术语“包括(comprising)”并不排除其他部件或步骤，权利要求中使用的术语“一(a)”或“一(an)”并不排除多个。单处理器或其它单元可以实现权利要求列举的多种手段的功能。

Claims (8)

1.一种十字头型的大型二冲程柴油机，包括：

多个气缸，每个气缸都具有排气阀；

每个排气阀的液压驱动器，用于驱动所述排气阀；

每个气缸燃油喷射阀的液压驱动增压器；

低到中压液压系统；

闭路高压液压系统，用于将高压液压流体提供给所述液压驱动器和/或液压驱动增压器；以及

反馈管道，包括精细过滤器和反馈泵，所述反馈管道将所述低到中压液压系统连接至所述闭路高压液压系统。

2.根据权利要求1所述的大型二冲程柴油机，其中，进一步包括：布置于所述闭路高压液压系统中的高压液压泵，用于在所述闭路高压液压系统中产生压力。

3.根据权利要求1所述的大型二冲程柴油机，其中，所述闭路高压液压线路以高于所述低到中压系统中液压流体的纯度的液压流体纯度运行。

4.根据权利要求1所述的大型二冲程柴油机，其中，所述反馈管道用于将液压流体重新注满所述闭路高压液压系统来补偿所述闭路高压液压系统中的损失。

5.根据权利要求1所述的大型二冲程柴油机，其中，所述低到中压液压系统是一种使用润滑油运行的发动机润滑油系统。

6.根据权利要求2所述的大型二冲程柴油机，其中，以来自所述低到中压液压系统的液压流体冷却所述高压液压泵。

7.根据权利要求6所述的大型二冲程柴油机，其中，所述高压液压泵是具有轴向活塞和旋转斜盘的可变排量泵，且来自所述低到中压液压系统的所述液压流体冷却其流经的并有所述轴向活塞旋转于其中的泵壳体。

8.根据上述权利要求中任一项所述的大型二冲程柴油机，其中，所述闭路高压液压系统设置有持续或间断地从闭环高压系统排出一定量液压流体，将排出的液压流体传递通过所述精细过滤器，并将过滤后的液压流体返回到所述闭路高压液压系统的系统。

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