CN1690374B - 带有气缸润滑系统的内燃机 - Google Patents

Abstract

一种内燃机，带有多个附着于一个气缸上、用于将所述公共润滑油供给部分中的润滑油供给于所述气缸内表面的润滑器，其中，设置有多个用于开启或关闭独立地连接到所述润滑器的油路的电磁阀；用于检测提供给气缸的润滑油压力的润滑油供给压力检测器；和用于根据发动机负荷和转速控制每个所述电磁阀的开启定时和持续时间的控制器，该控制器将测得的每个润滑器的润滑油供给压力与润滑油压力允许值进行比较，并且可以在所述测得压力值超过所述允许值时判断出润滑油供给发生了异常情况。

Description

带有气缸润滑系统的内燃机

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，公用润滑油供给部分中的润滑油通过所述系统被提供给多个附着在发动机气缸的润滑器，进而提供给气缸的内表面。

背景技术

机械气缸润滑系统广泛地应用于大型船用柴油发动机中，其中，如JP59-175619U所公开，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，柱塞式油泵的柱塞由发动机曲轴驱动的形成于凸轮轴上的凸轮的旋转带动而进行往复运动，润滑油与曲轴的旋转同步地定时通过连接在油泵上的油管被提供给各个润滑器，进而借助于这些润滑器被提供给气缸的内表面。对于所述专利文献1中公开的这种机械气缸润滑系统，润滑油以与发动机旋转同步地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中每个所提供的润滑油的润滑定时和油量也是不可能的。在所述专利文献1中没有公开有关检测从润滑器到气缸的润滑油供给异常情况以及处理该异常情况的方法。

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，可以依据发动机转速或负荷在必要的定时向每个润滑器或每个需要提供润滑油的位置提供必要的润滑油量，并且能够快速准确地检测润滑器中润滑油供给的异常情况，从而通过采取有效措施应付异常情况，在整个发动机工作范围内都可保证润滑油的稳定供给。

为实现这一目的，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分别连接于润滑器上的油道被提供给多个附着于所述发动机气缸上的所述润滑器(喷射器)，并且由所述润滑器被喷射到发动机气缸的内表面上，其中，设置有多个用以独立地开启或关闭各个油道的电磁阀；用于检测提供给气缸的润滑油压力的润滑油供给压力检测器；以及用以根据发动机的负荷和旋转速度控制每个所述电磁阀的接通定时和持续时间的控制器，所述控制器将测得的每个润滑器的润滑油供给压力与润滑油供给压力的允许值进行比较，并当测得润滑油供给压力值超过所述允许值时，判断润滑油供给是否发生了异常情况。

在本发明中，具体地说，在优选情况下，当基于所述润滑油供给压力检测器测得并输入压力的润滑油供给的压力峰值与基础压力之间的压力差等于或小于预先确定的压力差允许值时，所述控制器即可判断出润滑油供给发生故障。

根据本发明，对连接公共润滑油供给部分与多个将润滑油供给气缸内表面的润滑器之间的油路进行开启/关闭的电磁阀的开启定时与持续时间是根据发动机负荷或转速分别进行控制的，并在测得润滑油压力超过所述预先确定的允许值时，尤其是当润滑油供给的压力峰值与基准压力之间的压力差等于或小于预先确定的压力差允许值时，判断出润滑油供给出现故障。

因此，对于每个电磁阀来说，可以定量判断在润滑油供给中由于电磁阀的阀升程不足或其他因素是否导致了异常情况的出现。

从而，每个电磁阀和润滑器在润滑油供给中的异常情况可以被检测出来，从而使异常情况的快速恢复成为可能，并且可确切地避免由于润滑油供给的异常造成的润滑恶化而使气缸内表面出现磨损或粘着的情况。

在本发明中，优选情况下，所述控制器在电磁阀定时和持续时间以及公共润滑油供给部分中的压力的基础上，确定所述压力差允许值。

在本发明中，优选情况下，当测得润滑油供给压力超过预定阈值的持续时间比允许持续时间长时，控制器就判断出电磁阀产生故障。

在本发明中，优选情况下，当测得润滑油供给压力的峰值与公共润滑油供给部分的压力之差等于或大于预先确定的压力差允许值时，所述控制器判断润滑器产生故障。

通过这样的结构，电磁阀和润滑器中任何一个是否产生故障都可以通过将测得润滑油供给压力差与允许压力差进行比较的简单装置进行判断。

附图说明

图1是根据本发明的内燃机气缸润滑系统的第一实施例所述的总体连接图。

图2是气缸润滑系统的第二实施例所述的总体连接图。

图3是与图2相对应的第三实施例的连接图。

图4是第一至第三实施例所述的控制框图。

图5是用于第一至第三实施例的电磁阀的示意图。

图6是用于说明第一和第二实施例的运行情况的曲线图。

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是根据本发明的内燃机气缸润滑系统的第一实施例所述的总体连接图。图2是气缸润滑系统的第二实施例所述的总体连接图。图3是与图2相对应的第三实施例的连接图。图4是第一至第三实施例所述的控制框图。图5是用于第一至第三实施例的电磁阀的示意图。图6是用于说明第一和第二实施例的运行情况的曲线图。

在图1所示第一实施例所述例子中，每个润滑器都配有电磁阀。在图1中，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(图中被省略)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。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是分别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。

各个电磁阀17a、17b、17c...、17n的接通定时和持续时间由控制器19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5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上的电枢，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，所述电枢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的下表面和电枢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的驱动下接通时，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来计算出发动机负荷(输出)。附图标记5是用于检测公共润滑油供部分压力的压力传感器。

附图标记21是用以检测各个所述润滑器12a、12b、12c...、12n油压的油压传感器。每个油压传感器21附着于每个油路16a、16b、16c、16d、...、16n中，并且检测每个润滑器12a、12b、12c、...、12n的润滑油供给压力。适当的情况是，不是每个油路16a、16b、16c、16d、...、16n各配备一个压力传感器21而是一个压力传感器供给多个油路使用。

由发动机转速检测器1测得的发动机转速、由负荷检测装置4测得(计算)的发动机负荷、由曲柄转角传感器3测得的曲柄转角、由油压传感器21测得的润滑器12a、12b、12c、...、12n的油压，以及由压力传感器5测得的公共润滑油供给部分中的油压都输入至控制器19的判断部件191(见图4)中，所述判断部件191用于判断润滑油供给操作的状态。

在图2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附着在一个气缸上，连接在润滑器12上的油道由主油道161、162、163和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161、162、163和164上分别设置有电磁阀17(17A、17B)，以便使用一个电磁阀就可以负责多个润滑器的润滑油供给(例如，电磁阀17A负责将润滑油供应给润滑器12a、12b、12c)，从而减少电磁阀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。

附图标记21a、21b、21c、21d、21e、...、21n是用于检测润滑器12a、12b、12c、12d、12e、...、12n的润滑油供给压力的压力传感器。这些压力传感器21a、21b、21c、21d、21e、...、21n分别附着于油路16a、16b、16c、16d、16e、...、16n上，用于分别检测每个润滑器12a、12b、12c、12d、12e、...、12n的润滑油供给压力。压力传感器21可以附着于主油路161、162、163、164上，如图2中的虚线所示。

压力传感器21a、21b、21c、21d、21e、...、21n测得的润滑油供给压力被输入控制器19的润滑油供给操作状态判断部件191中(见图4)。

除上述提及的配置外，其它配置与图1所示第一实施例相似，同样的组件由同样的附图标记表示。

顺便提一下，图1所示的检测器与传感器未在图2中显示。

在图3所示的第三实施例中，多个如图中由附图标记12a、12b、12c、12d、12e、...、12n所示的润滑器12附着在一个气缸上，连接在润滑器12上的油道由主油道161、162、163和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161、162、163和164上分别设置有电磁阀17(17A、17B、17C和17D)，以便使用一个电磁阀就可以负责多个润滑器的润滑油供给(例如，电磁阀17A负责将润滑油供应给润滑器12a、12b、12c)。

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，18C是安装于电磁阀17C上游的润滑油流量限制器，18D是安装于电磁阀17D上游的润滑油流量限制器。

上述提及的结构与图2所示第二实施例相似。

在第三实施例中，油压切断阀24A、24B、24C及24D附着于主油路161，162，163，164中，用于切断油路16a、16b、16c、16d、16e、...、16n与润滑器的12a、12b、12c、12d、12e、...、12n的连接，以便使主油路161，162，163，164可以通过控制器传达的控制信号或手动操作启动切断阀24A、24B、24C及24D而被切断。

除上述提及的结构外，其它结构与图2所示第二实施例相似，同样的组件由同样的附图标记来表示。

接下来，通过参考图4所示的控制框图以及图1～图3来说明第一至第三实施例的运行方式。

在图4中，附图标记192是用于设定润滑油供应操作的参考值的参考值设定部件，其中压力差允许值ΔP根据发动机转速或发动机负荷来设置，ΔP是润滑油供给压力波峰值与基准润滑油供给压力之间的压力差允许值，根据所述压力差的基准判断包括的润滑器12a、12b、12c、12d、12e、...、12n和电磁阀17(图1所示第一实施例的电磁阀17a、17b、17c、17d、17e、...、17n，第二和第三实施例中的电磁阀17A、17B、17C、和17D)的润滑油供给管路上的故障。

如图6所示，压力差ΔP定义为润滑油供给波动压力的峰值Pp与基准润滑油供给压力Pb之间的压力差。

对于压力差允许值ΔP，存在有最小可允许压力差P_min和最大可允许压力差P_max，这些值与电磁阀开启持续时间和公共润滑油供给部分中的油压相对应，也就是说，与发动机负荷、转速以及公共润滑油供给部分相对应。

润滑油供给操作状态判断部件191将每个压力传感器21(21a、21b、21c、21d、21e、...、21n)输入的、由检测到的波动润滑油供给压力计算出的压力差ΔP1(检测到的压力差)与所述最小可允许压力差ΔP_min进行比较，并进行如下判断：当测得压力差ΔP1等于或小于最小可允许压力差ΔP_min(当ΔP1≤ΔP_low)时，附着于相关压力传感器21的润滑油供给管路中会出现故障(例如，当为传感器21a计算的测得压力差等于或小于最小可允许压力差ΔP_min时，判断出连接润滑器12a的润滑油供给管路中出现故障)。

判断结果被送至电磁阀控制部件193及油压切断阀控制部件194。油压切断阀控制部件194使相关润滑油供给管路上的油压切断阀24被切断(例如，油压切断阀24A被切断)。

在此实施例中，根据发动机负荷和转速控制供给到每个润滑器12a、12b、12c、12d、12e、...、12n的润滑油的每个电磁阀17(电磁阀17a、17b、17c、17d、17e、...、17n或电磁阀17A、17B、17C、和17D)的开启定时及持续时间，以及当油压传感器21(21a、21b、21c、21d、21e、...、21n)测得的润滑油供给波动压力峰值与润滑油供给压力基准之间的压力差ΔP1(测得压力差)等于或小于最小可允许压力差ΔP_min时，判断出润滑油供给中出现故障，以便对于每个电磁阀17定量地判断出在润滑油供给中，是否出现有由于电磁阀17的阀升程不足或其它因素造成的异常情况。

因此，对于每个电磁阀17来说都可以检测出润滑油供给中的异常情况，从而使异常情况快速恢复成为可能。

如上所述，当故障出现在某些润滑器12或开启/关闭连接至润滑器12的油路16的电磁阀17中时，连接至相关润滑器12的油路16和电磁阀17就被相关油压切断阀24切断，从而可以使故障部分被修理以恢复至正常的润滑油供给功能。

因此，当润滑器12或电磁阀17出现故障时，相关油压切断阀24启动以切断供给至相关润滑器12和电磁阀17的润滑油，同时发动机继续运转，并且可以在不中断发动机运行的条件下，对故障部分进行修理并恢复至正常功能。

当故障部分被修理后，正常功能得以恢复，同时释放相关油压切断阀24执行动作的信号被输入控制器19，一旦接到该信号后控制器就使连接至故障润滑油供给管路的润滑器恢复润滑油供给。

通过这种结构，当润滑器12或电磁阀17的故障部分被修复后，正常功能得到恢复，油压切断阀的执行动作被释放，润滑器12和电磁阀17自动恢复正常运行。

而且，控制器19对电磁阀17(电磁阀17a、17b、17c、17d、17e、...、17n或电磁阀17A、17B、17C、和17D)和润滑器12a、12b、12c、12d、12e、...、12n是否出现故障进行判断。

也就是说，当从任一油压传感器21(21a、21b、21c、21d、21e、...、21n)输入的润滑油供给测得压力超过预定阈值的持续时间比允许持续时间长时，控制器19即判断出相关电磁阀17产生故障。

而且，当从任一油压传感器21(21a、21b、21c、21d、21e、...、21n)输入的所测得润滑油供给压力的峰值Pp与用于检测公共润滑油供给部分15压力的压力传感器5测得的润滑油压力(可用基本润滑油压力Pb代替)之间的任一压力差ΔP1(测得压力差)等于或大于最大可允许压力差ΔP_max时，控制器19即判断出润滑器12a、12b、12c、12d、12e、...、12n中的相关润滑器12出现故障。

通过这种结构，任何电磁阀17和润滑器12是否发生故障都可以通过一个简单的装置对测得的润滑油供给压力与允许压力进行比较来进行判断。

根据本发明，能够在所需定时向每个润滑器或每个需要润滑的位置独立提供所需量的润滑油，并能够在润滑油供给动作中快速准确地检测出故障。因此，通过采取措施有效处理该故障，本发明能够提供了一种在所有发动机运行工况下稳定提供润滑油的内燃机气缸润滑系统。

根据本发明，当测得的润滑油供给压力超过预先确定的润滑油供给压力时，即可判断故障已出现，以便可以定量判断在润滑油供给过程中，对于每个电磁阀来说由于电磁阀的阀升程不足或其它因素造成的异常情况是否出现。

因此，对于每个电磁阀和润滑器来说，可以检测出在润滑油供给中的异常情况，从而使从异常情况中的快速恢复成为可能，并且可以有效地避免由于润滑油供给出现异常而带来的润滑恶化造成的气缸内表面磨损或粘附现象的发生。

Claims (5)

1.一种带有气缸润滑系统的内燃机，在该系统中，由润滑油泵进行压力供给的润滑油容纳在公共润滑油供给部分中，所述公共润滑油供给部分中容纳的润滑油通过将所述公共润滑油供给部分分别连接到润滑器上的油路被供给到附着于发动机气缸中的多个所述润滑器中，并且由所述润滑器被喷射至发动机气缸内表面，其中，设置了多个用于独立开启或关闭每个所述油路的电磁阀；用于检测提供给气缸的润滑油压力的润滑油供给压力检测器；和根据发动机负荷和转速控制每个所述电磁阀的开启定时和持续时间的控制器，该控制器将测得的每个润滑器的润滑油供给压力与润滑油压力允许值进行比较，并且可以在所述测得压力值超过所述允许值时判断出包括所述润滑器和所述电磁阀的喷射系统发生了异常，并且，在所述电磁阀和所述公共润滑油供给部分之间的油路设置油压切断阀，通过所述控制器判断所述喷射系统异常时，利用该控制器的控制信号或手动操作并通过所述油压切断阀切断在发动机运转中被判断为异常的喷射系统的油路。

2.如权利要求1所述的带有气缸润滑系统的内燃机，其中，当基于所述润滑油供给压力检测器测得并输入压力的润滑油供给的压力峰值与基准压力之间的压力差等于或小于预先确定的压力差允许值时，所述控制器即可判断出润滑油供给发生故障。

3.如权利要求1所述的带有气缸润滑系统的内燃机，其中，所述控制器在所述电磁阀持续时间和所述公共润滑油供给部分的压力的基础上确定所述压力差允许值。

4.如权利要求1所述的带有气缸润滑系统的内燃机，其中，当所述测得润滑油供给压力超过预定阈值的持续时间比允许的持续时间长时，所述控制器即可判断出所述电磁阀发生故障。

5.如权利要求1所述的带有气缸润滑系统的内燃机，其中，当所述测得润滑油供给压力的峰值与所述公共润滑油供给部分的压力之差等于或大于预先确定的压力差允许值时，所述控制器即可判断出所述润滑器发生故障。

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