JP2014013038A - Lubrication system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lubrication system ensuring accurate adjustment of the amount of supply of lubricant supplied to a piston sliding surface of an internal combustion engine.SOLUTION: A lubrication system in a piston-in-cylinder apparatus particularly for a large engine or an internal combustion engine for a compressor includes: a pump 1; a lubricant injection element; and a coupling line 2 between the pump for supplying lubricant to the lubricant injection element and the lubricant injection element. A storage element 4 is disposed on the coupling line between the pump 1 and the lubricant injection element in the lubrication system.

Description

本発明は請求項1の導入部によるピストン イン シリンダー装置のための潤滑システムに関する。本発明は、更に、内燃エンジン、特に、潤滑システムを持つピストン イン シリンダー装置を備える大型エンジンに関する。   The invention relates to a lubrication system for a piston-in-cylinder device according to the introduction of claim 1. The invention further relates to an internal combustion engine, in particular a large engine comprising a piston-in-cylinder device with a lubrication system.

大型エンジン、特に、2ストローク内燃エンジン又は4ストローク内燃エンジンとして設計される大型のヂーゼルエンジンはしばしば船の駆動ユニット又は、例えば、電気エネルギー発生のための大型発電機の駆動するための静止型作動の駆動ユニットとして使用される。この観点において、大型エンジンは、原則として、かなりの長い期間に亘り永続的な運転が行われ、このことは、運転上の安全と適合性に関して高い要求がなされる。したがって、特に長いサービス期間において、低い損耗と燃料の経済的扱いは操業者にとっては中心的な基準となる。   Large engines, particularly large diesel engines designed as two-stroke or four-stroke internal combustion engines, are often of stationary operation to drive ship drive units or large generators for generating electrical energy, for example. Used as drive unit. In this respect, large engines, as a rule, are in permanent operation for quite a long time, which places high demands on operational safety and compatibility. Thus, especially during long service periods, low wear and economic handling of fuel are central criteria for operators.

運転状態においては、ピストンは、運動面として作用し、通常は円筒状ライナーの形態で作られるシリンダーの壁に沿って滑動する。この観点から、シリンダーの潤滑又はピストンの潤滑が与えられる。一方、ピストンは、シリンダー内で出来るだけ容易に、即ち、障害なしに滑る必要があり、他方、ピストンはシリンダー内の燃焼スペースをできるだけ密にシールして燃焼プロセスにおけるエネルギーの機械的仕事への効率的な変換を確保する必要がある。   In the operating state, the piston acts as a moving surface and slides along the wall of the cylinder, usually made in the form of a cylindrical liner. From this point of view, cylinder lubrication or piston lubrication is provided. On the other hand, the piston needs to slide as easily in the cylinder as possible, i.e. without obstruction, while the piston seals the combustion space in the cylinder as tightly as possible to make it efficient for the mechanical work of energy in the combustion process. It is necessary to ensure efficient conversion.

この理由のため、通常は潤滑油の形態の潤滑剤は大型エンジンの運転中に、ピストンの良好な走行特性を達成し、ピストン及びピストンリングの走行面の摩耗を可能な限り低くするためにシリンダー内に導入される。潤滑油は、更に、腐食の防止と共に、有害な燃焼生成物の中和を果たす。これらの多くの要請のために、しばしば非常に高価な物質が潤滑剤として使用される。   For this reason, lubricants, usually in the form of lubricants, are used to achieve good piston performance during large engine operation and to reduce the wear on the piston and piston ring running surfaces as much as possible. Introduced in. Lubricating oils also serve to prevent corrosion and neutralize harmful combustion products. Because of these many requirements, often very expensive materials are used as lubricants.

更に、出来るだけ潤滑剤の消費を少なくする特に効率的で経済的なエンジンの運転に関する要求が存在する。潤滑剤の消費は、潤滑プロセスの間に実際の潤滑作用のために利用できなくなった、即ち、消費され、失われた潤滑剤の量として理解される。この損失は、また、潤滑剤が燃焼ガス中に液滴として取り込まれるか、或いはシリンダー内壁に沿って潤滑剤のフィルムとして分散されることによっても引き起こされる。したがって、この潤滑剤は燃焼スペース内にガス状或いは液状となって入り、そこで発火し、燃焼することになり、これらは、逆火(バックファイア)を起こすか、或いはシリンダー内スペースに析出するため、それ自体望ましくない影響をもたらすこととなる。   Furthermore, there is a need for a particularly efficient and economical engine operation that consumes as little lubricant as possible. Lubricant consumption is understood as the amount of lubricant that has become unavailable, ie consumed and lost, during the lubrication process due to the actual lubricating action. This loss is also caused by the lubricant being entrained in the combustion gas as droplets or dispersed as a film of lubricant along the cylinder inner wall. Therefore, this lubricant enters the combustion space in the form of gas or liquid, where it ignites and burns, which causes backfire or deposits in the cylinder space. As such, it will have undesirable effects.

実績のある潤滑プロセスは、いわゆる内部潤滑というもので、ここでは、潤滑剤がピストンの内部を経由して移送され、次いで、ピストンの表面に設けられた一又は複数の潤滑サイトを経てピストン上又はシリンダー走行面上に付与される。このようなプロセスは、例えば、EP A0903473に記載されている。   A proven lubrication process is the so-called internal lubrication, where the lubricant is transferred through the interior of the piston and then on the piston or through one or more lubrication sites provided on the surface of the piston. It is given on the cylinder running surface. Such a process is described, for example, in EP A 0903473.

往復ピストン内燃エンジンのシリンダー内壁に潤滑剤を供給するものとして、複数の可能性が知られている。例えば、EP21335201A1及びEP2253810 A1はピストン自体に設けられた潤滑剤貯蔵部を備えた潤滑装置を開示している。従って、これらの解決法はピストンを経由する潤滑サイトへの潤滑剤の供給に関連している。   Several possibilities are known for supplying lubricant to the cylinder inner wall of a reciprocating piston internal combustion engine. For example, EP2335201A1 and EP2253810A1 disclose a lubricating device with a lubricant reservoir provided on the piston itself. These solutions are therefore related to the supply of lubricant to the lubrication site via the piston.

潤滑剤に対する要求を減らすための異なる解決方法が採用されている。一方において、例えば、EP 2133520 A1 又はEP 1936245 A1で知られるようなオイル収集リングが設けられる。これは、オイル収集リングによって、燃焼スペース内に潤滑剤が入り込むことが避けられることを意味している。   Different solutions have been adopted to reduce the demand for lubricants. On the one hand, an oil collecting ring as known, for example, from EP 2133520 A1 or EP 1936245 A1 is provided. This means that the oil collecting ring prevents lubricant from entering the combustion space.

これとは別に、或いは、これに加えて、潤滑剤がシリンダー内スペースのピストンの滑動面にシリンダーライナー自体を経由して供給され、そして、シリンダーライナー自体に設けられた切除部で受け入れるようにするもので、EP 2050946 A1に記載されているようなものである。   Alternatively or in addition, the lubricant is supplied to the sliding surface of the piston in the in-cylinder space via the cylinder liner itself, and is received by a cutout provided in the cylinder liner itself. And as described in EP 2050946 A1.

2ストローク型船舶用ヂーゼルエンジンのシリンダーの潤滑は、略10回転毎に注入を行う現在通常行われている潤滑システムにより、潤滑剤の計測注入によって行われるが、これは潤滑剤の分散のためには好ましくない。ポンプと注入ノズルの間の比較的長いラインはシステムの動力学をも減少させる、即ち、
ポンプから注入要素までの通路の距離をカバーするために計測パルスが必要とする時間が非常に長いため、ポンプによる注入時間の正確な調整ができない。
The lubrication of the cylinders of a two-stroke marine diesel engine is carried out by measuring and injecting the lubricant by a currently used lubrication system that injects approximately every 10 revolutions. Is not preferred. The relatively long line between the pump and the injection nozzle also reduces system dynamics, i.e.
Since the time required for the measurement pulse to cover the distance of the passage from the pump to the injection element is very long, the injection time by the pump cannot be adjusted accurately.

更に、連結ラインの長さが増加するにつれて、パイプの摩擦による損失が増加するため、潤滑剤注入バルブの入口におけるパルスは、連結ラインにおける潤滑剤の圧縮性に起因する潤滑剤の弾性により、もはや測定できない。   Furthermore, as the length of the connection line increases, the loss due to pipe friction increases so that the pulse at the inlet of the lubricant injection valve is no longer due to the elasticity of the lubricant due to the compressibility of the lubricant in the connection line. It cannot be measured.

WO 0235068 A1は、流体制御潤滑剤注入要素を開示している。この場合における潤滑剤の注入のためには十分に高い流体圧力が利用できる必要がある。更に、加圧流体と通路内の潤滑剤の流れが互いに分離されるように対策が講じられる必要がある。この流体圧は、この実施例によれば、潤滑剤注入要素に取り付けられ、それ自身のモータにより駆動されるポンプを使用して発生される。この解決法によれば、ポンプとモータはしたがって潤滑剤注入要素毎に必要となる。もし、複数の潤滑剤注入要素が設けられると、この解決法は保守の手間と投入コストが増加する。この解決法は、したがって、複数シリンダーエンジン、特に、船舶用の大型エンジンへの使用には適していない。一方、エンジンは船の全航海時間に亘り長期間運転する必要があるため、保守のための手間はできるだけ少なくされるべきである。このことは、重複する理由のため、このような流体調整型潤滑剤配備要素を余剰に貯蔵しておかなければならない。他方、投資コストはできるだけ低く抑える必要がある。   WO 023068 A1 discloses a fluid control lubricant injection element. In this case, a sufficiently high fluid pressure needs to be available for the injection of the lubricant. Furthermore, measures need to be taken so that the pressurized fluid and the lubricant flow in the passage are separated from each other. This fluid pressure is generated according to this embodiment using a pump attached to the lubricant injection element and driven by its own motor. According to this solution, a pump and a motor are therefore required for each lubricant injection element. If multiple lubricant injection elements are provided, this solution increases maintenance and input costs. This solution is therefore not suitable for use in multi-cylinder engines, especially large marine engines. On the other hand, since the engine needs to be operated for a long time over the entire voyage time of the ship, maintenance labor should be reduced as much as possible. This is because of the overlapping reason, such fluid-regulated lubricant deployment elements must be stored in excess. On the other hand, investment costs must be kept as low as possible.

複数のポンプとエンジンにより分配する一つの可能性は、潤滑剤注入要素に潤滑剤を供給するための、いわゆるコモンレールシステムによって与えられる。
WO 2011116768 A1は、このような内燃エンジンの複数のシリンダー内に潤滑剤を注入するためのコモンレールシステムを開示している。このシステムに於いては、潤滑剤の計測が電磁バルブを経て潤滑剤要素の中で直接に行われることにより既に述べた連結ラインの問題は解決される。潤滑剤の供給は、これらの電磁制御弁を用いて正確に調整され、潤滑剤のシリンダーへの供給のための時間及び潤滑剤の供給期間の両方、すなわち、潤滑サイトへ供給されるべき潤滑剤の量が正確に調整される。しかしながら、潤滑剤の供給が潤滑剤ノズルへの接続を開くことにより開始することができ、そして潤滑剤の供給が再び遮断されるという両方の目的のために電磁制御バルブの使用が確保されなければならない。潤滑剤の圧力により、遮断圧力に達するまで、潤滑剤の供給の遮断は異なる長さとなり、潤滑サイトに到達する潤滑剤の体積は制御によって与えられるものより大きくなる。電磁制御バルブの圧力応答切換特性をセットすることは可能であるが、そのための調整の手間が増加する。
One possibility of distributing by multiple pumps and engines is provided by a so-called common rail system for supplying lubricant to the lubricant injection element.
WO 2011116768 A1 discloses a common rail system for injecting lubricant into the cylinders of such an internal combustion engine. In this system, the measurement of the lubricant is carried out directly in the lubricant element via an electromagnetic valve, thereby solving the already mentioned connection line problem. The supply of lubricant is precisely regulated using these electromagnetic control valves, both the time for supplying the lubricant to the cylinder and the supply period of the lubricant, i.e. the lubricant to be supplied to the lubrication site The amount of is adjusted accurately. However, if the supply of lubricant can be initiated by opening the connection to the lubricant nozzle and the use of an electromagnetic control valve is not ensured for both purposes, the supply of lubricant is again shut off Don't be. Depending on the pressure of the lubricant, until the shut-off pressure is reached, the shut-off of the lubricant supply will be of different lengths and the volume of lubricant reaching the lubrication site will be greater than that given by the control. Although it is possible to set the pressure response switching characteristic of the electromagnetic control valve, the adjustment effort for that purpose increases.

したがって、本発明の目的は潤滑剤の計測の調整のための手間を減ずることにある。   Accordingly, an object of the present invention is to reduce the labor for adjusting the measurement of the lubricant.

本発明の更なる目的は、シリンダー内壁面に沿うピストンの滑動面の潤滑のための潤滑剤の正確な計測を確保することにある。   It is a further object of the present invention to ensure accurate measurement of the lubricant for lubrication of the sliding surface of the piston along the cylinder inner wall.

本発明の更なる目的は、潤滑剤の消費を少なくすることである。   A further object of the present invention is to reduce the consumption of lubricant.

本発明の更なる目的は、内燃エンジンの運転状態に対する潤滑剤の要求を適合させることにある。   It is a further object of the present invention to adapt the lubricant requirements to the operating conditions of the internal combustion engine.

本発明の目的は、請求項1に従う潤滑システムによって達成される。従属請求項は本発明の更なる有利な実施例を含むものである。   The object of the invention is achieved by a lubrication system according to claim 1. The dependent claims contain further advantageous embodiments of the invention.

内燃エンジン、特に大型エンジン又はコンプレッサーにおけるピストン イン シリンダー装置は、ポンプ、潤滑剤注入要素、及び潤滑剤注入要素に潤滑剤を供給するためのポンプと潤滑剤注入要素の間の接続ラインを含む。ポンプと潤滑剤注入要素の間の接続ラインには貯蔵要素が設けられる。   Piston-in-cylinder devices in internal combustion engines, particularly large engines or compressors, include a pump, a lubricant injection element, and a connection line between the pump and the lubricant injection element for supplying lubricant to the lubricant injection element. A storage element is provided in the connecting line between the pump and the lubricant injection element.

貯蔵要素は、この観点で、潤滑剤注入要素から近い距離に配置され、潤滑剤注入要素と一体的にすることができる。貯蔵要素は、所定の潤滑剤の体積を含む。注入手順の最後は、従って、貯蔵要素を空にすることによって事前に定義される。本発明に従う解決法に従い、潤滑剤の注入の開始のみが制御されるが、最後は制御されない。従って、潤滑剤注入要素が潤滑剤の流れを遮断する装置を持つ必要がない。本発明の解決法に従えば、潤滑剤の漏れも生じない。   The storage element in this respect can be arranged at a close distance from the lubricant injection element and can be integral with the lubricant injection element. The storage element includes a predetermined lubricant volume. The end of the injection procedure is therefore predefined by emptying the storage element. According to the solution according to the invention, only the start of the lubricant injection is controlled, but not at the end. Thus, it is not necessary for the lubricant injection element to have a device for blocking the flow of lubricant. According to the solution of the present invention, no lubricant leakage occurs.

従って、本発明のこの解決法により、特に大型の内燃エンジンのピストン イン シリンダー装置にとって、潤滑剤の計測の単純化が達成される。   Thus, with this solution of the invention, simplification of lubricant measurement is achieved, especially for piston-in-cylinder devices of large internal combustion engines.

完全に満たされた貯蔵により計測されるストローク当たりの体積は、内燃エンジンの型によって異なるが、特に0.03〜0.5cmの範囲にある。 The volume per stroke measured with a fully filled storage varies depending on the type of internal combustion engine, but is in particular in the range from 0.03 to 0.5 cm 3 .

潤滑率は0.2〜2.5g/kWhの範囲にある。シリンダー当たりの注入要素の数は1〜24の範囲にあり、特に、4〜24である。潤滑剤の注入はストローク当たり0.2〜3回の範囲にある。   The lubrication rate is in the range of 0.2 to 2.5 g / kWh. The number of injection elements per cylinder is in the range 1-24, in particular 4-24. Lubricant injection is in the range of 0.2 to 3 times per stroke.

貯蔵要素は、ストロークが10mmの場合、8mmまでの直径を持つことが有利である。極めて少量の潤滑剤のために、約3mmの内径と約4mmの外径を持つリングスペースが設けられる。ストロークは、従って、約5mmである。
注入開口として機能する出口開口の断面積の合計は、出口開口を通る潤滑剤の放出スピード及び/又は必要とされる噴霧化によるが、最大で貯蔵要素の断面積と同じで、特別には、最大で貯蔵要素の断面積の1/5、特に好ましくは、貯蔵要素の1/10である。各開口の直径は、通常は、0.1〜0.5mmである。
The storage element advantageously has a diameter of up to 8 mm for a stroke of 10 mm. For very small amounts of lubricant, a ring space with an inner diameter of about 3 mm and an outer diameter of about 4 mm is provided. The stroke is therefore about 5 mm.
The sum of the cross-sectional area of the outlet opening functioning as the injection opening depends on the speed of lubricant discharge through the outlet opening and / or the nebulization required, but is at most the same as the cross-sectional area of the storage element, in particular It is at most 1/5 of the cross-sectional area of the storage element, particularly preferably 1/10 of the storage element. The diameter of each opening is usually 0.1 to 0.5 mm.

貯蔵要素はポンプから潤滑剤注入要素へ連なる接続ラインを通して満たされる。種々のストロークを持つポンプが特に使用され、内燃エンジンのあらゆる負荷での潤滑の要請に適合できるようにしている。潤滑剤捕集装置が選択的に設けられない限り、潤滑サイトから潤滑システムへ潤滑剤が戻ることはない。選択的に貯蔵要素が空になるまで、貯蔵要素に移送された潤滑剤は計測される。   The storage element is filled through a connecting line leading from the pump to the lubricant injection element. Pumps with various strokes are used in particular to be able to meet the demands of lubrication at all loads of internal combustion engines. Lubricant does not return from the lubrication site to the lubrication system unless a lubricant collection device is selectively provided. The lubricant transferred to the storage element is measured until the storage element is selectively emptied.

貯蔵要素は、特別には、例えば、ピストン貯蔵としてアキュームレータとして設計されることができる。ポンプと潤滑剤注入要素との間に絞り要素を設けることができる。絞り要素を経て潤滑剤が散布された最後では、貯蔵要素は再び満たされる。絞り要素は、計測された潤滑剤の量を内燃エンジンの運転条件に適合するように調整可能な絞り要素として設計することができる。実施例によれば、絞り要素は電磁バルブとして、又は注入手順のコースを決定するための多方向弁との組み合わせとして設計することができる。   The storage element can be specially designed as an accumulator, for example as a piston storage. A throttling element can be provided between the pump and the lubricant injection element. At the end of the application of lubricant through the squeezing element, the storage element is filled again. The throttle element can be designed as a throttle element that can be adjusted to adapt the measured amount of lubricant to the operating conditions of the internal combustion engine. According to an embodiment, the throttle element can be designed as an electromagnetic valve or in combination with a multi-way valve for determining the course of the injection procedure.

実施例によれば、貯蔵要素は潤滑サイトにおいて潤滑剤が要求される最大量に対応する潤滑剤の量を受け入れるためのチャンバーを含む。特に、複数の貯蔵要素が互いに前後して又は互いに隣接して設けることができる。このことは、少なくとも二つの貯蔵要素が直列に連結して、或いは互いに並列して設けられることを意味する。   According to an embodiment, the storage element includes a chamber for receiving an amount of lubricant corresponding to the maximum amount of lubricant required at the lubrication site. In particular, a plurality of storage elements can be provided before and after each other or adjacent to each other. This means that at least two storage elements are connected in series or in parallel with each other.

更に、複数の潤滑剤注入要素に対して共通の貯蔵要素を設けることができる。それとは別に、或いはそれに加えて、一つの潤滑剤注入要素又は複数の潤滑剤注入要素が複数の貯蔵要素に接続するようにすることもできる。貯蔵要素は異なる体積を持つチャンバーを持つことができ、及び/又は各貯蔵要素の体積が利用できるようにしている。接続ラインは、ポンプと貯蔵要素の間に、少なくとも一つの絞り要素を持つ。絞り要素は少なくとも一つの流路断面積を変化させるための設定要素を持つ。貯蔵要素の充満速度は、このように、調整可能な絞り要素によって設定される。   Furthermore, a common storage element can be provided for a plurality of lubricant injection elements. Alternatively or in addition, one lubricant injection element or a plurality of lubricant injection elements may be connected to a plurality of storage elements. The storage elements can have chambers with different volumes and / or make the volume of each storage element available. The connecting line has at least one throttle element between the pump and the storage element. The throttle element has a setting element for changing at least one channel cross-sectional area. The filling speed of the storage element is thus set by an adjustable throttle element.

一つの実施例によれば、ポンプは単位時間当たりの移送量を変える設定手段を持つ。ポンプは、特に、速度によって調整できるギアポンプとして、又は調整可能なストロークを持つピストンポンプとして設計することができる。   According to one embodiment, the pump has setting means for changing the transfer rate per unit time. The pump can in particular be designed as a gear pump that can be adjusted by speed or as a piston pump with adjustable stroke.

一つの実施例によれば、潤滑剤注入要素は貯蔵要素を含むことができる。この実施例は潤滑システムを非常にコンパクトの構造とすることを可能にする。更に、この装置によって、潤滑剤の要求の信号が出されると計測が直接に開始されることが確実に実行される。潤滑剤注入要素は、特に、ハウジング要素、ハウジング要素内に設けられた潤滑剤用の入口開口、前記入口開口と流体的に連通し前記ハウジング要素内に設けられた貯蔵要素を共に有している。貯蔵要素は、潤滑剤を受け入れるように設計されたチャンバーを、閉鎖要素により閉鎖できる出口開口と共に有している。閉鎖要素は、調整要素によって駆動できるようにして、出口開口が潤滑剤を排出するために開放できるようにしている。   According to one embodiment, the lubricant injection element can include a storage element. This embodiment allows the lubrication system to have a very compact structure. In addition, this device ensures that the measurement is started directly when a lubricant request signal is issued. The lubricant injection element has in particular both a housing element, an inlet opening for the lubricant provided in the housing element, a storage element provided in the housing element in fluid communication with the inlet opening. . The storage element has a chamber designed to receive the lubricant, with an outlet opening that can be closed by a closure element. The closure element can be driven by the adjustment element so that the outlet opening can be opened to drain the lubricant.

絞り要素は入口開口と貯蔵要素の間に設けることができ、これによって、貯蔵を空にしてから電磁バルブを閉じるまでの短期間に潤滑剤が増加する量を関係ない量にまで減少することができる。これとは別に、絞り要素を用いる代わりに、少なくとも一つの更なる電磁バルブを使用することができるが、潤滑剤の供給を注入手順の開始するかなり前に阻止することができ、また、その終わりからかなり後に再び開にすることができるため、電磁バルブについての動力学に関して特別な要求がなされない。更なる代替として、注入のための電磁バルブは、多方向バルブを形成するように拡大すること、或いは多方向バルブによって置き換えることができる。一つの実施例によれば、チャンバーはチャンバーの体積を変更できるような移動要素を持つことができる。潤滑剤注入要素は特別にはニードルバルブを含むことができる。   A throttling element can be provided between the inlet opening and the storage element, which reduces the amount of increase in lubricant in a short period from emptying the storage to closing the solenoid valve to an irrelevant amount. it can. Alternatively, instead of using a throttling element, at least one further electromagnetic valve can be used, but the lubricant supply can be blocked well before the start of the injection procedure and at the end Since it can be opened again considerably later, no special demands are made regarding the dynamics of the solenoid valve. As a further alternative, the electromagnetic valve for injection can be expanded to form a multi-directional valve or replaced by a multi-directional valve. According to one embodiment, the chamber can have a moving element that can change the volume of the chamber. The lubricant injection element can in particular include a needle valve.

内燃エンジンは前述のいずれの実施例による潤滑システムを含むことができる。内燃エンジンは、ピストン イン シリンダー装置を含むことができ、このピストン イン シリンダー装置はピストンとシリンダーを含み、シリンダーはシリンダー内部スペースを画成するシリンダージャケットを持つ。シリンダージャケットは、前述の実施例のいずれかに従う少なくとも一つの潤滑剤注入要素を持つ。   The internal combustion engine can include a lubrication system according to any of the previous embodiments. The internal combustion engine may include a piston-in-cylinder device that includes a piston and a cylinder, and the cylinder has a cylinder jacket that defines a cylinder interior space. The cylinder jacket has at least one lubricant injection element according to any of the previous embodiments.

内燃エンジンのピストン-イン-シリンダー装置を潤滑する方法は、ピストン-イン-シリンダー装置を含む。潤滑剤は潤滑システムによりピストン-イン-シリンダー装置の潤滑サイトに供給される。この潤滑システムは、ポンプ、潤滑剤注入システム、及びポンプと潤滑剤注入要素の間の潤滑剤注入要素に潤滑剤を供給するための連結ラインを含む。ポンプと潤滑剤注入要素の間だの連結ラインに貯蔵要素が設けられる。潤滑剤はポンプにより連結ラインに移送され、貯蔵要素に移送され、貯蔵要素から潤滑剤は潤滑剤注入要素を経て、貯蔵要素が少なくとも部分的に空となるまでの長い間に亘り潤滑サイトに移送される。   A method of lubricating a piston-in-cylinder device of an internal combustion engine includes a piston-in-cylinder device. Lubricant is supplied to the lubrication site of the piston-in-cylinder unit by a lubrication system. The lubrication system includes a pump, a lubricant injection system, and a connecting line for supplying lubricant to the lubricant injection element between the pump and the lubricant injection element. A storage element is provided in the connecting line between the pump and the lubricant injection element. Lubricant is transferred to the connecting line by the pump and transferred to the storage element, from the storage element through the lubricant injection element and to the lubrication site for a long time until the storage element is at least partially empty Is done.

潤滑剤注入要素は、特別には、潤滑剤が潤滑サイトに到達するように潤滑剤注入要素のハウジング要素の出口開口を開放する調整要素を持つ。   The lubricant injection element has in particular an adjustment element that opens the outlet opening of the housing element of the lubricant injection element so that the lubricant reaches the lubrication site.

潤滑剤注入要素は、入口開口と貯蔵要素の間に設けられた絞り要素を含み、それにより、貯蔵要素は少なくとも部分的に空にした後、再び満たすようにしている。充満する時間はポンプの移送量率により有利に調整することができる。   The lubricant injection element includes a throttling element provided between the inlet opening and the storage element, so that the storage element is at least partially emptied and then refilled. The filling time can be advantageously adjusted by the pumping rate.

上述の説明と実施例は本発明の作動を例示的に説明するだけのものである。更なる有利な実施例は従属請求項及び図面から見ることができる。更に、記載され、また、示された個々の特徴は本発明の枠組み内で所望により組み合わせることができる。   The above description and examples merely illustrate the operation of the present invention. Further advantageous embodiments can be seen from the dependent claims and the drawings. Furthermore, the individual features described and shown can be combined as desired within the framework of the invention.

本発明は、以下に図面を参照してより詳細に説明される。   The invention is explained in more detail below with reference to the drawings.

本発明によるピストン-イン-シリンダー装置の断面図を潤滑システムと共に示す。1 shows a cross-sectional view of a piston-in-cylinder device according to the invention with a lubrication system. 圧力と体積の関係を示すグラフである(PVダイアグラム)。It is a graph which shows the relationship between a pressure and a volume (PV diagram). 潤滑剤注入要素の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a lubricant injection element. 第2の実施例による潤滑システムを示す。2 shows a lubrication system according to a second embodiment.

提案された潤滑システムの設計は図1に概略的に示されている。制御可能なポンプ1、例えば速度調整ができるギアポンプ又は制御可能なストローク付きピストンポンプは、潤滑剤を全ての潤滑剤注入要素6が接続されている接続ライン2内に移送する。単一の潤滑剤注入要素6のみが設けられているが、複数の潤滑剤注入要素を使用することができる。潤滑剤注入要素6はシリンダー壁又はシリンダーライナーに設けられる。移送圧力は潤滑剤の必要とする量に従い選択される。潤滑剤は絞り要素3を通して一又は複数の貯蔵要素4に送られる。貯蔵要素4は、例えば、ピストン-シャットオフ要素として又は空気式貯蔵要素として設計することができる。注入手順はシャットオフ要素、例えば電磁バルブ5によって開始される。電磁バルブの開の状態で、潤滑剤注入要素6のニードルバルブが開にされると、潤滑剤は、潤滑サイトのシリンダー20とピストンの間の中間スペースに流れ込み、そこから、潤滑サイトのシリンダー内壁又はピストンリングの潤滑サイトに流れる。注入手順は、供給ライン2から流れ出る潤滑剤の量は絞り要素3によって制限されるため、貯蔵要素が空になったときに終了する。図示されていない他の解決方法によると、潤滑剤注入要素への潤滑剤の供給を制御するため、単一の電磁バルブを設けることができる。このことは、図1に示されるように貯蔵要素4と2つの電磁バルブ5との間では潤滑剤ラインの分岐は生じなく、むしろ単一の電磁バルブ5に接続することを意味する。   The proposed lubrication system design is shown schematically in FIG. A controllable pump 1, for example a gear pump with adjustable speed or a piston pump with controllable stroke, transfers the lubricant into a connection line 2 to which all lubricant injection elements 6 are connected. Although only a single lubricant injection element 6 is provided, multiple lubricant injection elements can be used. The lubricant injection element 6 is provided on the cylinder wall or cylinder liner. The transfer pressure is selected according to the required amount of lubricant. Lubricant is sent through the throttle element 3 to one or more storage elements 4. The storage element 4 can be designed, for example, as a piston-shutoff element or as a pneumatic storage element. The injection procedure is initiated by a shut-off element, for example a solenoid valve 5. When the needle valve of the lubricant injection element 6 is opened with the solenoid valve open, the lubricant flows into the intermediate space between the cylinder 20 and the piston at the lubrication site and from there the cylinder inner wall of the lubrication site Or it flows to the lubrication site of the piston ring. The injection procedure ends when the storage element is empty because the amount of lubricant flowing out of the supply line 2 is limited by the throttle element 3. According to another solution not shown, a single electromagnetic valve can be provided to control the supply of lubricant to the lubricant injection element. This means that no branching of the lubricant line occurs between the storage element 4 and the two solenoid valves 5 as shown in FIG. 1, but rather a connection to a single solenoid valve 5.

図1によるピストン-イン-シリンダー装置2は、ピストン11と共にシリンダー20を含む。シリンダー20はシリンダースペース18を画成するシリンダージャケット17を持つ。ピストン11はピストンジャケット面35,ピストン上部36及びピストン下部37を持つ。ピストンジャケット面35,ピストン上端部36及びピストン下端部37はピストン本体25を画成する。ピストン本体25は、例えば、ピストンヘッド38及びピストンスカート39を含む複数の部品から構成することができる。ピストン本体25は少なくとも部分的な中空スペース40が設けられ、ここを通してピストン本体25内に冷却材が導入されるようにしている。溝12がピストンジャケット面35に設けられ、ここを通して潤滑剤がシリンダー内壁とピストンリングの滑動部の対に加えられ、または、そこを通して、潤滑剤をシリンダー内壁の表面から除去することができる。ピストンジャケット面35とシリンダージャケット17の間の溝12によって中間スペース16が形成される。溝12はピストンジャケット面35の周囲の一部に亘って延びるようにすることができる。特別には、図示されてはいないが、複数のこのような溝を、ピストンジャケット面の周囲に設けることができる。   The piston-in-cylinder device 2 according to FIG. The cylinder 20 has a cylinder jacket 17 that defines a cylinder space 18. The piston 11 has a piston jacket surface 35, a piston upper part 36 and a piston lower part 37. The piston jacket surface 35, the piston upper end portion 36, and the piston lower end portion 37 define the piston body 25. The piston body 25 can be composed of a plurality of parts including, for example, a piston head 38 and a piston skirt 39. The piston body 25 is provided with at least a partial hollow space 40 through which coolant is introduced into the piston body 25. A groove 12 is provided in the piston jacket surface 35, through which lubricant can be added to the cylinder inner wall and piston ring slide pair, or through which the lubricant can be removed from the surface of the cylinder inner wall. An intermediate space 16 is formed by the groove 12 between the piston jacket surface 35 and the cylinder jacket 17. The groove 12 can extend over a portion of the periphery of the piston jacket surface 35. In particular, although not shown, a plurality of such grooves can be provided around the piston jacket surface.

シリンダージャケット20は、複数のフラッシング開口19を含むシリンダージャケット17を持つ。シリンダー20はシリンダージャケット17が合体する内側部22を持つシリンダーヘッド21を持ち、燃焼スペース23がピストン上端部により、シリンダージャケット17により、またシリンダーヘッド21の内側部22によって画成される。フラッシングスペース24はピストン下端部37と合体し、切欠部11内の流体圧は燃焼スペースの圧力より、また、フラッシングスペース内の圧力より低い。   The cylinder jacket 20 has a cylinder jacket 17 including a plurality of flushing openings 19. The cylinder 20 has a cylinder head 21 having an inner part 22 with which the cylinder jacket 17 is joined, and a combustion space 23 is defined by the piston upper end, by the cylinder jacket 17 and by the inner part 22 of the cylinder head 21. The flushing space 24 is combined with the piston lower end portion 37, and the fluid pressure in the notch 11 is lower than the pressure in the combustion space and the pressure in the flushing space.

第1ピストンリング14と第2ピストンリング15がピストンじゃケット面35の対応する溝に設けられ、溝12を含み、ピストンリング14、ピストンジャケット面35及びシリンダージャケット17によって画成される中間スペース16が形成される。特別には、図示していないが、このよう溝の複数がピストンジャケット面の周囲に互いに平行に設けられる。ピストンリング14は燃焼スペース23に対して実質的に気密結合を形成する。ピストンリング15は気密設計とされない。それは、また、潤滑剤掻き取りリングとしても形成される。   A first piston ring 14 and a second piston ring 15 are provided in corresponding grooves in the piston jacket surface 35 and include the groove 12 and an intermediate space 16 defined by the piston ring 14, piston jacket surface 35 and cylinder jacket 17. Is formed. Although not specifically shown, a plurality of such grooves are provided in parallel to each other around the piston jacket surface. The piston ring 14 forms a substantially airtight connection with the combustion space 23. The piston ring 15 is not airtight. It is also formed as a lubricant scraping ring.

図2は潤滑システムの可能性のある特性を示す。x軸に体積が、y軸に注入圧力が示される。この特性は二つのスプリング要素を持つ貯蔵要素に関するものである。注入圧力と貯蔵体積の関係はスプリングの固さ、その予加重及び/又は隣接効果の方向に依存して影響を受ける。一つのスプリングのみがP8とP9の間の圧力範囲に負荷が与えられる。P9に対応する点において、ピストンは隣接部に向けて動き、それにより、同軸に設けられた、例えば、並行に連結された第2スプリングを引き連れて動く。これにより、体積が増えるにつれて高い不均衡を生ずるいわゆるプログレッシブな特性が生ずる。原則として、例えば、スプリング要素を互いに後ろ同士で付き合わせてスプリング要素の間で接合が使用されるようにして、二つのスプリング要素により逓減的な特性を発生させることも可能である。逓減的な特性は、注入の間、圧力の変動を小さく保つという利点がある。 FIG. 2 shows a possible characteristic of the lubrication system. Volume is shown on the x-axis and injection pressure on the y-axis. This property relates to a storage element with two spring elements. The relationship between injection pressure and storage volume is affected depending on the stiffness of the spring, its preloading and / or the direction of adjacent effects. Only one spring is loaded in the pressure range between P 0 8 and P n 9. At a point corresponding to P n 9, the piston moves towards the adjacent part, thereby moving with a second spring, for example connected in parallel, arranged coaxially. This produces a so-called progressive characteristic that causes a high imbalance as the volume increases. In principle, it is also possible, for example, to produce a diminishing characteristic with two spring elements, so that the spring elements are attached to each other behind and a joint is used between the spring elements. The diminishing characteristic has the advantage of keeping pressure fluctuations small during injection.

図3は、潤滑剤注入要素6の実施例の断面を示す。潤滑剤注入要素6はハウジング要素26を持ち、その内部に潤滑剤の入口開口27が設けられ、その入口開口は潤滑剤注入要素6にポンプからの接続ラインを経て到達するものである。入口開口27は、複数部品によって選択的に構成されるハウジング要素26内に設けられる。更に、入口開口27と流体接続され、また、ハウジング要素26の内部に設けられる貯蔵要素4がハウジング要素26内に設けられる。
貯蔵要素4は、潤滑剤を受け入れるように構成されているチャンバー28を持つと共に、遮断要素手段31によって閉鎖できる出口開口30を持つ。遮断要素31は、出口開口30が潤滑剤を放出するように開放できるように制御要素手段32によって移動するこができる。当然のこととして、複数の開口30を設けることができる。
FIG. 3 shows a cross section of an embodiment of the lubricant injection element 6. The lubricant injection element 6 has a housing element 26 in which a lubricant inlet opening 27 is provided, the inlet opening reaching the lubricant injection element 6 via a connection line from the pump. An inlet opening 27 is provided in the housing element 26 which is selectively constituted by a plurality of parts. Furthermore, a storage element 4 is provided in the housing element 26 which is in fluid connection with the inlet opening 27 and which is provided inside the housing element 26.
The storage element 4 has a chamber 28 that is configured to receive a lubricant and has an outlet opening 30 that can be closed by a blocking element means 31. The blocking element 31 can be moved by the control element means 32 so that the outlet opening 30 can be opened to release the lubricant. As a matter of course, a plurality of openings 30 can be provided.

絞り要素3が入口開口27と貯蔵要素4との間に設けられる。絞り要素3は、部分的にリング形状に延びるハウジング要素内の通路として形成される。絞り要素は、当然のことながら、図3に示されたものと異なる形状とすることができる。貯蔵要素4はチャンバー28内に突出し、チャンバー28内を前後に移動してチャンバー28の体積を変更できるようにする変位要素29を有している。変位要素29はスプリング要素33によって図3の最下部位置に移動させられる。チャンバー28の体積はこの位置で最小となる。チャンバー28内の潤滑剤の圧力がスプリング要素33によって変位要素29に作用する圧力より大きければ、変位要素29はスプリング要素33のばね力に抗して上方に動く。もし、圧力が高すぎると、変位要素29によって出口開口42が開放され、潤滑剤注入要素は過度の圧力に対して安全性を保つ。   A throttle element 3 is provided between the inlet opening 27 and the storage element 4. The throttle element 3 is formed as a passage in the housing element that extends partially in a ring shape. The aperture element can of course have a different shape from that shown in FIG. The storage element 4 has a displacement element 29 that protrudes into the chamber 28 and moves back and forth in the chamber 28 so that the volume of the chamber 28 can be changed. The displacement element 29 is moved to the lowest position in FIG. The volume of the chamber 28 is minimized at this position. If the pressure of the lubricant in the chamber 28 is greater than the pressure acting on the displacement element 29 by the spring element 33, the displacement element 29 moves upward against the spring force of the spring element 33. If the pressure is too high, the displacement element 29 opens the outlet opening 42 and the lubricant injection element remains safe against excessive pressure.

もし、変位要素29が最上部の位置にあれば、余分な潤滑剤は漏れ開口41を経て除去され、変位要素29の迅速な動きを可能とする。この場合、漏れ開口を通る潤滑剤は検出機構によって検出され、システムの漏れが検出されて選択的に警報を発することができる。   If the displacement element 29 is in the uppermost position, excess lubricant is removed through the leak opening 41, allowing the displacement element 29 to move quickly. In this case, the lubricant passing through the leak opening can be detected by a detection mechanism, and a leak in the system can be detected and selectively alerted.

漏れ開口41の替わりに、変位要素は、スプリング要素の取り付け領域のピストンのような設計としないこともできるが、変位要素とハウジングの間に、図示されていないが、むしろ間隙を残すことができる。通常の運転において、変位要素29は当接することはない、即ち、スプリング要素33を完全に圧縮することはない。充填手順はスプリング要素33とリングピストンとして設計された変位要素29の間の力の平衡によって制限される。   Instead of the leak opening 41, the displacement element may not be designed like a piston in the mounting area of the spring element, but it may rather leave a gap between the displacement element and the housing, not shown. . In normal operation, the displacement element 29 does not abut, that is, the spring element 33 is not fully compressed. The filling procedure is limited by the balance of forces between the spring element 33 and the displacement element 29 designed as a ring piston.

図4は第2実施例による潤滑システムを示し、図1の実施例とは貯蔵要素4に加え第2貯蔵要素44が設けられている点で異なる。第1貯蔵要素4は第2貯蔵要素44と並列に設けられる。この実施例によれば、両方の貯蔵要素は同時に充満される。異なるスプリングの固さを使用することにより、一方の貯蔵要素を充満又は空にすることが、当然に他方に対して、加速又は減速される。これに替えて、貯蔵要素4を貯蔵要素44の流れ方向の後側に配置することができる。この場合、貯蔵要素44は貯蔵要素4が充満になる前に最初に充満される。別体の遮断要素、例えば、電磁バルブを二つの貯蔵要素の夫々に設けられる必要がある。この装置は、非常に異なる運転状態をカバーする場合には有利なものとなる。   FIG. 4 shows a lubrication system according to a second embodiment, which differs from the embodiment of FIG. 1 in that a second storage element 44 is provided in addition to the storage element 4. The first storage element 4 is provided in parallel with the second storage element 44. According to this embodiment, both storage elements are filled simultaneously. By using different spring stiffnesses, filling or emptying one storage element is naturally accelerated or decelerated relative to the other. Alternatively, the storage element 4 can be arranged behind the storage element 44 in the flow direction. In this case, the storage element 44 is initially filled before the storage element 4 is full. A separate blocking element, for example a solenoid valve, needs to be provided on each of the two storage elements. This device is advantageous when covering very different operating conditions.

1:ポンプ
2:接続ライン
3:絞り要素
4:貯蔵要素
5:電磁バルブ
6:潤滑剤注入要素
11:ピストン
20:シリンダー
25:ピストン本体
1: Pump 2: Connection line 3: Throttle element 4: Storage element 5: Electromagnetic valve 6: Lubricant injection element 11: Piston 20: Cylinder 25: Piston body

Claims (15)

ポンプ、潤滑剤注入要素及び前記潤滑剤注入要素に潤滑剤を供給するための前記ポンプと前記潤滑剤注入要素の間の接続ラインを含む、特に大型のエンジン又はコンプレッサ用の内燃エンジンのピストン-イン-シリンダー装置における潤滑システムであって、
前記ポンプと前記潤滑剤注入要素の間の前記接続ラインに、貯蔵要素が設けられていることを特徴とする潤滑システム。
Piston-in of an internal combustion engine, particularly for large engines or compressors, comprising a pump, a lubricant injection element and a connecting line between the pump and the lubricant injection element for supplying lubricant to the lubricant injection element -A lubrication system in a cylinder device,
Lubrication system, characterized in that a storage element is provided in the connection line between the pump and the lubricant injection element.
前記ポンプと前記潤滑剤注入要素の間に絞り要素が設けられている請求項1に記載の潤滑システム。 The lubrication system of claim 1, wherein a throttling element is provided between the pump and the lubricant injection element. 前記貯蔵要素は、潤滑サイトで必要とされる最大量に対応する量の潤滑剤を受け入れるチャンバーを含む請求項1又は2に記載の潤滑システム。 3. Lubrication system according to claim 1 or 2, wherein the storage element includes a chamber for receiving an amount of lubricant corresponding to a maximum amount required at a lubrication site. 複数の貯蔵要素が互いに前後に又は隣接して設けられている請求項1から請求項3のいずれかに記載の潤滑システム。 The lubrication system according to any one of claims 1 to 3, wherein a plurality of storage elements are provided in front of or behind each other. 前記絞り要素は流路断面積を変えるための調整要素を持つ請求項2、3,4のいずれかの潤滑システム。 The lubrication system according to claim 2, 3, or 4, wherein the throttle element has an adjustment element for changing a cross-sectional area of the flow path. 前記ポンプは単位時間当りの移送量を設定する手段を持つ請求項1乃至5のいずれかに記載の潤滑システム。 The lubrication system according to any one of claims 1 to 5, wherein the pump has means for setting a transfer amount per unit time. 前記潤滑剤注入要素は貯蔵要素を含む請求項1乃至6のいずれかに記載の潤滑システム。 The lubrication system according to any of the preceding claims, wherein the lubricant injection element comprises a storage element. ハウジング要素、前記ハウジング要素に設けられる潤滑剤のための入口開口及び前記入口開口に流体接続され、前記ハウジング要素内部に設けられる貯蔵要素を含む潤滑剤注入要素であって、
前記貯蔵要素は、潤滑剤を受け入れるように構成され、遮断要素手段によって閉じることのできる出口開口を有するチャンバーを持ち、前記遮断要素は、前記出口開口が潤滑剤を放出するように開放されるように調整要素によって移動可能とされている潤滑剤注入要素。
A lubricant injection element comprising a housing element, an inlet opening for a lubricant provided in the housing element and a storage element fluidly connected to the inlet opening and provided within the housing element,
The storage element is configured to receive a lubricant and has a chamber having an outlet opening that can be closed by a blocking element means such that the blocking element is opened so that the outlet opening releases lubricant. Lubricant injection element that can be moved by adjusting element.
絞り要素が前記入口開口と前記貯蔵要素の間に設けられている請求項8記載の潤滑剤注入要素。 The lubricant injection element according to claim 8, wherein a throttle element is provided between the inlet opening and the storage element. 前記チャンバーは前記チャンバーの体積を変更することができるように変位要素を持つ請求項8又は9に記載の潤滑剤注入要素。 The lubricant injection element according to claim 8 or 9, wherein the chamber has a displacement element so that the volume of the chamber can be changed. 請求項1に記載の潤滑システムを含む内燃エンジンであって、前記内燃エンジンはピストン-イン-シリンダー装置を含み、前記ピストン-イン-シリンダー装置はシリンダーとピストンを含み、前記シリンダーはシリンダー内部スペースを画成するシリンダージャケットを有し、前記シリンダージャケットは少なくとも一つの請求項8乃至10のいずれかに記載の潤滑剤注入要素を含む内燃エンジン。 2. An internal combustion engine comprising a lubrication system according to claim 1, wherein the internal combustion engine includes a piston-in-cylinder device, the piston-in-cylinder device includes a cylinder and a piston, and the cylinder defines a cylinder interior space. 11. An internal combustion engine comprising a cylinder jacket defining a cylinder jacket, the cylinder jacket comprising at least one lubricant injection element according to any one of claims 8-10. 内燃エンジンのピストン-イン-シリンダー装置を潤滑する方法であって、潤滑システムによって潤滑剤が前記ピストン-イン-シリンダー装置の潤滑サイトに供給され、前記潤滑システムは、ポンプ、潤滑剤注入要素及び前記潤滑剤注入要素に潤滑剤を供給するための前記ポンプと前記潤滑剤注入要素の間の接続ラインを含み、前記ポンプと前記潤滑剤注入要素の間の前記接続ラインに、貯蔵要素が設けられ、前記潤滑剤は前記ポンプにより前記貯蔵要素及び前記接続ラインに移送され、前記潤滑剤は、前記貯蔵要素が少なくとも部分的に空となるまでの期間に亘り、前記潤滑剤注入要素によって前記潤滑サイトに移送される方法。 A method of lubricating a piston-in-cylinder device of an internal combustion engine, wherein a lubrication system supplies lubricant to a lubrication site of the piston-in-cylinder device, the lubrication system comprising a pump, a lubricant injection element and the A connection line between the pump and the lubricant injection element for supplying lubricant to the lubricant injection element, the storage line being provided in the connection line between the pump and the lubricant injection element, The lubricant is transferred by the pump to the storage element and the connection line, and the lubricant is transferred to the lubrication site by the lubricant injection element for a period of time until the storage element is at least partially empty. The method to be transported. 前記潤滑剤注入要素は、前記潤滑剤が前記潤滑サイトに到達するように、前記潤滑剤注入要素のハウジングの出口開口を開放する調整要素を持つ請求項12に記載の方法。 The method of claim 12, wherein the lubricant injection element has an adjustment element that opens an outlet opening of a housing of the lubricant injection element such that the lubricant reaches the lubrication site. 前記潤滑剤注入要素は、前記貯蔵要素が少なくとも部分的に空となった後に再び充満たされるように、前記入口開口と前記貯蔵要素の間に設けられた絞り要素を含む請求項12又は13に記載の方法。 14. The lubricant injection element according to claim 12 or 13, wherein the lubricant injection element comprises a throttling element provided between the inlet opening and the storage element so that it is refilled after the storage element is at least partially emptied. The method described. 前記潤滑剤の充満の期間は、前記ポンプの移送量速度よって調整される請求項12乃至14のいずれかに記載の方法。 15. A method according to any one of claims 12 to 14, wherein the period of fullness of the lubricant is adjusted by the pumping speed of the pump.
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