JP2006241989A - シリンダ注油方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 シリンダ内面の全域特に軸方向の広範囲に亘って均一厚さの油膜を形成することにより、潤滑不良によるシリンダ内面の摩耗や焼き付きの発生を回避してエンジンの高出力化に対応可能な潤滑性能を得るとともに、無駄な注油箇所を排除して潤滑油消費量を低減し得るシリンダ注油システムを提供する。
【解決手段】 潤滑油ポンプにより圧送された潤滑油を、注油時期及び注油量を調整する電磁弁及び注油通路を通してシリンダに装着された注油器に送給し、該注油器から複数のピストンリングが摺動するシリンダの内面に注油するようにしたシリンダ注油方法において、前記注油器から、前記ピストンリングの間に形成されるリング間空所にピストンの１往復につき少なくとも１回注油することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、大型舶用ディーゼル機関等に適用され、潤滑油ポンプにより圧送された潤滑油を共通送油部に収容し、該共通送油部内の潤滑油をエンジンのシリンダに装着された複数の注油器に供給し、該注油器からシリンダの内面に注油するようにしたシリンダ注油装置を備えた内燃機関に関する。

大型舶用ディーゼル機関においては、たとえば特許文献１（実願昭５６−７１００４号（実開昭５９−１７５６１９号）のマイクロフィルム）に開示されているように、シリンダライナの円周方向に沿って複数個の注油器を配設し、クランク軸の回転に連動されるプランジャ式の注油ポンプにより圧送された潤滑油を前記注油器からシリンダライナの内面に注油するように構成された機械式のシリンダ注油装置が、多く用いられている。

かかるシリンダ注油装置においては、シリンダライナの円周方向に沿って複数個の注油器（インジェクター）を設け、エンジンのクランク軸の回転に連動されるカム軸に形成されたカムでロッカーアームを揺動させ、該ロッカーアームの一端部にプランジャ式注油ポンプのプランジャを支持している。そして、前記カムの回転により前記ロッカーアームを介してプランジャ式注油ポンプのプランジャを往復動させ、該注油ポンプと前記複数個の注油器とを接続する注油管を通して、各注油器にクランク軸の回転に沿ったタイミングで潤滑油を送油し、該注油器からシリンダライナの内面に注油している。

実願昭５６−７１００４号（実開昭５９−１７５６１９号）のマイクロフィルム

前記特許文献１に開示されているような機械式のシリンダ注油装置にあっては、エンジンの回転数に連動した注油タイミングで以って注油器からシリンダ（シリンダライナ）の内面に注油していることから、注油タイミングおよび注油量特性はエンジンの組み立て段階で一義的に定まり、またシリンダ内面における注油位置や該注油位置への注油タイミングを運転中に自在に制御することは不可能である。
このため、かかる従来技術にあっては、シリンダ内面の、特に軸方向の広範囲に亘って油膜を形成するのは困難であり、エンジンの高出力化に対応可能な潤滑性能は得られ難い。
また、前記のように、シリンダ内面における注油位置や該注油位置への注油タイミングの制御が困難であるため、無駄な注油がなされる部位が生じて潤滑油消費量が増加し易く、且つ注油不良の発生箇所では潤滑不良によるシリンダ内面の摩耗や焼き付きの発生を招き易い。
等の問題を有している。

本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、シリンダ内面の全域、特に軸方向の広範囲に亘って均一厚さの油膜を形成することにより、潤滑不良によるシリンダ内面の摩耗や焼き付きの発生を回避してエンジンの高出力化に対応可能な潤滑性能を得るとともに、無駄な注油箇所を排除して潤滑油消費量を低減し得るシリンダ注油システムを提供することを目的とする。

本発明はかかる目的を達成するもので、潤滑油ポンプにより圧送された潤滑油を、注油時期（注油タイミング）及び注油量を調整する電磁弁及び注油通路を通してシリンダに装着された注油器に送給し、該注油器から複数のピストンリングが摺動するシリンダの内面に注油するようにしたシリンダ注油方法において、前記注油器から、前記ピストンリングの間に形成されるリング間空所にピストンの１往復につき少なくとも１回注油することを特徴とする。

また、前記シリンダ注油方法を実施するのに用いる装置の発明は、潤滑油ポンプにより圧送された潤滑油を、注油時期（注油タイミング）及び注油量を調整する電磁弁及び注油通路を通してシリンダに装着された注油器に送給し、該注油器から複数のピストンリングが摺動するシリンダの内面に注油するように構成されたシリンダ注油装置において、エンジンのクランク角を検出するクランク角センサと、エンジンの負荷を検出する負荷検出器と、前記クランク角センサからのクランク角の検出値及び前記回転数検出器からの負荷の検出値に基づき、前記注油器から前記ピストンリングの間に形成されるリング間空所にピストンの１往復につき少なくとも１回注油するように前記電磁弁を開閉制御するコントローラとをそなえたことを特徴とする。

かかる発明によれば、注油器から、ピストンリングの間に形成されるリング間空所にピストンの１往復につき少なくとも１回注油するので、注油器からの注油によって前記リング間空所に貯められた潤滑油は、ピストンの往復運動によってシリンダ内面の軸方向に拡散されることとなって、注油器からの噴出部のみならずシリンダ内面の全域特に軸方向の広範囲に亘って均一厚さの油膜を形成することができる。
これにより、シリンダ内面の潤滑性が向上して、ピストンリングの摩耗や焼付きの発生を回避でき、エンジンの高出力化に対応可能な潤滑性能が得られる。また、前記潤滑性の向上によって、潤滑油消費量も低減できる。

かかる発明において、具体的には次のように構成するのが好ましい。
（１）前記ピストンの上昇時において、該ピストンが該注油器よりも下方にあるとき１回目の注油を行い、次いで該ピストンの上昇過程で前記リング間空所に２回目の注油を行う。
このように構成すれば、ピストンが該注油器よりも下方にあるときに１回目の注油がなされた潤滑油を、ピストンの上昇によって潤滑条件の厳しい上部内面に搬送できるとともに、注油器からの２回目の注油によって前記リング間空所に貯められた潤滑油をシリンダ内面の軸方向上方に搬送でき、潤滑油のシリンダ内面の軸方向への拡散、特にシリンダ上部内面への拡散がより促進される。

（２）前記ピストンの下降時において、該ピストンが該注油器よりも上方にあるとき１回目の注油を行い、次いで該ピストンの下降過程で前記リング間空所に２回目の注油を行う。
このように構成すれば、該ピストンが該注油器よりも上方にあるとき１回目の注油がなされた潤滑油を、ピストンの下降によって下部内面に搬送できるとともに、ピストンの下降過程での注油器からの２回目の注油によって前記リング間空所に貯められた潤滑油をシリンダ内面の軸方向下方に搬送でき、潤滑油のシリンダ内面の軸方向への拡散、特にシリンダ下部内面への拡散がより促進される。

（３）前記注油器を前記シリンダ内面の周方向に指向して、該注油器からの潤滑油を前記シリンダ内面の周方向に噴出せしめる。
このように構成すれば、シリンダ内面の周方向へ、潤滑油を広範囲に拡散できる。
（４）前記注油器を前記シリンダの軸方向に複数箇所設置し、少なくとも１箇所の前記注油器を前記シリンダ内面の周方向に指向させて、該注油器からの潤滑油を前記シリンダ内面の周方向に噴出せしめる。
このように構成すれば、シリンダ軸方向の複数箇所から注油することによって潤滑油のシリンダ内面の軸方向への拡散が促進されるとともに、シリンダ内面の周方向に向けて潤滑油を噴出せしめることにより、潤滑油を周方向へも広範囲に拡散できる。

本発明によれば、ピストンリングの間に形成されるリング間空所に、注油器からピストンの１往復につき少なくとも１回注油するので、前記注油によって前記リング間空所に貯められた潤滑油は、ピストンの往復運動によってシリンダ内面の軸方向に搬送されることとなって、注油器からの噴出部のみならずシリンダ内面の全域特に軸方向の広範囲に亘って均一厚さの油膜を形成することができる。
これにより、シリンダ内面の潤滑性が向上して、ピストンリングの摩耗や焼付きの発生を回避でき、エンジンの高出力化に対応可能な潤滑性能が得られる。また、前記潤滑性の向上によって潤滑油消費量も低減できる。

以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は本発明の実施例に係るディーゼルエンジンのシリンダ注油装置の全体構成図、図２は図１のＺ部拡大図である。
図１〜図２において、４はシリンダライナ（シリンダ）、１は該シリンダライナ４の内面４ａに沿って往復摺動するピストン、２は該ピストン１に複数本（この例では４本）嵌装されたピストンリングである。３は前記各ピストンリング２とピストン１の外周との間に形成されたリング間空所である。また、６はシリンダカバー、７は排気弁、８は燃焼室である。

５は潤滑油を前記シリンダライナ内面４ａに噴出する注油器で、この例では前記シリンダライナ１の軸方向に２列、かつ図示を省略したが円周方向に沿って複数個取り付けられている。前記注油器５は、従来より大型ディーゼルエンジンのシリンダ注油装置に用いられている公知の注油器であり（詳細な構造説明は省略する）、１列あるいは３列以上設けてもよい。
１５は潤滑油ポンプ、１１は各シリンダ共通の共通送油部で、該潤滑油ポンプ１５により圧送された潤滑油は前記共通送油部１１内に蓄圧されるようになっている。１６は前記共通送油部１１と各シリンダの注油器５とを接続する注油管、２０は各注油管１６に設けられて該注油管１６の管路を開閉する電磁弁である。

１３はエンジンの回転数（エンジン回転数）を検出する回転数検出器、１４はエンジンの負荷（燃料投入量等）を検出する負荷検出器、１２はエンジンのクランク角を検出するクランク角センサである。
１０は制御装置で、前記クランク角センサ１２からクランク角の検出値が、前記回転数検出器１３からエンジン回転数の検出値が、前記負荷検出器１４からエンジン負荷の検出値がそれぞれ入力され、これらの検出値に基づき、後述するように前記電磁弁２０の開弁時期（タイミング）及び開弁期間を制御して、注油器５の注油タイミング及び注油量を調整する。
前記電磁弁２０は、前記制御装置１０によって、該電磁弁２０毎に独立して開弁時期及び開弁期間を制御されるようになっている。

かかるシリンダ注油装置をそなえたディーゼルエンジンの運転時において、前記潤滑油ポンプ１５により圧送された潤滑油は共通送油部１１内に蓄圧され、前記制御装置１０により開弁時期及び開弁期間を独立して制御される電磁弁２０によって各注油管１６の管路が開かれると、該共通送油部１１内に蓄圧された潤滑油が各注油管１６を通って注油器５に搬送され、該注油器５から前記シリンダライナ４の内面４ａに注油される。

かかる運転時において、前記制御装置１０は、前記クランク角の検出値、エンジン回転数の検出値、及びエンジン負荷の検出値に基づき、次の第１ないし第４の手段によって、前記電磁弁２０の開弁時期及び開弁期間をを制御して、クランク角及びエンジン回転数に基づき注油器５の注油タイミングを調整し、エンジン負荷に基づき注油器５の注油量を調整する。
第１の手段は、前記ピストン１の上昇時において、該ピストン１が前記注油器５よりも下方（この例のように注油器５が軸方向に２列設けられている場合は、最下部の注油器５よりも下方）にあるとき２列の注油器５から１回目の注油を行い、次いで該ピストン１の上昇過程で前記２列の注油器５から前記リング間空所３に２回目の注油を行う。この例では前記リング間空所３が３箇所形成されているので、少なくとも最上部のリング間空所３に注油を行うこととし、他のリング間空所３にも前記２列の注油器５のいずれかによって注油する。

かかる第１の手段によれば、ピストン１が前記注油器よりも下方（注油器５が軸方向に２列設けられている場合は、最下部の注油器５よりも下方）にあるときに１回目の注油がなされた潤滑油を、ピストン１の上昇によって潤滑条件の厳しいシリンダライナ４の上部内面４ａに搬送できるとともに、前記１回目の注油に続く注油器５からリング間空所３内への２回目の注油によって、該リング間空所３に貯められた潤滑油をピストン１の上昇によってシリンダライナ内面４ａの軸方向上方に搬送でき、潤滑油のシリンダライナ内面４ａの軸方向への拡散、特にシリンダライナ上部内面への拡散がより促進される。

第２の手段は、前記ピストン１の下降時において、該ピストン１が該注油器５よりも上方（この例のように注油器５が軸方向に２列設けられている場合は、最上部の注油器５よりも上方）にあるとき２列の注油器５から１回目の注油を行い、次いで該ピストン１の下降過程で前記２列の注油器５から前記リング間空所３に２回目の注油を行う。この例では前記リング間空所３が３箇所形成されているので、少なくとも最下部のリング間空所３に注油を行うこととし、他のリング間空所３にも前記２列の注油器５のいずれかによって注油する。

かかる第２の手段によれば、ピストン１が前記注油器５よりも上方（注油器５が軸方向に２列設けられている場合は、最上部の注油器５よりも上方）にあるときに１回目の注油がなされた潤滑油を、ピストン１の下降によってシリンダライナ１の下部内面に搬送できるとともに、前記１回目の注油に続く注油器５からリング間空所３内への２回目の注油によって、該リング間空所３に貯められた潤滑油をピストン１の下降によってシリンダライナ内面４ａの軸方向下方に搬送でき、潤滑油のシリンダライナ内面４ａの軸方向への拡散、特にシリンダライナ下部内面への拡散がより促進される。

第３の手段は、シリンダライナ４の円周方向に沿って（この例では２列）設置した前記注油器５を、前記シリンダライナ内面４ａの円周方向に指向して配置し、該注油器５からの潤滑油を前記シリンダライナ内面４ａの円周方向に噴出せしめる。
このように構成すれば、シリンダライナ内面４ａの円周方向へ潤滑油を広範囲に拡散できる。

第４の手段は、前記注油器５を前記シリンダライナ４の軸方向に複数列（この例では２列）設置し、少なくとも１箇所の前記注油器５を前記シリンダライナ内面４ａの円周方向に指向させて、該注油器５からの潤滑油を前記シリンダライナ内面４ａの円周方向に噴出せしめる。
このように構成すれば、シリンダライナ４の軸方向の複数箇所（この例では２列）から注油することによって潤滑油のシリンダライナ内面４ａの軸方向への拡散が促進されるとともに、シリンダライナ内面４ａの円周方向に向けて潤滑油を噴出せしめることにより、潤滑油を円周方向へも広範囲に拡散できる。

要するに、かかる実施例によれば、注油器５から、ピストンリング２の間に形成されるリング間空所３にピストン１の１往復につき少なくとも１回注油するので、該注油器５からの注油によって前記リング間空所３に貯められた潤滑油が、ピストン１の往復運動によってシリンダライナ内面４ａの軸方向に搬送されることとなって、注油器５からの噴出部のみならずシリンダライナ内面４ａの全域特に軸方向の広範囲に亘って均一厚さの油膜を形成することができる。
これにより、シリンダライナ内面４ａの潤滑性が向上して、ピストンリング２の摩耗や焼付きの発生を回避でき、また、前記潤滑性の向上によって、潤滑油消費量も低減できる。

本発明によれば、シリンダ内面の全域特に軸方向の広範囲に亘って均一厚さの油膜を形成でき、これにより、潤滑不良によるシリンダ内面の摩耗や焼き付きの発生を回避できて、エンジンの高出力化に対応可能な潤滑性能を得ることができるとともに、無駄な注油箇所を排除できて潤滑油消費量を低減したシリンダ注油システムを提供することができる。

本発明の実施例に係るディーゼルエンジンのシリンダ注油装置の全体構成図である。 図１のＺ部拡大図である。

符号の説明

１ ピストン
２ ピストンリング
３ リング間空所
４ シリンダライナ（シリンダ）
４ａ シリンダライナ内面
５ 注油器
６ シリンダカバー
７ 排気弁
８ 燃焼室
１０ 制御装置
１１ 共通送油部（コモンレール）
１２ クランク角センサ
１３ 回転数検出器
１４ 負荷検出器
１５ 潤滑油ポンプ
１６ 注油管
２０ 電磁弁

Claims (6)

1. 潤滑油ポンプにより圧送された潤滑油を、注油時期（注油タイミング）及び注油量を調整する電磁弁及び注油通路を通してシリンダに装着された注油器に送給し、該注油器から複数のピストンリングが摺動するシリンダの内面に注油するようにしたシリンダ注油方法において、前記注油器から、前記ピストンリングの間に形成されるリング間空所にピストンの１往復につき少なくとも１回注油することを特徴とするシリンダ注油方法。
2. 前記ピストンの上昇時において、該ピストンが該注油器よりも下方にあるとき１回目の注油を行い、次いで該ピストンの上昇過程で前記リング間空所に２回目の注油を行うことを特徴とする請求項１記載のシリンダ注油方法。
3. 前記ピストンの下降時において、該ピストンが該注油器よりも上方にあるとき１回目の注油を行い、次いで該ピストンの下降過程で前記リング間空所に２回目の注油を行うことを特徴とする請求項１記載のシリンダ注油方法。
4. 前記注油器を前記シリンダ内面の周方向に指向して、該注油器からの潤滑油を前記シリンダ内面の周方向に噴出せしめることを特徴とする請求項１記載のシリンダ注油方法。
5. 前記注油器を前記シリンダの軸方向に複数箇所設置し、少なくとも１箇所の前記注油器を前記シリンダ内面の周方向に指向させて、該注油器からの潤滑油を前記シリンダ内面の周方向に噴出せしめることを特徴とする請求項１記載のシリンダ注油方法。
6. 潤滑油ポンプにより圧送された潤滑油を、注油時期（注油タイミング）及び注油量を調整する電磁弁及び注油通路を通してシリンダに装着された注油器に送給し、該注油器から複数のピストンリングが摺動するシリンダの内面に注油するように構成されたシリンダ注油装置において、エンジンのクランク角を検出するクランク角センサと、エンジンの回転数を検出する回転数検出器と、前記クランク角センサからのクランク角の検出値及び前記回転数検出器からのエンジン負荷の検出値に基づき、前記注油器から前記ピストンリングの間に形成されるリング間空所にピストンの１往復につき少なくとも１回注油するように前記電磁弁を開閉制御するコントローラとをそなえたことを特徴とするシリンダ注油装置。

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