CN111492124A - 大型低速二冲程发动机及其润滑方法、用于这种发动机和方法的喷射器及阀系统及其应用 - Google Patents

大型低速二冲程发动机及其润滑方法、用于这种发动机和方法的喷射器及阀系统及其应用 Download PDF

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Abstract

一种大型低速二冲程发动机，包括汽缸(1)，汽缸中设有往复活塞和沿汽缸(1)周长分布的多个喷射器(4)，用于在周长的不同位置将润滑剂喷射至汽缸(1)中；所述发动机还包括控制器(11)，用于控制所述喷射器(4)中的至少一个的润滑剂喷射的量和时机；其中每个喷射器(4)包括润滑剂入口(12)，用于从润滑剂给料导管(9)接收润滑剂；设有喷嘴孔(5’)的喷嘴(5)，所述喷嘴(5)延伸进入汽缸(1)，用于在喷射阶段从入口(12)向汽缸(1)中喷射润滑剂；喷嘴(5)处的排出阀系统(15)，用于打开和关闭喷射循环期间流至喷嘴孔(5’)的润滑剂；所述排出阀系统(15)设置为在喷射阶段，当压力升高至高于排出阀系统(15)的预设阈值时，打开用于润滑剂流至喷嘴孔(5’)，并在喷射阶段后关闭排出阀系统(15)；从润滑剂入口(12)至排出阀系统(15)的润滑剂液流通路，用于润滑剂从润滑剂入口(12)流至喷嘴(5)，通过排出阀系统(15)并在喷嘴孔(5’)处流出喷射器(4)；其中每个喷射器(4)都包括电动进给阀系统(13)，电动进给阀系统(13)电连接至控制器(11)用于根据从所述控制器(11)接收的电控信号，通过打开或关闭从润滑剂入口(12)到排出阀系统(15)的润滑剂液流，调节通过喷嘴孔(5’)分配的润滑剂；其中电动进给阀系统(13)设置在喷嘴(5)上游，并间隔一段距离，并设置在排出阀系统(15)上游，并间隔一段距离。

Description

大型低速二冲程发动机及其润滑方法、用于这种发动机和方 法的喷射器及阀系统及其应用
技术领域
本发明涉及一种大型低速二冲程发动机及其润滑方法、用于这种发动机和方法的润滑剂喷射器及阀系统及其应用。
背景技术
由于对环境保护的关注，正在努力减少船用发动机的排放。这也涉及到对这种发动机的润滑系统的稳定优化，特别是由于竞争的加剧。经济方面之一所获得关注的增加在于减少了油耗，不仅是因为环保，也因为这是船舶运营成本的重要组成部分。尽管减少了润滑剂体积，还要关注适当润滑的问题，因为发动机的寿命不应该因减少油耗而受到损害。因此，在润滑方面需要稳定的改进。
对于润滑大型低速二冲程船用柴油发动机，存在多种不同系统，包括将润滑油直接喷射在汽缸套上或者注油管喷射在活塞环上。
在EP1767751中公开了用于船用发动机的润滑剂喷射器的一个实例，其中使用了单向阀来提供到汽缸套中喷嘴通路的润滑通道。单向阀包括阀座中的往复运动的弹簧压紧球，其正好处于喷嘴通路上游，其中加压的润滑剂使球发生位移。球阀是传统的技术方案，其基于可追溯至上世纪初的原理，例如自1923年公布的GB214922。
另一种可替换的并且相比传统润滑较新的润滑方法，商业上称为旋涡喷射原理(SIP)。该原理是基于将润滑剂雾化液滴喷雾喷射在汽缸中的吹扫空气涡流中的。螺旋向上的涡流导致润滑剂被推向汽缸的上止点(TDC)，并朝外压向汽缸壁成为均匀的薄层。这在国际专利申请WO 2010/149162和WO2016/173601中进行了详细解释。喷射器包括喷射器壳体，壳体内设有往复阀构件，通常为阀针。该阀构件例如具有针尖，根据精确的定时，关闭和打开至喷嘴孔的通道。在当前的SIP系统中，雾化液滴喷雾在35-40巴的压力下实现，该压力大幅高于用于系统与引入汽缸中的压缩油喷射流一起工作的小于10巴的油压。在一些类型的SIP阀中，润滑剂的高压也用于克服弹簧弹力移动弹簧式阀构件远离喷嘴孔，这样使得高压油从该处释放为雾化液滴。油的喷出导致阀构件内油压降低，因此阀构件回到原位直到高压润滑剂再次供应至润滑剂喷射器的下一个润滑循环。
在这样的大型船用发动机中，多个喷射器设置为环绕汽缸的圆形，且每个喷射器包括顶端的一个或多个喷嘴孔，用于将润滑剂喷射流或喷雾从每个喷射器传递至汽缸中。船用发动机中SIP润滑剂喷射器系统的实施例在国际专利申请WO2002/35068、WO2004/038189、WO2005/124112、WO2010/149162、WO2012/126480、WO2012/126473、WO2014/048438和WO2016/173601中公开。
上文所提及的WO2012/126473和WO2016/173601，以及EP1426571和EP1586751公开了喷嘴处的机电排出阀。通电线圈在设有相应电磁响应部分的排出阀构件上施加电磁力。排出阀构件在激发下从其处于喷嘴孔处的阀座撤回，打开以使润滑剂从润滑剂源流出，并流经阀构件以及流出喷嘴。实际上，具有机电响应部分的排出阀构件相对较长，并且常常导致对排出阀构件作用的轻微延迟。
然而这些系统使用机电驱动的排出阀构件，也可能使用油压将排出阀构件从阀座推回。如EP1426571公开的实例，其中使用了先导式机电阀，在排出阀构件后方提供导向压力，从而通过切换排出阀构件后方的导向压力在喷嘴孔处打开和关闭排出阀。导向压力的切换需要液流进入和流出排出阀后方的容积，这延迟了排出阀构件的迅速运动。与机电排出阀相比，这种先导式阀还具有这样的劣势：需要润滑剂回流管，从而清空排出阀构件后方的容积，这提高了该系统的成本和复杂度并增加了泄漏的风险。此外，先导式喷射阀对来自发动机汽缸的背压敏感。
然而，对于SIP喷射，除了将油耗降至最低的目标外，精确控制的时机也是必不可少的。因此，应该优化SIP系统以在喷射周期内快速做出反应。因此，存在对于改进的稳定动机。
发明内容
因此本发明的目的在于提供本领域的改进。一个特别的目的在于提供喷射器的润滑剂喷射的更好的速度和容积控制。特别地，目的在于改进大型低速二冲程发动机中SIP阀的润滑。这些目的通过具有多个喷射器的大型低速二冲程发动机、一种润滑这种发动机的方法和用于这种发动机和方法的喷射器及其应用来实现，如下文所述。
大型低速二冲程发动机包括汽缸，汽缸内设有的往复活塞和沿汽缸周长分布的多个喷射器，用于在喷射阶段，在周长的不同位置将润滑剂喷射至汽缸中。例如，大型低速二冲程发动机是船用发动机或发电厂中的大型发动机。通常地，该发动机燃烧柴油或气体燃料，例如天然气燃料。
该发动机还包括控制器。该控制器设置为控制喷射器在喷射阶段进行润滑剂喷射的量和时机。可选地，喷射频率也由控制器控制。为了精确喷射，如果控制器电连接至计算机或包括计算机是有利的，其中该计算机监控发动机的实际状态和运动的参数。这些参数对于优化喷射的控制是有用的。可选地，该控制器设置为附加系统，用于已有的发动机的升级。另一个有利的选择是将控制器连接至人机界面(HMI)，人机界面包括用于监视的显示器和对喷射配置以及可选地发动机状态的参数进行调整和/或规划的输入面板。电子数据连接可选地是有线或无线连接，或者二者的组合。
术语“喷射器”用于喷射阀系统，喷射阀系统包括壳体，壳体设有润滑剂入口和设有喷嘴孔作为润滑剂出口的单个喷射喷嘴，还包括设置在壳体中的可动件，可动件打开和关闭润滑剂到喷嘴孔的通路。尽管喷射器具有延伸通过汽缸壁进入汽缸中的单个喷嘴，当喷射器恰当地安装时，喷嘴本身可选地具有超过一个喷嘴孔。例如，WO2012/1264820中所公开的具有多个孔的喷嘴。
术语“喷射阶段”用于喷射器将润滑剂喷射入汽缸的时间。术语“空闲阶段”用于喷射阶段之间的时间。术语“空闲状态”用于处于空闲阶段的部件的状态。术语“空闲阶段位置”用于在空闲阶段处于空闲状态的可动件所处的位置，与喷射阶段位置形成对比。术语“喷射循环”用于开始喷射序列直到下一个喷射序列开始所用的时间。例如，喷射序列包括单次喷射，在该情况下，喷射循环的测量是从开始喷射阶段到开始下一次喷射阶段。术语喷射的“时机”用于相对汽缸中活塞的特定位置，通过喷射器调节喷射阶段的开始。术语喷射的“频率”用于发动机每个循环中，喷射器重复喷射的次数。如果频率是1，则每个循环有一次喷射。如果频率为1/2，则每两次循环有一次喷射。此术语与上述现有技术一致。
在实际的实施例中，喷射器壳体包括基座，基座设有润滑剂入口用于接收润滑剂，还包括流体室，通常是刚性圆柱流体室，其刚性连接基座和喷嘴。流体室是中空的，从而允许润滑剂在流体室中从基座流至喷嘴。当安装了喷射器，流体室延伸穿过发动机的汽缸壁，使得喷嘴被流体室刚性固定在汽缸中。由于基座设置在流体室的相反端，其通常位于汽缸壁上或汽缸壁的外侧上。例如，喷射器包括基座上的法兰，用于安装到外侧汽缸壁上。
为了充分理解本发明，要指出的是，已经发现了从泵系统到具有多个喷射器的汽缸的具有较长长度的润滑剂导管，造成了系统的不精确。当与高压润滑剂相接触时，长导管倾向于轻微膨胀和收缩，这导致喷射润滑剂的时机和体积的轻微的不确定性。此外，在喷射循环期间，润滑剂承受微小的压缩和膨胀，这增加了这一影响。尽管此影响很小，其导致喷射发生毫秒范围的误差，这与短暂的SIP喷射时间相比是可观的，SIP喷射时间可以短至10毫秒甚至低至1毫秒。不精确的时机的这种影响由于高的润滑剂压力和短的喷射周期对SIP润滑系统具有实质的影响。此外，要注意的是，喷射的量通常由在一个喷射循环中，受压的油供应至喷嘴的时间长度调节，在此情况下，影响精确时机的不确定因素应当被最小化，如果没有被消除的话。使用下文中以不同实施例和细节所描述的系统和方法实现关于喷射的改进。
为了方便起见，术语“向前运动”用于朝喷嘴孔的运动，且远离喷嘴孔的相反方向的运动被称为“向后运动”。
每个喷射器包括用于从润滑剂给料导管接收润滑剂的润滑剂入口。通常地，润滑剂给料导管连接至公共润滑剂供应系统，其可能包括润滑剂泵，润滑剂泵将润滑剂的压力提高至合适的程度。对于所述的系统，其足以在喷射器的润滑剂入口提供恒定的润滑剂压力。
各个喷射器均包括喷嘴处的排出阀系统，设置为在喷射阶段，当排出阀系统处的压力升高到高于预设阈值时，打开使润滑剂流向喷嘴孔，并且在喷射阶段后，当压力下降时，关闭排出阀系统。排出阀系统关闭以防止来自气汽缸的背压，并防止润滑剂在喷射阶段之间的空闲阶段进入汽缸。此外，排出阀系统对喷射后的短暂关闭时间有助，从而增加了喷射润滑剂的时机和体积精度。
例如，排出阀系统包括排出单向阀。在排出单向阀中，通过排出阀弹簧将排出阀构件例如球、椭圆、板或圆柱，预紧抵靠在排出阀座上。当在排出阀系统的上游的流体室中提供受压的润滑剂时，弹簧的预应力被润滑剂压力抵消，并且如果压力高于弹簧应力，排出阀构件从其排出阀座位移，排出单向阀打开用于润滑剂通过喷嘴孔喷射进入汽缸中。例如，排出阀弹簧沿远离喷嘴孔的方向作用在排出阀构件上，尽管相反方向的移动也有可能。
喷射器包括从润滑剂入口至排出阀系统的润滑剂液流通路，用于润滑剂从润滑剂入口通过排出阀系统流至喷嘴，并在喷嘴孔处流出喷射器。
虽然上文所述的WO2008/141650和DE102013104822公开了从喷射器远程定量给料，这导致了这种不精确，本发明使用不同的方法。
为了解决此问题并实现喷射器的润滑剂喷射的更好的速度和体积控制，每个喷射器除了排出阀系统，都包括电动的进给阀系统，其中进给阀系统电连接至控制器并设置在润滑剂入口和喷嘴处的排出阀系统之间的液流通路上，用于根据从控制器接收的电控信号，通过打开和关闭从润滑剂入口至喷嘴的润滑剂液流，调节通过喷嘴孔分配的润滑剂。
进给阀系统设置为喷射器的一部分，处于喷嘴上游，并间隔一段距离，并且其也设置在排出阀系统的上游，并间隔一段距离。
喷射器的进给阀系统在进给阀系统保持打开用于喷射阶段之前，提供一定量的润滑剂用于喷射。该时机由控制器决定。
可选地，可以将流量计用于汽缸上所有喷射器的总消耗量或者用于喷射阶段的喷射器子组。
例如，对于润滑发动机，该方法包括从控制器向电动进给阀系统发送电控信号，并借助该控制信号使进给阀系统打开，用于润滑剂从润滑剂给料导管流过润滑剂入口，流过进给阀系统并流入将进给阀系统和排出阀系统流体连通的导管中。应当注意的是，润滑剂给料导管中的润滑剂的压力高于决定打开排出阀系统的预设阈值，从而使得润滑剂给料导管在喷射阶段提供的通过进给阀系统的润滑剂具有足够高的压力以打开排出阀系统。因此，润滑剂流经进给阀系统并进入进给阀系统和排出阀系统之间的导管，导致排出阀系统压力升高，导致排出阀系统打开用于润滑剂从导管流至喷嘴孔，借此将润滑剂通过喷嘴孔喷射进入汽缸。在润滑周期结束时，来自控制器的电控信号改变，导致进给阀系统再次将从润滑剂入口去往喷嘴孔的润滑剂供应关闭。导管中的压力再次下降，且排出阀系统关闭。
因此，喷射器中存在两个阀系统。通过来自控制器的电信号调节进给阀系统，且一旦进给阀系统打开并导致润滑剂以升高的压力从润滑剂给料导管流向排出阀系统，排出阀系统只被排出阀系统处的润滑剂的升高的压力激活。进给阀系统的可动部件与排出阀系统的可动部件之间不使用机械连接进行连接。这两个系统的打开和关闭之间的耦合仅通过从进给阀系统流向排出阀系统的润滑剂完成。
在实际的实施例中，进给阀系统包括可动电动进给阀构件，设置为从空闲阶段位置移动至喷射阶段位置，进给阀构件在空闲阶段在空闲阶段位置阻挡液流通路，在喷射阶段在喷射阶段位置打开液流通路，用于润滑剂流过液流通路。有利的，通过进给阀弹簧将进给阀构件朝空闲阶段位置预紧。
在一些实施例中，对于电动可动进给阀构件，进给阀系统包括可动的电动刚性位移件，设置为将进给阀构件从空闲阶段位置移动至喷射阶段位置，进给阀构件在空闲阶段位置阻挡液流通路，在喷射阶段位置打开液流通路，用于润滑剂流过液流通路用于喷射阶段的润滑剂喷射。
通常地，进给阀构件对抗润滑剂入口处的润滑剂压力移动，以打开进给阀系统。
例如，进给阀系统包括进给单向阀，其设有进给阀构件，例如球、椭圆、板或圆柱、通过进给阀弹簧朝进给阀座预紧，用于空闲状态，并设置为当进给阀构件从进给阀座对抗进给阀弹簧的应力移动时，用于从润滑剂入口吞吐去往排出阀系统的润滑剂，用于喷射阶段。
可选地，电动刚性位移件是推动件，用于在润滑喷射期间推动进给阀构件，例如从进给阀座推动。
例如，进给阀系统包括螺线管，用于驱动位移件。在这种情况下，位移件连接至电磁柱塞和电磁线圈的装置，用于在电磁线圈被电激励时驱动位移件，例如推动件。可选地，位移件连接至电磁柱塞，而电磁线圈在喷射器中是固定的。或者，位移件连接至电磁线圈，电磁线圈可以随着位移件一起位移。
作为螺线管的替代方案，压电元件作为进给阀系统的部件，并用于驱动位移件例如推动件。
在喷射阶段后，位移件的运动是反过来的，并使进给阀构件返回进给阀座。在一些实际的实施例中，位移件是刚性杆。
原则上，位移件能够固定至进给阀构件，用于推动或者从进给阀座拉动进给阀构件。然而，不必一定如此，并且位移件是未固定至进给阀构件的推动件。特别地，为了提高进给阀系统的打开速度，发现以下实施例是有用的。在这种情况下，位移件是未紧固至进给阀构件的推动件。此外，当处于空闲状态，推动件设置在距进给阀构件一段距离处，例如0.1-2mm之间，可选地在0.2-1mm之间。通过来自控制器的控制信号，推动件朝进给阀构件加速，在撞击到可动进给阀构件之前获得速度，并通过撞击将进给阀构件从其关闭的空闲阶段位置例如单向阀的进给阀座推动。由于推动件在撞击进给阀构件之前在一段距离上加速，进给阀构件例如球被推动而从进给阀座位移是突然的，且结果是打开进给阀系统以使润滑剂开始流过喷射器所花费的时间非常短。打开进给阀系统的短暂时间意味着时机的高度精确。
在一些实施例中，从进给阀构件到处于空闲状态的推动件的距离是可调节的。例如，推动件的运动距离可通过可动端部止动件调节。
对于推动件固定至电磁柱塞/电磁线圈的装置中的电磁柱塞的情况，可调节的端部止动件可选地设置为电磁柱塞。
在一些实施例中，推动件是推杆，可选地连接至电磁柱塞用于在电磁线圈被激励时，与电磁柱塞一起位移。例如，推杆具有第一端，用于与进给阀构件接触，例如撞击，以通过与第一端的接触，例如撞击，使可动进给阀构件位移。
在实际的实施例中，润滑剂入口和进给阀系统设置在进给阀壳体中。可选地，排出阀系统设置在喷嘴中且流体室设置为中空刚性管形式，将进给阀壳体与喷嘴连接起来。
为了将喷射器安装在汽缸壁中，喷射器可选地包括环绕流体室设置的法兰。例如，法兰螺栓紧固在进给阀壳体上，从而将流体室固定至进给阀壳体。
本文所描述的系统具有许多优点，
首先，通过设置单独的进给阀系统和排出阀系统，减少了进给阀和排出阀系统运行期间需要移动的可动进给阀和排出阀构件的总量。减少的量减少了可动件的反应时间，因此该系统意味着提高反应速度和关于时机和量的相应的精确度。
第二，具有推动件，例如推杆的电控进给阀系统意味着突然撞击进给阀构件，例如球，使得喷射的开始非常突然，并且因此是精确定时的。
第三，该系统仅向喷射器4提供单个润滑剂管路，因为不需要回流管，这使安装成本和工作量最小化，并将故障风险最小化。这里尤其如此，因为发动机很大，将需要几米长的回流管。而且，避免了可能的润滑剂回流管中的死区容积而导致在阀关闭时在时间上和体积上的不精确。
第四，带有排出阀系统的喷射器对于来自汽缸的高压是稳定的。
在排出阀系统包括喷嘴中或喷嘴处的单向阀，且单向阀包括被弹簧压向阀座的阀构件例如球的情况下，观察到对于故障的高度稳定性。这些系统是简单的，且堵塞的风险是最低的。而且，阀座倾向于自清洁，并几乎没有不均匀磨损，特别是对于阀构件是球而言，因此提供了高可靠性和长期可靠性。因此，该喷射器简单可靠，快速精确，并且易于以低生产成本由标准部件构造。
本发明相对排出阀系统设置在喷射器中且为喷射器给料的阀系统设置在远离喷射器处的系统，例如上述EP1767751中所公布的系统，还具有明显优势。由于如上所述的喷射器仅具有从进给阀系统至排出阀系统的短的刚性流体室，喷射量和定时的不确定性和不精确得以最小化，因为油在相对长的导管中的压缩和膨胀以及导管自身的膨胀所用的时间被避免。
以下实施例是单向球阀的有用的替代方案。
在这些实施例中，进给阀构件为设置在固定阀构件的套管中的往复件。固定阀构件包括横向延伸穿过套管的横向管道，横向管道在空闲阶段被往复件关闭，且只有在往复件的吞吐部与横向管道对齐时打开，用于喷射阶段。当横向管道打开时，喷射器的润滑剂入口与喷射器的喷嘴孔连通，且润滑剂从喷嘴孔注入发动机汽缸。
特定的阀系统动作很快，因为其部件轻质，特别是打开和关闭润滑剂液流的往复件。此外，部件在构造上相对简单并且意味着较低的生产成本。除这些优点外，该阀系统可靠、稳健、并且堵塞风险低。由于部件承受的压力负荷较小，因此阀系统的使用寿命也很长。
阀系统的往复件的吞吐部在喷射期间与套管的横向管道对齐这一原理，不仅可用于进给阀，也可以用于排出阀，作为单向球阀的替代方案。因此，在实际的实施例中，进给阀系统或排出阀系统或二者均包括这样的阀系统。下文描述了其他详细的实施例。
可选地，这种阀系统包括固定阀构件，其包括圆柱套管，圆柱往复件设置在圆柱套管中，其具有与套管的圆柱轴相同的圆柱轴，并在套管中沿圆柱轴在第一位置和第二位置之间往复移动。术语圆柱套管用于描述套管具有圆柱中空部分，通常不必须具有圆形横截面。圆柱往复件紧密配合在套管的圆柱中空部分中，使得润滑剂不能在圆柱往复件和圆柱套管之间流动，除了可能仅润滑套管内的往复件的最小可能量外，该最小可能量与注入汽缸的润滑剂量相比可以忽略不计。
横向管道延伸穿过固定阀构件并穿过套管。横向管道具有处于套管一侧的第一横向管道部分和处于套管另一侧的第二横向管道部分。往复件包括横向吞吐部，用于润滑剂流过，沿往复件流动和/或在往复件周围流动，以使润滑剂相对圆柱轴横向地流过管道部分。往复件的吞吐部设置为在第一位置远离套管的横向管道，以在空闲阶段关闭横向管道。在喷射阶段，通过将往复件移入第二位置，往复件的吞吐部对齐横向管道，用于液流从第一横向管道穿过吞吐部到达第二横向管道部分。在一些实际的实施例中，通过弹簧将往复件朝第一位置预紧。
可选地，吞吐部设置为往复件的窄部，用于润滑剂在往复件处于第二位置且其窄部与套管的两个相对的管道部分对齐时，从套管中的第一横向管道部分围绕往复件窄部流动并流入套管的第二横向管道部分。
为了提供第二横向管道部分的良好密封，以下实施例是有用的，其中套管处的第二横向管道部分具有直径为d的管道入口开口，且往复件的第一直径D大于d。然后，通过加压的润滑剂或在阀系统使用润滑剂以外的其他液体的情况下，通过其他加压液体将往复件以紧固方式压靠在第一横向管道部分中的管道入口开口上。
例如，在固定阀构件中，第一管道和第二管道设置为平行于圆柱轴，并设置在套管的不同侧。第一管道通过第一横向管道部分连接至套管，第二管道通过第二横向管道部分连接至套管。
要指出的是，阀系统具有通用的特征，使得其不限于润滑剂喷射器，而是能够同样用在其他装置中，并且因此用于其他液体。然而，对润滑剂喷射器是非常有优势的。
在阀系统被用作喷射器的进给阀系统的情况下，往复件的第一位置是用于空闲阶段的空闲阶段位置，往复件的第二位置是用于喷射阶段的喷射阶段位置。设置在套管不同侧的第一管道和第二管道，可选地设置在固定阀构件中，如上所述，但是能够替换为设置在周围的壳体中，例如设置在连接喷射器基座和喷嘴的流体室中，如果固定阀构件至少部分地设置在这种流体室内。第一管道与润滑剂入口连通，第二管道与排出阀系统连通。因此，对于空闲阶段，往复件的吞吐部设置为在处于空闲阶段位置时远离横向管道，以关闭横向管道并防止润滑剂从第一横向管道部分流至第二横向管道部分。对于喷射阶段，往复件的吞吐部设置为只有在喷射位置与横向管道对齐，用于润滑剂在喷射阶段从润滑剂入口流过第一管道，再流过第一横向管道部分，再流过吞吐部，再流过第二横向管道部分，然后流过第二管道并到达排出阀系统。
例如，喷射器包括设有喷嘴孔的喷嘴，喷嘴孔在0.1-1mm之间，例如在0.2-0.5mm之间，并设置为喷射雾化液滴喷雾，其也称为油雾。
雾化液滴喷雾在SIP润滑中很重要，在活塞朝TDC移动通过喷射器前，润滑剂喷雾被喷射器重复注入汽缸中的吹扫空气里。在吹扫空气中，由于吹扫空气朝TDC的旋涡移动，雾化液滴沿朝向TDC的方向输送，扩散并分配在汽缸壁上。喷雾的雾化是由于润滑剂喷射器中喷嘴处的高压润滑剂。该压力高于10巴，通常在25至100巴之间，用于此高压喷射。一个实例是在30至80巴之间的间隔，可选地在35至60巴之间。喷射时间很短，通常大约为5-30毫秒(msec)。然而，喷射时间能够调节至1毫秒，或者甚至少于1毫秒，例如低至0.1毫秒。因此，仅仅几毫秒的不精确能够不利地改变喷射配置，因此需要高精度，如上文所述，例如0.1毫秒的精度。
此外，粘度影响雾化。船用发动机中使用的润滑剂的粘度，通常运动粘度为在40℃约220cSt以及在100℃约20cSt，其转换为动态粘度在202至37mPa·s之间。一个有用的润滑剂的实例为高性能船用柴油机汽缸油
Figure BDA0002514909780000102
MobilgardTM560VS。可用于船用发动机的其他润滑剂是其他MobilgardTM油以及
Figure BDA0002514909780000101
Cyltech油。船用发动机的常用润滑剂在40-100℃的范围内具有大致相同的粘度曲线，并且都可用于雾化，例如当喷嘴孔径直径为0.1-0.8mm且润滑剂在喷嘴孔处的压力为30-80巴，温度在30-100℃或40-100℃范围内时。另请参见RathesanRavendran，Peter Jensen，Jesper de Claville Christiansen，BennyEndelt，Erik Appel Jensen所发表的关于此主题的文章，(2017年)“二冲程船用发动机用润滑油的流变行为”，《工业润滑与摩擦学》，卷69，期号5，页码：750-753，https://doi.org/10.1108/ILT-03-20l6-0075。
术语“电磁线圈”应当理解为“至少一个电磁线圈”，因为使用多于一个线圈，例如两个或上线圈是可能的并且在一些情况下是有利的。
附图说明
将参照附图对本发明做更详细的描述，其中
图1为发动机中汽缸的一部分的示意图；
图2为喷射器的a)概图，以及b)进给阀壳体的截面放大图；
图3示出了喷嘴的实例；
图4示出了喷嘴的另一实例；
图5示出了另一实施例；
图6为喷射器壳体的a)概图和b)放大图；
图7为排出阀系统的第二实施例的示意图。
具体实施方式
图1示出了大型低速二冲程发动机，例如船用柴油发动机的汽缸1的一半。汽缸1包括处于汽缸壁3内侧的汽缸套2。在汽缸壁3上，设有多个喷射器4用于将润滑剂喷射到汽缸1中。如图所示，喷射器4按照相邻喷射器4之间角距离相同分布成一个圈，尽管这不是严格必要的。此外，沿圆圈布置也不是必要的，因为喷射器具有轴向位移的布置也是可能的，例如，每隔一个喷射器相对于相邻的喷射器朝着活塞的上止点(TDC)移动。
各个喷射器4均设有具备喷嘴孔5’的喷嘴5，润滑剂例如具有微小液滴7的微细雾化喷雾8在高压下从喷嘴孔5’喷射入汽缸1中。
例如，喷嘴孔5’的直径在0.1至0.8mm之间，例如在0.2至0.5mm之间，在10-100巴的压力下，例如25-100巴，可选地30-80巴，或者甚至50至80巴，该喷嘴孔将润滑剂雾化为微细喷雾8，与润滑剂坚实的射流形成对比。汽缸1中的吹扫空气旋涡14将喷雾8输送并压向汽缸套2，从而在汽缸套2上实现润滑油的均匀分布。该润滑系统在本领域称为旋涡喷射原理，SIP。
然而，还设想了与改进润滑系统有关的其他原理，例如具有指向汽缸套的射流的喷射器。
可选地，汽缸套2设有自由切口6，以为来自喷射器4的喷雾8或射流提供足够的空间。
喷射器4接受从发动机的润滑剂供应源9’，例如油路，流经给料导管9的润滑油，通常是流经公共给料导管9，发动机可能包括润滑剂泵，该润滑剂泵将润滑剂的压力提升至足够的程度。例如，给料导管9中的压力在25至100巴的范围内，可选地30至80巴，这是用于SIP阀的典型压力范围。
喷射器4设有电连接件10’，其通过电缆10与控制器11电通信。控制器11向喷射器4发送电控信号，用于控制喷射器4通过喷嘴5对润滑剂的喷射。如图所示，每个喷射器4设有一根电缆10，这允许各个喷射器独立控制喷射。然而，也可以从控制器11提供一根电缆10至所有喷射器4，使得所有喷射器4在通过这一个单独的电缆接收到电控信号时，同时喷射。或者，也可以从控制器11提供一根电缆至喷射器的子组，例如具有2、3、4、5或6个喷射器的子组，使得控制器通过第一电缆10控制第一子组，通过第二电缆10控制第二子组。电缆和子组的数量有选择地取决于首选的配置。
从控制器11至喷射器4的电控信号以精确的定时脉冲发送，与发动机的汽缸1中的活塞运动同步。例如，为了同步，控制系统11包括计算机11’或者通过有线或无线电连接至计算机11’，其中计算机11’监控发动机的实际状态和运动的参数，例如速度、负载和曲轴位置，其中后者揭示了汽缸中的活塞位置。
计算机11’和控制系统11可选地结合起来。控制器10与计算机11’协作，借助电流通过电缆或多个电缆10的时间，确认喷射阶段的时长。
在下文中，描述了用在图1的系统中的喷射器。然而，喷射器也能够用在其他发动机汽缸润滑系统中，不一定要使用SIP喷射。
图2示出了喷射器4的原理简图。图2a是示例喷射器的概图，具有三个不同角度：俯视图、侧视图和剖视图。图2b是进给阀系统的放大部分。喷射器4包括润滑剂入口12，用于接收来自润滑剂给料导管9的润滑剂。润滑剂入口12设置在进给阀壳体21中，进给阀壳体21包括进给阀系统13，其与润滑剂入口12连通以调节在润滑阶段从润滑剂给料导管9接收到的润滑剂的量。喷射器4还包括排出阀系统15，用于调节通过喷嘴孔5’排出的润滑剂。刚性流体室16将进给阀系统13和排出阀系统15连接起来，用于润滑剂流向喷嘴5。在示出的实施例中，流体室16设置为中空的刚性杆。通过O形环22将该流体室16相对进给阀系统13的进给阀壳体21密封起来，并且通过法兰23紧紧抵靠在进给阀壳体21上，法兰23通过螺栓24被螺栓紧固在进给阀壳体21上。
图3更详细地示出了排出阀系统15的实例，排出阀系统15包括出口单向排出阀17。在出口单向排出阀17中，通过排出阀弹簧20将例示为球的排出阀构件18预紧在排出阀座19上。当在流体室16中提供了受压的润滑剂时，排出阀弹簧20上的预应力被润滑剂压力抵消，且当压力变得比弹簧应力高时，排出阀构件18从其排出阀座19位移，且出口单向排出阀17打开，用于润滑剂通过喷嘴孔5’喷射入汽缸1中。如图所示，排出阀弹簧20沿远离喷嘴孔5’的方向作用在排出阀构件18上。在空闲状态，单向排出阀17闭合，防止在喷射阶段之间，润滑剂从流体室16意外流动通过喷嘴孔5’进入汽缸1。
图2b更详细地示出了进给阀系统13。在进给阀壳体21中，单向进给阀25设有进给阀构件26，通过进给阀弹簧28将其预紧在进给阀座27上。进给阀构件26例示为球，然而，不同形状，例如椭圆形、圆锥形、平坦的或圆柱形，也将同样起作用。当进给阀构件26对抗进给阀弹簧28的应力和来自润滑剂给料导管9的润滑剂在润滑剂入口12处的压力，从进给阀座27位移，润滑剂从润滑剂入口12沿进给阀弹簧28流动经过进给阀构件26和进给阀座27，进入进给阀构件26对侧的通道29。润滑剂从通道29流经通路30并进入流体室16的中空部分16’，以流向排出阀系统17，排出阀系统17如图3所示。
为了移动进给阀构件26(球)，推动件31，例示为推杆，设置为在通道29中往复。该推动件31没有固定至进给阀构件26，而是固定至由电磁线圈32驱动的往复式电磁柱塞33。在空闲阶段的情况下，电磁柱塞33通过柱塞弹簧34收缩。当电磁线圈32被电流激励时，电磁柱塞33对抗柱塞弹簧34的应力向前移动，直到抵靠在柱塞止动件35上停下来。由于电磁柱塞33的移动，推动件(推杆)31推动进给阀构件(球)26远离进给阀座27，允许润滑剂流过进给单向阀25并进入流体室16。
在有利的实施例中，当在空闲状态时，推动件(推杆)31从进给阀构件(球)26撤回一段距离，使得推动件31和进给阀构件26之间存在自由活动距离。当电磁线圈32被激励时，推动件31在初始加速后、撞击到进给阀构件26前，借助电磁线圈32在自由活动距离上进行加速。这导致在加速的第一部分期间，与进给阀构件26和推动件31一起位移的情况相比，进给阀构件26从进给阀座27突然位移。进给阀构件26的快速位移转而有利于润滑剂开始喷射入汽缸1中的精确定时。可选地，自由活动距离能够通过电磁柱塞33端部的调节螺丝36调节。
在喷射阶段后，通过切断到电磁线圈32的电流将从入口12至喷嘴5的润滑剂供应停下来，这导致电磁柱塞33被柱塞弹簧34推回，且进给阀构件26回到密封的进给阀座27，用于喷射循环中的空闲阶段。
图4示出了排出阀系统15的可替换的第二实施例。排出阀系统15的普遍原理类似于WO2014/048438中所公布的原理。该参考文件还提供了附加的技术细节以及对本文介绍的喷射器4的功能的解释，为方便起见在此不再赘述。喷嘴5尖端设有喷嘴孔5’，用于喷射润滑油。在喷嘴5的腔体40中，设有排出阀构件18，排出阀构件18包括阀杆41和圆柱密封头42，圆柱密封头42滑动设置在喷嘴尖端44处的圆柱腔体部分43中。通过弹簧45将阀构件18的位置向后预紧远离喷嘴尖端44，并且借助通过通道46作用在阀杆41的后部47上的油压向前偏移，油压对抗弹簧应力。喷嘴孔5’被密封头42密封覆盖，密封头42紧靠在喷嘴尖端44处的圆柱腔体部分43上，除非向前推动阀构件18使得密封头43滑过并离开喷嘴孔5’，以允许润滑油从内腔体46流过喷嘴孔5’，用于喷射。
图5示出了可替换的进给阀系统13，其中推动件31和电磁柱塞33结合起来。推动件31和电磁柱塞33在电磁线圈32中的移动方向平行于流体室16。与图2b的实施例相比，推动件31的移动方向旋转了90度。这造成了比图2b更紧凑的构造，尽管起作用的原理类似。因此，关于推动件31和进给阀构件的运动以及润滑剂从入口12流至通道29中的推动件31且沿推动件31流经通路30至流体室16的中空部分16’，润滑剂的液流通路穿过中空部分16'的方面，结合图2b所给出的解释同样适用于图4的进给阀系统13。
图6a示出了喷射器4的喷射器壳体51。喷射器壳体51连接至喷嘴5，例如图3a、图3b或者图4中的类型的喷嘴。壳体51包括基座60和管状流体室16，流体室16是刚性中空杆，其将基座60和喷嘴5刚性连接。通过O形环将流体室16相对基座60密封。
基座60包括润滑剂入口12，用于从润滑剂给料导管9接收润滑剂。润滑剂入口12与进给阀系统13连通，用于在喷射阶段，调节从润滑剂给料导管9接收并通过流体室16的中空部分16’输送至喷嘴5的润滑剂的量。
为了调节通过喷嘴孔5’分配的润滑剂，喷射器4还包括排出阀系统15。
在图6b中，示出了图6a的进给阀系统13的放大图。其包括固定阀构件53，固定阀构件53包括纵向套管54，纵向套管54中滑动设置有往复件26’。往复件26’紧密配合在套管54中，使得润滑剂不能在往复件26’外侧和套管54内侧之间流动，至少不能流到影响润滑剂喷射的程度，但是可能足以润滑套管54中的往复件26’。往复件26’包括吞吐部，示为窄部26A，其功能将在下文进行解释。要指出的是，吞吐部也可以是横向设置在往复件26’中的通道。
固定阀构件53具有固定后部53A和固定前部53B，在示出的实施例中将它们组合成一个单件。第一管道56设置在阀构件53的一侧并沿阀构件53沿流体室16的纵向方向延伸，第二管道57设置在阀构件53的相对侧，并沿阀构件53沿流体室16的纵向方向延伸。纵向方向与往复件26’和套管54的圆柱轴方向相同。横向管道58设置在阀构件53中，用于将第一管道56和第二管道57连接起来。然而，只有在往复件26’向前朝喷嘴5移动使得吞吐部，例示为窄部26A，与横向管道58平齐时，第一管道56和第二管道57之间才会建立连接。
通过位移件31使往复件25往复运动，位移件31例示为推杆，其固定至往复的柱塞33，柱塞33由电磁线圈32驱动。位移件31作用在头部59上，头部59被螺旋形进给阀弹簧28反向弹簧加载。头部59固定至往复件26’并随其一起位移。当处于空闲阶段状态时，通过进给阀弹簧28收缩柱塞33、头部59和往复件26’。当电磁线圈32被电流激励时，柱塞33向前朝喷嘴移动，这转而导致头部59和往复件26’向前移动对抗进给阀弹簧28的应力，直到柱塞33停止并抵靠在止动件35上。在往复件26的最靠前的位置，往复件26’的窄部26A与横向管道56对齐。
当润滑剂入口12从给料导管9接收润滑剂，润滑剂流经润滑剂入口12并通过后部通路37进入后腔37，进给阀弹簧28也位于后腔37中。油从后腔37流入第一管道56并进入套管54的前部。润滑剂还从第一管道56流入横向管道58的第一横向管道部分58A，但是不能经过横向管道58到第二管道57，因为往复件26’阻塞了横向管道58。
由于润滑剂压力，往复件26’被按压抵靠在第二横向管道部分58B的入口开口58C上。如图所示，实现了良好密封，如果往复件26’是圆柱形，其直径D大于第二横向管道部分58B的直径d。
当电磁线圈32被电流激励时，往复件26’被推向前，直到往复件26’的窄部26A与横向管道58对齐，且润滑剂能够从第一管道56流入横向管道58的第一横向管道部分58A，并从第一横向管道部分58A通过窄部26A流入第二横向管道部分58B，并进一步进入横向管道58的相反端的第二管道57。第二管道57与中空部分16’连通，使得润滑剂能够从第二管道57流至喷嘴5。由于润滑剂受压足够，润滑剂将打开排出阀56并从喷嘴孔5’喷射进入发动机的汽缸1中。
在喷射阶段结束时，当螺线管32再次被消磁时，进给阀弹簧28将头部59和柱塞33以及往复件26’再次从靠前的喷射位置按压回到空闲阶段的靠后位置。
图7a示出了关闭状态的排出阀系统15，图4b示出了打开状态。排出阀系统15设有可替换的单向排出阀17’，其构造类似于进给阀系统13的原理。在此情况下，同样地，排出阀系统15设置在喷嘴5中。然而，这不是严格必要的，其也能够设置在喷嘴5的上游。
类似于进给阀系统13，可替换的排出阀系统15包括固定阀构件53，固定阀构件53具有后部53A和前部53B，在示范性实施例中设置为一个单件。其包括纵向套管54，往复件26’滑动设置在套管54中。往复件26’紧密配合在套管54中，使得润滑剂不能在往复件26’外侧和套管54内侧之间流动，至少不能超过可以忽略的程度，使得其对润滑剂喷射的影响能够避免。往复件26’包括窄部26A，与参照图6b所描述的功能类似。
第一纵向管道56纵向设置在阀构件53的一侧，第二管道57纵向设置在阀构件53的相对侧。横向管道58设置在阀构件53中用于将第一管道56和第二管道57连接起来，然而，如图4b所示，只有在往复件26’向前朝喷嘴孔5’移动使得窄部26A与横向管道58的第一横向管道部分58A以及第二横向管道部分58B平齐时，第一管道56和第二管道57之间才会建立连接。在此情况下，润滑剂能够从第一管道56流入横向管道58的第一横向管道部分58A，并从窄部26A周围的第一横向管道部分58A流入第二横向管道部分58B，并进一步流入横向管道58相对端的第二管道57。
第二管道57与设置在往复件26’的另一窄部26B周围的前腔体40连通。往复件26’的前部26C对抗发动机汽缸的压力将前腔体40绷紧。要指出的是，前部26C设置为在开放通道39中向前滑动，这转而连通发动机的汽缸1。前部26C也紧紧覆盖喷嘴孔5’。圆柱前部26C的张紧原理与在先技术WO2014/048438所公开的原理类似。
通过受压足够的润滑剂从中空部分16’作用在头部59上，对抗排出阀弹簧20的力以及来自发动机汽缸的压力，实现往复件26’朝喷嘴孔5’的向前移动，发动机汽缸的压力在开放通道39中沿相反方向作用在往复件26’的端部26C上。当向前推动头部59，润滑剂在头部59周围流入第一管道56，并从第一管道56流入横向管道58的第一横向管道部分58A，并从第一横向管道部分58A通过窄部26A流入第二横向管道部分58B，并进一步进入横向管道58的相对端的第二管道57。从第二管道57，润滑剂流入前腔体40。当往复件26’被推得足够向前使得开放通道39中的端部26C被推过喷嘴孔5’，润滑剂从前腔体40流出喷嘴孔5’。
只要润滑剂的压力足够高以将往复件53保持在靠前位置，润滑剂就将流过中空部分16’从喷嘴孔5’流出。在喷射阶段后，通过切断到电磁线圈32的电流停止从润滑剂入口12至喷嘴5的润滑剂供应，这造成头部59和位移件26’以及柱塞33被弹簧34推回，用于喷射循环中的空闲阶段。
原则上，图6中的阀也能够用作液压驱动进给阀。
标号列表
1 汽缸
2 汽缸套
3 汽缸壁
4 润滑剂喷射器
4A 润滑剂喷射器4的入口
4B 润滑剂喷射器4的压力控制口
5 喷嘴
5' 喷嘴孔
6 套中的自由切口
7 来自单个喷射器4的雾化喷雾
8 旋涡喷雾
9 润滑剂给料导管
9' 润滑剂供应源
10 电信号电缆
10' 电信号电缆10和喷射器4中螺旋管之间的电连接
11 控制器
11' 计算机
12 喷射器4的润滑剂入口
13 喷射器4的进给阀系统
14 汽缸中的旋涡
15 喷射器4的排出阀系统
16 连接进给阀系统13和排出阀系统15的流体室
16' 流体室16的中空部分
17 排出单向阀，示为排出球阀
18 排出阀构件
19 排出阀座
20 排出阀弹簧
21 进给阀系统15的进给阀壳体
22 流体室16端部的O形环
23 固定流体室的法兰
24 将法兰23和流体室16固定至进给阀壳体21的螺栓
25 进给单向阀
26 进给阀构件，例示为球
26' 进给阀构件，例示为电动圆柱往复阀构件
26A 吞吐部，例示为往复阀构件的窄部
26B 往复构件25的另一窄部(在可替换的排出阀系统中)
26C 往复构件26'的端部
27 进给阀座
28 进给阀弹簧
29 进给阀系统中的通道
30 从通道29至流体室16的中空部分16'的通路
31 位移件，在实施例中示为固定至电磁柱塞33的推动件，推动件例示为杆
32 电磁线圈
33 电磁线圈31中的电磁柱塞
34 柱塞弹簧
35 柱塞止动件
36 调节自由活动距离的调节螺丝
37 进给阀系统13的后腔
38 入口12和后腔37之间的后通路
39 开放通道
40 腔体
41 阀杆
42 圆柱密封头
43 圆柱腔体部分
44 喷嘴尖端
45 弹簧
46 通道
47 阀杆41的后部
51 喷射阀壳体
51' 喷射阀壳体51的基座
53 固定阀构件
53A 阀构件53的后部
53B 阀构件53的前部
54 往复阀构件26'周围的套管
56 在流体室16的纵向方向延伸的第一管道
57 在流体室16的纵向方向延伸的第二管道
58 横向管道
58A 横向管道58的第一横向管道部分
58B 横向管道58的第二横向管道部分
58C 第二横向管道部分58B的入口
59 往复构件26'的头部(在可替换的排出阀系统中)

Claims (37)

1.一种大型低速二冲程发动机，包括汽缸(1)，汽缸中设有往复活塞和沿汽缸(1)周长分布的多个喷射器(4)，用于在周长的不同位置将润滑剂喷射至汽缸(1)中；所述发动机还包括控制器(11)，用于控制所述喷射器(4)中的至少一个的润滑剂喷射的量和时机；
其中每个喷射器(4)包括
-润滑剂入口(12)，用于从润滑剂给料导管(9)接收润滑剂；
-设有喷嘴孔(5’)的喷嘴(5)，所述喷嘴(5)延伸进入汽缸(1)，用于在喷射阶段从润滑剂入口(12)向汽缸(1)中喷射润滑剂；
-喷嘴(5)处的排出阀系统(15)，用于打开和关闭喷射循环期间流至喷嘴孔(5’)的润滑剂；所述排出阀系统(15)设置为在喷射阶段，当压力升高至高于排出阀系统(15)的预设阈值时打开,用于润滑剂流至喷嘴孔(5’)，并在喷射阶段后,关闭排出阀系统(15)；
-从润滑剂入口(12)至排出阀系统(15)的润滑剂液流通路，用于润滑剂从润滑剂入口(12)流至喷嘴(5)，通过排出阀系统(15)并在喷嘴孔(5’)处流出喷射器(4)；
其特征在于，每个喷射器(4)除了排出阀系统(15)，都包括电动进给阀系统(13)，其中所述进给阀系统电连接至所述控制器(11)，并设置在润滑剂入口(12)和排出阀系统(15)之间的液流通路中，用于根据从所述控制器(11)接收的电控信号，通过打开或关闭从润滑剂入口(12)到排出阀系统(15)的润滑剂液流，调节通过喷嘴孔(5’)分配的润滑剂；其中所述进给阀系统(13)设置在喷嘴(5)上游，并间隔一段距离，并设置在排出阀系统(15)上游，并间隔一段距离。
2.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述进给阀系统(13)包括可动电动进给阀构件(26、26’)，其设置为从空闲阶段位置移动至喷射阶段位置，所述进给阀构件(26、26’)在空闲阶段在空闲阶段位置阻挡液流通路，在喷射阶段在喷射阶段位置打开液流通路，用于润滑剂流过液流通路。
3.根据权利要求2所述的发动机，其特征在于，通过进给阀弹簧(28)将所述进给阀构件(26、26’)朝空闲阶段位置预紧，其中所述进给阀系统(13)还包括电动刚性位移件(31)，用于对抗弹簧(28)的应力将所述进给阀构件(26、26’)从空闲阶段位置移动至喷射阶段位置。
4.根据权利要求3所述的发动机，其特征在于，所述位移件(31)是推动件，用于对抗来自所述进给阀弹簧(28)的应力将所述进给阀构件(26)从其空闲阶段位置推至其喷射阶段位置，用于喷射阶段的润滑剂喷射。
5.根据权利要求4所述的发动机，其特征在于，所述位移件(31)并未固定至进给阀构件(26)；其中位移件(31)在空闲状态设置在距离进给阀构件(26)一定距离处，并设置为朝进给阀构件(26)加速，以在撞击到进给阀构件(26)之前获得速度，并通过撞击将进给阀构件(26)从空闲阶段位置位移。
6.根据权利要求4或5所述的发动机，其特征在于，设有另一弹簧(34)，用于在润滑剂喷射阶段后将位移件(31)收缩回空闲状态。
7.根据权利要求3-6任一项所述的发动机，其特征在于，所述进给阀系统(13)包括电磁柱塞(33)和电磁线圈(32)的装置，且其中所述位移件(31)连接至电磁柱塞(33)和电磁线圈(32)的装置，用于在电磁线圈(32)被电激励时被驱动。
8.根据权利要求7所述的发动机，其特征在于，所述位移件(31)是连接至电磁柱塞(33)的推杆或者是电磁柱塞(33)的一部分，用于在电磁线圈(32)被激励时与电磁柱塞(33)一起位移；且其中所述位移件(31)具有第一端，用于与进给阀构件(26)接触，以将进给阀构件(26)位移。
9.根据权利要求2-8任一项所述的发动机，其特征在于，所述进给阀系统(13)包括进给单向阀(25)，其包括进给阀座(27)和进给阀构件(26)，其中在空闲阶段，通过所述进给阀弹簧(28)将所述进给阀构件(26)预紧抵靠在进给阀座(27)上，用于通过进给阀构件(26)阻挡液流通路，且其中所述单向阀(25)设置为用于在润滑剂喷射期间，在喷射阶段，当进给阀构件(26)借助电动的刚性位移件(31)对抗进给阀弹簧(28)的应力从进给阀座(27)位移时，吞吐从润滑剂入口(12)到排出阀系统(15)的润滑剂。
10.根据权利要求2-8任一项所述的发动机，其特征在于，所述进给阀构件(26)是往复件(26’)；其中所述进给阀系统(13)包括固定阀构件(53)，所述阀构件(53)包括圆柱套管(54)，电动圆柱往复件(26’)设置在圆柱套管(54)中，其圆柱轴与所述套管(54)的圆柱轴相同；其中所述往复件(26’)在套管(54)中沿圆柱轴在用于空闲阶段的空闲阶段位置与用于喷射阶段的喷射位置之间往复移动；
其中第一管道(56)设置在所述套管(54)的一侧，第二管道(57)设置在所述套管(54)的另一侧，其中所述第一管道(56)与润滑剂入口(12)连通，所述第二管道(57)与排出阀系统(15)连通；
其中横向管道(58)延伸穿过所述固定阀构件(53)和所述套管(54)，用于将所述第一管道(56)与所述第二管道(57)通过所述套管(54)连接起来；所述横向管道(58)具有连接所述第一管道(56)和所述套管(54)的第一横向管道部分(58A)以及连接所述套管(54)和所述第二管道(57)的第二横向管道部分(58B)；
其中所述往复件(26’)包括横向吞吐部(26A)，用于润滑剂相对圆柱轴横向地流过往复件(26’)或在往复件(26’)周围流动；其中所述往复件(26’)的吞吐部(26A)设置为在空闲阶段位置远离所述横向管道(58)，以关闭横向管道(58)并防止润滑剂从第一横向管道部分(58A)流向第二横向管道部分(58B)；且其中所述往复件(26’)的吞吐部(26A)设置为只有在喷射位置与所述横向管道(58)对齐，用于润滑剂在喷射阶段连续地从润滑剂入口(12)流过第一管道(56)、流过第一横向管道部分(58A)、流过吞吐部(26A)、流过第二横向管道部分(58B)、流过第二管道(57)并流至排出阀系统(15)。
11.根据权利要求10所述的发动机，其特征在于，所述吞吐部(26A)设置为窄部，用于润滑剂在喷射阶段从所述第一横向管道部分(58A)围绕所述套管(54)中的所述往复件(26’)的窄部(26A)流动并流入第二横向管道部分(58B)。
12.根据权利要求10或11所述的发动机，其特征在于，所述套管(54)处的所述第二横向管道部分(58B)具有直径为d的管道入口开口(58C)，其中往复件(26’)具有的第一直径D大于d，用于往复件(26’)被第一横向管道部分(58A)中的润滑剂的压力预紧抵靠在管道入口开口(58C)上。
13.一种润滑大型低速二冲程发动机的方法，所述发动机包括汽缸(1)，汽缸中设有往复活塞和沿汽缸(1)周长分布的多个喷射器(4)，用于在喷射阶段，在周长的不同位置将润滑剂喷射至汽缸(1)中；所述发动机还包括控制器(11)，用于控制所述喷射器(4)中的至少一个的润滑剂喷射的量和时机；
其中每个喷射器(4)包括
-润滑剂入口(12)，用于从润滑剂给料导管(9)接收润滑剂；
-设有喷嘴孔(5’)的喷嘴(5)，所述喷嘴(5)延伸进入汽缸(1)，用于在喷射阶段从润滑剂入口(12)向汽缸(1)中喷射润滑剂；
-喷嘴(5)处的排出阀系统(15)，用于打开和关闭喷射循环期间流至喷嘴孔(5’)的润滑剂；所述排出阀系统(15)设置为在喷射阶段，当压力升高至高于排出阀系统(15)的预设阈值时打开，用于润滑剂流至喷嘴孔(5’)，并在喷射阶段后关闭排出阀系统(15)；
-从润滑剂入口(12)至排出阀系统(15)的润滑剂液流通路，用于润滑剂从润滑剂入口(12)流至喷嘴(5)，通过排出阀系统(15)并在喷嘴孔(5’)处流出喷射器(4)；
其特征在于，每个喷射器(4)除了排出阀系统(15)，都包括电动进给阀系统(13)，其中所述进给阀系统电连接至所述控制器(11)，并设置在润滑剂入口(12)和排出阀系统(15)之间的液流通路中，用于通过根据从所述控制器接收的电控信号，打开或关闭从润滑剂入口(12)到排出阀系统(15)的润滑剂液流，调节通过喷嘴孔(5’)分配的润滑剂；其中所述进给阀系统(13)设置在喷嘴(5)上游，并间隔一段距离，并设置在排出阀系统(15)上游，并间隔一段距离；
所述方法包括从控制器(11)向电动进给阀系统(13)发送电控信号，用于开始喷射阶段，其导致润滑剂从润滑剂给料导管(9)流过润滑剂入口(12)，流过进给阀系统(13)并流入将进给阀系统(13)和排出阀系统(15)流体连通的导管(16’)中，通过流入导管(16’)的润滑剂提高导管(16’)中和排出阀系统(15)处的压力，通过压力提高引发排出阀系统(15)打开，用于润滑剂从导管(16’)流至喷嘴孔(5’)，并通过喷嘴孔(5’)将润滑剂喷射进入汽缸(1)；在喷射阶段结束时，改变从控制器(11)至进给阀系统(13)的电控信号，并导致进给阀系统(13)关闭从润滑剂入口(12)去往导管(16’)的润滑剂供应。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述进给阀系统(13)包括可动电动进给阀构件(26、26’)，其设置为从空闲阶段位置移动至喷射阶段位置，所述进给阀构件(26)在空闲阶段在空闲阶段位置阻挡液流通路，在喷射阶段在喷射阶段位置打开液流通路，用于润滑剂流过液流通路；所述方法包括通过进给阀系统接收来自控制器的控制信号，接收到控制信号后，将进给阀构件(26)从空闲阶段位置移动至喷射阶段位置用于喷射阶段，并使得润滑剂在喷射阶段从润滑剂给料导管(9)流过润滑剂入口(12)到达喷嘴(5)，并且在喷射阶段后，收缩位移件(31)以使得进给阀构件返回空闲阶段位置，并关闭喷射阶段从润滑剂入口(12)至导管(16’)的润滑剂供应。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，通过进给阀弹簧(28)将所述进给阀构件(26、26’)预紧在空闲阶段位置上，其中进给阀系统(13)还包括电动刚性位移件(31)，用于对抗弹簧(28)的应力将进给阀构件(26、26’)从空闲阶段位置移动到喷射阶段位置。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述位移件(31)是推动件，且所述方法包括在润滑剂喷射期间，通过位移件(31)对抗来自进给阀弹簧(28)的应力，将进给阀构件(26)推离空闲阶段位置。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述位移件(31)没有固定至进给阀构件(26)；其中所述位移件(31)在空闲状态设置在距所述进给阀构件(26)一定距离处；且其中所述方法包括借助控制信号，引发位移件(31)朝进给阀构件(26)的加速，在撞击进给阀构件(26)之前获得速度，并通过撞击将进给阀构件(26)从空闲阶段位置位移，保持进给阀构件在预设周期的时间内远离空闲阶段位置，随后撤回推动件(31)的移动并造成进给阀构件(26)回到空闲阶段位置。
18.根据权利要求15-17中任一项所述的方法，其特征在于，所述进给阀系统(13)包括电磁柱塞(33)和电磁线圈(32)的装置，且其中所述位移件(31)连接至电磁柱塞(33)和电磁线圈(32)的装置，且其中所述方法包括在电磁线圈(32)被激励时，通过所述装置驱动位移件(31)，其中所述位移件(31)为推杆，所述推杆连接至所述电磁柱塞(33)或者是电磁柱塞(33)的一部分，且其中位移件(31)具有第一端，用于与进给阀构件(26)接触来使进给阀构件(26)位移，其中所述方法包括在电磁线圈(32)被激励时，位移件(31)与电磁柱塞(33)一起位移并通过所述位移件(31)将进给阀构件(26)推离空闲阶段位置。
19.根据权利要求15-18中任一项所述的方法，其特征在于，所述进给阀系统(13)包括进给单向阀(25)，其设有进给阀构件(26)，所述进给阀构件(26)被进给阀弹簧(28)预紧抵靠在进给阀座(27)上用于空闲状态，并设置为当进给阀构件(26)对抗来自进给阀弹簧(28)的应力从进给阀座(27)位移时，吞吐从润滑剂入口(12)至排出阀系统(15)的润滑剂，用于喷射阶段，其中所述方法包括在喷射阶段，通过位移件(31)将进给阀构件(26)从进给阀座(27)位移。
20.根据权利要求15-18中任一项所述的方法，其特征在于，所述进给阀构件(26)是往复件(26’)；其中所述进给阀系统(13)包括固定阀构件(53)，所述阀构件(53)包括圆柱套管(54)，电动圆柱往复件(26’)设置在圆柱套管(54)中，其圆柱轴与所述套管(54)的圆柱轴相同；其中所述往复件(26’)在套管(54)中沿圆柱轴在用于空闲阶段的空闲阶段位置与用于喷射阶段的喷射位置之间往复移动；
其中第一管道(56)设置在所述套管(54)的一侧，第二管道(57)设置在所述套管(54)的另一侧，其中所述第一管道(56)与润滑剂入口(12)连通，所述第二管道(57)与排出阀系统(15)连通；
其中横向管道(58)延伸穿过固定阀构件(53)和套管(54)，用于将第一管道(56)与第二管道(57)通过套管(54)连接起来；横向管道(58)具有连接第一管道(56)和套管(54)的第一横向管道部分(58A)以及连接套管(54)和第二管道(57)的第二横向管道部分(58B)；
其中所述往复件(26’)包括横向吞吐部(26A)，用于润滑剂相对圆柱轴横向地流过往复件(26’)或在往复件(26’)周围流动；其中所述往复件(26’)的吞吐部(26A)设置为在空闲阶段位置远离横向管道(58)，以关闭横向管道(58)并防止润滑剂从第一横向管道部分(58A)流向第二横向管道部分(58B)；且其中往复件(26’)的吞吐部(26A)设置为只有在喷射位置与横向管道(58)对齐，用于润滑剂在喷射阶段连续地从润滑剂入口(12)流过第一管道(56)、流过第一横向管道部分(58A)、流过吞吐部(26A)、流过第二横向管道部分(58B)、流过第二管道(57)并流至排出阀系统(15)；
其中所述方法包括在空闲阶段位置和喷射位置之间电驱动圆柱往复件(25)。
21.一种用于大型低速二冲程发动机的润滑剂喷射器，其中所述喷射器(4)包括
-润滑剂入口(12)，用于从润滑剂给料导管(9)接收润滑剂；
-设有喷嘴孔(5’)的喷嘴(5)，用于在喷射阶段从润滑剂入口(12)向发动机的汽缸(1)中喷射润滑剂；
-喷嘴(5)处的排出阀系统(15)，用于打开和关闭喷射循环期间流至喷嘴孔(5’)的润滑剂；所述排出阀系统(15)设置为在喷射阶段，当压力升高至高于排出阀系统(15)的预设阈值时，打开用于润滑剂流至喷嘴孔(5’)，并在喷射阶段后关闭排出阀系统(15)；
-从润滑剂入口(12)至排出阀系统(15)的润滑剂液流通路，用于润滑剂从润滑剂入口(12)流至喷嘴(5)，通过排出阀系统(15)并在喷嘴孔(5’)处流出喷射器(4)；
其特征在于，每个喷射器(4)除了排出阀系统(15)，都包括电动进给阀系统(13)，其中所述进给阀系统设置在润滑剂入口(12)和排出阀系统(15)之间的液流通路中，用于通过根据从所述控制器(11)接收的电控信号，打开或关闭从润滑剂入口(12)到排出阀系统(15)的润滑剂液流，调节通过喷嘴孔(5’)分配的润滑剂；其中所述进给阀系统(13)设置在喷嘴(5)上游，并间隔一段距离，并设置在排出阀系统(15)上游并间隔一段距离。
22.根据权利要求21所述的喷射器，其特征在于，所述进给阀系统(13)包括可动电动进给阀构件(26、26’)，其设置为从空闲阶段位置移动至喷射阶段位置，所述进给阀构件(26、26’)在空闲阶段在空闲阶段位置阻挡液流通路，在喷射阶段在喷射阶段位置打开液流通路，用于润滑剂流过液流通路。
23.根据权利要求22所述的喷射器，其特征在于，通过进给阀弹簧(28)将所述进给阀构件(26、26’)预紧到空闲阶段位置，其中所述进给阀系统(13)还包括电动刚性位移件(31)，用于对抗弹簧(28)的应力将所述进给阀构件(26、26’)从空闲阶段位置移动至喷射阶段位置。
24.根据权利要求23所述的喷射器，其特征在于，所述位移件(31)是推动件，其设置用于对抗来自所述进给阀弹簧(28)的应力将所述进给阀构件(26)从其空闲阶段位置移动至其喷射阶段位置，用于喷射阶段的润滑剂喷射。
25.根据权利要求24所述的喷射器，其特征在于，所述位移件(31)并未固定至进给阀构件(26)；其中所述位移件(31)在空闲状态设置在距离进给阀构件(26)一定距离处，并设置为朝进给阀构件(26)加速，以在撞击到进给阀构件(26)之前获得速度，并通过撞击将进给阀构件(26)从进给阀座(27)位移。
26.根据权利要求25所述的喷射器，其特征在于，在空闲状态，从所述进给阀构件(26)到所述位移件(31)的距离是可调节的。
27.根据权利要求21-26任一项所述的喷射器，其特征在于，设有另一弹簧(34)，用于在润滑剂喷射阶段后将位移件(31)收缩回空闲状态。
28.根据权利要求21-27任一项所述的喷射器，其特征在于，所述进给阀系统(13)包括电磁柱塞(33)和电磁线圈(32)的装置，且其中所述位移件(31)连接至电磁柱塞(33)和电磁线圈(32)的装置，用于在电磁线圈(32)被电激励时被驱动。
29.根据权利要求28所述的喷射器，其特征在于，所述位移件(31)是连接至电磁柱塞(33)的推杆或者是电磁柱塞(33)的一部分，用于在电磁线圈(32)被激励时与电磁柱塞(33)一起位移；且其中所述位移件(31)具有第一端，用于与进给阀构件(26)接触，以将进给阀构件(26)位移。
30.根据权利要求21-29任一项所述的喷射器，其特征在于，所述润滑剂入口(12)和所述进给阀系统(13)设置在进给阀壳体(21)中，且其中所述排出阀系统(15)设置在喷嘴(5)中，且其中流体室(16)设置为中空刚性管形式，将进给阀壳体(21)与喷嘴(5)连接起来；且其中所述喷射器(4)还包括法兰(23)，用于将喷射器固定至汽缸(1)壁(2)上，同时流体室(16)延伸穿过汽缸壁(2)，使得喷嘴(5)进入发动机汽缸(1)中，用于将润滑剂从润滑剂入口(12)通过流体室(16)和喷嘴(5)喷射到汽缸(1)中。
31.根据权利要求21-30任一项所述的喷射器，其特征在于，所述进给阀系统(13)包括进给单向阀(25)，其包括进给阀座(27)，在空闲阶段，通过所述进给阀弹簧(28)将进给阀构件(26)预紧抵靠在进给阀座(27)上，用于通过进给阀构件(26)阻挡液流通路，且其中所述单向阀(25)设置为用于在润滑剂喷射期间，在喷射阶段，当进给阀构件(26)借助电动的刚性位移件(31)对抗来自进给阀弹簧(28)的应力从进给阀座(27)位移时，吞吐从润滑剂入口(12)到排出阀系统(15)的润滑剂。
32.根据权利要求21-30任一项所述的喷射器，其特征在于，所述进给阀构件(26)是往复件(26’)；其中所述进给阀系统(13)包括固定阀构件(53)，所述固定阀构件(53)包括圆柱套管(54)，电动圆柱往复件(26’)设置在圆柱套管(54)中，其圆柱轴与所述套管(54)的圆柱轴相同；其中所述往复件(26’)在套管(54)中沿圆柱轴在用于空闲阶段的空闲阶段位置与用于喷射阶段的喷射位置之间往复移动；
其中第一管道(56)设置在套管(54)的一侧，第二管道(57)设置在套管(54)的另一侧，其中第一管道(56)与润滑剂入口(12)连通，第二管道(57)与排出阀系统(15)连通；
其中横向管道(58)延伸穿过固定阀构件(53)和套管(54)，用于将第一管道(56)与第二管道(57)通过套管(54)连接起来；横向管道(58)具有连接第一管道(56)和套管(54)的第一横向管道部分(58A)以及连接套管(54)和第二管道(57)的第二横向管道部分(58B)；
其中所述往复件(26’)包括横向吞吐部(26A)，用于润滑剂相对圆柱轴横向地流过往复件(26’)或在往复件(26’)周围流动；其中所述往复件(26’)的吞吐部(26A)设置为在空闲阶段位置远离横向管道(58)，以关闭横向管道(58)并防止润滑剂从第一横向管道部分(58A)流向第二横向管道部分(58B)；且其中所述往复件(26’)的吞吐部(26A)设置为只在喷射阶段位置与横向管道(58)对齐，用于润滑剂在喷射阶段连续地从润滑剂入口(12)流过第一管道(56)、流过第一横向管道部分(58A)、流过吞吐部(26A)、流过第二横向管道部分(58B)、流过第二管道(57)并流至排出阀系统(15)。
33.根据权利要求32所述的喷射器，其特征在于，所述吞吐部(26A)设置为往复件(26’)的窄部，用于润滑剂从第一横向管道部分(58A)围绕套管(54)中的往复件(26’)的窄部(26A)流动并流入第二横向管道部分(58B)。
34.根据权利要求32或33所述的喷射器，其特征在于，所述套管(54)处的第二横向管道部分(58B)具有直径为d的管道入口开口(58C)，其中往复件(26’)具有的第一直径D大于d，用于往复件(26’)被第一横向管道部分(58A)中的润滑油的压力预紧抵靠在管道入口开口(58C)上。
35.一种包括固定阀构件(53)的阀系统(13、15)，所述阀构件(53)包括圆柱套管(54)，圆柱往复件(26’)设置在所述圆柱套管(54)中，其圆柱轴与所述套管(54)的圆柱轴相同并且所述圆柱往复件(26’)在所述套管(54)中沿圆柱轴在第一位置和第二位置之间往复移动；
其中横向管道(58)延伸穿过固定阀构件(53)和套管(54)；横向管道(58)具有位于套管一侧的第一横向管道部分(58A)以及位于套管另一侧的第二横向管道部分(58B)；
其中所述往复件(26’)包括横向吞吐部(26A)，用于液流相对圆柱轴横向地流过往复件(26’)或在往复件(26’)周围流动；其中所述往复件(26’)的吞吐部(26A)设置为在第一位置远离横向管道(58)，以关闭横向管道(58)，并且其中所述往复件(26’)的吞吐部(26A)设置为只在第二位置与横向管道(58)对齐，用于液流从第一横向管道部分(58A)通过吞吐部流至第二横向管道部分(58B)。
36.根据权利要求35所述的润滑剂阀系统，其特征在于，第一管道(56)和第二管道(57)设置在固定阀构件(53)中，平行于圆柱轴并设置在套管两侧，其中，所述第一管道(56)通过第一横向管道部分(58A)连接至所述套管(54)，且所述第二管道(57)通过所述第二横向管道部分(58B)连接至所述套管(54)。
37.根据权利要求21-34中任一项所述的喷射器或根据权利要求35-36所述的阀系统的应用，在25巴至100巴的范围内的润滑剂压力下，用于将SIP润滑剂喷射到大型低速二冲程发动机的汽缸中。
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