CN1580533A - 一种润滑往复活塞式内燃机用的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种用于润滑往复式活塞内燃机的汽缸壁跑合面的方法和实施该方法的设备。该方法和设备利用一个包括调节机构的控制单元来控制润滑剂喷嘴，使喷涂在跑合面上的润滑剂膜的厚度得以最优化，从而显著提高活塞、活塞环和汽缸表面的预期寿命，同时将润滑剂消耗量减到最小，而且显著延长维修期限。

Description

一种润滑往复活塞式内燃机用的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于润滑往复活塞式内燃机特别是低速大型柴油机的汽缸壁跑合面的方法及其设备。

背景技术

大型柴油机常用作船只或固定式操作如驱动大型发电机的电力装置。通常这些发动机长期操作，要求高度可靠和耐用。为此，对于操作者，长的检修期限、低磨损度与经济使用燃料和操作物料是机器操作的特别的中心判据。其中，此种大镗孔慢运转柴油机的活塞的运行行为通过润滑机消耗对检修期限、使用性能也直接对操作费用并因而对经济耐用性能是一个决定性因素。因此，与润滑大型柴油机有关的复杂问题越来越重要。

但是，在大型柴油机中，不仅这些问题，活塞的润滑是通过润滑装置在往复式活塞上或在汽缸壁上进行的，通过这些装置将润滑油涂敷在汽缸壁的跑合面上，以便最大可能地减小活塞和跑合面之间的摩擦及跑合面和活塞环之间的磨损。这样在现代化发动机如Sulzer RTA发动机的情况下，对于1000小时的操作时间，跑合面的磨损小于0.05mm。被输用的润滑剂量大约为1.3g/kWh及以下，并应进一步减少，不仅为了节省费用，而且应当同时将磨损减到最小。

已知对于润滑跑合面的润滑系统有完全不同的解决方面，不仅跟润滑装置本身的实际操作有关，而且跟润滑方法有关。已知有这样的润滑装置，其中润滑油是通过多个润滑孔涂敷到运行经过润滑孔的活塞上的，这些润滑孔沿周边方向设置在汽缸壁中，而润滑剂由活塞环不仅沿周边方向而且沿轴向分配。由于该方法中润油剂不是涂敷在汽缸壁跑合面的大面积上，而是或多或少地以点的方式分布在活塞环之间的活塞的侧面上，因此润滑油在跑合面上的分布常常只能得不到充分的保证，这可能导致由于过多摩擦而产生过多热量的最终将活塞和跑合面焊接在一起而最后损坏材料，也即卡住活塞。

为了保证改进润滑油的分布，也即为了保证将油膜更均匀地润滑在跑合面上，例如WO 00/28194中建议一种润滑系统，其中利用安置在汽缸壁中的雾化喷嘴基本上与汽缸壁成切向地以高压将润滑油雾化喷入燃烧室中存在的净化空气中，将润滑油雾化成细粒。雾化的润滑油以这种方式微细地分布在该净化空气中，并由该净化空气支承的旋涡的离心力掷向汽缸壁的跑合面，而分布于净化空气中的润滑油细粒也是如此。在该法中，跑合面上产生的润滑油膜比径向润滑油喷射的情况中要显著地均匀得多。但是该方法的一个严重缺点是所用的相当一部分润滑油被净化空气带走而在燃烧周期中也燃烧掉。由于这点，产生一个不必要的润滑油高消耗，对操作费用具有显著的负面影响。

在另一方法中，在移动的活塞中最好安装多个润滑喷嘴，使得润滑剂能够基本上跨过该跑合面的整个高度而涂敷在任何所要的位置上。

在该配置中，除了将润滑剂涂敷在汽缸壁的跑合面上的方式以外，润滑剂的剂量是一个中心点。单位时间和单位面积涂敷在跑合面上的润滑剂量取决于往复式活塞内燃机的操作中的许多不同参数。比如所用燃料的化学成分特别是其硫含量起显著的作用。除了汽缸的润滑也即减少活塞和汽缸跑合面之间的摩擦而使在活塞环和汽缸壁跑合面之间更为精确外，润滑剂还用于中和侵蚀性的酸特别是在发动机燃烧室中燃烧过程期间产生的含硫酸。为此，取决于所用燃料，可以使用其中和容量彼此不同的各种类型润滑剂，对于这些润滑剂，其所谓BN值是一种度量。因此，在燃料中硫含量高的情况下，使用比具有低硫量的燃料更高的BN值的润滑剂可能是有利的，因为具有更高BN值的润滑剂对酸有更强的中和效果。

但是，常常也可以使用同种类的润滑剂来作为不同品质的燃料。在这种情况下，可以通过相应地增加或减少所用的润滑剂量来补偿燃烧产物中较高或较低的酸含量。

待涂敷的润滑剂剂量中的另一问题是润滑剂膜的状态中有关时间和/或位置的波动，特别是往复式活塞内燃机的操作状态中润滑剂膜的厚度。不用说，所需的润滑剂量也可能更依赖于最变化的操作参数，如转动速度、燃烧温度、内燃机温度、冷却马达的冷却功率、负荷和许多其它操作参数。因此，比起具有相同的转动速度和较低的负荷来，对于给定的转动速度和较高的负荷，可能必须对汽缸的跑合面涂敷不同的润滑剂量。

除此以外，内燃机本身的状态也能够对润滑剂的量产生影响。因此已知例如，取决于汽缸表面、活塞环、活塞等的摩损状态能够极大地影响润滑剂量。这样，在一个具有在汽缸内尚未运转的新跑合面和/或具有同相的运转中的新活塞的汽缸中，可能在一定程度上增大的摩擦是完全需要的，使得相对摩擦的部件例如活塞环和跑合面向内研磨其本身，并因而能量理想地彼此适合。除了别的以外，比起用一个已经操作很多小时的汽缸所需的润滑剂量来，通过在同相运转汽缸期间以不同量的润滑剂工作能够达到这一点。为此，在一个有多个汽缸的机器的情况下，常常能够特别地为每个汽缸独立地调整润滑剂的量。

取决于操作的小时数，汽缸表面不仅沿周边方向而且沿纵轴向一般也将不同地磨损。这也以同样的方式适用于活塞环和活塞本身。

因此，往复式活塞内燃机中的润滑剂量应当不仅根据内燃机已经工作的操作小时数来设定，而且在同一汽缸内部润滑剂量也应当能够按照汽缸跑合面的不同位置处的需要随时间而不同地计量，并在不同位置处是不同的。

因此长期来已知在汽缸跑合面或移动的活塞中的不同区域内设置润滑剂喷嘴，这些喷嘴最好全部是单个可控的，使得润滑剂量能够不仅根据时间而且也根据位置而随需要灵活地变化。

为了确定在一特定点在一定时间从一特定的润滑剂喷嘴涂敷的润滑剂量，已知有不同的方法。在简单的情况下，多半考虑到所用燃料和润滑剂本身的品质，润滑剂是简单地根据往复式活塞内燃机的操作状态来控制，例如作为负荷或转动速度的函数，而且在已完成的操作小时数的基础上，也可以考虑相对摩擦部件的磨损状态。

在这方面，已经确定地知道用于调节润滑剂量的有差别的方法。比如，在CH 613 495中，公开一种用于往复式活塞内燃机的汽缸设备，为了防止操作期间卡住活塞环，该设备利用一个温度传感器或振动传感器来检测活塞环的异常摩擦状态，并当这类缺陷产生时，增加从一特定的润滑位置排放的润滑剂量。EP 0 652 426公开一种方法，其中，借助于对有关问题特征的温度曲线，通过周期性地测量汽缸壁的温度，知道由于磨损而产生的咬接或卡住，并通过自动降低功率和/或增加润滑剂供应而抵消对应的损伤。另一种早期知道内燃机临界操作状况的已知方法是EP 1 006 271中示出的超声法，其中通过从设置在汽缸中的超声换能器来的超声信号作用在相对摩擦的部件上，并利用反射的回波信号来确定相对摩擦部件的状态。

但是，所有这些设备和方法普遍地存在这么一点，就是磨损标志如汽缸环开始卡住或众所周知的咬接现象的出现位置只能在汽缸壁的跑合面上定位得不够精确的程度或根据不精确。这意味着，采用从先有技术已知的方法和设备，可以在原则上确定往复式活塞内燃机的异常操作状况的出现，但是，在起源位置处这些原因不可能消除，因为，利用已知的方法和设备，汽缸中的起源位置不可能比必需的空间界定来检测。这意味着，最终，除了其它以外，最好直接在例如可能存在于上述超声传感器附近的任何传感器邻近处可以可靠地测定润滑剂膜的厚度。相反，横过汽缸壁跑合面的润滑剂膜的整个范围的状况不能被控制。

例如，如果在从先有技术已知的设备中，在一特定的汽缸中检测到汽缸卡住或咬接的发生，那么该汽缸的润滑剂量就增加，直到检测到的异常操作状态已重新消失，而单位时间内供给该汽缸的润滑剂量能够重新减少。

因此，该技术的普通专业人员能识别所谓流体动力润滑方式与润滑不足和混合润滑的状态之间的差别。如果在汽缸壁跑合面和活塞的活塞环之间已经形成一个这样厚度的厚润滑剂膜，就是相对摩擦部件的表面完全被该润滑剂膜彼此隔开，那么这种润滑就称为流体动力润滑。所谓混合摩擦或混合润滑的状态代表另一种分界线情况。在混合摩擦的情况中，相对摩擦部件之间的润滑剂膜是如此之薄(至少部分地)，使得相对摩擦部件会直接接触。在这种情况下，咬接现象的危险是存在的，而最终形成活塞卡住。所谓润滑不足是在这两种分界线情况之间找到的。在润滑不足的状态下，润滑剂膜的厚度刚巧足以使相对摩擦部件不再接触；但是，相对摩擦部件之间的润滑剂量不足以建立流体动力润滑。在先有技术中，不仅混合润滑状态，而且连润滑不足状态也都是尽可能防止的。这意味着，润滑剂膜的厚度最好这样选择，使得在相对摩擦部件之间建立流体动力润滑的状态。

在流体动力润滑方式下的操作自然形成相应的润滑剂高消耗。这不仅极不经济，而且还令人惊奇地发现，不是润滑剂不足，而且润滑剂过量也能导致损伤汽缸中的相对摩擦部件。

发明概述

因此本发明的目的是提出一种用于润滑往复式活塞内燃机的改进的方法和改进的设备。

从加工工程学及其设备的观点看，满足这些目的的本发明的主旨是以各自范畴中的独立的权利要求的特点为特征的。

相应的不独立的权利要求涉及本发明的特别有利的实施例。

因此本发明涉及一种用于润滑往复式活塞内燃机特别是大型慢运转柴油机的汽缸壁跑合面的方法，其中一个活塞被安置成可以在所述汽缸内沿该跑合面往复移动。在该方法中，润滑剂膜利用润滑剂喷嘴涂敷在汽缸的跑合面上，而该润滑剂膜的一个特征参数利用一传感器测定。在该配置中，按照本发明，该润滑剂喷嘴利用一包括调节机构的控制单元借助一传感器信号而控制，使得汽缸壁跑合面上的润滑剂膜的状态参数得以最优化。

本发明基于这样一种重要认识，就是为了得到往复式活塞内燃机的理想操作状态，必须最优化(最好是局部地)一个状态参数，例如汽缸跑合面上的润滑剂膜的厚度。这意味着，供给的润滑剂量并非首要的决定性因素，而该状态参数的真实值如汽缸跑合面上的润滑剂膜的真实厚度才是。除了别的以外，该状态参数的所要值能依赖于内燃机的操作状态、所用操作机构的特性等。

汽缸壁跑合面上的润滑剂量最好(但并非必须)以这样一种方式调整，使得润滑剂膜的厚度的形成基本上达到润滑不足的状态。在润滑不足的状态下，润滑剂膜是这样形成的，使得相对摩擦部件不再互相接触，而相对于摩擦部件之间的润滑剂量不足以在相对摩擦部件之间建立液体动力润滑。

因此该设备包括一个用于实施本发明方法的适当的传感器，该传感器能够测量汽缸壁跑合面上的润滑剂膜的特征参数，使得借助于一个控制单元就能以这样的方式控制润滑剂喷嘴，即润滑剂膜的状态参数特别是跑合面上的润滑剂膜厚度得以最优化。

在该配置中，汽缸跑合面上的润滑剂膜的状态能够用不同参数来测定。比如除了其它以外，该特征参数可以是润滑剂膜的厚度和/或碱度和/或温度和/或粘度和/或水含量和/或酸含量，并因此能够测定该润滑剂膜的实际状态。为此，能够通过测量这些特征参数中的一个或多个来测定汽缸壁上润滑剂膜的状态。

然而，在现有技术的已知方法中，当汽缸中相对摩擦部件之间出现增大的摩擦时，例如，当咬接现象出现时，所供应的润滑剂量简单地增加而改进摩擦特性，在本发明的方法中，通过润滑剂喷嘴的馈送以这样的方式受到控制和/或受到调节，使得产生一个理想的状态参数值，例如理想的润滑剂膜厚度，由此使摩擦操作特性得以最优化。除了润滑剂膜的厚度外，当然，状态参数还可以是润滑剂膜的碱度和/或温度和/或粘度和/或水含量和/或酸含量。为此，可以或者仅仅最优化这些状态参数中的一个，或者同时最优化其中的两个或多个。

特别是，不管是上述特性的列举还是上述状态参数的列举都不能理解为完全的。润滑剂膜的其它特性也可以有利地列举为其特征参数而相应地作为状态参数而得到最优化。其次，不用说，可以利用任何合适的参数来最优化一个特定的状态参数，例如使汽缸壁跑合面上的润滑剂膜的厚度最优化。因此，取决于其用途，例如可以有利地测定作为特征参数的润滑剂膜的碱度，从而借助于该信息来这样控制润滑剂喷嘴，使得从润滑剂膜的碱度来最优化一个不同的状态参数如润滑剂膜厚度。

如上面已经得到，因为汽缸壁跑合面上的润滑剂量太大也能够对汽缸中相对摩擦部件之间的摩擦产生明显的负面影响，所以从先有技术已知的在增加汽缸中摩擦而不考虑润滑剂膜的实际厚度的情况下连续增加润滑剂量的方法最终会导致严重的损伤，甚至导致往复式活塞内燃机的汽缸中活塞的卡住。

相反，按照本发明所述的方法考虑一个或多个特征参数如润滑剂膜的实际厚度并通过控制润滑剂供应来调节一个或多个状态参数如润滑剂膜的理想厚度。这意味着，如果例如由于汽缸跑合面上润滑剂太多而导致汽缸的相对摩擦部件之间的摩擦增加，那么在本发明的方法中，润滑剂量不是自动增加，而是足够地减少，从而例如在汽缸跑合面上重新形成一个理想的润滑剂膜厚度。

以这种方式，不仅避免了上述类型的润滑剂供应的错误控制，而且在最优化运转特性的同时使用润滑剂的消耗自动减到最少。

在该配置中，状态参数最好局部地最优化，特别是润滑剂膜的厚度。为此，可以例如在往复式活塞内燃机的汽缸壁中设置一个或多个润滑剂喷嘴，它们用控制装置单个地或成组地控制，并可以不仅沿周边方向而且沿轴向有利地分布在汽缸壁或活塞的不同位置上。特别是多个传感器可以这样操作地和安置在适当位置上，使得以足够大的空间分辨率来测定润滑剂膜的厚度，从而能使润滑剂膜的厚度在例如汽缸壁跑合面上局部地最优化。这样，通过两个不同的润滑剂喷嘴可以特定地将不同量的润滑剂在同一时间和/或不同时间在跑合面的一个位置和/或不同位置处供给到同一汽缸之中，使得在汽缸壁的跑合面上两个位置处彼此无关在最优化润滑剂膜厚度或另一状态参数。尤其是，通过适当地选择润滑剂特定供应的时间点，在活塞经过一特定喷嘴之前不久通过经该特定喷嘴供应润滑剂，能够例如沿活塞的运行方向将润滑剂更好地分布在汽缸的跑合面上。这意味着，取决于活塞沿向着上死顶点或离开该顶点的方向的移动，能够将润滑剂沿各自的方向理想地分布在汽缸的跑合面上。

在本发明方法的一个特别优选的实施例中，根据往复式活塞内燃机的各种操作参数，尤其是根据转动速度和/或负荷和/或汽缸温度和/或其它操作参数和/或根据燃料成分和/或润滑剂成分和/或其它操作物料成分，借助于一个能够以多维数据领域形式存在的观察表，测定了润滑剂膜的厚度的所要值，而将该润滑剂膜的厚度最优化到所要值。

在例如加载到作为数据处理单元的数据库中的检查表中，储存了与润滑剂膜的理想厚度的计算有关的重要数据。利用对往复式活塞内燃机本质上已知的合适装置，最好补充测定实际的操作参数如转动速度和/或负荷和/或汽缸温度和/或燃烧室中温度和/或其它实际操作参数，然后从这些实际操作参数与观察表中储存的数据一起测定状态参数的所要值，如每种操作状态的润滑剂膜厚度的所要值。因为所用的操作机构及其特性如所用燃料，尤其是其硫含量和/或所用润滑剂的性能和/或润滑剂的BN值，除了别的以外，能对状态参数的理想值起中心作用，所以它们也能被参考而有利于所要值的测定并能在操作期间通过适当的侧量设备而持续地监控。

不用说，上述能够参考而有利于计算状态参数的所要值的往复式活塞内燃机的操作状态的参数和/或数据的列举不是穷尽的，而还可以包括与计算所要值有关的其它参数和数据。

在该配置中，如已经提到的，实施本发明方法用的设备具有至少一个设置在汽缸壁中和/或活塞中而用于将润滑剂涂敷在汽缸壁跑合面上的润滑剂喷嘴和至少一个用于测量汽缸壁厚度的传感器，其中设备一个供润滑剂喷嘴用的控制单元，该控制单元包括调节机构，借助于该传感器的一个信号，该调节机构这样控制润滑剂喷嘴，使得汽缸壁跑合面上的润滑剂膜的厚度得以最优化。

在该配置中，该传感器能够有利地设置在汽缸内的不同位置上，而除了别的以外，该传感器的配置能取决于传感器的种类，但是并不必须取决于这一点。

当测定汽缸壁跑合面上润滑剂膜的厚度时，最好瞄准一个足够高的空间分辨率。为此，可以适当地利用各种措施。

在一优选实施例中，传感器可以设置在配置成可沿跑合面往复移动的活塞中和/或在一活塞环中。当使用一个基本上仅允许一局部的狭窄地限制的测量的传感器时，可以特别有利地使用这种配置。这类传感器例如可以是从超声回波测定润滑剂膜厚度的超声换能器或从电容、电感或电阻的相应变化来测定润滑剂膜厚度的电容传感器、电感传感器、涡流传感器或电阻传感器。当然也可设置其它类型的传感器如温度传感器。在该配置中，不仅可以在活塞或活塞环中有利地使用局部有效的传感器，而且可以使用与其它传感器配合的传感器，例如允许大面积测量润滑剂膜的厚度。在特定情况下，不同类型的传感器的组合可能是特别有利的。

将一个传感器设置在活塞式活塞环中的特有好处是不言而喻的。通过操作状态下的活塞沿汽缸壁跑合面的移动，该传感器沿汽缸壁跑合面至少沿汽缸纵轴的方向受到引导，使得润滑剂膜的厚度基本上在汽缸壁整个相关的跑合面上受到该传感器的连续的局部控制，而润滑剂膜的厚度可以被局部地最优化。如果沿活塞的周边方向设置两个或多个传感器，那么就能够在该配置中进一步提高宽空间分辨率。

在该配置中，为了测定特征参数，传感器当然无需设备在活塞中或活塞环的凹槽中，而是同样可以将传感器设置在汽缸壁中或汽缸盖中或邻近汽缸的部件中

除此以外，最好将被动式结构运载噪声传感器插入汽缸壁中和/或汽缸盖中和/或邻近汽缸的部件中。此处应用的测量原理涉及到检测声波振动(所谓结构运载振动)，这种振动是往复式活塞内燃机的各部件在操作状态下发生的。在该配置中，被动式结构运载噪声传感器本身仅仅是一个检测器，例如是一个压电检测器，原理上是一个检测在往复式活塞内燃机中产生的结构运载波并将其例如以电信号形式馈送给控制单元以便进一步评估的微音器。然后可以从检测到的结构运载振动的图形判断出润滑剂膜的特征参数特别是汽缸的跑合面上特定位置处的润滑剂膜厚度，可能需要多个传感器的配合，并考虑到运转的时间影响。被动式结构运载噪声传感器和超声传感器之间的重要差别是被动式结构运载噪声传感器并不主动发射任何其自身的测量信号如超声脉冲到待检查的物体中。

下面更详细地说明利用结构运载噪声传感器的测量原理。声学发射是基本上由于下列事实而产生的弹性应力的弹性波，即例如往复式活塞内燃机的部件如汽缸、活塞、活塞环等吸收应力能量并重新将其放出。因此声波能够由于材料中的应力例如特别是通过微小事故如微小断裂、微小裂纹或由于自发的微观材料变形而引起的突然变化而产生。在通常至少部分由金属式涂层金属制成的汽缸、汽缸壁跑合面、活塞、活塞环等中，上述微小事故的典型线性扩张等于约10μm～约100μm。它们以极高速度自发产生，在钢的情况下为约300m/s的量级。可能考虑到材料中的衰减/阻尼/耗散/吸收，所发射声波的振幅和/或频谱是该微小事故的强度、程度和类型的度量。声波因此非常直接地与诸如微小断裂、微小裂纹或自发的微观材料变形的出现有关并因此实时地实用地非常好地适合于非破坏地检验一个待检验物体(甚至一个具体非常复杂的几何形状结构的物体)的整个体积。

在金属中，声波发射的主要来源因此非常经常地是塑性变形过程和损伤的生长，如显示特征能量分布的材料中的裂纹或断裂的生长。除此之外，通过这些过程和其它过程，可能产生一个爆破声事件，一个所谓爆炸，取决于声源的种类和尺寸，并与观察下的材料中的声音速度无关，这种爆破声通常能够包括从可听见的声频范围到高超声范围的频率。在该配置中，产生两种压缩声波，换句话说，就是纵波和横向偏振波，其频谱、偏振、传播速度、相对阻尼和相对强度能给出有关微小事故的信息。

重要的是，一种或多种特征参数，除了别的以外当然还有往复式活塞内燃机的汽缸中的相对摩擦部件之间换句话说即跑合面和/或活塞和/或活塞环之间的润滑剂膜厚度对由于往复摩擦效应而产生的声发射和声波具有相应的影响。

因此，使用一个或多个结构运载噪声传感器，可以检测往复式活塞内燃机的结构运载噪声，而利用合适的评估，除了别的以外，通过额外考虑可以例如在不同传感器之间测量的运转时间影响，来精确地定位汽缸壁跑合面上的对应声源并推断润滑剂膜的特征参数，特别是润滑剂膜的厚度，使得一个状态参数如润滑剂膜的厚度得以相应地局部最优化。

除了上述被动式结构运载噪声传感器外，当然也可以成功地使用一种主动式声传感器如压电超声传感器。当使用主动式超声传感器时，相对摩擦部件例如特别是汽缸壁跑合面和/或活塞和/或活塞环被超声信号最好是主动式声传感器能够产生的超声短脉冲(例如通过外加一合适的交流电压)所作用。在两个具有不同声波阻抗的介质之间的边界表面处，这些超声脉冲被部分反射和部分透射。反射的信号作为所谓回波信号而返回超声换能器。后者将其转化为电信号而后输入控制单元以便评估。然后可以以原理已知的简单方式从起声传感器上相继收到的两个回波的相对衰减和/或从运行时间和/或从超声回波的频率响应来测定超声脉冲或超声回波在其离开超声传感器和返回的途中通过的润滑剂膜厚度。

可以理解，上述测量也可用一主动式声传感器与一被动式声传感器的组合来进行。在该配置中，该主动式声传感器能够用于产生一声信号，除了别的以外，该声信号通过待测量的润滑剂膜，而该声信号在通过该润滑剂膜一次或数次后由一适当配置的第二被动式声传感器检测，使得可以例如从在该被动式声传感器上相继收到的声传感器的两个回波的相对衰减和/或从运行时间和/或从声信号的频率响应来测定润滑剂膜的厚度，因此以这样的方式来控制一个润滑剂喷嘴，使汽缸跑合面上的润滑剂膜的状态参数得以最优化。

除了上述声传感器外，当然也可以非常有利地使用其它传感器来测定润滑剂膜的参数并从而最优化润滑剂膜的状态参数。除了别的以外，传感器比如可以是电感传感器、电容传感器、电阻传感器、温度传感器或化学传感器，利用后者例如可以测定润滑剂、燃料或往复式活塞内燃机燃烧产物的硫含量、pH值或一般的化学成分。

不用说，在特殊情况下，当然可以有利地利用传感器的任何适当组合，而所有传感器原则上均可按照需要来提供，两种情况都作为在活塞和/或活塞环中的共同移动的传感器和/或作为汽缸壁中或汽缸壁上和/或汽缸盖中或汽缸盖上和/或邻近汽缸的往复式活塞内燃机部件中的静止传感器。

特别是活塞中共同移动的传感器当然也能够与合适的静止的传感器组合。至于传感器的空间配置，已经证明特别是被动式声传感器十分灵活。其理由是，利用这些传感器或利用上述测量过程，可以非常可靠地和空间分辨率非常高地检查非常复杂的几何形状，特别是当多个传感器置于汽缸和/或活塞上的不同位置时，使得这些信号能够适当地组合，用以评估润滑剂膜的特性。

附图简述

借助于示意的附图，将更紧密地描述本发明，附图中：

图1是用于实施本发明方法的设备，

图2示意地表示一个利用一检查表的方法；

图2a是一个检查表，用于识别润滑剂膜厚度的所要值；

图3是一个配置在活塞环中的电感传感器。

发明详述

图1中示意地例示实施本发明方法的设备1。该设备包括带汽缸壁3的汽缸4，汽缸壁3以本质上已知的方式沿周边方向包围一个往复式活塞内燃机的燃烧室。汽缸4内设置一个活塞5，该活塞可以沿汽缸壁3的跑合面2沿轴向参考汽缸4的纵轴往复移动。至少一个润滑剂喷嘴6配置在汽缸壁3中，在操作状态下润滑剂膜7涂敷在汽缸壁3的跑合面2上。润滑剂膜7的特性参数K是利用传感器8计算的(图1中示出一传感器例子)，据此测出润滑剂膜7的厚度。传感器8和润滑剂喷嘴6与控制单元9用信号连接，控制单元9包括调节机构10，使得利用传感器8的信号的帮助，以这样的方式按照本发明控制润滑剂喷嘴6，就是润滑剂膜7的状态参数ZP(在当前例子中是汽缸壁3的跑合面2上的润滑剂膜7的厚度)是最佳的。在图1的这种配置中只例示一个润滑剂喷嘴6和一个传感器。显然，往复式活塞内燃机的每个汽缸4能够分别有多个同一的或不同的传感器8和多个润滑剂喷嘴6，它们能够合适地设置在汽缸壁3中和/或汽缸壁3上的不同位置上。

在这种配置中，控制机构9最好包括一个此处未明白示出的数据处理单元，传感器8的信号可用该数据处理单元来评估，使得润滑剂喷嘴6以这样的方式受调节机构10的控制，就是状态参数ZP也即在该情况下是汽缸壁上润滑剂膜7的厚度是最佳的。

在图2中例示本发明方法的一具特别优先的变化方案，其中状态参数ZP的所要值(在此处特别例示的例子中为润滑剂膜7的厚度d)利用以多维数据领域的形式存在的检查表的帮助被计算而与往复式活塞内燃机的各种操作参数B无关，特别与转动速度U和/或负载L和/或汽缸温度T和/或其它操作参数B无关，以及/或与所用燃料和/或润滑剂和/或操作物料的成分Z无关。在该配置中在往复式活塞内燃机的操作条件下状态参数ZP(此处为润滑剂膜7的厚度)最优化为该状态参数ZP(此处为润滑剂膜7的厚度)的所要值，这些状态参数ZP已利用检查表的帮助来评估。

传感器8例如是一种用于检测从往复式活塞内燃机来的结构运载波的被动式结构运载噪声传感器，该传感器能够也当然地配置在活塞5中和/或活塞环51上和/或此处未示出的汽缸盖中和/或邻近汽缸4的往复式活塞内燃机的部件中，利用传感器8例如测定润滑剂膜7的实际厚度，该值供给到包括一数据处理单元特别是也包括调节机构10的控制单元9中。在该配置中，如图2中示意地例示的，最好提供多个传感器8，用来测量润滑剂膜7的厚度d。如上所述，如果传感器8例如是被动式结构运载噪声传感器，那么除了别的以外，利用由传感器8检测的信号的经过时间差的检测和/或利用已知的信号相干技术即信号的对就相干功能的检验，润滑剂膜7的厚度d能够与位置有关地测定。能够提供在这里没有示出的额外的测量装置，它们检测不同的操作参数B，例如除了别的以外为往复式活塞内燃机的转动速度U、负荷L和汽缸温度T，它们也对控制设备提供这些参数。

为了评估汽缸壁3的跑合面2上的润滑剂膜7的厚度d的所要值，使用图2a中作为例子以示意方式例示的检查表LT。在该配置中检查表LT是一个二维的或多维的数据领域，借助于该表，从各种相关的实际参数和/或对往复式活塞内燃机特有的球面操作参数B和/或与所用的操作物料的成分Z特别是所用的燃料或润滑剂并/或考虑其它有关因素来测定例如状态参数ZP的实际所要值(此处为润滑剂膜7的厚度d)。这样测定的所要值(例如是润滑剂膜7的厚度d)与传感器8评估的特性值K(即此处为润滑剂膜7的实际厚度d)相比较并设定其关系。从这点，利用调节机构10的帮助，然后产生一个信号来控制润滑剂喷嘴6，使得润滑剂喷嘴6对汽缸壁3的跑合面2涂敷刚巧足够的润滑剂，从而使润滑剂膜7的厚度d最优化。

这意味着，与评估状态参数ZP(在目前例子中为润滑剂膜7的理想厚度)的理想值有关的不同参数储存在检查表LT中。此外，最好使用对于往复式活塞内燃机基本上已知的合适装置来测定实际操作参数B，如转动速度U和/或负荷L和/或汽缸温度T和/或燃烧室中的温度和/或其它实际操作参数B，从这些，与检查表LT中储存的数据一起，然后对每个操作状态持续地新计算润滑剂膜7的理想厚度的所要值。因为，除了别的以外，所用操作机构及其特性特别是例如所用的燃料尤其是其硫含量和/或所用润滑剂的性质和/或润滑剂本身的BN值对于状态参数ZP的理想值也即润滑剂膜7的理想厚度起中心作用，这些也能够用来有利于评估所要值和能够通过一合适的测量设备在操作中持续地监控。

在图3中例示一个电感传感器，该传感器配置在该往复式活塞内燃机的活塞5的活塞环51中的一个通路中。在该配置中，活塞环51最好以这样的方式固定在活塞5的一个槽中，使得在操作中能够不发生活塞环51的显著转动。这些电连接的导线例如能够通过一个同样未示出的最好设计成一个联轴器机构的电缆引导系统从汽缸4向外馈送到外边。设计成一个电感传感器的传感器8主要包括(例如)一个U形磁芯81，该磁芯最好设计成一个具有高磁导率的磁芯81，例如一个铁淦氧磁芯81，并由一个线圈82封闭。在给线圈82馈送一个交流电压U时，在润滑剂膜7和汽缸壁3上方以本质上已知的方式闭合的铁芯81中形成一个磁通量。在该配置中，基本上包括磁芯81、具有厚度d的润滑剂膜7和汽缸壁3的闭合电路具有一个形成为其早先命名的部件区段的各磁阻之和的磁阻。如果润滑剂膜7的厚度d改变，由润滑剂膜7产生的磁阻也不可避免地改变，因而磁阻改变，因此整个电路的电感改变。但是，在线圈82具有预定的交流电压U时，电路电感的改变导致通过线圈82的电流的变化。因此，通过测量经过线圈82的电流1的变化，就能够以最高的精度直接测量润滑剂膜7的厚度d。

利用本发明的方法和实施该方法的设备，在该往复式活塞内燃机的操作状态中汽缸跑合面上的润滑剂膜的状态参数能够选择地最优化。在该配置中，该状态参数能够用润滑剂膜的不同的特征参数来代表。在汽缸壁跑合面上最优化的润滑剂膜的状态参数最好是该润滑剂膜的厚度d。在其它实施例中，该状态参数也可以是该润滑剂膜的碱度、温度、粘度、水含量、BN值或酸含量，虽然状态参数的上述例子的列举并没有举完。

为此目的所需的润滑剂量最好考虑不同的操作参数而重复地实行，这些操作参数如转动速度、燃烧温度、发动机温度、冷却发动机所需功率、负荷或其它操作参数。

本发明基于这样一个重要事实的认识，就是为了达到往复式活塞内燃机的理想操作状态，状态参数(在特定情况下是汽缸跑合面上润滑剂膜的厚度)必须最优化，最好是局部地。这意味着，所供给的润滑剂量本身并非头等重要，而头等重要的是状态参数的值，特别是汽缸跑合面上润滑剂膜的实际厚度。

利用本发明，不仅活塞、活塞环和汽缸表面的预期寿命显著提高，而且润滑剂消耗量同时减到最小，而维修期限显著延长。

Claims (13)

1.一种用于润滑往复式活塞内燃机特别是低速大型柴油机的汽缸(4)的汽缸壁(3)的跑合面(2)的方法，其中，活塞(5)配置成可以在所述汽缸(4)内沿跑合面(2)来回移动，润滑剂膜(7)利用润滑剂喷嘴(6)涂敷在汽缸壁(3)的跑合面(2)上，并测定作为润滑剂膜(7)的特征参数(K)，其特征在于，润滑剂喷嘴(6)是利用一个包括调节机构(10)的控制单元(9)来控制的，以这样的方式来借助传感器(8)的信号，就使汽缸壁(3)的跑合面(2)上的润滑剂膜(7)的状态参数(ZP)得到最优化。

2.一种按照权利要求1所述的方法，其特征在于，该特征参数(K)为润滑剂膜(7)的厚度(d)。

3.一种按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该状态参数(ZP)为润滑剂膜(7)的厚度(d)。

4.一种按照上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，状态参数(ZP)特别是润滑剂膜(7)的厚度(d)是局部最优化的。

5.一种按照上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，状态参数(ZP)特别是润滑剂膜(7)的厚度(d)是与往复式活塞内燃机的各个操作参数(B)有关地特别是与转动速度(U)和/或负荷(L)和/或汽缸温度(T)和/或其它操作参数有关地和/或与燃料、润滑剂和/或其它操作物料的成分(Z)有关地借助于以多维数据领域的形式存在的检查表(LT)而测定的，而状态参数(ZP)特别是润滑剂膜(7)的厚度(d)被最优化为所要值。

6.一种用于实施按照权利要求1～5之一所述的方法的设备(1)，所述设备(1)有至少一个用于将润滑剂膜(7)涂敷于汽缸壁(3)的跑合面(2)上的润滑剂喷嘴(6)和至少一个用于测定润滑剂膜(7)的特征参数(K)的传感器(8)，其中，为润滑剂喷嘴(6)提供一个包括调节机构(10)的控制单元(9)，借助于传感器(8)的信号，该控制单元以这样的方式控制润滑剂喷嘴(6)，使得汽缸壁(3)的跑合面(2)上的润滑剂膜(7)的状态参数(ZP)得到最优化。

7.一种按照权利要求6所述的设备，其特征在于，传感器(8)设置在活塞(5)中和/或活塞环(51)中和/或汽缸壁(3)中和/或汽缸(4)的汽缸盖中和/或汽缸(4)附近的部件(3)中。

8.一种按照权利要求6或7之一所述的设备，其特征在于，传感器(8)是一种被动式结构运载噪声传感器。

9.一种按照权利要求6～8之一所述的设备，其特征在于，传感器(8)是一种主动式声传感器。

10.一种按照权利要求6～9之一所述的设备，其特征在于，传感器(8)为电感传感器、涡流传感器或电阻传感器。

11.一种按照权利要求6～10之一所述的设备，其特征在于，传感器(8)为电容传感器。

12.一种按照权利要求6～11之一所述的设备，其特征在于，传感器(8)为化学传感器。

13.一种按照权利要求6～12之一所述的设备，其特征在于，传感器(8)为温度传感器。

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