JP2004501312A - ピストン・エンジンの潤滑装置と潤滑方法 - Google Patents

Abstract

潤滑媒体の供給源２と、潤滑媒体の圧力を高める第１の昇圧手段３と、エンジンの潤滑対象箇所６．１，６．２に潤滑媒体を供給する第１のダクト手段７とを有するピストン・エンジン１の潤滑装置。この装置は、第１のダクト手段（７）とは別の少なくとも１つの第２のダクト手段（７．１’，７．２’）をさらに有し、第２のダクト手段はその潤滑媒体の流れを制御するために外部制御手段（８）で制御可能なバルブ装置（９．１，９．２）を備える。第２のダクト手段（７．１’，７．２’）はバルブ装置（９．１，９．２）を通して潤滑媒体の供給源（２）と連通状態に接続可能である。本発明は、前記装置に対応する方法も含む。

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、請求項１の前提部分に記載されたピストン・エンジンの潤滑装置に関するものである。また、本発明は、請求項１０の前提部分に記載されたピストン・エンジンの潤滑方法に関するものである
【０００２】
（背景技術）
一般に、内燃機関の各種の回転部品および作動部品の潤滑には強制循環式潤滑系が用いられる。典型例では、配給ダクト系によって、容器から潤滑対象箇所に潤滑媒体が供給された後、潤滑媒体は蓄えられて容器へ戻される。最新のディーゼル・エンジンでは、潤滑媒体を循環させる圧力がオイル・ポンプ手段によって付与される。典型的には、オイル・ポンプが、エンジンのオイル・サンプからオイルを吸引し、クーラーおよびフィルタを通して各種潤滑対象箇所へ導かれたダクト系または通路へオイルを圧送する。オイルは、潤滑した対象箇所から、クランクケースの底部へ、そしてオイル・サンプへ排出返戻される。この系は、オイル圧力が潤滑対象箇所の潤滑に適するように設計される。しかしながら、この既知の系では、オイル圧力がエンジンの回転速度に依存し、オイル圧力が潤滑系の各部でほぼ一定であるという欠点がある。したがって、この系は、異なる潤滑対象箇所または作動状況に関する特別な条件を考慮していない。
【０００３】
特にピストン・ユニットに対する潤滑オイルの供給は、大型２ストローク・エンジンの場合に欠点を有する。ＥＰ−Ａ−０９０３４７３には、大型２ストローク・エンジンの潤滑系が示されており、該潤滑系では、潤滑媒体が、連結された流路付きの別体レバーによってピストンに配給されている。別体オイル供給装置が各クロス・ヘッドに配設されており、その装置はクロス・ヘッドの往復動作の作用によって作動する。この周知装置では、潤滑媒体の供給も或るレベルに設定され、エンジンの運転中に調整することができないので、あらゆる作動状況に対して最適な潤滑に必ずしも適合しない。
【０００４】
他の周知の潤滑系はＧＢ−Ａ−２０５８９５２に示されている。この周知の潤滑系は完全に電子制御されたバルブを使用している。しかしながら、この周知の解決策は不必要に複雑である。
【０００５】
一般に、エンジンのクランクシャフトの主軸受はハイドロダイナミック・ベアリング（流体圧軸受）である。そのようなベアリングの潤滑効率は、軸受面間のオイル膜の形成による。シャフト（軸）の安定化（ｓｅｔｔｌｉｎｇ）は、とりわけシャフト・ピンの周速に依存する。したがって、例えばエンジン始動時に、潤滑は理想状態でない。
【０００６】
本発明の目的は、従来技術の欠点を最小限に留めるピストン・エンジン用の潤滑装置を提供することである。特に本発明の目的は、例えばピストンのようなエンジン部品を潤滑するために、潤滑媒体の供給が高い信頼性で効率的に行える潤滑装置を提供することである。本発明の目的は、従来技術の欠点を最小限に抑えたピストン・エンジンの潤滑方法を提供することでもある。
【０００７】
本発明の目的は、請求項１および請求項１０の開示に、また他の請求項のより明確な開示に実質的に合致する。
【０００８】
本発明の一観点によれば、潤滑媒体の供給源と、潤滑媒体の昇圧手段と、エンジンの潤滑対象箇所に潤滑媒体を導く第１のダクト手段とを含むピストン・エンジンの潤滑装置が提供される。また、この装置は、第１のダクト手段とは別の第２のダクト手段を更に含み、第２のダクト手段はその潤滑媒体の流れを制御するために外部制御手段で制御可能なバルブ装置を備えている。第２のダクト手段は、バルブ装置を通して潤滑媒体の供給源と連通状態に接続可能である。
【０００９】
第２のダクト手段は、第１の昇圧手段とは別の第２の昇圧手段を含むことが好ましく、これがプロセスにおける良好な独立制御を容易にする。
【００１０】
別の第２のダクト手段はピストン・エンジンの第１のダクト手段の一部として構成されることができるが、エンジンは従来の強制循環式潤滑系と、外部制御ユニットで制御することのできるバルブ装置を備えた別の配給ダクト装置部分との両方を含む。したがって、潤滑媒体の流動方向に見て昇圧手段よりも後方の第１の分岐ダクトとして別の第２のダクト手段が第１のダクト手段に、すなわち従来の強制循環式潤滑系に連結されるが、得ることのできる圧力レベルは最高となる点で有利である。
【００１１】
この装置は、潤滑媒体の供給源と連通する蓄圧器を含み、その蓄圧器に対して第２のダクト手段が前記バルブ装置によって連結可能であることが好ましい。潤滑媒体は昇圧手段によって先ず蓄圧器へ供給されて所定の圧力レベルに保持され、その蓄圧器からバルブ装置によって、潤滑媒体が、各潤滑対象箇所に導かれているダクト装置へ供給される。蓄圧器によれば、潤滑オイルの圧力発生および分配を分けることができ、これにより潤滑は一層効果的に行われ、実条件に首尾よく合致する。したがって、例えば供給の開始時および／またはその継続時間が外部制御ユニットで制御されるように潤滑媒体の供給が制御できる。
【００１２】
好ましい実施例で、第２のダクト手段はエンジンのピストン・ユニットに導かれた潤滑通路に連結され、これにより本発明の利点は特に効果的に使用される。この例では、圧力従動逆止弁および同種装置がピストン・ユニットに配置されることが好ましい。
【００１３】
本発明装置によれば、バルブ装置はその作動を制御するようになされた制御ユニットと協働するように構成される。制御ユニットは、エンジンの潤滑対象箇所のパラメータを測定するセンサーにより送られた測定信号を受け取る。異なる潤滑対象箇所に連結された別のダクト装置部分のバルブ装置、および異なる潤滑対象箇所の例えばベアリング温度のようなパラメータを測定する測定センサーは、制御ユニットに連結される。したがって、各々の潤滑対象箇所の潤滑はセンサーからの測定信号に応じて独立して調整できる。制御ユニットは、エンジンのパラメータを測定するセンサーが送る測定信号により、および保存されている制御情報によりバルブ装置を制御する。それぞれの潤滑対象箇所のパラメータを定める測定値を制御ユニットに供給することは可能である。したがって、制御ユニットは測定信号および／または保存情報に基づいて他の潤滑対象箇所から独立して各々の潤滑対象箇所を制御できる。開始時および／または継続時間が外部制御ユニットで制御されるように、潤滑媒体の供給が有利に制御できる。
【００１４】
この装置が、エンジンの他の部分の潤滑媒体配給ダクト装置のための昇圧手段とは別の昇圧手段を有する別の部分を含むなら、制御ユニットはそのような別の昇圧手段の作動も制御することが好ましい。
【００１５】
本発明の他の観点によれば、ポンプなどの昇圧手段により潤滑媒体の供給源から潤滑媒体配給ダクト装置へ潤滑媒体を供給することを含むピストン・エンジンの潤滑方法が提供される。潤滑媒体は配給ダクト装置からエンジンの少なくとも１つの潤滑対象箇所へさらに供給される。少なくとも１つの潤滑対象箇所へ供給された潤滑媒体の一部は、別のダクト装置に関連して設けたバルブ装置によって潤滑媒体の他の昇圧手段の作動と独立した別の昇圧手段を通して或る潤滑対象箇所へ供給されることが好ましい。そのバルブ装置は外部の独立した制御装置によって制御される。
【００１６】
本発明は幾つかの利点を生む。潤滑は潤滑対象箇所の条件に正確にしたがって実行される。さらに潤滑は、実際の、例えば測定したエンジンの値に基づいて制御され、これにより潤滑は作動状態によって設定される要求値に一致される。さらに本発明によれば、例えば潤滑が潤滑媒体の寿命によって変化するように、潤滑媒体の品質を考慮できるようになる。
【００１７】
添付図面を見ながら、単なる例として、本発明の具体例について説明する。
【００１８】
図１はピストン・エンジン１の潤滑装置を模式的に示している。エンジン１はオイル・サンプ２を潤滑媒体の供給源として含み、そのオイル・サンプからオイル・ポンプ３がオイルを吸引し、そのオイルをクーラー４およびフィルタ５に通して、潤滑すべき箇所へ導かれた潤滑媒体ダクト装置７へ圧送する。ピストン潤滑６．１およびクランクシャフト潤滑６．２のような潤滑箇所からオイルはクランクケースの底部へ排出され、オイル・サンプ２へ戻る。本発明による潤滑装置は、少なくとも１つのダクト手段、すなわち自体のバルブ装置９．１，９．２を備えたダクト装置部分７．１’，７．２’および制御ユニット８を含む。ダクト装置部分７．１’，７．２’は独立して制御でき、他の潤滑媒体ダクト装置７とは別であることが好ましい。バルブ装置９．１，９．２はダクト装置部分７．１’，７．２’の潤滑オイルの流れを制御ために制御ユニット８で制御できる。図１の実施例で、ダクト装置部分７．１’，７．２’は潤滑媒体の流動方向に見て昇圧手段３の後方にて液圧成形ダクト装置７の第１の分岐部分に連結される。この装置は潤滑媒体の供給源２と連通する蓄圧器１０を含むことが有利である。ダクト装置部分７．１’，７．２’はバルブ装置９．１，９．２により蓄圧器１０に連結される。この蓄圧器を備えることで、バルブ装置９．１，９．２のバルブ（多数または複数）が開かれたときのオイルの適当な流量を保証することができる。図１には点線で任意の付加的な別のポンプ３’が示されており、このポンプは圧力を他の配給ダクト装置７における優勢な圧力値よりも高い圧力へ上昇させるために使用される。したがってエンジンのオイル・ポンプは他の潤滑に加えてオイルを蓄圧器１０へ圧送し、蓄圧器からオイルはバルブ装置９．１，９．２のバルブによって供給の開始時および継続時間を制御されて予め選ばれた潤滑対象箇所に供給される。
【００１９】
本発明装置は、例えば流体圧作用ベアリングに使用される。ベアリングのなかで主ベアリング６．２は一般に流体圧作用ベアリングである。本発明を使用することで、例えば軸受の作動が回転速度に関してまだ安定していないエンジン１の始動段階時に或る時間に亘ってバルブ９．２を開くことで、軸受面を互いに分離することが可能となる。このようにして、ベアリングの過熱を回避することが可能となり、これによりその寿命および交換間隔がかなり延長される。本発明のタイミングを制御される潤滑により、同様に他の潤滑対象箇所に積極的に影響を与えることが可能となる。
【００２０】
エンジン１のパラメータを監視し測定するためにセンサー１３．１，１３．２が備えられている。センサーにより与えられる測定信号に基づいて潤滑を制御することが可能となる。外部制御装置によって独立して制御可能なバルブ装置９．１，９．２は、制御ユニット８と協働するように構成される。制御ユニット８は、エンジンの潤滑対象箇所６．１，６．２のそれぞれのパラメータを測定するセンサー１３．１，１３．２からの測定信号を受け取ることでバルブ装置９．１，９．２の作動を制御するようになされる。これは有利に実現され、或る潤滑対象箇所６．１，６．２に連結されたダクト装置部分のバルブ装置９．１，９．２、およびその同じ潤滑対象箇所のパラメータ、例えば軸受温度を測定するセンサー１３．１，１３．２は制御ユニット８と協働関係に連結され、これにより潤滑対象箇所の潤滑はその測定情報に基づいて独立して調整可能となる。制御ユニット８は他の情報またはそれに保存されているか送られる設定値を有しており、潤滑、その条件および効率に影響または作用を与える。
【００２１】
図２の装置は、エンジン１の他の潤滑系のいずれとも全体的に別のダクト装置部分を示している。この別の潤滑部分は、エンジン１の潤滑オイル昇圧手段３と作動上独立した別の昇圧手段３’を含む。別の昇圧手段３’は潤滑オイルをオイル供給源２、例えばオイル・サンプ２から吸引する。幾つかの例で、潤滑オイルの供給源は外部源にして、エンジンの他の潤滑のためのオイル供給源とは別にすることができる。図２で分かるように、この装置は蓄圧器１０を含むことが好ましく、その蓄圧器に対して別の第２のオイル・ポンプ３’がオイルを供給して所望の圧力レベルを保持する。蓄圧器１０の容積は、その圧力がそれぞれのオイル流量条件に十分適うように構成される。ポンプ３’はエンジンを回転させる手段とは別に駆動され、または独立して設定でき、例えば電気モーターで駆動できる。制御ユニット８は、例えば電気モーターの回転速度またはオイルのバイパス流量（図示せず）を制御することでポンプ出力を直接または間接的に制御する。蓄圧器１０に関連して圧力センサー１１が配置され、その圧力センサー１１の出力はポンプ３’の作動を調整するために制御ユニット８へ送られる。蓄圧器１０の優勢な圧力は、必要性および潤滑対象箇所にしたがって数バールから数千バールまでの範囲とされる。異なる潤滑対象箇所に関して、幾つかの個別の蓄圧器も備え得る。各々のバルブ装置９．１，９．２は、磁気バルブを含むことが好ましく、これによってオイル流量／圧力パルスの開始時および継続時間が制御ユニット８の制御の下で極めて正確に調整できる。適当数のバルブ装置９．１，９．２が蓄圧器１０に関連して備えられる。本発明によれば、蓄圧器およびバルブを使用することで、潤滑オイルの圧力発生および配給の分離が可能となり、これにより潤滑は一層効率的となり、実条件に首尾よく合致する。
【００２２】
潤滑媒体の供給の継続時間は、最も短くてミリ秒と同等な時間が可能である。回転ベアリング（６．２）の潤滑では、圧力パルスは、例えばベアリングの回転部品の潤滑開口の通過と同期するように起動可能である。
【００２３】
本発明の好ましい適用例は低速大型２ストローク・エンジンのピストン潤滑である。この適用例は図１に模式的に示され、図３に具体的に示されている。この例では、潤滑原理が、部分的または全体的に「新オイル」潤滑形式であってよい。図３にはピストン・ユニット１４に、またさらにピストンとシリンダ１５との間の潤滑箇所にオイルを供給する原理が示されている。潤滑オイルは別のパイプ・リンケージ１２を通してピストンへ周知の方法で供給される。このオイルは先ず上述したように蓄圧器１０へ導かれ、そこでは所望の圧力が保持されている。オイルは制御ユニット８の制御の下でバルブ装置９．１により潤滑のために給付される。ピストン・ユニットは、潤滑オイルをピストンおよびシリンダに導くダクト装置１６を備えている。このダクトは出口を通してピストンに配列されている溝１７へ開いており、その溝によってオイルはピストン周面全体に拡がることができる。ダクト装置１６は、この種の適用例では圧力従動バルブ１８および同種装置を具備し、オイル供給の中断時にシステムからオイルが消失することを防止するようになっている。圧力従動バルブ１８および同種装置はピストン・ユニット１４に、さらに詳しくは出口近くでピストンに備えられることが好ましい。この種のバルブは、例えば逆止弁であってよい。ダクト装置をオイル充満状態に保持することで、オイル供給の遅れが最小限に抑えられることが保証される。この実施例では、潤滑オイル供給の時期はエンジンのパラメータを測定する１つまたは複数のセンサーにより送られた情報に基づいて制御ユニット８により決定される。それらのセンサー（１つまたは複数）は、例えばエンジンのそれぞれのピストンの温度または位置、１３．１、またはクランク・シャフトの回転角の位置情報１３．３の測定に適するようにできる。オイルの供給はピストンが上死点へ向かって移動している間に実行されることが好ましい。
【００２４】
以上、大型２ストローク・エンジンについいて本発明の説明を行なったが、本発明は他の形式のピストン・エンジンにも適用できることは明白である。さらに本発明は、クロス・ヘッド・エンジンにおけるスライド・ショーのような幾つかの対象箇所を潤滑することにも適用できる。したがって、前記説明による解決法は例示に過ぎない。本発明は、図示例に限定されず、本発明の変形形態も特許請求の範囲の技術的範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の一具体例によるピストン・エンジン潤滑装置の模式図。
【図２】
本発明による潤滑装置の別の具体例の模式図。
【図３】
本発明によるピストン潤滑装置。

Claims (14)

1. 潤滑媒体の供給源（２）と、潤滑媒体の圧力を高める第１の昇圧手段（３）と、エンジンの潤滑対象箇所（６．１，６．２）に潤滑媒体を配給する第１のダクト手段（７）とを有するピストン・エンジン（１）の潤滑装置において、
   前記第１のダクト手段（７）とは別の第２のダクト手段（７．１’，７．２’）を更に有し、
   前記第２のダクト手段が、その潤滑媒体の流れを制御するために外部制御手段（８）で制御可能なバルブ装置（９．１，９．２）を含み、さらに
   前記第２のダクト手段（７．１’，７．２’）が、前記バルブ装置（９．１，９．２）を通じて潤滑媒体（２）の前記供給源（２）または他の供給源（２）と流連接続可能であることを特徴とするピストン・エンジンの潤滑装置。
2. 前記第２のダクト手段（７．１’，７．２’）が、前記第１の昇圧手段（３）とは別の第２の昇圧手段（３’）を含むことを特徴とする請求項１に記載されたピストン・エンジンの潤滑装置。
3. 前記第２のダクト手段（７．１’，７．２’）が、前記第１のダクト手段（７）の一部として構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたピストン・エンジンの潤滑装置。
4. 潤滑媒体の流動方向に見て第１の昇圧手段（３）よりも後方の第１の分岐ダクトとして第２のダクト手段（７．１’，７．２’）が第１のダクト手段（７）に接続されていることを特徴とする請求項３に記載されたピストン・エンジンの潤滑装置。
5. 潤滑媒体（２）の前記供給源（２）と流連する蓄圧器（１０）を有し、前記第２のダクト手段（７．１’，７．２’）が前記バルブ装置（９．１，９．２）によって前記蓄圧器（１０）と接続可能であることを特徴とする請求項１に記載されたピストン・エンジンの潤滑装置。
6. 前記第２のダクト手段（７．１’）が、潤滑通路（１６）を経てエンジンのピストン・ユニット（１４）に連結されていることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載されたピストン・エンジンの潤滑装置。
7. ピストン・ユニット（１４）に、圧力従動逆止弁（１８）または同種装置が配設されていることを特徴とする請求項６に記載されたピストン・エンジンの潤滑装置。
8. 前記バルブ装置（９．１，９．２）が制御ユニット（８）で制御され、前記制御ユニットが、エンジンの潤滑対象箇所（６．１，６．２）の幾つかにおけるパラメータを測定するセンサー（１３．１，１３．２）から制御信号を受け取ることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載されたピストン・エンジンの潤滑装置。
9. 前記制御ユニット（８）が前記センサー（１３．１，１３．２）から受け取る測定信号が、各潤滑対象箇所の潤滑を独立して制御できるように、前記バルブ装置と前記測定センサーが配設されていることを特徴とする請求項８に記載されたピストン・エンジンの潤滑装置。
10. 昇圧手段（３，３’）を使用して潤滑媒体の供給源（２）から潤滑媒体配給ダクト装置（７）に潤滑媒体を供給する段階と、
    前記配給ダクト装置（７）からエンジン（１）の少なくとも１つの潤滑対象箇所（６．１，６．２）に潤滑媒体を更に供給する段階とを含むピストン・エンジン（１）の潤滑方法において、
    前記少なくとも１つの潤滑対象箇所（６．１，６．２）に供給した潤滑媒体の一部が、潤滑媒体の他方の昇圧手段（３）の作動とは独立した別体昇圧手段（３’）を経て、別のダクト装置部分（７．１’，７．２’）に連結して配設されたバルブ装置（９．１，９．２）によって、或る潤滑対象箇所（６．１，６．２）に供給され、
    前記バルブ装置が外部制御装置（８）によって制御されることを特徴とするピストン・エンジンの潤滑方法。
11. 前記バルブ装置（９．１，９．２）が、それと組み合わされた制御ユニット（８）によって制御され、
    該制御ユニットが、エンジンのパラメータを測定するセンサー（１３．１，１３．２）からくる測定信号、および／または、制御ユニットに保存されている制御情報を受け取ることを特徴とする請求項１０に記載されたピストン・エンジンの潤滑方法。
12. 異なる潤滑対象箇所のパラメータを測定する多数の測定センサーが制御ユニット（８）に連結されており、これによって、前記バルブ装置（９．１，９．２）が、各潤滑対象箇所の潤滑を別の潤滑対象箇所とは独立して制御するように前記制御ユニットによって制御されることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載されたピストン・エンジンの潤滑方法。
13. 潤滑媒体が、昇圧手段（３，３’）によって、所定の圧力レベルが維持されている蓄圧器（１０）に供給され、前記蓄圧器（１０）から前記バルブ装置（９．１，９．２）を経て、各潤滑対象箇所（６．１，６．２）に通じる別のダクト装置部分（７．１’，７．２’）に潤滑媒体が供給されることを特徴とする請求項１１に記載されたピストン・エンジンの潤滑方法。
14. 潤滑媒体の供給は、供給開始時および継続供給時に、外部制御装置（８）によって制御されるようになっていることを特徴とする請求項１０に記載されたピストン・エンジンの潤滑方法。