DK177620B1 - Doseringssystem for cylindersmøreolie til store dieselmotorcylindre samt fremgangsmåde til dosering af cylindersmøreolie til store dieselmotorcylindre - Google Patents

Abstract

Der beskrives et doseringssystem for cylindersmøreolie til store dieselmotorcylindre (5), for eksempel i skibsmotorer (32), og omfattende en central smøreolieforsyning, for eksempel en central pumpestation (1), en forsyningsledning (31) samt en returledning (33) fra/til smøreolieforsyningen for cirkulation af smøreolien, et antal injektorer (6), der modsvarer cylinderantal i motoren eller et multiplum heraf, og som er indrettet for via en dyseåbning (20) at injicere cylindersmøreolie ind i en tilknyttet cylinder, og som via afgreningsledninger (7,15,16) er forbundet med nævnte forsynings- og returledninger, åbne/lukkeventilenheder (3), der er placeret i afgreningsledningerne (15,16) mel lem injektorerne (6)og nævnte forsynings- og returledninger, samt en kontrolenhed (25), der styrer hver åbne/lukkeventilenhed (3). For at opnå en fleksibel central styring af injiceret oliemængde samt præcis styring af timing, er systemet opbygget således, at åbne/lukkeventilenhederne (3) har et første indløb (P) og et første udløb (R), som kan forbinde et første kammer (22) bag et fjederpåvirket lukkeelement (18) i injektorerne med forsyningsledningen (31) henholdsvis returledningen (33). Injektoren (6) har endvidere et andet kammer (24) foran injektorens lukkeelement (18), hvilket andet kammer er forbundet med en afgreningsledning (7), som forbinder injektorens andet kammer med forsyningsledningen (31). Kontrol enheden (25) er i det mindste forbundet med åbne/lukkeventilenhederne (3).

Description

i DK 177620 B1

Doseringssystem for cylindersmøreolie til store dieselmotorcylindre samt fremgangsmåde til dosering af cylindersmøreolie til store dieselmotorcylindre

Opfindelsens område 5 Den foreliggende opfindelse angår et doseringssystem for cylindersmøreolie til store cylindre i en dieselmotor, for eksempel i skibsmotorer, og omfattende - en central smøreolieforsyning, der kan udgøres af en central pumpestation eller en central akkumulator, - en forsyningsledning fra smøreolieforsyningen, 10 - et antal injektorer, der modsvarer cylinderantal i motoren eller et multiplum heraf, og som er indrettet for via en eller flere dyseåbninger at injicere cylindersmøreolie ind i en tilknyttet cylinder, og som via afgreningsledninger er forbundet med nævnte forsyningsledninger, - åbne/lukkeventilenheder, der er placeret i afgreningsledningerne mellem injektorer-15 ne og nævnte forsyningsledninger, samt - en kontrolenhed, der styrer hver åbne/lukkeventilenhed.

Opfindelsen angår endvidere en fremgangsmåde til dosering af cylindersmøreolie til store cylindre i en dieselmotor, for eksempel i skibsmotorer, og omfattende trinnene 20 for tryksætning af smøreolien i en central smøreolieforsyning, der kan udgøres af en central pumpestation eller en central akkumulator, fremføring af smøreolien gennem en forsyningsledning, injicering af cylindersmøreolie ind i en tilknyttet cylinder via et antal injektorer, der modsvarer cylinderantal i motoren eller et multiplum heraf, og som hver er indrettet med en eller flere dyseåbninger, og som via afgreningsledninger 25 forbindes med nævnte forsyningsledning ved åbning og lukning af åbne/iukkeventilenheder, der er placeret i afgreningsledningerne, samt styring af hver åbne/lukkeventil enhed ved hjælp af en kontrolenhed.

Opfindelsens baggrund 30 Det har traditionelt været almindeligt at anvende smøreapparater, som er mekanisk forbundet med og drives af krumtapakslen på den motor, som skal smøres. Dette er DK 177620 B1 2 systemer, hvor der er begrænset fleksibilitet i ændring af den tilførte smøreoliemængde, især hvis der skal foretages en ændring, medens motoren er i drift. Der kendes mange eksempler på systemer til cylindersmøring, og hvor det tilstræbes at opnå en fleksibel og præcis timing og mængde for cylindersmøring uafhængigt af rotationen af 5 motorens krumtapaksel.

Et eksempel på et system til cylindersmøring af den type, der er nævnt indledningsvis, og som let kan monteres i en stor dieselmotor med flere cylindre, er for eksempel beskrevet i EP 1,426,571. Systemet muliggør en elektronisk styring af den oliemængde, 10 der injiceres afhængig af det behov, som er fremkaldt under en givet driftssituation.

Det beskrevne system stiller store krav til tæthed på grund af de høje lukketryk, der kræves i åbne/lukkeventileme, der er anbragt i afgreningsledninger imellem injektorerne og forsyningsledningen fra trykkiiden. Dette er især tilfældet i systemer, hvor der etableres cylindersmøring med en injicering af smøreolieunder høje smøreolietryk, 15 for eksempel på 40 bar eller højere. Endvidere vil det beskrevne system stille meget høje krav til ensartet viskositet, ensartet trykforhold, ensartet temperatur, ensartede rørlængder med videre for at kunne etablere en nøjagtig styring af den leverede smøreoliemængde per tid. Dette giver endvidere en usikkerhed med en præcis styring af timing for olieinjiceringen.

20

Med et system ifølge den foreliggende opfindelse, kan der opnås fordele når der operere med lavere tryk for eksempel mellem 25 og 70 bar men typisk på 40 bar og derover.

Opfindelsens formål 25 Det er formålet med den foreliggende opfindelse at tilvejebringe et teknisk enkelt system for elektronisk styret smøring af cylindre i store dieselmotorer, hvorved det er muligt at opnå en fleksibel central styring af injiceret oliemængde samt præcis styring af timing. Det er især formålet at anvise et system for injicering af smøreolie til smøring af cylindrene ved smøring med høje smøreolietryk, for eksempel på 40 bar og 30 derover samt anvise et system, der er mere robust overfor smøreolieviskositet og tryk-forhold i forsyningsrørene end det er tilfældet i de kendte systemer.

3 DK 177620 B1

Beskrivelse af opfindelsen

Dette opnås ifølge den foreliggende opfindelse med et system af den indledningsvis nævnte type, der er særpræget ved, at injektorerne via andre afgreningsledninger er forbundet med en returledning til smøreolieforsyningen for cirkulation af smøreolien, 5 at åbne/lukkeventilenliedeme er tilknyttet returledningen idet de er placeret i de andre afgreningsledninger mellem injektorerne og returledningen, at åb-ne/lukkeventilenhedeme har et første indløb og et første udløb, som forbinder et første kammer bag et Ijederpåvirket lukkeelement i injektorerne med forsyningsledningen henholdsvis returledningen, at injektoren har et andet kammer foran injektorens luk-10 keelement, hvilket andet kammer er forbundet med en tredje afgreningsledning, som forbinder injektorens andet kammer med forsyningsledningen, og at kontrolenheden i det mindste er forbundet med åbne/lukkeventilenhedeme.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er særpræget ved, at injektorerne via andre af-15 greningsledninger forbindes med en returledning til smøreolieforsyningen for cirkulation a smøreolien, at åbne/lukkeventileme tilknyttes returledningen idet de er placeret i de andre afgreningsledninger mellem injektorerne og returledningen, at åbne/lukkeventilenhedeme via et første indløb og et første udløb forbinder et første kammer bag et Ijederpåvirket lukkeelement i injektorerne med forsyningsledningen 20 henholdsvis returledningen, at injektoren har et andet kammer foran injektorens luk-keelement, hvilket andet kammer forbindes med en tredje afgreningsledning, som forbinder injektorens andet kammer med forsyningsledningen, og at styringen af oliedoseringen foretages ved åbning og lukning af åbne/lukkeventilenhederne i afgrenings-ledningeme mellem injektorerne og returledningen.

25

Systemet ifølge den foreliggende opfindelse er således baseret på, at injektorernes kammer foran lukkeelementet konstant er forbundet med forsyningsledningen og således står under et konstant fødetryk, der leveres af en smøreoliepumpe. Denne smø-reoliepumpe kan være elektrisk drevet eller være mekanisk drevet.

Injektorernes kammer bag lukke elementet er forbundet med forsyningsledningen og står således under samme tryk, som det tryk, der hersker i kammeret foran lukkeele- 30 DK 177620 B1 4 mentet, når injektorerne er lukket, idet lukkede mentet af en Jjeder er presset mod dyseåbningen.

Injektoren åbnes ved, at trykket i kammeret bag lukkeelementet ijemes. Dette sker 5 ved at omstille åbne/lukkeventilenhederne og forbinde kammeret bag lukkeelementet med returledningen. Herved vil trykket i smøreolien i kammeret foran lukkeelementet overvinde kraften i Rederen således, at lukkeelementet forskydes væk fra dyseåbningen. Herved sker en injicering øjeblikkelig med et tryk, der fra starten af injiceringen svarer til trykket i smøreolien. Trykket i forsyningsledningen kan typisk være 70 bar 10 eller højere.

Injektoren lukkes ved, at trykket i kammeret bag lukkeelementet igen etableres. Dette sker ved at omstille åbne/lukkeventilenhederne og forbinde kammeret bag iukkeele-mentet med forsyningsledningen. Herved vil trykket i smøreolien i kammeret bag luk-15 keelementet sammen med fjederen overvinde trykket i smøreolien i kammeret foran lukkeelementet, således at lukkeelementet forskydes til anlæg mod dyseåbningen.

Herved afbrydes injiceringen øjeblikkeligt.

Den indsprøjtede oliemængde kontrolleres ved at styre injektorernes åbningstid, altså 20 den tid, som trykket i kammeret bag lukkeelementet er ijernet. Da der næsten intet forbrug er i afgreningsledningen mellem injektoren og returledningen til at åbne og lukke injektorerne, så kan disse styres meget nøjagtigt.

Injektorernes åbningstider kan findes ud fra erfaringsværdier. Disse erfaringsværdier 25 kan omfatte data for olie, tryk, flow, smøreolie behov med videre og kan være lagret i kontrolenheden. Disse data benyttes til styring af åbne/lukkeventilenhederne bevægelser og dermed injektorernes åbningstider.

De erfaringsværdier der benyttes kan eventuelt korrigeres ud fra data der indhentes fra 30 målinger af olieflow.

Systemet kan fungere med en eller to enkle smøreoliepumper. Disse kan have en relativ lav kapacitet, da pumpekapaciteten kun skal være lidt større end motorens maksi- DK 177620 B1 5 male smøreo] icforbrug. Samtidig omsættes pumpernes energi til opvarmningen af smøreolien og åbne/lukkeventilenhedeme.

Systemet er beregnet til brug ved forskellige typer cylindersmøring, for eksempel SIP 5 smøring (for eksempel beskrevet i W00028194), spraysmøring, strålesmøring med en eller flere oliestråler per injektor (for eksempel beskrevet i EP 1 350 929), pulsejet smøring (for eksempel beskrevet i brochuremateriale fra Wårtsilå) eller kombinationer heraf. Når systemet forklares ud fra specifikke anvendelsesområder, som for eksempel SIP smøring, så skal dette ikke betragtes som en begrænsning af systemet men blot 10 som et eksempel på særlige fordele der opnås med systemet.

Alle sårbare funktioner, som slaglængdeindstilling, overtryksventiler for SIP ventilerne med overvågning samt funktions sensorer er overflødige. Det eneste, som er tilbage, er de to sammenkoblede magnetventiler og eventuelt en simpel volumenmåler, for 15 eksempel i form af en ovalhjulsmåler.

Det bemærkes at et system ifølge en alternativ udførelsesform kan opbygges uden volumenmåler. Ved empirisk arbejde (eller anlægsspecifikt arbejde ved installering) bestemmes sammenhængen mellem ’’åbnetider” og leverede smøreoliemængder for et 20 system. Herved vil behov for volumenmåler eller flowmåling være overflødig.

I et sådan system uden volumenmåler vil man fortrinsvis udforme rørføringer, ventiler pumper med videre således at der sikres en konstant temperatur af smøreolie/rør.

25 Samtidigt formodes det, at SIP ventilernes følsomhed over for mikropartikler i smøreolien formindskes, da der kun, medens ventilerne, er åbne er trykfald over nålestyret.

Der er heller ikke risiko for at ventilerne åbner for cylindertrykket, da lukketrykket altid vil være meget højere.

30 Injektorerne kan forenkles, da krav til tolerancer og pasninger mellem lukkeele-ment/nål og kammer/styr vil kunne slækkes da disses indflydelse på den leverede smøreoliemængde stort set vil kunne negligeres..

DK 177620 B1 6

Ifølge en yderligere udførelsesform for opfindelsen er doserings systemet særpræget ved, at der i afgreningsledningen, som forbinder injektorens andet kammer med forsyningsledningen, er placeret en volumenmåler for måling af den tilførte smøreolievolumen per cylinder, og at kontrolenheden er forbundet med volumenmåleren.

5

Ifølge en yderligere udførelsesform for opfindelsen er fremgangsmåden særpræget ved, at der foretages en volumenmåling af den tilførte smøreoliemængde per cylinder i en afgreningsledning, der forbinder et andet kammer foran injektorens lukkeelement med forsyningsledningen.

10

Injektorerne kammer hvorfra der foretages injicering forsynes således med smøreolie gennem volumenmåleren, der er indskudt i et fælles rør, som forbinder dem med forsyningsledningen.

15

Herved bliver det muligt at måle den tilførte olievolumen per cylinder og herved at bestemme injiceringstiden for et givet olieforbrug. Fortrinsvis måles den tilførte oliemængde per cylinder med en volumenmåler, for eksempel i form af en ovalhjulsmåler.

Tiden for injiceringen kan reguleres over en PID (Proportional-Integral-Derivative) 20 reguleringssløjfe. Dette er en lukketsløjfe regulering, hvor der kompenseres for eventuelle afvigelser, som måtte være målt.

Volumenmåleren anvendes samtidig for at overvåge doseringssystemets funktion.

Hvis den ikke viser forbrug, er der noget galt. Hvis den viser afvigende forbrug ud 25 over det forventede, må det formodes, at en injektor enten er utæt eller er stoppet.

Andre alarmfunktioner som kan overvåges via detektorer og registreres af kontrolenheden er svigtende olietryk, for højt modtryk i filtre, for høj eller lav olietemperatur eller computerrelaterede fejl. Kontrolenheden omfatter et elektronisk styresystem, 30 som er baseret på en computer, der kan have udvidelseskort for motorer med over otte cylindre.

DK 177620 B1 7

Der kan tillige være tilvejebragt et backup system, der omfatter let udskiftelige enheder, injektorer, åbne/lukkeventilenheder, computer prints osv. eller duplikering af funktioner. For eksempel kan større motorer opdeles, så der er 2 computere, 2 åbne/lukkeventilenheder, 2 transmittere og to netværk. Det ene system styrer hver anden 5 injektor i en cylinder og det andet system styrer de resterende injektorer. I tilfælde af fejl stoppes det fejlramte system, og det anden fortsætter med fordoblet mængde, indtil fejlen er repareret.

Ifølge en alternativ udførelsesform er fremgangsmåde særpræget ved, at der etableres 10 en empirisk bestemmelse af sammenhæng mellem åbnetider og leverede smøreoliemængder for et system og at disse data lagres i kontrolenheden og benyttes til styring af oliedoseringen.

Systemet kan opbygges uden volumenmåler/volumenmåling. Ved empirisk arbejde 15 (eller anlægsspecifikt arbejde ved installering) bestemmes sammenhængen mellem ’’åbnetider” og leverede smøreoliemængder for et system. Herved vil behov for volumenmåler eller flowmåling være overflødig.

I et sådan system uden volumenmåler vil man fortrinsvis udforme rørføringer, ventiler 20 pumper med videre således at der sikres en konstant temperatur af smøreolie/rør.

Ifølge en yderligere udførelsesform for opfindelsen er doserings systemet særpræget ved, at åbne/lukkeventilenheden er forbundet således, at injektorernes første og andet kammer er forbundet med forsyningsledningen i injektorens lukkede tilstand, og såle-25 des at injektorernes første kammer er forbundet med returledningen i injektorens åbne tilstand. Til rørsystemet for hver motorcylinder er der således tilsluttet et antal injektorer til en åbne/lukkeventiienhed, som gennem et fælles rør er tilsluttet injektorernes returolieside.

30 Ifølge en yderligere udførelsesform for opfindelsen er fremgangsmåden særpræget ved, at injektorernes første og andet kammer, der er dannet bagved henholdsvis foran injektorens lukkeeiement, forbindes med forsyningsledningen i injektorens lukkede DK 177620 B1 8 tilstand, og at injektorernes første kammer er forbundet med returledningen i injektorens åbne tilstand.

Ifølge en yderligere udførelsesform for opfindelsen er doserings systemet særpræget 5 ved, at der er tilvejebragt én åbne/Iukkeventilenhed samt én volumenmåler (hvis en volumenmåler anvendes) for alle injektorer, der er monteret i én cylinder. Dette gør det muligt at forenkle opbygningen af do sering s systemet og forenkler tillige styringen i forhold til et system, hvor der er monteret en åbne/lukkeventilenhed samt en volumenmåler for hver injektor.

10

Ifølge en yderligere udførelsesform for opfindelsen er doserings systemet særpræget ved, at åbne/lukkeventilenheden via en port er forbundet med hver af injektorerne via forbindelsesrør, som er lige lange. Herved sikres ensartet responstid for de enkelte injektorer, da længden af de individuelle rørstykker på injektorernes returside så vidt 15 som muligt er ens til alle injektorer.

Ifølge en yderligere udførelsesform for opfindelsen er doserings systemet særpræget ved, at forsyningsledningen samt returledningen ved deres ende fjernest fra smøreolieforsyningen omfatter en trykventil, der sikrer en styret cirkulation af smøreolien. Så-20 ledes kan smøreoliepumper med filtre og motorskabe og andre elementer monteres ved enden af motoren eller et andet hensigtsmæssigt sted.

Fortrinsvis vil rørsystemet for smøreolien omfatte forsyningsledningen for fremførsel af smøreolie under tryk og returledningen for returnering af overskydende smøreolie 25 til smøreoliepumpen, og disse vil være monteret langs motorens længdeakse. Oliesy-stemets trykventil monteres i motorens modsatte ende i forhold til smøreoliepumperne, så olien hele tiden cirkuleres i hele rørsystemet. Herved omsættes pumpens energi til opvarmning af smøreolien i rørledningen, og det er muligt at sikre en ensartet temperatur. Dette forhindrer lokal overhedning af olien, og det er muligt at eliminere be-30 hovet for køling af smøreolien.

Ifølge en yderligere udførelsesform for opfindelsen er doserings systemet særpræget ved, at åbne/lukkeventilenheden omfatter mindst to indbyrdes forbundne ventiler.

DK 177620 B1 9 Således kan åbne/lukkeventilenheden, som styrer trykket i afgreningsledningen, der er forbundet med returledningen, omfatte to magnetventiler, der er sammenkoblet, så de hver for sig styrer henholdsvis åbningstid og lukketid.

5 Åbne/lukkeventilenheden er placeret ud for hver cylinder, hvis de er redundante, ellers mellem to cylindre. De kan forbindes til et rørsystem på cylinderen via to korte rør, såfremt cylinderen er dannet med færdigmonterede injektorer og rørsystem til at forbinde disse injektorer. For let adskillelse kan der som alternativ til to forbindelsesrør anvendes slanger og konnektorer.

10 Åbne/lukkeventilenheden består typisk af to trevejs magnetventiler, der er forbundet således, at den ene ventil åbner for injektorerne ved at sænke trykket i injektorernes returiedning, og den anden ventil lukker injektorerne ved at tryksætte injektorernes returledning igen.

15 Årsagen til at bruge to ventiler er, at injektorernes åbningstid kun er nogle få millisekunder afhængig af den ønskede oliemængde, som injektoren skal levere. Normale kommercielt tilgængelige magnetventiler har meget længere responstid end nødvendigt til opnåelse af små mængder injiceret smøreolie. Ved at anvende en overlapning 20 af bevægelse for de to ventiler bliver det muligt at opnå meget korte åbningstider af injektorerne og dermed også mulighed for en præcis afgivning selv af små mængder smøreolie ved anvendelse af enkle og billige ventiler, som har en lang responstid.

Alternativt er det også mulig at anvende et fast indstillet overlap mellem de to venti-25 lers bevægelse og variere på trykket i forsyningsledningen for derved at justere den mængde smøreolie der injiceres. Dette er særlig en fordel ved injicering af små mængder smøreolie.

Det foretrækkes, at hver åbne/lukkeventilenhed og volumenmåler er forbundet med 30 computeren via et skærmet kabel, for eksempel et otteleder skærmet kabel (2 ledere per magnetventil og 4 ledere til volumenmåleren). Det er også muligt med fordel at anvende et kabel for strømforsyning og et for signaioverførsei for at formindske antal- DK 177620 B1 10 let af ledere, som skal føres ind i computeren. Systemet kan således have meget forenklet rørføring og kabeltrækning.

Et display kan være monteret på eller tæt ved motoren. Herpå kan simple funktioner 5 indstilles og aflæses. Overordnede funktioner og indstillinger vil almindeligvis være baseret på en computer, der er placeret i et kontrolrum.

Smøreoliemængden til den enkelte cylinder kan kontrolleres ved måling af det aktuelle forbrug og gennem en reguleringssløjfe justeres åbningstiden for åbne/lukkeventil-10 enhed til opnåelse af den ønskede smøreoliemængde.

Smøringstidspunktet samt smøreoliemængden, kontrolleres af kontrolenheden, som styrer hver åbne/lukkeventilenhed ud fra givne data og målinger, som er lagret i eller målt via sensorer og tilført til kontrolenheden. Volumenmåleren udfører således en 15 overvågningsfunktion af injektorerne i den enkelte cylinderenhed ved, at kontrolenheden sammenligner det aktuelle forbrug med det forventede forbrug ved oliens givne tryk og temperatur, som vil afvige ifald en dysse er læk eller stoppet.

Ifølge en yderligere udførelsesform for opfindelsen er fremgangsmåden særpræget 20 ved, at styringen af oliedoseringen omfatter en styring af åbningstider og holdetider for mindst to ventilelementer i åbne/lukkeventilenheden. Dette giver som nævnt en meget enkel mulighed for præcis justering af selv små smøreoliemængder.

Kontrolenheden kan indgå i et computersystem med en central computer, der etablerer 25 en styring at systemet ifølge opfindelsen. Ifølge en særlig udførelsesform omfatter den centrale computer to Pc’er. En hoved-pc og en backup-pc.

Styringen er lavet så fleksibel, at alle gængse operation modes kan anvendes: -rpm-afhængig regulering, det vil sige ureguleret drift, 30 -bhp-afhængig regulering, det vil sige last-afhængig regulering af smøreolie mængden, -mep-afhængig regulering, det vil sige cylinder-tryk afhængig regulering af smøreolie, eller 11 . /7620 B1 -load change - afhængig regulering, det vil sige ekstra smøring i forbindelse med last-ændringer.

Derudover er det muligt at etablere et fleksibelt styresystem, der i høj grad muliggør 5 bruger-specificerede reguleringsalgoritmer, herunder: -varianter af standard operation modes.

-mulighed for reguleringsalgoritmer, der helt eller delvis baseres på kunde-specificerede data-input, f.eks. diverse sensor-baserede data-input (FE-indhold, cylinder-tryk, cylinder-temperatur osv..) inputtene kan både anvendes på hele motoren 10 samlet eller per cylinder.

- mulighed for ”overlay”-modes, hvor brugeren selv definerer og beskriver reduktions- og/eller forøgelsesprocenter.

Styringen foretages med en mulighed for at foretage en lokal dataopsamling i/ved den 15 enkelte cylinder samt en overordnet styring med mulighed for at kontrollere at de le verede smøreoliemængder svarer til de forventede/planlagte smøreoliemængder.

Det er muligt at etablere en lokal styring hvorved brugeren har mulighed for at foretage en lokal dataopsamling i/ved den enkelte cylinder og bruge disse online data input 20 til at justere leveringsmængder og eventuel timingtidspunkt. F.eks. kunne man montere temperatur-følere i cylinderen, flowmålere på brændstoftilførslen til de enkelte cylindre og efterfølgende definerede, hvorledes styringen skal regulere timing og mængder i forhold hertil.

25 Hertil kommer at der kan indsamles lokale tilstands-oplysninger for de enkelte cylindre, f.eks. vil det være muligt at montere flowmålere og/eller temperatur følere ved de enkelte injektorer og via netværket levere disse tiistandsopiysninger til en overordnet styring, hvor man på den måde, f.eks. far mulighed for at kontrollere at de leverede smøreoliemængder svarer til de forventede/planlagte smøreoliemængder.

Endvidere kan flowmåling udføres på alternative måder.

30 DK 177620 B1 12 I stedet for at kontrollere funktionen via flowmåleren, kan der indbygges en overvågning på at de to ventilglidere skifter position. For eksempel kan der indbygges en eller to induktive aftastere per ventil. Disse aftastere registrerer når ventilglideme er i de relevante yderpositioner. En sådan alternativ løsning kan valgfrit kombineres med at 5 man montere to flowmålere på henholdsvis forsynings- og returledningen i umiddelbar forbindelse af pumpestation. Herved er det muligt at kontrollere det samlede forbrug for hele systemet.

Ifølge et yderligere alternativ kan flowmålerne ændres fra at være en lokal enhed per 10 doseringsenhed til et system, hvor der anvendes to flowmålere på henholdsvis forsynings- og returledningen i umiddelbar forbindelse af pumpestation. Herved det samlede forbrug for hele systemet kontrolleres.

I de ovenfor omtalte udførelsesformer er det antaget at forsyningstrykket til injekto-15 rerne er konstant. Det er imidlertid også muligt at have udførelsesformer hvor der ope reres med variabelt arbejdstryk i forsyningsledningen for smøreolien. Det er således muligt at variere arbejdstrykket afhængigt af de for forhåndenværende forhold (doseringsmængder, temperaturer, trykket inde i cylinderen, cylinderens/motorens belast-ning/load, osv.).

20

Ifølge en yderligere udførelsesform kan der ved mindre doseringsmængder opereres med et højere forsyningstryk i forsyningsledningen således, at den doserede smøreoliemængde fordeles bedre. En sådan løsning ville kræve at der indbygges en trykreguleringsventil omkring pumpestationen således at man centralt via kontrolenheden 25 og afhængig af forud registrerede data kan foretage en trinløs regulering af forsyningstrykket. Herved kan den doserede olie vil blive leveret i en efter forholdene optimal form.

Som en yderligere alternativ udførelsesform kan man lave en teknisk enkel løsning, 30 hvor man i stedet for en trinløs trykreguleringsventil bruger en on/off magnetventil, der automatisk kan hæve eller sænke tryk niveauet.

DK 177620 B1 13

Tegningsb eskrivelse

Opfindelsen vil herefter blive forklaret nærmere under henvisning til den medfølgende tegning, hvor fig. 1 viser en principskitse for opbygning af et doseringssystem ifølge opfindelsen 5 i en motor med 5 cylindre og med en central smøreolieforsyning i form af en central pumpestation, fig. 2 viser en principskitse for opbygning af en ventilenhed med to 3-vejs ventiler til brug i det i fig. 1 viste doseringssystem, og illustreret med tre forskellige arbejdsstillinger A, B og C for ventilenheden i lukket og åben tilstand, 10 fig- 3 viser et diagram til illustration af tidsforløb for en indsprøjtningscyklus, hvor den i fig. 2 viste ventilenhed anvendes i det i fig. 1 viste doseringssystem, fig. 4 viser et sidebillede af en ventilenhed, fig. 5 viser et sidebillede af den i fig. 4 viste ventilenhed ifølge pilene V-V i fig. 4, fig. 6 viser er billede svarende til fig. 1, men til illustration af et system hvor der 15 anvendes en central smøreolieforsyning i form af en central akkumulator, fig. 7 viser er billede svarende til fig. 1, men til illustration af et system hvor der anvendes flowmålere på henholdsvis forsynings- og returledningen, fig. 8 viser er billede svarende til fig. 1, men til illustration af et system hvor der flowmålere på henholdsvis forsynings- og retur ledningen sammen med en 20 registrering af ventilglidernes position, fig. 9 viser er billede svarende til fig. 1, men til illustration af et system hvor der arbejdes med variabelt arbejdstryk i smøreolien, og fig. 10 viser er billede svarende til fig. 1, men til illustration af et yderligere system hvor der opereres med variabelt arbejdstryk i smøreolien.

25 Detaljeret beskrivelse af opfindelsen

Systemet omfatter en pumpestation 1. Cylindersmøreolie ledes under tryk fra pumpestationen 1 gennem en forsyningsledning 31, som løber langs fem cylindre 5 i motoren 32 til en trykventil 2 for enden af motoren 5. Overskydende smøreolie ledes gennem en parallelt forløbende returledning 33 og føres tilbage til pumpestationen. Herved 30 omsættes pumpens energi til opvarmning af smøreolien i forsynings- og returlednin-geme 31,33 og sikrer rimelig konstant temperatur af olien i forsynings- og returledningerne, og forhindrer lokal overhedning af olien. Pumpestationen 1 forsynes med olie gennem en tilførselsledning 34.

DK 177620 B1 14

Pumpestationen 1 omfatter to pumper 11, to filtre 12, 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 34 således, at filtrene 12 kan renses under drift. De to pumper 11 står stand by for hinan-5 den og starter automatisk op ved faldende olietryk.

Til forsynings- og returledningen 31,33 er der for hver motorcylinder 5 tilsluttet en åbne/lukkeventilenhed 3, der har en port P, der er forbundet med forsyningsledningen 31 og en port R, der er forbundet med returledningeme 33 via første og andre afgre-10 ningsledninger 15, 16. Hver åbne/lukkeventilenhed 3 har en port A, der gennem et fælles rør 8 forbundet med et antal smøreolieinjektorer 6, der er monteret i motorcy-linderen 5. Det fælles rør 8 er forbundet med injektorernes returledning 17 (se fig. 2). Injektorerne 6 forsynes med smøreolie til injicering i motorcylinderen (5) fra forsyningsledningen 31 gennem en tredje afgreningsledning 7, hvori der er monteret en 15 volumenmåler 4.

Som nævnt tidligere kan et system alternativt opbygges uden volumenmåler. Ved empirisk arbejde (eller anlægsspecifikt arbejde ved installering) bestemmes sammenhængen mellem ’’åbnetider” og leverede smøreoliemængder for et system.

20 Åbne/lukkeventilenheden 3 består af to trevejs ventiler VI og V2 (typisk magnetventiler), der er forbundet således som vist i fig. 2.1 fig. 2 er der til illustration kun vist én injektor 6 tilknyttet til åbne/lukkeventilenheden 3. Hver ventilenhed har to porte P, som er forbundet med forsyningsledningen 31, og en port R, som er forbundet med 25 returledningen 33. Endvidere er de to ventiler VI og V2 indbyrdes forbundne via portene B og C.

Endvidere ses en kontrolenhed 25, der via en forbindelse 26 er forbundet med åbne/lukkeventilenheden 3, der modtager styresignaler fra kontrolenheden, og som sen-30 der feed-back information tilbage til kontrolenheden 3. Kontrolenheden 25 far via en forbindelse 27 feed-back information fra volumenmåleren 4. Disse forbindelser vil være tilvejebragt i et antal, som modsvarer cylinderantallet i motoren.

DK 177620 B1 15

Kontrolenheden vil endvidere have en række yderligere forbindelser for en normal drift med feed-back signaler, for eksempel fra krumtapaksel, motorbelastning, trykforhold, smøreolietemperatur, forprogrammerede data og lignende, og styresignaler, for eksempel til alarmer, løbende dataopsamling og lignende.

5 I fig. 2A ses injektoren 6 med et lukkeelement 18, der har en spids ende 19, som lukker injektorens 6 dyseåbning 20, hvorigennem en smøreoliespray 21 (se fig. 2B) injiceres i cylinderen 5. Ved en bagest ende af lukkeelementet 18 er der dannet et første kammer 22, hvor der er anbragt en fjeder 23, der presser lukkeelementet i lukkende 10 anlæg mod dyseåbningen 20. Foran lukkeelementet 18 er der omkring spidsen dannet et andet kammer 24, der forsynes med smøreolie, til injicering i motorcylinderen 5, fra forsyningsledningen 31 gennem afgreningsledningen 7.

Det ses, at injektorens returledning 17, når injektoren er lukket, er under fuldt forsy-15 ningstryk via porten A og det fælles rør 8. Således åbner den ene ventil VI for injektoren 6 ved at sænke trykket i injektorens returledning 17, og den anden ventil V2 lukker injektoren 6 ved at tryksætte retur ledningen 17.

Fig. 2B viser VI aktiveret, og trykket i injektorens første kammer 22 bag lukkeele-20 mentet kan undslippe gennem VI og V2 til returport R, som har meget lavere tryk end forsyningsporten P. Forsyningstrykket i smøreolien fra afgreningsledning 7 overvinder fjedertrykket og presser lukkeelementet 18 tilbage fra sit lukkende anlæg mod dyseåbningen 20, så smørolien 21 injiceres ind i cylinderen 5. Dette sker med det høje forsyningstryk der hersker i det andet kammer 24 helt fra begyndelsen af injiceringen.

25

Fig. 2C viser både VI og V2 aktiveret. Herved åbner V2 for porten P, der er forbundet med forsyningsledningen 31, og olien presses gennem VI til det første kammer 22 og påtrykkes lukkeelementets 18 bagside. Herved er trykket på begge sider af lukkeele-mentet 18 lige stort, så fjederen 23 presser lukkeelementet frem og lukker dyseåbnin-30 gen 20.

Herefter deaktiveres VI for at opretholde trykket på injektorens bagside, før V2 kan deaktiveres, og en ny cyklus kan begynde igen.

DK 177620 B1 16

Ved at bruge to ventiler VI og V2 er det muligt at opnå, at injektorens 6 åbningstid kun er nogle fa millisekunder afhængig af den ønskede oliemængde, som injektoren skal levere.

5 Fig. 3 viser tidsforløbet for en indsprøjtningscyklus. Kontrolenheden 25 far til tiden TI et positions signal 28 for krumtapvinklen og dermed stemplets placering i cylinderen 5 og afsender et aktiveringssignal til tiden T2 til ventilen VI. Ventilen VI starter injektion af smøreolie i cylinderen til tiden T3 med en forsinkelse 29, der er angivet ved T3-T2. Ligeledes sender kontrolenheden 25 et aktiveringssignal T4 til ventilen V2 10 for at stoppe injektionen af smøreolie. Ventilen V2 aktiveres og lukker for injektionen af smøreolien til tiden T5 med en forsinkelse 30, der er angivet ved tipsintervallet T5-T4. Deaktivering af ventilerne VI og V2 sker til tiderne T6 og T7.

Smøreoliemængden til den enkelte cylinder 5 kontrolleres ved måling af det aktuelle 15 forbrug med volumenmåleren 4, og ved tilbagemelding til kontrolenheden 25 justeres åbningstiden for injektoren 6, hvis der optræder afvigelse fra en given værdi, som er lagret i kontrolenheden.

Smøringstidspunktet samt smøreoliemængden kontrolleres af kontrolenheden 25, som 20 styrer hver cylinders 5 åbne/lukkeventilenheden 3 ud fra givne data og målinger, som er lagret i kontrolenheden 25.

For at sikre ensartet responstid for de enkelte injektorer 6 opdeles det fælles rør 8 på injektorernes returside i enkelte stykker rør, således at rørlængden 8 mellem hver in-25 jektor 6 og den tilknyttede åbne/lukkeventilenhed 3 er ens.

Volumenmåleren 4 har samtidig den funktion ved overvågning af, at kontrolenheden 25 fungerer. Volumenmåleren 4 registrerer et forbrug, når den er aktiveret af kontrolenheden 25. De enkelte injektorer 6 for hver cylinder 5 kontrolleres ligeledes ved, at 30 kontrolenheden 25 sammenligner det aktuelle forbrug med det forventede, ved oliens givne tryk og temperatur. Der vil for eksempel optræde afvigelser, hvis en injektor 6 er læk eller stoppet. Som følge heraf udsender kontrolenheden 25 en alarm.

DK 177620 B1 17

For opnåelse af yderligere driftsikkerhed kan systemet fordobles, så hver anden injektor 6 i en cylinder 5 bliver forsynet fra et selvstændigt smøresystem med alle funktioner, og den anden halvdel fra en tilsvarende enhed, som overvåger hinanden, og ved fejl overtager det ikke fejlramte system hele cylindersmøringen ved at fordoble smø-5 reoliemængden fra dens halvdel af dysserne.

Et arrangement for åbne/lukkeventilenheden 3 for to cylindre 5 er vist i fig. 4 og 5.

Det viste arrangement anbringes ved hjælp af et beslag 35 og montageskruer 36 mellem to cylindre 5. Den viste enhed er opbygget med to identiske åb-10 ne/iukkeventilenheder 3 for at få redundans.

Hver af de to åbne/lukkeventilenheder 3 har en ventilblok 37 med en omstillingsventil 38, der kan stilles i en åben og en lukket stilling. Arrangementet omfatter endvidere en flow kontrolblok 39 samt en terminalboks 45 med flowindikator 40 og on/off indika-15 torer 41,42 for magnetventileme samt en ventilkontrolblok 43, hvorpå de to magnetventiler 44 er fastgjort. Forbindelsesledninger 8,15,16 og porte A,P,R er forsynet med samme referencenumre, som er angivet i forbindelse med beskrivelsen af det i fig. 1 viste system.

20 Fig. 6 viser en alternativ udførelsesform til det system der er vist i fig. 1. Identiske eller tilsvarende elementer vil blive betegnet med samme henvisningsbetegnelse. I det system der er vist I fig. 6 er der anvendt en central akkumulator 100 til levering af olie i stedet for levering direkte fra den central pumpeenhed 1. Med anvendelse af den centrale akkumulator 100 er det muligt på særlig sikker måde at udjævne eventuelle 25 trykændringer. Således bliver trykket mere ensartet og samtidig bliver det lettere at styre den leverede smøreoliemængde.

I fig. 6 er der endvidere med stiplede linier markeret en yderligere udførelsesform for et system ifølge opfindelsen heri er vist lokale akkumulatorer 101.1 denne udførelses-30 form vil den centrale akkumulator 100 således normalt ikke være til stede; men der vil stadigvære en central smøreolieforsyning 1. Der er placeret lokale akkumulatorer 101 i afgreningsledning en 7 mellem forsyningsledningen 31 og injektoren 6. Den lokale DK 177620 B1 18 akkumulator 101 er vist lige foran volumenmåleren 4, men den kan alternativt placeres lige bag efter volumenmåleren. Der er vist en lokal akkumulator 101 per cylinder.

I fig. 6 er der vist eksempler på feedbacksignaler der modtages af kontrolenheden 25 5 samt eksempler signaler og data der sendes fra kontrolenheden 25.

I fig. 7 vises en udførelsesform hvor der er monteret to flowmålere 110 og 111 på henholdsvis forsyningsledningen 3log returledningen 33 i umiddelbar forbindelse af pumpestation 1. Herved er det muligt at kontrollere det samlede forbrug for hele sy-10 stemet.

I fig. 8 vises en udførelsesform hvor der er monteret en overvågning på at de to ventilglidere skifter position. For eksempel kan der indbygges en eller to induktive af-tastere per ventil. Disse aftastere registrerer når ventilgliderne er i de relevante yder-15 positioner og sender et signal 109 til kontrolenheden 25. En sådan alternativ løsning kan valgfrit kombineres med at man montere to flowmålere 110 og 111 således som vist i fig. 8. Herved er det muligt at kontrollere det samlede forbrug for hele systemet.

Under nogle forhold kan det være ønskeligt at tilpasse leveringskarakteristikken af 20 den leverede smøreolie gennem injektoren. Dette kan opnås ved at variere trykket i forsyningsledningen 3log dermed også afgreningsledningen 15. Herved tilføjes en yderligere styringsparameter, som gør det muligt at ændre udbredelsen, sammensætningen (for eksempel dråbestørrelse, mængde og tæthed) og hastigheden af den leverede smøreolie. Trykvariationen kan være afhængig af doseringsmængder, temperatu-25 rer, trykket inde i cylinderen, cylinderens/motorens belastning/load, osv. og For eksempel

Hurtigere levering af olie ved højere tryk i forsyningsledningen 31 Finere spray/jet(s) ved højere tryk i forsyningsledningen 31.

30 I fig. 9 vises et system hvor der opereres med variabelt arbejdstryk i smøreolien. Og hvor trykventilen 2 er erstattet af to trykventiler 112 og 113 med hver deres trykindstilling, hvor trykventil 112 er indstillet til højere tryk end trykventil 113. Ved hjælp af en magnetventil 114 kan tilgangen til ventil 112 blokeres og trykket indstiller sig DK 177620 B1 19 herved til trykventil 113’s niveau. Henvisningsbetegnelsen 116 indikerer en forbindelse mellem styreenheden 25 og trykventilen 114.

I fig. 10 er der vist en alternativ udførelsesform hvor der i stedet for trykventilen 2 er 5 anvendt en trinløs elektrisk regulerbar trykventil 115, der giver den mest fleksible styring. Som vist er også trykventilen 115 forbundet via forbindelsen 116 til styreenheden 25, hvorfra trykket styres afhængig af forholdene.

Som en yderligere alternativ udførelsesform kan man lave en teknisk enkel løsning, 10 hvor man i stedet for en trinløs trykreguleringsventil bruger en on/off magnetventil, der automatisk kan hæve eller sænke tryk niveauet.

Claims (14)

1. Doseringssystem for cylindersmøreolie til store cylindre (5) i en dieselmotor (32), for eksempel i skibsmotorer, og omfattende - en central smøreolieforsyning, der kan udgøres af en central pumpestation (1) eller 5 en central akkumulator, - en forsyningsledning (31) fra smøreolieforsyningen, - et antal injektorer (6), der modsvarer cylinderantal (5) i motoren (32) eller et multiplum heraf, og som er indrettet for via en eller flere dyseåbninger (20) at injicere cylindersmøreolie (21) ind i en tilknyttet cylinder (5), og som via afgreningsledninger 10 (15) er forbundet med nævnte forsyningsledning (31), - åbne/lukkeventilenheder (3), der er placeret i afgreningsledningerne (15) mellem injektorerne (6) og nævnte forsyningsledning (31), samt - en kontrolenhed (25), der styrer hver åhne/lukkeventi lenhed (3), kendetegnet ved, at injektorerne (6) via andre afgreningsledninger (16) er forbundet med en returledning 15 (33) til smøreolieforsyningen for cirkulation af smøreolien, at åb- ne/lukkeventilenhederne (3) er tilknyttet returledningen (33) idet de er placeret i de andre afgreningsledninger (16) mellem injektorerne (6) og returledningen (33), at åb-ne/iukkeventilenhedeme (3) har et første indløb (P) og et første udløb (R), som forbinder et første kammer (22) bag et fjederpåvirket iukkeelement (18) i injektorerne 20 med forsyningsledningen (31) henholdsvis returledningen (33), at injektoren (6) har et andet kammer (24) foran injektorens lukkeelement (18), hvilket andet kammer (24) er forbundet med en tredje afgreningsledning (7), som forbinder injektorens andet kammer (24) med forsyningsledningen (31), og at kontrolenheden (25) i det mindste er forbundet med åbne/lukkeventilenhederne (3). 25

2. Doseringssystem ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der i afgreningsledningen (7), som forbinder injektorens andet kammer (24) med forsyningsledningen, er placeret en volumenmåler (4) for måling af den tilførte smøreolievolumen per cylinder, og at kontrolenheden (25) er forbundet med volumenmåleren (4). 30

3. Doseringssystem ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at åbne/lukkeventilenhe-den (3) er forbundet således, at injektorernes første (22) og andet kammer (24) er for DK 177620 B1 21 bundet med forsyningsledningen (31) i injektorens lukkede tilstand, og således at injektorernes første kammer (22) er forbundet med returledningen (33) i injektorens åbne tilstand.

4. Doseringssystem ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendeteg net ved, at der er tilvejebragt én åbne/lukke ventilenhed (3) for alle injektorer (6), der er monteret i én cylinder (5).

5. Doseringssystem ifølge krav 2 eller 3, kendetegnet ved, at der er tilvejebragt én 10 åbne/lukkeventilenhed (3) samt én volumenmåler (4) for alle injektorer (6), der er monteret i én cylinder (5).

6. Doseringssystem ifølge krav 4 eller 5, kendetegnet ved, at åb-ne/lukkeventilenheden (3) er via en port (A) forbundet med hver af injektorerne (6) 15 via forbindelsesrør (8), som er lige lange.

7. Doseringssystem ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at forsyningsledningen (31) samt returledningen (33) ved deres ende fjernest fra smøreolieforsyningen omfatter en trykventil (2), der sikrer en styret cirkulation af 20 smøreolien.

8. Doseringssystem ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at åbne/lukkeventilenheden (3) omfatter mindst to indbyrdes forbundne ventiler (VI, V2). 25

9. Fremgangsmåde til dosering af cylindersmøreolie til store cylindre (5) i en dieselmotor (32), for eksempel i skibsmotorer, og omfattende trinnene for tryksætning af smøreolien i en central smøreolieforsyning, der kan udgøres af en central pumpestation (1) eller en central akkumulator, fremføring af smøreolien gennem en forsynings- 30 ledning (31), injicering af cylindersmøreolie ind i en tilknyttet cylinder (5) via et antal injektorer (6), der modsvarer cylinderantal i motoren eller et multiplum heraf, og som hver er indrettet med en eller flere dyseåbninger (20), og som via afgreningsledninger (7,15) forbindes med nævnte forsyningsledning (31) ved åbning og lukning af åb DK 177620 B1 22 ne/lukkeventil enheder (3), der er placeret i afgrenlngsledningeme (15), samt styring af hver åbne/lukkeventilenhed (3) ved hjælp af en kontrolenhed (25), kendetegnet ved, at injektorerne (6) via andre afgreningsledninger (16) forbindes med en returledning (33) til smøreolieforsyningen for cirkulation a smøreolien, at åbne/lukkeventilerne (3) 5 tilknyttes returledningen (33) idet de er placeret i de andre afgreningsledninger (16) mellem injektorerne (6) og returledningen (33), at åbne/lukke ventilenhederne (3) via et første indløb (P) og et første udløb (R) forbinder et første kammer (22) bag et fjederpåvirket lukkeelement (18) i injektorerne med forsyningsledningen (31) henholdsvis returledningen (33), at injektoren (6) har et andet kammer (24) foran injektorens 10 lukkeelement (18), hvilket andet kammer (24) forbindes med en afgreningsledning (7), som forbinder injektorens andet kammer (24) med forsyningsledningen (31), og at styringen af oliedoseringen foretages ved åbning og lukning af åb-ne/lukkeventllenhedeme (3) i afgreningsledningerne (16) mellem injektorerne og returledningen (33). 15

10. Fremgangsmåde ifølge krav 9, kendetegnet ved, at der foretages en volumenmåling af den tilførte smøreoliemængde per cylinder i en afgreningsledning (7), der forbinder et andet kammer (24) foran injektorens lukkeelement (18) med forsyningsledningen (31). 20

11. Fremgangsmåde ifølge krav 9, kendetegnet ved, at der etableres en empirisk bestemmelse af sammenhæng mellem åbnetider og leverede smøreoliemængder for et system og at disse data lagres i kontrolenheden og benyttes til styring af oliedoseringen.

12. Fremgangsmåde ifølge krav 9, 10 eller 11, kendetegnet ved, at injektorernes første og andet kammer (22,24), der er dannet bagved henholdsvis foran injektorens luk-keelement, forbindes med forsyningsledningen (31) i injektorens lukkede tilstand, og at injektorernes første kammer (22) er forbundet med returledningen (33) i injektorens 30 åbne tilstand. 23 urv 177620 B1

13. Fremgangsmåde ifølge krav 9, 10, 11 eller 12, kendetegnet ved, at styringen af oliedoseringen omfatter en styring af åbningstider og holdetider for mindst to ventilelementer (VI, V2) i åbne/lukkeventilenheden (3).

14. Fremgangsmåde ifølge krav 9, 10, 11, 12 eller 13, kendetegnet ved, at styringen af oliedoseringen omfatter et variabelt tryk i forsyningsledningen.