NO331498B1 - Smoresystem for store dieselmotorer - Google Patents

Abstract

For sylindersmøring av skipsdieselmotorer er det vanlig at det ved tilbakeslagsventiler i et ringområde av sylinderen tilføres oljedoser i umiddelbar tilknytning til en stempelringpassasje. Det påregnes en nogenlunde jevn fordeling av oljen langs omkretsen av sylinderen, men det konstateres allikevel en betraktelig variasjon av slitasjen langs omkretsen. Ved oppfinnelsen benyttes en høytrykksinnsprøytning gjennom forstøvningsdyser, slik at det motsatt av de enkelte dyser dannes en utbredt oljetåke, som ved påvirkning av den roterende spyleluften i sylinderen sentrifugalpåvirkes til å treffe sylinderveggen og dermed danne en i det vesentlige kontinuerlig oljefilm i ringområdet umiddelbart før stempelringpassasjen. Det oppnås herved en god utnyttelse av smøreoljen, d.v.s. en oljebesparelse, en redusert og jevnere slitasje på sylinderoverflaten, og det kan legges til at doseringstidspunktene blir mindre kritiske enn ved konvensjonell smøring.

Description

I tradisjonelle sylindersmøresystemer, hovedsakelig for store 2-takts dieselmotorer, anvendes ett eller flere sentralsmøreapparater, der hver av dem betjener smørepunktene på en enkel eller flere sylindere, d.v.s. ved fremtrykning av oljeporsjoner gjennom respektive forbindelsesrør til de ulike smørepunktene på relevante tidspunkter. Se for eksempel DK/EP 0678152. Disse relevante tidspunkter kan typisk være når stempel-nngene befinner seg mot det relevante smørepunktet under kompresjonsslaget når stemplet beveger seg oppover.

Det har imidlertid vist seg at komprimerbarheten til oljemengden som forekommer i rørene, har gjort det vanskelig å etablere denne korrekte "timingen". Lengden av olje-rørene som i praksis benyttes, er ofte så stor at innføring av en relativt liten oljemengde i den ene enden av røret bare forårsaket komprimering av oljen i røret uten at trykket er stort nok til å presse en tilsvarende oljemengde ut av den andre enden, ved sylinderoverflaten. Oljen blir ofte ikke dosert på det ovenfor nevnte tidspunktet, men i stedet på tidspunkter når trykket i sylinderen er tilstrekkelig lavt, som regel etter stemplets passasje i den opp- eller nedadgående retning. Hvis dette inntreffer under den nedad-rettede bevegelsen, blir oljen fordelt over overflaten til sylinderen fra smørepunktet og nedover i sylinderforingen i stedet for oppover mot sylinderens "varme" ende hvor smøring er mest nødvendig.

Fra JP 7034827 A er det kjent en fremgangsmåte og dieselmotor av den type som er omtalt i innledningen til krav 1 og 3.1 denne beskrivelse er det ingen forklaring av anvendelse av høytrykk og anvendelse av forstøvningsdyser til bruk ved innsprøyting umiddelbart før stempelet passerer og med innsprøyting på en slik måte at olje sprøytes mot et ringområde hvor dysene er montert.

Utviklingen mot stadig større utnyttelse av motorene har medført en øket mekanisk og termisk belastning på syhnderforinger og stempelringer, som tradisjonelt blir i møte-kommet med en økning i doseringen av sylinderolje. Det har imidlertid vist seg at hvis doseringen blir øket utover en viss grense, som ikke er definert, blir hastigheten som oljen blir innført i sylinderen med så stor at i stedet for å forbli på sylinderens overflate danner den en stråle inn i sylinderrommet, og går dermed tapt. Hvis doseringen blir utført som ønskelig, mens stempelringene befinner seg mot stemplet, er dette ikke så kritisk, men hvis doseringen finner sted utenfor denne perioden, som beskrevet ovenfor, får man ingen nytte av en del av oljen som blir dosert.

Den tradisjonelle måten som olje blir fordelt over sylinderoverflaten på, har vært å etablere to skrå riller pr. smørepunkt i overflaten av sylinderen, der begge strekker seg ut fra smørepunktet og i retning vekk fra toppen av sylinderen. Når en stempelring passerer en slik rille, oppstår et trykkfall i rillen over stempelringen som presser oljen vekk fra smørepunktet. Imidlertid har denne og andre fremgangsmåter vist seg å være utilstrekkelige ved at det i praksis kan konstateres en betraktelig variasjon i slitasjen langs sylinderens omkrets.

Det er derfor relevant å søke seg frem mot fremgangsmåter for forbedret oljefordeling over sylinderperiferien.

Med den foreliggende oppfinnelse blir oljen også dosert i porsjoner på bestemte tidspunkter, men den blir fordelt over sylinderoverflaten innen stemplet passerer smøre-punktene under sin bevegelse oppover.

Skylleluftportene i lengdeskyllede 2-takst dieselmotorer er anordnet på en slik måte at under spylingen blir gassblandingen satt i roterende bevegelse samtidig som gassen for-skyves oppover i sylinderen og forlater denne gjennom eksosventilen i toppen av sylinderen. Gassen i sylinderen følger således en skruelinje eller virvel på sin vei fra spyleluftportene til eksosventilen. Grunnet sentrifugalkraften vil en tilstrekkelig liten oljepartikkel som er i denne virvelen bh tvunget ut mot sylinderveggen, og vil til slutt sette seg på veggen. Denne effekten blir benyttet ved å føre inn oljepartiene i sylinderen som en "tåke" av oljepartikler i egnet størrelse, forstøvet gjennom dyser. Ved å justere dimensjonene til dysene, utstrørnningshastigheten til oljen og trykket før dysen, er det mulig å styre gjennomsnittsstørrelsen til oljedråpene i oljetåken. Hvis en oljepartikkel eller oljedråpe er for liten, vil den "sveve" for langt i gasstrømmen, og til slutt bli ført vekk med spyleluften uten å treffe sylinderveggen. Hvis den er for stor, vil den grunnet sin treghet fortsette for langt i sin initialbane og ikke nå sylinderveggen, der årsaken er at den innhentes av stemplet og avsettes på toppen av stemplet.

Dyseretningen i forhold til strømningen i sylinderen kan bli innrettet slik at interaksjon mellom de enkelte oljedråpene og gasstrømmen i sylinderen sikrer at oljedråpene treffer sylinderveggen over et område som stort sett tilsvarer den perifere avstanden mellom to smørepunkter. På denne måten blir oljen allerede fordelt mer eller mindre ensartet over sylinderoverflaten før stempelnngenes passasje. I tillegg vil dysen være i stand til å bli justert slik at oljen treffer sylinderveggen høyere opp enn dysene. Følgelig vil oljen

allerede ved sin innføring i sylinderen ikke bare bh bedre fordelt over sylinderover-

flaten, men vil også bli "avlevert" til sylinderoverflaten nærmere sylindertoppen, der behovet for smøring er størst. Begge disse forholdene vil føre til en bedre utnyttelse av oljen, med en forventet forbedring i forholdet sylinderlevetid/oljeforbruk.

Fremføring av olje til sylinderoverflaten må bli utført i avmålte porsjoner, slik det også er tilfelle med de tidligere nevnte, tradisjonelt timede systemer. Fremfønngsmidlet kan være et tradisjonelt smøreapparat, men andre fremføringsmidler med tilsvarende karakteristikk kan også tenkes.

For å sikre at trykket i sylinderen ikke forplantes bakover i oljerøret, er en tilbakeslags-ventil anordnet på normal måte i enden av smørerøret, umiddelbart foran den innvendige overflaten til syhnderforingen. Tilbakeslagsventilen tillater olje å passere fra olje-røret til sylinderforingen, men tillater ikke gasstrøm i den motsatte retningen. Disse tilbakeslagsventilene har normalt et beskjedent åpningstrykk (noen få bar). Det trykket som i det nye systemet er nødvendig i smørerørene mellom pumpe og dyse for å sikre den tilsiktede forstøvning, er betraktelig høyere (i størrelsesorden 50-100 bar). Hvis dette skulle sikret ved hjelp av en betraktelig økning i åpningstrykket til de tradisjonelle tilbakeslagsventiler, ville dette kreve sterkere og mer plasskrevende fjærer, som også ville føre til større "skadelig rom" mellom ventil og dyse. For tradisjonelle systemer er dette skadelige rommet allerede i samme størrelsesorden, eller større enn, oljemengden som må bli dosert pr. porsjon, og gir dermed opphav til en tilsvarende usikkerhet med hensyn til trykket foran dysen. For å sikre den nødvendige forstøvning, er det nødven-dig at trykket som kreves for forstøvning er tilgjengelig umiddelbart ved start av doseringen. Dette kan for eksempel sikres ved å tilveiebringe en ventil der hver av oljerørene munner ut i sylinderen, og som blir åpnet av trykket i oljerøret mellom smøreapparatet og ventilen når dette trykket har nådd en viss verdi, slik det er tilfelle med tradisjonelle brenseloljeinnsprøytningssystemer.

Siden oljen blir tilført sylinderveggen før stemplet passasje, er timingen ikke helt så kritisk som for systemer der oljen må bli tilført akkurat under det svært korte tidsrom hvor stempelrings-"pakken" ligger motsatt av smørepunktet.

Fremgangsmåten og dieselmotoren i henhold til oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i krav 1 og 3 respektivt angitte trekk.

En mulig utførelse av systemet er vist i figur 1.

Et antall ventiler 3 er anbrakt i passende mellomrom i sylinderforingen 5 kjennetegnet ved at de er innstilt til å åpne ved et bestemt trykk i oljerøret 2 som fører fra oljepumpen 1 til de enkelte ventiler 3. I enden av ventilen 3, umiddelbart innenfor den innvendige sylinderoverflaten, er det montert en dyse 4 hvorigjennom oljen blir forstøvet når trykket i oljerøret 2 når en viss forhåndsinnstilt verdi. Oljen blir tilført hvert oljerør 2 fra en oljepumpe 1 som består av et antall små pumper, en for hvert oljerør 2, som mottar olje fra tilførselstanken 7. Oljepumpene er i stand til å levere avmålte oljeporsjoner i gitte tidspunkter, og kan for eksempel være et tradisjonelt "timet" sylindersmør-ingsapparat, slik det er beskrevet i PCT-søknad PCT/DK/00378, int. publ. nr. WO96/09492, hvis ventiler 3 er konstruert slik at hvis en oljelekkasje oppstår anordnet et returrør 6 for lekkasjeolje som føres tilbake til tilførselstanken 7. J betegner en olje-tåkestrøm fra en dyse 3, og A indikerer den periferte utstrekning av det arealet i sylinderveggen som denne strålen er rettet mot.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for sylindersmøring av store dieselmotorer, slik som skipsmotorer, hvorved det i tilknytning til den oppoverrettede bevegelsen av et stempel utføres en injeksjon av smøreolje gjennom injeksjonsdyser (3) i et ringområde adskilt nedenfor toppen av hver tilknyttede motorsylinder (5),karakterisertved at smøreoljen blir innsprøytet under høytrykk gjennom forstøvningsdyser (3) på et tidspunkt umiddelbart før den oppoverrettede passasjen av nngområdet med stemplets stempelringer, ved at innsprøytning (3) utført fra de enkelte dyser (3) er rettet mot et areal av sylinderveggen (5) som ligger nær opptil hver dyse i det nngområdet i hvilket dysene er montert, slik at før den aktuelle passasjen til stempelringene er den forstøvede oljen i stand til å danne en i det vesentlige sammenhengende, rundtgående smøreoljefilm på sylinderoverflaten.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisertv e d at den forstøvede oljen fra hver dyse blir sprøytet inn i den tverretningen i hvilken spyleluft som opptrer i sylinderen (5) stryker nevnte ringområde.

3. Dieselmotor med et sylinderveggsmøresystem for operasjon ved fremgangsmåten i henhold til krav 1, innbefattende midler (1) for å tilføre trykksatt smøreolje til et antall oljeinnsprøytningsdyser (3,4) anordnet i et ringområde i sylinderveggen (5) adskilt fra toppen av sylinderen, og styringsmidler for utføring av oljeinnsprøytning gjennom nevnte dyse under en fase med oppoverslag for sylinderstemplet,karakterisert vedatlnnsprøytmngsdysene (3, 4) er konfigurert som forstøvningsdyser og at oljetilføirngsmidlene (l) er tilpasset å tilføre smøreolje ved et tilstrekkelig høyt trykk, fortrinnsvis 50 - 100 bar, til å kondisjonere oljeinnsprøytning som en oljetåke (3), og at nevnte styringsmidler (1) kan opereres for å aktivere olje-tåkeinnsprøytning under en fase akkurat før stempelringene i sylinderen passerer nevnte ringområde.

4. Dieselmotor i henhold til krav 3,karakterisert vedat forstøvningsdysene er utført og montert på en slik måte at hver av dem sprøyter inn en oljetåke rettet mot et nært beliggende sylinderveggområde i det ringområdet som dysene er montert i.

5 Dieselmotor i henhold til krav 3,karakterisert vedat forstøvningsdysene er anordnet med en trykkstyrt ventil, der åpningen til denne av-henger av at trykket i en tilknyttet tilførselsledning øker til et nivå som er tilstrekkelig for at dysen kan utføre en effektiv forstøvning av oljen.