JP2013155740A - ピストンインシリンダユニット、および往復ピストン燃焼エンジン用のピストンインシリンダユニットのピストンの潤滑剤の供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】往復ピストン燃焼エンジン用のピストンインシリンダユニット、および往復ピストン燃焼エンジン用のピストンインシリンダユニットのピストンの潤滑剤供給方法を提案する。
【解決手段】ピストン（112）の効率的な潤滑のため、潤滑剤開口（141）は、ピストン（112）が上死点に配置される前記ピストン（112）の上死点（OT）において、潤滑剤開口が上部ピストン端（129）と、下部ピストン端（130）の間に配置されるように、シリンダライナ（111）内に軸方向に配置される。本発明による方法では、シリンダライナ（111）への潤滑剤の導入は、第1の導入開口（141）がピストン（112）の上部ピストン端（129）と下部ピストン端（130）の間で、軸位置（143）に配置された際であって、ピストン（112）の速度が2.5m／s未満、特に、1m／s未満になった際に生じる。
【選択図】図２

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルによる、往復ピストン燃焼エンジン用の、特に低速稼働大型ディーゼルエンジン用のピストンインシリンダユニットに関する。また、本発明は、請求項11による、往復ピストン燃焼エンジン用、特に低速稼働大型ディーゼルエンジン用のピストンインシリンダユニットのピストンの潤滑剤供給の方法に関する。

大型ディーゼルエンジンは、しばしば、船舶の駆動ユニットとして、または例えば、電気エネルギーの発生のための大型発電器の駆動用の静置稼働に使用される。この点に関し、エンジンは、概して、かなりの期間にわたって恒久的に作動しており、このため、運転安全性および利用性に関して、高い要求がなされる。特に、長いサービスインターバル、低摩耗、ならびに燃料および運転材料の経済的ハンドリング性は、オペレータの機械稼働にとって、極めて重要な事項である。そのような大型ボア低速稼働ディーゼルエンジンのピストン稼働挙動は、サービスインターバルの長さ、利用性、および潤滑剤消費の因子を決め、運転コストさらには運転効率の因子を決める。大型ディーゼルエンジンの潤滑剤の複雑な問題は、徐々に顕著になっている。

これに限られるものではないが、大型ディーゼルエンジンでは、シリンダ内、いわゆるシリンダライナを前後に移動するピストンの潤滑性は、ピストンまたはシリンダ壁における潤滑装置によって生じる。このため、潤滑剤、特に潤滑油がシリンダ壁の稼働表面に導入、適用され、ピストンと稼働表面の間の摩擦が最小化され、さらには稼働表面の摩耗、およびピストンの周囲に配置されたピストンリングの摩耗が最小化される。WartsilaのRTAエンジンのような、現在のエンジンでは、稼働表面の摩耗は、1000時間の稼働期間に対して、0.05mm未満である。そのようなエンジンの潤滑剤運搬量は、約1.0g／kWh以下であるが、摩耗を最小化する一方で、特にコスト的理由のため、さらに抑制する必要がある。

潤滑剤の測定は、潤滑剤供給の際に重要である。単位時間および単位面積あたりに稼働表面に適用される潤滑剤の量は、往復ピストン燃焼エンジンの動作における多くの異なるパラメータに依存する。例えば、使用燃料の化学的組成、特に、例えばその硫黄成分は、大きな影響を及ぼす。また、シリンダの潤滑、すなわちピストンとシリンダ稼働表面の間、より正確には、ピストンリングとシリンダ壁の稼働表面の間の摩擦の低減に加えて、潤滑剤は、エンジンの燃焼空間における燃焼プロセスにおいて生じる酸、特に硫黄を含む強酸の中和に役立つ。従って、使用燃料に応じて、異なる種類の潤滑剤が使用され、これらは、中和能力が異なるため、いわゆる潤滑剤のBN値が指標となる。すなわち、燃料が高い硫黄含有量を有する場合、低い硫黄含有量の燃料よりも高いBN値の潤滑剤を使用することが有意となる。これは、BN値が高い潤滑剤は、酸に対して、より強力な中和効果を有するためである。また、潤滑剤は、例えば、掃気空気とともに、または別の方法で、大型ディーゼルエンジンのシリンダに進入する水分の結合剤としても機能する。

しかしながら、しばしば、異なる品質の燃料に、同じ潤滑剤種を使用する必要がある場合がある。そのような場合、例えば、使用潤滑剤の量に対応する増加または減少により、より多くのまたはより少ない酸含有量が、燃焼生成物中で相殺される。

特定の時間に、特定の潤滑剤ノズルにより導入される潤滑剤量を定める各種方法が知られている。単純な場合、燃料および使用潤滑剤の品質が考慮され、潤滑剤量は、例えば、負荷または速度の関数として、往復ピストン燃焼エンジンの作動状態に依存して制御され、対向する部材の摩耗状態は、既に実施された運転時間に基づいて考慮される。

潤滑剤の測定に加えて、潤滑剤を適用する方法も重要であり、潤滑装置および潤滑の方法の特定の実施例に関し、稼働表面の潤滑剤用の潤滑剤システムとして、極めて異なる解決策が知られている。

すなわち、複数の潤滑剤開口を介して潤滑剤が適用される潤滑装置が知られており、この開口は、該潤滑剤開口を通過するピストン上のシリンダ壁の周囲方向に収容され、潤滑剤は、ピストンリングの周囲方向と軸方向の両方に分布される。そのようなシリンダ潤滑機器は、例えば、欧州特許第199549A1号に記載されている。

潤滑剤装置の別の概念では、複数の潤滑剤ノズルを介して、潤滑剤が表面に提供され、これらのノズルは、移動ピストンに収容される。従って、一般に、潤滑剤は、稼働表面の全長にわたる、いかなる所望の位置に適用することもできる。

ピストンインシリンダユニットの効率的な潤滑のためには、潤滑油の量およびその分布に加えて、導入時のシリンダのピストンの位置もまた、極めて重要である。

この位置は、モータのクランクシャフトのいわゆるクランク角度によって記述される。前述の理由により、潤滑剤が極めて少量の場合、シリンダ内の正しいピストン位置における正しい位置のピストンに、潤滑剤を適用することが重要となる。この際にのみ、少量の潤滑剤を確実に、できるだけ効率的に利用することができる。

移動ピストンに潤滑剤ノズルを有する潤滑装置の概念では、潤滑剤は、長い複雑なラインにわたって、潤滑剤ノズルに搬送される必要があり、このため、通常トグルレバーを使用した状態で、誤差を許容する必要がある。設置スペースの理由から、およびシリンダの状況から、潤滑剤測定用のバルブは、シリンダの外側にのみ配置される。従って、大型ディーゼルエンジンでは、バルブと潤滑剤ノズルの間の供給ラインは、数メートルの長さを有し、極めて複雑な構造となる。バルブの制御は、極めて正確に実施されるが、制御と実際の潤滑剤の導入の間の遅延は、正確に再現できず、このため、事前に正確に定めることはできない。また、この長い供給ラインにわたって、バルブで制御された潤滑剤量を、実際に潤滑剤ノズルに供給し、導入することは難しい。潤滑剤のシリンダライナへの実際の導入時における時間さらにはシリンダ内のピストン位置、ならびに導入される潤滑剤は、従って、正確に設定することはできない。

シリンダ壁に潤滑剤開口を有する潤滑装置の概念では、潤滑剤の実際の導入の時間は、極めて正確に設定される。潤滑剤の潤滑剤開口への供給は、比較的単純であり、潤滑剤の供給は、導入時間および導入量について、再現性良く実施される。しかしながら、そのような概念では、ピストンは、通常極めて高速で、潤滑剤開口を通過するように移動するという問題がある。潤滑剤は、ピストンの特定の位置に適用される必要があり、この目的のために利用できる時間は、極めて短い。このため、潤滑装置の制御可能な精度では、高い信頼性および再現性で、ピストンの意図した位置に、潤滑剤を供給することが難しくなる。

欧州特許第EP652426A1号には、大型2ストロークディーゼルエンジンの形態の、往復ピストン燃焼エンジン用のピストンインシリンダユニットが示されている。ピストンインシリンダユニットは、シリンダ潤滑装置を有し、これは、少なくとも一つの潤滑剤開口を有する。潤滑剤開口は、ピストンが上死点（OT）に配置されるピストンのOT位置において、潤滑剤開口が上部ピストン端と下部ピストン端の間に、軸方向に配置される。

欧州特許第199549号公報

このような背景から、本発明の目的は、往復ピストン燃焼エンジン用のピストンインシリンダユニット、および往復ピストン燃焼エンジン用のピストンインシリンダユニットのピストンの潤滑剤供給方法を提案することである。これにより、ピストンの有効な潤滑が可能になる。この目的は、本発明の請求項1の特徴を有する、ピストンインシリンダユニット、および請求項11の特徴を有する方法により、達成される。

本発明によるピストンインシリンダユニットは、シリンダライナの形態のシリンダを有し、ピストンは、上死点および下死点の間をピストン軸に沿って、軸方向に前後に可動するように配置される。ピストンは、上部ピストン端および下部ピストン端を有し、上部ピストン端は、出口バルブの方向におけるピストンのジャケット表面の最上部位置により定められる。下部ピストン端は、出口バルブの反対側に配置された、いわゆる下部ピストン側空間の方向におけるジャケット表面の最下部の位置により定められる。大型ディーゼルエンジンのピストンは、通常、2つの部分で構成される。これらの部分は、いわゆるピストンクラウンを有し、ここにピストンリングが配置される。いわゆるピストンスカートは、下部ピストン側空間の方向に、ピストンクラウンにネジ留めされる。この場合、下部ピストン端は、ピストンスカートの最下部位置により定められる。上死点は、上部ピストン端の軸位置に対応し、ここでは、ピストンは、出口バルブから最小の空間を有する。従って、下死点は、ピストンが出口バルブから最大の空間を有する上部ピストン端の軸位置に対応し、従って、下部ピストン側空間から最小の間隔を有する。

本発明によるピストンインシリンダユニットは、さらに、シリンダ潤滑装置を有し、この装置は、シリンダライナに配置された、少なくとも一つの第1の潤滑剤開口を有する。例えば6乃至10の、特に8個の複数の潤滑油開口が、シリンダライナの周囲にわたって、第1の潤滑剤開口の軸位置において、均一に分布するように配置される。シリンダ潤滑装置は、潤滑剤ラインを介して供給される潤滑剤が、シリンダライナに導入されるように構成される。潤滑剤は、特に、潤滑油として構成されても良く、また固体潤滑剤を有しても良い。潤滑剤開口は、接線方向または半径方向に沿って、潤滑剤がシリンダライナに導入されるように構成され、配置される。特に、シリンダライナの内側シリンダ壁は、溝を有しても良く、この溝内に潤滑剤が導入され、潤滑剤のより良い分布が達成されても良い。溝は、全周にわたって同じ軸配置を有し、あるいは特に、ジグザグパターンの形態を有しても良い。

第1の潤滑剤開口は、ピストンが上死点（OT）に配置されるピストンのOT位置において、第1の潤滑剤開口が上部ピストン端と下部ピストン端の間に配置されるように、軸方向に配置される。第1の潤滑剤開口は、特に、ピストンのOT位置において、上部ピストン端と潤滑剤開口の間の間隔が、上部ピストン端と下部ピストン端の間の間隔の35％から65％の間、特に50％となるように、軸方向に配置される。

上死点では、ピストンの移動方向は、反転する；上死点前では、これは、出口バルブの方向に上方に移動し、上死点後には、これは、下部ピストン側空間の方向に下方に移動する。従って、ピストンは、上死点に向かって減速し、上死点後に再度加速する。従って、ピストンは、上死点では、速度が０となり、上死点の前後では、極めて小さな速度となる。特に、潤滑剤の導入は、ピストンがOT位置またはその直前に配置されている際に生じる。シリンダライナ内の潤滑剤開口の配置により、および本発明による潤滑剤開口の配置により、および潤滑剤の導入時のピストンの極めて低速のもしくは速度の存在しない状態により、ピストンの所望の位置に、極めて正確な量の潤滑剤が極めて正確に適用される。これにより、潤滑剤は、必要な位置に直接適用され、極めて僅かの潤滑剤のみが未使用のまま残るため、極めて少量の潤滑剤のみを導入することが可能となる。

本発明では、ピストンは、ピストンのOT位置において、第1の潤滑剤開口が配置される領域に、外周切り欠きを有する。従って、潤滑剤は、衝突せずに、ピストンによりシリンダライナに接線方向に導入され、潤滑剤の極めて有効な導入が可能となる。

本発明の実施例では、最上部の第1のピストンリング、いわゆる上部リングは、ピストンのジャケット表面に配置され、第2のピストンリングは、第1のピストンリングと下部ピストン端の間に配置される。特に、ピストンは、第1のピストンリングと下部ピストン端の間に、少なくとも一つの第3のピストンリングを有する。第1の潤滑剤開口は、ピストンのOT位置において、2つの隣接するピストンリング同士の間に、軸方向に配置され、特に、第1のピストンリングと、次の第2のピストンリングの間に配置される。2つのピストンリングの間に潤滑剤を導入すると、軸方向において、および周囲方向において、潤滑剤の特に均一な分布が得られる。従って、少量の潤滑剤で、特に有効な潤滑効果が得られる。第1のピストンリングとそれに続く第2のピストンリングの間に潤滑剤が導入される場合に、最良の結果が得られることが示されている。

本発明の実施例では、第1の潤滑剤開口は、ピストンのOT位置において、第1の潤滑剤開口が上部ピストン端と第1のピストンリングの間に配置されるように、軸方向に配置される。従って、潤滑剤は、ピストンのOT位置において、またはピストンがOT位置に達する前に、ピストンリングによって、衝突することなく、ピストンの上部に配置された燃焼空間に接続された、ピストンのある領域に適用される。従って、潤滑剤は、燃料の燃焼の際に生じる酸を、特に効果的に中和し、これにより、酸によるシリンダライナおよびピストンの損傷を回避することができる。

本発明の実施例では、潤滑剤を取り入れる切り欠きを有するストレージピストンリングが、ピストンのジャケット表面に配置される。切り書きは、例えば、半径方向外側に向かって開放された、周囲溝として構成される。切り書きは、潤滑剤を受容し、ピストンさらにはストレージピストンリングの移動の間に、これをシリンダライナの稼働表面に放出することができる。ストレージピストンリングは、特に、バネ素子によって配置され、これは、例えば、ストレージピストンリングを所定の力で、シリンダライナの稼働表面に向かって押す環状バネである。また、切り欠き内の潤滑剤は、ストレージピストンリングの周囲にわたって、特に容易に分布することができる。第1の潤滑剤開口は、ピストンのOT位置において、第1の潤滑剤開口がストレージピストンリングのレベルに配置されるように、軸方向に配置される。従って、ピストンのOT位置において、またはピストンがOT位置に配置される直前に、潤滑剤は、潤滑剤開口を介して、ストレージピストンリングの切り欠きに運ばれる。従って、軸方向および外周方向の両方にわたって、駆動表面の潤滑剤の分布を特に均一にすることが可能となる。

本発明の実施例では、ピストンインシリンダユニットは、シリンダライナに第2の潤滑剤開口を有し、これは、第1の潤滑剤開口から間隔を開けて軸方向に配置される。特に、複数の潤滑油開口、例えば6乃至10、特に8個の開口は、シリンダライナの周囲に、同じ軸位置で、均一に分布するように配置される。潤滑剤は、共通の潤滑剤供給ラインを介して、または別個の供給ラインを介して、第1および第2の潤滑剤開口に供給される。共通の潤滑剤供給ラインを介した潤滑剤の供給では、ピストンまたはシリンダ稼働表面の異なる領域に、一度に2つの潤滑剤開口を介して、潤滑剤が供給される。この観点では、潤滑剤開口の供給の効果は、特に小さくなる。第1および第2の潤滑剤開口が、別個の潤滑剤ラインを介して供給される場合、すなわち潤滑剤が別個に配置された潤滑剤ラインを介する場合、特にフレキシブルな潤滑機器が得られる。ピストンまたはシリンダ駆動表面の特定の領域には、潤滑剤開口に潤滑剤を供給する時間点の選択により、潤滑剤が直接供給される。また、同じ領域に、潤滑剤を2回供給することもできる。

また、本発明の実施例では、第2の潤滑剤開口は、ピストンのOT位置において、第2の潤滑剤開口が上部ピストン端と下部ピストン端の間に配置されるように、軸方向に配置される。前述の第1の潤滑剤開口の利点は、第2の潤滑剤開口でも得ることができる。

本発明の実施例では、第1および第2の潤滑剤開口の軸位置において、シリンダライナの周囲にわたって分布された、別の潤滑剤開口が配置され、これは、周囲方向に相互にずらして配置される。この態様では、潤滑油開口は、周囲にわたって特に均一に分布される。6乃至10の潤滑剤開口、特に8個の開口が、例えば、2つの軸位置の周囲にわたって分布される。従って、軸方向と周囲方向の双方において、導入される潤滑剤に、特に均一な分布が得られる。

往復ピストン燃焼エンジン用のピストンインシリンダユニットのピストンの潤滑剤供給のための本発明による方法では、シリンダラインへの潤滑剤の第1の導入は、第1の導入開口がピストンの上部ピストン端と下部ピストン端の間の軸位置に配置され、ピストンの速度が2.5m／s、特に1m／sよりも小さくなる際に生じる。ピストンが極めて低速の際、または速度が存在しない際に、潤滑剤を導入する本発明による方法を使用することにより、極めて正確な量の潤滑剤を、極めて正確に、ピストンの所望の位置に適用することができる。これにより、極めて少量の潤滑剤を導入することができるようになる。これは、潤滑剤は、直接、必要な場所に適用され、極めて少量の潤滑剤のみが未使用のまま残るからである。

往復ピストン燃焼エンジンは、シリンダライナと、上部ピストン端および下部ピストン端を有するピストンとを有する。ピストンは、軸方向において、シリンダライナ内の上死点と下死点の間で、ピストン軸に沿って、軸方向に前後に可動に配置される。往復ピストン燃焼エンジンは、特に、2ストローク大型ディーゼルエンジンとして構成される。往復ピストン燃焼エンジンは、少なくとも一つの潤滑剤開口を有するシリンダ潤滑装置を有し、この開口は、シリンダライナに配置され、潤滑剤がシリンダライナに導入されるように構成される。

ピストンの軸位置に依存するピストン速度は、測定したり、またはストロークのような形状特性に基づいて測定された速度から計算することができる。

ピストン速度は、以下の式を用いて定めることができる：

ここで、ω＝クランクシャフトの角速度、
ｒ＝接続ロッドを受けるクランクシャフトのクランクピンが描く軌跡の直径（ピストンの1／2ストロークに対応する）、
ω＝クランク角、
λ＝r／ピストンロッドの全長である。

一方、導入時間の選定により、潤滑剤の導入に及ぼすピストン速度への影響が考慮される。しかしながら、導入は、導入開口が上部ピストン端と下部ピストン端の間に配置された際に生じる。上部ピストン端と下部ピストン端の間の限られた距離のため、導入時間による影響の可能性は、極めて小さい。潤滑剤開口の軸位置は、潤滑剤の導入時のピストン速度により大きな影響を及ぼす。ピストンインシリンダユニットの構成および設計において、シリンダライナ内の潤滑剤開口の位置は、固定される。従って、潤滑剤開口は、潤滑剤の導入の際の往復ピストン燃焼エンジンの対応する速度範囲において、ピストン速度が前述の限界以下となるように配置される必要がある。低稼働大型ディーゼルエンジンは、例えば、約130rpmの最大速度を有する。

本発明による方法の実施例では、シリンダライナへの第1の潤滑剤の導入は、第1の導入開口が、ピストンのジャケット表面に配置された最上部の第1のピストンリングと、上部ピストン端の方向において、第1のピストンリングと隣接する第2のピストンリングとの間の軸位置に配置される際に生じる。2つのピストンリングの間に潤滑剤を導入すると、軸方向および周囲方向において、潤滑剤に特定の均一な分布が得られる。従って、少量の潤滑剤で、特に有効な潤滑が得られる。第1のピストンリングと、それに続く第2のピストンリングの間に潤滑剤が導入された際に、最良の結果が得られることが示されている。

本発明による方法の実施例では、シリンダライナへの潤滑剤の第1の導入は、第1の導入開口が、ピストンのジャケット表面に配置された、潤滑剤受容用の切り欠きを有するストレージピストンリングのレベルに、軸位置に配置された際に生じる。従って、潤滑剤は、潤滑剤開口を介して、ストレージピストンリングの切り欠きに搬送される。軸方向および周囲方向の両方において、稼働表面にわたって、潤滑剤に、特に均一な分布が得られる。

本発明による方法の実施例では、第1の潤滑剤開口からの潤滑剤の導入に加えて、第2の潤滑剤開口を介して、シリンダライナへの第2の潤滑剤の導入が生じる。第2の潤滑剤開口は、第1の潤滑剤開口から、軸方向に離間して配置される。第2の導入は、第2の導入開口が上部ピストン端と最上部の第1のピストンリングの間で、軸位置に配置された際に生じる。主要な潤滑として機能する潤滑剤の第1の導入に加えて、ピストンリングによって、衝突なしで、ピストンの上部に配置された燃焼空間に接続されるピストンの領域への第2の導入により、燃焼時に生じる酸の中和用の潤滑剤が適用される。これにより、潤滑剤は、第2の導入により、燃料の燃焼によって生じる酸を効率的に中和し、シリンダライナおよびピストンの酸による損傷が回避される。

特に、潤滑剤の第2の導入は、ピストンに対する第2の導入開口が、上部ピストン端からの導入開口の軸方向の間隔が、上部ピストン端からの第1の最上部のピストンリングの間隔の約66％に対応するように配置された際に際に生じる。

本発明の別の利点、特徴、および詳細は、以下の実施例の記載、および図面を参照することにより理解される。図面において、同一のまたは同じ機能を有する素子には、同一の参照符号が付されている。

大型2ストロークディーゼルエンジンのシリンダ配置である。 シリンダライナに配置され、潤滑剤供給を有するピストン配置である。 潤滑剤供給の第2の実施例における潤滑剤開口の配置を示した図である。 潤滑剤供給の第3の実施例における潤滑剤開口の配置を示した図である。 潤滑剤供給の第4の実施例における潤滑剤開口の配置を示した図である。 潤滑剤供給の第5の実施例における潤滑剤開口の配置を示した図である。 潤滑剤供給の第6の実施例における潤滑剤開口の配置、およびストレージピストンリングを有するピストンの詳細を示した図である。 潤滑剤供給の第7の実施例における2つの潤滑剤開口の配置の長手方向断面を示した図である。 潤滑剤供給の第7の実施例における2つの軸方向に離間された潤滑剤開口の配置を示した断面図である。

図1を参照すると、シリンダ配置は、ピストンインシリンダユニット10を有し、このユニットは、シリンダライナ11の形態のシリンダおよびピストン12を有する。シリンダ配置は、さらに、新鮮空気供給システム13を有する。

図1のシリンダ配置は、従来の一方向フロー掃気大型2ストロークディーゼルモータ用の、従来公知の典型的な配置である。

ピストン12は、シリンダライナ11内に配置され、シリンダライナ11のシリンダ壁14に沿って、前後に可動である。ピストン12は、2つの反転点間で、すなわち上死点（OT）と下死点（UT）の間で、前後移動を行う。上死点（OT）は、下死点（UT）と出口バルブ16の間に配置される。

ピストン12は、ピストンリングパッケージ15を有し、このパッケージは、ここでは、2つのピストンリングのみを有するように概略的に示されている。すなわち、上部リングとも呼ばれ、出口バルブ16、すなわち燃焼空間17に最近接となるように配置された、第1の最上部ピストンリング18と、出口バルブ16に対して、第1のピストンリング18の下側に配置された、第2のピストンリング19である。

燃焼空間17は、噴射ノズル21を有するシリンダカバー20によって示されるように、上部に区画され、これにより、燃料は、燃焼空間17に噴射される。シリンダカバー20は、出口バルブ16を有し、図1では、これは、開放位置で表されている。

ピストン7は、従来公知の方法で、ピストンロッド22を介して、図1には示されていないクロスヘッドに接続され、示されていない大型ディーゼルエンジンの作動の間、ピストン12の前後の移動は、大型ディーゼルエンジンのクランクシャフトに伝達される。ピストンロッド22は、下部ピストン側空間23を貫通して誘導され、この空間は、図のように、スタッフィングボックス24を介して、出口バルブ16に対して底部でシリンダライナ11と隣接する。このボックスは、その下側のクランクシャフト空間25に向かって、下部ピストン側空間23をシールする。示されていないターボチャージャーにより、高圧で、例えば4barの圧力下において、下部ピストン側空間23に供給される、矢印26で示すいかなる新鮮な空気も、下部ピストン側空間23からクランクシャフト空間25に逸散しない。

シリンダ潤滑装置127を有するピストンインシリンダユニット110の詳細は、図2に示されている。ピストンインシリンダユニット110は、図1のピストンインシリンダユニット10と互換性のある構造を有する。ただし、図2では、ピストンインシリンダ装置110のうち、シリンダ潤滑装置127の記載に関連する部材のみが示されている。

ピストン112は、冷却油128により内部冷却されたピストン112として構成され、冷却油128は、示されていない供給ラインを介して供給され、除去される。

図2では、ピストンインシリンダ装置110のピストン112は、OT位置にあるように示されており、ピストン112は、上死点（OT）に配置され、ここでは、大型ディーゼルエンジンの動作中も動かないため、速度は０となる。上死点（OT）は、上部ピストン端129に対応する。上部ピストン端129は、図2には示されていない出口バルブの方向において、ピストン112のジャケット表面131の最上部の位置により定められる。ピストン112は、図2に示されていない下死点の方向において、シリンダライン111のピストン軸Aに沿った軸方向において、前後に可動式に配置される。

ピストン112は、2つの部分で構成され、いわゆるピストンクラウン132と、ピストンクラウン123にネジ留めされた、いわゆるピストンスカート133とで構成される。ピストンクラウン132は、出口バルブの方向に配置され、ピストンスカート133は、図2には示されていない下部ピストン側空間の方向に配置される。ピストンスカート133は、円柱状ジャケット表面を有し、下部ピストン側空間の方向におけるこの最低部は、下部シリンダ端130を定める。

ピストンクラウン132のジャケット表面131には、3つのピストンリングが配置される；出口バルブの方向における、第1の最上部のピストンリング118；下部ピストン端130の方向において隣接する第2のピストンリング119；および下部ピストン端130の方向において、第2のピストンリング119に隣接する第3のピストンリング134。

シリンダ潤滑装置127は、潤滑剤リザーバ135を有し、ここから、電気モータ136によって駆動される潤滑ポンプ137は、潤滑油の形態の潤滑剤を搬送する。潤滑剤供給ライン140を開閉するバルブ配置138は、潤滑剤ポンプ137の後段に配置される。バルブ配置138は、制御装置139により制御される。潤滑剤供給ライン140は、潤滑剤開口141につながっており、これは、シリンダライナ111内の軸位置143に配置され、潤滑剤が接線方向にシリンダライナ111に導入されるように配置される。図2には、一つの潤滑剤開口141のみが示されているが、シリンダ潤滑装置127は、シリンダライナ111の周囲にわたって均一に分布された、全体で8つの潤滑油開口を有する。バルブ配置138は、制御装置139により、バルブ配置138の対応する制御によって開にされ、潤滑剤ポンプ137と潤滑剤開口141の間に、接続が構築される。これにより、潤滑剤は、シリンダライナ111に導入される。その他のシリンダ潤滑装置127の正確な構造は、あまり重要ではないため、シリンダ潤滑装置127は、極めて単純化されて示されている。

制御装置139は、主として、往復ピストン燃焼エンジンの作動点、および燃料組成に応じて、時間点および導入潤滑剤の量を定める。

潤滑剤開口141の軸位置143は、本発明において重要である。軸位置143は、潤滑剤開口141が図2に示したピストン112のOT位置において、第1の最上部のピストンリング118および隣接する第2のピストンリングの間に配置されるように選定される。ピストン112がOT位置、またはその極前後の位置に配置されると、2つの前記ピストンリング118、119の間の潤滑剤開口141を介して、潤滑剤が導入される。この時点では、上死点（OT）からの間隔が極めて小さく、または間隔が存在しないため、ピストン112の速度は、極めて小さい；特に、速度は、1m／s未満である。従って、2つの前記ピストンリング118、119の間で、対象に向かって高精度に潤滑剤を導入することができる。

潤滑剤開口141の軸位置143の前述の選定の際、ピストン112のOT位置における上部ピストン端129と潤滑剤開口141の間の間隔は、上部ピストン端129と下部ピストン端130の間の間隔の約50％とされる。

出口バルブの方向に対応する上部領域では、シリンダライナ111は、冷却ジャケット142を有し、ここには、冷却剤が流通する、示されていない冷却通路が配置される。冷却ジャケット142は、燃焼空間の領域において、シリンダライナ111を冷却するように機能する。潤滑剤開口141は、冷却ジャケット142の領域に配置される。また、潤滑剤開口は、冷却ジャケットの下側に配置されても良い。

ピストンインシリンダユニットの第2の実施例の詳細は、図3に示されている。この実施例では、シリンダライナ211内の潤滑剤開口241の軸位置243は、ピストン212の示されたOT位置において、潤滑剤開口241が、第2のピストンリング219と第3のピストンリング234の間に配置されるように選定され、第2のピストンリング219は、第1のピストンリング218の下側に、隣接して配置され、第3のピストンリング234は、第2のピストンリング219に隣接して配置される。

ピストンインシリンダユニットの第3の実施例の詳細は、図4に示されている。第1の潤滑剤開口341は、図2における潤滑剤開口141と同様に配置され、潤滑剤開口341は、示されたピストン312のOT位置において、第1の最上部のピストンリング318および隣接する第2のピストンリング319の間に配置される。ピストン312は、第1のピストンリング318と第2のピストンリング319の間に、周囲切り欠き347を有する。潤滑剤の導入は、切り欠き347および第1の導入開口341が、あるレベルに配置されたときに行われる。従って、潤滑剤は、ピストン312を介して、シリンダライナ311の接線方向に、衝突せずに注入される。

2つの異なるピストンリングの間で潤滑剤の導入が行われる際に、ピストンは、これらの2つのピストンリングの間に、対応する周囲切り欠きを有しても良い。

ピストンインシリンダユニットの第4の実施例の詳細は、図5に示されている。この実施例では、シリンダライナ411における潤滑剤開口441の軸位置443は、ピストン412の示されたOT位置において、潤滑剤開口441が、上部シリンダ端429と第1の最上部のピストンリング418の間に配置されるように選定される。

ピストンインシリンダユニットの第5の実施例の詳細は、図6に示されている。この実施例では、シリンダライナ511における潤滑剤開口541の軸位置543は、ピストン512の示されたOT位置において、潤滑剤開口541が、下部シリンダ端530に最近接に配置された第3のピストンリング543と、下部シリンダ端530の間に配置されるように選定される。

ピストンインシリンダユニットの第6の実施例の詳細は、図7に示されている。この実施例では、シリンダライナ611における潤滑剤開口641の軸位置643は、ピストン612の示されたOTにおいて、潤滑剤開口641が、3つのピストンリングの中心として配置されるストレージピストンリング619のレベルに配置されるように選定される。ストレージピストンリング619は、周囲切り欠き644を有し、この切り欠きは、潤滑剤を受容する。潤滑剤は、潤滑剤開口641を介して、ストレージピストンリング619の切り欠き644に搬送され、その後、ピストン612およびストレージピストンリング619のさらなる移動の間、潤滑剤が放出され、分布される。ストレージピストンリング619は、螺旋バネ645の形態のバネ装置により、シリンダライナ611の方向において、半径方向外側に向けられる。

ピストンインシリンダユニットの第7の実施例の詳細は、図8に示されている。この実施例では、潤滑剤供給は、2つの潤滑剤開口741、746を有する。第1の潤滑剤開口741は、図2における潤滑剤開口141と同様に配置され、潤滑剤開口741は、示されたピストン712のOT位置において、第1の最上部ピストンリング718および隣接する第2のピストンリング719の間に配置される。第2の潤滑剤開口746は、図3における潤滑剤開口241と同様に配置され、潤滑剤開口746は、示されたピストン712のOT位置において、上部シリンダ端729と第1の最上部ピストンリング718の間に配置される。従って、この場合、第2の潤滑剤開口746は、上部ピストン端729と下部ピストン端730の間に配置される。潤滑剤開口741、746には、示されていない別個の潤滑油供給ラインを介して、相互に独立に潤滑剤が供給される。従って、2つの潤滑剤開口741、746を介して、同時にまたは時間をずらして、潤滑剤を導入することが可能となる。

第1および第2の潤滑剤開口741、746のそれぞれ一つを、シリンダライナ711の周囲に提供することに加えて、複数の潤滑剤開口を、周囲にわたって均等に分配しても良い。第1および第2の潤滑剤開口は、互いの間に配置されず、周囲方向に相互にずらして配置されても良い。図7には、第2の潤滑剤開口746のレベルでの、シリンダライナ711の断面が示されているが、周囲方向にわたって、それぞれ4つの潤滑剤開口741、746が分布されている。第1の潤滑剤開口741は、破線で示されており、第2の潤滑剤開口746は、実線で示されている。第1の潤滑剤開口741は、各々が90゜の角度で相互に配置されている。第2の潤滑剤開口746も同様であり、第1および第2の潤滑剤開口741、746の間は、それぞれ45゜の角度となる。

潤滑剤開口141、241、341、441、541、641、741、および746の示された配置によって、潤滑剤の導入の際のピストン112、212、312、412、512、612、および712の速度は、往復ピストン燃焼エンジンの想定される全ての回転速度において、1ｍ／sよりも小さくなり、さらには2.5m／sよりも小さくなる。往復ピストン燃焼エンジンの構成に応じて、特に、ストロークおよびクランクシャフトの構造に関して、ピストンのOT位置において、上部ピストン端と下部ピストン端の間に、潤滑剤開口が配置されないようにして、潤滑剤開口が構成された場合、前記速度限界は、全ての回転速度で観察される。この場合、本発明による方法の実施が可能となる。

Claims (14)

1. 往復ピストン燃焼エンジン用、特に大型2ストロークディーゼルエンジン用のピストンインシリンダユニットであって、
   シリンダライナと、上部ピストン端および下部ピストン端を有するピストンとを有し、
   前記ピストンは、前記シリンダライナのピストン軸に沿って、上死点（OT）と下死点（UT）の間で軸方向に前後に可動に配置され、
   さらに、前記ピストンインシリンダユニットは、
   少なくとも一つの第1の潤滑剤開口を有するシリンダ潤滑装置を有し、前記第1の潤滑剤開口は、シリンダライナに配置され、該シリンダライナに潤滑剤が導入されるように構成され、
   前記第1の潤滑剤開口は、前記ピストンが前記上死点に配置された際に、前記第1の潤滑剤開口が前記ピストンのOT位置において、前記上部ピストン端と前記下部ピストン端の間に配置されるように、軸方向に配置され、
   前記ピストンは、前記ピストンの前記OT位置において、前記第1の潤滑剤開口が配置される領域に、周囲切り欠きを有することを特徴とするピストンインシリンダユニット。
2. 前記第1の潤滑剤開口は、前記ピストンのOT位置において、前記上部ピストン端と前記第1の潤滑剤開口の間の間隔が、前記上部ピストン端と前記下部ピストン端の間の空間の35％と65％の間、特に50％となるように、軸方向に配置されることを特徴とする請求項1に記載のピストンインシリンダユニット。
3. 最上部の第1のピストンリングは、前記ピストンのジャケット表面に配置され、
   第2のピストンリングは、前記第1のピストンリングと前記下部ピストン端の間に配置され、
   前記第1の潤滑剤開口は、前記ピストンのOT位置において、前記第1の潤滑剤開口が、前記第1のピストンリングと前記第2のピストンリングの間に配置されるように、軸方向に配置されることを特徴とする請求項1または2に記載のピストンインシリンダユニット。
4. 前記ピストンの前記ジャケット表面には、第3のピストンリングが配置され、
   前記第1の潤滑剤開口は、前記ピストンのOT位置において、前記第1の潤滑剤開口が2つの隣接するピストンリングの間に配置されるように、軸方向に配置されることを特徴とする請求項3に記載のピストンインシリンダユニット。
5. 前記第3のピストンリングは、前記第2のピストンリングと前記下部ピストン端の間に配置され、
   前記第1の潤滑剤開口は、前記ピストンのOT位置において、前記第1の潤滑剤開口が前記第1のピストンリングと前記第2のピストンリングの間に配置されるように、軸方向に配置されることを特徴とする請求項4に記載のピストンインシリンダユニット。
6. 前記第1の潤滑剤開口は、前記ピストンのOT位置において、前記第1の潤滑剤開口が前記上部ピストン端と前記第1のピストンリングの間に配置されるように、軸方向に配置されることを特徴とする請求項1または2に記載のピストンインシリンダユニット。
7. 前記ピストンには、潤滑剤を受容する切り欠きを有するストレージピストンリングが配置され、
   前記第1の潤滑剤開口は、前記ピストンのOT位置において、前記第1の潤滑剤開口が前記ストレージピストンリングのレベルに配置されるように、軸方向に配置されることを特徴とする請求項1または2に記載のピストンインシリンダユニット。
8. 前記シリンダライナには、第2の潤滑剤開口があり、
   該第2の潤滑剤開口は、前記第1の潤滑剤開口から離間して、軸方向に配置されることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一つに記載のピストンインシリンダユニット。
9. 前記第2の潤滑剤開口は、前記ピストンのOT位置において、前記第2の潤滑剤開口が前記上部ピストン端と前記下部ピストン端の間に配置されるように、軸方向に配置されることを特徴とする請求項8に記載のピストンインシリンダユニット。
10. 前記第1および第2の潤滑剤開口の軸位置には、前記シリンダライナの周囲にわたって分布する、別の潤滑剤開口が配置され、前記別の潤滑剤開口は、前記周囲方向において、相互に対してずれた位置に配置されることを特徴とする請求項8または9に記載のピストンインシリンダユニット。
11. 往復ピストン燃焼エンジン用、特に大型2ストロークディーゼルエンジン用のピストンインシリンダユニットのピストンの潤滑剤供給の方法であって、
    前記ピストンインシリンダユニットは、
    シリンダライナと、上部ピストン端および下部ピストン端を有するピストンとを有し、
    前記ピストンは、前記シリンダライナのピストン軸に沿って、上死点（OT）と下死点（UT）の間で、軸方向に前後に可動に配置され、
    さらに、前記ピストンインシリンダユニットは、
    少なくとも一つの第1の潤滑剤開口を有するシリンダ潤滑装置を有し、前記第1の潤滑剤開口は、シリンダライナに配置され、該シリンダライナに潤滑剤が導入されるように構成され、
    前記シリンダライナへの潤滑剤の第1の導入は、前記第1の導入開口が前記上部ピストン端と前記下部ピストン端の間の軸位置に配置され、前記ピストンの速度が2.5m／s、特に1m／sよりも小さくなる際に生じることを特徴とする方法。
12. 前記シリンダライナへの潤滑剤の第1の導入は、前記第1の導入開口が、前記ピストンのジャケット表面に配置された最上部の第1のピストンリングと、前記下部ピストン端の方向において前記第1のピストンリングに隣接する、第2のピストンリングとの間に、軸方向に配置された際に生じることを特徴とする請求項11に記載の方法。
13. 前記シリンダライナへの潤滑剤の第1の導入は、前記第1の導入開口が、前記ピストンの前記ジャケット表面に配置された、潤滑剤を受容する切り欠きを有するストレージピストンリングのレベルで、軸位置に配置された際に生じることを特徴とする請求項11に記載の方法。
14. 前記第1の導入開口からの潤滑剤の第1の導入に加えて、前記第1の潤滑剤開口から軸方向に離間して配置された第2の潤滑剤開口を介して、前記シリンダライナへの潤滑剤の第2の導入が生じ、
    前記第2の導入は、前記第2の導入開口が、前記上部ピストン端と前記最上部の第1のピストンリングの間で、軸位置に配置された際に生じることを特徴とする請求項11、12、または13に記載の方法。

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