JP5184883B2 - 大型ディーゼルエンジンのシリンダ表面を潤滑するための方法および装置 - Google Patents

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Description

本発明は、接続ラインを介してシリンダ壁に設置された様々な潤滑点と接続され、かつ該潤滑点へ潤滑油を供給する多数のピストンポンプを持つ一つ以上の潤滑機器を含んだ大型ディーゼルエンジン、特に舶用エンジンのシリンダ表面を潤滑するための方法および装置に関する。
前記潤滑機器は、各シリンダに緊密に関連付けられて搭載され、潤滑油の供給用貯蔵器およびシリンダ壁の異なる点における潤滑油噴射ノズルの形式の潤滑点に接続されているポンプ装置として、従来型にデザインされている。各ポンプ装置は、様々な潤滑点に潤滑油を供給する複数のピストンポンプを含んでいる。各ポンプ装置は、カムが付いた共通の制御軸により駆動される。軸の回転により、押圧用ヘッドを有するカムは、所定方向に変位する各ピストンに作用する。各ピストンは、制御軸に向かう方向にスプリングにより付勢されている。そして、ピストンが軸回転により往復動をして、ピストンポンプのピストンが作動することとなる。
長年にわたり、潤滑機器は、ピストンポンプからの送出圧力がそれ程大きくない状態で操作されてきた。エンジンのピストンの上昇戻り行程すなわち圧縮作動中に、すなわちこれに続く燃焼による出力行程の前に、シリンダ内へ潤滑油が噴射されるのが、従来の基準である。これにより、1MPa(10気圧)の等級の噴射またはポンプ圧力により作動する必要があった。
近年、ピストンの上昇移動中に潤滑油噴霧用高圧霧化用ノズルを介して潤滑油を噴射することにより、潤滑の効率を向上させることが提案されている。しかし、これにより、潤滑油には、霧化用ノズルを介して良好な霧化を確保するためかなり高い圧力、例えば10MPa(100気圧)以上の圧力がかかる。
本発明で述べるように、潤滑点は、潤滑油噴射ノズルおよび/または高圧霧化用ノズルを含む。
両装置において、制御軸は、エンジンのクランク軸に直接的または間接的に結合した機械的継ぎ手を介して駆動される。この継ぎ手により、ポンプの作動用出力を供給し、同時にエンジンのクランク軸と潤滑機器の制御軸との間の同期を達成することが可能となる。
ポンプ装置は、例えば箱型の機器ハウジングを含む。機器ハウジングからは、接続管が、関連するエンジンシリンダ上の潤滑点へと延びる。
ピストンは、エンジンのクランク軸と同期して回転し、貫通した制御軸の作動カム/ロッカーアームにより従来式に作動される。ピストンは、作動カムに向かってスプリングにより付勢される。関連する作動カムの極限位置を画定するセットスクリュが備えられる。セットスクリュは、複数のピストンの個々の作動行程および個々のピストンポンプのこれに関連する要素を決定するために操作することができる。
本発明の潤滑方法により、ユーザーが同期的潤滑用の噴射制御タイミングで作動させることが可能となる。同期的潤滑は、クランク回転、または非同期のシリンダ潤滑すなわちクランク回転やクランク角度位置には依存しないシリンダ潤滑、に基づきタイミングが合わせられる。
様々な測定可能なエンジンパラメータに基づくエンジンの瞬時要求に関して、シリンダへの潤滑油の一部の供給制御のフレキシブルで容易な調節の要求が増加している。フレキシブルにエンジン実作動状況にそのタイミングを調節することも要望されている。これら全ての調節は、中心的役割に従って制御されることが好ましい。
エンジン速度と同期して潤滑機器を駆動することは、電子制御により実行可能であるが、大型化し高コストとなる。このような装置では、タイミングは瞬時に変更可能である。しかし、シリンダへ供給される潤滑油の一部を変更することは、制御がより困難である。
シリンダ潤滑油は、エンジン1回転につき1つの油滴が投与されるので、投与の調節の唯一の可能性は、ポンプ行程を変更することである。この目的のための装置は、デンマーク特許出願DK4998/85に記載されている。この装置は、エンジン負荷に基づいてポンプ行程を調節するためのカムディスク機構により作動する。このエンジン負荷に基づくようにすることは、このカムディスクを異なる移転機能を持つ他のカムディスクに変更することにより達成される。
制御可能なモーター例えばステップモーターによりポンプ行程を調節することも提案されている。これは、点潤滑に使用されるが、従来型の潤滑機器と接続して実行することが困難である。このような装置は、例えば国際特許出願WO02/35068A1に開示されている。
さらに、DE2827626にも、潤滑油が所定時間間隔をおいてシリンダ壁の孔を通過して所定量供給される潤滑装置が開示されている。ここでは、個々の潤滑点において実行される無段階制御の示唆は無い。
従来型のシリンダ壁潤滑において、シリンダ内圧に抵抗する単純なスプリング付勢された逆止弁(チェックバルブ)を使用することが従来の方法であった。しかし、この逆止弁は、少し高い外部噴射圧力により開く。しかるに、高圧霧化噴射において、まさに最初から潤滑油噴射が高圧霧化噴射の性質を帯びるために、弁装置はかなり高い油圧においてのみ開くことが望まれるし必要でもある。われわれは、これより数百パーセントまでの差圧要素について論ずる。
本発明の目的は、個々の潤滑点への供給をフレキシブルに電子制御し中央無段階制御しかつそのタイミングを正確に制御することが可能な方式でシリンダ潤滑を実行する装置および方法を提供することである。
本発明によれば、これは、導入部で述べた方法により達成される。すなわち、その方法とは、潤滑機器と潤滑点との間で、電子制御により潤滑油の一部が流路変換されると、特定のポンプ行程からのおよび特定の潤滑点への潤滑油の一部が、潤滑機器へ戻ることを特徴とする方法である。
本発明の装置は、前記潤滑機器と前記潤滑点との間の接続ラインに挿入された流路変換弁を含む流れ調節器と接続された電子制御装置を含むことを特徴とする。
本発明の方法および装置により、電子制御により決定される異なった調節原理に従って潤滑油を減らすことが可能となる。電子制御が、潤滑機器と一つ以上のシリンダにおける一つの潤滑点との間の潤滑油の一部の流路変換のために使用されるので、かなり単純な解法が提供される。この解法により、潤滑機器の単一ポンプ行程により各シリンダへ供給する潤滑油量の無段階の調節が電子制御方式で達成される。
こうして、潤滑機器の次のポンプ行程において全シリンダまたは一部のシリンダの潤滑点の遮断を実行することが可能となる。そして、潤滑機器の次のポンプ行程において、シリンダの他の潤滑点の遮断を実行することが可能となる。ゆえに、シリンダの様々な潤滑点のサイクル的遮断が、1サイクルにおいて実行されることが可能となる。
本発明の装置は、従来型の潤滑またはSIP潤滑用に使用することができる。本発明の利益および節約の可能性は、潤滑原理に関わりなく魅力的である。
流れ調節器により、所定の数の潤滑点において流れを調節することが可能となる。流れ調節の可能性を持つ潤滑点の数は、ユーザーが調節を要望している程度次第である。本発明の装置により、複数の潤滑点の間で流れ調節が実行され、複数の潤滑点の間の自動転換が確保される。
適用される流れ調節器は、潤滑機器に一体化されるか、既存のまたは新規の潤滑機器と関連付けられる分離された装置として装着される。本発明の装置は、既存の製品が潤滑油噴射であろうと潤滑機器高圧霧化であろうと、既存の製品に追加取付けが可能である点が好都合である。
個々の潤滑点の間で、実際のニーズと負荷レベルに基づいて、潤滑油が、潤滑機器または潤滑油貯蔵器へ流路変換されるように、流れ調節器は、電子制御される。原則として、潤滑機器の一つ以上の潤滑点が潤滑行程においてバイパスされることにより、調節がなされ、これにより所定時間実行される潤滑は、潤滑油の一部または総量の無段階調節を可能にする。この無段階の潤滑油量調節は、総量の調節可能性とは無関係に発生し、ピストンポンプの行程を調節することによる調節と結合することも可能である。
本発明の流れ調節器について、電子制御のプログラミングがなされる。10箇所の潤滑点に供給する潤滑機器について、1箇所の潤滑点が、各々の次のサイクルでバイパスされることにより、10%低減をすることが可能となる。10サイクルの後、全ての潤滑点がバイパスされる。このバイパスに関わりなく、各サイクルにおいて本発明の装置を使用することにより、全シリンダの潤滑がなされる。しかし、この潤滑は、シリンダの全潤滑点において必ずしもなされるわけではない。
別な実施形態において、本発明の方法は、潤滑油の一部が潤滑機器または潤滑油貯蔵器の方へ流路変換されることを特徴とする。これにより、流路変換された潤滑油の一部を受取る別体の容器の必要性が無くなるので、非常に単純な装置が達成される。
さらに別な実施形態において、本発明の方法は、潤滑油の一部が、一つ以上の潤滑機器の使用により潤滑される異なるシリンダの前記様々な潤滑点の間で交互に流路変換されることを特徴とする。特定の実施形態において、一つ以上の潤滑機器を制御する流れ調節器を使用することができる。そして、各潤滑機器は、一つ以上のシリンダのいくつかの潤滑点に供給するために使用されることができる。このように、本発明は、シリンダ当り一つの潤滑機器および単一の潤滑機器を調節するのみの流れ調節に限定されるものではない。
さらに別な実施形態において、本発明の方法は、潤滑機器からの潤滑油の供給制御は、潤滑油の一部が流路変換されないときの潤滑が、シリンダ潤滑が潤滑不足をきたさない様に調節されることを特徴とする。原則として、これは、シリンダの過剰潤滑に相当する。この実施形態により、原則としてユーザーが過剰点滴できるように調節が実行される。その結果、いくつかの運転状態において、例えば重大時にエンジン速度を低下させるとき、例えば入港時に(船を)巧妙に操作するとき、シリンダ潤滑を実行することが可能となる。潤滑油の一部が流路変換されないとき過剰潤滑が実行されるように潤滑油点滴を設定することにより、最大可能点滴に対して低減された潤滑油点滴により「通常の運転状態」が常に実行される、と、原則としてユーザーが言うことができる。
しかし、本発明を使用しないエンジン潤滑と比較して、非常に低いエンジン負荷範囲で運転するとき、エンジン速度にのみ基づく従来型のシリンダ潤滑に対して、潤滑油滴の節約が実行されるので、本発明が特に有利となる。
本発明の装置を使用することにより、例えば、最大可能潤滑油点滴の80%に相当する通常潤滑油圧力で運転することが可能となる。これにより、約20%までの過剰潤滑が提供可能となる。
さらに別な実施形態において、本発明の方法は、電子制御による流路変換が、潤滑油が潤滑点へ案内される初期セット位置を有する電磁弁の作動を含み、電磁弁が、作動により潤滑油が潤滑機器または潤滑油貯蔵器へ戻るように変位することを特徴とする。電磁弁を使用することにより、潤滑油流れの調節が特別に単純化でき安全なものとなる。装置が過剰寸法となる状態を除いて、通常の状態において、全ての弁には潤滑油が供給され、潤滑点へ潤滑油を方向付けられる。こうして、弁への潤滑油流れが常に存在し、この流れが潤滑点へ案内される。調節が実行されるとき、電子制御により電磁弁が、作動により潤滑油が潤滑機器または潤滑油貯蔵器へ戻るように変位する。電子制御が失敗しても、エンジン故障の危険性は無いが、要求潤滑に比し過剰な潤滑が起きる。電磁弁は、流路変換用としては必ずしも必要ではない。潤滑油流れの流路変換を実行する弁であれば、いかなる弁も使用可能である。
要求があれば、流れ調節器は、電磁弁を正確に作動させるために表示器を装備することも可能である。これにより、電磁弁/潤滑点の可能性のある不完全な位置の表示を得ることができる。電磁弁は、潤滑機器と潤滑点との間の流れと圧力を乱れさせることが最小となるように流路変換するように設計されている。
さらに別な実施形態において、本発明の方法は、前記潤滑油の一部の流路変換が、複数の潤滑機器の複数の潤滑行程の間で同時に実施され、流路変換が、潤滑機器からの制御された潤滑油供給の完了から来る指標信号により初期化されることを特徴とする。これにより、非常に単純な構成が達成される。この構成においては、電磁弁の速度に対して特別の要求はなされない。潤滑油供給の完了から来る指標信号の使用により、複数の次の潤滑行程の間における電磁弁のリセット(再初期化)が達成されることのみが要求される。
さらに別な実施形態において、本発明の方法は、制御が、電子制御装置に内臓された顧客要求仕様の調節アルゴリズムに基づいて実行されることを特徴とする。標準プログラムが、電子制御装置に内蔵されるか、または顧客要求仕様の調節オプションが、制御プログラム内へ挿入される。
調節は、エンジン回転速度と独立して、例えば潤滑機器からの指標信号に基づいて実行することができる。流れ調節器の制御に関して、異なるパラメータが使用されても良い。例えば、エンジン実負荷、潤滑機器からの信号、圧力状態、負荷状態、顧客要求の特定パラメータ例えば掻き落し解析結果、その他のパラメータである。このように、流れ調節器は、調節原理、例えばエンジン回転速度(RPM)、平均有効圧(MEP)、エンジン出力(BHP)、負荷変更に従属する項目(LCD)、に基づいて制御することができる。
さらに別な実施形態において、本発明の方法は、流路変換弁が、潤滑機器または潤滑油貯蔵器と接続された戻りラインと接続されていることを特徴とする。流路変換弁を戻りラインと接続することにより、潤滑機器または潤滑油貯蔵器へ潤滑油の一部を流路変換することを可能にする、上述した単純な構成が達成される。
さらに別な実施形態において、本発明の装置は、流路変換弁が電磁弁であり、該電磁弁は、潤滑油が潤滑点へ案内される初期セット位置、および潤滑油が潤滑機器または潤滑油貯蔵器へ戻る作動セット位置にセットされることが可能であることを特徴とする。流路変換のための有利な要素としての電磁弁の使用は、すでに述べた。電磁弁は、潤滑が実行されるのを常に確実にする、作動していない位置において、有利である。流路変換弁を用いることにより、潤滑油が流路変換されて向けられる貯蔵器が、潤滑油流れ内の乱れを最小にするように、加圧される。
しかし、加圧されないタンクを用いて運転することも可能である。しかし、その状態では、弁が完全に油密を確保する品質を備えることが好ましい。これにより、潤滑後に生じる乱れの危険性が無くなる。この乱れは、圧力差と弁の不完全な油密により生じる可能性がある。
このように、(少なくとも流路変換弁から)潤滑点までのライン内圧力が可能な限り影響を受けないことは重要である。こうして、次のポンプ行程が常に可能な限り正確であることが確保される。これにより、潤滑が可能な限り正確で所定範囲内であることが達成される。圧力損失が起きた場合、潤滑油噴霧の構築に影響を及ぼす危険性が生じる。
これらの問題の実用的解法は、電磁弁と潤滑点との間の接続ラインにチェックバルブ(逆止弁)を挿入することである。
電磁弁を備えた実施形態が述べられたが、遮断弁を使用することも可能である。しかし、そのとき、潤滑油が潤滑機器または潤滑油タンクへ戻ることが確保されていなければならない。これは、流路変換弁自身ではなく他の手段を使用することにより、流路変換が実行されることを意味する。
本発明の利益を得るために、潤滑点/流路変換へのラインを遮断することが重要である。
さらに別な実施形態において、本発明の装置は、前記流路変換弁は、ポンプハウジングおよび流路ブロックを備え、該ポンプハウジングおよび流路ブロックは、潤滑油が潤滑点へ案内される初期セット位置、および、エアまたはスプリングによる作動を介して潤滑油が潤滑機器または潤滑油貯蔵器へ戻る作動セット位置を有するスライド弁を含む単一体を形成して連結していることを特徴とする。電磁弁において、初期セット位置では閉鎖し、作動時には開放して潤滑油を戻す構成を備えた作動を得ることもまた可能である。このような弁は、既存の潤滑機器のポンプ装置に一体化することができ、そのため、適合が非常に容易である。作動を介してソレノイドコイルが弁を開くソレノイド弁の構成もまた可能である。一体化構成により、接続ライン内のサージ(圧力急増)を防止することが可能となる。
本発明の装置は、上述のように、様々な従来の潤滑原理を用いて使用される。そして、本発明の装置は、従来の潤滑機器と接続してまたはいわゆるSIP潤滑と接続して使用することができる。
いわゆる負荷変更アクチュエータを備える本発明の装置を使用することも可能である。例えば全潤滑機器において同時に潤滑油量を増加させることが要求されるケースにおいて、調節用ストッパを作動可能な追加の電磁弁を用いることにより、機械式負荷変更アクチュエータを使用することもできる。
タイミングとともに実行される潤滑またはタイミング無しに実行される潤滑と接続する、本発明の装置を使用することも可能である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図面において、同一または対応する要素は、同一符号が付されている。これらの(同一符号が付された要素の)説明の詳細は、省略される。
図1は、大型ディーゼルエンジンのシリンダ2の表面1を潤滑する装置を示している。この装置は、列型のピストンポンプ4を各々有する二つの潤滑機器3を含む。接続ライン5を介して、ピストンポンプは各々、シリンダ壁のシリンダ表面1を潤滑するための、シリンダ壁に設置された潤滑点6と接続している。本装置は、後に図2を参照して詳細説明をする流れ調節器8をさらに含む。
また、本装置は、流れ調節器8および潤滑機器3と接続された電子制御装置9を含む。10で指示されるように、電子制御装置は、潤滑機器3から指標信号を受信することができる。
図2は、流れ調節器8の模式図であり、三つの潤滑点6と潤滑機器3を示している。すなわち、一つのシリンダにおける三つ潤滑点が示されている。
流れ調節器8は、電磁弁11の形態をとる流路変換弁を含む。電磁弁は、潤滑機器3と(関連付けられた)潤滑点6との間で、接続ライン5に挿入される。図において、電磁弁11は、初期位置にセットされている。ここでは、スプリング12が先端位置に対して圧縮されている。その結果、弁部材13は、潤滑機器3と潤滑点6との間で直接的に接続されることとなる。各弁11は、電子制御装置により制御される作動装置14を有する。弁の作動により、弁はスプリング12の作用に抗して変位する。その結果、弁部材15は、下方へ変位し、図2における弁部材13による規定位置に変位する。この状態において、弁部材15の接続路16は、潤滑機器からの接続ライン5を戻りライン17と接続する。戻りライン17は、潤滑油を潤滑機器3へ戻すように案内する入口18と接続されている。戻りライン17において、調節弁/過圧防止弁19が備えられている。
図3は、流れスイッチとして表示されることも可能である流路変換弁20の別の実施形態の断面図である。この流路変換弁20は、図3では図示されていない電子制御装置とも接続される。この実施形態において、流路変換弁20は、ポンプ4’と一体化されている。一体化をしなければ潤滑点との接続遮断時に発生するかもしれない長い接続ラインにおけるサージ(圧力急増)を、一体化により防止可能となる。
流路変換弁20は、単一体を形成して連結している、スイッチハウジング21およびポンプブロック22を備える。ポンプ室23は、吸入路24と、戻り路25と接続されている。戻り路25は戻りライン(図示せず)と接続されており、出口路31は潤滑点(図示せず)と接続されている。エア孔26は、ピストン28の背後のチャンバ27と連通している。ピストン28は、スライド弁29と接続されており、出口路31を通過しているオイル通路の図示状態においてスプリング30により付勢されている。
加圧エアがエア孔26を通過して供給されるとき、スライド弁29は図3の左手方向へ押される。これにより、オイルは戻り路25を通過することが可能となる。エア供給が遮断されると、スプリング30によりスライド弁が再度閉鎖される。これにより、オイルは出口路31を通過して潤滑点へ流出する。こうして、流路変換弁20は、潤滑油が潤滑点へ案内される初期セット位置と、潤滑油が潤滑機器または潤滑油貯蔵器へ戻る作動セット位置とを有する。
加圧エアの供給は、適切な弁配列体を介して電子制御装置により制御される。
単一体である上述の配列体を介して得られる利益は、次の通りである。すなわち、潤滑油の潤滑機器または潤滑油貯蔵器への戻りが、潤滑機器の出口に掛かる圧力が流れスイッチ/流路変換弁の作動により影響を受けない方式で実行されることである。これは、例えば、流れスイッチ/流路変換弁が、典型的には0〜0.25MPa(2.5気圧)の間の非常に低い圧力で流れ調節をすることが可能な、潤滑機器の一つの位置に配置されているということに依る。
上記実施形態は、本発明の単一で、制限を受けない例である。本発明は、上記実施形態に制限されるものでは無く、特許請求の範囲によってのみ制限される。
本発明の実施形態に係る装置の模式図である。 本発明の実施形態に係る装置における流路変換弁の実施形態の模式図である。 本発明の実施形態に係る装置における流路変換弁の別の実施形態の断面図である。

Claims (8)

  1. エンジンのクランク軸と接続され、接続ラインを介してシリンダ壁に設置された様々な潤滑点と接続され、かつ該潤滑点へ潤滑油を供給する多数のピストンポンプを持つ一つ以上の潤滑機器を含んだ舶用大型ディーゼルエンジンのシリンダ表面を潤滑するための方法であって、
    前記潤滑点に向かって送出される潤滑油を制御するために、前記潤滑機器と前記潤滑点との間で、前記ピストンポンプに一体化された流路変換弁を用いて電子制御により潤滑油の一部が流路変換されると、特定のピストンポンプから特定の潤滑点への前記潤滑油の一部が、前記潤滑機器または潤滑油貯蔵器の方へ戻り、
    潤滑油は、一つ以上の前記潤滑機器の使用により潤滑される異なるシリンダの前記様々な潤滑点の間で流路変換されることを特徴とする方法。
  2. 前記潤滑機器からの潤滑油の供給制御は、前記潤滑油の一部が流路変換されないときの潤滑が、シリンダ潤滑が潤滑不足をきたさない様に調節されることを特徴とする請求項に記載の方法。
  3. 前記流路変換弁が電磁弁であり、
    電子制御による流路変換は、潤滑油が前記潤滑点へ案内される初期セット位置を有する前記電磁弁の作動を含み、
    前記電磁弁は、作動により潤滑油が前記潤滑機器または前記潤滑油貯蔵器へ戻るように変位することを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
  4. 前記潤滑油の一部の流路変換が、複数の前記潤滑機器の複数の潤滑行程の間で同時に実施され、前記流路変換が、前記潤滑機器からの制御された潤滑油供給の完了から来る指標信号により初期化されることを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載の方法。
  5. 前記制御は、電子制御装置に内された顧客要求仕様の調節アルゴリズムに基づいて実行されることを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載の方法。
  6. エンジンのクランク軸と接続され、接続ラインを介してシリンダ壁に設置された様々な潤滑点と接続され、かつ該潤滑点へ潤滑油を供給する多数のピストンポンプを持つ一つ以上の潤滑機器を含んだ舶用大型ディーゼルエンジンのシリンダ表面を潤滑するための装置であって、
    前記潤滑点に向かって送出される潤滑油を制御するために、前記潤滑機器と前記潤滑点との間の前記接続ラインに挿入された流路変換弁を含む流れ調節器と接続された電子制御装置を含み、
    前記流路変換弁は前記ピストンポンプと一体化されており、
    前記流路変換弁により潤滑油の一部が流路変換されると、特定のピストンポンプから特定の潤滑点への前記潤滑油の一部が、前記潤滑機器または潤滑油貯蔵器の方へ戻り、
    潤滑油は、一つ以上の前記潤滑機器の使用により潤滑される異なるシリンダの前記様々な潤滑点の間で流路変換されることを特徴とする装置。
  7. 前記流路変換弁が電磁弁であり、
    該電磁弁は、潤滑油が前記潤滑点へ案内される初期セット位置、および潤滑油が前記潤滑機器または前記潤滑油貯蔵器へ戻る作動セット位置にセットされることが可能であることを特徴とする請求項に記載の装置。
  8. 前記流路変換弁は、ポンプハウジングおよび流路ブロックを備え、
    該ポンプハウジングおよび流路ブロックは、
    潤滑油が前記潤滑点へ案内される初期セット位置、および、エアまたはスプリングによる作動を介して潤滑油が前記潤滑機器または前記潤滑油貯蔵器へ戻る作動セット位置を有するスライド弁を含む単一体を形成して連結していることを特徴とする請求項に記載の装置。
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