汽缸潤滑裝置以及用于操作該汽缸潤滑系統(tǒng)的方法
【專利說明】汽缸潤滑裝置以及用于操作該汽缸潤滑系統(tǒng)的方法
[0001 ] 本申請是申請日為2013年5月10日，申請?zhí)枮?01310173114.1，發(fā)明名稱為“汽缸潤滑裝置以及用于操作該汽缸潤滑系統(tǒng)的方法”的專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種用于大型低速運(yùn)行的二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸潤滑裝置，以及涉及一種操作汽缸潤滑系統(tǒng)的方法。
[0003]更優(yōu)選地，本發(fā)明涉及一種用于大型低速運(yùn)行的二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸潤滑裝置，該發(fā)動(dòng)機(jī)具有多個(gè)活塞栗，這些活塞栗同時(shí)由共用的驅(qū)動(dòng)器所驅(qū)動(dòng)。
[0004]本發(fā)明還涉及一種液壓啟動(dòng)的汽缸潤滑器，以及一種操作控制方法，其用于根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)師規(guī)定以及根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀況、負(fù)載和用戶需求為汽缸油配量。
【背景技術(shù)】
[0005]在具有十字頭的大型二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域里，例如用于發(fā)電廠中或者用作海洋船舶的原動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸和活塞需要特別精確且大范圍的潤滑。典型地，這種發(fā)動(dòng)機(jī)使用最便宜的可用燃料運(yùn)行，該燃料通常是重油。重油向汽缸中引入大量的對發(fā)動(dòng)機(jī)有害的顆粒，例如硫，其在燃燒過程中形成硫酸。這需要通過將具有低pH值的汽缸潤滑油施加到汽缸襯筒的內(nèi)表面以補(bǔ)償酸性(較高pH)燃燒氣體成分而保護(hù)汽缸壁免受硫酸的腐蝕。汽缸潤滑油相對較貴，并且施加到汽缸襯筒內(nèi)表面的汽缸潤滑油在發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間消耗，也就是說在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間需要連續(xù)供給新的潤滑油。汽缸潤滑油的消耗在具有十字頭的大型低速運(yùn)行二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行中是重要因素。因此，需要發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸和活塞的高效和準(zhǔn)確潤滑，從而確保后者的適當(dāng)保護(hù)以及較貴的汽缸潤滑油的最小消耗。
[0006]對于以標(biāo)稱引導(dǎo)進(jìn)給速率操作的發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其是對于大缸徑發(fā)動(dòng)機(jī)(600-1200厘米缸徑)，汽缸潤滑油消耗代表了較大開支，甚至是每次潤滑油噴射配量的微小降低，也代表了大型發(fā)動(dòng)機(jī)正常使用中的潤滑油消耗的顯著節(jié)約。潤滑流體的噴射依照發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載、發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)以及燃料特性進(jìn)行配量。燃料噴射通常是定時(shí)的，使得噴射相對于發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)以及在發(fā)動(dòng)機(jī)活塞經(jīng)過潤滑注油針的時(shí)候是定期的。注油針均勻分布在發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸圓周上，并且處于對應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的預(yù)定階段中發(fā)動(dòng)機(jī)活塞位置的適當(dāng)位置處，例如在燃燒氣體的膨脹末端。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞處于注油針的高度處時(shí)潤滑流體被噴射，因?yàn)檫@降低了燃燒較貴潤滑流體的風(fēng)險(xiǎn)(如果噴射在活塞之上)，以及將潤滑流體排出的風(fēng)險(xiǎn)(如果潤滑流體終止于活塞之下)。
[0007]因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是降低汽缸潤滑油的用量，同時(shí)保持滿意的活塞/襯筒磨損率以及保持或延長相鄰發(fā)動(dòng)機(jī)維修之間的時(shí)間。降低潤滑油消耗也因排放物降低而對環(huán)境起到正面作用。
[0008]DE19743955公開了一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的汽缸潤滑裝置。該汽缸潤滑裝置進(jìn)行長度可變的單個(gè)噴射沖程，并且在其之后配量柱塞重新返回到它們的狀態(tài)位置。該長度可變沖程很少達(dá)到配量柱塞所能達(dá)到的全沖程，因此對例如配量柱塞、配量汽缸和致動(dòng)器的元件的磨損集中在噴射沖程的第一部分。
[0009]典型的潤滑器是基于對于發(fā)動(dòng)機(jī)的每四個(gè)(或者每五個(gè)或六個(gè)等)旋轉(zhuǎn)經(jīng)由多個(gè)噴射點(diǎn)或注油針而將特定量的潤滑油噴射到汽缸中的原理。這通常是由最小時(shí)間所確定的，發(fā)動(dòng)機(jī)通過該最小時(shí)間來使得傳統(tǒng)潤滑器在一次噴射之后準(zhǔn)備好執(zhí)行另一次潤滑劑噴射。在氣動(dòng)系統(tǒng)和傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)中，該時(shí)間是由在噴射之前再充滿噴射室的速度極限以及噴射配量和速度的控制極限所決定。因此，使得配量具有一定剩余量的潤滑油，導(dǎo)致了潤滑油的消耗增加。
[0010]如果另一方面期望較低消耗，汽缸潤滑油必須在剛好正確的位置和時(shí)間噴射到汽缸中，此時(shí)效果最佳。對于當(dāng)今傳統(tǒng)的潤滑器并不一定是可行的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]在此背景下，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種潤滑器以及具有該潤滑器的發(fā)動(dòng)機(jī)，其克服了或者至少緩解了現(xiàn)有技術(shù)的問題。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種可替代的汽缸潤滑器以及操作該汽缸潤滑器的方法，以及一種用于大型低速運(yùn)行二沖程柴油多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸潤滑裝置。
[0012]該目的是通過提供一種用于大型低速運(yùn)行的二沖程柴油多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸潤滑裝置而實(shí)現(xiàn)的，發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè)汽缸中具有一往復(fù)活塞，該活塞具有在汽缸襯筒的內(nèi)表面上滑動(dòng)的活塞環(huán)，由此汽缸潤滑裝置針對活塞的每次往復(fù)或者每多個(gè)往復(fù)，經(jīng)由多個(gè)噴射點(diǎn)為汽缸襯筒的內(nèi)表面提供精確配量的汽缸潤滑油，這些噴射點(diǎn)圍繞汽缸圓周分布在相同高度處，汽缸潤滑裝置包括多個(gè)活塞栗，活塞栗具有在配量汽缸中在開始位置(S)和終止位置(E)之間可滑動(dòng)地移動(dòng)的配量柱塞;共用的驅(qū)動(dòng)器，其包括用于同時(shí)驅(qū)動(dòng)全部配量柱塞的線性致動(dòng)器，該配量柱塞具有在開始位置(S)與終止位置(E)之間的預(yù)定全沖程;其中配量汽缸的直徑和配量柱塞的全沖程如此設(shè)定，即通過使配量柱塞在最大沖程的一小部分內(nèi)移動(dòng)而輸送精確的配量，以使在配量柱塞需要返回到開始位置之前，所述配量柱塞能夠在部分沖程中從開始位置朝向終止位置的方向上多次移動(dòng)。
[0013]通過選擇配量汽缸的直徑以及全沖程的長度，也就是位移體積，使得全沖程的一小部分對應(yīng)于單個(gè)配量，變得可能的是，在需要進(jìn)行返回/再填充沖程之前能利用多個(gè)部分沖程操作汽缸裝置。這樣，配量柱塞將總是在兩個(gè)方向上進(jìn)行全沖程，即使在噴射方向上，全沖程是由多個(gè)部分沖程所實(shí)現(xiàn)的。因此，對配量柱塞的磨損，對配量汽缸的磨損，以及對致動(dòng)器以及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的磨損，均勻分布在沖程的全部長度上，因而增加了汽缸潤滑裝置的使用壽命。
[0014]在一個(gè)實(shí)施方式中，共用的驅(qū)動(dòng)器包括雙作用液壓或者電致動(dòng)器，雙作用液壓或者電致動(dòng)器包括第一液壓或電致動(dòng)器以及第二液壓或電致動(dòng)器，第一液壓或電致動(dòng)器用于使配量柱塞在從開始位置朝向終止位置的方向上運(yùn)動(dòng)，第二液壓或者電致動(dòng)器用于使配量柱塞在從終止位置朝向開始位置的方向上運(yùn)動(dòng)。
[0015]通過為致動(dòng)器設(shè)置返回/再次填充沖程，相比于現(xiàn)有技術(shù)的汽缸潤滑裝置中使用的螺旋彈簧，返回沖程可更快且更可靠的實(shí)現(xiàn)。
[0016]在一個(gè)實(shí)施方式中，共用的驅(qū)動(dòng)器包括柱塞連接器，其連接到柱塞并且設(shè)置為在配量汽缸中使配量柱塞同時(shí)移動(dòng);雙作用線性致動(dòng)器，其包括第一液壓線性致動(dòng)器，用于使配量柱塞在從開始位置朝向終止位置的方向上運(yùn)動(dòng)，以及第二液壓線性致動(dòng)器，用于使配量柱塞在從終止位置朝向開始位置的方向上運(yùn)動(dòng)。
[0017]在一個(gè)實(shí)施方式中，汽缸潤滑裝置還包括電子控制單元，電子控制單元構(gòu)造為激活第一致動(dòng)器，以將配量柱塞每次在可變長度的部分沖程內(nèi)移動(dòng)，以將精確配量的汽缸潤滑油輸送到汽缸，并且電子控制單元構(gòu)造為激活第二致動(dòng)器，用于當(dāng)配量柱塞已經(jīng)達(dá)到其終止位置(E)的時(shí)候?qū)⑴淞恐?0返回到其開始位置(S)。
[0018]在一個(gè)實(shí)施方式中，汽缸潤滑裝置還包括位置傳感器，位置傳感器構(gòu)造為檢測配量汽缸中配量柱塞的位置，并且與電子控制單元相通訊。
[0019]在一個(gè)實(shí)施方式中，電子控制單元確定潤滑油的當(dāng)前需求配量，或者接收關(guān)于潤滑油的當(dāng)前需求配量的信息，并且電子控制單元構(gòu)造為通過相應(yīng)地激活第一致動(dòng)器，而使柱塞在部分沖程中在對應(yīng)于潤滑油的所確定或者接收的需求配量的距離內(nèi)移動(dòng)。
[0020]在一個(gè)實(shí)施方式中，電子控制單元構(gòu)造為基于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀況而控制配量柱塞的部分沖程長度，優(yōu)選地基于針對每個(gè)噴射活動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀況而調(diào)整沖程長度。
[0021]在一個(gè)實(shí)施方式中，電子控制單元基于配量柱塞所測量的運(yùn)動(dòng)，確定配量柱塞在上次部分沖程中移動(dòng)了多少，并且其中電子控制單元在確定配量柱塞的下次沖程的期望長度的時(shí)候，補(bǔ)償對于上次部分沖程與期望值的任何偏差。
[0022]在一個(gè)實(shí)施方式中，汽缸潤滑裝置還包括液壓閥，其連接到第一液壓線性致動(dòng)器并且連接到第二液壓線性致動(dòng)器，液壓閥構(gòu)造為可選擇性地將第一液壓線性致動(dòng)器連接到液壓源，并且構(gòu)造為可選擇性地將第二液壓線性致動(dòng)器連接到液壓源。
[0023]在一個(gè)實(shí)施方式中，液壓閥是開關(guān)閥，并且其中，電子控制單元構(gòu)造為通過控制開關(guān)閥將第一液壓線性致動(dòng)器連接到液壓源的時(shí)間長度而控制配量柱塞的部分沖程。
[0024]在一個(gè)實(shí)施方式中，電子控制單元構(gòu)造為當(dāng)配量柱塞已經(jīng)達(dá)到其終止位置(E)時(shí)，使得開關(guān)閥將第二液壓線性致動(dòng)器連接到液壓源(P)，以便配量柱塞通過第二液壓線性致動(dòng)器的動(dòng)作而返回到其開始位置(S)。
[0025]在一個(gè)實(shí)施方式中，開關(guān)閥構(gòu)造為將第二致動(dòng)器連接到油箱(T)，與此同時(shí)第一液壓線性致動(dòng)器連接到壓力源(P)，反之亦然。
[0026]在一個(gè)實(shí)施方式中，液壓閥是比例閥140，其中，電子控制單元構(gòu)造為調(diào)整配量柱塞在部分沖程中的運(yùn)動(dòng)速度的曲線形狀。
[0027]在一個(gè)實(shí)施方式中，汽缸潤滑裝置還包括電子控制單元，汽缸潤滑裝置構(gòu)造為基于特定汽缸運(yùn)行狀況，控制部分沖程的長度和/或配量柱塞的速度。
[0028]上述目的還可通過提供一種具有十字頭的大型低速運(yùn)行的二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)
(100)而實(shí)現(xiàn)的，其包括多個(gè)汽缸，在每個(gè)汽缸中往復(fù)移動(dòng)并且每個(gè)均包括至少兩個(gè)活塞環(huán)的活塞，以及如上面所述的汽缸潤滑裝置。
[0029]在一個(gè)實(shí)施方式中，電子控制單元是發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)(ECS)以及用于汽缸潤滑裝置的控制系統(tǒng)。
[0030]上述目的也通過提供一種用于操作汽缸潤滑裝置的方法而實(shí)現(xiàn)，該汽缸潤滑裝置用于大型低速運(yùn)行的二沖程柴油多缸發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè)汽缸中設(shè)置有具有活塞環(huán)的往復(fù)活塞，活塞環(huán)在汽缸襯筒的內(nèi)表面上滑動(dòng)，由此，汽缸潤滑裝置針對汽缸的每次往復(fù)或者每多次往復(fù)，經(jīng)由多個(gè)噴射點(diǎn)為汽缸襯筒的內(nèi)表面提供精確配量的汽缸潤滑油，這些噴射點(diǎn)圍繞汽缸圓周等高度分布;汽缸潤滑裝置具有多個(gè)活塞栗和一個(gè)共用的驅(qū)動(dòng)器，每個(gè)活塞栗具有配量柱塞，配量柱塞在配量汽缸中在開始位置(S)與終止位置(E)之間可滑動(dòng)地移動(dòng)，配量柱塞在開始位置(S)與終止位置(E)之間的運(yùn)動(dòng)形成了全沖程;共用的驅(qū)動(dòng)器包括用于在開始位置(S)與終止位置(E)之間的兩個(gè)方向上同時(shí)驅(qū)動(dòng)全部配量柱塞的線性致動(dòng)器，該方法包括借助于線性致動(dòng)器使配量柱塞在從開始位置(S)到終止位置(P)的多個(gè)部分沖程中同時(shí)移動(dòng)，用于產(chǎn)生多個(gè)汽缸油噴射活動(dòng)，并且當(dāng)配量柱塞已經(jīng)達(dá)到其終止位置(E)的時(shí)候，借助于線性致動(dòng)器，在從終止位置(E)返回到開始位置(S)的一個(gè)全沖程中同時(shí)移動(dòng)配置柱塞。
[0031]在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法還包括確定或者獲得潤滑油的當(dāng)前需求配量，并且使得線性致動(dòng)