DK177494B1 - Injektor til brug i doseringssystem for cylindersmøreolie til store cylindre - Google Patents

Abstract

Der beskrives en injektor til brug i et doseringssystem for cylindersmøreolie til store cylindre i en dieselmotor, for eksempel i skibsmotorer, og omfattende - en smøreolieforsyning, der kan udgøres af en pumpestation eller en akkumulator, - en forsyningsledning fra smøreolieforsyningen, - et antal injektorer der har et indløb, en åbne/lukkeventilenhed samt en eller flere dyseåbninger for at injicere cylindersmøreolie ind i en tilknyttet cylinder, og som er forbundet med nævnte forsyningsledning, og som modsvarer cylinderantal i motoren eller et multiplum heraf samt - en kontrolenhed, der styrer hver åbne/lukkeventilenhed, For at opnå en robust og driftsikker injektor der er enkel i sin virkemåde er injektoren særpræget ved, at åbne/lukkeventilen omfatter et kugleventillegeme samt et samvirkende ventilsæde, at der mellem ventillegemets stamme og væggen i åbne/lukkeventilens ventilstyr er en spalte med en bredde, der over 10 tm.

Description

i DK 177494 B1

Injektor til brug i doseringssystem for cylindersmøreolie til store cylindre

Opfindelsens område 5 Den foreliggende opfindelse angår en injektor til brug i et doseringssystem for cylindersmøreolie til store cylindre i en dieselmotor, for eksempel i skibsmotorer, hvor doseringssystemet omfatter - en smøreolieforsyning, der kan udgøres af en pumpestation eller en akkumulator, - en forsyningsledning fra smøreolieforsyningen, 10 - en kontrolenhed, hvor injektoren har - et indløb til forbindelse med forsyningsledningen, - en åbne/lukkeventilenhed hvor åbne/lukkeventilen omfatter et ventillegeme med en stamme samt et samvirkende ventilsæde, samt - en eller flere dyseåbninger for at injicere cylindersmøreolie ind i en tilknyttet cylin- 15 der og hvor - kontrolenheden styrer hver åbne/lukkeventilenhed.

Opfindelsen er primært beregnet til anvendelse i en elektromagnetisk reguleret injektor, hvor doseringsmængden styres via en ventils åbnetid. Dette er til forskel fra andre 20 smøresystemer, hvor doseringsmængden typisk er volumetrisk styret. De doserede oliemængder kan f.eks. være i forstøvet form, med en direkte styring af spray idet ventilen har en indbygget pumpe. I et system vil der primært opereres med en ventil som kontrolleres via en elektromagnet.

Opfindelsens baggrund 25 I dag findes både mekaniske, hydrauliske og elektromekaniske cylindersmøresyste-mer.

Kendte løsninger i dag, baseret på tidsstyret dosering, har den ulempe, at mængden er meget afhængig af flow og viskositetsforhold i olieforsyningsledninger.

30 2 DK 177494 B1

Fra EP O 049 603 kendes en elektromekanisk injektor. Der anvendes en flowdetektor, der har indbygget switch funktion, og som giver et signal, når der er flow. Flowet overvåges af flowdetektoren og varigheden af flowet sammenlignes med manuelt fastsatte grænseværdier. Der er ikke tale om flowmålinger, men kun en kontrol af start og 5 stop for et flowsignal.

Fra EP1 426 571 kendes en injektor samt et cylindersmøresystem. Denne teknik er baseret på et system, hvor der til hver cylinder findes en magnetventil, der åb-ner/lukker for flowet ud til de enkelte ventiler. Denne konstruktion har den ulempe, at 10 der stilles store krav til, at flow- og viskositetsforhold er ens i olieforsyningsledninger, for at undgå at der ellers leveres forskellige oliemængder per ventil. For eksempel skal længder og temperaturforhold i olieforsyningsledningerne holdes meget ensartet for at sikre en ’’jævn fordeling” mellem alle smørestedeme. Dette er et stort problem i praksis. Den kendte teknik har en anden ulempe. Ved funktionsovervågning anvendes en 15 tryksensor, der overvåger forsyningstrykket ud til alle injektorerne. Ud fra praktiske forsøg har man så lært styringen at genkende mønstre på en eller flere fejlende ventiler. Denne fremgangsmåde stiller store krav til de empiriske data, der skal bruges for at overvåge injektorerne, og af samme årsag optræder der usikkerhed herom.

20 Fra EP 1 426 571 kendes også lokale injektorer, der er baseret på, at man anvender en nåleventil med et ventillegeme i form af en nål og et tilsvarende ventilsæde. Hvis nålen er skråtstillet i forhold til sædet eller ikke er liniestillet med sædet, optræder der lækage. Nålen skal derfor styres, således at nålen ikke forskydes radialt i forhold til ventilsædet. Dette opnås typisk ved at have fine tolerancer og pasning på nålen og 25 ventilens boring (nålestyr), hvori nålen er placeret. Der er ulemper ved denne konstruktion, idet injektorerne typisk har en betydelig længde, da de strækker sig igennem en relativ bred cylindervæg og - foring. Yentilsædet skal være tættest muligt på dyseåbningen for at reducere det dødvolumen, der skal flyttes/accelereres, før ventilen begynder at levere olien. Dette betyder, at de relativt fine tolerancer på dysens boring, 30 hvori nålen er placeret, og nålen, skal etableres med en stor længde for at sikre, at nålen er centreret korrekt i sædet. Denne fine tolerance og pasning mellem nålestyret og nålen betyder, at ventilen er følsom overfor skidt og smuds i rørføring og smøreolie, da dette kan sætte sig fast i den meget smalle spalte, der optræder mellem nålen og 3 DK 177494 B1 nålestyret, hvilket betyder, at der stilles relativ store krav til renheden af den olie, der tilføres injektoren. Dette kan forårsage, at nålen decentreres i forhold til sædet, eller at nålens bevægelse blokeres. I begge tilfælde er det en reduktion af ventilens funktion.

Dette betyder, at der stilles store krav til renheden af den olie, der tilføres injektoren.

5

Endvidere kendes der fra WO 0235068 Al en injektor af den indledningsvis nævnte type. For denne injektor gælder ligeledes, at tolerance og pasning mellem nålestyret og nålen betyder, at ventilen er følsom overfor skidt og smuds i rørføring og smøreolie, da dette kan sætte sig fast i den meget smalle spalte, der optræder mellem nålen 10 og nålestyret, hvilket betyder at der stilles relativ store krav til renheden af den olie, der tilføres injektoren.

I praksis kan det i nogle tilfælde være vanskeligt at sikre en tilstrækkelig renhed af den tilførte smøreolie, f.eks. under installation eller udskiftning af injektorer eller i 15 forbindelse med længere tids stilstand. I disse tilfælde vil en filtrering i tilførslen til injektorerne, svarende til den typiske spalteåbning 5-10 pm eller finere være ønskelig, men en sådan fin filtrering har i praksis vist sig vanskelig at etablere. Typisk vil man få problemer med at etablere en stabil smøreolietilførsel, hvor filteret ikke clog-ger/blokerer med jævne mellemrum. Generelt anvendes centrale filtre for hele syste-20 met, da lokale filtre ved hver cylinder eller injektor er vanskelige at placere og vedligeholde. Typisk er der intet problem med en central filtrering af olien, som er tilstrækkelig til at dyseåbning(er) i de enkelte injektorer ikke blokeres. I nogle tilfælde anvendes en strainer/filter, der installeres lokalt på de enkelte injektorer. Men disse er vanskeligt tilgængelige og vanskelige at rengøre/servicere. Til et doseringssystem for 25 cylindersmøreolie anvendes et antal elektromekaniske injektorer, der sidder monteret i cylindervæggen og leverer smøreolie ind i cylinderen. For injektorer gælder, at de arbejder med en nåleventil og - at injektorerne sidder ind igennem en cylinderforing og eventuel kølekappe, der betyder, at afstanden fra udvendigt kontur og indvendig cylinder diameter 30 er mellem 80 og 200 mm. Derved bliver der behov for en lang nål, og længden af nålen, som skal styres, er proportional med længden af nålen. Det er nødvendigt at styre tæt på ventilsædet af hensyn til tætningen mellem nålen og 4 DK 177494 B1 sædet. Derfor optræder et relativt langt nålestyr hvilket giver stor risiko for at smuds og fremmedlegemer kan komme i klemme og skade ventilens funktion, at ventilsædet på injektoren skal være tættest mulig på injektorens dyseåbning for at minimere dødvolumen mellem dyseåbning og ventilsæde.

5 - at der stilles særlige krav til design og fremstilling, og at det er nødvendigt at have relativt fine tolerancer på pasningen mellem nålestyr og ventillege-me/ventilnål for dermed at sikre, at ventillegemet/ventilnålen er centreret korrekt i forhold til ventilsædet.

10 I praksis, når der arbejdes med nåleventiler, kan det i midlertidig være vanskeligt at filtrere partikler ud af smøreolien med størrelse helt ned til den typiske spalteåbning, som anvendes i nåleventiler, nemlig 5-10 μτη eller finere. Typisk anvendes centrale filtre for hele systemet, da cylinder lokale filtre vil være vanskelige placere og vedligeholde. Typisk er der intet problem med at filtrere olien lokalt eller centralt med et 15 filter, der frafiltrerer partikler større end 0,0lmm, typisk har man i praksis erfaring for, at der kun kan anvendes et centralt filter med maskestørrelse på 0,025 mm eller større.

En sådan filtrering er tilstrækkelig til, at der ikke sker tilstopning af dyseåbningen eller dyseåbningerne i de enkelte injektorer. For at forhindre eventuel uren olie i at blokere/”sætte sig fast” i spalten mellem nålen og nålestyret er der behov for en stor 20 spalte, samt en ny type ventillegeme og ventilsæde, da større spalte vil gøre en nåleventil uegnet til brugen.

Opfindelsens formål

Det er formålet med den foreliggende opfindelse at anvise en injektor, der bidrager til at undgå ulemper ved de kendte systemer, og som vil være mere robust/driftsikker og 25 enkel i sin virkemåde.

Beskrivelse af opfindelsen

Injektoren ifølge opfindelsen er særpræget ved, at injektoren omfatter et kugleventil-legeme, og at der mellem kugleventillegemets stamme og væggen i åb-ne/lukkeventilens ventilstyr er en spalte med en bredde, der er over 10 μτη.

Injektoren ifølge denne opfindelse er udstyret med et kugleventillegeme og et samvirkende ventilsæde, der typisk er konisk, men som også kan være dannet med en form 30 5 DK 177494 B1 svarende til kuglens form. Tætning er sikret selv ved store spaltearealer således, at spaltearealet ikke bliver flowbegrænsende, hvilket betyder, at arealet af spalten minimum skal svare til det samlede dyseåbningsareal således, at hvis der er flere dyseåbninger per injektor, anvendes summen af dyseåbningsarealerne.

5 I praksis kan dette betyde, at spalten kan være ned til 0,005 mm, da en partikel på ca.

0,01 mm vil kunne presse ventillegemet til den ene side og forøge spaltebredden til 0,01. Herved tillades passage af partikler med en størrelse på 0,01 uden, at ventillegemets bevægelse blokeres, og uden at ventilen bliver utæt, idet kuglelegemet vil gå i 10 tæt anlæg mod sædet.

Spaltebredden (radiusforskel) vil dog typisk være ca. 0,15 mm eller større, da injektorens dyseåbninger typisk er 0,3 mm eller større. Tilsvarende kan filtre være grovere og tillade større partikler afhængig af dyseåbningernes størrelse.

15

Anvendelse af kugleventiltypen gør det muligt at forhindre smuds og partikler i at blokere ventillegemets bevægelse, da den kan operere på sikker måde selv med en stor spalte, hvor der er afstand mellem ventillegemets stamme og boringen således, at boringen ikke optræder som et ventilstyr for ventilstammen. En sådan bred spalte ville 20 gøre en nåleventil uegnet til brugen.

Injektoren er enkel at fremstille uden snævre tolerancer og kompliceret montering.

Tværsnitsmålet for en dyseåbning er typisk en diameter for cirkulære dyseåbninger.

25

Injektoren ifølge opfindelsen kan anvendes ved en fremgangsmåde til dosering af cylindersmøreolie til store cylindre i en dieselmotor, for eksempel i skibsmotorer, og omfattende trinnene for - tryksætning af smøreolien i en smøreolieforsyning, der kan udgøres af en pumpesta-30 tion eller en akkumulator, - fremføring af smøreolien gennem en forsyningsledning fra smøreolieforsyningen, 6 DK 177494 B1 - injicering af smøreolien via et antal injektorer ifølge opfindelsen der har et indløb, en åbne/lukkeventilenhed samt en eller flere dyseåbninger ind i en tilknyttet cylinder, idet injektoren forbindes med nævnte forsyningsledning, samt - en styring af hver åbne/lukkeventilenhed ved hjælp af en kontrolenhed, hvilken me- 5 tode endvidere omfatter trinnene for - en lokal flowmåling for hver injektor og/eller en cylinder central flowmåling af den faktisk doserede oliemængde per injektor, - fremsendelse af resultat af flowmåling til kontrolenheden, - sammenligning af flowmålingen af den faktisk doserede oliemængde med en forven- 10 tet/planlagt oliemængde og - at kontrolenheden sender styresignal til åbne/lukkeventilenheden for regulering af timing og oliemængde i det omfang, det er påkrævet.

Injektoren ifølge opfindelsen kan anvendes i et doseringssystem for cylindersmøreolie 15 til store cylindre i en dieselmotor, for eksempel i skibsmotorer, og omfattende - en smøreolieforsyning, der kan udgøres af en pumpestation eller en akkumulator, - en forsyningsledning fra smøreolieforsyningen, - et antal injektorer ifølge opfindelsen der har et indløb, en åbne/lukkeventilenhed samt en eller flere dyseåbninger for at injicere cylindersmøreolie ind i en tilknyttet 20 cylinder, og som er forbundet med nævnte forsyningsledning, og som modsvarer cylinderantal i motoren eller et multiplum heraf samt - en kontrolenhed, der styrer hver åbne/lukkeventilenhed, og hvilket doserings system omfatter en flowmåleenhed for hver injektor og/eller for hver cylinder, og at flowmå-leenhedeme er forbundet med kontrolenheden for anvendelse i et lukket sløjferegule- 25 ring.

Der kan til hver cylinder anvendes fra 4 til 10 injektorer.

Der kan være anbragt en lokal trykakkumulator for hver injektor eller til alle injekto-30 rerne tilhørende hver enkelt cylinder.

7 DK 177494 B1

Hver injektor kan være fremstillet som en enhed, hvor åbne/lukkeventilen er en i injektoren integreret elektromekanisk ventil til dosering af smøreolien, hvor den elek-tromekaniske åbne/lukkeventil omfatter en fjederpåvirket ventilstamme.

5 En injektor ifølge opfindelsen kan anvendes i et doseringssystem, som omfatter flow-måleenheder med samme driftsområde for hver injektor og for hver cylinder, og hvor kontrolenheden er forbundet med alle flowmåleenhedeme og er indrettet for at modtage signal fra flowmåleenhedeme ved injektorerne ved relativ store flow og for at modtage signal fra de cylinder centrale flowmåleenheder ved relativ lave flow.

10

En injektor ifølge opfindelsen kan anvendes i et doseringssystem, som omfatter flowmåleenheder med forskellig driftsområde for hver injektor og for hver cylinder, hvor kontrolenheden er forbundet med alle flowmåleenhedeme, hvor flowmåleenhedeme med lavest driftsområde er de lokale flowmåleenheder, som er forbundet med injekto-15 rerne, og hvor flowmåleenhedeme med højeste operating range er de cylinder centrale flowmåleenheder.

Ifølge en yderligere udførelsesform for opfindelsen er injektoren særpræget ved, at ventilsædet er konisk.

20

Ifølge en yderligere udførelsesform for opfindelsen er injektoren særpræget ved, at arealet af spalten minimum skal svare til det samlede areal af injektorens dyseåb-ning(er).

25 Ifølge en yderligere udførelsesform for opfindelsen er injektoren særpræget ved, at injektoren omfatter et filter og at åbne/lukkeventilens spalte minimum har samme bredde svarende til halvdelen af filterets maskestørrelse.

Ifølge en yderligere udførelsesform for opfindelsen er injektoren særpræget ved, at 30 den omfatter en elektromekanisk aktuator, fortrinsvis i form af en magnetventil eller et piezo elektrisk element.

8 DK 177494 B1

Ifølge en yderligere udførelsesform for opfindelsen er injektoren særpræget ved, at den har et udtag til forbindelse med en returledning for at bortlede overskydende olie eller til at udføre trykmålinger.

5 Ifølge en yderligere udførelsesform for opfindelsen er injektoren særpræget ved, at injektoren omfatter et flowskueglas eller en flowswitch for visuelt eller elektronisk at indikere et faktisk flow.

Ifølge en yderligere udførelsesform for opfindelsen er injektoren særpræget ved, at 10 den er indrettet til at arbejde med et forsyningstryk mellem 30 og 100 bar.

Ifølge en yderligere udførelsesform for opfindelsen er injektoren særpræget ved, at den er indrettet til at arbejde med kompakt jet(s).

Ifølge en yderligere udførelsesform for opfindelsen er injektoren særpræget ved, at 15 den er indrettet til at arbejde med forstøvet spray(s).

Ifølge en yderligere udførelsesform for opfindelsen er injektoren særpræget ved, at spaltebredden mellem ventillegemets stamme og en boring, hvori stammen er optaget, som minimum har den halve størrelse af tværsnitsmål for en dyseåbning.

20

Til hver injektor eller til alle injektorer tilhørende en cylinder skal et pulserende flow måles løbende.

I tilfælde af fejlende injektorer kan de øvrige injektorer automatisk supplere/erstatte 25 en eller flere fejlende injektorer baseret på styringen i kontrolenheden og den lukkede sløjferegulering.

Det foretrækkes at have doseringsenhedens åbne/lukke funktion integreret i injektoren, samtidig med at styringen er opbygget, så man på baggrund af aktuelle målinger 30 af forbrug/flow kan kontrollere leveringsmængdeme og hermed fjerne usikkerheder som følge af viskositet (temperatur, olietype), længder samt diametre for forsyningsledninger.

9 DK 177494 B1

Grundidéen med at anvende en injektor med integreret åbne/lukkeventil, fortrinsvis som en magnet-ventil, således at både rørføring og trækningen af kabler forenkles betragteligt, ved kun at have en fælles forsyningsledning af tiyksat smøreolie (uden behov for returledning), bevirker at, doseringen bliver proportional med den tid, hvor 5 åbne/lukke ventilen/magnetventilen er åben. Der er fortrinsvis en separat lokal styreboks, der benyttes til at åbne/lukke injektoren baseret på signaler fra skibets mo-tor/kontrolenheden.

En elektromekanisk reguleret injektor udviklet til cylindersmøring af store dieselmo-10 torer indebærer fordele i forhold til kendte smøresystemer. Den kan systemmæssigt regulere individuel med hensyn til smøreoliemængde og timing.

Funktionen er kun afhængig af en kontrolboks, som kan styre hver enkelt injektor separat eller samlet med hensyn til timing og åbningstid. Dette kan ske uafhængig af 15 andre åbne/lukkeventiler og er kun begrænset af den hastighed, hvormed åb-ne/lukkeventilen i en injektor kan afvikle åbne/lukke cyklussen.

Injektoren er ufølsom over for partikler, der er mindre end dyseåbningen, og som er større end spaltebredden. Derved kan der arbejdes med en relativ grov filtrering af 20 olien. Der er ingen risiko for, at ventillegeme/kugle vil sætte sig fast, selvom olien indeholder små partikler med størrelse på 10 pm eller større. Det vil være problemløst at operere med spaltebredder på 10 μιη og op til 0,3 mm eller større i åb-ne/lukkeventilen. Sædet i ventilen er udformet som sædet i en kontraventil, typisk med en konisk form, og olietrykket i ventilen vil sammen med et lukkeelement/fjeder 25 holde ventilen lukket.

Selvom der kommer en partikel ind i ventilen, som er større end spaltebredden (målt som en forskel mellem radius på ventillegeme/ventilstammen og radius på ventilhusets boring hvori ventilstammen er placeret - radiusforskel) således, at ventilstammen 30 skråtstilles eller forskydes til en decentral stilling, hvor ventilsædet og ventilstammen ikke er liniestillet, så vil kugleformen sikre, at ventilen holder tæt. Skråstilling kan eventuelt også optræde på grund af motorvibrationer. Denne tæthed er også sikret med en relativ stor spalteåbning mellem ventillegemet og væggen i boringen.

10 DK 177494 B1

Eneste kritiske slidflade er ventilsædet, som er selvjusterende hvilket giver stor pålidelighed af ventilfunktionen i injektoren.

Til en cylinder anvendes mellem 4 og 10 injektorer afhængig af motorstørrelse og 5 type.

Doseringssystemet opererer via en tryksat forsyningsledning med smøreolie. Smøreolien holdes ved et konstant tryk og af hensyn til at minimere forstyrrelser/variationer i trykforsyningsledningen til de enkelte cylindre/injektorer, kan der være behov for at 10 placeres akkumulatorer per injektor og/eller centralt per cylinder.

Alternativt til at bruge akkumulatorer i systemet kunne man anvende forsyningsrør med større lysning, således at rørene i sig selv bliver en akkumulator.

15 En alternativ udførsel kunne være, at injektorerne til en cylinder(med separat kontrolboks per injektor eller cylinder) i fællesskab sikrer håndteringen af fejl, for eksempel i form af at øge doseringsmængden på enkelt smøresteder eller eventuel via en cylinder central kontrolboks.

20 Der er mulighed for at gøre injektoren intelligent ved at udbygge systemet, som i særlige udførelsesformer kan omfatte sensor, som kan måle tryk, temperatur, eller udtage olieprøver for analyse. Tryk giver information om stempelpositionsbestemmelse samt viden om motorens belastning. Temperatur siger noget om tilstanden i cylinderen. Olieprøver kan danne basis for vurdering af smøretilstanden. På baggrund af data kan 25 indsprøjtnings tidspunkt og -længde beregnes ud fra en given reguleringsalgoritme i kontrolenheden.

Hermed opnås den størst mulige redundans, idet sandsynligheden for at flere end én injektor svigter samtidig er begrænset samtidig med, at injektoren ved netnedbrud 30 fortsætter sin funktion ud fra allerede givne data.

Installation og udskiftning af injektorer lettes, idet de er selvjusterende.

11 DK 177494 B1

Hver injektor har egen tidsstyret doseringsenhed, hvor timing og doseringsmængde styres af injektorens åbne- og lukke tidspunkt.

Injektoren kan enten være forsynet med en forstøverventil eller en ventil med en eller 5 flere stråler/kompakte jets.

Injektoren kan laves i en udførelsesform, hvor man kun forsyner den med tryksat smøreolie og uden returledninger. Typiske forsyningstryk på mellem 30 og 100 bar.

10 Injektoren kan aktueres elektromekanisk, for eksempel i form af magnetventil eller piezomekanisk element.

En alternativ udførsel kunne være at injektoren, som nævnt ovenfor, udstyres med et flowskueglas eller en flowswitch, der visuelt eller elektronisk indikerer et faktisk 15 flow. På denne måde vil man have en direkte indikator af, om den enkelte injektor er aktiv og fungerer. På nogle motorer placeres enkelte injektorer på svært tilgængelige steder, og her vil det være en fordel med en elektronisk overvågning, der detekteres lokalt men rapporteres centralt. Et eksempel på en sådan løsning kunne være en konisk boring i et kuglekontrolglas, hvor der er placeres en sensor, der detekterer på en 20 kugle.

Sammenfattende kan fordele ved opfindelsen blandt andet siges at omfatte: - Viskositetsuafhængig injektor-/smøresystem.

- Forenklet injektor design.

25 Tegningsbeskrivelse

Opfindelsen vil herefter blive forklaret nærmere under henvisning til den medfølgende tegning, hvor fig. 1 viser en principskitse af et doseringssystem, hvori der indgår en injektor ifølge opfindelsen, 30 fig. 2.1 viser en yderligere udførelsesform for et system, hvori der indgår en injektor ifølge opfindelsen, fig. 2.2 viser en detalje ved det i fig. 2.1 viste system, DK 177494 B1 12 fig. 3 viser en yderligere udførelsesform for et system, hvori der indgår en injektor ifølge opfindelsen, fig. 4 viser detailbilleder af en injektor ifølge opfindelsen, og fig. 5 viser en alternativ udførelsesform for en injektor ifølge opfindelsen.

5 Detaljeret beskrivelse af opfindelsen

Figur 1 viser et komplet smøresystem til N cylindre 1. Hver cylinder er udstyret med et antal X injektorer 2, der er tilsluttet en fælles smøreolieforsyningsledning 31, der har et konstant forsyningstryk, f.eks. i størrelsesordnen 30 - 100 bar. Forsyningstrykket leveres af en hydraulisk pumpe enhed 10, som forsynes fra dagtanken 1000.

10

Pumpestationen 10 omfatter to pumper 11, to filtre 12 og to kontraventiler 13, som forhindrer, at smøreolien løber tilbage gennem en stillestående pumpe 11. Pumpestationen omfatter tillige to afspærringsventiler 14, der er indskudt i tilførselsledningen således, at filtrene 12 kan renses under drift. De to pumper 11 står stand by for hinan-15 den og starter automatisk op ved faldende olietryk.

For enden af forsyningsledningerne 31 er der placeret en trykventil 20 eller en trinløs elektronisk regulerbar trykventil 115 (figuren viser principielt sidstnævnte). Typisk vil trykket i forsyningsledningen være konstant, og her anvendes en almindelig trykventil 20 20, hvor trykket er konstant. Alternativt kan man anvende forsyningstrykket i forsy ningsledningen 31 som en yderligere parameter for systemet, således at man kan anvende forskellige forsyningstryk afhængig af mængderne, der skal doseres, den tid der er til rådighed til levering (f.eks. 3-6 krumtapgrader for at ramme stemplet), viskositetsforhold (olietype og temperatur), og så videre.

25

Som vist på figur 1 kan trykventilen 20 være en elektronisk styret trykventil med justerbart tryk, der via forbindelsen 505 til den overordnede styring 200 eller eventuel til en cylinder lokal kontrolboks 100. Dette justerbare tryk vil kunne anvendes som en parameter for den doserede smøreoliemængde.

Hver cylinder får et forgreningsrør 22, der er tilkoblet hovedforsyningen 31. På forgreningsrøret 22 er der monteret en flowmåleenhed 4, der måler den faktisk tilførte 30 13 DK 177494 B1 mængde smøreolie. Signalet fra flowmåleenheden 4 sendes til en lokal kontrolboks 100, hvor den målte værdi sammenlignes med det forventede flow og afhængig af størrelsen af afvigelsen kan kontrolboksen 100 justere åbnetiden for de enkelte injektorer 2 til den pågældende cylinder.

5 På hver injektor 2 er der en elektromekanisk ventil med en spole 1014 (se figur 4.1) påmonteret. Ved aktivering af spolen 1014 åbnes injektoren, og smøreolien leveres.

Den leverede mængde smøreolie er proportional med den periode, hvor ventilen holdes åben. Dette forudsætter dog, at trykket i forsyningsledningen er konstant, og til 10 dette formål sidder der en akkumulator 6.

Til hver cylinder findes en lokal kontrolboks 100, der styrer åbne/lukke-tidspunktet for alle de tilhørende injektorer 2. Ved aktivering af injektoren 2 føres smøreolien fra forsyningsledningen 31 via forgreningsrør 22 igennem flowmåleenheden 4 og via en 15 forgreningsledning 21 til respektive injektorer 2. Flowmåleenheden 4, der direkte eller indirekte måler det passerede flow, er tilsluttet den lokale kontrolboks 100, hvor der foretages en sammenligning af det forventede og faktiske flow, hvorfra eventuelle korrektioner beregnes og ændrer åbnetiden for injektorens spole 1014. I den viste udførsel sidder akkumulatoren 6 i mellem flowmåleenheden 4 og forgreningsstykket 21 20 - for på denne måde at sikre et jævnt flow henover flowmåleenheden 4, hvor trykstød og returløb i smøreolien ellers ville forstyrre flowmålingen.

Alle førnævnte cylinder specifikke kontrolbokse 100 er tilsluttet en hovedkontrolboks 200. Fra denne hovedkontrolboks 200 sendes operationsoplysninger(f.eks. planlagt 25 smøreoliemængde) til alle tilsluttede enheder via signal kabler 550 eller via et netværk. På samme måde modtager hver lokal kontrolboks 100 også oplysninger om svinghjuls position via signal kabl 601 og ud fra driftsdata fra hovedkontrolboksen 200, styres det korrekte åbnetidspunkt, samt den tilhørende åbnetid. I tilfælde af fejl udløser de lokale kontrolboks 100 en alarm, der dels udsendes via signal kabel 650 og 30 via netværk.

14 DK 177494 B1

Hovedkontrolboksen 200 får og afgiver information fra skibsmotoren omkring aktuel belastning, feedrate, olietryk og - temperatur og omdrejninger og herud fra beregnes det korrekte aktiveringstidspunkt.

5 Alternativt til den i figur 1 viste udførelsesform vil det også være muligt at lade den motor centrale hovedkontrolkontrolboks 200 erstatte de lokale cylinder kontrolbokse 100. Det vil kræve, at de cylinder eller injektor specifikke flowmålingssignaler alle sendes til hovedkontrolboksen 200, samt at hovedkontrolboksen 200, herefter direkte styrer alle injektorer. Denne fremgangsmåde vil forenkle styringssystemet, men vil 10 kræve relativ meget kabeltræk. Især på mindre og kompakte motorer kunne denne variant være anvendelig.

Endvidere vil denne udførelsesform kræve, at alle svinghjuls referencesignaler (via signal ledning 601) og load/index signaler(via signal ledning 501) leveres direkte til 15 hoved kontrolboksen 200, hvorfra eventuelle alarmsignaler udsendes (via signal ledning 506). I denne udførelsesvariant vil de enkelte injektorers magnet ventiler 1013 blive aktiveret direkte fra hovedkontrolboksen 200 via signal ledninger 120 og styre åbningen og lukningen af magnet ventiler: fælles, individuel eller både og. Alarm signaler genereres direkte af hovedkontrolboksen og sendes via signalledning 650 til 20 skibets alarm system.

Figurerne 2.1 og 2.2 viser en udførelsesvariant, hvor de cylinder lokale kontrolbokse 100 i stedet integreres i de enkelte injektorer 2, hvilket vil sige, at de cylinder lokale kontrolbokse 100 erstattes af injektor lokale kontrolbokse 101. Dette kan nødvendig-25 gøre, at der anvendes injektor lokale individuelle flowmåleenheder 4.X, dvs. en flow-måleenhed per injektor 2, samt eventuel individuelle akkumulatorer, der ligeledes placeres mellem flowmåleenhedeme 4.X og injektorerne (denne udførsel er ikke vist på tegningerne 2.1 og 2.2, hvor der kun er vist én lokal akkumulator 6 per cylinder).

30 De her viste udførelsesformer er identisk med systemet beskrevet på figur 1, dvs. at der fortsat bruges hovedkontrolboksen 200. Hovedkontrolboksen 200 behandler nu blot signalerne fra de individuelle injektorer og ikke længere de cylindervise signaler.

15 DK 177494 B1

Figur 3 viser en alternativ udførelsesform, hvor alle injektorer aktiveres samtidigt, således at spolerne 1014 (tilhørende pågældende cylinder) aktiveres på en gang via et kabel 120, der serieforbinder alle spolerne 1014 på injektorerne tilhørende samme cylinder. I denne udførelsesform er der en cylinder lokal kontrolboks 100, der styrer 5 alle injektorerne, og hvor der anvendes cylinder lokale flowmåleenheder og eventuelle akkumulatorer. Dette betyder at systemet bliver mere integreret og enkelt.

En mulig alternativ udførelsesform kunne være, at man i stedet for den i figur 3 nævnte cylinder lokale kontrolboks 100 lader én injektor lokal kontrolboks styre resten af 10 injektorerne ud fra en cylinder lokal flow målinger. Som nævnt i forbindelse med figur 2.1 og 2.2 vil denne variant betyde, at én cylinder lokal kontrolboks erstattes af én injektor lokal kontrolboks. En sådan udføreis es form vil være den absolut enkleste med et minimum af kabler, flowmetre, og så videre.

15 Principielt kunne man også have f.eks. to eller flere injektor lokale kontrolbokse, der hver uafhængig af de andre kan styre alle injektorerne til en cylinder. Kombineres dette med en overvågningsfunktion i den aktive injektor lokale kontrolboks 101 vil man kunne opbygge et redundant system, hvor man f.eks. via en relæ adgang og et kabel fortæller den efterfølgende injektor, at den skal tage over grundet fejl i en fore-20 gående injektor. Endelig kunne man få den injektor lokale kontrolboks til at udløse en alarm, når den fejler, samtidig med at den foregående injektor fejlede.

Figur 4 viser en injektor, som kan anvendes i et system af ovennævnte type. På figuren er der vist at hver cylinder 1 har et antal injektorer 2 (4 stk. er vist på tegningen 25 per cylinder). Tryksat olie tilføres igennem forgreningsrøret 21 til injektoren 2 gennem tilførselskanal 20100.

Den i figur 4 og 5 viste injektor omfatter en dyse 1001, hvor dysen 1001 via et udvendigt gevind er monteret i et indvendigt ventilhus 1006. Selve ventilhuset 1006 har en 30 flange, der delvis hviler ovenpå selve injektorhuset 1017 og delvis ovenpå en sammenspændingsflange 1007. Injektorhuset 1017 sidder monteret udvendigt på samlingen af dyse 1001 og ventilhus 1006, og hvor injektorhuset 1017 sidder monteret i en flange, f.eks. ved en prespasning. Det indvendige ventilhus 1006 består øverst af en 16 DK 177494 B1 flange med et O-ringsspor og en efterfølgende neddrejning, der gør, at ventilhuset 1006 fortsætter ” et stykke” op i spole keme/ankerhuset 1009. O-ringen 1008 sikre, at det tryksatte olie forbliver indenfor ventilhus 1006 og spole keme/ankerhus 1009. Omkring spole keme/ankerhus 1009 sidder en hovedflange 1010, der via skruer 1011 5 sammenspænder injektorhus med dyse, spole keme/ankerhus 1009 og sammenspændingsflange 1007. Samlingen af dysen/ventilhus 1001/1006 sidder i selve injektorhuset, og ved hjælp af en O-ring 1002 sikres, at der ikke kommer smuds og olierester længere oppe i injektorhuset 1017.

10 I selve spole keme/ankerhus 1009 sidder et anker/stempel 1012 med et indvendigt gevind, hvor ventillegemet 1003 er monteret, og hvor gevindsamlingen sikres ved en pinol-skrue 1013. I ankeret 1012 er der nogle kanaler 1023 til at lede den tryksatte olie videre i retning mod dysen. Den mulige vandring af ventillegeme/anker 1003/1012 er givet ved hulrummet 20200.

15 I injektoren 2 føres olien videre igennem injektoren via hulrummet 20200 og gennem kanalen 1023. Herefter fortsætter olien ud i hulrummet 1022 og gennem kanalen 1021 til hulrummet 1020, hvorfra olien føres frem via spalten 1030 til hulrummet omkring kugleventilsædet 1019. Spalten er dannet mellem ventillegemets stamme 1003 og 20 væggen 1031 i den boring, hvori ventillegemets stamme er optaget.

Når spolen 1014 aktiveres, flyttes ventillegemet 1003 i retning mod spolen 1014, indtil hulrummet 20200 er udfyldt af anker/stemplet 1012. Når ventillegemet 1003 med integreret kugle 1016 løftes fri af kuglesædet 1019, sendes tryksat olie igennem ven- 25 tilsædet 1019 via kanalen 1018 ud gennem dyseåbningen 1040. Når det elektriske signal igennem ledning (120) fra kontrol boksen 100 til injektorens spole 1013 slukkes, sikrer fjederen 1005, at injektoren 2/kuglesæde 1019 lukkes ved at presse ventillegemet 1003 og anker/stempel 1012 i retning mod kuglesædet 1019.

30 Den i figur 4 viste fjeder 1005 sikrer, at ventilen lukkes, når spolen 1013 slukkes. I figur 4 er der vist, at fjederkraften kan justeres ved at justere sammenpresningen af fjederen ved hjælp af en indstilling af positionen for møtrikken 1004.1 praksis vil den nødvendige fjederkraft til at give en tilfredsstillende hurtig lukning af ventilen kunne 17 DK 177494 B1 bestemmes ved empiriske forsøg, da der skal findes et kompromis mellem spolekraft og fjeder kraft og herefter vil sammenpresningen af fjederen være konstant og ’’møtrikken” integreres i ventillegemet i form af et anlæg/bryst, hvor fjederen ligger an.

5 Når kuglesædet 1019 er lukket igen vil den tryksatte olie i tilførselskanal 20100/20200 virke på ventillegeme 1003 således, at fjeder 1005 og olietrykket begge holder injektorens kuglesæde 1019 lukket.

Injektorens ventil funktionen udføres af et kugleventillegeme således som vist på fig.

10 4. Der er mulighed for at anvende injektorer, der sprayer og/eller danner stråler af olie samt anvende injektorer med 1 eller flere dyseåbninger 1040.

Injektoren styrer med et elektrisk signal 120, dette muliggør en fri og uafhængig styring af, hvornår injektoren/ventilen skal åbne og lukke og dermed åbningstiden.

15

Figur 5 viser principielt et system, der funktionsmæssigt svarer til systemet i figur 4.

Dog med en alternativ udførelsesform for en injektor, hvor der er mulighed for at lave trykmålinger eller prøver på eventuelle smøreolierester fra cylinderen igennem et udtag 20000 på siden af flangen. Injektoren har udvendigt på dyse/ventilhus 1001/1006 20 en spalte i forhold til injektor huset 1017, og igennem denne spalte er der forbindelse til udtaget 20000.

Claims (11)

18 DK 177494 B1

1. Injektor (2) til brug i et doseringssystem for cylindersmøreolie til store cylindre (1) i en dieselmotor, for eksempel i skibsmotorer, hvor doseringssystemet omfatter - en smøreolieforsyning, der kan udgøres af en pumpestation eller en akkumulator, 5. en forsyningsledning fra smøreolieforsyningen, - en kontrolenhed (100,200), hvor injektoren (2) har - et indløb til forbindelse med forsyningsledningen (31), - en åbne/lukkeventilenhed hvor åbne/lukkeventilen omfatter et ventillegeme med en stamme samt et samvirkende ventilsæde, samt 10. en eller flere dyseåbninger (1040)for at injicere cylindersmøreolie ind i en tilknyttet cylinder (1), og hvor - kontrolenheden (200,100) styrer hver åbne/lukkeventilenhed, kendetegnet ved, at injektoren (2) omfatter et kugleventillegeme (1003), og at der mellem kugleventille-gemets (1003) stamme og væggen i åbne/lukkeventilens ventilstyr er en spalte (1030) 15 med en bredde, der er over 10 μτη.

2. Injektor (2) ifølge krav 1, kendetegnet ved, at ventilsædet er konisk.

3. Injektor (2) ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at arealet af spalten (1030) mi-20 nimum skal svare til det samlede areal af injektorens (2) dyseåbning(er) (1040).

4. Injektor (2) ifølge krav 1, 2 eller 3, kendetegnet ved, at injektoren (2) omfatter et filter og at åbne/lukkeventilens spalte (1030) minimum har samme bredde svarende til halvdelen af filterets maskestørrelse. 25

5. Injektor (2) ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at den omfatter en elektromekanisk aktuator, fortrinsvis i form af en magnetventil eller et piezoelektrisk element.

6. Injektor (2) ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at den har et udtag (20000) til forbindelse med en returledning for at bortlede overskydende olie eller til at udføre trykmålinger. 19 DK 177494 B1

7. Injektor (2) ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at injektoren (2) omfatter et flowskueglas eller en flowswitch for visuelt eller elektronisk at indikere et faktisk flow.

8. Injektor (2) ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at den er indrettet til at arbejde med et forsyningstryk mellem 30 og 100 bar.

9. Injektor (2) ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at den er indrettet til at arbejde med kompakt jet(s). 10

10. Injektor (2) ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at den er indrettet til at arbejde med forstøvet spray(s).

11. Injektor (2) ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at 15 spaltebredden (1030) mellem ventillegemets stamme og en boring hvori stammen er optaget som minimum har den halve størrelse af tværsnitsmål for en dyseåbning (1040).