JP5519784B2 - 船舶用エンジンのシリンダを潤滑する方法 - Google Patents
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Description
これには、エンジンのチェーン駆動装置により直接駆動される機械式潤滑装置を備えたシステムが使用される。これにより潤滑装置とエンジンの同期作動が実現される。このシステムは、典型的に、ピストンポンプと関連のチェックバルブを備えた機械式潤滑装置で構成される。潤滑装置の出口には、潤滑油管経由で噴射ユニット(インジェクタ/チェックバルブ)に接続されるチェックバルブが設けられている。この形式のシステムでは、潤滑油は、ピストンの最上のピストンリングが噴射ユニットを通過する直前にシリンダへ供給される。典型的に、潤滑油は各々のエンジン行程ごとにシリンダへ供給される。
この目的のために油圧駆動式潤滑装置が使用され、ここでは機械的チェーン駆動装置が船舶用エンジンのフライホイールに直接取り付けられたタイミングセンサによりタイミングがとられた油圧システムに置き換えられる。この種類のシリンダ潤滑に関しては、典型的にはピストンポンプが同様に使用される。この種類のシステムに関しては、潤滑油は、典型的には潤滑油の大部分が最上のピストンリングと最下のピストンリングとの間でピストンに直接供給されるように、ピストン移動と並行してシリンダ内に供給される。潤滑油が各ピストンリングの間に供給される場合、これらは潤滑油を良好に保持し、ピストンは結果的にピストンの移動通路に沿って潤滑油を分散させることが期待できる。また、例えばWO2008/009291に開示されるシステムにおいて、油圧駆動装置が使用され、潤滑油の噴射量及び送出タイミングは調整可能である。
この高速潤滑には改良型がある。つまりピストンポンプ方式以外のシステムが提供される。別の例として、潤滑油の噴射量は、開閉タイミング制御によって制御される。本技術の一例はEP1426571に開示されている。
シリンダ全域に潤滑油を分散させる従来の方法は、シリンダ面上の潤滑が必要な各々のポイントに2つの傾斜した溝又はスロットを設けることであり、溝又はスロットの両者は潤滑ポイントから始まりシリンダ最上部から離れる方に向かっている。ピストンリングがこのようなスロットを通過すると、ピストンリングに沿ってスロット内で圧力降下が起き、潤滑油を潤滑ポイントから遠くに押しのけることになる。しかしながら、これらの方法及び他の方法は十分でないと思われ、実際にシリンダ外周に沿って発生する摩耗に関して実質的な差異が観測される。
前述の2つの方法は潤滑が潤滑油のピストン分散によって実現されるシステムに関連すると言うこともできる。
このシステムにおいて、潤滑油を噴霧形態で、又は1つ又はそれ以上の高密噴流のいずれかで供給するインジェクタを使用する。インジェクタへ潤滑油を供給するために、従来の機械駆動式潤滑装置又は油圧装置のいずれかを使用する。この方法の利点は、潤滑油の大部分がピストン通過の前に既にシリンダ壁上に分散されている点にある。本方法によれば、潤滑油はピストンの到着前にシリンダ最上部に分散され、膨張行程の間にピストンが潤滑油をシリンダ内に下方へ運ぶことが期待できる。本技術の一例は、WO0028194、EP1350929、又はDK176129に開示されている。
シリンダ壁にはピストン通過の前に潤滑油が供給されるので、ピストンリングが潤滑ユニットに対向して位置づけられる場合の非常に短時間の期間に潤滑油が厳密に供給される最初の2つのシステムに比べて、該第3の方法ではタイミングはさほど重要でない。
SIP潤滑は、ポンプとノズルとの間の潤滑油ライン内に目的とする噴霧化を得るための圧力を必要とし、この圧力は数バールの圧力で作動する従来の潤滑方法の圧力に比べて高い。SIPバルブは35−40バールの設定圧力で作動する。
潤滑油を分散させるために主としてピストンを利用するシステムである従来の潤滑又は高速潤滑の欠点は、シリンダの最上部に対して十分な潤滑油を確保するために、ある程度過剰な潤滑を必要とする点にある。特に、ピストン上の潤滑は、満足できるシリンダ状態を実現するために、燃料の硫黄含量に関して潤滑油の増量を必要とする。
シリンダ圧力がオイルラインに戻らないように、通常シリンダ内面のライニング直前の潤滑ラインの端部にチェックバルブが配置される。チェックバルブにより、潤滑油はオイルラインからシリンダライニングへ流れることができるが、ガスは逆方向に流れることはできない。通常、チェックバルブは適度の開放圧を有している(数バール)。
−潤滑タイミング:どのエンジンサイクルで潤滑油を供給するか?
−供給量:関連の噴射量をどの程度だけ調節するか?
−ポンプ特性:どの程度及びどれくらいの速度で潤滑油を供給するか?
本発明は、船舶用エンジン等の大型ディーゼルエンジンのシリンダ潤滑を改良することによって潤滑油の消費量を最小にする方法を探すことに関連している。
もしくは、潤滑油は、潤滑油の高密ジェットを形成するために低圧であってもよい。
作動パラメータに基づいて潤滑油噴射を制御する他の可能性のある変形例が存在する。
潤滑油のリング領域への直接的な供給は噴霧の形態で又は高密オイルジェットの形態で行うことができる。
潤滑油の供給は、噴射ユニットの一部を構成してシリンダ壁に設けられる潤滑油インジェクタを通じて行う。
本発明の方法を利用することで、本発明の方法において更に重要な実施形態が可能になる。
−上向き又は下向きのピストン通過の間で、ピストンが潤滑油のインジェクタを通過する間にシリンダのピストン上に供給する、又は
−ピストンの上向き移動の間に、ピストンが潤滑油のインジェクタを通過した後でピストンの下方で前記シリンダ壁に直接噴射する、又は
−シリンダピストンの下向き移動の間に、シリンダピストンが潤滑油のインジェクタを通過する前にシリンダ壁に直接供給する。
この状況において、ほかの潤滑油(第1の部分)はピストンの上向き移動の間にピストン上方のシリンダ壁へ直接供給されることになる。
−上向き又は下向きのピストン通過の間で、ピストンが潤滑油のインジェクタを通過する間にシリンダのピストン上に供給する、又は
−ピストンの上向き移動の間に、ピストンが潤滑油のインジェクタを通過した後でピストンの下方で前記シリンダ壁に直接噴射する、又は
−シリンダピストンの下向き移動の間に、シリンダピストンが潤滑油のインジェクタを通過する前にシリンダ壁に直接供給する。
この状況において、ほかの潤滑油(第1の部分)はピストンの上向き移動の間にピストン上方のシリンダ壁へ直接供給されることになる。
I)調整された潤滑油分配
負荷調整された潤滑油分配を適用できる。本明細書では、分配アルゴリズムを適用でき、潤滑油全量の固定量から始まりピストン上又はピストン下方に供給される。これらのアルゴリズムは、100%負荷で必要な第1の部分と第2の部分の潤滑油の異なる分配割合に基づくことができる。同様に、第1の部分と第2の部分の潤滑油の分配を変更することができる。更に、第1の部分、第2の部分、及び第3の部分の間で潤滑油分配が適用されるようになった潤滑油分配を定めることができる。
前述の実施形態I)は、潤滑油が各々のエンジンストロークで供給されることを前提としている。しかしながら、間欠的潤滑を有する潤滑システムにおける対応の解決策を利用できる。つまり、ここでは潤滑油が各エンジンストロークで供給されない。
シリンダへ供給される燃料の硫黄含量に基づいて、ピストンの上方移動の間にピストン上方のシリンダ壁へ直接供給される第1の部分の潤滑油を変更することができる。硫黄含量が多い場合、ピストンの上方移動の間にピストン上方のシリンダ壁へ直接供給される第1の部分の潤滑油を増やすことができる。これにより、供給燃料内の硫黄含量が多いことに起因して形成される比較的大量の酸性物質を中和するために、シリンダの最上部での潤滑油量が増えることになる。
図1から3は、ピストン52とシリンダ壁55のリング領域54に配置されて潤滑装置(図示せず)に接続される複数の噴射ユニット53とを備えるシリンダ51の断面図を示す。
供給量(パワーユニット毎の供給油量)は図示の例では25%だけ低いことと比較すると傾向は明白である。
潤滑油のインジェクタの下方領域を見ると、従来の潤滑に関して非常に厚い油膜が発生することが更に分かる。
例えば、本図から、図のライン番号「2」によって全ストロークの20%(100%エンジン負荷)の固定部は、第2の部分又は第3の部分のいずれかで供給されることが分かる。同時に、本図は潤滑油量の負荷調整の適用を前提としている。これはエンジン負荷100%以下で運転する場合に全ストロークが低減されることを意味する。例えば、50%のエンジン負荷は、潤滑油量は全負荷の50%だけが使用される。従って、負荷調整された潤滑油量は、潤滑油分配が考慮する第2の部分又は第3の部分として送出されることになる規定された固定量である。100%エンジン負荷の全ストロークの20%の固定部の実施例において、潤滑油分布は、潤滑油の最大50%が第2の部分又は第3の部分として送出されるように変えられる。潤滑油量を低減することなく運転すると(回転低下に無関係に)、ピストン上又はその下方に供給される固定の油量は、一定のパーセント値として示される固定部として規定できる。
図12は、4つのシリンダ250及び各シリンダ上に存在する8つの噴射ノズル251を概略的に示す。潤滑装置252は、それぞれ単一の潤滑装置252のためのローカル制御ユニット254でもって中央コンピュータ253に接続される。中央コンピュータ253は、別の制御ユニット255に並列接続されており、制御ユニット255は中央コンピュータのバックアップ用である。更に、ポンプをモニタするモニタユニット256、負荷をモニタするモニタユニット257、及びクランクシャフト位置をモニタするモニタユニット258を備えている。
これらの変更は、エンジン負荷及び状態に基づいて、又はシリンダ状態(例えば、回転数、シリンダライニング温度、エンジン負荷、噴射燃料量、潤滑油の品質、潤滑油の粘性、潤滑油のTBN含有量、掃気排油の解析結果(残留TBN、Fe含有量等))にとって重要なパラメータに直接的に又は間接的に基づいて行うことができる。
潤滑装置は、装置を作動させる電磁弁115及び116が取り付けられた底部110から構成される。底部110の側部にはシステム油圧供給142及びタンクへのシステム油圧リターン143のためのねじ継ぎ手が設けている。
駆動油は、2つの電磁弁経由で供給できるが、一方は主電磁弁116であり、他方は二次電磁弁115である。
符号121はブロックねじを示す。
符号124はピストンパッキングを示し、2つの空間149と147との間をシールするようになっており、駆動油側の下部の油圧ピストン6と上部の潤滑油との間の漏油バイパスを阻止する。
符号127はベースブロック111とシリンダブロック112との間をシールするO−リングを示す。
符号133はウォームホイール130用のベアリングケースを固定するための固定ねじを示す。
符号134は底部プレート110とベースブロック111との間をシールするO−リングを示す。
Claims (15)
- 船舶用エンジンのシリンダを潤滑する方法において、潤滑油の噴射は、エンジンのシリンダ数の倍数に対応する複数の噴射ユニットによって行い、潤滑油は、少なくとも2つの部分の潤滑油の噴射を組み合わせて供給し、前記少なくとも2つの部分の潤滑油は、少なくとも2つの異なるピストン位置で送出し、前記少なくとも2つの異なるピストン位置は、ピストンが噴射ユニットの通過前、通過中、及び通過後に噴射するピストン位置の中から選択し、潤滑油は、シリンダ壁のリング領域へ直接噴射することで供給される方法であって、
潤滑油は、ピストン通過前にシリンダ壁のリング領域でピストン上方へ直接噴射する第1の部分の潤滑油の噴射と、第2の及び/又は第3の部分の潤滑油の噴射とを組み合わせて供給し、第2の部分の潤滑油はピストン通過中に該ピストンに直接噴射し、第3の部分の潤滑油はピストン通過後にピストン下方のシリンダ壁のリング領域に直接噴射するようになっており、
実際のシリンダ負荷に関する間接的又は直接的パラメータの検出を行い、第1の部分と第2の部分及び/又は第3の部分の潤滑油の間の分配を、第2の部分及び/又は第3の部分がシリンダ負荷の低下に伴って比例的に増大されるように行う、ことを特徴とする方法。 - 前記第1の部分の潤滑油の噴射は、上向きのピストン通過に関連して起こり、前記リング領域の上向きのピストン通過直前であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第2の部分の潤滑油の噴射は上向きのピストン通過に関連して起こり、前記ピストンの最上及び最下のピストンリングの間の領域上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
- 前記潤滑油の各々の噴射部分で噴射するために同じ噴射ユニットを使用することを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記第1の部分の潤滑油の噴射は、前記潤滑油の完全な又は部分的な噴霧を達成するために前記リング領域の上向きのピストン通過直前に、前記噴射ユニットにより高圧で発生することを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記第2の部分及び/又は第3の部分の潤滑油の噴射は、前記潤滑油の完全な又は部分的な噴霧を達成するために、前記噴射ユニットにより高圧で発生することを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記第2の部分及び/又は第3の部分の潤滑油は、潤滑油の全量の最小10%を構成することを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記ピストンの位置及び動きは直接的に又は間接的に検出され、前記潤滑油の送出タイミングの調整、潤滑油量の調整、及び噴射特性の決定が行われることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。
- コンピュータによる前記方法の機能の制御、監視、及び/又は検出を含むことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 電子制御を備え、潤滑油の噴射時期をシリンダの長手方向における潤滑油の調整パラメータとして使用し、制御が自動的に別の部分の潤滑油を少なくとも2つの異なるピストン位置に分配することを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記潤滑油の一定割合を、
−上向き又は下向きのピストン通過の間で、前記ピストンが潤滑油のインジェクタを通過する間に前記シリンダのピストン上に供給する、又は
−前記ピストンの上向き移動の間に、前記ピストンが前記潤滑油のインジェクタを通過した後で前記ピストンの下方で前記シリンダ壁に直接噴射する、又は
−前記シリンダピストンの下向き移動の間に、前記シリンダピストンが前記潤滑油のインジェクタを通過する前に前記シリンダ壁に直接供給する、
ことを特徴とする請求項10に記載の方法。 - 前記潤滑油の一定量を、
−上向き又は下向きのピストン通過の間で、前記ピストンが潤滑油のインジェクタを通過する間に前記シリンダのピストン上に供給する、又は
−前記ピストンの上向き移動の間に、前記ピストンが前記潤滑油のインジェクタを通過した後で前記ピストンの下方で前記シリンダ壁に直接噴射する、又は
−前記シリンダピストンの下向き移動の間に、前記シリンダピストンが前記潤滑油のインジェクタを通過する前に前記シリンダ壁に直接供給する、
ことを特徴とする請求項10に記載の方法。 - オフライン又はオンラインでのシリンダ壁の摩耗測定を行い、該摩耗測定値を分配の補正に使用することを特徴とする請求項10から12のいずれかに記載の方法。
- オフライン又はオンラインでのシリンダ壁の油膜厚さの測定を行い、該油膜厚さの測定値を分配の補正に使用することを特徴とする請求項10から12のいずれかに記載の方法。
- 前記少なくとも2つの部分の潤滑油の間の分配は、前記シリンダへ供給される燃料の実際の硫黄含量に直接的に又は間接的に依存することを特徴とする請求項10に記載の方法。
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