CN1676888B - 具有气缸润滑系统的内燃机和向气缸供给润滑油的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种具有气缸润滑系统的内燃机；使用该系统可按要求的定时向各个润滑器提供要求量的润滑油，即使当某些润滑器或电磁阀发生有故障时，仍能正常供给润滑油，即使在发动机运行中，可根据例如润滑油性能、润滑油油压等变化因素控制润滑油的供给定时和供油量，减少润滑油的损耗。由泵压力供给的润滑油容纳于公用润滑油供给部分内，通过连接所述供给部分和润滑器上的油道将累积的润滑油供给到多个润滑器并被喷射到发动机气缸的内表面上，设置多个开启或关闭所述油道的电磁阀，独立地控制各个电磁阀的开启定时和持续时间，使活塞每往复运行一次，就从润滑器向活塞环之间的间隙中喷射一次润滑油。

Description

具有气缸润滑系统的内燃机和向气缸供给润滑油的方法

技术领域

本发明涉及一种应用于大型船用柴油发动机等的具有气缸润滑系统的内燃机，由润滑油泵压力供给的润滑油容纳于公用润滑油供给部分中，由所述系统，所述公用润滑油供给部分中的润滑油被供给到多个安装在发动机气缸上的润滑器上，从而被供给到气缸的内表面上。

背景技术

机械气缸润滑系统已经广泛地应用于大型船用柴油发动机中，其中，如专利文献1(日本公开实用新型申请No.59-175619)所揭示，多个润滑器沿气缸的圆周方向布置，通过由曲轴的旋转而驱动的柱塞型油泵压力供给的润滑油借助于所述润滑器被提供给气缸的内表面。

在该润滑系统中，多个润滑器(喷射器)沿气缸的圆周方向布置，摇臂在由发动机曲轴驱动的凸轮轴上形成的凸轮的驱动下进行摆动，柱塞型油泵的柱塞一端与摇臂的一端相接触。柱塞型油泵的柱塞通过凸轮的旋转借助于摇臂往复运动，润滑油通过连接在油泵上的油管与曲轴的旋转同步地提供给各个润滑器，进而借助于这些润滑器提供给气缸的内表面。在所述专利文献1中公开的这种机械气缸润滑系统中，润滑油以与发动机旋转同步的定时从润滑器中提供给气缸的内表面，因此，润滑油供油定时和润滑油供油量的特征是在发动机的组装阶段就确定了的，供油的定时和油量很难调节，并且想要控制由多个润滑器提供的润滑油的润滑定时和油量也是不可能的。

在现有技术中，根据一些变化因素，例如润滑油的实际特性、油压、发动机负荷等来控制供给的润滑油量是不可能的。而且，当所述多个润滑器中的一些出现故障时，其它正常运转的润滑器却不能代替出现故障的润滑器的作用，因此，由于润滑的状态恶化，所以气缸内表面往往会出现磨损或粘结。

使用现有技术就会出现上述问题，而且很难形成一层在较大范围上，特别是沿气缸内表面的轴向方向延伸的油膜。因此，很难实现能够满足日益增长的发动机输出量要求的润滑性能。

而且，在现有技术中，很难控制向气缸内表面喷射润滑油的定时，也就是说，在向气缸的内表面喷射润滑油时，很难控制活塞的位置，活塞可能会出现在不能有效润滑的位置，从而导致这样一种趋势，即润滑油消耗会增加，并且磨损或粘附还会在气缸内表面上润滑油分布不够的位置处发生。

发明内容

本发明是在考虑到上述现有技术中存在的问题的情况下提出的。本发明的一个目的是提供一种具有气缸润滑系统的内燃机，在该系统中可以独立地在要求的时刻向各个润滑器或各个需要提供润滑油的位置提供所需量的润滑油，以使其即使在某些润滑器发生故障的时候，仍能继续进行润滑油的正常供给，而且即使在发动机运行状态中，也可以根据例如润滑油的实际性能和油压、发动机负荷等变化因素来控制润滑油的供给定时和供油量，并且还可以减少润滑油的消耗。

本发明的另一目的是，通过在气缸的内表面上，尤其是在其轴向方向上广泛地形成一层厚度均匀的油膜，避免由于气缸内表面上缺乏润滑油而引起的磨损和粘结，从而获得一种能够满足增长的发动机输出量需求的润滑性能，并提供一种通过消除无效润滑来减少润滑油消耗的气缸润滑系统。

为实现上述目的，本发明提出了一种具有润滑系统的内燃机，其中，由润滑油泵压力供给的润滑油容纳于公用润滑油供给部分内，容纳于所述公用润滑油供给部分内的润滑油通过将所述公用润滑油供给部分连接于所述润滑器上的油道提供给多个润滑器(喷射器)，并且由所述润滑器喷射到发动机气缸的内表面上，其中，设置有多个用于独立地开启或关闭各个油道的电磁阀，和用于独立地控制各个电磁阀的开启定时和持续时间的控制器。

根据本发明，由于分别连接在各个润滑器上的电磁阀的定时和持续时间是独立控制的，所以可根据各个气缸内将要供给润滑油的位置的润滑状况独立地调节向各气缸内表面供给润滑油的定时和润滑油供给量。

由此，可以在要求的定时独立地向需要供给润滑油的位置提供所需量的润滑油，而且可将润滑油供给量控制到最小值，该最小值可使各个将要供给润滑油的位置保持这样一种良好的润滑状况，即，可完全避免磨损或粘结的发生。因此，与气缸润滑系统的现有技术相比其润滑油消耗减少，而在现有技术的气缸润滑系统中，向多个润滑器的供油定时和供油量是统一调整而非独立调整的。

在本发明中，优选情况下，所述控制器控制所述电磁阀，从而当安装在同一个气缸上的两个或多个电磁阀中的至少一个发生故障时，就延长另外的一个或一些阀的开启持续时间。

通过这种结构，即可独立地控制开启持续时间，即各个电磁阀的供油量，从而在某些电磁阀发生故障时，通过延长其它没有发生故障的电磁阀的开启持续时间，补偿由连接在所述故障电磁阀上的润滑器产生的供油量的减少。由此，可以稳定地向气缸的内表面提供润滑油，而不会受到由某些电磁阀发生故障而带来的影响。

在本发明中，优选情况下，所述控制器控制所述电磁阀的开启持续时间，从而使得作为电磁阀开启持续时间的函数被确定的所述润滑油供给量和根据发动机负荷计算出的润滑油喷射比(润滑油每小时的喷射量/发动机负荷或发动机输出)大于预定的最小润滑油供给量或最小的润滑油喷射比。

通过这种结构，当实际润滑油供给量或润滑油喷射比小于与发动机运行状况，例如发动机旋转速度、发动机负荷等，对应的适当值时，就通过延长相关电磁阀的开启持续时间来增加润滑油供给量，且当实际润滑油供给量或润滑油喷射比大于与发动机运行状况对应的适当值时，则通过缩短相关电磁阀的开启持续时间的方式来减少润滑油供给量，这样便可在发动机的整个运行量程内提供最合适的润滑油供给量，气缸的内表面则可在该最合适的供给量下得到适当的润滑。

在本发明中，优选情况下，设置有用以检测发动机旋转速度的发动机旋转速度检测器和用以检测燃油输入量的燃油输入传感器，所述控制器根据检测出的发动机旋转速度和燃油输入量计算出发动机负荷，并控制所述电磁阀的开启/关闭，使得发动机在高于特定负荷的高负荷下运行时，每次循环都从所述润滑器中喷射出润滑油，当发动机在低于特定负荷的低负荷下运行时，多次循环喷射一次油，从而即使当每单位时间内要求的润滑油供给量较小时，仍可进行稳定的润滑，实现低负荷运行状况下(或低速运转时)润滑油消耗的减少。

通过这种结构，当发动机低负荷(低转速)运行过程中润滑器喷射出的润滑油量较小时，同样可根据检测出的发动机负荷(或发动机旋转速度)稳定地供给润滑油。

根据由作为电磁阀开启的函数计算出的润滑油供给量、由检测出的发动机旋转速度和燃油输入量计算得出的发动机负荷，所述控制器计算出润滑油喷射比(润滑油每小时喷射量/发动机负荷或发动机输出)，并控制所述电磁阀的开启持续时间，以使所述计算出的润滑油喷射比与预先确定的润滑油喷射比相符。

通过这种结构，各个电磁阀得到控制，从而使得根据润滑油供给量和检测出的发动机负荷计算出的润滑油喷射比(润滑油每小时喷射量/发动机负荷或发动机输出)与目标润滑油喷射比相符，优选情况下，在发动机的整个运行量程内都保持为恒定的润滑油喷射比，以使润滑油供给量能得以精确控制到最小润滑油量，从而根据发动机的各种运行状况使发动机的内表面得到适当润滑，同时还能使润滑油消耗在发动机的整个运行量程内保持为最小值。

在本发明中，优选情况下，在所述公用润滑油供给部分中设置有比重计，并且所述控制器控制所述电磁阀，以使其开启持续时间与预定值相符，该预定值与预先由所述比重计输入控制器中的润滑油的比重的值或由所述比重计检测出的实际比重的值相对应。

而且，所述控制器控制所述电磁阀，以使其开启定时和持续时间与预定值相符，该预定值与预先由安装在公用润滑油供给部分上的粘度计输入控制器中的润滑油粘度值或由所述粘度计检测出的实际粘度值相对应。

通过这种结构，当使用大比重的润滑油时，缩短电磁阀的开启持续时间，通过减小润滑油体积流量，避免由于比重的增加而导致质量流量的增加，同时延长开启持续时间，通过增大润滑油体积流量，避免由于比重的减小而导致质量流量的减小。

而且，可通过提前开启定时和延长电磁阀的开启持续时间的方式，防止由于增加的粘度而引起的润滑油供给量的减少，并且可避免由于粘度的增加而引发的润滑油的缺乏。因此，润滑油供给量可以始终保持为目标量，而不会受到润滑油粘度的影响。

因此，通过根据润滑油性能，例如比重和粘度，来控制电磁阀的开启定时和持续时间，润滑油供给就可以根据润滑油的性能进行控制。

在本发明中，优选情况下，所述公用润滑油供给部分设置有压力检测器或温度检测器，并且所述控制器控制所述电磁阀，以使其开启持续时间与所预定的持续时间相符，所述预定的持续时间与由在公用润滑油供给部分中的所述压力检测器或温度检测器检测出并被输入的润滑油压力或温度相对应。

通过这种结构，当公用于各个气缸的公用润滑油供给部分中的润滑油供给压力增加时，可以缩短电磁阀的开启持续时间，以减少润滑油供给量，当压力减小时，则可以延长电磁阀的开启持续时间，以增加润滑油供给量，从而使得润滑油供给量能始终保持为目标值，而不受润滑油压力的影响。

在本发明中，优选情况下，所述控制器控制所述电磁阀，以使其开启持续时间与根据电磁阀的升程所预定的持续时间相符，所述预定的持续时间与预定或检测到的电磁阀的升程相对应。

通过这种结构，当检测出的电磁阀升程大于升程的预定值或测量值时，可以缩短电磁阀的开启持续时间，当检测出的电磁阀升程小于升程的预定值或测量值时，可以延长电磁阀的开启持续时间，以使得润滑油供给量能始终保持为目标值，即使电磁阀升程由于制造误差而有所不同时，也不会受到所述升程差异的影响。

在本发明中，优选情况下，所述控制器对应于预定的或测量的所述电磁阀的空气间隙值来控制所述电磁阀。

通过这种结构，根据预定的或测量的阀心和衔铁之间空气间隙控制开启持续时间，从而使润滑油供给量能始终保持为目标值，即使空气间隙由于制造误差而有所不同时，也不会受到电磁阀的空气间隙的差异的影响。

在本发明中，电磁阀和润滑器之间的连接可有以下多种：

(1)各气缸设置有多个润滑器，每个所述油道连接在每个所述润滑器上，并且每个所述电磁阀都设置于每个所述油道上。

(2)各气缸设置有多个润滑器，润滑油道由一个主油道和从所述主油道上分支出并分别连接在各个所述润滑器上的多个支油道组成，电磁阀设置在主油道上，并且单个电磁阀负责将润滑油提供给多个润滑器。

(3)从各个主油道上分支出的支油道连接于沿气缸的圆周交替设置的润滑器上，因此即使其中一个电磁阀出现故障，也能将润滑油提供给除了连接在故障电磁阀上的那个润滑器以外的其它沿气缸的圆周环绕设置的润滑器。

(4)各个气缸设置有多个润滑器，并且设置有多个控制器用以控制一个或多个所述电磁阀。

在公用润滑油供给部分的一端设置有压力调节阀，润滑油泵流出的润滑油的量超过喷射给发动机气缸的油量。由此，公用润滑油供给部分中的润滑油可形成循环，并且公用润滑油供给部分中的润滑油的温度可以保持为均匀的温度。

在本发明中，沿公用润滑油供给部分设置有回油管，从而可在公用润滑油供给部分中的润滑油和回油管中的润滑油之间形成热交换。

由此，通过调压之后温度升高并流经所述回油管的润滑油可以加热公用润滑油供给部分中的润滑油，这样便可减小公用润滑油供给部分的入口和出口之间的温度差，并且使公用润滑油供给部分中的润滑油粘度沿该部分的长度方向均匀分布。

在本发明中，各个电磁阀的开启面积大于连接于相关电磁阀上的润滑器的通道面积的总和。

由此，即使由于阀升程的差异而引起多个电磁阀之中的开启面积不同，仍可以通过润滑器获得要求的润滑油供给量，而不会受到电磁阀的阀升程差异的影响。

本发明提出了一种向系统中的气缸供给润滑油的方法，其中，由润滑油泵压力供给的润滑油通过多个电磁阀和油道提供给多个安装于气缸上的润滑器，其中电磁阀用以调节润滑油供给的定时和油量，油道用以向气缸的内表面提供润滑油，气缸中具有多个活塞环的活塞进行往复运行，其中活塞每往复运行一次，就从润滑器向形成在活塞环间的间隙至少喷射一次润滑油。

上述向气缸供给润滑油的方法由气缸润滑系统执行，在该系统中，由润滑油泵压力供给的润滑油通过电磁阀和油道提供给多个安装在气缸上的润滑器，其中所述电磁阀用以调节润滑油供给的定时和油量，所述油道用以向气缸的内表面提供润滑油，具有多个活塞环的活塞在该气缸中进行往复运行，其中设置有用以检测发动机曲柄转角的曲柄转角传感器、用以检测发动机旋转速度的旋转速度检测器、用以检测发动机负荷的负荷检测器以及控制电磁阀的控制器，从而在活塞每往复运行一次时，根据由曲柄转角传感器、旋转速度检测器和负荷检测器检测出的值，从润滑器向形成在活塞环间的间隙中至少喷射一次润滑油。

根据本发明，由于活塞每往复运行一次，就从润滑器向形成在活塞环之间的间隙中至少喷射一次润滑油，所以从润滑器中喷射出的并积聚在活塞环之间的间隙中的润滑油会借助于活塞的往复运行沿轴向在气缸内表面上扩散，特别是沿轴向在气缸内表面上广泛地形成一层厚度均匀的油膜，而不仅仅只是在靠近润滑油从润滑器中喷射出的地方形成油膜。

因此，气缸内表面上的润滑就得到了改进，并且可避免活塞环发生磨损或粘结，还可获得满足高功率发动机需求的润滑性能。而且，通过润滑的改进还可减少润滑油的消耗。

在本发明中，优选情况下包括以下方面：

(1)当活塞向上运行并位于低于润滑器的位置时，执行第一次润滑油喷射，然后在活塞向上运行的过程中，在所述活塞环之间间隙中执行第二次润滑油喷射。

通过这种结构，使用第一种方法，当最高的活塞环位于高于润滑器的位置时进行第一次喷射的润滑油，由活塞的向上运行向上运送到气缸套内表面上上部润滑状况比较恶劣的地方，由随后从润滑器中发出的第二次润滑油喷射出的、并存在于活塞环之间的间隙中的润滑油，被沿着气缸套的内表面向上运送。因此，润滑油能沿气缸内表面以轴向方向扩散，这尤其使润滑油向内表面上部的扩散得到了改进。

(2)当活塞向下运行并位于高于润滑器(或多个润滑器)的位置时，执行第一次润滑油喷射，然后在活塞向下运行的过程中，执行第二次润滑油喷射。

通过这种结构，当最高的活塞环位于高于润滑器的位置时进行第一次喷射的润滑油，由活塞的向下运行向下运送到气缸套的内表面的下部，而且由随后从润滑器中发出的第二次润滑油喷射的、并存在于活塞环之间的间隙中的润滑油，则被沿气缸套的内表面向下运送。因此，润滑油能沿气缸套的内表面以轴向方向扩散，这尤其使润滑油向内表面下部的扩散得到了改进。

(3)多个润滑器安装在气缸上，从而使各个润滑器的喷射孔指向为环绕着气缸套的内表面，以使润滑油能沿气缸内表面的圆周方向从润滑器中喷射出。

通过这种结构，润滑油能沿圆周方向广泛地扩散开来。

(4)润滑器以多排的方式沿气缸的圆周排列，并且润滑器至少一排以这样的方式安装到气缸上，使得各个润滑器的喷射孔指向为环绕着气缸套的内表面，以使润滑油能沿气缸内表面的圆周方向从润滑器中喷射出。

通过这种结构，润滑油便会从以多排方式排列的多个润滑器中沿气缸套的轴向喷射出，并且从至少一排的润滑器中喷射出的润滑油可以沿气缸内表面的圆周方向，从而使润滑油沿轴向的扩散得到改进，并且还能使润滑油在气缸套的内表面上沿圆周方向的扩散得到改进。

附图说明

图1是本发明的电控润滑系统第一实施例的总体连接示意图。

图2是图1所示的第一实施例的控制方框图。

图3是与图1相应的第二实施例的连接示意图。

图4是与图1相应的第三实施例的连接示意图。

图5是与图1相应的第四实施例的连接示意图。

图6是与图1相应的第五实施例的连接示意图。

图7是电磁阀的示意图。

图8是根据本发明的柴油发动机气缸润滑系统的第六实施例的总体示意图。

图9是图8中标记Z所指部分的放大详细视图。

具体实施方式

下面将参照附图详细描述本发明的优选实施例。但是应当理解的是，除非特别声明，否则实施例中各组成部件的尺寸、材料、相应位置等等只是作为示例性的举例，而并非是对本发明范围进行的限定。

图1是本发明的电控润滑系统第一实施例的总体连接图。

参见图1，附图标记11是气缸套，且图中示出了两个气缸套(气缸)。附图标记12a、12b、12c...、12n(省略)是用以向各个气缸11的内表面供给润滑油的润滑器。多个润滑器12a、12b、12c...、12n沿各个气缸11的圆周排列设置，优选为等间距分布。

附图标记14是润滑油泵，15是公用润滑油供给部分，由润滑油泵14压力供给的润滑油在该部分中累积。压力调节阀(图中未示出)位于所述公用润滑油供给部分15的一端，且润滑油泵14提供的润滑油量大于用于给发动机润滑的油量。通过在所述公用润滑油供给部分15中对润滑油进行循环，使得所述公用润滑油供给部分15中的润滑油的温度变得均匀一致。

附图标记16a、16b、16c...、16n是将所述公用润滑油供给部分15连接到各个气缸的润滑器12a、12b、12c...、12n上的油道。

附图标记17a、17b、17c...、17n是设置在各个润滑油道16a、16b、16c...、16n上的用以开启/关闭各个油道16a、16b、16c...、16n的电磁阀。

各个油道16a、16b、16c...、16n的开启定时和持续时间由各个电磁阀独立地控制。

附图标记18a、18b、18c...、18n是润滑油流量限制器，各个油量限制器分别位于各个电磁阀17a、17b、17c...、17n的上游，这些电磁阀设置在各个润滑油道16a、16b、16c...、16n上，用以开启/关闭各个油道16a、16b、16c...、16n。

图7中示意性地示出了电磁阀17(17a、17b、17c、17d、17e、...、17n)的结构。该图中，附图标记172是阀箱，173是阀座，171是阀体，174是固定在阀体171上的衔铁，175是电磁线圈，176是阀室。在这样的电磁阀中，当电磁线圈175通电时，所述衔铁174就会向上拉起，阀体171则会向上提升间距L，供给到阀室176内的润滑油则被送到出口通道178中。该图中，Ga是当所述升程L为最大值时，电磁线圈175的下表面和衔铁174的上表面之间的空气间隙。

在图1所示的气缸润滑系统中，当润滑油由润滑油泵14压力供给并在公用润滑油供给部分15中累积，同时各个油道16a、16b、16c...、16n通过各个由控制器19独立地控制的电磁阀17a、17b、17c、17d、17e...、17n的驱动下开启时，在公用润滑油供给部分15中累积的润滑油就通过各个润滑油道16a、16b、16c...、16n提供给各个润滑器12a、12b、12c...、12n，进而被喷射到气缸套11的内表面上。

附图标记1是用以检测发动机旋转速度的发动机旋转速度检测器，2是用以检测喷射进气缸中的燃油量的燃油喷射量传感器，3是用以检测发动机曲柄转角，即检测发动机曲轴的旋转位置的曲柄转角传感器。附图标记4是负荷检测器，借助于该检测器可以根据由所述发动机旋转速度检测器1检测出的发动机旋转速度和由所述燃油喷射量传感器2检测出的燃油喷射量中计算出发动机负荷(输出)。

附图标记21是油压传感器以检测各个所述润滑器12a、12b、12c...、12n的油压。附图标记9是用以测量公用润滑油供给部分15中的润滑油的比重的比重计，10是用以测量润滑油粘度的粘度计。

由发动机旋转速度检测器1检测的发动机旋转速度、由负荷检测器4检测(计算)的发动机负荷、由曲柄转角传感器3检测的曲柄转角、由油压传感器21检测的润滑器12a、12b、12c...、12n的油压、由比重计9测量的润滑油比重和由粘度计10测量的润滑油粘度都被输入到计算部分191(参见图2)，用以计算出各个电磁阀的开启定时和持续时间。

而且，测量出的各个电磁阀17a、17b、17c、17d、17e、...、17n的升程L和测量出的空气间隙Ga也都被输给计算部分191，用以计算出各个电磁阀的开启定时和持续时间。

下面，将参见示出了控制方框图的图2和图1来说明第一实施例的运行方式。

附图标记192是各个电磁阀的开启定时和持续时间的设定部分，在其中各个电磁阀对应于所述检测值的开启定时和持续时间的目标值或允许值被设定。

控制器19根据各个检测出的值和设定在设定部分192中的目标值或允许值按如下方式进行计算和控制：

首先，在一个气缸上至少安装两个润滑器，当连接到多个润滑器上的多个电磁阀中的至少一个(例如17a)有故障时，电磁阀控制部分193就可以延长其它一个或多个与安装在相关气缸上的所述润滑器连接的阀的开启持续时间。

由于各个电磁阀可以单独控制，所以通过这种结构，通过延长一个或多个电磁阀而不是相关气缸的故障阀的开启持续时间，使得经由连接在所述故障阀上的润滑器的供油量的减少可由其它一个或多个没出现故障的阀来补偿。因此，即使某些连接在安装在一个气缸上的多个润滑器上的电磁阀出现故障时，也可以为所述气缸的内表面提供足够的润滑油，而不会受到故障的影响。

而且，用于计算电磁阀的开启定时和持续时间的计算部分191将作为电磁阀的开启持续时间的函数被计算出的润滑油实际供给量或将润滑油喷射比与预设于开启定时和持续时间设定部分192中的润滑油量最小值或润滑油喷射比最小值进行比较，并且对各个电磁阀17a、17b、17c...、17n的开启持续时间进行控制，从而提供一个大于所述润滑油量最小值的润滑油量，或提供一个大于所述润滑油喷射比最小值的润滑油喷射比。也就是说，当通过某些润滑器提供的实际润滑油量或其实际喷射比小于油量最小值或喷射比最小值时，就将各个连接在这些润滑器上的电磁阀的开启持续时间延长，从而增加提供给那些润滑器的润滑油量。

通过这种结构，当实际润滑油供给量或作为电磁阀开启持续时间的函数被计算出的润滑油喷射比小于根据发动机运行状况确定出的最小值时，就可以将相关电磁阀的开启持续时间延长，以增加提供给气缸的润滑油，当所述实际量大于所述根据发动机运行状况确定出的最小值时，就可以将相关电磁阀的开启持续时间缩短，以减少提供给气缸的润滑油量，这样便可以始终根据发动机的运行状况来提供可使气缸11的内表面得到适当润滑的润滑油量。

而且，在开启定时和持续时间设定部分192中，当发动机是在低于特定参考负荷的低负荷下运行时，则设定为发动机循环多次才从润滑器12a、12b、12c...、12n中供给一次润滑油的润滑油供给模式，当发动机是在高于特定参考负荷的高负荷下运行时，则设定为发动机每循环一次，就从润滑器12a、12b、12c...、12n中供一次润滑油的模式。

开启定时和持续时间计算部分191根据分别从发动机旋转速度检测器1和负荷检测器4中输入的发动机旋转速度和发动机负荷，从设定在开启定时和持续时间设定部分192中的模式中选择出一种润滑油供给模式，当发动机是在低于特定参考负荷的低负荷下运行时，则发动机循环多次才从润滑器12a、12b、12c...、12n中供给一次润滑油，当发动机是在高于特定参考负荷的高负荷下运行时，则发动机每循环一次，便从润滑器12a、12b、12c...、12n中供一次润滑油。

通过这种结构，可根据检测到的发动机负荷(或发动机旋转速度)供给润滑油，即，当发动机在气缸内表面上的润滑状况是很恶劣的高负荷(或高旋转速度)下运行时，发动机每循环一次就供给一次润滑油，当发动机在气缸内表面上的润滑状况没那么恶劣的低负荷(或低旋转速度)下运行时，则发动机循环几次才供给一次润滑油，这样就可减少润滑油的消耗，尤其是在低负荷运行状况下。

而且，在开启定时和持续时间设定部分192中，设定有发动机负荷(或旋转速度)参考(目标)值和从润滑器12a、12b、12c...、12n中供给的燃油量的润滑油喷射比(润滑油每小时喷射量/发动机负荷或发动机输出)之间的关系。

开启定时和持续时间计算部分191根据实际供给气缸的油量和检测出的发动机负荷计算出润滑油喷射比，将该计算出的润滑油喷射比设定在开启定时和持续时间设定部分192中的与对应发动机负荷的润滑油喷射比参考(目标)值进行比较，并根据比较的结果控制各个电磁阀17a、17b、17c...、17n的定时和持续时间，以使其开启持续时间和所述参考(目标)值相符。

由于对各个电磁阀17a、17b、17c...、17n的开启持续时间的控制使得根据实际供给的润滑油量和检测出的发动机负荷计算出的润滑油喷射比与目标润滑油喷射比的参考值，优选为一常量，在整个发动机运行状况下都相符，所以可通过这种结构，润滑油以这样的一个量被精确地控制，以将供给到气缸套11的内表面上，该润滑油的量可在发动机整个运行状态下使润滑得以适当地进行且可将所消耗的润滑油减少到最小值。

而且，在开启定时和持续时间设定部分192中设定有润滑油供给气缸套11的供给压力和电磁阀开启持续时间，即润滑油供给量之间的关系。

开启定时和持续时间计算部分191从开启定时和持续时间设定部分192中取出对应于从压力传感器21中送出的检测到的公用润滑油供给部分15中的润滑油供给压力的每个电磁阀17a、17b、17c...、17n的开启持续时间。

通过这种结构，当油压增加时可以通过缩短电磁阀17a、17b、17c...、17n的开启持续时间来减少润滑油供给量，且当油压减小时可以通过延长电磁阀17a、17b、17c...、17n的开启持续时间来增加润滑油供给量，这样润滑油供给量就可以始终保持为目标量，而不会受到润滑油压力的影响。

在开启定时和持续时间设定部分192中设定有润滑油比重和电磁阀开启持续时间，即润滑油供给量之间的关系，使得当润滑油比重增加时，开启持续时间即缩短，当润滑油比重减小时，开启持续时间则延长。

开启定时和持续时间计算部分191从开启定时和持续时间设定部分192中取出对应于从比重计中输入的检测出的润滑油比重的各个电磁阀17a、17b、17c...、17n的开启持续时间。

通过这种结构，当润滑油比重增加时，可以通过缩短电磁阀17a、17b、17c...、17n的开启持续时间来减少润滑油供给量，即润滑油的体积流量，且当润滑油比重减小时，可以通过延长电磁阀17a、17b、17c...、17n的开启持续时间来增加润滑油供给量，这样润滑油供给量就可以始终保持为目标量，而不会受到润滑油比重的影响。

而且，在开启定时和持续时间设定部分192中设定有润滑油粘度和电磁阀开启定时和持续时间，即润滑油供给量之间的关系，使得当润滑油粘度增加时定时提前且持续时间延长，当润滑油粘度减小时定时滞后且持续时间缩短。

开启定时和持续时间计算部分191从开启定时和持续时间设定部分192中取出对应于从粘度计中输入的检测出的润滑油粘度的各个电磁阀17a、17b、17c...、17n的定时和持续时间。

通过这种结构，可以通过提前开启定时来防止由于粘度增加而引起的润滑性能的下降，所述提前开启定时会使润滑油供给量增加，且可以通过延长电磁阀17a、17b、17c...、17n的开启持续时间来防止由于粘度增加而引起的润滑性能的下降，所述延长电磁阀的开启持续时间会使向气缸套11的内表面供给润滑油的持续时间延长。因而，润滑油供给量可始终保持为目标量。

在开启定时和持续时间设定部分192中设定有如图7所示的电磁阀升程L和电磁阀开启持续时间之间的关系，使得当升程L增加时，开启持续时间缩短，以使润滑油供给量始终为常量。

开启定时和持续时间计算部分191从开启定时和持续时间设定部分192中取出对应于测出的升程值L的各个电磁阀17a、17b、17c...、17n的开启持续时间。

通过这种结构，当升程L的测定值大于升程L的设定值时，可缩短电磁阀17a、17b、17c...、17n的开启持续时间，当升程L的测定值小于升程L的设定值时，则可延长开启持续时间，这样，即使由于制造误差而引起这些电磁阀的升程值中存在有差异，润滑油供给量也可始终保持为目标量，而不会受到所述误差的影响。

在开启定时和持续时间设定部分192中，设定有如图7所示的电磁阀的空气间隙Ga和电磁阀开启持续时间之间的关系，使得当空气间隙Ga增加时，开启持续时间缩短，以使润滑油供给量始终为常量。

开启定时和持续时间计算部分191从开启定时和持续时间设定部分192中取出对应于所测得的空气间隙Ga的各个电磁阀17a、17b、17c...、17n的开启持续时间。

通过这种结构，当空气间隙Ga的测定值大于空气间隙Ga的设定值时，可缩短电磁阀17a、17b、17c...、17n的开启持续时间，当空气间隙Ga的测定值小于空气间隙Ga的设定值时，可延长开启持续时间，这样，即使由于制造误差而引起这些电磁阀的空气间隙中存在有差异，润滑油供给量也可始终保持为目标量，而不会受到所述误差的影响。

在开启定时和持续时间设定部分192中，设定有燃料中的硫浓度和电磁阀开启持续时间之间的关系，使得所述开启持续时间被决定以允许用以中和燃料中的硫要求的最小润滑油流量流过。

开启定时和持续时间计算部分191从开启定时和持续时间设定部分192中取出对应于燃料中的硫浓度的各个电磁阀17a、17b、17c...、17n的开启持续时间。

通过这种结构，可通过控制电磁阀17a、17b、17c...、17n的开启持续时间以及保持用以中和燃料中的硫要求的最小润滑油流量来抑制硫的增加，这种硫的增加会使气缸内表面上的润滑情况变坏。

在示出了第二至第四实施例的图3至图5中，示出了电磁阀17和润滑器12之间的多种连接关系。

在图3所示的第二实施例中，多个如图中由附图标记12a、12b、12c、12d、12e、...、12n所示的润滑器12安装在一个气缸上，连接在润滑器12上的油道由主油道161、162、163、164和从主油道161、162、163、164上分支出的、与各个润滑器12a、12b、12c、12d、12e、...、12n相连接的支油道16a、16b、16c、16d、16e、...、16n(对应于第一实施例中的油道)组成。每个主油道上都设置有电磁阀17，也就是说，电磁阀17A和电磁阀17B分别设置在主油道161和162上，另一电磁阀17A和电磁阀17B分别设置在主油道163和164上。因此，可借助于一个电磁阀17控制多个润滑器12，进而可以减少电磁阀17的数量。

附图标记18A是位于电磁阀17A上游的润滑油流量限制器，附图标记18B是位于电磁阀17B上游的润滑油流量限制器。除了上述两点以外，这种结构在其它方面与图1所示的第一实施例相同，且相同的元件由相同的附图标记表示。

顺便提一下，在图3中省略了图1中所示的检测器和传感器。

在图4所示的第三实施例中，连接在沿气缸套11的圆周排列设置的各个润滑器12a、12b、12c、12d、12e、...、12n上的支油道16a、16b、16c、16d、16e、...、16n交替地连接在主油道161、162、163、164上。设置在主油道161和162上的电磁阀17A和17B分别控制润滑油流到交替布置的润滑器中，也就是说，例如，阀17A控制润滑器12a、12c和12d，阀17B则控制润滑器12b、12d和12n。由此，沿气缸的圆周方向的润滑油供给的控制是均匀的。

除了上述各点外，这种构成与图1所示的第一实施例或者图3所示的第二实施例的相同，相同的元件由相同的附图标记表示。

顺便提一下，在图3中省略了图1中所示的检测器和传感器。

在图5所示的第四实施例中，多个如图中由附图标记12a、12b、12c、12d、12e、...、12n所示的润滑器12被安装在一个气缸上，连接在润滑器12上的油道由主油道161、162、163、164和从主油道161、162、163、164上分支出的、与各个润滑器12a、12b、12c、12d、12e、...、12n相连接的支油道16a、16b、16c、16d、16e、...、16n(对应于第一实施例中的油道)组成，与第二实施例中的情况一样。在此第四实施例中，多个控制器19A和19B代替了第二实施例中的单个控制器19，且电磁阀17A和17B分别由控制器19A和19B独立地控制。

除了上述各点外，这种构成与图1所示的第一实施例或者图3所示的第二实施例的相同，相同的元件由相同的附图标记表示。

顺便提一下，在图5中省略了图1中所示的检测器和传感器。

在图6所示的第五实施例中，设置有回油管23和压力调节阀22，用以使公用润滑油供给部分15中的润滑油回流至润滑油泵14中，这样，通过借助于回油管23中的润滑油来加热公用润滑油供给部分15中的润滑油，可使公用润滑油供给部分15中的润滑油温度沿广泛延伸的部分15为均匀的。

除了上述各点外，这种构成与图1所示的第一实施例或者图3所示的第二实施例的相同，且相同的元件由相同的附图标记表示。

顺便提一下，在图6中省略了图1中所示的检测器和传感器。

在各个实施例中，各个电磁阀17(17a、17b、17c、...17n)的开启面积都大于连接在相关电磁阀上的润滑器的通道面积的总和(例如，在图4中，电磁阀17A的开启面积大于润滑器12a、12b和12c的通道面积的总和)。

由此，即使由于阀升程的差异而引起多个电磁阀之中的开启面积发生变化，仍可以获得要求的流经润滑器的润滑油供给量，而不会受到电磁阀的阀升程的差异的影响。

图8是根据本发明的柴油发动机气缸润滑系统的第六实施例所述的总体示意图，图9是图8中标记Z所指部分的放大详细视图。

在图8和图9中，附图标记11是气缸套(气缸)，51是沿气缸套11的内表面11a往复运动的活塞，52是一些容纳在活塞52的环槽中的活塞环(图中设置有四个活塞环)。附图标记53是活塞环52之间的间隙，该间隙形成于气缸套11的内表面和活塞51的外表面之间。附图标记56是气缸盖，55是排气阀，58是燃烧室。上述结构与现有技术中的结构相同。

附图标记12是用于向气缸套11的内表面11a喷射润滑油的润滑器(润滑油喷射器)。在图中沿气缸套11的轴向可以分辨出两个润滑器12，并且虽然没在图中示出，但沿气缸套11的圆周设置有多个润滑器。润滑器12为通常的用于大型柴油发动机的润滑器(这里省略了详细说明)，且沿气缸的圆周，它们可以被设置为单排或三排或更多的排。

附图标记14是润滑油泵，15是公用润滑油供给部分，其中由润滑油泵14压力供给的润滑油在所述公用润滑油供给部分中累积。附图标记156是将公用润滑油供给部分15连接到各个气缸的润滑器12上的油道，70是设置在各个油道156上的电磁阀，用以开启/关闭油道156。

附图标记1是用以检测发动机的旋转速度的发动机旋转速度检测器，4是用以检测发动机负荷(燃油喷射量等)的负荷检测器，3是用以检测发动机的曲柄转角的曲柄转角传感器，即检测发动机曲柄的旋转位置的曲柄转角传感器。

附图标记19是控制器，由曲柄转角传感器3检测出的曲柄转角、由发动机旋转速度检测器1检测出的发动机旋转速度和由负荷检测器4检测出的发动机负荷一起被输给该控制器。该控制器19根据那些检测出的值控制各个电磁阀70的开启定时和持续时间，以调节来自于各个润滑器(喷射器)12中的润滑油喷射定时和喷射量。

各个电磁阀70独立地由控制器19控制，以调整其各自的开启定时和持续时间。

当以第五实施例的方式设置的柴油发动机处于运行状态时，由润滑油泵14的压力供给的润滑油在公用润滑油供给部分15中累积。当各个油道156分别被各个由控制器19独立地控制的电磁阀70开启时，在公用润滑油供给部分15中累积的润滑油便通过油道156提供给润滑器12，并从各个润滑器12中喷向气缸套11的内表面。

控制器19根据曲柄转角、发动机旋转速度和发动机负荷的检测值，通过下述的第一或第二种方法控制各个电磁阀70的开启定时和持续时间。

第一种控制方法按如下方式进行：

当活塞51向上运行时，当最高的活塞环(图中所示四个活塞环52中最上面的那个活塞环)位于高于润滑器12的位置(在润滑器如该实施例那样以两排的方式排列设置的情况下，位于高于上排润滑器的位置)时，便从润滑器12中执行第一次润滑油喷射，然后在活塞51向上运行的过程中执行第二次润滑油喷射。由于该实施例中在活塞环之间存在有三个间隙53，因此，预期为至少向位于活塞环之间的最上端的间隙喷射润滑油，并借助于以两排的方式设置的润滑器中的任意一个向位于活塞环之间的其它间隙喷射润滑油。

通过所述第一种方法，当最高的活塞环位于高于润滑器12的位置(在润滑器如该实施例那样以两排的方式排列设置的情况下，位于高于上排润滑器的位置)时进行的第一次喷射的润滑油，由活塞51的向上运行向上运送到气缸套11的内表面上润滑状况比较恶劣的上部，而且由随后从润滑器12中发出的第二次润滑油喷射出的、并存在于活塞环之间间隙53中的润滑油，则被沿气缸套11的内表面向上运送。因此，润滑油能沿气缸套的内表面11a以轴向方向扩散，并且特别改善了润滑油向内表面11a的上部的扩散。

第二种控制方法按如下方式进行：

当活塞51向下运行时，当底部的活塞环(图中所示四个活塞环中最下面的那个活塞环)位于高于润滑器12(在润滑器如该实施例那样以两排的方式排列设置的情况下，其位于高于下排润滑器的位置)的位置时，便从润滑器12中执行第一次润滑油喷射，然后在活塞51向下运行的过程中执行第二次润滑油喷射。由于该实施例中在活塞环之间存在有三个间隙53，因此，预期为至少向位于活塞环之间的最下端的间隙喷射润滑油，并借助于以两排的方式设置的润滑器中的任意一个向位于活塞环之间的其它间隙喷射润滑油。

通过第二种方法，当底部的活塞环位于高于润滑器12的位置(在润滑器如该实施例那样以两排的方式排列设置的情况下，位于高于下排润滑器的位置)时进行的第一次喷射的润滑油，由活塞51的向下运行向下运送到气缸套11的内表面的下部，而且由随后从润滑器12中发出的第二次润滑油喷射的、并存在于活塞环之间的间隙53中的润滑油，则被沿气缸套11的内表面向下运送。因此，润滑油能沿气缸套的内表面11a以轴向方向扩散，并且特别改善了润滑油向内表面11a下部的扩散。

沿气缸套11的圆周排列设置(在该实施例中以两排的方式排列设置)的润滑器12可以安装到气缸上，从而使各个润滑器的喷射孔指向环绕气缸套的内表面，以使润滑油能够沿气缸的内表面11a的圆周方向广泛地扩散。

当润滑器12以多排(该实施例中为两排)的方式沿气缸套11的圆周排列设置时，至少一排润滑器的喷射孔可以安装到气缸套11上，使得各个润滑器的喷射孔指向气缸套内表面的圆周方向。在这种情况下，润滑油也能沿气缸的内表面11a的圆周方向广泛地扩散。

由此，润滑油便会从以多排方式排列设置的润滑器中沿气缸套11的轴向喷射出，且从至少一排的润滑器中喷射出的润滑油则会导向为气缸套内表面的圆周方向，这样，润滑油沿轴向的扩散便能得以改善，且润滑油还能沿气缸套的内表面11a的圆周方向广泛地扩散。

根据第六实施例，活塞51每往复运行一次，润滑油就从润滑器12向活塞环之间的间隙53中至少喷射一次，并且积聚在活塞环之间的间隙53中的润滑油就会沿气缸套的内表面11a的轴向移动，这样就会在气缸的内表面11a上，尤其是在其轴向方向上广泛地形成一层厚度均匀的油膜，而不仅仅只是在靠近润滑油从润滑器中喷射出的地方形成油膜。

由此，气缸套的内表面11a上的润滑就得到了改善，并且能够避免活塞环52发生磨损或粘附的情况。而且，由于润滑器12改善还减少了润滑油的消耗。

如前所述，根据本发明的气缸润滑系统，能够在要求的定时下独立地向各个润滑器，即向气缸内表面的各个部分提供要求量的润滑油，而且即使某些包括电磁阀的润滑器发生故障时，仍可进行润滑油的正常供给；所述电磁阀开启/关闭向这些润滑器供给润滑油的油道。而且，即使在发动机的运行状态中，仍可根据例如润滑油性能、润滑油油压等变化因素来调节润滑油供给定时和供给量。此外，还可减少润滑油的消耗。

而且，根据本发明，能够在要求的定时独立地向各个润滑器，即向气缸内表面的各个部分提供要求量的润滑油，而且润滑油供给量或润滑油喷射比可以进行控制，从而向气缸内表面上提供既能维持气缸内表面良好润滑条件又能避免活塞或活塞环发生磨损或粘结所要求的最小润滑油量。因此，与气缸润滑系统的现有技术相比其润滑油消耗减少，在现有技术的气缸润滑系统中，需要统一地调整定时和向多个润滑器供应润滑油的量，而非独立地进行调整。

即使在发动机的运行状态中，也能很容易地调整润滑油的喷射定时和供给量或喷射比。

而且，根据本发明，由于活塞每往复运行一次，就从润滑器向位于活塞环之间的间隙中至少喷射一次润滑油，所以提供并积聚在活塞环之间的间隙中的润滑油是以轴向方向运送到气缸内表面上的，且在气缸的内表面11a上，尤其是在其轴向方向上会广泛地形成一层厚度均匀的油膜，而不仅仅只是在靠近润滑油从润滑器中喷射出的地方形成油膜。

由此，气缸套的内表面上的润滑就得到了改善，并且可避免活塞环发生磨损或粘结的情况。而且，由于润滑得到了改善所以还减少了润滑油的消耗。

Claims (16)

1.一种具有润滑系统的内燃机，在该润滑系统中，由润滑油泵压力供给的润滑油容纳于公用润滑油供给部分，容纳于所述公用润滑油供给部分内的润滑油通过油道供给于多个润滑器，并且由所述润滑器喷射到发动机气缸的内表面上，该油道将所述公用润滑油供给部分连接到所述润滑器上，其中，设置有多个用以独立地开启或关闭各个所述油道的电磁阀以及用以独立地控制各个所述电磁阀的开启定时和持续时间的控制器，并且所述控制器控制所述电磁阀，使得当安装在同一个气缸上的两个或多个所述电磁阀中的至少一个发生故障时，延长另外的一个或多个阀的开启持续时间。

2.根据权利要求1所述的具有润滑系统的内燃机，其中，所述控制器控制所述电磁阀的开启持续时间，从而使作为所述电磁阀开启持续时间的函数而被确定的供油量，或者根据所述润滑油供给量和发动机负荷计算出的润滑油喷射比大于预定的最小润滑油供给量或最小的润滑油喷射比，所述润滑油喷射比是润滑油每小时的喷射量与发动机负荷或发动机输出之比。

3.根据权利要求1所述的具有润滑系统的内燃机，其中，设置有用以检测发动机旋转速度的发动机旋转速度检测器和用以检测燃油输入量的燃油输入传感器，所述控制器根据检测出的发动机旋转速度和燃油输入量计算出发动机负荷，并且控制所述电磁阀的开启/关闭，使得当发动机在高于特定负荷的负荷下运行时，每次循环时都从所述润滑器中喷射出润滑油，当低于所述特定负荷的负荷下运行时，多次循环喷一次油，因此，即使当每单位时间内要求的润滑油供给量较小时，仍可进行稳定的润滑。

4.根据权利要求1所述的具有润滑系统的内燃机，其中，所述控制器根据润滑油供给量和发动机负荷计算出润滑油喷射比，并控制所述电磁阀的开启持续时间，使得所述计算出的润滑油喷射比与预先确定的润滑油喷射比相符，其中所述润滑油供给量作为电磁阀开启的函数被计算出，所述发动机负荷由检测出的发动机旋转速度和燃油输入量计算出，所述润滑油喷射比是润滑油每小时的喷射量与发动机负荷或发动机输出之比。

5.根据权利要求1所述的具有润滑系统的内燃机，其中，所述公用润滑油供给部分中设置有比重计，所述控制器控制所述电磁阀，从而使其开启持续时间与预定值相符，该预定值与预先从所述比重计输入控制器中的润滑油的比重的值或者由所述比重计检测出的实际比重的值相对应。

6.根据权利要求1所述的具有润滑系统的内燃机，其中，所述控制器控制所述电磁阀，从而使其开启定时和持续时间与预定值相符，该预定值与预先从安装在所述公用润滑油供给部分上的粘度计输入控制器中的润滑油粘度的值或与由所述比重计检测出的实际粘度的值相对应。

7.根据权利要求1所述的具有润滑系统的内燃机，其中，所述公用润滑油供给部分设置有压力检测器或温度检测器，所述控制器控制所述电磁阀，从而使其开启持续时间与预定的持续时间相符，该预定的持续时间与由所述压力检测器或温度检测器检测出并输入的所述公用润滑油供给部分中的润滑油压力或温度相对应。

8.根据权利要求1所述的具有润滑系统的内燃机，其中，所述控制器控制所述电磁阀，从而使其开启持续时间与预定持续时间相符，该预定持续时间与电磁阀的预定的或测量的升程相对应。

9.根据权利要求1所述的具有润滑系统的内燃机，其中，所述控制器对应所述电磁阀预定的或测量的空气间隙值控制所述电磁阀。

10.根据权利要求1所述的具有润滑系统的内燃机，其中，多个润滑器设置在一个气缸上，每个所述油道被连接在每个所述润滑器上，并且每个所述电磁阀设置在每个所述油道上。

11.根据权利要求10所述的具有润滑系统的内燃机，其中，多个润滑器设置在一个气缸上，润滑油道由一个主油道和从所述主油道上分支出并分别连接在各个所述润滑器上的多个支油道组成，所述电磁阀设置在主油道上，并且单个电磁阀负责将润滑油提供给多个润滑器。

12.根据权利要求11所述的具有润滑系统的内燃机，其中，从各个主油道上分支出的支油道连接在沿气缸的圆周交替设置的润滑器上，因此，即使其中一个电磁阀出现故障，也可以将润滑油提供给除了连接在故障电磁阀上的润滑器以外的其它沿气缸的圆周环绕设置的润滑器。

13.根据权利要求1所述的具有润滑系统的内燃机，其中，多个润滑器设置在一个气缸上，并设置多个控制器用以控制一个或多个所述电磁阀。

14.根据权利要求1所述的具有润滑系统的内燃机，其中，在所述公用润滑油供给部分的一端部设置有压力调节阀，通过压力供给润滑油的量大于用润滑油泵供给于发动机的润滑油的量并且使润滑油循环流经所述公用润滑油供给部分，从而使所述公用润滑油供给部分中的润滑油的温度保持为均匀的温度。

15.根据权利要求1所述的具有润滑系统的内燃机，其中，沿所述公用润滑油供给部分设置有回油管，从而能够在所述公用润滑油供给部分中的润滑油和所述回油管中的润滑油之间形成热交换。

16.根据权利要求1所述的具有润滑系统的内燃机，其中，各个电磁阀的开启面积大于连接在相关电磁阀上的润滑器的通道面积的总和。

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