CN107075991B - 用于润滑大型低速运行的两冲程柴油机的方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种方法,其中活塞泵(10‑21,21a)用于将油注射至发动机气缸(250)中。在活塞泵(10‑21,21a)中的活塞(4)在回缩前,经过发动机多转通过数个部分冲程(Ps)而前进。
Description
发明领域
本发明涉及一种大型低速运行的两冲程柴油机例如船用发动机的气缸润滑,其中活塞泵 用于将油注入发动机气缸。该活塞泵中的活塞在回缩前,通常经过发动机转多转,前进数个 部分冲程。
发明背景
丹麦专利DK177574B1公开了一种用于润滑大型低速运行的两冲程柴油机的装置和方法, 其中该发动机包括数个润滑活塞泵,其通过共同润滑驱动器同时移动。更详细地,DK177574B1 公开了一种用于大型低速运行的两冲程多缸柴油机的气缸润滑设备的运行方法,该柴油机在 每个气缸中具有往复活塞,该往复活塞设有活塞环并在该气缸衬垫的内表面上滑动。该气缸 润滑设备在气缸每次往复时,或每多次往复时,都通过数个围绕气缸圆周并在相同高度上分 布的注射点,向气缸衬垫的内表面提供精确配量的气缸润滑油。该气缸润滑设备包括数个活 塞泵,每个活塞泵具有在配量气缸中在起始位置(S)和结束位置(E)之间滑动的配量柱塞。 配量柱塞在起始位置(S)和结束位置(E)之间的移动形成一个全冲程。共同的驱动器包括 直线致动器,该直线致动器以两个方向同时在起始位置(S)和结束位置(E)之间驱动所有 配量柱塞。在DK177574B1中被限定为新颖的特征为:配量柱塞通过直线致动器在起始位置 (S)和结束位置(P)之间的数个连续部分冲程中同时移动,用于产生数个气缸油注射事件。 进一步地,仅当配量柱塞已达到其结束位置(E)时,该配量柱塞通过直线致动器在一个全冲 程中从其结束位置(E)回缩至起始位置(S)。
如DK177574B1中所说明,逐步致动直至已实现全冲程的优势在于配量柱塞、配量气缸、 致动器和驱动机构上的磨损在冲程的全程均匀分布,这延长了气缸润滑设备的寿命。
因为如DK177574B1中所说明的显而易见的优势,在DK177574B1中的第31页中详细描述 了系统总是采用全程,并且在第33页上部和第34页底部强调了配量柱塞没有复位至其极限向 后位置,直至达到柱塞的最大冲程长度。这对于DK177574B1中的系统是非常重要的,以便更 精确地衡量注入的气缸油量,因为后者通过对一段时间的全冲程数进行计数而实现。解释了 电子控制单元计算所完成的全冲程的数目,以便合计所输送的油量。全冲程通过单独的全冲 程感应器来检测。
在DK177574B1中,还说明了全冲程隐含了一个问题,即在活塞回缩之前,最后部分冲程 的量对于所期望润滑部分是不足的这个事实。为了解决这个问题,回缩后的另一部分冲程相 应地更大,并补偿回缩前最后冲程的润滑缺乏。在DK177574B1中,没有公开在后续冲程部分 增加润滑的其他补偿方法。
但是,尽管理论上很吸引人,DK177574B1中的方法具有下列所说明的严重缺点。如果在 最后冲程部分的可用润滑量大幅度地小于所期望的润滑量,可能甚至接近于零,这种润滑步 骤很大程度上相当于润滑步骤缺失。考虑到如DK177574B1所说明的发动机的每四转、每五转 或每六转进行润滑,这种适当润滑的缺失可导致发动机在两次适当润滑注入期间运行了多达 12转。考虑到在一转中,活塞缩回并前进,就是在活塞的24次往复滑动中都缺乏适当的润滑。 这能导致气缸中活塞和衬底的磨损大量增加。因此,看起来为了减少润滑系统的磨损,使大 型发动机的适当维护做了让步。但是,因为发动机的更换和修复难于润滑系统,在DK177574B1 中提到的系统和方法看起来并非最佳。
发明内容/概述
因此本发明的目的在于提供一种系统,其不具有现有技术中的缺点。特别地,本发明的 目的在于提供一种系统和方法,其能够减少润滑系统的磨损,而不用发动机的润滑做让步。 该目的通过一种装置和方法来实现,该装置和方法用于运行下文所述的大型低速运行的两冲 程多气缸柴油机的气缸润滑装置。
该发动机在每个气缸中都具有在气缸衬垫的内表面上滑动的往复活塞,由此气缸润滑装 置在润滑周期期间为所述气缸衬垫的内表面提供一份气缸润滑油。润滑循环在发动机活塞的 每次往复或每多次往复中进行,其中该活塞在发动机每转期间来回移动。例如,该润滑循环 在发动机每转或每多转中进行。通过围绕气缸圆周分布的数个注射喷嘴,将润滑油注入每个 气缸中。
气缸润滑装置包括数个活塞泵,每个活塞泵具有在配量气缸中可滑动的配量柱塞。每个 配量气缸包括与注射出口液体连通的注射腔,每个注射出口连接至一个气缸的注射喷嘴。该 活塞泵设置为通过使配量柱塞前进,并由此将润滑油从注射腔通过注射出口泵送至注射喷嘴, 来减少注射腔中的量。当配量活塞回缩时,注射腔相应地又被润滑油填满。
直线致动器连接至配量柱塞,并设置为在两个结构确定的极限位置中间,以连续部分冲 程,逐步驱动所述配量柱塞,该第一个极限位置对应于完全回缩的配量柱塞,而两个极限位 置的第二个对应于完全前进的配量柱塞。因此,两个极限位置之间的距离相当于配量柱塞的 全冲程。必须明白连续部分冲程为从第一冲程位置到第二冲程位置进行了第一部分冲程,并 且从第二冲程位置到第三冲程位置进行了连续的第二部分冲程,其中该第三冲程位置比第二 冲程位置更靠近两个极限位置的第二个,并且第二冲程位置比第一冲程位置更靠近第二极限 位置。也就是说,每个第二部分冲程比第一部分冲程使配量柱塞更接近第二极限位置。通常 地,具有超过两个的这种连续部分冲程,并且配量柱塞通过这些数个连续部分冲程前进,而 配量柱塞不在部分冲程之间回缩。这种连续的逐步运动没有中间的配量柱塞回缩,而是仅在 数个这些连续部分冲程之后完成配量柱塞的回缩。
设置有用于确定配量柱塞的相对位置的传感器,该相对位置为配量柱塞的实际位置相对 于极限位置的位置。该相对位置通过传感器数据指出。在一些实施方式中,直接传感相对位 置,例如通过与配量柱塞连接的位置传感器,该位置传感器测量配量气缸内部的配量柱塞的 实际位置相对于其极限位置的位置。
或者,间接传感相对位置。例如,致动器包括连接至配量柱塞的液压活塞,并且通过位 置传感器传感致动器的液压活塞的实际相对位置,以进行间接传感。如果致动器不是液压致 动器,而是轴式机械致动器,可通过传感器传感该轴的旋转位置或线性位置。另一间接选择 为测量传输至致动器的油量,然后将其与配量柱塞的前进长度相关联;这类间接测量可能需 要一些在先较准。
在一些实施方式中,用于使液压致动器中的活塞前进的加压液压油通过开/关类阀来供 应。可通过在预定时长内将供应至致动器的液压油的阀门打开,来调节部分冲程的长度,其 中时长与部分冲程的长度有关。为了获得更精确的控制,一旦获得正确的部分冲程长度,活 塞传感器作为反馈来精确调节时长并关闭阀门。
或者,来自位置传感器的数据独立于阀的打开时间,是配量柱塞前进的唯一决定性测量 值。
如果配量柱塞的前进应用比速分布,阀的打开时间为相关的,其中这种速度分布可通过 使用相称的阀获得,该阀具有流入致动器的流量变化的加压润滑油。相应地,在一些实施方 式中,用于使液压致动器中活塞前进的加压润滑油通过相称的阀供应。阀的前进速度优选取 决于发动机的实际操作参数。
计算机,例如中央计算机,设置为接收来自传感器的传感数据,该传感数据表示配量柱 塞的相对位置。该计算机进一步设置为接收来自不同监测单元的发动机数据,该发动机数据 表明了发动机的实际运行状况。
该处理控制数据,包括位置数据,可解释为由中央计算机集中处理,但是也可由数个本 地计算机单元,例如每个气缸中的一个计算机,来完成。通常地,这是所期望的集成度如何 以及其它环境系统怎样布局的问题。因此,在下文中,对于这种中央计算机或本地计算机都 使用通用名词计算机。
计算机命令直线致动器在配量柱塞回缩之前的数个连续部分冲程中,将配量柱塞从第一 极限位置移向第二极限位置。由此,在配量柱塞回缩之前,经过发动机转多转,将润滑油分 批注入气缸中。应当提及该系统原则上还设置为在单一冲程中清空整个注射腔。但是,由于 配量柱塞和注射腔的合适尺寸,这并不是正常情况,因为注射腔在横截面和长度上的尺寸使 得在正常发动机工作时,其包含的润滑油量相当于在多次润滑周期期间的数个油注射。
在通过计算机接收传感器数据后,根据接收到的传感器数据确定表示第一量的第一参数, 该第一量为留在注射腔中的,用于通过相应配量柱塞进行泵送的润滑油量。因此,如果配量 柱塞从配量气缸中的实际位置前进第二极限位置,第二极限位置为配量活塞在前进期间可能 的最终位置,则第一量为所留下用于可能注射的量。
在计算机接收实际发动机数据之后,其基于所接受到的发动机数据确定表示并独特表达 第二量的第二参数,该第二量为在实际润滑步骤中,通过喷嘴注射至气缸中的润滑油的确定 配量。因此,自动地,计算机基于发动机数据确定多少润滑油通过不同注射喷嘴供应至发动 机气缸是最优的。
例如,第一参数等于第一量的量数值。或者,第一参数为配量柱塞仍可移动的长度的数 字。相应地,第二参数等于第二量的量数值。或者,第二参数为为了适合的注射,配量柱塞 必须移动的长度的数字,该长度表示了第二量的等效值。重要的事实是第一和第二参数独特 地代表用于对比的各自的润滑油量。
接下来,计算机自动地将第一参数与第二参数对比,例如将第一量与第二量对比,并且 如果该对比表示第一量不小于第二量,配量柱塞通过直线致动器,在注射气缸前进相当于第 二量的一段距离,该第二量为特别确定的要注射的配量,例如基于实际发动机运行参数所计 算的最佳量。但是,如果该对比表示第一量小于第二量,计算机决定配量柱塞是否在计划的 润滑步骤前回缩,或者在注射腔中仍残留的量对于计划的润滑步骤是否可以接受。为了确定 仍残留的量是否为可接受的,设置阀值。在这种情况下,如果仍残留的量小于预定的阀值量, 直线致动器在所计划的润滑步骤将所配量注射至气缸之前,使配量柱塞回缩。在回缩期间, 在注射腔中润滑油的量增多,使得对于下次润滑注射具有充足的油。
例如,接受另一部分冲程的阀值量为第二量的80%,该第二量通常为注射的最佳润滑油 量。尽管,留在注射腔中的量小于计算的最佳润滑量,至少80%,例如至少90%的注射仍然 是可接受的,这样配量柱塞不需要在注射前回缩。但是,如果注射腔中的量小于80%,配量 柱塞在所配量注射前回缩,然后所配量全部注射。在一些其它情况下,少如第二量的50%可 用作阀值,尽管,通常不是这种情况。或者,阀值为100%,因此,如果没有足够油留在注射 腔中以注射最优量的润滑油,配量柱塞回缩。
从所描述的系统中可见,已克服了关于现有技术尤其是DK177574B1初始所描绘的缺点, 因为如果已计算出在注射腔中的剩余量不足以进行发动机的适合润滑,柱塞在到达端部之前 回缩。例如,如果剩余量小于预定的阀值,比如第二量的50%、60%、70%、80%、90%或100%, 或甚至105%,该柱塞在下一润滑注射前回缩。考虑到在配量柱塞端部位置的最后冲程的小小 不确定富余,可选择105%的值,以便确保获得至少100%的第二量。
阀值为上述阀值的低端还是相当接近或为100%可取决于润滑注射是否在发动机每转或 发动机每多转中进行润滑注射。例如,如果润滑注射在发动机每转中进行,单次注射可接受 50%的下限,然而如果润滑在发动机每六转中进行,由于适合的润滑将会有风险,该阀值可 更接近100%。
尽管,由于相对DK177574B1中的较早系统回缩,该系统意味着柱塞气缸和致动器系统在 最后部分上的磨损与第一部分的磨损不同,本发明比起DK177574B1一般具有优势:不用使发 动机的适当润滑让步。
相比DK177574B1,不用通过计数全冲程的数目来测量所用油的总量;所用油的总量可用 不同的方式确定,例如通过在每次部分冲程中添加确定的用量,或通过简单地测量用于提供 润滑油的储槽中剩余油的变化。
例如,单一润滑循环包括多次注射。在这种情况下,在一些实施方式中,第二量被计算 为在每次润滑循环中多次注射进气缸所要求的润滑油配量总量。
例如,如果发动机每转两转,每次润滑循环的注射进行一次,但是在特定润滑循环中, 当活塞往上时进行一次注射,并且当其往下时进行一次,每次润滑循环需要配量柱塞前进两 次。例如,在这种情况下,在相同发动机转数中,确定两个部分冲程所期望的量(第二量), 并将其与注射腔中仍可能从注射腔喷出的润滑量(第一量)对比。这意味着在相同发动机转 数下,当活塞在回复时,配量柱塞不回缩,而在发动机转一圈不需要润滑油注射时,进行回 缩。
指出配量柱塞的第二极限位置通常不处于注射腔的端壁上,而是即使当配量柱塞在最大 可能冲程的最终位置时,注射腔中通常还具有剩余量。为了计算第二量,因此计算注射腔的 实际剩余油量是不正确的,而要计算的第二量为如果配量柱塞前进至第二极限位置,该配量 柱塞仍可能喷出的注射腔的量部分。
在一些实施方式中,气缸润滑设备包括柱塞连接器,其连接至数个配量柱塞并设置为同 时移动所述配量柱塞。在这种情况下,直线致动器连接至所述柱塞连接器,用于在位置范围 内同时驱动所述数个配量柱塞。例如,柱塞被成组驱动,柱塞的数目对应于单个气缸中注射 喷嘴的数目。或者,将油供应至单个气缸所有喷嘴的柱塞组被分为小组,其中该柱塞连接器 构造为通过致动器单独激活每个小组。
电脑化的润滑配量允许各种各样的润滑程序。例如,所有气缸可被同样润滑。但是,还 可能每个气缸分别调节润滑,例如基于特定气缸的温度和特定气缸所测得的磨损,因为并非 所有气缸随时间具有完全相同程度的磨损。
附图说明
本发明将参照附图进行详细说明,其中
图1为与大型发动机相关的系统原理图;
图2展示了配量设备的实施方式;
图3为注射逻辑的流程图;
图4展示了本发明的第二实施方式。
详细描述/优选实施方式
图1图示了低速运行两冲程柴油机的四个气缸250,尽管通常都具有超过四个气缸。每个 气缸250具有八个用于注射润滑油的注射喷嘴251。八个的数量可以修改为更多或更少注射喷 嘴。但是,通常地,每个气缸250具有至少六个注射喷嘴251。润滑装置252设置为将润滑油供 应至喷嘴251。在定时、油量、可选择地还有油注射的速度分布方面,调节供应至喷嘴251的 润滑油。润滑装置252功能上连接至具有本地控制单元254的中央计算机253,通常每个单独的 润滑装置252具有一个。中央计算机253功能上耦合至第一监测单元256、第二监测单元257和 第三监测单元258,该第一监测单元256监测液压泵261,该第二监测单元257监测发动机载荷 和其它发动机参数,例如发动机速度、实际燃油消耗量以及气缸衬垫温度,该第三监测单元 258监测曲轴和发动机活塞的相关位置。其它监测单元255可向中央计算机253提供关于发动机 的其它信息。作为交换,中央计算机253设置为将为电子信号形式的运行指令发送至接口268, 用于控制发动机运行。
中央计算机253收集来自这些监测单元255、256、257、258的信息,并发送数字指令至润 滑装置252的控制单元254,以便通过喷嘴251正确调节润滑油的注射。在图1的上部,图示了 包括发动机260的液压站259,该发动机260驱动在含液压油的储槽262中的液压泵261。此外, 液压站259包括冷却器263和过滤器264。用于系统的液压油经由供应管道265泵送至液压装置 252阀220。液压站259还与回流管266连接,该回流管266还经由阀220连接至润滑装置252。润 滑油从润滑油供应储槽(未示出)经由导管267向前送至润滑装置252。润滑油从润滑装置252 经由管道110向前送至注射喷嘴251。
在另外的实施方式中,控制单元254可设置并设计为本地计算机,其接收来自各种监测单 元的发动机数据和传感器数据,并确定注射至发动机的最佳配量。因此,控制单元254将替换 中央计算机253,或可能甚至仅仅向中央计算机253补充关于根据实际发动机运行而确定合适 润滑配量的作用。
润滑装置252包括液压致动器,该液压致动器在控制单元254的控制下由液压油驱动,并 调节通过注射喷嘴251泵送的加压润滑油的量。这通过连接至配量柱塞的液压致动器驱动配量 柱塞实现,以便调节供至注射喷嘴252用于注射的油量。如下文更详细的描述,致动器使配量 柱塞在连续部分冲程中逐步前进,经过预定但可变化的两个极限位置之间的长度,两个极限 位置的第一个为配量柱塞完全回缩时的位置,两个极限位置的第二个为配量柱塞完全前进的 位置,即配量活塞可能位移的结束位置。在每一步中,配量柱塞将润滑油压到一定程度,使 其通过注射喷嘴251注射至气缸205中。在配量柱塞间歇式前进期间,配量柱塞又回缩之前, 朝第二极限位置的方向经过最大冲程的一部分期间,若干润滑油部分数次注射至气缸250中。 换句话说,配量活塞不会在数个部分冲程完成之前回缩。这原则上与上述丹麦专利 DK177574B1所公开的“人类”柴油机(MAN Diesel)的注射原理相似。
但是,DK177574B1中的配量柱塞通常前进至最大冲程的最后,在第二极限位置才前进, 比之相比,本发明的不同在于中央计算机253(或者一组本地计算机代替)不一定使配量活塞 前进至为最大可能冲程的第二极限位置。相反,中央计算机253确定下一次注射的润滑量(第 二量),并将其与在仍剩余的最大可能冲程中配量活塞可能能够传输的量相对比。基于该对 比,与控制单元254合作的中心计算机253确定了配料活塞是否要在下一部分冲程前回缩,例 如因为它们到达结束位置,但没有传输充足的润滑油;或配量柱塞是否在回缩前进一步前进。 例如,中央计算机253接收来自与润滑装置252合作的控制单元254的信息,该信息关于配量柱 塞在润滑装置252中的实际位置;从这个信息计算参数,该参数表明并唯一地表达出配量柱塞 仍可能的部分冲程的量;并且将其与所期望的注射润滑油量相对比。该期望的量(第一量) 取决于中央计算机253从相应监测单元,包括第一、第二和第三监测单元256、257、258,所 接收到的实际发动机参数;如果仍可能的部分冲程的量(第一量)少于所期望的量(第二量), 该活塞在下一注射循环之前回缩。
或者,该柱塞仅仅在仍可能的部分冲程小于预定阀值时,进行回缩,该预定阀值为所期 望量(第二量)的一部分,其中该部分为所期望量的至少50%,例如60%、70%、80%或90%。 该阀值是否为上述阀值的低百分比,或该阀值是否相当接近或为100%可能取决于发动机每转 或者发动机数转中是否进行润滑油注射。例如,如果发动机每转都进行润滑注射,30%的下 限为可接受的,然而如果发动机每六转进行一次润滑,下限可更接近100%。
在图3中展示了根据本发明实施方式的注射逻辑,具有如下缩写:
V1-第一量,其为如果配量柱塞在配量气缸中从实际位置前进至第二极限位置,用于可能 的注射的所剩量,该第二极限位置为配量柱塞前进期间可能的最终位置;
V2-第二量,其为由计算机所确定的,用于通过喷嘴向气缸注射的润滑油的配量;
VT-用于允许另一部分冲程的阀值量,该另一部分冲程注射第二量的预定部分。
计算机所确定的配量柱塞的前进意味着在部分冲程中对于何时以及多久使配量柱塞前进 具有高度的自由。例如,润滑循环可包括单一部分冲程,并且润滑循环在发动机每转或每预 定多转中进行,比如每两转、每三转、每四转、每五转或每六转;这意味着对于发动机的若 干发动机转数,没有润滑注射。或者,每个润滑循环可进行数个部分冲程。如果每个润滑装 置连接至其自身的控制单元254,润滑油注射至发动机的不同气缸250不需要在发动机的同一 转期间完成。
若需要,可能在一个发动机冲程中激活两个或多个部分冲程,并且同时系统还更改其它 引起单独部分冲程的设置。例如,系统压力(通过相称的压力阀可控)的不同组合和控制致 动器移动的电磁阀的激活时间,将导致配油的不同特点。当计划直接将油配至活塞时,快速 传输是有利的,但是如果想要更宽的分布,需要更长的配量时间。
图2图示了配量设备1的横截面,该配量设备1用于例如上文所概述的船用大型低速运行柴 油机的气缸润滑,其为润滑设备252的一部分,将润滑油供应至数个喷嘴251。配量设备1包括 用于将管道连接110与注射喷嘴251连通的注射通道18。配量设备1能够根据中央计算机253和 控制单元254,以如上文所说明的正确压力以及正确时间,将期望量的润滑配至喷嘴251。
配量设备1包括致动器2。在该致动器2中,第一活塞4设置为可沿活塞衬垫5移动。第一活 塞4由致动器储液器25内的液压油驱动,并作用于第一活塞4的第一端4a,通过阀系统23用液 压油加压填充,使得第一活塞4向前压向注射外壳8,该注射外壳8中设置有配量柱塞21。控制 单元254电连接至电气连接24,并连接至阀系统220,用于控制加压液压油从供应管道265通过 阀系统220分批泵送至致动器储液器25,并由此在部分冲程Ps中将第一活塞4分步压向注射外 壳8。在第一活塞4回缩期间,通过另一阀系统220a,将液压油从致动器储液器中移出至回流 管266,该阀系统220a也电连接至控制单元254。
需要指出图2中的部分冲程Ps是为了简单表明为长度相等。但是,并不总是如此,因为可 由于更改发动机参数,比如载荷和速度,而使部分冲程Ps变化。配的量由各种参数计算得到, 该各种参数例如包括下列中的一个或多个:实际发动机载荷、期望的给料速度、调节算法的 选择(调节载荷或所谓的每分钟转速(rpm)调节或平均有效压力(mep)调节)、发动机和 注油器冲程的比率(每个发动机冲程所期望的注射次数)、配量柱塞直径、油分析、硫百分 比、燃油类型,例如残余总碱值(TBN)、Fe含量。这些参数由中央计算机253自动直接读取, 或由中央监测单元或数个监测单元间接读取。可选择地,该监测单元还具有如控制单元一般 的作用,具有各种功能。
第一活塞4的第二端4b附接至活塞连接器7,该活塞连接器7用作分配板,并设置在连接器 腔22中,可与第一活塞4以相同方向移动,如双箭头6所示。活塞连接器7连接至泵体17的数个 配量柱塞21,每个配量柱塞21在柱塞衬垫20内部与第一活塞4同步滑动。配量柱塞21的滑动引 起对应注射腔19中量的变化。通过柱塞连接器7,以第一活塞4回移以及前行都传递至柱塞21 的方式,使柱塞21连接至第一活塞4。当第一活塞4回缩时,柱塞21也回缩,同时润滑油通过 双吸(止回)阀10、11供应至注射腔19。当由于第一活塞4的向前移动,使柱塞21被柱塞连接 器7向前推时,在注射腔19中产生压力,并且一旦压力超过双压阀12、13中的弹簧14力和管道 110中经由注射通道18向注射喷嘴的压力,润滑油通过注射管道16,通过排出阀13,压进注射 通道18中,如图1所示,从注射通道18通过管道110压至发动机的气缸250的注射喷嘴254中。
弹簧9,或者液压复位致动器(未示出),压向柱塞连接器7并引起或促使柱塞连接器7 与第一活塞4和配料柱塞21一起回缩。
由下列所示实施例对系统的功能进行说明,但是没有关于所给出的量的实施例对本发明 进行限制。在该实施例中,中央计算机253基于每个发动机参数计算,每个润滑循环的注射喷 嘴251应该装备有一定量的润滑油,其相当于注射腔19的最大量的一部分,例如15%。当配量 柱塞21完全回缩并随后在每个润滑循环中向前推进一个部分冲程Ps时,可在回缩前注射6次该 15%的部分,即每次润滑循环一次(或两次);例如,发动起每转四转,进行一次润滑循环。 在六次润滑循环,每次注射15%后,配量柱塞已前进最大冲程的90%,仅剩余注射腔19的最 大充油量的10%,用于向注射通道18的另一次注射,以进行下一次润滑循环。这可能被确定 为不足以进行随后润滑循环中的适当润滑。由于这个原因,与控制单元254合作的中央计算机 253让致动器2使第一活塞4和配量柱塞21在下一个润滑循环之前回缩。
由于第一活塞4和配量柱塞21通常在到达最大冲程的结束位置之前回缩,相比起DK177574中所公开的系统,致动器衬垫5上的磨损和柱塞衬垫20的衬垫上的磨损不完全均一。 但是,比起不用妥协发动机适当的润滑这个事实,这是一个可接受的较小缺点。
在一些实施方式中,允许与最佳润滑量有细微偏差,并且配量柱塞被驱动至可能向前位 移的最终位置。例如,可能出现注射腔19中的剩余量为期望润滑量的90%或80%的情况。如 果这样,80%或90%被认为对于润滑是充足的。但是,相比DK177574中所公开的系统,这种 稍少于所期望量的润滑量在下列润滑步骤中不会有相应的补偿。这是因为在后续步骤中超量 的润滑不能追加阻止在先步骤中由于缺乏润滑在气缸衬垫上的磨损。为此,比起所期望的润 滑量,仅当实际润滑量的些微减少处于富余量范围内,该减少才是可接受的,在这种情况下, 一般地,适当润滑不会由于单一润滑循环具有减少的润滑量而让步。
通常地,在一系列部分冲程之间,第一活塞4和配量柱塞21完全回缩,虽然原则上,部分 回缩也是可能的。
润滑油也可用作用于驱动液压致动器2的单独液压油路的替代物,例如连接至用于润滑油 注射的润滑油储槽。在这种情况下,如图1所描述的液压油系统由具有相似功能的润滑油系统 替代。
可设置测量柱塞连接器7或配量柱塞21的相对位置的传感器,作为在致动器2中设置的用 于测量第一活塞4的相对位置的传感器3的替代物。
根据本发明的系统允许每次润滑循环进行一次单一的部分冲程,其中每次循环在所述活 塞的每次往复运动中或所述活塞的每多次往复运动中进行。发动机每转一转进行两次往复运 动,一次向前一次回退。但是,也可在每次润滑循环中应用多次注射,例如每次气缸经过注 射喷嘴时,注射两次。在后一种情况,有利地,中央计算机可设置为计算注射腔19是否还含 有对于整个润滑循环而言足够的润滑油,如果没有,配量柱塞回缩。
阀系统可选择地包括开/关阀,并且活塞4在致动器2中的前进通过控制进给阀220打开的 时长而进行控制。或者,进给阀220为相称的阀门,其可基于来自中央计算机253的指令,通 过控制单元254,调节流经进给阀220的流量。
在填充致动器以及相应地第一活塞4前进期间,进给阀220打开,排出阀220a关闭。在回 缩期间,进给阀220关闭,并且排出阀220a打开。
出于完整性考虑,指出液压致动器2可被轴式致动器或其他类型的机械致动器代替。
柱塞连接器7将第一活塞4连接至数个配量柱塞21。这些配量柱塞21可设置为连接至第一 组注射喷嘴251的第一组配量柱塞。同样地,可设置其它柱塞连接器以及其它液压致动器来驱 动其它组的配量柱塞,以便能够区分不同组的注射喷嘴中的用量。这方面的原理在US8602167 和DK1796934中进行了讨论,并且该原理可转用至上述系统。
可如DK177573中所描述的实施例,设置具有第二活塞的第二致动器,作为弹簧9的替代 物。优点是柱塞连接器7回缩更快速。但是,在每多次发动机转数下进行润滑油注射的这种情 况下,通常该回缩足够快。
图4为另一实施方式,其中对配量设备1进行改进,复位弹簧9由第二致动器27所替代,该 第二致动器27用于使柱塞连接器7复位,使配量柱塞21回到第一极限位置。与图2中标号相同 的所有标号将不再进行说明,而如上文说明所提及。第二致动器27包括附接至柱塞连接器7 的活塞28,并且该活塞28依赖于处于活塞28后方的储液器29中的液压油量而滑动,该液压油 通过供油30供应。当第一致动器2激活时,柱塞连接器7将配量柱塞21以减少注射腔19量的方 向移动,并使油注射进发动机中。以这种方式,第二活塞27与第二活塞28一起移动,并且使 第二活塞28后的储液器29排干。一旦配量柱塞21回缩,第二致动器27激活,将油泵送至第二 致动器27的储液器29中,并且第一致动器2的储液器25相应地排干。为了排干以及填满两个致 动器2、27,相应地,可使用功能上耦合的阀,可选择地,单阀用于在填充储液器25和排干另 一储液器29之间切换,反之亦然。
标号:
1 配量设备,作为部分的润滑设备252
2 第一致动器
3 用于传感第一活塞4的传感器
4 第一活塞
5 活塞衬垫,其在第一致动器2中
6 箭头,表示第一活塞4的移动
7 柱塞连接器,其将第一活塞4与配量柱塞21连接起来
8 注射外壳
9 复位弹簧,用于柱塞连接器7
10-13 双吸阀和压力阀
14 阀弹簧
15 排气阀
16 注射管道
17 泵体
18 注射通道,用于经由管道110连接至注射喷嘴251
19 注射腔
20 柱塞衬垫
21 配量柱塞
21a 配量气缸
22 连接器腔,柱塞连接器7在其中移动
24 阀系统220和220a与控制单元254的电连接
25 第一致动器2的致动器储液器
26 位置传感器3至控制单元252的电连接
27 第二致动器
28 第二活塞,其在第二致动器27中
29 第二致动器27的储液器
30 供油,用于第二致动器27
110 润滑油从润滑装置252至注射喷嘴251的管道
220 阀系统,用于将液压油供应至润滑设备252和配量设备1
220a 阀系统,用于将液压油从润滑配量设备1排出
250 低速运行两冲程柴油机的气缸
251 注射喷嘴
252 润滑装置
253 中央计算机
254 控制单元
256 第一监测单元,用于监测液压泵261
257 第二监测单元,用于监测发动机载荷
258 第三监测单元258,用于监测曲轴的位置
259 液压站
260 电机,用于驱动液压泵261
261 液压泵
262 用于液压油的储槽
263 冷却器
264 过滤器
265 供应管道,用于使油经由阀220进入润滑装置252
266 回流管道
267 用于将油从储槽(未示出)输至润滑装置的管道
268 发动机控制的接口
Claims (7)
1.一种用于运行大型低速运行的两冲程多气缸柴油机的气缸润滑装置(252)的方法,在每个气缸(250)中,往复活塞在气缸衬垫的内表面上滑动,由此该气缸润滑装置(252)在润滑循环期间向所述气缸衬垫的内表面提供所配用量的气缸润滑油,经由数个围绕气缸(250)的圆周分布的注射喷嘴(251),每次往复或每数次往复进行润滑循环,所述气缸润滑装置(252)包括:
数个活塞泵(10-21、21a),每个活塞泵具有可在配量气缸(21a)中滑动移动的配量柱塞(21),每个配量气缸(21a)包括与注射出口(18)液体连通的注射腔(19),每个注射出口(18)通过管道(110)连接至一个气缸(250)的注射喷嘴(251);所述活塞泵设置为为通过使配量柱塞(21)前进,而减少注射腔(19)的量,并由此将润滑油从所述注射腔(19)通过注射出口(18)泵送至所述注射喷嘴(251);
直线致动器(2),所述直线致动器(2)连接至所述配量柱塞(21)并设置为在结构上确定的两个极限位置之间的连续部分冲程中驱动所述配量柱塞(21),所述两个极限位置的第一个对应于完全回缩的配量柱塞(21),并且所述两个极限位置的第二个对应于完全前进的配量柱塞(21);
传感器(3),所述传感器(3)用于确定配量柱塞(21)的相对位置,所述相对位置为所述配量柱塞(21)的实际位置相对所述极限位置的位置;
本地或中央计算机(253),设置为接收来自传感器(3)的传感器数据,所述传感器数据表示并独特地表达配量柱塞(21)的相对位置;所述本地或中央计算机(253)还设置为接收来自监测单元(255、256、257、258)的发动机数据,所述发动机数据表示发动机的实际运行状况;
所述方法包括通过所述本地或中央计算机(253)命令所述直线致动器(2),在数个连续部分冲程中,将所述配量柱塞(21)从所述第一极限位置向所述第二极限位置移动,所述配量柱塞(21)仅在已完成数个连续部分冲程后进行回缩,由此经过发动机多转,在配量柱塞(21)回缩前向气缸(250)注射若干的润滑油部分;
所述方法还包括:
通过本地或中央计算机(253)接收传感器数据和发动机数据,基于所接收的传感器数据确定第一参数,所述第一参数表示并独特表达第一量,所述第一量为剩在注射腔(19)中用于通过相应配量柱塞(21)可能进行泵送的润滑油的量;基于所接收的发动机数据确定第二参数,所述第二参数表示并独特表达第二量,所述第二量为本地或中央计算机确定的通过喷嘴(251)注射进气缸(250)的润滑油的配量;通过本地或中央计算机自动将第一参数与第二参数对比,
其特征在于,所述方法包括设定预定阀值量,其中所述阀值量大于所述第二量的50%,但小于第二量的100%;如果由计算机进行的所述对比表示第一量小于第二量,计算机基于阀值量决定配量柱塞是否在计划的润滑步骤前回缩,或者在所述注射腔中仍残留的第一量对于计划的润滑步骤是否可以接受;如果计算机进行的所述对比表示第一量小于第二量,但是不小于阀值,通过直线致动器(2)使配量柱塞(21)前进直至第二极限位置,并随后使所述配量活塞(21)回缩,但是如果该对比表示第一量小于所述阀值,计算机的指令使直线致动器(2)将所述配量柱塞(21)回缩,并由此在注射之前,增加注射腔(19)中润滑油的量,然后将所述第二量注射至气缸(250),以便进行计划的润滑步骤。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述阀值量为所述第二量的至少80%。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述润滑循环包括多次注射,其中所述第二量为在每次润滑循环中多次注射进气缸所要求的润滑油配量的总量。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述润滑循环与发动机单次转动有关,所述方法包括在发动机单次转动期间进行润滑循环。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述润滑循环包括当发动机活塞以第一方向经过注射喷嘴(251)时的第一注射、以及当发动机活塞在发动机单次转动期间以相反方向经过注射喷嘴时的第二注射。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法,其特征在于,所述方法包括,如果所述对比表示第一量不小于第二量,通过直线致动器(2)使所述配量柱塞(21)前进一段距离,所述距离对应于由本地或中央计算机(253)确定的配量。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的方法,其特征在于,所述气缸润滑装置(252)包括连接至数个配量柱塞(21)的柱塞连接器(7),所述柱塞连接器(7)设置为同时移动所述配量柱塞(21),其中所述直线致动器(2)连接至所述柱塞连接器(7),用于在位置范围内同时驱动所述数个配量柱塞(21)。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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