CN112554991A - 用于润滑具有sip润滑剂喷射器的大型低速二冲程发动机的方法和系统 - Google Patents

Abstract

使用旋涡喷射原理(SIP)，通过将润滑剂喷射器(4)设置在比活塞(32)的全冲程的1/5更靠近TDC的位置，该位置比在通常的船用柴油发动机中更近，实现大型低速二冲程发动机，特别是船用柴油发动机的润滑的改进。这能够通过重建汽缸衬垫(2)或者通过在汽缸(3)上增加新的安装孔实现。如果这样的重建不能实现，SIP原理的改进仍然能够通过引导喷雾朝向TDC或者朝向相比SIP阀的位置更靠近TDC的气缸衬垫(2)上的位置实现，例如当在垂直于汽缸轴的平面测量时，在大于30°或者甚至大于60°的角度下。这两个改进能够结合。

Description

用于润滑具有SIP润滑剂喷射器的大型低速二冲程发动机的 方法和系统

技术领域

本发明涉及一种用于润滑大型低速二冲程发动机，例如船用柴油发动机或发电厂的燃气发动机或柴油发动机的方法，该发动机的汽缸中具有靠近活塞上止点(TDC)的润滑剂喷射器。

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。这加强了竞争力，在经济方面，也减少了油耗，而这正是船舶运营成本的重要组成部分。尽管减少了润滑油，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。

对于大型低速二冲程船用柴油发动机，存在多个不同的系统，包括将润滑油直接喷射在汽缸衬垫上或者注油管喷射在活塞表面。

另一种相对新的商业上称为旋涡喷射原理(SIP)的方法，是基于将润滑油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中进行了详细解释。润滑剂喷射器，是单向阀，其包括喷射器壳体，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，在阀壳体内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，该压力实质上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，润滑油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，多个喷射器在垂直于汽缸轴的平面上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WO02/35068、WO2004/038189、WO2005/124112、WO2010/149162、WO2012/126480、WO2012/126473和WO2014/048438中公开，在此通过引用并入此文。

传统上，发动机汽缸构造为具有开口，用于将油喷射器置于距离汽缸的上止点(TDC)一段距离处，其中，该距离大约为汽缸全冲程的1/3或更多。然而，为了增加汽缸的长度，考虑润滑喷嘴是否应该朝向TDC进一步移动，以便保障汽缸中靠近TDC处的适当润滑，该处温度高且对适当润滑的需求是最关键的。对于直接应用到活塞上的注油管，这样的考虑已经在2013年上海召开的CIMAC会议上，在三宅等人的文章“论文编号：177与增加冲程/缸径比有关的气缸衬垫和活塞环润滑问题”中公开，并由国际内燃机委员会出版。在这些实验中，已经发现润滑阀的位置与上止点之间为1.2m的大距离导致油没有被刮入燃烧室。从燃烧室中油更新和硫酸中和的角度看，润滑阀重定位为更靠近上止点，距离上止点0.3m更为有利，因为67％的油将被刮入燃烧室。然而，对于整个汽缸的整体润滑，两级润滑大大改善了这种情况，其中20％的油被刮入燃烧室。

相比注油管刮入汽缸的上部，对于SIP润滑，应特别考虑，因为部分来自SIP阀喷嘴的喷雾向着TDC螺旋上升并进入燃烧室，因此尽管SIP喷嘴到TDC距离较大，仍然提供了更好的润滑。这也是为什么从注油管刮油变换为SIP润滑已经证实是总体改进的情况。同样由于这些原因，通常认为SIP喷射器移动至更靠近TDC的位置不会带来任何改善，来证明汽缸衬垫的改动是合理的。特别是类似三宅等人发现的重定位注油管润滑阀的改进也是不能期望的。因此，尽管可推测将更多传统润滑系统中套管喷嘴或喷射喷嘴进一步向TDC移动，由于油的螺旋涡流运输，这些考虑看起来也并不适用于SIP润滑原理的润滑喷雾。

然而，尽管SIP润滑系统有这些明显的优势，通常仍然有稳定的动机进行改进。

发明内容

因此本发明的目的在于提供本技术的改进。特别地，一个目的在于改进SIP阀的润滑。另一个目的在于降低大型低速二冲程发动机中汽缸上的磨损，特别是在船用柴油发动机中。这些目的通过如下所详细描述的大型低速二冲程发动机中的润滑改进的方法实现。

尽管，自引入以来，SIP润滑原理就被认为是油套管润滑的改善，因为喷雾向TDC打旋并润滑燃烧室，最近在SIP润滑中，通过将SIP喷射器设置在更靠近TDC的位置，实验上实现了润滑方面的进一步改进。特别地，假如SIP喷射器与TDC的相对距离为活塞的全冲程的1/8而不是1/3，在汽缸衬垫中实验性地发现比预期更少的磨损。在更换汽缸衬垫后的发动机的机械磨合期，也称为适应期，发现新衬垫中的磨损并不大于运行超过1000小时的汽缸。这是最令人惊讶的，因为已知更换汽缸衬垫后发动机磨合期中的磨损远远大于磨合期后的磨损。因此，尽管相比其他润滑系统，SIP润滑具有早期普遍优势和更优的性能，进一步的改进是可能的。

尽管实验在SIP喷射器与TDC的相对距离为全冲程的1/8处进行，人们认为对于改进的SIP润滑，该距离能够扩展到全冲程的1/6或者甚至1/5，SIP喷射器的该位置比在传统发动机中更靠近TDC，传统发动机中通常为全冲程的1/3左右。由于实验需要很长时间这一事实，尚未提供在1/6和1/5的相对距离也能达到的效果的实验证据，但是，全面的技术考虑和首次定性指标似乎支持这一点。

通过相应构建气缸衬垫为从一开始就具有靠近TDC的安装孔或者通过在现有气缸衬垫上增加比原安装孔更靠近TDC的新的安装孔，能够实现将SIP喷射器相对TDC重定位。

在不可能重新构建气缸衬垫具有更靠近TDC的喷射器安装孔的情况下，SIP原理的改进还能够通过将润滑喷射方向从通常的朝向TDC为0-20度改变为更大的角度来实现，例如当从垂直于汽缸轴的平面测量时在大于30°、大于40°甚至大于60°，以朝TDC或者朝汽缸衬垫上相比SIP阀更靠近TDC的位置引导来自SIP喷射器的喷雾。

通过引导喷雾朝向接近TDC的区域的改进被认为效率低于将喷雾喷射器设置在该区域中，然而，如果润滑剂喷射器不能设置为足够靠近TDC，则这可以是有用的替代方案，例如由于气缸衬垫周长的结构限制。在一些情况下为了进行优化，如果发现这是有利的，则可以将所描述的将喷射器靠近TDC设置和朝TDC喷射这两种方法组合。

术语大型低速二冲程发动机是指具有通常用于船或发电厂的尺寸的发动机，例如具有的汽缸直径大于30cm或者甚至大于100cm。受关注的典型的发动机是柴油发动机，尽管也能够使用燃气驱动发动机。润滑系统和方法的特殊用途是用于船中的大型低速二冲程柴油发动机。

这样的发动机包括多个汽缸，每个汽缸内具有活塞，活塞沿上止点TDC和下止点BDC之间的纵向汽缸轴往复运动，TDC和BDC之间的距离对应于全冲程。汽缸包括多个在TDC和BDC之间沿汽缸周长分布的润滑剂喷射器，例如具有相同的角距离，用于在汽缸周长的各种位置将润滑剂喷射入汽缸，其中每个润滑剂喷射器包括喷雾喷嘴，喷雾喷嘴具有用于喷射喷雾的孔。大部分润滑剂喷射器的喷嘴处只有一个孔，尽管喷雾喷嘴还可设有多个孔。喷雾的方向定义为喷雾中液滴的平均方向。在一些实施例中，来自第一喷嘴的雾化喷雾，也称为雾，被导向气缸衬垫，进入周长上第一喷嘴和下一个喷嘴之间的区域。

润滑剂喷射器功能性连接至控制系统，该控制系统设置为在预设润滑压力下通过相应管线系统向润滑剂喷射器提供润滑油，该系统还设置为控制润滑剂喷射入汽缸的时机。该时机反过来与发动机的转数相关，例如每转喷射一次或每两转喷射一次。喷射的时机由供给润滑剂喷射器的油的周期性增加的压力决定。例如，一旦油压超过润滑剂喷射器内的某个预定阈值，就执行喷射。

对于SIP原理，每个润滑剂喷射器设有延伸入汽缸的喷嘴。喷嘴尺寸为当提供的润滑油处于润滑剂压力的预设阈值时，提供润滑油的雾化液滴，也称为油雾。

控制系统也设置为在活塞朝TDC移动经过润滑剂喷射器之前，使润滑剂喷射器将喷雾注入汽缸中的吹扫气体中，以使用朝着TDC的吹扫空气的旋涡运动，通过雾化液滴在朝向TDC的方向上的输送，使雾化液滴在吹扫气体中扩散并将雾化液滴分布在汽缸壁上。

特别地，汽缸中润滑剂喷射器的喷嘴位于距离TDC第一特定距离处，第一特定距离小于或等于活塞的全冲程的一部分，该部分为1/5。例如，第一特定距离小于全冲程的1/6、1/7或1/8。

为了在发动机运行期间提供适当的SIP润滑，在活塞朝TDC移动经过润滑剂喷射器之前，通过润滑剂喷射器将具有雾化液滴的润滑油喷雾重复喷射入汽缸中的吹扫空气中。在吹扫气体中，雾化液滴扩散并分配在汽缸壁上，因为它们是由于吹扫气体向TDC的旋涡运动而朝TDC方向运送。

喷雾的雾化是由于润滑剂喷射器中喷嘴处的高压润滑油。对于这种高压喷射，该压力大于10巴，通常在25巴-100巴之间。一个实例是在30-80巴的区间，可选地在35-50巴。

例如，润滑剂喷射器包括具有孔的喷雾喷嘴，孔直径为0.1-1mm之间，例如在0.2-0.5mm之间，用于喷射喷雾或雾化液滴，也叫油雾。

此外，粘度会影响雾化。在船用发动机中使用的润滑油，例如埃克森美孚的美孚佳特560VS，具有典型的运动粘度即在40℃约220cSt、在100℃约20cSt，其转换为动力粘度在202-37mPa·s之间。用于船用发动机的其他润滑油是其他美孚佳特油以及嘉实多汽缸油，在40-100℃的范围内，他们的粘度大致相同且都适用于雾化，例如当具有直径0.1-1.8mm的喷嘴孔，且润滑油在孔处的压力为30-80巴，温度在30-100℃或40-100℃的范围内时。

对于SIP润滑，通常油不沿从汽缸衬垫向汽缸中央轴的径向方向注入。相反，润滑剂喷射器的喷嘴孔在喷射方向导向汽缸，喷射方向的切向分量大于其径向分量。径向分量平行于从润滑剂喷射器向汽缸中央汽缸轴的方向，且切向分量平行于与汽缸相切的方向。例如，将来自第一喷嘴的雾化喷雾向汽缸衬垫引导至周长上第一喷嘴和下一个喷嘴之间的区域。喷嘴经常在垂直于汽缸轴的平面上环绕汽缸设置为喷嘴之间具有相同的角距离。

为了避免喷雾在这个方向上被汽缸衬垫材料阻碍传播，有利地，汽缸衬垫包括用于每个润滑剂喷射器的凹槽，凹槽从喷嘴孔沿喷射方向延伸。

尽管新的汽缸衬垫能够为润滑剂喷射器设置安装孔，其中从一开始安装孔就设置在距离TDC第一特定距离处，该系统也可用于喷射器的更新，其中构建额外的安装孔，例如通过在比原始安装孔更靠近TDC的汽缸衬垫钻穿安装孔。可选地，与TDC距离更大的原始安装孔和更靠近TDC的额外孔都能够用于安装润滑剂喷射器，尽管距离TDS较大距离处的安装孔经常会被忽视而不用于润滑。

例如，汽缸设有第一组安装孔用于距离TDC特定距离的润滑剂喷射器，该特定距离大于全冲程的1/5，例如大于全冲程的1/4或1/3。然后通过在汽缸中构建第二组安装孔改进该汽缸，第二组安装孔距离TDC少于或等于全冲程1/5的第一特定距离，例如少于全冲程的1/6或少于或等于全冲程的1/7或1/8。随后将润滑剂喷射器安装在第二组安装孔中，并使用第二组安装孔进行喷雾喷射。然而通常地，比全冲程的1/8更近是不必要的。

在一些具体实例中，润滑剂喷射器包括喷射器壳体，其一端具有喷嘴尖端用于在喷射器壳体安装在汽缸壁中时伸入汽缸。例如，喷嘴尖端与喷射器壳体为一个整体，但是情况并不总是这样。如果汽缸衬垫为喷雾设有凹槽，喷嘴尖端伸入凹槽。喷嘴尖端包括从喷射器壳体中的内腔延伸穿过喷嘴尖端壁的喷嘴孔，用于通过喷嘴孔从喷射器壳体的内腔向外喷射受压润滑油。在喷射器壳体内部安装有阀构件，阀构件在喷射器的打开和闭合状态之间往复滑动。当在关闭状态时，阀构件密封覆盖喷嘴孔，以阻止润滑油到达喷嘴孔。在打开状态，阀构件移动远离喷嘴孔以提供润滑油在油从喷嘴孔向外喷射阶段从内腔到孔的通道。随后腔内压力的下降使润滑剂停止释放。根据活塞的运动，在恰当的时机重复完成阀构件的往复。

例如，在预设压力，润滑剂喷射器接收来自控制系统的润滑油进入润滑剂喷射器的内腔。内腔设置在喷嘴和阀构件之间，这样使得阀构件远离喷嘴孔的移动增大内腔的容积。当受压的油进入内腔时，其压靠阀构件，例如抵靠阀构件的肩部，以增加内腔的容积，并且增加的压力高于预定阈值压力导致阀构件从喷嘴孔移出，为润滑油从内腔通过喷嘴孔释放让路。为了提供内腔中的高压，有利地，通过朝向覆盖并关闭喷嘴孔的位置的弹簧对阀构件预加应力。对于每个重复的润滑循环，润滑油在高压下，例如在25-100巴之间的压力下，典型地在30-80巴之间的压力下被泵入内腔中，并且使阀构件远离孔移动。例如，阀构件具有肩部，一旦润滑油抵靠阀构件的压力大于弹簧对阀件的压力，增压的润滑油就压在该肩部上以增大内腔的容积并将润滑油排出喷嘴。在这种情况下，弹簧压力决定喷雾喷射的阈值压力。

移动阀构件的另一种方法的实例是机电系统，例如移动连接到阀构件的磁响应芯或外壳的螺线管。然后只有当油压足够高而使孔提供雾化喷雾时才会移动阀构件。

关于SIP原理的喷雾喷射器的实例在上文提到的专利申请WO02/35068、WO2004/038189、WO2012/126480、WO2012/126473和WO2014/048438中进行了描述。润滑控制系统在国际专利申请WO2010/149162中详细讲解。这些披露在此处通过引用并入本申请。

在汽缸衬垫上不能为喷射器设置和第一特定距离一样接近的安装孔，例如由于冷却盖阻碍安装或者由于汽缸衬垫内提供了将在改造中被破坏的冷却通道的情况下，能够使用上文提到并在下文详细描述的另一种方法。这个方法被认为效率低于提供靠近TDC的润滑剂喷射器。然而，相对现有技术，它将提供改善的润滑。粗略地说，以下方法是SIP润滑方法，其中润滑剂喷射方向从典型的朝向TDC的0-20度改变为朝向TDC的较大角度，该角度大于30度，例如大于45度，或者甚至大于60度。该角度是从垂直于汽缸轴线的平面测量的。例如，该角度在30-80度的范围内，可选地45-80度或60-80度。

通过改变朝向TDC的喷射方向，润滑油更容易被旋涡朝向TDC运送。换句话说，喷雾的倾斜度升高，帮助旋涡将油朝TDC运送并进入燃烧室。

典型地，当润滑剂喷射器安装靠近TDC，这样的朝向TDC的高倾斜度喷射方向是不必要的。然而，原则上说，倾斜度高于20°的喷射方向可与上文所述的靠近TDC安装润滑剂喷射器相结合。

例如，润滑剂喷射器设置在距离TDC特定距离处，该特定距离大于活塞全冲程的1/5，例如大于全冲程的1/4。在许多发动机中，润滑剂喷射器设置在距离TDC全冲程1/3或更远处。随后安装润滑剂喷射器，且喷射方向朝向汽缸衬垫上位于TDC和距离TDC第一特定距离之间的区域，该第一特定距离小于活塞全冲程的1/5，例如小于或等于全冲程的1/6、1/7或1/8。

例如，喷射方向指向汽缸壁并且其切向分量大于其径向分量，其中，径向分量平行于从润滑剂喷射器向汽缸中央汽缸轴的方向，且切向分量平行于与汽缸相切的方向。关于喷射方向的角度，汽缸衬垫可能用相应的凹槽进行调整，通过该凹槽，喷雾能够基本上不受阻碍地从润滑剂喷射器的喷嘴沿喷射方向传播到汽缸中。

此处使用的术语喷雾作为润滑剂雾化喷射，也称为油雾的术语。术语润滑剂用于润滑油，尽管柴油也有一定程度的润滑性能，该润滑油不同于柴油，尤其是由于其高得多的粘度。

为了使喷雾不被第一喷嘴径向导入汽缸，而是几乎切向进入，这意味着与切线之间的小角度，为了将油喷在汽缸衬垫周长上第一喷嘴和下一个喷嘴之间，衬垫设有凹槽，通过该凹槽，喷雾能够在几乎切向的路线传播到汽缸中。在这种情况下，当喷射方向被导向靠近TDC的区域，在汽缸衬垫设置允许喷雾不受阻碍地在该方向传播的凹槽是有利的。例如，该凹槽为半球形以允许喷射方向自由调整而不会在调整方向上阻碍喷雾的传播。

喷射方向的切向分量辅助旋涡加速油雾向TDC的螺旋移动。然而，原则上，具有如上所述的朝向TDC的角度，径向注入也是可能的。

总而言之，通过使SIP喷射器位于较活塞全冲程的一部分更靠近TDC的位置，在SIP润滑中可实现润滑的改进，其中所述一部分少于1/5，例如少于或等于1/8。这比在传统发动机中更靠近TDC。这能够通过重建汽缸衬垫或者通过在汽缸上增加新的安装孔实现。如果这样的重建不能实现，SIP原理的改进仍然能够通过引导喷雾朝向TDC或者朝向相比SIP阀更靠近TDC的位置实现，例如在垂直于汽缸轴的平面测量大于30°、大于45°或者大于60°的角度。此外，这两个描述的方法能够结合。

附图说明

将参照附图对本发明进行更详细的说明，其中：

图1示出了大型低速二冲程发动机例如船用柴油发动机中的汽缸润滑系统的俯视图a)和侧视图b)；

图2a)、b)和c)示出了三种类型的润滑油喷射器；

图3示出了两个汽缸修改为润滑剂喷射器更靠近TDC的发动机的实验数据。

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的一半。汽缸1包括汽缸壁3内侧上的气缸衬垫2。在汽缸壁3内，设有沿圆圈分布并且相邻的喷射器之间有相同的角距离的多个润滑剂喷射器4。喷射器4通过润滑供应线路9接收来自注油泵和控制系统11的润滑油。所供应的油通常加热至特定温度，例如50-60度。一些润滑剂通过润滑回流线路10回到泵。注油泵和控制系统11以精确的定时脉冲向喷射器4供应高压润滑油，其与发动机的汽缸1的活塞运动同步。关于此同步，注油泵和控制系统11包括计算机，其监控发动机的实际状况和移动的参数，包括速度、负载和曲轴的位置，因为后者揭示了汽缸中活塞的位置。

每个喷射器4具有喷嘴5，喷嘴5设有孔，润滑油的雾化喷雾7，也叫油雾，在高压下从该孔射出至汽缸1中。例如，喷嘴孔的直径在0.1mm-0.8mm之间，例如在0.2mm-0.5mm之间，压力为10-100巴，例如25-100巴或典型地30-80巴，将润滑剂雾化为精细的喷雾，与润滑剂的致密喷射流形成对比。汽缸1中的吹扫空气涡流9将喷雾8压向汽缸衬垫2这样实现了润滑油均匀分布在汽缸衬垫2上。这种润滑系统在本领域被称为旋涡喷射原理，SIP。通常地，如图所示，汽缸衬垫2设有凹槽6，用于提供足够的空间，使喷雾能够从喷射器沿非径向的路径传播，其中该方向沿汽缸壁以润滑两个相邻喷嘴之间的区域，或者更远的区域，如图所示，以辅助润滑油通过旋涡的运输。

在图1b中，示出了汽缸2中活塞32沿中央气缸轴33在下止点BDC和上止点TDC之间往复运动，上止点略低于汽缸顶部35。润滑剂喷射器到TDC的距离D可表达为到TDC的长度或，可替代地，如此处所做的，表达为全冲程的一部分，全冲程即TDC和BDC之间的距离。

图2a示出了第一种润滑油喷射器4a。该喷射器的通用原理与WO02/35068、WO2004/038189或WO2005/124212中所公开的用于单个喷嘴孔的原理或在WO2012/126480所公开的用于多喷嘴孔的原理相类似。这些参考文献还提供了此处介绍的喷射器的额外技术细节以及功能解释，为了方便起见，此处不再重复。

喷射器4a包括喷射器壳体12，其一端具有与喷射器壳体12为一体的喷嘴尖端13。具有喷嘴孔14’的喷嘴14设置在喷嘴尖端13处，以喷出润滑油。喷嘴14还包括从喷嘴孔14’延伸穿过喷嘴尖端13的壁21进入喷射器壳体12的圆柱内腔15的管道20。阀构件16设置在喷射器壳体12内。阀构件16包括杆17，该杆17被滑动地引导着在滑动轴承23内往复运动，在所示的实施例中，该滑动轴承23是处在喷射器壳体内的单独静止部件，尽管其本身也可以是喷射器壳体12的一部分。作为杆17的同轴纵向延伸，阀针18设置在喷射器壳体12的内腔15中。阀针18的直径小于内腔15的直径，使得当处于阀针18的端部的针尖22，例如圆锥端部，从处于管道14的第二端的阀座19缩回，使得管道20打开以使润滑液流从其被喷出的地方到达喷嘴孔14’时，润滑剂能够沿着阀针18流至管道20并流出喷嘴孔14'。阀构件16和阀针18的位置通过作用在阀构件的相对端上的适度的弹簧压力由喷嘴尖端13加压预紧；并且通过腔15中油压的增加，具有阀针18的阀构件16被向后偏置远离阀座19。当油压使阀构件16克服来自弹簧的预加应力位移时，油发生喷射。用这种方法，弹簧应力调节喷射油的压力。这在本文引用的现有技术参考文献中有更详细的解释。

图2b示出了第二种润滑油喷射器4b。该喷射器的一般原理与WO2014/048438中公开的原理相似。该参考文献还提供了此处示出的喷射器的额外的技术细节以及功能解释，为了方便起见，此处不再重复。

喷射器4b包括喷射器壳体12，其一端具有与喷射器壳体12为一体的喷嘴尖端13。喷嘴孔14’设置在喷嘴尖端13处，用于喷出润滑油。在喷射器壳体12的腔15中设有阀构件16，该阀构件16包括杆17和滑动设置在圆柱腔部分15’中的圆柱密封头25，圆柱腔部分15’位于喷射器壳体12的喷嘴尖端13处。阀构件16的位置通过弹簧26被预加应力预紧向后远离喷嘴尖端13，并且通过穿过通道28施加在杆的后部27的油压向前偏置，油压与弹簧26的应力相对抗。喷嘴孔14’被密封头25密封覆盖，密封头25紧靠着喷嘴尖端13的圆柱腔部分15’，除非阀构件16被向前推动使得密封头25滑过并离开喷嘴孔14’才允许润滑油从内腔15流过喷嘴孔14’喷出。

图2c示出了第三种类型的润滑油喷射器4c。该喷射器的一般原理与WO2012/126473中公开的原理相似。该参考文献还提供了此处示出的喷射器的额外技术细节以及功能解释，为了方便起见，此处不再重复。

喷射器42包括具有喷嘴尖端13的喷射器壳体12，喷嘴尖端13上设有带有管道20和喷嘴孔14’的喷嘴14，喷嘴孔14’在管道20的第一端。管道20从喷嘴孔14’延伸穿过喷嘴尖端13的壁进入喷射器壳体12的内腔15中。在喷射器壳体12的腔15中设有阀构件16，阀构件16包括杆17，杆17被滑动地引导着在滑动轴承23内往复运动，在所示的实施例中，该滑动轴承23是在喷射器壳体内的单独静止部件，尽管其本身也可以是喷射器壳体12的一部分。阀构件16的位置通过弹簧26朝着喷嘴尖端13向前加压预紧。在WO2012/126473中公开了一种可能的回缩机制，其中电子线圈对配备有相应电磁响应部件的阀构件施加电磁力。然而原则上来说，也可能通过合适的结构使阀构件16被腔15中作用于阀构件16上的升高油压的应力向后偏置，该油压与弹簧26的应力相对抗。作为杆17的同轴纵向延伸，阀构件16包括阀针18，其上固定有密封球构件28作为针尖22的一部分，当关闭阀时，该密封球构件28被按压抵在阀座19上以关闭管道20，当打开阀时，该密封球构件28被偏置为与阀座19相隔一段距离以允许润滑油从内腔15流过带有球28的针尖22进入管道20并从喷嘴孔14’流出。通过O形环31，内腔15对喷射器壳体12内的其余部分向后密封。

喷射器壳体的通常尺寸为直径10-30mm、长50-130mm，尽管包括供应线路连通的后端的喷射器能够稍微更长一些。阀构件16通常长40-80mm，杆部直径5-7mm，阀针直径更小。根据喷射器壳体12的整个尺寸，壳体尖端13通常尺寸为6-10mm。喷嘴孔14’的直径在0.1-1mm的范围内，例如在0.2-0.7mm的范围内。

图3示出了由MAN B&W公司生产的型号为9S90ME-C9.2-TII的船用柴油发动机的测量值。测量了四个汽缸的最大衬垫磨损。在第一汽缸Cyl.1和第二汽缸Cyl.2中，衬垫分别在运行1600小时和1800小时后更换为类似类型的新衬垫，然而，用于喷射器的安装孔设置在距离TDC约全冲程的1/8处，并安装了连接至HJL Lubtronic^TM系统的SIP喷射器。在第三汽缸Cyl.3和另一个汽缸Cyl.4中，分别运行1200小时和500小时后，具有传统单向阀，安装SIP喷射器。

所有的SIP喷射器由HJL Lubtronic^TM系统提供润滑油。HJL Lubtronic^TM系统为电控、液压注油器，其具有用于减少汽缸油消耗并优化汽缸状况的负载相关的润滑，每个活塞行程都会提供新鲜汽缸油。HJ Lubtronic^TM系统基于每个汽缸上的电控汽缸注油器，通过本地控制器电动操作，接收关于系统与发动机飞轮旋转同步的信息，并使用发动机负载信息作为系统的控制参数。控制每个单个汽缸注油器是可能的。

当比较图3中改变前后的曲线，从曲线图中看到坡度是不同的，其表示磨损的速度不同。磨损速度分别为单向阀约0.08mm/1000小时，而在SIP Lubtronic^TM喷射系统中约为0.03mm/1000小时。

如图3所示，位于1/8距离处和位于1/3距离处的SIP阀显示了大体相同的磨损速度。这是最令人惊讶的结果，因为汽缸衬垫在第一阶段运行中的磨损应该比其在磨合期之后的磨损要高得多。后者是本领域的公知常识并且也在

的称为服务信函的文件SL2014-587/JAP的第5页进行了描述。因为磨合期中，具有处于1/8冲程处的喷射器的新衬垫上的磨损大大低于预期，甚至低于具有位于距离TDC1/3冲程处的SIP喷射器所能期望的，可以理解为使用具有距离TDC1/8冲程而不是1/3冲程的喷射喷射器的SIP系统提供更好的润滑。令人惊讶是由于本领域通常认为吹扫空气可有效地将润滑剂沿衬垫分布直到TDC这一事实。然而，如图3所示，这些实验结果证明了其不同，因为润滑剂喷射器在距离TDC1/8而不是1/3处的定位产生了较低的磨损，因此在TDC附近具有较好的润滑。

尽管，在距离TDC全冲程的1/8(0.125)距离处进行了实验，有理由相信直到全冲程的1/7或1/6或甚至到1/5(＝0.2)值处，该效果也是显著的，然而在全冲程1/3距离处，并未观察到相比船用柴油发动机中的SIP喷射器的各种早期的测量令人惊讶的改善效果。

Claims (16)

1.一种润滑大型低速二冲程发动机的方法，所述发动机包括内部具有活塞(32)的汽缸(1)，所述活塞(32)沿上止点TDC和下止点BDC之间的纵向汽缸轴(33)往复运动，TDC和BDC之间的距离对应于全冲程；所述汽缸(1)设置有多个在TDC和BDC之间沿汽缸(1)的周长分布的润滑剂喷射器(4)，用于在周长上的各种位置将润滑剂喷射入汽缸(1)，其中所述方法包括设置具有喷雾喷嘴(14)的润滑剂喷射器(4)，喷雾喷嘴具有用于在喷射方向喷射喷雾的孔(14’)，所述喷射方向为所述喷雾中液滴的平均方向；所述方法包括，在发动机运行期间，在活塞(32)朝TDC移动经过润滑剂喷射器之前，通过润滑剂喷射器(4)将具有润滑油雾化液滴的喷雾重复喷射入汽缸(1)中的吹扫气体中，以通过在朝向TDC的方向，使用朝着TDC的吹扫空气的旋涡运动(9)输送雾化液滴，使雾化液滴在吹扫气体中扩散并将雾化液滴分布在汽缸壁(3)上；其特征在于，所述方法还包括将润滑剂喷射器(4)设置在距离TDC的特定距离处，所述特定距离大于所述活塞(32)的全冲程的1/5，并且将润滑剂喷射器安装为，从垂直于汽缸轴(33)的平面(38)测量时，其喷射方向(36)的角度(37)大于特定角度，其中所述特定角度为30度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述角度(37)在45度-80度之间。

3.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法包括将所述润滑剂喷射器安装为喷射方向朝向所述汽缸衬垫(2)上的区域，所述区域位于TDC和距离TDC第一特定距离D之间，所述第一特定距离D少于或等于活塞(32)全冲程的1/5。

4.根据权利要求3所述的方法，所述第一特定距离D少于或等于活塞全冲程的1/6。

5.根据权利要求3所述的方法，所述第一特定距离D少于或等于活塞全冲程的1/8。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述特定距离大于活塞(32)全冲程的1/3。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法包括在25巴-100巴之间的压力下向润滑剂喷射器(4)提供润滑油，用于高压喷射。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法包括设置具有喷雾喷嘴(14)的润滑剂喷射器(4)，所述喷雾喷嘴(14)具有孔(14’)，用于喷射喷雾，所述孔(14’)直径为0.1-0.8mm之间。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法包括在汽缸衬垫(2)上设置凹槽(6)，喷雾能够基本不受阻碍地通过所述凹槽沿喷射方向从润滑剂喷射器(4)的喷嘴(14)传播入汽缸(1)中，所述喷射方向导向汽缸壁(3)且其中喷射方向的切向分量大于其径向分量，其中所述径向分量平行于从润滑剂喷射器向汽缸(1)中央轴的(33)的方向，且切向分量平行于与汽缸(1)相切的方向。

10.将根据权利要求1或2所述的方法应用于润滑大型低速二冲程船用柴油发动机。

11.一种润滑大型低速二冲程发动机的系统，所述发动机包括内部具有活塞(32)的汽缸(1)，所述活塞(32)沿上止点TDC和下止点BDC之间的纵向汽缸轴(33)往复运动，TDC和BDC之间的距离对应于全冲程；所述汽缸包括多个在TDC和BDC之间沿汽缸周长分布的润滑剂喷射器(4)，用于在所述周长的各种位置将润滑剂喷射入汽缸(1)中，其中所述润滑剂喷射器(4)包括设置具有孔(14’)的喷雾喷嘴(14)，用于在喷射方向喷射喷雾，所述喷射方向为所述喷雾中液滴的平均方向；所述润滑剂喷射器(1)功能性连接至控制系统(11)，所述控制系统(11)设置为在预设润滑压力下通过管道系统(9)向润滑剂喷射器(4)提供润滑油，并且所述系统设置为控制润滑剂喷射入汽缸(1)的时机，所述润滑剂喷射器(4)设有延伸入汽缸(1)的喷嘴(14)，所述喷嘴具有尺寸为，当润滑油处于预定的润滑剂压力时，提供具有雾化液滴的喷雾，所述控制系统(11)设置为，在活塞(32)朝TDC移动经过润滑剂喷射器(4)之前，使润滑剂喷射器(4)将喷雾注入汽缸(1)中的吹扫气体中，以通过在朝向TDC的方向，使用朝着TDC的吹扫空气的旋涡运动(9)输送雾化液滴，使雾化液滴在吹扫气体中扩散并将雾化液滴分布在汽缸壁上；其特征在于，所述气缸(1)中的所述润滑剂喷射器(4)设置在距离TDC特定距离处，所述特定距离大于活塞的全冲程的1/5，并且润滑剂喷射器(4)取向为，当从垂直于汽缸轴(33)的平面(38)测量时，其喷射方向(36)的角度(37)大于特定角度，其中所述特定角度为30度。

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述角度(37)在45度-80度之间。

13.根据权利要求11或12所述的系统，所述润滑剂喷射器(4)取向为喷射方向(36)的角度(37)朝向所述汽缸(3)的所述内壁(2)的区域，所述区域位于TDC和距离TDC第一特定距离之间，所述第一特定距离少于或等于活塞全冲程的1/5。

14.根据权利要求11或12所述的系统，其特征在于，所述第一特定距离少于或等于活塞全冲程的1/6。

15.根据权利要求11或12所述的系统，其特征在于，所述第一特定距离少于或等于活塞全冲程的1/8。

16.根据权利要求11或12所述的系统，其特征在于，所述特定距离等于或大于活塞全冲程的1/3。

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