KR20000076469A - 내연기관의 실린더 윤활방법, 실린더 윤활 시스템 및 연결부재 - Google Patents

Abstract

내연기관의 실린더(1)는 실린더상의 적어도 하나의 윤활 포인트에 윤활유를 공급하는 적어도 하나의 윤활장치(10)에 의해 윤활된다. 하나 또는 그 이상의 엔진 사이클중 엔진의 현재의 작동 모드에서 실린더의 가변 실린더 압력의 측정에 기초하여 전자 제어장치(17)가 윤활장치를 작동시킨다.

Description

내연기관의 실린더 윤활방법, 실린더 윤활 시스템 및 연결 부재{A METHOD OF LUBRICATING A CYLINDER IN AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE, AND A CYLINDER LUBRICATING SYSTEM AND A CONNECTING MEMBER}

본 발명은, 실린더상의 적어도 하나의 윤활 포인트에 윤활유의 공급을 위한 적어도 하나의 윤활장치가 관련된 제어장치에 의해 전자적으로 제어되는 내연기관의 실린더 윤활방법에 관한 것이다.

상기의 윤활방법은 본 출원인의 덴마크 특허출원 제1119/96호에 공지되어 있는데, 윤활장치는, 그 윤활장치가 전자 제어장치에 의해 작동될 때마다 실린더상의 다수의 윤활 포인트의 윤활을 위해 수개의 공급 피스톤(dosing piston)을 공통으로 이동하도록 구동하는 액튜에이터 피스톤을 지닌다. 유압적으로 구동되는 윤활장치는 신속하게 작용하여 높은 윤활유 압력에서 윤활 포인트에 윤활유를 공급한다.

피스톤이 윤활 포인트를 통과할 때에만 실린더에 윤활유를 공급하는 것이 다년간 요구되어 왔다. 예를들면, 1954년 덴마크 특허 제81275호, 1966년 스위스 특허 제406 735호, 1979년 독일 특허 공보 제28 27 626호 및 1997년 유럽 특허 제0 678 152호를 참조할 것.

여러가지 인자들이 윤활유의 실질적인 공급 시간에 영향을 주기 때문에, 실제로 상기의 요구를 실현하는 겻은 매우 어려운 것으로 판명되었다. 단지 몇가지의 실시예가 제시될 수 있다. 윤활장치의 작동과 윤활 포인트에 오일의 공급 사이의 지연은 오일의 점성에 따른다. 실질적인 지연은 절대 시간 간격이지만, 정확한 윤활을 달성하기위한 지연은 엔진의 rpm과 함께 변화한다. 전자적으로 작동되는 공지의 윤활장치에 있어서, 그 작동은 크랭크샤프트의 각위치를 기초로 하여 이루어진다. 작동중, 크랭크샤프트는, 엔진의 현재의 부하와 샤프트의 회전운동을 탐지하는 신호장치로부터 당해 실린더의 거리에 따라 다소 비틀리며, 그것은 윤활시간의 가변적인 부정확을 초래한다.

본 발명의 목적은 실린더의 적어도 하나의 윤활 포인트에 대한 윤활유의 공급을 개선하는 것이다.

도1은 본 발명에 따라 형성된 실린더의 부분 단면도이다.

도2는 본 발명에 따른 윤활 시스템의 다른 실시예이다.

도3 내지 도6은 압축 행정중 실린더에서 측정된 압력의 연속적인 상태를 보여주는 그래프이다.

도7은 팽창 행정중 동일한 실린더에서 측정된 압력의 연속적인 상태를 보여주는 그래프이다.

도8 및 도9는 데이타의 처리 순서를 개략적으로 보여주는 블럭선도이다.

도10은 본 발명에 따른 연결부재의 측면도이다.

이러한 목적에 비추어, 본 발명에 따른 방법은, 하나 또는 그 이상의 엔진 사이클 중 윤활장치의 작동이 엔진의 작동중 실린더의 가변적인 실린더 압력의 측정에 기초하여 전자적인 제어장치에 의해 제어되는 것을 특징으로 한다.

실린더의 실질적인 실린더 압력의 측정은 당해 피스톤 운동의 진정한 뷰(view)를 제공하며, 그것은 피스톤이 윤활 포인트 또는 윤활 포인트들을 통과할때 매우 짧은 기간중 윤활유를 공급할 수 있게 하기 위한 기초가 된다. 그 측정은, 피스톤이 윤활 포인트를 통과하는 시간과 각각의 통과 사이의 시간 간격에 대한 정보를 갖는 전자 제어장치를 제공한다. 이러한 데이타와 윤활유가 실질적으로 윤활 포인트에 공급될 때까지 보내지는 작동 신호로부터의 지연과 소기의 분배 체적에 대하여 저장된 정보에 기초하여, 제어장치는 다음의 작동 신호가 제공될 시간을 산정한다. 윤활에 관련된 작동의 모드에서 엔진이 작동하는 중 가변하는 실린더 압력이 측정되므로, 당해 데이타는 계속적으로 갱신되며 따라서 계속적으로 실린더의 당해 피스톤 운동에 따른 작동의 시간에 적합하게 된다.

실린더 커버의 커버 스터드상에 장착된 스트레인 게이지와 같은, 당해 기술분야에 잘 공지된 기술에 의해 실린더 압력을 측정할 수 있지만, 실린더의 그러한 전체적인 압력 수준의 측정은 피스톤의 현재의 위치와 이동에 대한 비교적 대략적인 표시만을 제공한다.

압력 측정 포인트를 지나 실린더의 피스톤상에서 피스톤 링의 통로에 의해 발생된 압력 변화는 실린더의 압력 측정 포인트에서 측정되고, 이러한 압력의 측정은 윤활장치의 작동 시간의 제어와 관련하여 사용되는 것이 바람직하다. 피스톤 링들이 압력 측정 포인트를 통과할때 현저한 특성의 압력 변화가 일어나며, 그 압력 변화는 피스톤 링들 바로 주위의 영역에 한정된다. 이것은 피스톤의 현재 위치의 매우 정확한 측정을 제공하며, 따라서, 윤활장치의 작동의 제어장치에 의한 결정에 대한 정확한 개시 포인트를 제공한다.

본 발명에 따른 특히 유리한 실시예에 있어서, 가변적인 실린더의 압력과 윤활유 압력은 윤활 포인트에서 측정된다. 이것은 여러가지 잇점을 제공한다. 그 측정은 윤활 포인트에서의 실린더 압력에 대한 정보를 제공하며, 따라서, 측정과 윤활 포인트 사이의 피스톤 운동을 적시에 보정하기 위한 제어장치를 필요없게 하는데, 상기 시간 보정은 엔진의 rpm과 함께 변화한다. 더우기, 동일한 측정 포인트는 윤활 포인트에 윤활유 공급의 정확한 시간에 대한 정보를 제공하는데, 그 이유는 이러한 공급이 측정된 압력의 명백한 증가를 초래하기 때문이다. 이러한 윤활유의 실질적인 공급 시간의 측정은 윤활장치의 작동과 윤활 포인트에 윤활유의 도착 사이의 지연에 있어서의 변화를 예상하는 공지의 문제점들을 방지한다.

다른 잇점은, 압력 센서와 실린더의 가스 사이에 냉각 효과를 갖는 보호성 윤활유가 제공되어, 압력 센서에 대한 상당히 균일한 작동 조건을 보장한다는 것이다. 더우기, 윤활유의 공급은 압력 센서 주위의 영역에 세정 효과를 지니며, 압력 센서에 퇴적되는 연소에 의한 잔류 생성물의 제거를 보장한다.

윤활장치의 작동은 실린더의 현재의 작동 조건 또는 작동 모드에 적절하게 좌우된다. 작동 조건의 조정은 안티-스쿠핑(anti-scuffing) 시스템 및/또는 실린더의 선택된 작동 온도 측정과 같은 공지된 시스템에 의할 수 있지만, 작동 기간중 윤활장치가 작동 기간의 엔진 사이클의 횟수보다 더 작은 횟수로 작동되는 것이 바람직하며, 제어장치에는, 윤활장치가 작동하지 않는 엔진 사이클중의 압력 측정에 따른 피스톤 링의 작동 조건의 분석을 위한 압력 측정 데이타가 공급되는 것이 바람직하다. 피스톤 운동에 관하여 적정한 시기에 윤활이 일어나면, 윤활 포인트에 정렬된 압력 센서는, 윤활과 함께 엔진 사이클중 링들의 작동 조건의 결정을 위해 사용될 수 있는 압력 데이타를 측정할 수 없는데, 그 이유는, 윤활로 인한 압력 증가가, 초기의 작동 문제점들을 나타내는 작은 압력 변화를 “압도(drown)”하기 때문이다. 모든 엔진 사이클 중 실린더를 윤활하는 것에 대한 생략은, 윤활유의 공급 없이 엔진 사이클로부터의 압력 측정이 피스톤 링들의 작동 상태의 분석을 위해 적용되는 것을 가능하게 한다. 윤활장치의 각각의 작동 사이의 보다 긴 간격은 또한, 작동당 윤활유의 체적이 더 크게 되는 잇점을 제공하며, 그것은 윤활을 증진하는데, 그 이유는 더 많은 량의 윤활유가 실린더의 주위를 따라 보다 유효하게 분포되기 때문이다.

작동 상태의 조정은, 실린더의 정상 작동 상태를 지시하는 가변하는 실린더 압력에 대한 기준 데이타가 엔진의 작동 중 제어장치에 저장되는 것을 허여한다. 신규한 엔진이 시운전될 때, 각각의 실린더에 대한 기준 데이타가 기록되고 저장됨으로써, 그 기준 데이타는, 현재 측정된 작동 데이타가 정상 작동 상태를 지시하는지 또는 윤활유의 증가된 공급과 같은 작동 인자의 변화를 필요로 하는 비정상 상태인지를 비교하는 기준으로서 사용될 수 있다. 실질적인 작동 상태에 기초하여 각각의 실린더에 대한 기준 데이타가 설정되므로, 정상 작동으로부터 작은 편차 조차도 확인될 수 있다. 따라서, 작동 조건 조정은, 실린더 벽의 비정상적인 온도 증가의 탐지에 기초한 종래기술의 안티-스쿠핑 시스템보다 더 이른 시간에 비정상 작동 상태를 경고할 수 있다.

실린더의 정상 작동 조건에 대한 기준 데이타는, 정상 실린더 마모에 따른 가변 실린더 압력의 장기적 변화를 보정하기 위한 제어장치에 의해 갱신되는 것이 바람직하다. 주기적으로 실행될 수 있는 상기 갱신은, 정상 작동 조건으로부터 작은 편차를 탐지하는 제어장치의 가능성을 개선한다.

작동 조건의 조정은 자동적으로, 각각의 피스톤 링들 전반에 걸친 압력 강하가 정상 조건을 지시하는 정상인지의 여부를 알려준다. 더우기, 압력 측정 포인트를 지나 피스톤 링의 링 간극의 주기적인 통과에 의한 가변 실린더 압력의 일시적인 변화에 대한 기준 데이타가 실린더의 정상 작동 조건에 대한 제어장치의 기준 데이타에 포함될 수 있으므로, 원할 경우, 피스톤의 종축에 관하여 피스톤 링이 회전하는지 여부의 매우 유리한 조정을 달성할 수 있다. 이것을 기초로 하여, 작동 조건 조정은 각각의 피스톤 링이 회전하는 주파수를 기록할 수 있으며, 계속적인 엔진 작동에서 하나의 피스톤 링에 대한 주파수가 강하될 경우, 제어장치는, 그 피스톤 링이 관련된 환형의 홈에 들러붙게 되는 신호를 제시하는 신호를 보낼 수 있다.

가변하는 실린더 압력의 측정이 피스톤, 피스톤 링 또는 실린더 라이너를 포함하는 실린더에 대한 비정상 작동 조건을 지시할 경우, 제어장치는 보다 많은 윤활유의 일시적인 공급을 위해 윤활장치를 제어하는 것이 바람직하다. 종종, 상기 일시적인 여분의 윤활유 공급이 정상 작동 조건을 회복하기에 충분할 수 있다. 정상 작동 조건으로부터의 편차를 지시할 때, 제어장치는 조작자 또는 중앙 제어장치에 작동 조건이 변화하는 것을 알릴 수 있다. 이것은, 실린더가 점검되고, 수리되며, 이것에 기초하여, 다른 여분의 부품이 정렬되고, 점검이 계획되어야 한다는 취지의 경고를 매우 조기에 제공할 수 있다. 엔진의 실린더들에 대하여, 이것은, 일반의 주기적인 기계적 점검이 실린더의 실질적인 작동 상태에 기초한 점검에 의해 대체되는 것을 허여한다. 그 점검은, 제어장치가 초기의 간섭에 의해 발생하는 것이 방지될 수 있는 가능한 부가의 작동 장애를 지시할때의 예방책으로 되거나 또는 실린더의 실질적인 고장으로 인하여 필요할게 될 수 있다.

통상적으로, 윤활유의 공급은, 최대 연속 정격(100 퍼센트의 엔진 부하)에서 정상적으로연속 작동하는 다수의 엔진으로부터의 작동 경험에 기초하여 결정된 윤활유의 예정된 최소 공급량으로 정해진다. 이러한 표준 공급량은, 윤활 시스템과 실린더 부재의 제조 공차로 인한 윤활의 변화를 보정하기에 충분하다.

본 발명은, 측정된 가변하는 실린더 압력이 실린더의 정상 작동 조건으로부터 벗어나기 시작하는 실린더의 작동 조건을 지시할 때까지 공급량을 감소시킴으로써 제어장치가 자동적으로 실린더에 대한 윤활유의 필수적인 최소 공급량을 간파한다는 점에서, 윤활유의 소비에 대한 실질적인 절감을 달성할 수 있도록 한다. 따라서, 당해 실린더에 대한 최소 공급량은 정상 작동 조건으로부터 벗어나기 전의 적절한 기간에 사용된 공급량이다.

작동당 공급량을 변화시키고, 엔진 사이클에 관한 특정 주파수에서 공급장치를 작동시킴으로써, 용량 조절되는 윤활장치를 사용할 수 있다. 변형적으로, 작동당 동일한 양을 공급하는 윤활장치가 사용될 수 있으며, 윤활장치에 의한 윤활유의 공급은 윤활장치의 각각의 작동 사이에서 통과하는 엔진 실린더의 수를 변화시킴으로써 변화된다. 윤활장치의 이러한 형태의 작동은, 각각의 작동의 공급량이 실린더에 윤활유의 적절한 분배를 보장하기에 충분한 양으로 될 수 있는 잇점을 제공한다.

본 발명의 선택적인 부가의 개선에 있어서, 제어장치는, 윤활장치의 단일의 작동이 각각의 그룹에 대하여 실행되는 엔진 사이클의 다수의 표준 그룹에 대한 정보를 지니며, 윤활장치에 의해 공급되는 윤활유의 양은 엔진 사이클의 연속적인 표준 그룹의 구성을 변경함으로써 변할 수 있다. 예를들면, 3, 4, 5 및 6 등의 엔진 사이클의 표준 그룹이 있을 수 있는데, 그 각각은 윤활장치의 단일의 작동을 가지며, 예를들면, 500 엔진 사이클의 작동 기간 전반에 걸쳐, 연속적인 표준 그룹의 적절한 구성을 선택함으로써 공급량의 지속적인 변화를 달성할 수 있다. 예컨대, 4 엔진 사이클당 한번의 작동이 이루어지는 표준 그룹이 작동 모드에 사용될 경우, 4 엔진 사이클의 모든 제4의 표준 그룹 다음에 5 엔진 사이클을 갖는 표준 그룹을 선택함으로써 공급량이 약간 감소될 수 있다. 제어공학의 관점에서, 이것은 제어장치의 조종을 매우 간단하게 한다.

기계적 설비에 대한 수요가 거의 없으므로, 엔진에 대하여 이용하기에 비용면에서 유리한 설계에 있어서, 특히, 크랭크 샤프트의 회전운동을 탐지하기 위한 설비를 구비하지 않는 기존의 엔진의 개장(改裝)의 경우에 있어서, 본 발명에 따른 방법은, 엔진의 시동 즉시의 엔진 사이클중 임의의 시간에 제어장치가 윤활장치를 작동시키며, 실린더의 가변 실린더 압력의 측정에 기초하여 엔진 사이클중 제어장치가 윤활장치의 작동 시기를 조절함으로써, 윤활유가 윤활 포인트에서 공급되기 시작하며, 피스톤의 링 팩이 피스톤의 상향 행정중 윤활 포인트에 대향하여 있는 것을 특징으로 한다. 매우 짧은 작동 기간후, 제어장치는, 가변 시린더 압력의 측정에 기초하여, 피스톤이 윤활 포인트를 통과하는 시기를 인식하며, 그 후, 윤활장치의 작동이 간단한 방법으로 조절됨으로써, 피스톤이 윤활 포인트를 통과할때 윤활유의 공급이 이루어진다.

본 발명은 또한, 실린더상의 적어도 하나의 윤활 포인트에 윤활유를 공급하기 위한 적어도 하나의 윤활장치를 지니며, 그 윤활장치의 전자적 제어를 위한 제어장치를 지니는 내연기관용 실린더 윤활 시스템에 관한 것이다. 그 실린더 윤활 시스템은, 실린더의 가변 실린더 압력을 측정하기 위한 적어도 하나의 센서를 포함하며, 제어장치가 데이타 입력 장치를 통하여 압력 센서에서 실린더의 압력 변화에 대한 압력 측정 데이타를 수용하는 것을 특징으로 한다. 이 시스템은, 실린더의 작동 조건을 분석하고 윤활장치의 작동을 조절하기 위한 데이타의 수집을 허용하며, 그것들은 상기의 잇점들을 달성하기 위해 사용될 수 있다. 압력 센서는 실린더의 측부에 적절하게 정렬되어, 각각의 엔진 사이클중 피스톤 링들이 통과하는 활주면 영역의 압력을 유지하기 위해 사용될 수 있으며, 피스톤 링들 주위의 국부적인 압력 변화는 각각의 개별 링들에 대한 작동 조건의 정보를 제공한다.

적절한 실시예에 있어서, 제어장치는, 신경 통신망과 같은, 압력 측정 데이타를 처리하기 위한 지능형, 자체학습 프로그램 및/또는 일반 연산 또는 퍼지 이론을 갖는 프로그램을 포함한다. 작동중 실린더로부터 측정된 데이타와 대표적인 오차 조건에 대한 예정된 정보에 기초하여, 상기 프로그램은 정상 작동으로부터의 작은 편차를 탐지하여, 초기 오차 조건에 조속한 경고를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 내연기관의 실린더상의 윤활 포인트에 장착하기 위한 연결부재에 관한 것이며, 상기 연결부재는, 실린더 벽의 보어에 삽입하기 위한 하우징과 하우징에 형성되어 윤활 파이프에 대한 연결부로부터 윤활포인트의 방출 개구부로 연장하며, 방출 개구부를 향해 개방되는 체크밸브를 포함하는 채널을 포함한다. 그 연결부재는, 압력 센서가 체크밸브로부터 방출 개구부로 연장하는 채널 섹션과 연통하는 것을 특징으로 한다. 연결부재가 실린더상에 장착되면, 압력 센서는 윤활 포인트의 실린더 내측에 배치된 영역과 영구적으로 연통한다. 압력 센서는 연결부재의 하우징에 합체될 수 있다.

이제, 본 발명이 개략적인 첨부도면을 참조로하여 보다 상세하게 후술될 것이다.

도1에 도시된 내연기관의 실린더(1)는 실린더 라이너(2), 배기 밸브(4)를 갖는 실린더 커버(3) 및 피스톤 로드(6)의 상부에 장착된 피스톤(5)을 포함한다. 그 외측 표면상에, 피스톤은 피스톤 링(7)을 갖는 다수의 환형 홈을 지닌다. 피스톤 링의 수는 엔진의 형태에 따라 변할 수 있지만, 일반적으로, 적어도 3개, 최대 6개의 피스톤 링이 제공된다. 정확한 시일링을 제공하기 위하여, 링들은 관련된 환형의 홈들내에서 이동할 수 있어야 하며, 그 링의 이동은 정상적으로 환형의 홈에서의 상하의 이동과 피스톤의 종축(8)에 관한 회전을 포함한다.

실린더 라이너(2)의 원통형 내측 표면은 피스톤 링들에 대한 활주면(9)을 구성한다. 활주면의 하단부는 피스톤의 하사점에서 최하위 피스톤 링의 하부 에지에 배치되며, 활주면의 상단부는 피스톤의 상사점에서 상부 피스톤 링의 상부 에지에 배치된다. 활주면에 연속적으로 윤활유가 적절히 공급될 경우, 피스톤 링과 실린더 라이너는 정확하게 작동한다. 크로스헤드 엔진에 있어서, 중간 하부가 실린더들로부터 받침대의 기름통(sump)을 분리하므로, 분리된 실린더 윤활이 필요하며, 그것은 예를들면 본 출원인의 독일 특허 공보 DE-A 19743955호에 개시된 형태의 윤활장치(10)에 의해 실행되는데, 그 윤활장치에서는, 전자적으로 작동되고 유압적으로 구동되는 액튜에이터가 공통의 송출 행정에서 다수의 공급 피스톤을 구동하며, 또는 예를들면, EP-B 0 678 152호에 개시된 바와같이 기계적으로 구동된 펌프가 전자적으로 조합하여 윤활유의 각각의 공급량을 방출한다.

윤활장치(10)는 동일한 실린더 또는 수개의 살린더상의 수개의 윤활 포인트(11)에 윤활유를 공급할 수 있다. 수개의 실린더의 경우에, 윤활장치는 하나의 실린더와 다른 실린더에 대하여 각각 적합한 시기에 작동된다. 대형의 엔진은 일반적으로 실린더당 적어도 하나의 윤활장치를 지니며, 그 윤활장치에 연결된 윤활 포인트들은 일반적으로 실린더 라이너의 동일한 종방향 위치(수준)에 배치되지만, 그 주위를 따라 간격을 두고 배치된다. 만일 수개의 수준에서의 윤활을 원할 경우 및/또는 여러가지 형태의 윤활유로 윤활되는 것을 원할 경우, 일반적으로 실린더당 보다 많은 수의 윤활장치가 사용될 것이다.

그 내연기관은, 60 - 275 사이의 최대 rpm, 300 - 6000 kW 사이의 실린더당 출력, 25 - 100 cm 사이의 실린더 보어 및 90 - 300 cm 사이의 행정을 갖는 저속, 2행정 크로스헤드 엔진으로 될 수 있다. 본 발명은 또한 실린더의 가압윤활이 이루어지는 4행정 엔진용으로 사용될 수도 있다.

윤활장치(10)는 도관 또는 윤활 파이프(12)를 통하여 윤활 포인트(11)와 연결되며, 그 윤활 포인트 부근에는, 체크밸브(13)가 제공되어, 윤활 포인트로의 유동만을 허용하며, 작동 행정중의 비교적 높은 실린더 압력이 윤활장치에 가해지는 것을 방지한다. 윤활유가 체크밸브의 실린더 측부상의 윤활포인트에 공급될 때, 윤활유 압력은 윤활 포인트에서의 실린더의 현재 압력을 초과한다. 윤활 포인트는, 예를들면, 상기 실린더의 압력이 5 내지 30 바의 범위로 되도록 배치될 수 있으며, 그것은 비교적 작은 압력 구간에 걸쳐 측정하고 진정한 영(zero)을 지니는 압력 센서, 다시말하면, 신호 증폭없는 압력 센서의 사용을 허여한다.

적어도 하나의 윤활 포인트와 관련된 체크밸브 사이에서, 압력 센서(14; 압력 픽업)가 연결되며, 그것은 체크밸브의 송출측에 대한 그 연결부로 인하여, 윤활 포인트 바로 근처에서 실린더 압력을 측정한다. 압력 센서(14)로부터의 신호 도선(15)이 제어장치(17)의 데이타 입력부(16)에 압력 측정 데이타를 전달하며, 상기 제어장치(17)는 측정 데이타와 저장된 데이타에 근거하여 윤활장치가 작동되는 시기를 결정하며, 이에따라, 도관(19)을 통하여 윤활유가 공급되는 윤활장치(10)에 신호 도선(18)을 통하여 제어 신호를 제공한다. 도1은, 제어장치(17)가 동일한 실린더를 윤활할 수 있는 2개의 윤활장치(10)를 제어하는 것을 제시한다. 피스톤 운동과 관련하여 윤활장치의 작동 시기는 단일의 압력 센서(14)의 사용만을 필요로 하지만, 압력 센서가 각각의 윤활장치의 정확한 작용의 제어를 허여하기 때문에, 각각의 윤활장치(10)에 대하여 적어도 하나의 압력 센서가 사용되는 것이 바람직하다.

명세서를 간단히 하기 위하여, 후술되는 다른 실시예의 설명에서는, 동일한 형태의 부품에 대하여 상기에서 사용된 동일한 참조번호가 사용된다.

도2는 실린더당 2개의 윤활장치를 갖는 엔진의 실린더를 제시하며, 실린더의 주위를 따라서 배치된 윤활 포인트(11)는 윤활장치에 서로 번갈아 연결된다. 윤활장치중 하나가 실패할 경우, 다른 윤활장치가 작동되어 그 정상적인 윤활유 공급량의 적어도 2배의 윤활유를 공급함으로써, 그 실패 조건이 치유될 때까지 실린더의 정상 작동 상태를 유지한다.

각각의 윤활장치(10)는, 원주방향으로 상호 이격되고 서로 정반대편에 배치되는 것이 적합한 윤활 포인트에 정렬된 압력 센서(14)와 결합된다. 압력 센서로부터의 측정 데이타가 피스톤 링들의 조건 분석을 위해 사용될 때, 후술되는 명세서를 참조하면, 2개의 압력 센서가 간단한 방식으로 하나의 압력 센서에서 측정된 정상에서 벗어난 압력이 링 간극의 통로로 인하여 발생되며, 그것이 다른 압력 센서에서의 정상적인 압력의 측정에 의해 확인되는지 여부 또는 그것이 양 센서에서의 정상에서 벗어난 압력으로 인하여 초래되는 피스톤 링의 고장 조건으로 인하는지 여부를 확인할 수 있다. 하나의 압력 센서가 실패할 때 조차 윤활장치(10)의 정확한 작동이 유지될 수 있기 때문에, 상기 2개의 센서는 또한 작동 신뢰성을 개선한다. 윤활 시스템의 작동 신뢰성은, 대체품(back-up)으로서의 윤활장치가 엔진의 다른 실린더와 관련된 제어장치(10)와 같은 다른 제어장치에 의해 제어될 수 있도록 함으로써 더 증가될 수 있다. 각각의 실린더에 대하여 하나의 제어장치(10)가 제공될 수 있거나, 또는 상기 제어장치(10)가 실린더의 그룹 또는 전체 엔진에 대하여 공통으로 될 수 있다.

도3 내지 도6에 도시된 그래프는 과급된 2행정 디젤 엔진의 피스톤의 압축 행정중 시간의 함수로서 측정된 압력의 연속적 변화를 제시한다. 압력 센서가 윤활 포인트에 배치되며, 그것의 영점은 충전 공기압력에 따라 조절된다. 피스톤은 4개의 피스톤 링을 지닌다. 도3은 측정 포인트에 윤활유의 공급없이 엔진 사이클중 측정된 압력의 연속적 변화를 제시한다. 이 그래프는 (b)에서 뚜렷한 피크를 지니며, 이것은 상부 피스톤 링이 측정 포인트를 통과할 때의 시간(t1)을 제시한다. 그 직후에, 그 그래프는 피크(c, d, e)를 지니며, 그것은 3개의 다른 피스톤 링의 통로가 현저한 압력 강하에 의해 수반되는 작은 압력 증가의 형태로 되는 것을 보여준다. 피스톤의 상향 이동후, 측정 포인트에서의 실린더 압력은 피스톤 위쪽의 연소실에서의 실질적으로 보다 높은 압력에 의해 거의 영향을 받지 않는 것으로 보인다. 측정 포인트가 실린더의 활주면에 배치되지 않지만, 예를들면 실린더 덮개상의 압력 부하를 측정할 경우, 피스톤 위치에 대한 전체적인 데이타가 얻어지지만, 각각의 피스톤 링에서의 압력 변화에 대한 국부적인 데이타는 얻어지지 않는다.

도4 내지 도6은, 각각 윤활이 너무 조기에, 정확히, 또한 너무 늦게 이루어지는 때에 측정된 압력의 연속적인 변화(f, g 및 h)를 제시한다. 전체 3가지의 경우에 있어서, 윤활 포인트에 대한 윤활유의 공급은 t2 의 시점에서 현저한 압력 증가를 발생시키며, 제1 피스톤 링의 통과는 t1 의 시점에서 현저한 압력 강하를 발생시킨다. 윤활유는 최하위 피스톤 링의 통과시기(e)와 t1 사이의 기간중 공급되는 것이 바람직하다. 그러한 정확한 타이밍이 도5에 제시되어 있다.

측정된 압력 변화는 피스톤의 통과에 관련하여 윤활유 공급 타이밍의 적확하게 적용가능한 제어를 위해 사용될 수 있으며, 제어장치는 t1 과 t2 가 실질적으로 일치할 때까지 윤활 작용을 조정한다.

적어도 3개의 최상부 피스톤 링들이 윤활 포인트를 통과하는중 윤활유가 공급되는 것이 바람직하며, 윤활 포인트에서 출구 개구부의 단면적은 윤활장치의 작동당 공급된 윤활유 량에 적합하게 되어 최대의 연속 정격으로 윤활이 달성되는 것이 바람직하다. 엔진이 낮은 부하에서 작동될 때, 피스톤은 윤활 포인트를 지나 보다 천천히 이동하며, 윤활유의 유동 시기는 변하지 않고 유지되므로, 제어장치는 예를들면, 매 2회 또는 3회의 작동마다의 주기적 지연으로 윤활장치를 작동시킴으로써, 제1의 피스톤 링이 통과할 때까지 윤활 포인트에서의 공급이 개시되지 않도록 할 수 있다. 이것은 피스톤의 링 팩의 상부와 하부 양자에서의 윤활을 보장한다.

활주면상의 측정 포인트를 지나 피스톤의 통과중 윤활유가 공급되지 않으면, 각각의 피스톤 링의 통로에서의 압력 강하가 링들의 정확한 작용을 변화시킬 수 있으므로, 도3에 제시된 바와같이, 피스톤 링의 상태에 대한 상세한 데이타를 얻을 수 있다. 링들이 환형의 홈에서 회전하며, 링들이 가스가 링을 지나 유동하는 경사진 링 간극을 지닐 수 있으므로, 압력 측정되는 각각의 링에 대하여 주기적인 과도 측정 데이타가 발생되며, 그에따라, 링 전반에 걸친 압력 강하가 실질적으로 정상보다 더 작게 된다. 피스톤 링이 천천히 회전함에 따라, 다수의 엔진 사이클중 인식가능한 코스로 통과가 이루어진다.

도7은 피스톤의 팽장 행정중 측정된 압력의 연속적 변화를 제시한다. i 로 지시된 수직선은, 피스톤 링이 연소실에서의 압력에 노출되는 압력 센서를 지나 하향으로 통과하는 것을 제시하며, 얼마간의 예비적인 압력 변동후, 압력은 코스에서조차 충전 공기압력까지 강하한다. 제어장치에 있어서, 현재의 작동 모드에서의 압력의 연속적 변화에 대한 정보가 배기 밸브의 개방 시기를 조절하기 위해 사용될 수 있다.

전자 제어장치(17)에 있어서, 수집된 압력 측정 데이타는 저장되고 분석될 수 있으며, 개략적인 형태의 이러한 실시예가 도8에 도시되어 있는데, 여기서는, 신호 도선(15)을 통하여 전달된 정보(20)가, 가능한한 바람직하지 않은 정보의 제거후 단계(21)에 저장된다. 단계(22)에서, 데이타의 적절한 선택은 시기(t1)의 결정을 위해 분석되며, 단계(23)에서, 시기(t2)의 상응하는 결정이 이루어지며, 그후, 단계(24)에서, 시기(t1 과 t2)를 비교함으로써, 제어장치가 타이밍의 보정 또는 윤활장치에 대한 작동 신호가 필요한지 여부를 결정하며, 그 후, 제어 신호(25)가 소기의 방식으로 윤활장치에 제공된다. 단계(24)에서 실행된 분석은, 현재의 부하 또는 부하 변화를 위해 제공된 명령 또는 여분의 윤활 등을 위해 수동으로 제공된 명령과 같은, 엔진에 대한 하나 또는 그 이상의 작동 변수에 대한 정보가 추가될 수 있는 예정된 기준에 기초를 둘 수 있다. 도2에서, 신호 도선(26)은 제어장치가 이러한 형태의 외부 신호를 수용할 수 있다는 것을 보여준다.

제어장치에 의한 압력 측정 데이타 처리의 다른 실시예가 도9에 개략적으로 제시되어 있는데, 여기서는 단계(27)에서 소음과 바람직하지 않은 정보의 제거후, 그 정보가 실린더의 정상 작동 조건에서 가변 실린더 압력에 대한 기준 데이타로서 적절한지 여부에 대한 분석이 단계(28)에서 이루어질 수 있으며, 만일 그럴경우, 그러한 정보는 단계(21)로 재전달되어, 다음 단계에서의 제거 및 분석을 위해 사용될 목적으로 저장될 수 있다. 기준 데이타는 갱신될 수 있으며, 갱신시의 분석에서는, 초기의 에러 조건이 기준 데이타에 포함되는 것을 방지하기 위해, 예정되고 기대되는 변화와의 비교가 이루어질 수 있다.

신경 통신망과 같은 지능형, 자체학습 프로그램 및/또는 일반 연산 또는 퍼지 이론을 갖는 프로그램에 의해 단계(28)에서의 분석이 실행될 수 있다. 작동 조건 조정 및 분석을 위한 이러한 형태의 프로그램들은 본 기술분야에 공지되어 있다. 엔진이 인도될때, 프로그램이 적재되어, 당해 엔진 형태의 실린더에 대한 표준 작동 모드와 에러 모드에 의해 조절될 수 있으며, 실린더의 시운전후 프로그램은, 작동되는 엔진으로부터의 압력 측정 데이타로부터 유효한 정보의 분석에 의해, 프로그램의 최종적인 조정을 실행할 수 있으며, 관련된 실린더에 대한 기준 데이타를 결정할 수 있다. 상기 작업이 이루어지고, 제어장치가 정상적으로 작동되면, 단계(29)는 엔진을 제어하기 위한 정보와 윤활장치의 작동을 위한 신호를 결정할 수 있다.

도3에 도시된 연결부재(30)는 연결부재의 하우징(33)의 채널(32)을 통하여 방출 개구부(34)와 연통하는 윤활 파이프(12)에 대한 연결부(31)를 지닌다. 그 채널(32)은 방출 개구부를 향하여 개방되는 체크밸브(35)를 지닌다. 체크 밸브와 방출 개구부 사이에 채널(32)을 갖는 연결부에 압력 센서(36)가 배치된다. 그 압력 센서는 표준 구성요소이며, 예를들면, 스트레인 게이지를 포함할 수 있다. 물론, 독립된 장치로서 압력 센서를 설치할 수 있지만, 압력센서의 연결부재와의 합체는 유해한 영향에 대하여 우수하게 보호할 수 있으며, 또한 용이하게 설치할 수 있도록 하는데, 그것은 연결부재가 정상적으로 실린더 벽을 통하여 윤활재널을 통과할 필요가 있기 때문이며, 상기 실린더 벽은 실린더 라이너의 벽 또는 실린더 라이너와 냉각 재킷 양자의 벽으로 될 수 있다.

내연기관은 또한 4행정 엔진으로 될 수도 있으며, 트렁크 피스톤들을 지닐 수 있다.

본 발명에 따르면, 실린더의 적어도 하나의 윤활 포인트에 대한 윤활유의 공급을 개선할 수 있다.

Claims (19)

1. 실린더상의 적어도 하나의 윤활 포인트에 윤활유의 공급을 위한 적어도 하나의 윤활장치가 관련된 제어장치에 의해 전자적으로 제어되는 내연기관의 실린더 윤활방법에 있어서, 하나 또는 그 이상의 엔진 사이클 중 윤활장치의 작동이 엔진의 작동중 실린더의 가변적인 실린더 압력의 측정에 기초하여 전자 제어장치에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 실린더 윤활방법.
2. 제1항에 있어서, 압력 측정 포인트를 지나 실린더의 피스톤상에서 피스톤 링의 통로에 의해 발생된 압력 변동은 실린더의 압력 측정 포인트에서 측정되고, 이러한 압력의 측정은 윤활장치의 작동 시간의 제어와 관련하여 사용되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 실린더 윤활방법.
3. 제2항에 있어서, 가변적인 실린더의 압력과 윤활유 압력은 윤활 포인트에서 측정되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 실린더 윤활방법.
4. 제1항에 있어서, 작동 기간중 윤활장치가 작동 기간의 엔진 사이클의 횟수보다 더 작은 횟수로 작동되며, 제어장치에는, 윤활장치가 작동하지 않는 엔진 사이클중의 압력 측정에 따른 피스톤 링의 작동 조건의 분석을 위한 압력 측정 데이타가 공급되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 실린더 윤활방법.
5. 제4항에 있어서, 실린더의 정상 작동 상태를 지시하는 가변하는 실린더 압력에 대한 기준 데이타가 엔진의 작동 중 제어장치에 저장되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 실린더 윤활방법.
6. 제5항에 있어서, 실린더의 정상 작동 조건에 대한 기준 데이타는, 정상 실린더 마모에 따른 가변 실린더 압력의 장기적 변화를 보정하기 위한 제어장치에 의해 갱신되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 실린더 윤활방법.
7. 제4항에 있어서, 압력 측정 포인트를 지나 피스톤 링의 링 간극의 주기적인 통과에 의한 가변 실린더 압력의 일시적인 변화에 대한 기준 데이타가 실린더의 정상 작동 조건에 대한 제어장치의 기준 데이타에 포함될 수 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 실린더 윤활방법.
8. 제5항에 있어서, 가변하는 실린더 압력의 측정이 실린더에 대한 비정상 작동 조건을 지시할 경우, 제어장치는 보다 많은 윤활유를 일시적으로 공급하도록 윤활장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 실린더 윤활방법.
9. 제4항에 있어서, 측정된 가변하는 실린더 압력이 실린더의 정상 작동 조건으로부터 벗어나기 시작하는 실린더의 작동 조건을 지시할 때까지 공급량을 감소시킴으로써 제어장치가 자동적으로 실린더에 대한 윤활유의 필수적인 최소 공급량을 간파하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 실린더 윤활방법.
10. 제4항 내지 제9항중 어느 한항에 있어서, 윤활장치에 의한 윤활유의 공급은 윤활장치의 각각의 작동 사이에서 통과하는 엔진 실린더의 수를 변화시킴으로써 변화되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 실린더 윤활방법.
11. 제10항에 있어서, 제어장치는, 윤활장치의 단일의 작동이 각각의 그룹에 대하여 실행되는 엔진 사이클의 다수의 표준 그룹에 대한 정보를 지니며, 윤활장치에 의해 공급되는 윤활유의 양은 엔진 사이클의 연속적인 표준 그룹의 구성을 변경함으로써 변하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 실린더 윤활방법.
12. 제1항에 있어서, 엔진의 시동 즉시의 엔진 사이클중 임의의 시간에 제어장치가 윤활장치를 작동시키며, 실린더의 가변 실린더 압력의 측정에 기초하여 엔진 사이클중 제어장치가 윤활장치의 작동 시기를 조절함으로써, 윤활유가 윤활 포인트에서 공급되기 시작하며, 피스톤의 링 팩이 피스톤의 상향 행정중 윤활 포인트에 대향하여 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 실린더 윤활방법.
13. 제1항에 있어서, 엔진의 작동중 실린더에서의 가변 실린더 압력의 측정에 기초하여, 전자 제어장치가, 배기 밸브의 개방 시기와 같은 적어도 하나의 부가의 작동 변수를 제어하기 위해 사용되는 신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 실린더 윤활방법.
14. 실린더상의 적어도 하나의 윤활 포인트에 윤활유를 공급하기 위한 적어도 하나의 윤활장치를 지니며, 상기 윤활장치의 전자적 제어를 위한 제어장치를 지니는 내연기관용 실린더 윤활 시스템에 있어서, 상기 실린더 윤활 시스템은, 실린더의 가변 실린더 압력을 측정하기 위한 적어도 하나의 센서를 포함하며, 상기 제어장치가 데이타 입력 장치를 통하여 압력 센서에서 실린더의 압력 변화에 대한 압력 측정 데이타를 수용하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 실린더 윤활 시스템.
15. 제14항에 있어서, 상기 압력 센서가 실린더의 측부에 배치되어, 각각의 엔진 사이클중 피스톤 링이 통과하는 활주면 영역에서의 압력을 측정하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 실린더 윤활 시스템.
16. 제15항에 있어서, 상기 윤활장치의 윤활유 방출부는, 실린더 압력이 윤활유 압력을 초과할때 실린더 압력으로부터 윤활유 도관을 차단하는 체크밸브를 포함하는 윤활유 도관을 통하여 윤활 포인트에 연결되며, 상기 압력 센서는 상기 체크밸브의 실린더 측부상에서 윤활유 도관과 연결되도록 정렬되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 실린더 윤활 시스템.
17. 제14항 내지 제16항중 어느 한항에 있어서, 상기 제어장치는, 신경 통신망과 같은, 압력 측정 데이타를 처리하기 위한 지능형, 자체학습 프로그램 및/또는 일반 연산 또는 퍼지 이론을 갖는 프로그램을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 실린더 윤활 시스템.
18. 실린더 벽의 보어에 삽입하기 위한 하우징과 하우징에 형성되어 윤활 파이프에 대한 연결부로부터 윤활포인트의 방출 개구부로 연장하며, 방출 개구부를 향해 개방되는 체크밸브를 포함하는 채널을 포함하여 구성되며, 내연기관의 실린더상의 윤활 포인트에 장착하기 위한 연결부재에 있어서, 압력 센서가 체크밸브로부터 방출 개구부로 연장하는 채널 섹션과 연통하는 것을 특징으로 하는 연결부재.
19. 제18항에 있어서, 상기 압력 센서는 연결부재의 하우징에 합체되는 것을 특징으로 하는 연결부재.