JP3161566U - シリンダ潤滑油の供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】潤滑油量の柔軟な集中管理を行うことが可能な、凝縮された潤滑用オイルジェットを用いる大型ディーゼルエンジンのシリンダ潤滑油の供給装置を提供する。【解決手段】供給装置は、中央供給ポンプと連結された供給管及び戻り管と、それぞれの弁３、２７と、噴射装置を備える。噴射装置は各々、シリンダに潤滑油を注入するための噴射ノズルと、ピストン１と、ピストン１に隣接し、ポンプストローク／ピストン１位置を調整する制御可能なモータ３７とを含む。供給装置はさらに、弁３、２７と制御可能なモータ３７とを制御する中央コンピュータとを含み、噴射ノズルは、噴射ノズルを通した潤滑油ジェットの微粒化を避けるように、シリンダの中のシリンダ表面に少なくとも１回の凝縮された潤滑油のジェットの噴射を行う。【選択図】図１

Description

本考案は、中央供給ポンプと連結された供給管及び戻り管をそれぞれの弁とともに備え、各シリンダの多くの潤滑箇所に対応し、管で連結された多くの噴射装置を備えている、舶用エンジンのような大型ディーゼルエンジンのシリンダ潤滑油の供給装置に関する。上記噴射装置は、結合されたシリンダに潤滑油を注入するための潤滑箇所ごとの注入ノズルと、ノズル棒の後端に設置されたピストンと、ネジを経由してピストンに隣接し、それによってポンプストローク／ピストン位置を調整する制御可能なモータとを含み、上記供給装置は、上記弁と上記制御可能なモータとを制御する中央コンピュータとを含む。このタイプの装置は、例えば特許文献１によって知られている。

個々のノズルへの潤滑油の供給は、定期的に作動する潤滑用機器を用いて、そこから小型のピストンポンプが各ノズルから弁を通して潤滑油の計量部分を送り出す。

１つの潤滑用機器は１つのエンジンシリンダ、あるいは１組のエンジンシリンダの潤滑を行う。そしてそれは、しばしばディーゼルエンジンによって直接に駆動され、また、上述の潤滑油部分がシリンダ表面にあるタイミングで、すなわちエンジンのサイクルの中のある時点で供給されるように、ディーゼルエンジンと同期させて駆動される。上記潤滑用機器は、通常個々の独立した潤滑位置から少し離れて設置される。非常に長い管においては、潤滑油の圧縮性は供給の精度に決定的な影響を及ぼす。装置に関し、経験的に管長が６〜７ｍの管では、一見したところ供給精度にそれほど大きな狂いは生じないことが分かっているが、それでも供給量と時間（タイミング）を決める装置と供給地点（シリンダ壁）との間の管長は、可能な限り短いほうが常に有利である。

シリンダ潤滑油は、１つの部分に関してはエンジン回転数ごとに、あるいはエンジン回転の固有値ごとに供給されるため、供給の調整はポンプのストロークを変えることで行うしかない。この目的のための装置は、特許文献２に開示されている。この装置は、エンジン負荷と独立させてポンプストロークを調整するために、カム板機構を用いて運転される。他の移動機能を持つ別のカム板により上記カム板を変化させることによってのみ、この独立したカム板を変化させることができる。

全てのディーゼルエンジンが、エンジン回転と同期させた潤滑用機器の直接機械的な運転を行えるわけではない。それどころか、様々な測定可能なエンジンの指標による、現実の差し迫ったエンジンの必要性に対して、供給されるシリンダ潤滑油量を柔軟かつ容易に適合させる必要性が増大している。また、現実の運転状態によるタイミングに柔軟な方法で適合させることも相変わらず求められている。これら全ての調整は、集中管理されることが望ましい。

上記潤滑用機器をエンジン回転と同期させて運転することは、電子制御で実現可能であるが、効果でコスト高となる。このような装置では供給タイミングを即時に変えることができる。

例えばステップモータのような制御可能なモータを用いてポンプストロークを調整することも提案されている。これはポイント潤滑に使用されている。

潤滑油が細かな油滴のスプレーとして噴射される、シリンダ壁の潤滑用装置もまた先行技術である。このような噴射には、清掃用の空気が潤滑油の一部を引きずって混入させるおそれがあり、したがって、潤滑が不十分となるおそれがあるか、さもなければ潤滑油がより多く消費されるかのどちらかとなる。

従来のシリンダ壁の潤滑に関して言えば、シリンダの内圧に対しては抵抗できるが、わずかに高い外部噴射圧に対しては開放される、単純なバネ式逆止弁を用いるのが現在までの慣行であった。本考案に関しては、弁装置は十分に高い油圧の場合だけ開くことが、潤滑油噴射に初めから凝縮された潤滑油のジェット噴射の性質を与えるために、望ましく、また、必要である。これによって、我々は、圧力を数百パーセント以上異なる要因として議論することができる。

国際公開ＷＯ０２／３５０６８号明細書 ＤＫ（デンマーク）特許出願４９９８／８５号明細書

本考案の目的は、正確なタイミング制御に加えて、ポンプストロークひいては潤滑油量の柔軟な集中管理を行うことが可能な、凝縮された潤滑用オイルジェットを用いる大型ディーゼルエンジンのシリンダ潤滑装置を提供することである。

上記目的は、導入部で述べた供給装置を備える本考案によって達成される。そして、導入部において特徴的なことは、上述の噴射ノズルを通った潤滑油のジェットの微粒化を、できる限り避けるように、潤滑位置ごとの上述の噴射ノズルは、対象となるシリンダの中のシリンダ表面に少なくとも１つの凝縮された潤滑油のジェットを噴射することを意図されている点である。

この装置では、ストロークは制御可能なモータを設定することによって容易に調整することができる。これは、モータの運転パラメータに関する受信データからコンピュータによって集中的に行うことができる。また、弁の開閉もコンピュータ制御することができる。したがって本考案の装置により、供給されるシリンダ潤滑油のタイミングと量を変化させるために、モータの運転パラメータが変更されることが可能となる。この潤滑油はモータの運転サイクルの中の望まれる時点で供給される。凝縮されたジェットが噴射されるため、細かく微粒化された油滴という形の潤滑油が、清掃用エアーと共に連れ去られる危険がなく、著しく効率的なシリンダ潤滑を達成することが可能となる。

１つのシリンダは、１つあるいは複数の噴射装置を備えていてもよい。通常、噴射装置の数はシリンダの数の倍数となるであろう。

本装置は、本考案の特別な実施形態であって、シリンダ壁の孔に嵌合される円筒型のノズル棒を備え、該ノズル棒は、ノズル棒のノズル出口の内側弁座を閉じるために、バネによって外向きに付勢されたニードル弁本体用の中央通路を有する点において特徴的である。また、本装置は上記ノズル棒が、前部圧力チャンバーへ制御された加圧油の供給を行うための第２の通路を有しており、上記圧力チャンバーでは加圧油により、内側弁座を開くためにニードル弁本体に後部方向への圧力が加えられるとともに、油圧力が下がって実効的にニードル弁が閉じるまで、上記により開いたノズルを通って、超過圧力による潤滑油の噴射が行われ、上記第２の通路は、外側の管状の円筒形ノズル棒と、ニードル弁本体を中央に収容するノズル棒中央に、外管と隙間を空けて配置された内管との間の環状の円筒状のスペースによって構成される。

本考案によれば、大型ディーゼルエンジンのシリンダ内にシリンダ潤滑油の噴射を行う制御弁つきの噴射ノズルが用いられる。これにより、求められる集中的な凝縮された潤滑油のジェットが実現される。なぜなら、潤滑油がシリンダの中の潤滑装置を通って流れこむだけの装置の場合よりも、潤滑油ジェットがシリンダ表面にスプレーされる本装置の方が、はるかに高い噴射圧力で運転されるからである。

対応する条件下で作動するいくつかのノズル弁が既に知られている。すなわち、エンジンシリンダの燃料用の様々な噴射装置である。しかし、これら先行技術装置は、シリンダ潤滑油の噴射には関係しておらず、この目的に直ちに適合させることはできない。なぜなら、それらにはシリンダ壁を通って挿入されるという一致点はあっても、異なる取り付け条件で準備されたものであり、それらのスプレーの伝播は異なるからである。

しかしながら、本考案に関して言えば、これら先行技術の燃料弁のある基本的特徴を新しい弁の土台とすることは、魅力的であった。基本的特徴とは、すなわち、第一に、外側のノズル開口部の直近の弁座と相互作用する、前部の弁ニードルを有する弁本体を受け入れるための中央通路を備える丸棒としての外観に関するものであり、また、後部に配設され、弁本体とニードルとを弁座に押し付ける圧縮バネの外観に関するものであり、また、必要な圧力が液体に加えられるとき、弁ニードルが押されて後退させられるために、加圧された流動体を弁本体の前部の圧力区画に導く液体用ダクトの外観に関するものである。これにより、ノズルは、高い圧力が加わるときだけ開く。すなわち、ジェットのような液体の噴射が弁開放の開始からすぐさま起こり、高まった液体の圧力が前述の圧縮バネの作用にもはや打ち勝てなくなるほど低下するまで続く。すなわち、ジェットのような噴射は、まだ液体に非常に大きな圧力がかかっている間に急に停止する。その際、上記圧力区画から上記中央通路を通ってにじみ出る後方へのわずかな液体漏れが起こる。

関係する燃料弁は、上記弁棒の要求される寸法で製作し、エンジンのシリンダヘッドに取付けるのに基本的にはなんら問題はない。ここで、上記配置により、かなりの厚さのある燃料弁のこれら棒の断面寸法に、上記中央通路や液体供給ダクトを互いに平行に設置するのに十分なスペースがあるという決定的な条件が存在する。

シリンダ壁潤滑用の弁に関しては、寸法及び取付け条件が全く異なっている。特にエンジンシリンダの中にある場合、「潤滑用孔」について初期に前提とされた大きさを越える穴明けは許されない点、そして、これらの潤滑用孔が実際上シリンダヘッドに備えられた燃料弁の通路用孔と比較して小さい点を踏まえて弁棒の直径が最小化されることが重要である。

上記の背景を踏まえ、シリンダ壁の潤滑用に同技術を用いることは、以下の点により有利である。すなわち、液体供給ダクトをここではかなり狭くすることができる。これは、必要な液体供給がここでは結果としてごく少量の燃料の流れを構成するだけであり、このことが小径の弁棒にとって有利となるからである。しかしながら、実際上ここで問題となるのは、特にこのダクトが棒本体の中の通路として外側に位置する場合は、比較的細長く見える棒本体を通して、非常に薄いダクトを形成するのはかなり困難であるという点である。このように、上記先行技術を直接適用することは、非現実的なほど高価な棒本体を製作するか、あるいは、棒本体の厚みを受け入れられないほど大きくすることを意味することになる。

１本あるいは複数本の溝として、各々中央の内管とその周囲の外管との間の空間であって、中央通路の周りに環状に配置される分散化された液体供給ダクトにより、これらの状況に根本的変化がもたらされることが、本考案によって明確に理解された。２本の管のそのような区域により、困難な切断作業を行うことなく、半径方向に最小限の場所を占める狭いダクトを提供することができ、そしてそれは、実際上ノズル弁を極めて小径の管にとにかく適応させることが可能であり、それらが、ここで述べた特別の目的に完全に適合していることを示している。

本考案による装置を１台のシリンダのための３台の噴射装置で示す図である。 １台の噴射装置の図１のII−II線上における拡大された部分断面図である。 供給装置を使用する弁のさらに他の実施形態における部分断面図である。

以下に、本考案を添付の図を参照しながら説明する。

図１に示す本考案による装置は、３つの噴射装置／弁が取付けられたものとして示されているが、装置数は３つに制限されない。噴射装置は、各弁単体に直接取付けられた供給装置を備える。エンジンの各シリンダは、それに結合される対応する装置を有している。

供給装置は、図２にさらに明確に示すように、ピストン１を備えるが、示されるものとは異なるピストンであってもよい。ピストンは、装置に圧力がかかっていないときはスプリング１’によって左側に保持されている。弁３が開くと、区画５には図示しないポンプからの加圧油が圧力配管１７を通って供給され、そのためピストンは右側に移動する。そして、ピストンの右端に移動させられた潤滑油は圧力弁７を通って、ダクト９、２４及び２８を経由してノズルニードル１８の前部の区画３０へ、さらにはノズル１１のノズルダクト１２へと導かれる。以下、この弁の機能についてさらに詳しく説明する。

弁からの洩れはダクト１３、１５及び２１を通って戻り管２３に導かれる。バネ１’の周囲の区画２５は、常に孔１９を通して戻り管２３と連結されており、この区画２５の潤滑油量の変化が上記機能を乱すことはない。ピストン１がその底部に到達したとき、弁２７が開かれ、弁３は閉じられる。これにより、区画５は戻り管２９と連結され、バネ１’はピストン１を最も左の位置に押し戻し、区画５１にはピストン１内の吸入弁３１を通して新しい潤滑油が供給される。吸入弁３１は必ずしもピストン１の内部に配設される必要はない。ポンプストロークは制御可能なモータ３７により回されるネジ３３で調整される。

弁３及び２７の開閉とモータ３７の制御は、モータの運転パラメータを受け取って、それらからタイミングやポンプストロークを各々計算するコンピュータ（図示せず）による集中制御にて行ってもよい。

説明した供給装置は、必ずしもノズル単体のそれぞれに組み込む必要はなく、例えば、位置／ストローク調整が全ての供給装置について単独のモータ３７で行えるように、あるシリンダの別のノズル装置用の供給装置と一緒に取り付けて組み込んでもよい。その場合は、供給装置はシリンダ壁の中の弁に配管結合を用いて結合される。供給装置は従来の潤滑用機器に比べて小型であるため、一対に合わせた供給装置を、よい大きい従来の潤滑装置では取付けられないような、潤滑位置の近傍のどこにでも組み付けることができる。これにより、供給装置と弁の間の必要な管連結長さは比較的短いままですむ。

図３に示す装置は、破断曲線６ａ及び６ｂの間で区切られたシリンダ壁の中の、破線で示された横穴４に挿入された細長く薄い管２を備える。シリンダ内壁６ａで、この管は挿入されたノズルプラグ８で仕切られる。該ノズルプラグ８は、ノズルの突起１０の中に、開口と、主としてシリンダ内壁の接線方向に向けられ、中央の接近ダクト１４を通って供給される、凝縮された潤滑油のジェットを噴射するための、外部が斜めに傾いたノズルダクト１２とを有している。

このダクト１４には、弁ニードル１８の外側の端部１６が嵌合され、ニードル１８は内管２２連結されるブロック部２０に軸方向に案内され、内管２２は外管２の全長を通って、そこから半径方向にある距離あるいは溝まで外部に伸び、ダクト２４はこれらの管の間で境界を区切られる。このダクト２４は、モータシリンダの外壁６ｂのすぐ外側の連結ハウジング２６から、加圧油を弁ニードル１８のテーパ部３２の前部の区画３０に通じるように、下向きあるいは上向きに導く傾斜ダクト２８が形成されたブロック部分２０まで、加圧油を導くために使われる。これにより、供給される加圧油は弁ニードルに背圧力を加えることができる。

後方では、弁ニードル１８は圧縮バネ３２と接しており、該圧縮バネ３２は、内管２２に嵌めこまれ、縦方向に内管２２の中をスライドする円筒スライド３４の先端に支持されている。スライド３４は、ブロック部２６の後部に、モータ３７により回転可能に配設されているネジ３３を用いて前後に調整され、ガイド３５によって回転に対して拘束されている。ブロック部２６のダクト２４は、加圧油用の管継ぎ手４２に繋がっている径方向ダクト３８に連結されている。内管２２の内部は、結合部４４を経由して第２の管継ぎ手４６に、すなわち、ノズル後端の部分から、接触部以外は特別なシールを行っていない内管を通って浸透してくる洩れ油のドレン管に、連結されている。

バネ３２は、弁ニードルに望まれる閉圧力に一致する、相応の先行荷重に保たれる。そして、継ぎ手４２に加わる油圧が開レベルにまで高まると、弁ニードルは、ニードルのテーパ部３２に加わる油圧力によって、少し後方に力を受ける。その結果、弁ニードルの位置は、ノズルダクト１２に通じる細いダクトの後端の座面接触から離れ、それにより、開動作の開始と同時に、ノズルから符号４８で示す潤滑油ジェットの凝縮された高圧ジェットが発生する。この状態は、供給される潤滑油の圧力降下が始まり、これによりノズルからの噴射が突然終了するまで続く。

以上より明らかなように、全ての管部は比較的小径とすることができ、加圧油の供給ダクト及び洩れ油の排出ダクトは、外側の傾斜ダクト２８を除いては各々特別な切断加工を必要とせず、バネ３２は内管２２の内部に包含して配置することができるため、ブロック部２０は周囲の他の部品より小さくして、バネ３２を含まない構成とすることができる。

図３に示すように、ノズルはシリンダ壁６ａ、６ｂを通って半径方向に配設される。もう一つの方法として、ノズルは半径方向に対して傾斜角を持たせて配設されてもよい。これは、配置条件や材料の厚さ等に依存する。
加圧油の供給は、もう一つの方法として、前述と同様の生産の容易化を意味する、外管２、内管２２のいずれについても１本あるいは複数本の軸方向溝によって構築されてもよい。

Claims (8)

1. 中央供給ポンプと連結された供給管及び戻り管をそれぞれの弁（３、２７）とともに備え、各シリンダの多くの潤滑箇所に対応し、管で連結された多くの噴射装置を備えている、舶用エンジンのような大型ディーゼルエンジンのシリンダ潤滑油の供給装置であって、上記噴射装置は各々、
   シリンダに潤滑油を注入するための潤滑箇所ごとの噴射ノズルと、
   ノズル棒の後端に設置されたピストン（１）と、
   ネジ（３３）を経由してピストン（１）に隣接し、それによってポンプストローク／ピストン（１）位置を調整する制御可能なモータ（３７）と、を含み
   上記供給装置はさらに、弁（３、２７）と上記制御可能なモータ（３７）とを制御する中央コンピュータとを含み、
   潤滑箇所ごとの上記噴射ノズルは、噴射ノズルを通した潤滑油ジェットの微粒化をできる限り避けるように、対象となるシリンダの中のシリンダ表面に少なくとも１回の凝縮された潤滑油のジェットの噴射を行う
   ことを特徴とするシリンダ潤滑油の供給装置。
2. 上記ノズルは、シリンダ壁の孔（４）に嵌合される円筒形のノズル棒（２）を含み、該ノズル棒は、ノズル出口の内側弁座を閉じる外向きにバネ付勢されているニードル弁本体（１８）のための中央通路（１４）と、制御された加圧油を前部圧力チャンバー（３０）へ供給するための第２の通路（２４）とを有し、上記圧力チャンバーでは加圧油により、内側弁座を開くためにニードル弁本体に後部方向への圧力が加えられるとともに、油圧力が下がって実効的にニードル弁が閉じるまで、上記により開いたノズルを通って、超過圧力による潤滑油の噴射が行われ、上記第２の通路は、外側の管状の円筒形ノズル棒（２）と、ニードル弁本体（１８）を中央に収容するノズル棒中央に、外管と隙間を空けて配置された内管（２２）との間の通路（２４）によって構成される
   ことを特徴とする請求項１に記載のシリンダ潤滑油の供給装置。
3. 上記ピストン（１）は、装置が圧力を受けないときは、ピストンを油の供給用区画（５）の方向へと促すバネ（１’）により付勢されている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のシリンダ潤滑油の供給装置。
4. 上記ノズル（１１）は、外側の傾斜したノズルダクト（１２）を備える
   ことを特徴とする請求項１、２、３のいずれか一項に記載のシリンダ潤滑油の供給装置。
5. 上記噴射ノズル及び上記制御可能なモータは、共通の中心軸の周りに同心円状に配列される
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載のシリンダ潤滑油の供給装置。
6. 上記ニードル弁本体に作用する上記バネ（３２）は、ストローク／位置が上記制御可能なモータ（３７）によって決定される、長手方向に移動可能なスライド（３４）に接している
   ことを特徴とする請求項２ないし５のいずれか一項に記載のシリンダ潤滑油の供給装置。
7. 上記スライド（３４）は、ガイド（３７）により回転方向に固定されている
   ことを特徴とする請求項６に記載のシリンダ潤滑油の供給装置。
8. 上記ニードル弁本体に作用する上記バネ（３２）は、上記弁ニードル（１８）の要求する閉圧力に対応する予圧を与える
   ことを特徴とする請求項２ないし７のいずれか一項に記載のシリンダ潤滑油の供給装置。

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