JP4672631B2 - 内燃機関の磨耗を制御するための方法 - Google Patents
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Description
本発明は、シリンダに燃料が供給され、新しい潤滑油が供給され、そして使用済みの潤滑油が排出される往復ピストン内燃機関、さらに詳細には大型２行程式ディーゼル機関の運転方法に関する。
さらに、本発明は、燃料供給装置によりシリンダに燃料が供給され、新しい潤滑油が供給され、使用済みの潤滑油が排出される往復ピストン内燃機関、さらに詳細には大型２行程式ディーゼル機関の構成を改良する方法に関する。
さらに、本発明は、燃料供給装置によりシリンダに燃料が供給され、新しい潤滑油が供給され、使用済みの潤滑油が排出される往復ピストン内燃機関、さらに詳細には大型２行程式ディーゼル機関の構成を改良する方法に関する。
現在まで、機関部品の摩耗によって使用済みの潤滑油に到達する成分の分析において注目されているのは、主に鉄の含有量である。
ドイツ特許第１０１１２６９１号は、使用済みの潤滑油の鉄含有量を測定し、摩耗の許容レベルと比較する大型２行程式ディーゼル機関を開示している。これを基に、シリンダに供給する潤滑油の量をどのように変えるかを決定する。
ドイツ特許第１０１１２６９１号
ドイツ特許第１０１１２６９１号は、使用済みの潤滑油の鉄含有量を測定し、摩耗の許容レベルと比較する大型２行程式ディーゼル機関を開示している。これを基に、シリンダに供給する潤滑油の量をどのように変えるかを決定する。
機関部品の鉄の摩耗は、主に腐食による摩耗で、燃料に含まれる硫黄生成物、すなわち硫酸による反応によって生じる。その反応は塩基性の潤滑油の供給の増加、または潤滑油の酸を中和する能力の向上、すなわち酸中和添加剤の量の増加により制御される。
本発明の発明者は、使用済みの潤滑油内の鉄以外の成分、例えば銅，鉛，スズ，アルミニウム，銀，モリブデン，クロム，カルシウム，亜鉛，リン，および硫黄などに着目した。そして、使用済みの潤滑油内の「触媒微粉＋硬質相材料」の量と、機関部品の硬質メッキに用いている材料（Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｗ，Ｍｎ，Ｃｏなど）の量との間には、一定の相関関係があることを見いだした。
このような背景から本発明の目的は、硬質メッキされた機関部品の摩耗をよりよく制御できるように、シリンダに燃料を供給し、新しい潤滑油を供給しそして使用済みの潤滑油を排出する往復ピストン内燃機関の運転方法を提供することである。
このような目的は、
・ 機関部品の三体摩耗の程度を示す、燃料または使用済み潤滑油のパラメータを測定する段階
を含む前述の種類の方法を提供することにより達成される。
したがって、問題になっている機関部品の実際の摩耗程度を決定でき、そして過剰な摩耗を防ぐために適時に適切な処置を施すことができる。
測定されるパラメータは、好ましくは硬質メッキされた機関部品の主に三体アブレシブ摩耗によって潤滑油内に到達する、使用済み潤滑油内の成分の含有量でよい。
・ 機関部品の三体摩耗の程度を示す、燃料または使用済み潤滑油のパラメータを測定する段階
を含む前述の種類の方法を提供することにより達成される。
したがって、問題になっている機関部品の実際の摩耗程度を決定でき、そして過剰な摩耗を防ぐために適時に適切な処置を施すことができる。
測定されるパラメータは、好ましくは硬質メッキされた機関部品の主に三体アブレシブ摩耗によって潤滑油内に到達する、使用済み潤滑油内の成分の含有量でよい。
あるいは、測定されるパラメータは、使用済みの潤滑油内の三体摩耗に関連する物質の含有量でよい。
また、測定されるパラメータは、三体摩耗に関連する物質の燃料内の含有量でもよい。
三体摩耗に関連する物質は、計測されたパラメータの直接的または間接的関数として変化する。
さらに、機関の運転状態を、測定されたパラメータの直接的または間接的関数として変化させることも可能である。
また、測定されるパラメータは、三体摩耗に関連する物質の燃料内の含有量でもよい。
三体摩耗に関連する物質は、計測されたパラメータの直接的または間接的関数として変化する。
さらに、機関の運転状態を、測定されたパラメータの直接的または間接的関数として変化させることも可能である。
測定されたパラメータが規定の閾値を越えるとアラームによりオペレータに警告することもできるので、オペレータは適切な手段を講じることができる。
好ましくは、測定されるパラメータの含有量が規定の閾値を超えると、三体摩耗に関連する物質を低減させる。
測定されたパラメータが規定の時間内に規定の閾値を越える値からその閾値未満に下がると、三体摩耗に関連する物質を標準レベルに戻すことができる。
パラメータは、連続的にまたは周期的に測定可能である。
使用済みの潤滑油のパラメータは、機関のシリンダ毎に個別に測定できる。
好ましくは、測定されるパラメータの含有量が規定の閾値を超えると、三体摩耗に関連する物質を低減させる。
測定されたパラメータが規定の時間内に規定の閾値を越える値からその閾値未満に下がると、三体摩耗に関連する物質を標準レベルに戻すことができる。
パラメータは、連続的にまたは周期的に測定可能である。
使用済みの潤滑油のパラメータは、機関のシリンダ毎に個別に測定できる。
測定されたパラメータの含有量が、警告が発せられた時間から規定の時間内に規定の閾値未満に下がると、オペレータへの警告を止めることができる。
三体摩耗に関連する物質を減らしても、測定されたパラメータが規定の時間内に閾値未満に下がらない場合、第２段階の警告を発することができる。
使用済みの潤滑油内で測定される成分は、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｎおよび／またはＣｏのいずれかでよく、どの成分が機関部品の硬質メッキに使用されているかによる。
三体摩耗に関連する物質を減らしても、測定されたパラメータが規定の時間内に閾値未満に下がらない場合、第２段階の警告を発することができる。
使用済みの潤滑油内で測定される成分は、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｎおよび／またはＣｏのいずれかでよく、どの成分が機関部品の硬質メッキに使用されているかによる。
三体摩耗に関連する物質は、供給燃料の含有物としてシリンダ内に到達する触媒微粉を含んでよい。触媒微粉は通常、珪酸アルミニウムを含む。吸気に含まれる硬質相および／または硬質粒子のような、その他の物質もまた三体摩耗に関連していてよい。
シリンダに供給された燃料内の触媒微粉の量は、燃料処理装置、好ましくは、遠心触媒微粉除去段階および／または微粉ろ過段階を含む燃料処理システムにより低減できる。
多くの場合、リング溝および／またはピストンリングのような該機関部品を硬質メッキするためにＣｒを使用する。
シリンダに供給された燃料内の触媒微粉の量は、燃料処理装置、好ましくは、遠心触媒微粉除去段階および／または微粉ろ過段階を含む燃料処理システムにより低減できる。
多くの場合、リング溝および／またはピストンリングのような該機関部品を硬質メッキするためにＣｒを使用する。
本発明の他の目的は、硬質メッキされた部品の摩耗をよりよく制御できる、上述の種類の往復ピストン内燃機関を提供することである。この目的は、
・ 潤滑油内の触媒微粉によって生じる機関部品の三体摩耗の程度を示す、燃料または使用済みの潤滑油のパラメータを測定する手段と
・ 前記測定されたパラメータの直接的または間接的関数として前記燃料内の触媒微粉の量を変化させるための手段（１２、１７、６）
を備えるような機関を提供することにより達成される。
・ 潤滑油内の触媒微粉によって生じる機関部品の三体摩耗の程度を示す、燃料または使用済みの潤滑油のパラメータを測定する手段と
・ 前記測定されたパラメータの直接的または間接的関数として前記燃料内の触媒微粉の量を変化させるための手段（１２、１７、６）
を備えるような機関を提供することにより達成される。
したがって、硬質メッキされた機関部品の三体アブレシブ摩耗が許容限度を越えると、潤滑油内に到達する触媒微粉の量を低減することができる。
好ましくは、該機関は各シリンダについての抽出ライン内、または全シリンダに共通の抽出ライン内に、パラメータを測定するためのセンサを備える。
好ましくは、該機関は各シリンダについての抽出ライン内、または全シリンダに共通の抽出ライン内に、パラメータを測定するためのセンサを備える。
有利には、センサの出力信号は、燃料処理装置の運転を制御し、オペレータに警告を発することができる制御ユニットに供給される。
機関の燃料供給および処理装置は、好ましくは遠心機を備える遠心触媒微粉除去段階および／または微粉ろ過段階の形態の、好ましくは触媒微粉を燃料から除去するための手段を備える。
燃料供給および処理装置はまた、異なる触媒微粉含有量の燃料を収容するための１つ以上の燃料タンクと、所望の燃料特性を選択するためのバルブ手段とを備える。
機関はさらに、センサからの信号の入力と、遠心機、バルブ手段、微粉フィルタおよび／または警告装置への出力を伴うコンピュータのような、プログラム可能な制御ユニットを備えてもよい。
機関の燃料供給および処理装置は、好ましくは遠心機を備える遠心触媒微粉除去段階および／または微粉ろ過段階の形態の、好ましくは触媒微粉を燃料から除去するための手段を備える。
燃料供給および処理装置はまた、異なる触媒微粉含有量の燃料を収容するための１つ以上の燃料タンクと、所望の燃料特性を選択するためのバルブ手段とを備える。
機関はさらに、センサからの信号の入力と、遠心機、バルブ手段、微粉フィルタおよび／または警告装置への出力を伴うコンピュータのような、プログラム可能な制御ユニットを備えてもよい。
本発明のさらに他の目的は、シリンダに燃料供給装置から燃料が供給され、新しい潤滑油が供給され、使用済みの潤滑油が排出される、往復ピストン内燃機関、さらに詳細には大型２行程式ディーゼル機関の構成を改善する方法を提供することである。この目的は、
・ 機関の試運転をする段階と
・ 機関部品の三体アブレシブ摩耗のレベルを決定する段階と
・ 前記アブレシブ摩耗が、規定の摩耗許容程度より大きい場合
・ シリンダ壁と接触する燃料または残存燃料がより少なくなるように機関構成を変える段階および／または
・ 燃料供給装置の、燃料から三体摩耗の原因となる物質を除去する能力を増大させる段階および／または
・ 機関部品の耐摩耗性を向上させる段階
を備えるそのような種類の方法を提供することによって達成される。
・ 機関の試運転をする段階と
・ 機関部品の三体アブレシブ摩耗のレベルを決定する段階と
・ 前記アブレシブ摩耗が、規定の摩耗許容程度より大きい場合
・ シリンダ壁と接触する燃料または残存燃料がより少なくなるように機関構成を変える段階および／または
・ 燃料供給装置の、燃料から三体摩耗の原因となる物質を除去する能力を増大させる段階および／または
・ 機関部品の耐摩耗性を向上させる段階
を備えるそのような種類の方法を提供することによって達成される。
三体アブレシブ摩耗のレベルは、好ましくは硬質メッキされた機関部品の主に三体アブレシブ摩耗によって潤滑油に到達した、潤滑油内の少なくとも１つの成分の含有量について、排出された潤滑油を分析することにより決定できる。
あるいは、三体アブレシブ摩耗のレベルは機械部品を測定、好ましくは機械部品上の硬質メッキの厚さを測定することにより決定できる。
燃料噴射器の種類、噴射量および位置を変えることにより機関構成を変えることができる。これらの点それぞれは、燃焼前の燃料粒子の広がりに影響し、および燃焼過程そのものに影響する。
あるいは、三体アブレシブ摩耗のレベルは機械部品を測定、好ましくは機械部品上の硬質メッキの厚さを測定することにより決定できる。
燃料噴射器の種類、噴射量および位置を変えることにより機関構成を変えることができる。これらの点それぞれは、燃焼前の燃料粒子の広がりに影響し、および燃焼過程そのものに影響する。
掃気中および燃焼中のシリンダ内のガスフローのパターン、特に生じたスワールの強さを変えることにより、機関構成を変えることもできる。
場合によっては反復検査および／またはコンピュータ分析によってこれらの点を慎重に変えることにより、過度の負担をかけることなく噴射器およびガスフローパターンの最適配置を決定できる。
本発明のさらなる目的は、上述の方法で得られた構成に従って構成された往復ピストン内燃機関を提供することである。
本発明による方法および機関のこの他の目的、特徴、利点および特性は詳細な説明により明らかになるはずである。
場合によっては反復検査および／またはコンピュータ分析によってこれらの点を慎重に変えることにより、過度の負担をかけることなく噴射器およびガスフローパターンの最適配置を決定できる。
本発明のさらなる目的は、上述の方法で得られた構成に従って構成された往復ピストン内燃機関を提供することである。
本発明による方法および機関のこの他の目的、特徴、利点および特性は詳細な説明により明らかになるはずである。
本明細書の次の詳細な記述部分では、図面に示した例示的な実施形態を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。
本発明を適用できる主要分野は、大型機関の分野、さらに詳細には、例えば船舶の推進力や固定動力装置として用いられるような大型２行程式ディーゼル機関の分野である。この種類の機関の構成および運転方法は、既に知られており、従ってここではさらに説明する必要はない。
本発明を適用できる主要分野は、大型機関の分野、さらに詳細には、例えば船舶の推進力や固定動力装置として用いられるような大型２行程式ディーゼル機関の分野である。この種類の機関の構成および運転方法は、既に知られており、従ってここではさらに説明する必要はない。
図１の基本構造を形成する上述の種類の機関は複数のシリンダ１を備え、該シリンダはそれぞれ、付随の噴射ノズル２によって示されている噴射装置を備える。シリンダ１に付随している噴射装置には燃料供給装置３から燃料が供給される。燃料供給装置３は燃料ライン５を備え、それはタンク装置４から延び、機関に向かって、各シリンダ１に付随しているタップライン５ａに分岐している。タンク装置４は複数のタンク、この場合２つのタンク４ａ、４ｂを備え、それらは例えば重油と軽油など品質の異なる燃料を収容し、そして選択装置６により燃料ライン５に交互に連結させることができる。燃料に残存している触媒微粉を除去するために、燃料ライン５に遠心機１７が配設されている。
シリンダ１のシリンダ・ブッシュは、潤滑剤のための穴を伴う従来知られている方法で配設されており（さらに詳細には説明しない）、該穴には、通常潤滑油の形態の適切な潤滑剤が潤滑剤供給装置７から供給される。潤滑剤供給装置７は供給ライン９を備え、該ラインは潤滑剤供給容器８から延び、機関に向かって、各シリンダ１に付随しているタップライン９ａに分岐している。潤滑剤供給装置７はまた抽出ライン１０を備え、機関に向かって、各シリンダ１に付随している吸い込みライン１０ａに分岐し、使用済みの潤滑剤を除去するために用いられる。シリンダ１から排出および抽出ライン１０を介して抽出される潤滑剤は、図示されていないが抽出容器へと導入することができ、そこで貯蔵、または図示されていない浄化装置に供給することもでき、その浄化装置で、再使用、したがって潤滑剤供給容器８に供給することができるように浄化される。
シリンダ１に供給される潤滑剤は、機関にかかる破壊荷重の関数として測定される。この荷重が大きいほど、より多くの潤滑剤が供給される。荷重に依存している潤滑剤測定は、摩耗の許容程度を基に、シリンダ１に供給される燃料のＳ含有量（硫黄含有量）の直接的または間接的関数として変化してよい。
シリンダ１に供給される潤滑剤は、機関にかかる破壊荷重の関数として測定される。この荷重が大きいほど、より多くの潤滑剤が供給される。荷重に依存している潤滑剤測定は、摩耗の許容程度を基に、シリンダ１に供給される燃料のＳ含有量（硫黄含有量）の直接的または間接的関数として変化してよい。
本発明の発明者は、使用済みの潤滑油内の鉄以外の成分、例えば銅、鉛、スズ、アルミニウム、銀、モリブデン、クロム、カルシウム、亜鉛、リン、および硫黄などに着目し、触媒微粉＋硬質相材料の量とＣｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｎ、および／またはＣｏ（機関部品の硬質メッキに用いている材料による）の量との間には一定の相関関係があることがわかった。機関部品が複数の成分を含む合金で硬質メッキされている場合、これらの成分をそれぞれ測定することができるが、好ましくは合金の中で最も密度の高い成分のみ計測する。ある機関部品がある成分で硬質メッキされており、他の機関部品が別の成分で硬質メッキされている場合、硬質メッキされた両方の機関部品の摩耗を制御するために、使用済みの潤滑油に含まれる両方の成分の含有量を測定する必要がある。
触媒微粉は、精製装置内の接触分解過程からの副生品内に残る使用済み触媒の小さな粒子である。精製過程内の接触分解装置は処理された原油からのガソリンの量を増加させるためのものである。
流体床接触分解（ＦＣＣ）は、１９４０年代の初期に開発され、現在、触媒には多くのグレードがあり、多くの触媒製造業者がいる。これらの全グレードに共通しているのは、それらは全て珪酸アルミニウムを含んでいるが、相互連結している空隙の枠組み内に結合されている錯体結晶粒子であるということである。
触媒微粉の大きさは数ミクロンから約８０ミクロン、場合によってはそれ以上の範囲におよぶ。一方、触媒微粉はしばしば球形粒子と考えられるが必ずしもそうではない。使用済みの油の中に存在する硬質相材料（ＨＰ）は主に、炭化鉄およびリン化鉄のようなシリンダ摺動表面材料の摩耗による粒子からなる。機関の運転中、少量の硬質相材料が鋳鉄シリンダのシリンダ壁から削られ、そして潤滑油内に到達する。
流体床接触分解（ＦＣＣ）は、１９４０年代の初期に開発され、現在、触媒には多くのグレードがあり、多くの触媒製造業者がいる。これらの全グレードに共通しているのは、それらは全て珪酸アルミニウムを含んでいるが、相互連結している空隙の枠組み内に結合されている錯体結晶粒子であるということである。
触媒微粉の大きさは数ミクロンから約８０ミクロン、場合によってはそれ以上の範囲におよぶ。一方、触媒微粉はしばしば球形粒子と考えられるが必ずしもそうではない。使用済みの油の中に存在する硬質相材料（ＨＰ）は主に、炭化鉄およびリン化鉄のようなシリンダ摺動表面材料の摩耗による粒子からなる。機関の運転中、少量の硬質相材料が鋳鉄シリンダのシリンダ壁から削られ、そして潤滑油内に到達する。
図２は大型２行程式船舶ディーゼルエンジンの長期にわたる検査の結果を示している。この機関のピストンは、クロムメッキされたピストンリング溝を有する。
サンプルは、抽出ライン内の使用済みの潤滑油から、２５０時間毎に採った。グラフはＡｌ＋Ｓｉ＋ＨＰの含有量をｐｐｍ単位でグラフの左縦軸に示し、そしてクロムの含有量をｐｐｍ単位でグラフの右縦軸に示し、横軸には日単位の時間をとった。
グラフはＡｌ＋Ｓｉ＋ＨＰ含有量とＣｒ含有量の間に強い相関があることを示しており、ＣｒはＡｌ＋Ｓｉ＋ＨＰとの三体摩耗により摩耗されることを示唆している。相関は試験の最後の部分では弱くなっているようである。しかしこれは、試験の最後の部分ではＣｒ含有量が非常に少なくなっているので、測定公差によるものである。リング溝のＣｒメッキの測定により、使用済みの潤滑油内のＣｒ含有量はピストンリング溝上のＣｒメッキに起因することがわかった。
サンプルは、抽出ライン内の使用済みの潤滑油から、２５０時間毎に採った。グラフはＡｌ＋Ｓｉ＋ＨＰの含有量をｐｐｍ単位でグラフの左縦軸に示し、そしてクロムの含有量をｐｐｍ単位でグラフの右縦軸に示し、横軸には日単位の時間をとった。
グラフはＡｌ＋Ｓｉ＋ＨＰ含有量とＣｒ含有量の間に強い相関があることを示しており、ＣｒはＡｌ＋Ｓｉ＋ＨＰとの三体摩耗により摩耗されることを示唆している。相関は試験の最後の部分では弱くなっているようである。しかしこれは、試験の最後の部分ではＣｒ含有量が非常に少なくなっているので、測定公差によるものである。リング溝のＣｒメッキの測定により、使用済みの潤滑油内のＣｒ含有量はピストンリング溝上のＣｒメッキに起因することがわかった。
この認識は、使用された潤滑油内に測定されたＣｒ含有量の関数として、燃料から除去される触媒微粉の量を変化させる根拠となる。
この変化をさせるために、測定装置１１が配設されている。これは自動閉ループ制御装置として構成でき、制御ユニットまたはレギュレータとして機能するプログラム可能なコンピュータ１２を備える。コンピュータ１２は、必要な実効値の入力部と生成された制御信号の出力部を備える。
このために、少なくとも１つのセンサ２２が抽出ライン１０に配置されており、該センサは信号ライン２３を介してコンピュータの関連入力部２４に連結している。最も単純な場合、連結ライン１０ａの入口下流に設けた１つのＣｒセンサを抽出ライン１０に関連させるだけでも十分である。
しかし、図１に追加的に示したように、コンピュータ１２の関連入力部に連結されている対応するセンサ２２を、シリンダ１から伸びている各連結ライン１０ａに設置することが便宜上可能である。この方法では、シリンダ１の摩耗を個別に決定できる。
この変化をさせるために、測定装置１１が配設されている。これは自動閉ループ制御装置として構成でき、制御ユニットまたはレギュレータとして機能するプログラム可能なコンピュータ１２を備える。コンピュータ１２は、必要な実効値の入力部と生成された制御信号の出力部を備える。
このために、少なくとも１つのセンサ２２が抽出ライン１０に配置されており、該センサは信号ライン２３を介してコンピュータの関連入力部２４に連結している。最も単純な場合、連結ライン１０ａの入口下流に設けた１つのＣｒセンサを抽出ライン１０に関連させるだけでも十分である。
しかし、図１に追加的に示したように、コンピュータ１２の関連入力部に連結されている対応するセンサ２２を、シリンダ１から伸びている各連結ライン１０ａに設置することが便宜上可能である。この方法では、シリンダ１の摩耗を個別に決定できる。
使用済みの潤滑油のＣｒ含有量を、定期的に、例えば２４から１６８時間毎に測定する。代わりに、Ｃｒ含有量を連続的に測定することもできる。
測定したＣｒ値から、コンピュータ１２は実際の摩耗の程度を計算し、それを所望の、すなわち摩耗の許容程度と比較する。摩耗の程度が大きいということは、潤滑油の中に触媒微粉が非常に多く、過剰な三体摩耗を引き起こす状態であることを示唆する。速やかに改善措置がとれるように、そのような場合には警告を発する。このために、信号ライン２６を介してコンピュータ１２の関連出力部に連結されている警告装置２５が配置されている。
測定したＣｒ値から、コンピュータ１２は実際の摩耗の程度を計算し、それを所望の、すなわち摩耗の許容程度と比較する。摩耗の程度が大きいということは、潤滑油の中に触媒微粉が非常に多く、過剰な三体摩耗を引き起こす状態であることを示唆する。速やかに改善措置がとれるように、そのような場合には警告を発する。このために、信号ライン２６を介してコンピュータ１２の関連出力部に連結されている警告装置２５が配置されている。
燃料供給装置３とシリンダ１を繋ぐタップ燃料ライン５には遠心機１７が配設されている。遠心機１７は、触媒微粉の一部を除去することができ、特に７から１０マイクロメータの大きさの粒子を有する触媒微粉を除去できる。第１の微粉フィルタ２７を遠心機１７の上流の燃料ライン５に取り付けることができる。第２の微粉フィルタ２８を遠心機１７の下流の燃料ライン５に取り付けることができる。第１の微粉フィルタ２７は信号ライン３１を介してコンピュータ１２によって制御される。第２の微粒子フィルタ２８は、信号ライン３２を介してコンピュータ１２によって制御される。除去される粒子の量は、コンピュータ１２により制御され、該制御は、信号ライン１４を介して遠心機１７の運転を変化させることにより、および／または第１の微粉フィルタ２７および／または第２の微粉フィルタ２８を燃料ライン５に連結させることにより行われる。
タンク４ａ、４ｂに収容された燃料の触媒微粉含有量は、収容の時点で既に確定でき、コンピュータ１２に保存できる。このために、コンピュータ１２には、適切なメモリ１６と、手動運転される入力装置に関連する入力部１５を設けることができる。電気的に作動されるバルブ６を介してタンク４ａまたは４ｂのいずれが燃料ライン５に連結されているかによって、含有量のどれか一方の値を用いて、また遠心機１７と組み合わせて、シリンダに供給される燃料内の触媒微粉の含有量を制御することができる。コンピュータは、測定されたＣｒレベルに基づいて、どちらの燃料タンクを用いるか決定し、そして対応する信号を、信号ライン１８を介してバルブ６に送る。
タンク４ａ、４ｂに収容された燃料の触媒微粉含有量は、収容の時点で既に確定でき、コンピュータ１２に保存できる。このために、コンピュータ１２には、適切なメモリ１６と、手動運転される入力装置に関連する入力部１５を設けることができる。電気的に作動されるバルブ６を介してタンク４ａまたは４ｂのいずれが燃料ライン５に連結されているかによって、含有量のどれか一方の値を用いて、また遠心機１７と組み合わせて、シリンダに供給される燃料内の触媒微粉の含有量を制御することができる。コンピュータは、測定されたＣｒレベルに基づいて、どちらの燃料タンクを用いるか決定し、そして対応する信号を、信号ライン１８を介してバルブ６に送る。
Ｃｒレベルが許容レベル以上になると、コンピュータ１２は、適切な燃料タンク４ａ、４ｂを選択し、そして遠心機を動作させて、または遠心機１７の活動性を高めて、シリンダ１に供給する燃料内の触媒微粉の量を低減させる。
コンピュータ１２は、機関の運転状況をＣｒ含有量の直接的なまたは間接的な関数として変化させられるようにプログラムされている。警告が発せられた瞬間から規定の時間内、例えば２４時間以内に、測定されたＣｒ含有量が許容レベル未満に戻らない場合は、機関の負荷、最大圧力および／または運転速度が低減する。この点に関して、コンピュータ１２は、信号を直接的に電子機関管理システム（図示されていない）に送るか、または拡声器２５および信号ライン２６を介して機関オペレータに警告を送る。
コンピュータ１２は、機関の運転状況をＣｒ含有量の直接的なまたは間接的な関数として変化させられるようにプログラムされている。警告が発せられた瞬間から規定の時間内、例えば２４時間以内に、測定されたＣｒ含有量が許容レベル未満に戻らない場合は、機関の負荷、最大圧力および／または運転速度が低減する。この点に関して、コンピュータ１２は、信号を直接的に電子機関管理システム（図示されていない）に送るか、または拡声器２５および信号ライン２６を介して機関オペレータに警告を送る。
警告が発せられた瞬間から規定の時間内、例えば２４時間以内に、使用済みの潤滑油内のＣｒの含有量が許容レベル未満に下がると、燃料内の触媒微粉レベルは標準レベルに戻され、そして警告はコンピュータ１２により止められる。
警告が発せられた瞬間から規定の時間内、例えば２４時間以内に、使用済みの潤滑油内のＣｒ含有量が許容レベル未満に下がらない場合は、第２段階の警告が発せられる。これにより、オペレータは、例えば負荷、最大圧力、潤滑油の投与量、および噴射の持続時間などの機関の運転状況を、手動で運転し、変更することができるようになる。
警告が発せられた瞬間から規定の時間内、例えば２４時間以内に、使用済みの潤滑油内のＣｒ含有量が許容レベル未満に下がらない場合は、第２段階の警告が発せられる。これにより、オペレータは、例えば負荷、最大圧力、潤滑油の投与量、および噴射の持続時間などの機関の運転状況を、手動で運転し、変更することができるようになる。
本発明による他の好ましい実施形態によると、センサ２２は、使用済みの潤滑油の中のＣｒ含有量の代わりに、触媒微粉の含有量を測定する。この実施形態では、Ｃｒ含有量を測定する場合の上述の方法と同じ方法でアブレシブ三体摩耗を制御することができる。
本発明によるさらに他の好ましい実施形態によると、シリンダ１に供給される燃料内の触媒微粉の量は、燃料ライン５で遠心機１７の上流に配設されたセンサ３１で測定される。信号ライン３２はセンサ３１からの信号をコンピュータ１２に伝える。第２のセンサ３３は、燃料ライン５で遠心器１７の下流に配設されている。センサ３３の信号は信号ライン３４によりコンピュータ１２に伝えられる。この実施形態では、使用済みの潤滑油内にある触媒微粉の量を、シリンダ１に到達する燃料内の触媒微粉の濃度に応じて制御変化させることができ、したがって機関部品の三体アブレシブ摩耗を、上述の第１の好ましい実施形態と同じ方法で制御することができる。
本発明の他の好ましい実施形態によると、使用済み潤滑油のＣｒ含有量とＡｌ＋Ｓｉ＋ＨＰ含有量の相関を、往復ピストン内燃機関の構成を改良するために用いる。図１に概略を示したような大型２行程式ディーゼル機関は、その整備の間に１回以上の試運転をする。使用済みの潤滑油のＣｒ含有量は、ピストン内のリング溝のＣｒメッキの摩耗を確定するために測定される。
あるいは、クロムメッキの三体アブレシブ摩耗の程度は機械部品自体の硬質メッキの厚さを測定することにより確定できる。
あるいは、クロムメッキの三体アブレシブ摩耗の程度は機械部品自体の硬質メッキの厚さを測定することにより確定できる。
Ｃｒ含有量が、許容レベルより大きな摩耗の程度を示している場合、機関構成を変える。機関設計は、シリンダ壁と接触する燃料または残存燃料がより少なくなり、したがって潤滑油内に到着する触媒微粉がより少なくなるように、変更される。
この点に関して、燃料噴射器２の種類および数を変えることができる。また、例えばシリンダ１の接線および軸に対する燃料噴射器２の傾きを変えることができる。さらに、掃気中および燃焼中のシリンダ内のガスフローパターンの変化は調整でき、特に生じたスワールの強さを変えることにより調整できる。スワールの強さは、掃気ポート（図示されていない）の傾きおよび設計を変えることにより左右できる。燃料によって生じるスワールは、燃料の少なくとも一部分をスワールの回転方向と反対の方向に噴射することで低減できる。
この点に関して、燃料噴射器２の種類および数を変えることができる。また、例えばシリンダ１の接線および軸に対する燃料噴射器２の傾きを変えることができる。さらに、掃気中および燃焼中のシリンダ内のガスフローパターンの変化は調整でき、特に生じたスワールの強さを変えることにより調整できる。スワールの強さは、掃気ポート（図示されていない）の傾きおよび設計を変えることにより左右できる。燃料によって生じるスワールは、燃料の少なくとも一部分をスワールの回転方向と反対の方向に噴射することで低減できる。
代わりに、あるいは上述の方法と組み合わせて、シリンダ１に供給される燃料内の触媒微粉の量が低減される。この点に関して、燃料供給および処理装置の容量は、例えばより大きな容量の遠心機１７の導入および／または１つ以上の微粉フィルタ２７、２９の設置などにより増加される。
構成を変えた後、できれば変化の効果を検査するためのコンピュータによるシミュレーションの後に、該変更後の構成で試運転を行う。構成変更の過程を、摩耗レベルが許容レベル未満に下がるまで繰り返す。
構成を変えた後、できれば変化の効果を検査するためのコンピュータによるシミュレーションの後に、該変更後の構成で試運転を行う。構成変更の過程を、摩耗レベルが許容レベル未満に下がるまで繰り返す。
上述の好ましい実施形態では、測定する成分としてＣｒを参照したが、表面の硬度と機関部品の耐摩耗性を向上させるために、例えばＮｉ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗ、ＭｎまたはＣｏのような任意の他の成分を用いてもよいことは明らかである。２つ以上の異なる成分を１つの同じシリンダで用いることも可能で、したがって使用済みの潤滑油内の２つ以上のこれらの成分の含有量を測定し、シリンダに供給された燃料の触媒微粉の存在を制御するために使用することもできる。さらに、ピストンリングのような他の機関部品が上述の非限定的なリストにある成分でメッキされていてもよいので、成分はリング溝上のメッキから出るものである必要はない。
このように、装置および方法についての好ましい実施形態について、それらが開発された環境を参照にしながら述べたが、それらは単に本発明の原理を説明するためのものである。添付の請求項の範囲内で他の実施形態および構成を考案することもできる。
１ シリンダ
２ 燃料噴射器（噴射ノズル）
３ 燃料供給装置
４ タンク装置
４ａ、４ｂ タンク
５ 燃料ライン
５ａ、５ｂ 燃料タップライン
６ 選択装置（バルブ）
７ 潤滑剤供給装置
８ 潤滑剤供給容器
９ 潤滑剤供給ライン
９ａ 潤滑剤タップライン
１０ 抽出ライン
１０ａ 吸い込みライン、連結ライン
１１ 測定装置
１２ コンピュータ
１５ 入力部
１６ メモリ
１７ 遠心機
２２、３１、３３ センサ
２３ 信号ライン
２４ 入力部
２５ 拡声器、警告装置
２７、２８ 微粉フィルタ
１４、１８、２３、２６、３１、３２、３４ 信号ライン
２ 燃料噴射器（噴射ノズル）
３ 燃料供給装置
４ タンク装置
４ａ、４ｂ タンク
５ 燃料ライン
５ａ、５ｂ 燃料タップライン
６ 選択装置（バルブ）
７ 潤滑剤供給装置
８ 潤滑剤供給容器
９ 潤滑剤供給ライン
９ａ 潤滑剤タップライン
１０ 抽出ライン
１０ａ 吸い込みライン、連結ライン
１１ 測定装置
１２ コンピュータ
１５ 入力部
１６ メモリ
１７ 遠心機
２２、３１、３３ センサ
２３ 信号ライン
２４ 入力部
２５ 拡声器、警告装置
２７、２８ 微粉フィルタ
１４、１８、２３、２６、３１、３２、３４ 信号ライン
Claims (5)
- シリンダ（１）に、燃料供給装置（３）からは燃料が供給され、潤滑油供給装置（７）からは新しい潤滑油が供給され、前記シリンダから使用済みの潤滑油が排出される、往復ピストン内燃機関、より詳細には大型２行程式ディーゼル機関の構成を改善するための方法であって、
前記機関を試運転する段階と
前記機関の部品の三体アブレシブ摩耗の程度を決定する段階と
前記決定された三体アブレシブ摩耗の程度が規定の摩耗許容程度よりも大きい場合には
・ 前記シリンダの壁面と接触する燃料または残存燃料がより少なくなるように機関構成を変える段階、および／または
・ 前記燃料供給装置（３）の、前記燃料から三体アブレシブ摩耗を生じさせる物質を除去する能力を増大させる段階、
を備え、さらに、前記機関構成は、燃料噴射器（２）の種類、噴射量および位置を変えることにより変えられることを特徴とする、方法。 - 前記三体アブレシブ摩耗の程度は、硬質メッキされた前記機関部品の主に三体アブレシブ摩耗が原因で、前記排出された潤滑油中に含まれることになった少なくとも１つの成分の含有量について、前記排出された潤滑油を分析することにより決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記三体アブレシブ摩耗の程度は、前記機関部品の硬質メッキの厚さを測定することにより決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
- シリンダ（１）に、燃料供給装置（３）からは燃料が供給され、潤滑油供給装置（７）からは新しい潤滑油が供給され、前記シリンダから使用済みの潤滑油が排出される、往復ピストン内燃機関、より詳細には大型２行程式ディーゼル機関の構成を改善するための方法であって、
前記機関を試運転する段階と
前記機関の部品の三体アブレシブ摩耗の程度を決定する段階と
前記決定された三体アブレシブ摩耗の程度が規定の摩耗許容程度よりも大きい場合には
・ 前記シリンダの壁面と接触する燃料または残存燃料がより少なくなるように機関構成を変える段階、および／または
・ 前記燃料供給装置（３）の、前記燃料から三体アブレシブ摩耗を生じさせる物質を除去する能力を増大させる段階、
を備え、さらに、
前記三体アブレシブ摩耗の程度は、硬質メッキされた前記機関部品の主に三体アブレシブ摩耗が原因で、前記排出された潤滑油中に含まれることになった少なくとも１つの成分の含有量について、前記排出された潤滑油を分析することにより決定され、
前記機関構成は、掃気中および燃焼中のシリンダ（１）内のガスフローパターン、特に生じたスワールの強度を変えることにより変えられることを特徴とする、方法。 - 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法により得られる改善された構成を有する機関。
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