JP6347757B2 - 内燃機関のシリンダライナ摺動面のpH調整装置,内燃機関のシリンダ注油装置及び内燃機関 - Google Patents
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Description
TBNを小刻みに変更してシリンダ油の種類を増やすことにより、対応できる燃料の範囲を広げることも考えられるが、TBNが異なるシリンダ油の種類を増やすことはタンクの数を増やすことであり、コスト増や、タンクを切り替えるための切り替え構造の複雑化を招く。また、TBNの異なるシリンダ油の種類を増やしてもTBNを連続的に変化させることはできないので、燃料の種類に拘わらず最適なTBNのシリンダ油を用意することは現実的には極めて困難である。
(5)本発明の内燃機関のシリンダ注油装置は、内燃機関のシリンダライナの摺動面に潤滑油を供給する内燃機関のシリンダ注油装置であって、前記潤滑油を送給する潤滑油送給手段と、前記潤滑油送給手段と前記摺動面とを接続する潤滑油供給路と、前記摺動面のpH値を検出するpH検出手段と、pH調整剤を送給する調整剤送給手段と、前記調整剤送給手段と前記潤滑油供給路とを接続する調整剤流路と、前記潤滑油供給路への前記pH調整剤の供給量を調整する調整剤供給量調整手段と、前記摺動面に形成された前記潤滑油の油膜厚さを検出する油膜厚さ検出手段と、制御手段とを備え、前記制御手段は、前記pH検出手段の検出結果と前記油膜厚さ検出手段の検出結果とに基づいて、前記摺動面のpH値が適正範囲に収まるように前記pH調整剤の供給量を設定する調整剤供給量設定部と、前記調整剤供給量設定部により設定された前記供給量の前記pH調整剤を前記摺動面に供給できるように、前記調整剤供給量調整手段の作動を制御する調整剤調整手段制御部とを備えたことを特徴としている。
(6)前記摺動面への前記潤滑油の供給量を調整する潤滑油供給量調整手段を備え、前記制御手段は、前記油膜厚さ検出手段の検出結果に基づいて、前記油膜厚さが適正範囲に収まるように前記潤滑油の供給量を設定する潤滑油供給量設定部と、前記潤滑油供給量設定部により設定された前記供給量の前記潤滑油を前記摺動面に供給できるように、前記潤滑油供給量調整手段を制御する、潤滑油調整手段制御部とを有することが好ましい。
pH調整剤の供給量を、潤滑油流量検出手段によって検出された潤滑油流量に応じて決定した場合には、潤滑油流量に対するpH調整剤の供給量の割合を適切な範囲に設定することができる。
また、油膜厚さ検出手段の検出結果に基づいて、油膜厚さが適正範囲に収まるように潤滑油の供給量が調整した場合には、シリンダライナの潤滑性能を良好に維持できる。
図1は、本発明の一実施形態のシリンダ注油装置の構成及び内燃機関の要部の構成を示す模式図である。
図2は、本発明の一実施形態のシリンダ注油装置の制御装置の構成を示すブロック図である。
図3は、図2の制御装置によるシリンダ油の供給量制御の制御手順を例示するフローチャートである。
図4は、図2の制御装置によるTBN調整剤の供給量制御の制御手順を例示するフローチャートである。
なお、以下に示す各実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。以下の実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることが可能である。
本発明に一実施形態としての舶用ディーゼルエンジン(以下、内燃機関という)の要部構成とこの内燃機関に備えられるシリンダ注油装置の構成を、図1を参照して説明する。
内燃機関には、シリンダ摺動面1aに潤滑油(以下、シリンダ油ともいう)を供給(注油)するシリンダ注油装置(内燃機関のシリンダライナ摺動面のpH調整装置)50が備えられている。
本実施形態では、TBN調整剤用電磁弁11を、TBN調整剤用ポンプ10よりも下流側に配置しているが、TBN調整剤用ポンプ10よりも上流側に配置しても良い。
TBN調整剤用電磁弁11は、注油量調整用電磁弁6と同様に構成されているので説明を省略する。
油膜厚さ計13は、シリンダ摺動面1aに形成された潤滑油の油膜厚さtを検出する。油膜厚さ計13は、例えば、ピストンリング21の導通の検知や光学的に油膜までの距離を検知することで油膜厚さを検出する。pH計14は、シリンダ摺動面1aのpH値を検出する。
制御手段20の構成を、図2を参照して説明する。
制御手段20は、図2に示すように、シリンダ油供給量設定部(潤滑油供給量設定部)21と、シリンダ油電磁弁制御部(潤滑油調整手段制御部)22と、TBN供給量設定部(調整剤供給量設定部)23と、TBN電磁弁制御部(調整剤調整手段制御部)24とを備えて構成されている。
つまり、油膜厚さtが基準値t0よりも大きい場合には、潤滑油が多量に燃焼室15にかき上げられて内燃機関の性能に悪影響を及ぼすので、設定流量FLsetを低下させて油膜厚さtを薄くし、油膜厚さtが基準値t0以下の場合には潤滑性能が十分に得られないので設定流量FLsetを増加して油膜厚さtを厚くする。
これは次の理由による。つまり、燃料に硫黄分が多く含まれるとシリンダライナ摺動面1aに酸性腐食が生じるおそれがあるため、シリンダライナ摺動面1aにTBN調整剤を供給してシリンダライナ摺動面1aのpH値Pcを調整する必要がある一方、TBN調整剤を過剰に供給してしまうとCa分(CaO)が析出するおそれがある。そこで、TBN供給量設定部23は、pH値Pcが基準値P0よりも大きい場合には、TBNの過大化によるCa分(CaO)が析出するおそれがあるので、設定流量FTsetを低下させ、pH値Pcが基準値P0以下の場合には酸性腐食のおそれがあるとして設定流量FTsetを増加する。なお、基準値P0は、シリンダ摺動面1aを適正に中和できる値に設定されている。
本発明の一実施形態に係るシリンダ油の供給量制御及びTBN調整剤の供給量制御について図3及び図4を参照して説明する。シリンダ油の供給量制御及びTBN調整剤の供給量制御は、それぞれ独立して予め設定された所定の周期で繰り返し実施される。
図3に示すように、ステップS1において油膜厚さ計13から油膜厚さtを取得し、ステップS2に進む。ステップS2では、取得した油膜厚さtと、基準値t0との比較が行われる。油膜厚さtが基準値t0よりも大きい場合には、ステップS3に進み、例えば油膜厚さtと基準値t0との差分に基づいて補正量ΔFLを算出し、現在の設定流量FLsetからこの補正量ΔFLを減算した値を、新たな設定流量FLsetとし、ステップS4に進む。
ステップS2で、油膜厚さtが基準値t0以下の場合には、ステップS5に進み、例えば油膜厚さtと基準値t0との差分に基づいて補正量ΔFLを算出し、現在の設定流量FLsetにこの補正量ΔFLを加算した値を、新たな設定流量FLsetとし、ステップS5に進む。
ステップS5では、この設定量FLsetになるように注油量調整用電磁弁6の作動を制御する。
ステップS13では、取得したpH値Pcと基準値P0との比較が行われ、pH値Pcが基準値P0よりも大きい場合には、ステップS14に進む。
ステップS14では、例えば、pH値Pcと基準値P0との差分と、取得したシリンダ油流量FLとに基づいて補正量ΔFTを算出し、現在のTBN調整剤の設定流量FTsetから、この補正量ΔFTを減算した値を、新たな設定流量FTsetとし、ステップS15に進む。
ステップS13での比較の結果、pH値Pcが基準値P0以下の場合には、ステップS16に進む。ステップS16では、例えば、pH値Pcと基準値P0との差分と、シリンダ油流量FLとに基づいて補正量ΔFTを算出し、現在のTBN調整剤の設定流量FTsetにこの補正量ΔFTを加算した値を、新たな設定流量FTsetとし、ステップS15に進む。
ステップS15では、この設定量FTsetになるようにTBN調整剤用電磁弁11の作動を制御する。
(1)上記実施形態では、油膜厚さ計13により検出された油膜厚さtと基準値t0との比較によりシリンダ油の供給量を増減させていたが、油膜厚さtが基準範囲(シリンダ摺動面1aとピストン2との間の潤滑性能が良好に得られる範囲)から大きい側に外れる場合にはシリンダ油の供給量を減少させ、油膜厚さtが基準範囲から小さい側に外れる場合にはシリンダ油の供給量を増大させるようにしても良い。
(5)上記実施形態では、TBN調整剤を、注油管8を介して(つまり潤滑油と混合して)シリンダ摺動面1aへと供給するようにしたが、TBN調整剤を、TBN調整剤用ポンプ10から直接シリンダ摺動面1aへと供給するようにしても良い(換言すれば、TBN供給管12の下流端をシリンダ摺動面1aに直接接続してTBN供給管12のみにより本発明の調整剤供給路を構成しても良い)。
1a 摺動面(シリンダ摺動面)
2 ピストン
2a ピストンリング
4 注油用ポンプ(潤滑油送給手段)
5 シリンダ油流量センサ(潤滑油流量検出手段)
6 注油量調整用電磁弁(潤滑油供給量調整手段)
8 注油管(潤滑油供給路)
10 TBN調整剤用ポンプ(調整剤送給手段)
11 TBN調整剤用電磁弁(調整剤供給量調整手段)
12 TBN供給管(調整剤流路)
13 油膜厚さ計(油膜厚さ検出手段)
14 pH計(pH検出手段)
16 燃料噴射弁
20 制御手段
21 シリンダ油供給量設定部(潤滑油供給量設定部)
22 シリンダ油電磁弁制御部(潤滑油調整手段制御部)
23 TBN供給量設定部(調整剤供給量設定部)
24 TBN電磁弁制御部(調整剤調整手段制御部)
25 TBN調整剤流量センサ
50 シリンダ注油装置(内燃機関のシリンダライナ摺動面のpH調整装置)
FL シリンダ油流量
FLset シリンダ油供給量の設定値
ΔFL FLsetの補正量
FT TBN調整剤流量
FTset TBN調整剤供給量の設定値
ΔFT FTsetの補正量
Pc シリンダ摺動面1aのpH値
P0 シリンダ摺動面1aのpH値の基準値
t 油膜厚さ
t0 油膜厚さtの基準値
Claims (7)
- 内燃機関のシリンダライナの摺動面のpH値を検出するpH検出手段と、
pH調整剤を送給する調整剤送給手段と、
前記調整剤送給手段と前記摺動面とを接続する調整剤供給路と、
前記摺動面への前記pH調整剤の供給量を調整する調整剤供給量調整手段と、
前記潤滑油を送給する潤滑油送給手段と前記摺動面とを接続する潤滑油供給路に設けられた潤滑油流量検出手段と、
制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記pH検出手段の検出結果と前記潤滑油流量検出手段の検出結果とに基づいて、前記摺動面のpH値が適正範囲に収まるように前記pH調整剤の供給量を設定する調整剤供給量設定部と、
前記調整剤供給量設定部により設定された前記供給量の前記pH調整剤を前記摺動面に供給できるように、前記調整剤供給量調整手段の作動を制御する調整剤調整手段制御部とを備えた
ことを特徴とする、内燃機関のシリンダライナ摺動面のpH調整装置。 - 内燃機関のシリンダライナの摺動面に潤滑油を供給する内燃機関のシリンダ注油装置であって、
前記潤滑油を送給する潤滑油送給手段と、
前記潤滑油送給手段と前記シリンダライナの前記摺動面とを接続する潤滑油供給路と、
前記摺動面のpH値を検出するpH検出手段と、
pH調整剤を送給する調整剤送給手段と、
前記調整剤送給手段と前記潤滑油供給路とを接続する調整剤流路と、
前記潤滑油供給路への前記pH調整剤の供給量を調整する調整剤供給量調整手段と、
前記潤滑油供給路に設けられた潤滑油流量検出手段と、
制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記pH検出手段の検出結果と前記潤滑油流量検出手段の検出結果とに基づいて、前記摺動面のpH値が適正範囲に収まるように前記pH調整剤の供給量を設定する調整剤供給量設定部と、
前記調整剤供給量設定部により設定された前記供給量の前記pH調整剤を前記摺動面に供給できるように、前記調整剤供給量調整手段の作動を制御する調整剤調整手段制御部とを備えた
ことを特徴とする内燃機関のシリンダ注油装置。 - 前記摺動面への前記潤滑油の供給量を調整する潤滑油供給量調整手段と、
前記摺動面に形成された前記潤滑油の油膜厚さを検出する油膜厚さ検出手段とを備え、
前記制御手段は、
前記油膜厚さ検出手段の検出結果に基づいて、前記油膜厚さが適正範囲に収まるように前記潤滑油の供給量を設定する潤滑油供給量設定部と、
前記潤滑油供給量設定部により設定された前記供給量の前記潤滑油を前記摺動面に供給できるように、前記潤滑油供給量調整手段を制御する、潤滑油調整手段制御部とを有する
ことを特徴とする、請求項2記載の内燃機関のシリンダ注油装置。 - 内燃機関のシリンダライナの摺動面のpH値を検出するpH検出手段と、
pH調整剤を送給する調整剤送給手段と、
前記調整剤送給手段と前記摺動面とを接続する調整剤供給路と、
前記摺動面への前記pH調整剤の供給量を調整する調整剤供給量調整手段と、
前記摺動面に形成された潤滑油の油膜厚さを検出する油膜厚さ検出手段と、
制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記pH検出手段の検出結果と前記油膜厚さ検出手段の検出結果とに基づいて、前記摺動面のpH値が適正範囲に収まるように前記pH調整剤の供給量を設定する調整剤供給量設定部と、
前記調整剤供給量設定部により設定された前記供給量の前記pH調整剤を前記摺動面に供給できるように、前記調整剤供給量調整手段の作動を制御する調整剤調整手段制御部とを備えた、
ことを特徴とする、内燃機関のシリンダライナ摺動面のpH調整装置。 - 内燃機関のシリンダライナの摺動面に潤滑油を供給する内燃機関のシリンダ注油装置であって、
前記潤滑油を送給する潤滑油送給手段と、
前記潤滑油送給手段と前記摺動面とを接続する潤滑油供給路と、
前記摺動面のpH値を検出するpH検出手段と、
pH調整剤を送給する調整剤送給手段と、
前記調整剤送給手段と前記潤滑油供給路とを接続する調整剤流路と、
前記潤滑油供給路への前記pH調整剤の供給量を調整する調整剤供給量調整手段と、
前記摺動面に形成された前記潤滑油の油膜厚さを検出する油膜厚さ検出手段と、
制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記pH検出手段の検出結果と前記油膜厚さ検出手段の検出結果とに基づいて、前記摺動面のpH値が適正範囲に収まるように前記pH調整剤の供給量を設定する調整剤供給量設定部と、
前記調整剤供給量設定部により設定された前記供給量の前記pH調整剤を前記摺動面に供給できるように、前記調整剤供給量調整手段の作動を制御する調整剤調整手段制御部と
を備えた、
ことを特徴とする内燃機関のシリンダ注油装置。 - 前記摺動面への前記潤滑油の供給量を調整する潤滑油供給量調整手段を備え、
前記制御手段は、
前記油膜厚さ検出手段の検出結果に基づいて、前記油膜厚さが適正範囲に収まるように前記潤滑油の供給量を設定する潤滑油供給量設定部と、
前記潤滑油供給量設定部により設定された前記供給量の前記潤滑油を前記摺動面に供給できるように、前記潤滑油供給量調整手段を制御する、潤滑油調整手段制御部とを有する
ことを特徴とする、請求項5記載の内燃機関のシリンダ注油装置。 - 請求項1又は4に記載の内燃機関のシリンダライナ摺動面のpH調整装置又は請求項2,3,5,6の何れか1項に記載の内燃機関のシリンダ注油装置を備えた
ことを特徴とする、内燃機関。
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