CN111527286A - 大型低速二冲程发动机及其润滑方法以及用于这种发动机和方法的控制器 - Google Patents

大型低速二冲程发动机及其润滑方法以及用于这种发动机和方法的控制器 Download PDF

Info

Publication number
CN111527286A
CN111527286A CN201880080421.6A CN201880080421A CN111527286A CN 111527286 A CN111527286 A CN 111527286A CN 201880080421 A CN201880080421 A CN 201880080421A CN 111527286 A CN111527286 A CN 111527286A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lubricant
conduit
dosing
valve
port
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201880080421.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111527286B (zh
Inventor
皮尔·巴克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hans Jensen Lubricators AS
Original Assignee
Hans Jensen Lubricators AS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hans Jensen Lubricators AS filed Critical Hans Jensen Lubricators AS
Publication of CN111527286A publication Critical patent/CN111527286A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111527286B publication Critical patent/CN111527286B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M1/00—Pressure lubrication
    • F01M1/16—Controlling lubricant pressure or quantity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M1/00—Pressure lubrication
    • F01M1/08—Lubricating systems characterised by the provision therein of lubricant jetting means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16N—LUBRICATING
    • F16N7/00—Arrangements for supplying oil or unspecified lubricant from a stationary reservoir or the equivalent in or on the machine or member to be lubricated
    • F16N7/38—Arrangements for supplying oil or unspecified lubricant from a stationary reservoir or the equivalent in or on the machine or member to be lubricated with a separate pump; Central lubrication systems
    • F16N7/385—Central lubrication systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M1/00—Pressure lubrication
    • F01M1/08—Lubricating systems characterised by the provision therein of lubricant jetting means
    • F01M2001/083—Lubricating systems characterised by the provision therein of lubricant jetting means for lubricating cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16N—LUBRICATING
    • F16N2210/00—Applications
    • F16N2210/06—Marine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16N—LUBRICATING
    • F16N2250/00—Measuring
    • F16N2250/40—Flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16N—LUBRICATING
    • F16N2270/00—Controlling
    • F16N2270/20—Amount of lubricant

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。控制器(11)用于控制经由所述喷射器(4)的润滑剂喷射的量和时机。控制器(11)包括定量给料单元(26)，所述定量给料单元(26)包括定量给料腔室(29)，在喷射阶段和随后的累积阶段之间循环操作，在喷射阶段将累积的润滑剂从定量给料腔室(29)分配到喷射器(4)，在累积阶段，润滑剂在定量给料腔室(29)中累积。连接至定量给料腔室(29)的流量计(31)测量在累积阶段流入定量给料腔室(29)的润滑剂的体积，以测量在上一个喷射阶段中润滑剂的喷射体积。

Description

大型低速二冲程发动机及其润滑方法以及用于这种发动机和 方法的控制器
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以及用于这种发动机和方法的控制器。
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，因为柴油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。因此在WO2011/150943A1、WO2011/116768A1、以及WO2007057027A1、EP2196639A1、WO2011/110181A1、WO2016015732A1、以及EP2722500A2中公开了润滑系统以及部件的实例。
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油再次供应至润滑油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。
国际专利申请WO2011/110181公开了在船用发动机的润滑系统中，润滑剂精确定量给料的重要性。对于定量给料的精确定时，公开了一种双阀系统，用于单独控制润滑剂喷射器的打开时间和关闭时间，使得能够将系统调节至短的定量给料周期。然而，精确调节定量给料周期对于精确定量给料的体积是不够的，因为分配的体积不仅由分配时长限定，也取决于润滑剂的压力以及粘度，粘度转而又取决于温度。作为附加的控制措施，WO2011/110181公开了一种流量计，其设置在润滑剂供应源和喷射器喷嘴之间的供给导管中，其测量分配润滑剂通过喷嘴期间，流过供给导管的润滑剂的体积。
然而，尽管用于喷射器的SIP润滑系统和先进的定量给料系统通常具有这些明显的优势，但仍存在着不断改进的动力。尤其是，由于对减少油耗的要求越来越严格，因此需要对喷射体积的精确测量进行改进，以超出WO2011/110181中的系统所实现的水平。
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流量控制。特别地，目的在于改进大型低速二冲程发动机中SIP喷射器的润滑。这些目的通过如下所述的大型低速二冲程发动机中的系统以及方法来实现，并通过用于发动机和方法的控制器实现。
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。
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体积和时机。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多于一个喷嘴孔。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“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。如果频率为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，壳体包括基座，基座设有润滑剂入口端口，还包括流体室，通常是刚性圆柱流体室，其刚性地连接基座和喷嘴。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在汽缸壁的外侧。例如，喷射器包括基座上的法兰，用于安装到外侧汽缸壁上。
术语“流量计”用于测量流过流量计液流的质量和/或体积的仪器。术语“流量测量”覆盖了体积和/或质量的测量。
为了充分理解本发明，要指出的是，当将WO2011/110181的系统用于SIP喷射器中时，发现了到目前为止未意识到的问题。进一步的实验分析表明，仅在几毫秒量级的很短时间内打开的SIP喷射器，在喷射器关闭时将润滑剂通过流量计压回到润滑剂供应源，使得流量计无法精确地测量一个喷射周期中的喷射体积和/或质量，这是因为流量计被串联设置在润滑剂供应源和喷射器喷嘴之间的供应导管中。因此，本发明的目的是解决这个问题。
与WO2011/110181的发明相比，本发明的系统和方法在此处说明了一种不同的方法来测量从喷射器喷嘴喷出的润滑剂的体积和/或质量，即不在通过喷射器分配润滑剂期间，而是在分配之后测量体积和/或质量、在喷射阶段之间测量。
在实际操作中，本发明包括定量给料单元和流量计的组合，其中定量给料单元用于将预设量的润滑剂分配给喷射器，流量计用于随后确认之前喷射阶段中的喷射量是正确的。
更详细地，定量给料单元包括处于定量给料腔室中的明确定义的预设的润滑剂容积，该定量给料腔室内充满润滑剂，在周期性的润滑剂循环中，一部分润滑剂从定量给料腔室通过腔室出口输送到一个或多个喷射器中，以将其分配进入汽缸。在分配该部分润滑剂后，该润滑剂容积再次被填满润滑剂，用于下一个喷射循环，并测量重新填充的润滑剂的体积。由于只有来自定量给料单元的润滑剂容积的润滑剂用于被喷射器分配，重新填充的润滑剂的量与喷射器在前一个喷射循环中分配的部分相同。随后使用流量计在喷射后的连续的分配阶段之间测量该部分。通常地，在定量给料单元的重新填充期间使用流量计测量重新填充的量。
由于分配部分的体积和/或质量是在润滑剂喷射之后测量，来自喷射器的润滑剂回流都已经完成，因此一旦开始测量，这种回流不会干扰流量测量。如此，流量测量更加精确并独立于压力和粘度，因此该系统相对于WO2011/110181中的系统是一种改进。当其用于SIP喷射尤甚。
在实际的实施例中，根据一个喷射器具有一个对每个喷射循环进行往复的柱塞的原理设置定量给料单元。柱塞移动的长度确定从定量给料单元中的定量给料腔室喷射的润滑剂的量。柱塞移动的长度通过柱塞移动的速度和时间确定，然而，受限于柱塞的最大冲程。柱塞移动的速度和时间由柱塞所受压力以及柱塞移动时间确定。例如，通过高压油移动柱塞，高压油在特定时长作用于柱塞。因此下文将对系统进行详细说明。
原则上，该系统能够用于向单个喷射器供应润滑剂，但是通常其将会用于一组喷射器，例如发动机中单个汽缸的所有喷射器。后者通常称为“共轨”液压系统。丹麦专利DK176424或者等同的德国专利DE19959300A1公开了共轨系统的一个实例。
在具体的实施例中，控制器通过给料导管连接至喷射器中的至少一个，以供应润滑剂用于喷射入汽缸中。通常地，控制器连接至多个喷射器，例如单个汽缸的所有喷射器或喷射器子组，例如单个汽缸的喷射器的一半。例如，发动机包括润滑剂回路，其设有连接至控制器的供给导管和连接至控制器的回流导管，供给导管用于从润滑剂供应源向控制器提供润滑剂，回流导管用于将润滑剂从控制器回流以在润滑剂回路中再循环。
定量给料单元包括定量给料腔室和将定量给料腔室与给料导管连接起来的腔室出口，且定量给料单元设置为在喷射阶段和后续累积阶段之间循环操作。喷射阶段包括从定量给料单元的定量给料腔室分配润滑剂，经由腔室出口进入给料导管并到达至少一个喷射器。后续的累积阶段包括向定量给料腔室重新填充润滑剂。
控制器还包括连接至定量给料腔室的流量计，其设置为测量流入定量给料腔室的润滑剂流量，以在喷射阶段之间的累积阶段中重新填充润滑剂。流量计提供相应的电子流量指示信号，作为上一个喷射阶段润滑剂的喷射体积和/或质量的测量值。
电子流量指示信号通常馈送至计算机，控制器电连接至该计算机或者该计算机是控制器的一部分，其中该计算机设置为将此流量(质量和/或体积)登记为上一个润滑剂喷射所喷射的润滑剂的量的测量值。例如，计算机连接至人机接口(HMI)用于显示喷射体积和/或质量的信号，可选地，在一个时间范围内进行采样之后显示。这种HMI对于参数调整和控制调整也很有用。
在操作实施例中，该方法包括在喷射阶段和随后的累积阶段之间的循环操作中操作定量给料单元。在喷射阶段，来自定量给料腔室的润滑剂经由腔室出口并经由给料导管分配到至少一个喷射器，且润滑剂从喷射器进入汽缸中。在随后的累积阶段，将润滑剂重新填充入定量给料腔室，并测量流入定量给料腔室的润滑剂的质量和/或体积。在累积阶段，流量计提供用于重新填充的相应的电子流量指示信号。
在一些实际的实施例中，定量给料腔室连接到润滑剂重填导管，以在累积阶段使用来自润滑剂重填导管的润滑剂重新填充定量给料腔室。流量计介于重填导管和定量给料腔室之间，用于测量在累积阶段从回流导管流经流量计并进入定量给料腔室的润滑剂的质量和/或体积。例如，流量计介于重填导管和给料导管之间，用于润滑剂在累积阶段从重填导管流经流量计并流经给料导管，并流入定量给料腔室。有利地，为了防止润滑剂从给料导管回流到流量计中，在流量计和给料导管之间插入有止回阀。可选地，腔室出口具有双向液流，其中在喷射阶段，第一润滑剂流从定量给料腔室流出、经由腔室出口进入给料导管、并经由给料导管到达喷射器，而在累积阶段，第二润滑剂流从润滑剂重填导管经由流量计、经由给料导管的一部分、并经过腔室出口进入定量给料腔室。
在控制器包括回流导管用于润滑剂返回发动机的润滑剂循环的情况下，重填导管有利地连接至回流导管。
在一些实施例中，定量给料单元包括定量给料入口和在定量给料入口与腔室出口之间的柱塞，以将定量给料腔室与定量给料入口分开。柱塞设置为，在来自润滑剂流入定量给料入口的压力作用下向腔室出口移位，该移位导致定量给料腔室中的容积减小。在操作中，在喷射阶段期间，通过润滑剂流入定量给料入口提供的压力，柱塞朝着腔室出口移位，通过柱塞的移位导致定量给料腔室的容积减小，并相应地将润滑剂从定量给料腔室经由腔室出口排出进入给料导管，以便为喷射器提供润滑剂。在喷射阶段之后，在累积阶段，柱塞以相反的方向返回，这将润滑剂抽回到定量给料腔室中以进行重新填充，例如经由腔室出口或经由单独的重填入口反向注入。
在实际的实施例中，控制器包括第一阀，第一阀具有连接到润滑剂供给导管的入口端口和连接到定量给料入口的输出端口。第一阀设置为在喷射阶段的第一状态和累积阶段的第二状态之间切换，在喷射阶段，当第一阀处于第一状态时，入口端口和输出端口相连接用于将高压润滑剂从供给导管经由入口端口和输出端口供应至定量给料入口，在累积阶段，当第一阀处于第二状态时，入口端口和输出端口断开，以防止润滑剂从供应导管到达定量给料入口。
在累积阶段，将柱塞的定量给料入口处的润滑剂排空，以使柱塞返回其初始位置。这可以通过使用单独的阀或通过相应地构造第一阀来完成。例如，第一阀还包括回流端口，回流端口连接至回流导管，并且设置为在第二状态下将输出端口与回流端口连接，以在累积阶段，柱塞朝定量给料入口移动时将润滑剂从定量给料入口排放到回流导管中。
在一些实施例中，喷射器包括与给料导管连通的入口端口和与压力控制导管连通的压力控制端口。然后可以使用润滑剂入口端口和压力控制端口之间的压力差来控制润滑剂的喷射，特别是在喷射器包括往复阀体，往复阀体通过润滑剂入口端口和压力控制端口之间的压力变化来在打开和关闭喷嘴孔之间切换的情况下。例如，往复阀体，可选地具有朝着喷嘴孔的尖端的阀针，被弹簧朝着喷嘴孔预紧，以在阀体处于空闲状态时关闭喷嘴孔。在喷射阶段，入口端口处的高压用于对抗弹簧弹力将阀体从喷嘴孔移开，这将打开以将润滑剂喷射进入汽缸。
例如，喷射器包括与润滑剂入口端口连通的给料容积，用于从给料导管接收润滑剂。喷射器的喷嘴孔与给料容积连通，以便设置在汽缸中的喷嘴孔在喷射阶段将润滑剂从给料容积喷射到汽缸中。往复阀体设置有与给料容积连通的第一侧和与压力控制端口连通的相对侧，用于根据润滑剂入口端口和压力控制端口之间的压力差来控制阀体的位置。在这种情况下，压力差需要相应地大于来自弹簧的弹力。
例如，为了结束喷射阶段，使用来自弹簧的力，压力控制端口处相应的油压或更高的油压被用于再次关闭喷嘴孔。或者，在入口端口和压力控制端口处同样高的压力保持喷嘴孔关闭，直到压力控制端口处的压力减小，这随后将导致入口端口处的压力最高，这转而导致阀体移位，而打开喷嘴孔以进行喷射。下面解释一些具体的实施例。
可选地，压力控制端口处的油压由来自发动机润滑剂源的加压润滑剂提供。或者，将来自与发动机的润滑剂源不同的伺服油源的加压伺服油用于喷射器中的压力控制。
在一些实施例中，控制器包括第二阀，该第二阀具有连接到供给导管的入口端口和连接到压力控制导管的输出端口以及连接到回流导管的回流端口。第二阀设置为在第一状态和第二状态之间切换。入口端口和输出端口只有在第一状态下相互连接，以将润滑剂从供应导管供应到压力控制端口。在第二状态下，输出端口和回流端口互连，以将润滑剂从压力控制端口排放到回流导管。由于供给导管中的压力高于回流导管中的压力，在第一状态和第二状态之间切换会周期性地增加和减少控制压力导管中以及压力控制端口处的压力。
在第一操作模式中，在第一阀和第二阀都处于第二状态时，定量给料腔室在累积阶段被填充。因此，在喷射器入口和喷射器的控制压力入口上都存在低压。其次，在随后的喷射阶段中，第一阀从第二状态切换到第一状态，而第二阀处于第二状态，并且因此，第一阀将供给导管与定量给料入口连接，且润滑剂从供给导管经由定量给料入口进入定量给料单元，导致定量给料单元中的柱塞向腔室出口移动，并导致相应的润滑剂从定量给料腔室流经由腔室出口、经由给料导管、经由喷射器的入口端口，例如进入喷射器的给料容积，并经由喷嘴孔进入汽缸。随后，为了结束喷射阶段，第二阀从第二状态切换到第一状态，并使润滑剂从供给导管流到喷射器的压力控制端口，并因此停止喷射润滑剂进入汽缸。
对于带有被弹簧预紧以关闭喷嘴孔的阀体的喷射器，初始切换第一阀到第一状态会在入口端口处提供高压润滑剂，而压力控制端口处仍为较低的压力，且压力差使阀体克服弹簧弹力位移，并打开以将润滑剂喷射进入汽缸。随后将第二阀切换到第一状态，以平衡入口端口和压力控制端口之间的压力，使得弹簧能够使阀体再次关闭喷嘴孔。可以看出，术语“压力控制端口”是合理的，因为该端口处的压力决定了喷嘴孔的打开和关闭。
因此，在该实施例中，控制喷射器入口端口和喷射器控制端口保持低压，直到通过使喷射器入口端口从低压切换到高压来启动喷射阶段，并且喷射阶段的停止是由于升高控制端口处的压力引发的。为了帮助弹簧关闭喷嘴孔，可选地将增压器插入压力控制导管中，以便相对于喷射器的入口端口增加压力控制端口处的压力。
作为替代方案，第二阀从第二状态切换到第一状态，引起喷射器的压力控制端口处的高压，该切换与第一阀从第一状态切换到第二状态同时完成，第一阀从第一状态切换到第二状态会立即在入口端口处产生较低的压力。控制部分处比入口端口更高的压力通过移动阀体进入关闭状态而关闭喷嘴。对于阀体被弹簧预紧的实施例，弹簧弹力由来自控制端口的高压来辅助。即使对于阀体没有被预紧的实施例，入口端口处压力从高到低的切换以及控制端口处的压力从低到高的同时切换引起阀构件移位而关闭喷嘴孔。
在不同的操作模式下，在喷射阶段之前，第二阀切换到第一状态，导致喷射器的压力控制端口处的高压，辅助保持喷嘴孔关闭。然后，第一阀被切换到第一状态，由于喷射器入口端口处和压力控制端口处的压力相等，因此仍不引起喷射。随后，对于喷射阶段，当第一阀仍处于第一状态时，第二阀从第一状态切换到第二状态。结果是压力控制端口处相对于喷射器入口端口处的压力下降。在此阶段，润滑剂给料导管和喷射器入口端口处的相比回流导管和控制压力端口的较低压力的较高压力，会导致定量给料单元中的柱塞向腔室出口移动，并导致润滑剂从定量给料腔室流经腔室出口、流经给料导管、并流经喷射器的入口端口流入喷嘴处的给料容积，并经由喷嘴孔进入汽缸。
对于具有被弹簧预紧关闭喷嘴孔的阀体的喷射器来说，压力控制端口处的压降和经由入口端口的润滑剂供应对抗弹簧弹力将阀体移位，使得喷嘴孔打开。随后，为了结束喷射阶段，第一阀从第一状态切换至第二状态，导致喷射器入口端口处压力下降并导致润滑剂停止流到喷射器入口端口，并且因此，润滑剂停止喷射入汽缸。在此实施例中，喷射器入口端口和喷射器控制端口保持在高压，直到通过控制端口从高压切换至低压而启动喷射阶段，且喷射阶段的停止是通过降低入口端口处的压力引发的。
作为替代，第一阀从第一状态到第二状态的切换与第二阀从第二状态到第一状态的切换同时进行，第一阀的切换停止润滑剂向喷射器的入口端口的流动，第二阀的切换立刻在控制端口处产生较入口端口处更高的压力，这通过使阀体位移进入关闭状态来关闭喷嘴。对于阀体被弹簧预紧的实施例，弹簧弹力由来自控制端口的高压来辅助。对于阀体没有被预紧的实施例，入口端口处压力从高到低的切换与控制端口处压力从低到高的切换同时进行，导致阀构件的位移以关闭喷嘴孔。
使用两个阀来调节入口端口和压力控制端口之间的压力差是有利的，因为相比单阀，例如对于打开和关闭的完整循环具有更长的反应时间的电磁阀，两个阀可以在毫秒甚至亚毫秒范围内非常精确地控制喷射开始和停止之间的定时。
为了优化定时的精确性，特别是喷射时长，给料导管和压力控制导管长度相同或者至少其长度差小于10％。
控制器可以设置为上述发动机的附加单元。然后，其设置有相应的导管连接器，用于将控制器连接到润滑剂泵和回流导管，以及将给料导管连接到喷射器或多个喷射器。对于喷射器包括压力控制端口的情况，控制器还被配置用于连接到压力控制导管。根据上面的描述，它包括带有定量给料腔室和腔室出口的循环操作定量给料单元，以及连接到定量给料腔室的流量计，该流量计测量在累积阶段进入定量给料腔室的润滑剂流的流量(质量和/或体积)。流量计设置为提供相应的电子流量指示信号，作为对前一个喷射阶段的润滑剂的喷射质量和/或体积的测量值。
作为附加单元或者安装在发动机内的控制器，能够具有上述控制器相关选项中的每个单个选项或部分选项或者所有选项的组合。这些选项，也如发动机和相关方法的专利权利要求中所述。
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运动粘度通常为在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Exxon
Figure BDA0002536669270000091
MobilgardTM560VS。可用于船用发动机的其他润滑剂是其他MobilgardTM油以及
Figure BDA0002536669270000092
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Rathesan Ravendran，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。
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为控制器和喷射器的实施例的示意图；
图3为喷射器的实例的原理示意图。
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移动。
各个喷射器4均设有具备喷嘴孔5’的喷嘴5，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，在压力为10-100巴时，例如25-100巴，可选地30-80巴甚至50至80巴，该喷嘴孔将润滑剂雾化为微细喷雾8，与润滑剂致密的射流形成对比。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，从而为来自喷射器4的喷雾8或射流提供足够的空间。
喷射器4从控制器11接收经由公共给料导管9的润滑油。或者，喷射器4成组设置，每组从控制器11接收经由公共给料导管9的用于每组的润滑油。例如存在两组喷射器，可选地，使得相邻的喷射器属于不同组。另一个可替代方案中，为每个单个的喷射器4设置控制器4。
除了给料导管9，喷射器4通过油压控制导管10连接至控制器11。给料导管9用于打开喷射器4中的喷嘴孔5’，这导致润滑剂喷射入汽缸1，且压力控制导管10提供油压以调节喷射器4中的喷嘴孔5’的打开和关闭。压力控制导管10中的油压由来自润滑剂供应源32的加压润滑剂提供，例如来自发动机中的润滑剂回路。或者，压力控制导管10中的油压由从不同于润滑剂回路的加压油源获得的加压伺服油提供。通常地，往复阀体，例如阀针，设置在喷射器4中，用于打开和关闭喷嘴孔5’。
控制器11连接至供给导管12，用于接收来自润滑剂供应源32的润滑剂，润滑剂供应源32包括油泵，并连接至回流导管13用于从控制器11抽取润滑剂，例如用于润滑剂回流至润滑剂供应源32，例如至具有用于油的再循环的油库的发动机润滑剂管道。供给导管12中的润滑剂压力高于回流导管13中的压力，例如至少高两倍。例如，给料导管12中的压力在25至100巴的范围内，可选地在30至80巴或者甚至50至80巴之间，而回流导管中的压力在5至15巴的范围内，可选地在8至12巴的范围内。
控制器11以精确的定时脉冲向喷射器4供应润滑油，该脉冲与发动机的汽缸1中的活塞运动同步。通常地，为了同步，控制器系统11包括计算机19或者电连接至计算机19，其控制控制器11中的部件用于润滑供应。可选地，计算机监控发动机实际状态和运动的参数，例如速度、负载、以及曲轴位置，后者显示了汽缸中活塞的位置。
图2a和2b示出了这种喷射器4的简化原理示意图。喷射器4包括阀，阀包括由弹簧16加载的往复阀体15，使得阀体15的尖端15A被按压抵靠在喷嘴5处的阀座上，从而关闭喷嘴5。给料导管9经由喷射器入口端口4A连接至尖端15A处的给料容积17，使得给料容积17中的加压油对抗弹簧14的压力将阀体15推离喷嘴5。当阀体15被推离喷嘴5，如图2b所示，加压润滑剂从给料导管9中经由喷嘴孔5’被喷射，例如以雾化喷雾喷射，如图2b所示，尽管致密的射流也是可能的，这取决于润滑剂的压力和粘度以及喷嘴结构。当给料容积17和压力控制容积18之间的压力差小于弹簧14施加在阀体15上的弹力时，通过弹簧推动阀体15使其尖端15A抵靠在喷嘴孔5’处的阀座上，使喷嘴孔5’关闭。
应当指出的是，尖端15A抵靠在喷嘴孔5’上的阀体15只是一个示例。或者，使用不同的机制来关闭喷嘴孔5’，例如在管状通道中，圆柱体关闭喷嘴孔，例如WO2014/04838所公开的。
理论上，喷嘴孔5’的打开和关闭能够这样引发：首先升高压力超过弹簧16的压力，以及随后在喷射阶段结束时，再次降低给料导管9中的压力，使得来自弹簧16的压力大于给料容积17中的压力。
然而，通过升高压力控制容积18在阀体15的背侧上的压力，可获得更精确的给料时机，这通过切换入口端口4A和压力控制端口4B之间的压力实现。WO2011/110181公开了一个实例。
喷射阶段的长度确定所喷射的润滑剂的质量和体积。然而，图3中示出了流量控制的改进原理。
图3示出了控制器11的实施例。控制器包括双阀系统，第一阀20A和第二阀20B，两个阀分别设有输入端口12A、12B，入油口连接至供给导管12用于接收高压下的润滑剂，如上所述，还设有回流端口13A、13B，回流端口连接至回流导管13，润滑剂在回流导管13中压力较低，例如比供给导管12中的压力低至少两倍。
第一阀20A具有输出端口24A，其连接至定量给料单元25，第二阀20B具有输出端口24B，其连接至压力控制导管10，这些将在下文中更详细地解释。
第一、二阀20A、20B分别包括阀构件21A、21B，阀构件21A、21B设有第一闭合件22A、22B和第二闭合件23A、23B，阀室25A和25B设置在第一、二闭合件之间。
阀构件21A、21B在第一状态的第一位置和第二状态的第二位置之间往复，在第一位置，阀室25A、25B与各自的输入端口12A、12B以及输出端口24A、24B连通，在第二位置，阀室25A、25B与各自的输出端口24A、24B以及回流端口13A、13B连通，图3中示出了两个阀20A、20B的后一个位置。例如，阀构件21A、21B在第一、二位置之间的移动通过电磁铁提供的磁力引发。
第一阀20A的输出端口24A连接至定量给料单元26，当定量给料单元26被激活时，其供应特定的预定质量和/或体积的润滑剂至给料导管9。在本实施例中，定量给料单元26设有定量给料入口26A和腔室出口29A，被柱塞27相互隔开，螺旋弹簧28加载在柱塞27上使其抵靠在定量给料入口26A上。腔室29设置在柱塞27和腔室出口29A之间，且腔室29的容积在柱塞27朝腔室出口29A移动时被减小。柱塞移动的长度取决于柱塞27的移动速度以及将输入端口12A连接至输出端口的时间。由于柱塞27，定量给料单元25是压力分离器，其将来自供给导管12的润滑剂与给料导管9中的润滑剂分开。
计算机19功能性连接至阀系统20A、20B并电连接至控制器11中的流量计31。可选地，该计算机还电连接至发动机中的传感器，以监控发动机实际状态和运动的参数，如上所述。在将多个控制器11用于发动机的情况下，或者甚至多个控制器11用于每个汽缸的情况下，控制器11通常将共享单个计算机19。
下文解释了润滑循环。
当第二阀20B的阀构件21B在第二阀20B的第二状态处于其第二位置时，如图3所示，第二阀20B的输入端口12B被关闭，第一阀20A的阀构件21A从如图3所示的第二位置移至第一位置，在第一位置，第一阀20A的阀室25A与相应的输入端口12A和输出端口24A连通。加压润滑剂从润滑剂供给导管12流经第一阀20A的输入端口12A、流经阀室25A并流经输出端口24A，并从输出端口24A流向定量给料入口26A，从而对抗弹簧28的负载将柱塞27朝腔室出口29A移动。腔室29的容积减小，并且腔室29中的润滑剂经由腔室出口29A被排出，进入给料导管9并进一步经由入口端口4A进入喷射器4，并通过喷嘴孔5’被喷入发动机的汽缸1中。
结束喷射阶段的第一个选项是使第一阀20A回到第二状态，同时第二阀20B保留在第二状态。入口端口4A处降低的压力导致弹簧关闭喷嘴孔5’。
结束喷射阶段的第二个选项是随后，当第一阀20A仍然处于第一状态并对喷射器的入口端口增压时，将第二阀20B从第二状态切换至第一状态，第二阀20B的阀构件21B从如图3所示的第二位置切换至第一位置，第二阀20B的阀构件21B在第一位置连接其相应的输入端口12B和输出端口24B，从而将压力控制导管10连接至来自供给导管12的高压润滑剂。该连接导致喷射器4的两个端口处的压力平衡，并且喷射器4中的阀体15上的弹簧弹力使得喷嘴孔5’关闭，并停止从喷射器4喷射润滑剂。因此，在这一运行模式中，控制喷射器入口端口4a和喷射器控制端口4B保持在低压，直到通过喷射器入口端口4A从低压切换至高压来启动喷射阶段，且喷射阶段的结束是通过升高控制端口4B处的压力引发的。
可选地，为了辅助弹簧16并加速此关闭步骤，压力控制导管10中的压力升高至高于给料导管9的压力水平。在实际操作中，能够通过在压力控制导管10中插入液压升高装置，例如液压增强器来实现。
作为另一替代方案，第二阀20B从第二状态切换至第一状态，导致喷射器4的压力控制端口4B处的高压，这与第一阀20A从第一状态切换至第二状态，使入口端口4处压力马上降至低压同步完成。控制部分4B处的压力比入口端口4A处的压力更高，从而通过将阀体15移位至关闭状态来关闭喷嘴5。
在结束喷射阶段后，第二阀20B返回第二位置，用于累积阶段。
如上所述，这些结束喷射阶段的操作方法的优势在于这一事实：喷射器4只在喷射阶段期间而不会在累积阶段的空闲时期，从润滑剂供给导管12被加压至高压水平，这使润滑剂因泄漏而损失的风险最小化。
在另一可替换的模式中，第二阀20B在喷射阶段之前切换至第一状态，导致喷射器4的压力控制端口4B处的高压，辅助保持喷嘴孔5’闭合。然后，第一阀20A切换至第一状态，这仍不会引发喷射，因为喷射器入口端口4A处的压力与压力控制端口4B处的压力相等。随后，对于喷射阶段，第二阀20B从第一状态切换至第二状态，同时第一阀20A仍然处于第一状态。结果是压力控制端口4B处的压力相对喷射器入口端口4A处的压力下降。在此阶段，与回流导管13中和控制压力端口4B处的较低的压力相比，润滑剂给料导管9中和喷射器入口端口4A处的的压力更高，这导致定量给料单元26中的柱塞27朝腔室出口29A位移，且润滑剂从定量给料腔室29流经腔室出口29A并流经给料导管9、流经喷射器4的入口端口4A并进一步经过喷嘴孔流入汽缸1。
对于阀体15被弹簧16预紧至关闭喷嘴孔5’的喷射器，压力控制端口4a处的压力下降以及经由入口端口4a供应的润滑剂，对抗弹簧弹力将阀体15移位，使得喷嘴孔5’打开。随后，为了结束喷射阶段，第一阀20A从第一状态切换至第二状态，引发喷射器入口端口4A处的压力下降以及润滑剂停止流向喷射器入口端口4A，并且因此，润滑剂停止喷射入汽缸1中。在此实施例中，喷射器入口端口4A和喷射器控制端口4B保持高压直至控制端口4B从高压切换至低压而启动喷射阶段，并且通过降低入口端口4A处的压力引发喷射阶段的停止。
作为替代方案，第一阀20A从第一状态切换至第二状态使润滑剂停止流向喷射器4的入口端口4A，与第二阀4B从第二状态切换至第一状态，在控制端口4B处立刻产生较入口端口4A处更高的压力同步完成，这通过将阀体15移入关闭状态来关闭喷嘴5。对于阀体15被弹簧16预紧的实施例，来自控制端口4B的高压辅助弹簧弹力16。对于阀体15未被预紧的实施例，入口端口4A处的压力从高压切换至低压，与此同步，控制端口4B处的压力从低压切换至高压，这使得阀构件15移动来关闭喷嘴孔5。
如以上各个实施例所示，所公开的具有第一阀20A和第二阀20B的双阀系统提供了高度灵活性用于不同运行模式。这在控制器被用于不同类型的喷射器4时是非常有用的，有弹簧的喷射器或者没有弹簧的喷射器、具有不同的位移机制的喷射器。
当润滑剂经由喷嘴孔5’喷射的喷射阶段完成后，累积阶段开始，在累积阶段，第一阀20A的阀构件21A回到如图3所示的第二位置，使得阀室25A将第一阀20A的输出端口24A与回流端口13A连接起来。
从定量给料腔室29排出的质量和体积取决于第一阀20A从第二位置处的低压切换至第一位置处的高压的情况与第二阀20B从低压切换到高压的情况之间的时间间隔。除了通常的参数，例如压力、喷嘴孔和润滑剂粘度，其还取决于喷射器4中的弹簧能够将阀构件15推回关闭位置的速度。
定量给料入口26A处的压力降低导致弹簧28将柱塞27推回其原始位置，如图3所述的状态。然而，柱塞27的返回只有在腔室29补充了润滑剂的情况下才有可能。经由单向阀30和流量计31完成该补充，止回阀30和流量计31串联至重填导管13’，其示例为连接至回流导管13，尽管重填也能够从不同的润滑剂源完成。流量计31测量在累积阶段补充入腔室29的润滑剂的流量(质量和/或体积)，并提供电子流量指示信号，该信号是前一个喷射阶段所喷出的润滑剂的质量和/或体积的测量值。该质量和/或体积对应于在前一个喷射阶段经由连接至给料导管9的喷射器4或喷射器4组所排出的质量和/或体积。
由于在通过喷射器4进行润滑剂喷射后借助流量计31测量流量(质量和/或体积)，由喷射器的回流导致的流量测量的不确定性被消除了。除了喷射压力的压力变化引起的导管中油体积变化导致的微小差异外，该压力通常在30至100巴的范围内，测得的流量精确地对应于前一个喷射阶段中喷射出的润滑剂的质量和/或体积，并且随后降低再填充压力。
通常地，阀20A、20B是电磁阀，通过电磁力移动阀构件21A、21B，以实现打开和关闭。然而，这种磁铁的反应时间相对长，例如在10至20毫秒的范围内，这就是为什么优选双阀系统。对于相同的第一、二阀20A、20B，反应时间是相同的，且喷射时间由第一阀20A和第二阀20B的致动之间的延迟时间差给出，从而消除了反应时间。
在一些实施例中，包括有定量给料单元26的给料导管9从阀20A、20B到喷射器4的长度与压力控制导管10相同。这最小化了在喷射器的两个端口4A、4B处分别建立高压的时间延迟，还最小化了关于润滑剂喷射入发动机气缸的正确打开周期的不确定性。在这方面要指出的是，喷射阶段在10毫秒或更短的数量级上，有可能下降到小于1毫秒的喷射阶段，因此在1毫秒或几毫秒数量级的不确定性上会对润滑的成功产生实质性的影响。这就是为什么即使很小的不确定性，将其消除或至少最小化也很重要。
标号列表
1 汽缸
2 汽缸套
3 汽缸壁
4 油喷射器
4A 油喷射器4的入口端口
4B 油喷射器4的压力控制端口
5 喷嘴
5’ 喷嘴孔
6 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
10 压力控制导管
11 控制器
12 润滑剂供给导管
12A、12B 第一、二阀20A 20B各自的输入端口
13 回流导管
13A、13B 第一、二阀20A 20B各自的回流端口
13’ 润滑剂重填导管
14 汽缸中的旋涡
15 阀体
15A 阀体15的尖端
16 喷射器4中作用于阀体15的弹簧
17 阀体15的尖端15A处的给料容积
18 阀体15背侧的压力控制容积
19 电连接至控制器11的计算机
20A、20B 分别为第一阀和第二阀
21A、21B 第一、二阀20A 20B各自的阀构件
22A、22B 第一、二阀20A 20B各自的第一闭合件
23A、23B 第一、二阀20A 20B各自的第二闭合件
24A、24B 第一、二阀20A 20B各自的输出端口
25A、25B 第一、二阀20A 20B各自的阀室
26 润滑剂定量给料单元
26A 定量给料单元26的入口
27 定量给料单元26中的柱塞
28 作用于柱塞27的弹簧
29 定量给料单元26中的润滑剂定量给料腔室
29A 定量给料腔室29的腔室出口
30 止回阀
31 润滑剂流量计
32 润滑剂供应源

Claims (24)

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)，设置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；所述控制器(11)通过给料导管(9)连接至喷射器(4)中的至少一个，以供应润滑剂用于喷射入汽缸(1)；其特征在于，所述控制器(11)包括定量给料单元(26)，所述定量给料单元(26)包括定量给料腔室(29)和连接定量给料腔室(29)和给料导管(9)的腔室出口(29A)，其中所述定量给料单元(26)设置为在喷射阶段和随后的累积阶段之间循环操作，其中所述喷射阶段包括将润滑剂从定量给料腔室(29)经由腔室出口(29A)并经由给料导管(9)分配到喷射器(4)中的至少一个，且其中随后的累积阶段包括将润滑剂重新填充至定量给料腔室(29)中；所述控制器(11)还包括流量计(31)，所述流量计(31)连接至定量给料腔室(29)并设置为测量在累积阶段流入定量给料腔室(29)用于重新填充的润滑剂的质量和/或体积，且其中所述流量计(31)设置为提供相应的电子流量指示信号作为上一个喷射阶段所喷射的润滑剂的质量和/或体积的测量值。
2.根据权利要求1所述的大型低速二冲程发动机，其特征在于，所述定量给料腔室(29)连接至润滑剂重填导管(13’)用于在累积阶段使用来自润滑剂重填导管(13’)的润滑剂重新填充定量给料腔室(29)，其中流量计(31)介于重填导管(13)和定量给料腔室(29)之间，用于测量在累积阶段从回流导管(13’)流经流量计(31)并进入定量给料腔室(29)的润滑剂的质量和/或体积。
3.根据权利要求2所述的大型低速二冲程发动机，其特征在于，流量计(31)介于润滑剂重填导管(13’)和给料导管(9)之间，用于润滑剂在累积阶段从重填导管(13’)流经流量计(31)并流经给料导管(9)，并流入定量给料腔室(29)。
4.根据权利要求3所述的大型低速二冲程发动机，其特征在于，在流量计(31)和给料导管(9)之间设置有止回阀(30)，以防润滑剂从给料导管(9)回流到流量计(31)中。
5.根据权利要求3或4所述的大型低速二冲程发动机，其特征在于，所述腔室出口(29A)具有双向液流，其中在喷射阶段，第一润滑剂流从定量给料腔室(29)流出、经由腔室出口(29A)进入给料导管(9)、并经由给料导管(9)到达喷射器(4)，而在累积阶段，第二润滑剂流从润滑剂重填导管(13’)经由流量计(31)、经过给料导管(9)的一部分、并经过腔室出口(29A)进入定量给料腔室(29)。
6.根据前述任一权利要求所述的大型低速二冲程发动机，其特征在于，定量给料单元(26)包括定量给料入口(26A)和在定量给料入口(26A)与腔室出口(29A)之间的柱塞(27)，柱塞(27)设置为在来自润滑剂流入定量给料入口(26A)的压力作用下向腔室出口(29A)移位，该移位导致定量给料腔室(29)中的容积减小，并相应地将润滑剂从定量给料腔室(29)经由腔室出口(29A)排出进入给料导管(9)。
7.根据权利要求6所述的大型低速二冲程发动机，其特征在于，控制器(11)包括第一阀(20A)，第一阀(20A)具有连接到润滑剂供给导管(12)的输入端口(12A)和连接到定量给料入口(26A)的输出端口(24A)，所述第一阀(20A)设置为在喷射阶段的第一状态和累积阶段的第二状态之间切换，在喷射阶段，当第一阀(20A)处于第一状态时，输入端口(12A)和输出端口(24A)相连接，用于将润滑剂从供给导管(12)经由输入端口(12A)和输出端口(24A)供应至定量给料入口(26A)，以将润滑剂从供给导管(12)供应至定量给料单元(26)，在累积阶段，当第一阀(20A)处于第二状态时，其中输入端口(12A)和输出端口(24A)断开连接，以防止润滑剂从供应导管(12)到达定量给料入口(26A)。
8.根据权利要求7所述的大型低速二冲程发动机，其特征在于，所述第一阀(20A)还包括回流端口(13A)，回流端口(13A)连接至润滑剂回流导管(13)，其中所述第一阀(20A)设置为在第二状态下将输出端口(24A)与回流端口(13A)连接，以在累积阶段，当柱塞(27)朝定量给料入口(26A)移动时，将润滑剂从定量给料入口(26A)排放到回流导管(13)中。
9.根据权利要求7或8所述的大型低速二冲程发动机，其特征在于，所述润滑剂重填导管(13’)连接至回流导管(13)，用于在累积阶段从回流导管(13)接收润滑剂以重新填充定量给料腔室(29)，其中回流导管(13)中的润滑剂的压力低于供给导管(12)中的润滑剂压力。
10.根据前述任一权利要求所述的大型低速二冲程发动机，其特征在于，所述喷射器(4)包括与给料导管(9)连通的喷射器入口端口(4A)和与压力控制导管(10)连通的压力控制端口(4B)；其中所述喷射器(4)包括与喷射器入口端口(4A)连通的给料容积(17)用于从给料导管(9)接收润滑剂；其中所述喷射器包括设有喷嘴孔(5’)的喷嘴(5)，所述喷嘴孔(5’)与给料容积(17)连通，所述喷嘴孔(5’)设置在汽缸(1)中用于将润滑剂从给料容积(17)经由喷嘴孔(5’)喷射入汽缸(1)中；其中所述喷射器(4)包括往复阀体(15)，往复阀体(15)设置有与给料容积(17)连通的第一侧和与压力控制端口(4B)连通的相对侧，用于根据喷射器入口端口(4A)和压力控制端口(4B)之间的压力差来控制阀体(15)的位置；所述阀体(15)设置为通过喷射器入口端口(4A)和压力控制端口(4B)之间的压力变化，在打开和关闭喷嘴孔(5’)之间切换。
11.根据权利要求10所述的大型低速二冲程发动机，其特征在于，所述控制器(11)包括第二阀(20B)，所述第二阀(20B)具有连接到供给导管(12)的输入端口(21B)和连接到压力控制导管(10)的输出端口(24B)以及连接到回流导管(13)的回流端口(13B)；所述第二阀(20B)设置为在第一状态和第二状态之间切换，其中所述输入端口(21B)和输出端口(24B)在第二阀(20B)的第一状态下相互连接，以将润滑剂从供应导管(12)供应到压力控制端口(4B)，且在第二阀(20B)的第二状态下，输出端口(24B)和回流端口(13B)相互连接，以将润滑剂从压力控制端口(4B)排放到回流导管(13)。
12.根据前述任一权利要求所述的大型低速二冲程发动机，其特征在于，所述给料导管(9)和所述压力控制导管(10)的长度差小于10％。
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)，所述汽缸(1)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)，所述控制器(11)设置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；所述控制器(11)通过给料导管(9)连接至喷射器(4)中的至少一个，以供应润滑剂用于喷射入汽缸(1)；其特征在于，所述控制器(11)包括定量给料单元(26)，所述定量给料单元(26)包括定量给料腔室(29)和连接定量给料腔室(29)和给料导管(9)的腔室出口(29A)；所述控制器(11)还包括连接至定量给料腔室(29)的流量计(31)，所述流量计(31)设置为测量流入定量给料腔室(29)的润滑剂的质量和/或体积；并且其中所述方法包括将所述定量给料单元(26)在喷射阶段和随后的累积阶段之间循环操作；在所述喷射阶段，润滑剂从定量给料腔室(29)经由腔室出口(29A)并经由给料导管(9)分配到喷射器(4)中的至少一个，并从所述喷射器(4)中的至少一个被喷射入汽缸(1)；在随后的累积阶段，将润滑剂重新填充至定量给料腔室(29)中，并通过流量计(31)测量流入定量给料腔室(29)用于重新填充的润滑剂的质量和/或体积；其中所述方法还包括通过所述流量计(31)提供相应的电子流量指示信号作为前述喷射阶段所喷射的润滑剂的质量和/或体积的测量值。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述定量给料腔室(29)连接至润滑剂重填导管(13’)用于在累积阶段使用来自润滑剂重填导管(13’)的润滑剂重新填充定量给料腔室(29)，其中所述流量计(31)介于所述重填导管(13’)和所述定量给料腔室(29)之间，并且所述方法包括通过流量计(31)测量在累积阶段从回流导管(13’)流经流量计(31)并进入定量给料腔室(29)的润滑剂的质量和/或体积。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述流量计(31)介于重填导管(13’)和给料导管(9)之间，且所述腔室出口(29A)具有双向液流功能，所述方法包括在喷射阶段，引发第一润滑剂流从定量给料腔室(29)流出、经由腔室出口(29A)进入给料导管(9)、并到达喷射器(4)，随后在累积阶段，引发第二润滑剂流从流量计(31)、经由给料导管(9)、并经过腔室出口(29A)进入的定量给料腔室(29)中。
16.根据权利要求13-15任一项所述的方法，其特征在于，所述定量给料单元(26)包括定量给料入口(26A)和在定量给料入口(26A)与腔室出口(29A)之间的柱塞(27)；其中所述方法包括通过来自润滑剂流入定量给料入口(26A)的压力作用将所述柱塞(27)向腔室出口(29A)移位，并通过所述柱塞(27)的所述移位导致定量给料腔室(29)中的容积减小，并相应地将润滑剂从定量给料腔室(29)经由腔室出口(29A)排出进入给料导管(9)并进入喷射器(4)。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述喷射器(4)包括与给料导管(9)连通的喷射器入口端口(4A)和与压力控制导管(10)连通的压力控制端口(4B)；其中所述喷射器(4)包括与润滑剂入口端口(4A)连通的给料容积(17)用于从给料导管(9)接收润滑剂；其中所述喷射器包括设有喷嘴孔(5’)的喷嘴(5)，所述喷嘴孔(5’)与给料容积(17)连通，所述喷嘴孔(5’)设置在汽缸(1)中用于将润滑剂从给料容积(17)经由喷嘴孔(5’)喷射入汽缸(1)中；其中所述喷射器(4)包括往复阀体(15)，所述往复阀体(15)设置有与给料容积(17)连通的第一侧和与压力控制端口(4B)连通的相对侧，用于根据喷射器入口端口(4A)和压力控制端口(4B)之间的压力差来控制阀体(15)的位置；所述阀体(15)设置为在打开和关闭喷嘴孔(5’)之间切换；且所述方法包括循环改变喷射器入口端口(4A)和压力控制端口(4B)之间的压力差，从而使得阀体(15)在喷射状态和关闭状态之间切换，润滑剂在喷射状态喷射入汽缸(1)，在关闭状态不喷射。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述控制器(11)包括第一阀(20A)，所述第一阀(20A)具有连接到润滑剂供给导管(12)的输入端口(12A)和连接到定量给料入口(26A)的输出端口(24A)以及连接至润滑剂回流导管(13)的回流端口(13A)；所述第一阀(20A)设置为在第一状态和第二状态之间切换，在第一状态时，输入端口(12A)和输出端口(24A)相互连接，用于将润滑剂从供给导管(12)经由输入端口(12A)和输出端口(24A)供应至定量给料入口(26A)，在第二状态时，输入端口(12A)和输出端口(24A)彼此断开连接，所述输出端口(24A)与所述回流端口(13A)相互连接，以将润滑剂从定量给料入口(26A)经由所述第一阀(20A)排放到回流导管(13)中；其中所述控制器包括第二阀(20B)，所述第二阀(20B)具有连接到供给导管(9)的输入端口(12B)和连接到压力控制导管(10)的输出端口(24B)以及连接到回流导管(13)的回流端口(13B)；所述第二阀(20B)设置为在第一状态和第二状态之间切换，在第一状态，所述输入端口(12B)和所述输出端口(24B)相互连接，以将润滑剂从供应导管(12)供应到压力控制端口(4B)，且在第二状态下，所述输出端口(24B)和所述回流端口(13B)相互连接，以将润滑剂从压力控制端口(4B)排放到回流导管(13)；其中所述方法包括循环执行A)或B)，其中
A)包括首先在累积阶段填充定量给料腔室(29)，同时第一阀(20A)和第二阀(20B)均处于第二状态；且随后为了开始喷射阶段，将所述第一阀(20A)从第二状态切换至第一状态，同时第二阀(20B)仍处于第二状态，且因此导致定量给料单元(26)中的柱塞(27)朝腔室出口(29A)移动，且润滑剂从定量给料腔室(29)经由腔室出口(29A)和给料导管(9)进入喷射器(4)的给料容积(17)，并经由喷嘴孔(5’)进入汽缸(1)；且随后将第二阀(20B)从第二状态切换至第一状态，并使得润滑剂从供给导管(12)流向压力控制端口(4B)，并因此停止润滑剂喷射入汽缸(1)；
B)包括首先在累积阶段填充定量给料腔室(29)，同时第一阀(20A)和第二阀(20B)均处于第二状态；其次将第二阀(20B)切换至第一状态，并随后将第一阀(20A)切换至第一状态；随后为了开始喷射阶段，将第二阀(20B)从第一状态切换至第二状态同时第一阀(20A)仍处于第一状态，且因此导致压力控制端口(4B)处的压力相对喷射器入口端口(4A)处的压力下降并导致定量给料单元(26)中的柱塞(27)朝腔室出口(29A)移动，且润滑剂从定量给料腔室(29)经由腔室出口(29A)、经由给料导管(9)、经由喷射器入口端口(4A)进入给料容积(17)，并经由喷嘴孔(5’)进入汽缸(1)；且随后将第一阀(20B)从第一状态切换至第二状态，并使得润滑剂停止流向喷射器入口端口(4A)，并因此停止润滑剂喷射进入汽缸(1)。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述供给导管(12)和所述压力控制端口(4B)之间设有增压器，其中所述方法包括将压力控制端口(4B)处的润滑剂压力周期性提高至高于供给导管(12)中的润滑剂压力的水平，以最小化通过往复阀体(15)打开和关闭喷嘴孔(5’)的反应时间。
20.根据权利要求13-19任一项所述的方法，其特征在于，所述给料导管(9)和所述压力控制导管(10)的长度差小于10％。
21.根据权利要求12-19任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括供给导管(12)中的润滑剂压力设置为比回流导管(13)中的润滑剂压力高至少两倍。
22.一种用于根据权利要求1-12任一项所述的发动机或者用于根据权利要求13-21任一项所述的方法的控制器(11)，其中所述控制器(11)设置为控制所述喷射器(4)中的至少一个的润滑剂喷射的量和时间；所述控制器(11)设置为通过给料导管(9)连接至喷射器(4)中的至少一个，用于将润滑剂从控制器(11)供应至喷射器(4)用于通过喷射器(4)将润滑剂喷射入汽缸(1)中；其特征在于，所述控制器(11)包括定量给料单元(26)，所述定量给料单元(26)包括定量给料腔室(29)和设置为连接至给料导管(9)的腔室出口(29A)，且其中所述定量给料单元(26)设置为在累积阶段和随后的喷射阶段之间循环操作，其中所述累积阶段包括在定量给料腔室(29)中累积润滑剂，且随后的喷射阶段包括将累积的润滑剂从定量给料腔室(29)经由腔室出口(29A)分配到至少一个喷射器(4)；所述控制器(11)还包括流量计(31)，所述流量计(31)连接至定量给料腔室(29)并设置为测量在累积阶段流入定量给料腔室(29)的润滑剂的质量和/或体积，且其中所述控制器(11)设置为从流量计(31)提供相应的流量指示信号，流量指示信号为前述喷射阶段所喷射的润滑剂的质量和/或体积的测量值。
23.根据权利要求22所述的控制器(11)，其特征在于，所述流量计(31)包括与润滑剂重填导管(13’)的上游连接，用于在累积阶段使用来自润滑剂重填导管(13’)的润滑剂经由流量计(31)重新填充定量给料腔室(29)，其中定量给料腔室(29)具有与止回阀(31)的下游连接，用于防止液流反向流过流量计(31)。
24.根据权利要求22或23所述的控制器(11)，其特征在于，所述定量给料单元(26)包括定量给料入口(26A)和在定量给料入口(26A)与腔室出口(29A)之间的柱塞(27)，所述柱塞(27)设置为在来自润滑剂流入定量给料入口(26A)的压力作用下向腔室出口(29A)移位，所述移位导致定量给料腔室(29)中的容积减小，并相应地将润滑剂从定量给料腔室(29)经由腔室出口(29A)排出。
CN201880080421.6A 2017-12-13 2018-12-13 大型低速二冲程发动机及其润滑方法以及用于这种发动机和方法的控制器 Active CN111527286B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA201770935 2017-12-13
DKPA201770935A DK179945B1 (en) 2017-12-13 2017-12-13 A large slow-running two-stroke engine and a method of lubricating it and a controller for such engine and method
PCT/DK2018/050352 WO2019114902A1 (en) 2017-12-13 2018-12-13 A large slow-running two-stroke engine and a method of lubricating it and a controller for such engine and method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111527286A true CN111527286A (zh) 2020-08-11
CN111527286B CN111527286B (zh) 2022-11-15

Family

ID=66819979

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880080421.6A Active CN111527286B (zh) 2017-12-13 2018-12-13 大型低速二冲程发动机及其润滑方法以及用于这种发动机和方法的控制器

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP3724465B1 (zh)
JP (1) JP7256188B2 (zh)
KR (1) KR20200096277A (zh)
CN (1) CN111527286B (zh)
DK (1) DK179945B1 (zh)
WO (1) WO2019114902A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK181120B1 (en) * 2021-11-17 2023-01-12 Hans Jensen Lubricators As A large slow-running two-stroke engine, a method of lubricating it and a use of the engine and the method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5375573A (en) * 1993-09-09 1994-12-27 Ford Motor Company Lubrication of two-stroke internal combustion engines
CN101435354A (zh) * 2007-11-15 2009-05-20 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 内燃机气缸润滑注油装置
EP2196639A1 (en) * 2008-12-12 2010-06-16 Wärtsilä Schweiz AG A cylinder oil dosage pump, a cylinder lubricating system, and an internal combustion engine
CN101749072A (zh) * 2008-12-02 2010-06-23 瓦特西拉瑞士股份有限公司 检测装置、运行往复活塞式内燃机的方法、往复活塞式内燃机
WO2011116768A1 (en) * 2010-03-12 2011-09-29 Hans Jensen Lubricators A/S Dosing system for lubricating oil for large diesel engines and method for dosing cylinder lubricating oil to large diesel engine cylinders

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK98391D0 (da) * 1991-05-24 1991-05-24 Jensens Hans Maskinfabrik Smoeresystem til successive doseringer af olie til smoeresteder i store stempelmaskinecylindre
DK173288B1 (da) * 1996-10-11 2000-06-13 Man B & W Diesel As Cylindersmøreenhed til en flercylindret forbrændingsmotor, og fremgangsmåde til styring af leveringsmængden fra en cylinder
JP2004239157A (ja) * 2003-02-06 2004-08-26 Hitachi Zosen Corp ディーゼルエンジンにおける注油装置
JP4031772B2 (ja) * 2004-04-16 2008-01-09 三菱重工業株式会社 シリンダ注油装置を備えた内燃機関
DK176366B1 (da) * 2005-11-21 2007-10-01 Hans Jensen Lubricators As Smöreapparat til et doseringssystem for cylindersmöreolie samt fremgangsmåde til dosering af cylindersmöreolie
DK200601005A (da) * 2006-07-21 2008-01-22 Hans Jensen Lubricators As Smöreapparat til et doseringssystem for cylindersmöreolie samt fremgangsmåde til dosering af cylindersmöreolie
DK177056B1 (da) * 2010-03-12 2011-04-11 Hans Jensen Lubricators As Ventilarrangement samt fremgangsmåde til drift af sådan ventilarrangement
DK178033B1 (da) * 2010-06-04 2015-03-30 Hans Jensen Lubricators As Hydraulisk system, fortrinsvis et centralsmøresystem til cylindersmøring
DK177258B1 (da) * 2011-03-18 2012-08-27 Hans Jensen Lubricators As Doseringssystem for cylindersmøreolie til store cylindre samt fremgangsmåde til dosering af cylindersmøreolie til store cylindre
DK178164B1 (en) * 2014-07-29 2015-07-13 Hans Jensen Lubricators As A method for lubricating large slow running two-stroke diesel engines
DK178427B1 (en) * 2015-04-29 2016-02-22 Hans Jensen Lubricators As Lubricant injector for large slow-running two-stroke engine and production method

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5375573A (en) * 1993-09-09 1994-12-27 Ford Motor Company Lubrication of two-stroke internal combustion engines
CN101435354A (zh) * 2007-11-15 2009-05-20 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 内燃机气缸润滑注油装置
CN101749072A (zh) * 2008-12-02 2010-06-23 瓦特西拉瑞士股份有限公司 检测装置、运行往复活塞式内燃机的方法、往复活塞式内燃机
EP2196639A1 (en) * 2008-12-12 2010-06-16 Wärtsilä Schweiz AG A cylinder oil dosage pump, a cylinder lubricating system, and an internal combustion engine
WO2011116768A1 (en) * 2010-03-12 2011-09-29 Hans Jensen Lubricators A/S Dosing system for lubricating oil for large diesel engines and method for dosing cylinder lubricating oil to large diesel engine cylinders
CN103249922A (zh) * 2010-03-12 2013-08-14 汉斯延森注油器公司 大型柴油机润滑油定量供给系统及定量供给润滑油的方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP7256188B2 (ja) 2023-04-11
CN111527286B (zh) 2022-11-15
EP3724465B1 (en) 2023-06-07
DK201770935A1 (en) 2019-06-25
JP2021507170A (ja) 2021-02-22
EP3724465C0 (en) 2023-06-07
EP3724465A1 (en) 2020-10-21
DK179945B1 (en) 2019-10-21
EP3724465A4 (en) 2021-09-01
WO2019114902A1 (en) 2019-06-20
KR20200096277A (ko) 2020-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111527286B (zh) 大型低速二冲程发动机及其润滑方法以及用于这种发动机和方法的控制器
JP7237046B2 (ja) 大型低速２ストロークエンジン、そのようなエンジンを潤滑する方法、並びにそのようなエンジン及び方法のための噴射器、弁システム、及びその使用
CN111479988B (zh) 一种大型低速二冲程发动机及其润滑方法，以及用于这种发动机和方法的喷射器
DK179764B1 (en) Large slow-running two-stroke engine and method of lubricating such engine, as well as an injector for such engine and method
CN111512026B (zh) 大型低速二冲程发动机及其润滑方法和用于该发动机及方法的设有电泵系统的喷射器
CN111479987B (zh) 一种大型低速二冲程发动机及其润滑方法，及用于该发动机的喷射器
DK179954B1 (en) Large slow-running two-stroke engine and method of lubricating such engine, as well as an injector for such engine and method and a valve system
CN112469888B (zh) 一种升级大型低速二冲程发动机中润滑系统的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant