DK171974B1 - Smøreaggregat til en cylinder i en forbrændingsmotor - Google Patents

Description

DK 171974 B1

Opfindelsen angår en forbrændingsmotor, og mere specielt et smøreaggregat til en cylinder i en stor dieselmotor.

Ved en almindeligt udbredt fremgangsmåde til smøring af 5 den indvendige overflade af en cylinderforing i en forbrændingsmotor, specielt en stor dieselmotor, hældes smøreolie ved tvang gennem en smøreåbning i cylinderforingen.

10 Fig. 10 viser et smøreaggregat for en cylinderforing i en dieselmotor for et skib.

I fig. 10a angiver henvisningsnummer la et stempel, 2a en cylinderforing, hvori stemplet la glider frem og tilbage, 15 3a en smørestang monteret udvendigt på cylinderforingen 2a og som indeholder en kontrolventil, og 7a et smørerør, som forbinder en smøreenhed 9a med smørestangen 3a. Et antal enkeltvirkende pumper er samlede i smøreenheden 9a for ved tvang at føre olie ind i et antal smøreåbninger i 20 cylinderforingen 2a. Pumpens pumpestempler drives af en deri anbragt knast (ikke vist). Nr. 10a angiver en drivende aksel, hvortil knasten er forbundet, og som via tandhjul eller kæde drives af en krumtapaksel for at give olie periodisk styret af en krumtapvinkel. Når den 25 drivende aksel 10a drejes, skubber knasten i smøreenheden 9a stemplet op, og olien under tryk når frem til smørestangen via smørerøret 7a for at åbne kontraventilen, således at olien føres ind i cylinderforingen 2a via smøreåbningerne .

30 I fig. 10b er Θ d en udladningsperiode for stemplet, og udladningen er afsluttet til en tid Θ før topdødpunktet (TDC-top dead center), hvor stemplet la passerer gennem smøreåbningen. Den olie, som føres ind i cylinderen, 35 skubbes op af stemplet la, når dette hæves, og spredes på cylinderforingens overflade for at smøre glidefladen for stemplet la og cylinderforingen 2a.

2 DK 171974 B1

Da konventionelle smøreaggregater driver stemplet i afhængighed af knastens rotation, som er låst til krumtap-akslen for at afgive smøreolie, er det ikke muligt at ændre smøretidspunktet som svar på en driftstilstand for 5 motoren for at opnå effektiv smøring. Yderligere er det nødvendigt at afgive en større mængde olie i forhold til den mængde, som er nødvendig for at undgå manglende smøring.

10 DE-A-2 929 580 beskriver et smøreaggregat til en forbrændingsmotor omfattende en elektromotor for tvungen fødning af smøreolie i en olietank til akkumulator, en eller flere styreventiler til fødning af smøreolien i akkumulatoren til cylinderen, en trykdetektor til 15 detektering af et smøreolietryk i akkumulatoren og en styreenhed til at afgive en styrekommando til den elektriske pumpe, således at smøreoliens tryk i akkumulatoren er lig med en på forhånd bestemt værdi på basis af en smøretilstand, en driftstilstand og et signal 20 fra trykdetektoren, og til at udlede et eller flere smøresluttidspunkter på basis af smøretilstanden, driftstilstanden og et eller flere konstaterede smørestarttidspunkter til afgivelse til styreventilen med en ventilåbningskommando, når en krumtapvinkel falder 25 sammen med smørestarttidspunktet, og med en ventillukningskommando, når krumtapvinklen falder sammen med smøresluttidspunktet .

Ulempen er, at der kun er én akkumulator, hvilket bety-30 der, at en kraftig anvendelse af smøreaggregatet ikke er givet.

Det er et formål med opfindelsen at afhjælpe ulemperne ved den kendte teknik ved at angive et smøreaggregat for 35 en cylinder, som kan ændre et smøretidspunkt i afhængighed af en motors driftstilstand, og som kan afgive en minimal mængde af smøreolie.

3 DK 171974 B1

Det er et formål med opfindelsen at angive et smøreaggregat til en cylinder i en forbrændingsmotor, hvori: (1) smøring kan udføres før toppen af en stempelring og 5 mellem ringe i kompressionslaget; (2) smøring kan udføres før bunden af stempelringen og mellem ringe i ekspansionsslaget; 10 (3) en optimal smøremetode kan opnås i afhængighed af en driftstilstand for motoren ved at vælge smøretidspunkt og mængde af smøreolie passende i forhold til punkterne (1) og (2); og 15 (4) slid på stempelringen og en cylinderforing kan redu ceres for at forbedre pålideligheden, og en mængde af kostbar smøreolie til cylinderen kan minimeres for reduktion af driftsudgift.

20 Formålet med opfindelsen opnås med et smøreaggregat til en cylinder i en forbrændingsmotor, hvor smøreaggregatet omfatter et antal opsamlingsbeholdere til smøreolie, som føres fra en olietank af en pumpe til et forudbestemt tryk, en magnetstyret ventil anbragt mellem pumpen og op-25 samlingsbeholderen, en eller flere styreventiler til at føre smøreolien fra opsamlingsbeholderen til cylinderen, og en styreenhed, som på basis af en smøretilstand og en driftstilstand vælger en opsamlingsbeholder, som skal bruges, for at kunne give en skiftekommando til den mag-30 netstyrede ventil, og som kommer frem til et eller flere slut-på-smørings-tidspunkter på basis af smøretilstanden, driftstilstanden og et eller flere opstillede start-på-smørings-tidspunkter for til styreventilen at kunne afgive en ventilåbningskommando, når krumtapvinklen er 35 sammenfaldende med start-på-smørings-tidspunktet, og en ventillukkekommando, når krumtapvinklen er sammenfaldende med slut-på-smøring-tidspunktet.

4 DK 171974 B1 I smørestyringssystemet ifølge opfindelsen kontrolleres smøretidspunktet og mængden af smøreolie uafhængigt, og cylinderforingen og stempelringen smøres i den optimale tilstand svarende til motorens driftstilstand. Systemet 5 er forskellig fra et almindeligt smøreaggregat ved, at smøreolien opsamles, og en elektrohydraulisk styreventil er anbragt mellem opsamlingsstangen og en fordeler, og den drives af en udgang på en styreenhed, som separat beregner et optimalt smøretidspunkt og en mængde smøreolie 10 på basis af driftstilstanden for motoren, så styringen automatisk udføres, så den bliver identisk med en måltilstand.

Smørestyringssystemet ifølge opfindelsen kan styre et 15 tidspunkt for afgivelse af smøreolie fra smørestangen, dvs. at smøretidspunktet er i synkronisme med enhver krumtapvinkel 1 en cyklus for stemplet, og som følge deraf kan der udføres smøring svarende til smøring før en topring, mellem ringe og før en bundring med hurtig 20 reaktion.

Yderligere kan åbning af styreventilen og trykket for den opsamlede olie styres selektivt for derved frit at kunne styre den mængde olie, som der bruges ad gangen.

25

Hvis optimeringen af smøretilstanden som følge af motorens driftstilstand programmeres på forhånd, kan smøretidspunktet og mængden af smøreolie følgeligt styres automatisk, således at slid på stempelringen og cylinder-30 foringen kan minimeres, og forbruget af kostbar smøreolie til cylinderen kan reduceres.

Opfindelsen vil blive beskrevet i det følgende under henvisning til tegningen, hvor 35 fig. 1 viser et konfigurationsdiagram for en opsamlingsenhed for smøreolie, som benyttes i en første udførelses- 5 DK 171974 B1 form for opfindelsen, fig. 2 er et konfigurationsdiagram, som illustrerer vejen fra en elektrohydraulisk styreventil til en smørestang, 5 som benyttes i den første udførelsesform for opfindelsen, fig. 3 er et konfigurationsdiagram svarende til det i fig. 2, men benyttet i en anden udførelsesform, 10 fig. 4 viser et eksempel på anbringelse af en smørestang i en cylinder foring, idet fig. 4(a) er et tværsnit, og fig. 4(b) er et længdesnit, fig. 5 er et konfigurationsdiagram svarende til det fra 15 fig. 2 og til brug i yderligere en udførelsesform, fig. 6 er et rutediagram, som viser styrefunktionen for en styreenhed til styring af cylindersmøring i en udførelsesform for opfindelsen, 20 fig. 7 og 8 er rutediagrammer, som viser styrefunktionen for yderligere en udførelsesform, fig. 9(a) og (b) er diagrammer, som forklarer funktionen 25 i en udførelsesform for opfindelsen, og fig. 9(c) og (d) er diagrammer, som forklarer funktionen i en anden udførelsesform, og fig. 10(a) er et konfigurationsdiagram for en konven-30 tionel enhed, og fig. 10(b) viser smøretidspunkt for fig. 10(a).

I fig. 1-5 angiver nummer 501 en olietrykpumpe, 502 et filter, 503 et reservoir, 504 en overløbsventil, 505 et 35 højtryksfilter, 506 en kontraventil, 507 en elektromotor eller en knastaksel, 508 en styreenhed, 509 en magnetisk skifteventil, 510-1 til 510-k magnetiske skifteventiler 6 DK 171974 B1 til opsamlingsenheder (k indikerer et nummer for opsamlingsniveauer), 511-1 til 511-k opsamlingsenheder, 512-1 til 512-k olietrykdetektorer, 513-1 til 513-k gasdetektorer, 514-1 til 514-k hovedventiler, 515-1 til 515-k 5 kontraventiler, 516 en udladningsport, 520 en elektrohydraulisk styreventil, 521 en omløbsventil, 522 en fordelingsventil til smøreolie, og 523 en smørestang.

Forud for motorens drift leveres oplysninger om en smøre-10 oliemængde Q svarende til motorens belastning L, et tryk Pz i cylinderen (se fig. 9(a)), indstillingstryk Psh for opsamlingsenhederne 511-k (indstillet trinvis), et effektivt differentialtryk PL, og en korrektionsvinkel δ θ s og δ Θ e (tidligere fundet udladningsforsinkelse fra den 15 elektrohydrauliske styreventil 20 til smørestangen 23) til styreenheden 508, hvor de lagres.

På den anden side leveres olietrykværdier fra olietrykdetektorerne 512-k for opsamlingsenhederne 511-k til 20 styreenheden, som sammenligner hver af olietrykværdierne med hver af de indstillede værdier. Når olietrykværdien er mindre end den indstillede værdi, skiftes den magnetstyrede ventil 509 til opsamlingsenheden 511-k (*1), og udladningsmængden skiftes til olietrykpumpen 501 (der 25 styres vinklen på en skråplade), så der kan oplades til den indstillede værdi.

Når motoren begynder at køre, og omdrejningstallet n og krumtapvinklen Θ leveres til styreenheden, læser styre-30 enheden trykket Pz i cylinderen svarende til omdrejningstallet n og vælger den opsamlingsenhed 511-k, som har det mindste indstillede tryk, hvor Psk^Pz+p , således at

Xj hovedventilen 514-k svarende til denne opsamlingsenhed 511-k åbnes, og magnetventilen 509 skiftes til denne op-35 samlingsenhed 511-k (*1).

7 DK 171974 B1

Hvis på den anden side det ønskede start-på-smørings-tidspunkt Θ s leveres til styreenheden 508, udfører styreenheden følgende beregning og finder det ønskede slut-på-smørings-tidspunkt Θ e.

5 Θ e - Θ s + 6nQ (Au (2g(Psi - Pz)/r )1/2)

Start-på-smørings-tidspunktet Øs' og slut-på-smørings-tidspunktet Θ e', som indeholder forsinkelseskarakteri-10 stikken, opnås som følger: Øs* 0 s - δ 0 s 0 e' » 0 e - δ 0 e 15 Styreenheden sammenligner det fundne start-på-smørings- tidspunkt Øs' og slut-på-smørings-tidspunkt 0 e' med indgangssignalet 0 og åbner den elektrohydrauliske styreventil 20, når 0 * 0 s', og lukker ventilen, når 0 - 0 e* <*8).

20

Fig. 6 til 8 er rutediagrammer, som viser de ovennævnte funktioner, idet fig. 6 er et rutediagram, der svarer til konfigurationen på fig. 2, fig. 7 er et rutediagram, som svarer til konfigurationen på fig. 3, og fig. 8 er et 25 rutediagram, som svarer til konfigurationen på fig. 5. Bogstaverne j, k, n, i og r er et smøretidspunkt i en cyklus, et antal opsamlingsenheder, et totalt antal cylindre, cylindernummeret og elementnummeret.

30 Når den elektrohydrauliske styreventil 520 er åbnet, føres smøreolien, som har mængden Q indstillet optimalt, som følge deraf til opsamlingsenheden 511, hovedventilen 514, den elektrohydrauliske styreventil 520 (fordelingsventil 522), smørestangen 523 og cylinderen i den her be-35 skrevne rækkefølge.

8 DK 171974 B1

Fig. 9(b), (c) og (d) viser det tilfælde, hvor smøringen sker en gang, to gange og fire gange i en cyklus. Det fremgår af tegningen, at smøringen kan ske, selv hvis smøretidspunktet er indstillet til en vilkårlig værdi, 5 når der sker flere smøringer i en cyklus, eftersom der er indstillet forskellige tryk på opsamlingsenhederne 511.

Når temperaturen på smøreolien er lav, leveres yderligere en omløbskommando til styreenheden 508 forud for motorens 10 start, så omløbsventilen 521 åbnes (*9), og smøreolien kan cirkuleres, Indtil oliens temperatur får en passende værdi.

Styreenheden 508 forsynes med detekterede værdier fra 15 gastrykdetektoren 513 og olietrykdetektoren 512, og når gastrykket er mindre end olietrykket, åbner styreenheden magnetventilen 10 for at beskytte en prop (lavet af gummi) i opsamlingsenheden (*2 - *4). Endvidere er det sådan, at hvis gastrykket stort set er lig med nul, be-20 tragtes det som en gasutæthed eller eksplosion af proppen, og der sendes en alarm til omgivelserne.

25 30 35

Claims (5)

9 DK 171974 B1 Patentkrav :

1. Smøreaggregat til en cylinder i en forbrændingsmotor, 5 omfattende mindst én opsamlingsenhed (511) til at rumme smøreolie, som er ført fra en olietank (502) ved hjælp af en pumpe (501) til et forudbestemt tryk, en magnetstyret ventil (509) anbragt mellem pumpen og opsamlingsenheden, en eller flere styreventiler (520) til at føre smøreolien 10 i opsamlingsenheden til cylinderen via en smørestang (523), og en styreenhed (508) til at beregne et eller flere smøresluttidspunkter (6e') på basis af smøretilstanden, driftstilstanden og et eller flere fastlagte smørestarttidspunkter (Øs'), som kan føres til styre-15 ventilen med en ventilåbningskommando, når krumtapvinklen er sammenfaldende med smørestarttidspunktet (Øs’), og med en ventillukkekommando, når krumtapvinklen er sammenfaldende med smøresluttidspunktet (Øe'), og driftstilstanden medfører en rotationshastighed n for motoren og en krum-20 tapvinkel 0, kendetegnet ved, at smøreaggregatet omfatter et antal opsamlingsenheder (511-1 til 511- k), og at nævnte forudbestemte tryk for hver opsamlingsenhed er forskellige fra hinanden, at nævnte styreenhed vælger en opsamlingsenhed til brug på basis af en smøre-25 tilstand og en funktion, hvor en skiftekommando føres til den magnetstyrede ventil, og at smøretilstanden omfatter en optimal mængde Q af smøreolie svarende til motorens belastning, et tryk Pz i cylinderen, et indstillet tryk Psk i opsamlingsenheden, et effektivt differentialtryk PL 30 og korrektionsvinkler AØs og aØe, som indeholder udladningsforsinkelsen fra styreventilen (520) til smørestangen (523).

2. Smøreaggregat ifølge krav 1, kendetegnet 35 ved, at en eller flere fordeler(e) (522) er anbragt mellem nævnte styreventil (520) og smørestænger (523) anbragt på cylinderen. DK 171974 B1 10

3. Smøreaggregat Ifølge krav 2, kendetegnet ved, at smørestængerne (523) er placeret på samme niveau i cylinderens lodrette retning. 5

4. Smøreaggregat ifølge krav 2, kendetegnet ved, at smørestængeme (523) er placeret på et antal niveauer i cylinderens lodrette retning.

5. Smøreaggregat ifølge ethvert af kravene 1 til 4, kendetegnet ved, at der findes en anden styreventil (521) anbragt efter nævnte styreventil (520) og indrettet til at blive åbnet og lukket af en kommando fra styreenheden (508), således at smøreolie forbikobles til 15 en olietank. 20 25 30 35