專利名稱：電控氣缸注油泵系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種用于船舶低速二沖程十字頭式柴油機的電控氣缸注油 泵系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在的技術(shù)中，大型船用低速柴油機一般均采用十字頭式二沖程柴油 機。在低速二沖程十字頭式柴油機中，機架上部都設有橫隔板和活塞桿填 料函把氣缸和曲柄箱隔開，這樣的結(jié)構(gòu)特點決定了活塞組與氣缸套之間的 潤滑必須采用氣缸油注油器系統(tǒng)。
要保證船舶柴油機的正常運轉(zhuǎn)，對氣缸精確、穩(wěn)定、可靠的潤滑是十 分重要的。氣缸潤滑的作用有l(wèi)保證氣缸套與活塞組之間的潤滑，在金屬 表面形成油膜；2帶走燃燒殘留物和金屬磨粒等雜質(zhì)；3幫助密封燃燒室
空間等。
原機械式注油器，是由鏈輪傳動，帶動注油器的凸輪軸作旋轉(zhuǎn)運動， 由凸輪頂動小柱塞作往復運動，它的泵油頻率與主機轉(zhuǎn)速同步。它的注油 量調(diào)節(jié)主要依靠手動調(diào)節(jié)每個注油小單元的柱塞行程，并與發(fā)動機轉(zhuǎn)速的
3變化成線性關(guān)系，而與發(fā)動機的負荷無直接關(guān)系，因此在非額定工況下運 轉(zhuǎn)時，氣缸油耗油率就會大大增加。
氣缸油注油定時的選擇是保證氣缸良好潤滑的重要條件。通常認為，注 油定時選擇在活塞上行時，使氣缸油噴射在活塞環(huán)帶之間，對氣缸潤滑最 為有利。原來的機械式注油器由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原因，注油壓力低，只有當注 油器出口管內(nèi)壓力大于氣缸內(nèi)壓力時，氣缸油才會注入缸內(nèi)。這就很難實 現(xiàn)精確、定時注油。此外機械傳動系統(tǒng)還會對注油定時產(chǎn)生不可避免的不 確定性。原機械式注油器由于注油壓力低，注油時間長，依靠活塞環(huán)滑過 氣缸油槽時掛油布油，而大量的油被活塞環(huán)下行時刮到掃氣箱而浪費掉， 為保證氣缸與活塞環(huán)的充分潤滑，就不得不加大注油量，從而進一步加大 了氣缸潤滑油的浪費和環(huán)境污染。氣缸油消耗費用大約占到船舶主機活塞
組及氣缸設備維修保養(yǎng)費用的70%左右。因此，節(jié)約氣缸油消耗量，不僅有 利于節(jié)能，也對降低船舶運營成本和有害排放具有特別重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有機械式注油器所存在的很難實現(xiàn)精確定量、定 時注油等技術(shù)問題；提供了一種能夠?qū)崿F(xiàn)精確定量、定時注油的電控氣缸 注油泵系統(tǒng)。
本發(fā)明還解決了機械式注油器注油壓力低以及注油頻率不能隨柴油機 工況變化進行調(diào)節(jié)的問題；提供了一種結(jié)構(gòu)簡單，不會導致潤滑油大量浪費，成本低廉的電控氣缸注油泵系統(tǒng)。
本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的
電控氣缸注油泵系統(tǒng)，包括至少包含有一個以上注油單元的一個柱塞 油泵式注油器，其特征在于，它還包含有至少一個通過法蘭與注油器相連的 步進電機，以及用于控制步進電機運轉(zhuǎn)的控制器。
本發(fā)明是針對原機械式注油器的不足進行重大的創(chuàng)造性改進。相比于 原機械式注油器此發(fā)明的注油裝置為以多單元柱塞泵為核心的經(jīng)優(yōu)化的滑 油噴射系統(tǒng)，采用步進電機驅(qū)動，其結(jié)構(gòu)較簡單，注油壓力高，安置起來 較靈活，而且有良好的自潔凈功能。
在上述的電控氣缸注油泵系統(tǒng)，所述的注油單元包括有柱塞油缸的缸 體以及一端與缸體相通且另一端連接有噴嘴的油管，缸體一端設有靠排油 閥彈簧將其壓緊在缸體排油閥座上的排油閥，缸體內(nèi)設有能在缸體中上下 滑動的柱塞，柱塞通過設在其下部的滾輪與缸體下面的凸輪相接觸，所述柱 塞設有復位彈簧，缸體側(cè)面設有吸油口 。
在上述的電控氣缸注油泵系統(tǒng)，所述的凸輪固定在凸輪軸上，注油單 元的凸輪的凸輪型線相同，凸輪方位均位于同一方向。
因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點l.使用方便，成本低廉，易于推廣；2. 結(jié)構(gòu)簡單、可靠、耐用，使用壽命長；3.能夠?qū)崿F(xiàn)定量、高壓、定時注油； 4.設計合理、巧妙，能有效利用潤滑油，節(jié)約能源，減低有害排放和運營成本。


圖1是本發(fā)明的一種工作原理圖2是圖1中的一個注油單元的結(jié)構(gòu)示意具體實施例方式
下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體的 說明。
圖中，注油器l、步進電機4、缸體5、噴嘴6、油管7、排油閥8、柱 塞9、滾輪10、凸輪11、吸油口 12、凸輪軸13、控制器14、排油閥彈簧 15、復位彈簧17。
實施例
本電控氣缸注油泵系統(tǒng)實例是一個包括注油器1、一個通過連接裝置與 注油器1相連的步進電機4、和用于控制步進電機4運轉(zhuǎn)的控制器14所組 成的系統(tǒng)。
注油單元包括柱塞油缸的缸體5以及一端與缸體5相通且另一端連接 有噴嘴6的油管7，缸體5 —端設有靠排油閥彈簧15將其壓緊在缸體5排 油閥座上的排油閥8，缸體5內(nèi)是能在缸體5中上下滑動的柱塞9，柱塞下 部設有滾輪，滾輪10與缸體5下面的凸輪11線接觸。當排油閥8被打開時潤滑油經(jīng)所述的排油口流出缸體5，經(jīng)油管7通往噴嘴6。缸體5側(cè)面設 有吸油口 12，通過吸油口 12向柱塞9上方補充潤滑油。凸輪11與凸輪軸 13制成一體，同一注油器各注油單元的凸輪的凸輪型線以及凸輪方位均相 同，步進電機4與凸輪軸13相配接。
本實施例中，注油器運用了成熟的通用技術(shù)，注油器1與柴油機之間 無機械傳動連接，控制器14可自主控制注油器1的注油時刻和注油頻率。 注油器控制器14根據(jù)設定的控制模式，來自角度編碼器的主機曲軸轉(zhuǎn)角信 號、主機轉(zhuǎn)速信號，來自負荷指示傳感器的主機負荷信號，燃油的含硫量、 缸套及活塞組磨合狀態(tài)等數(shù)字信號，經(jīng)過計算后給出最佳供油定時和供油 量，進而控制步進電機4動作的時刻及注油器1的噴油頻率以實現(xiàn)氣缸油 的準確注入。還可以根據(jù)需要，依據(jù)柴油機的工況在人機交互面板上自動 或手動調(diào)節(jié)注油量和注油定時。在本實施例中，同一注油器各凸輪ll的凸 輪型線以及凸輪方位均相同，注油器與柴油機之間無機械傳動連接。
根據(jù)不同型號柴油機的注油量可選擇不同柱塞9的直徑和柱塞9的行 程來實現(xiàn)。選定了主機型號后，當柱塞9上升泵油、排油閥8被打開時潤 滑油經(jīng)所述的排油口流出缸體5，經(jīng)油管7通往噴嘴6，通過吸油口 12向 柱塞9上方補充潤滑油。
優(yōu)化的注油單元1應有其設定的柱塞9的直徑和柱塞9的有效行程， 使每次噴油量為定量。對不同型號主機，每缸可配置一或兩個注油器，每 個注油器的注油單元可設計為3至6個，以滿足目前絕大多數(shù)柴油機每缸4至io個注油點的需要。
工作時，通過控制器14來控制步進電機4動作的時刻和頻率，從而改 變注油單元噴油的正時和頻率，本發(fā)明是以改變注油頻率的方法來達到調(diào) 節(jié)注油量率的目的。比如可設定主機每轉(zhuǎn)動N轉(zhuǎn)，控制器14才命令步進電 機4轉(zhuǎn)動一轉(zhuǎn)以驅(qū)動注油單元噴油一次。也就是說可控制步進電機4，使其 在主機每轉(zhuǎn)動N轉(zhuǎn)后，在需要噴油的時刻動作，而其余時間不動。工作中， 無機械傳動帶來的注油定時的不確定性。且柱塞式注油器的注油壓力高， 避免了氣缸背壓對注油正時的影響。每次注油有足夠的劑量，且較高的注油 壓力能把潤滑油送到所期望的地方，能將潤滑油沿氣缸圓周均勻分布，不 會出現(xiàn)沿氣缸圓周局部缺油的情況。
本實例利用電子控制模式的優(yōu)點，其注油定時大大改善，注油率柔性 調(diào)節(jié)范圍增大，且可實現(xiàn)多種控制模式。它可以按燃油含硫量、主機轉(zhuǎn)速、 負荷變化以及磨合狀態(tài)等因素，按選定的控制模式進行控制。只要在人機 交互界面輸入這些變量就可容易地實現(xiàn)不同的控制模式。注油器的控制器 14接受來自角度編碼器的主機曲軸轉(zhuǎn)角信號、主機轉(zhuǎn)速信號和來自負荷指 示傳感器的主機負荷信號以及燃油的含硫量等數(shù)字信號，按選定的控制模 式經(jīng)過計算后給出供油定時和供油量，控制步進電機動作的快慢及注油單 元噴油的時刻和頻率以實現(xiàn)氣缸油的準確注入。在潤滑油沿氣缸圓周分布 較好和正確注油定時的前提下，本發(fā)明可通過調(diào)頻方法改變注油率，避免了 傳統(tǒng)機械式潤滑裝置在非設計工況時(船舶經(jīng)常運行工況下)潤滑油供應過多所造成的浪費，故能較大幅度地節(jié)省潤滑油，降低有害排放。
控制器在人機交互面板上進行操作，數(shù)字顯示一目了然，操作界面友
好，控制器為現(xiàn)有成熟技術(shù)，可參考中國電子電器網(wǎng)。
工作中，油箱提供適宜溫度的氣缸油，通過管路供給注油器的各注油
單元1。凸輪軸13由步進電機4驅(qū)動，帶動各凸輪11轉(zhuǎn)動。柱塞9在凸輪 11上升段時經(jīng)滾輪10頂動上行，而在凸輪11下降段時靠復位彈簧17的作 用力下行。柱塞9下行時為吸油行程，滑油依靠輸油泵及柱塞9下行時的 抽吸作用經(jīng)吸油口 12進入注油單元油缸上部空間內(nèi)。柱塞9上行時為泵油 行程，當柱塞9的上邊緣封閉吸油口 12時，柱塞9上面的空間成為一個封 閉空間，使注油單元內(nèi)的滑油受到壓縮而壓力上升。當油壓升高到一定程 度時，克服排油閥彈簧15的彈力和油管7中的殘余壓力而打開排油閥8， 滑油從柱塞9上部的排油閥8，經(jīng)油管7從噴嘴6注入柴油機氣缸。
注油定時基于從曲軸轉(zhuǎn)角編碼器上傳來的兩個信號， 一個是該缸的上 止點信號，另一個是曲軸轉(zhuǎn)速傳感器信號。注油器控制單元接受來自角度 編碼器的主機曲軸轉(zhuǎn)角信號、主機轉(zhuǎn)速信號和來自負荷指示傳感器的主機 負荷信號以及燃油的含硫量等數(shù)字信號，根據(jù)設定的控制模式，經(jīng)過計算 后給出供油定時和供油頻率，控制步進電機動作以實現(xiàn)氣缸油的準確注入。
本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明 所屬技術(shù)領域的技術(shù)人員可以參考所描述的具體實施例做各種各樣的修改 或補充或采用類似的方式替代，以應用于具體型號的柴油機，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
盡管本文較多地使用了注油器l、步進電機4、缸體5、噴嘴6、油管7、 排油閥8、柱塞9、滾輪IO、凸輪ll、吸油口12、凸輪軸13、控制器14、 排油閥彈簧15、復位彈簧17等術(shù)語，但并不排除使用其它術(shù)語的可能性。 使用這些術(shù)語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)；把其解釋成 任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。
權(quán)利要求
1. 一種電控氣缸注油泵系統(tǒng)，包括包含3至6個注油單元的柱塞油泵式注油器(1)，其特征在于，它還設有通過法蘭與注油器(1)相連的步進電機(4)，以及用于控制步進電機(4)運轉(zhuǎn)的控制器(14)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電控氣缸注油泵系統(tǒng)，其特征在于，所述的 注油單元包括有柱塞油缸的缸體(5)以及一端與缸體(5)相通且另一端 連接有噴嘴(6)的油管(7)，缸體(5) —端設有靠排油閥彈簧(15)將 其壓緊在缸體(5)排油閥座上的排油閥(8)，缸體(5)內(nèi)設有能在缸體(5)中上下滑動的柱塞(9)，柱塞(9)通過設在其下部的滾輪(10)與 缸體(5)下面的凸輪(11)相接觸，所述柱塞(9)設有復位彈簧(17), 缸體(5)側(cè)面設有吸油口 (12)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的電控氣缸注油泵系統(tǒng)，其特征在于，所 述的凸輪(11)固定在凸輪軸(13)上，注油單元的凸輪(11)的凸輪型 線相同，凸輪方位均位于同一方向。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于船舶低速二沖程十字頭式柴油機的電控氣缸注油泵系統(tǒng)。電控氣缸注油泵系統(tǒng)，包括包含3至6個注油單元的柱塞油泵式注油器(1)，它還設有通過法蘭與注油器(1)相連的步進電機(4)，以及用于控制步進電機(4)運轉(zhuǎn)的控制器(14)。因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點1.使用方便，成本低廉，易于推廣；2.結(jié)構(gòu)簡單、可靠、耐用，使用壽命長；3.能夠?qū)崿F(xiàn)定量、高壓、定時注油；4.設計合理、巧妙，能有效利用潤滑油，節(jié)約能源，減低有害排放和運營成本。
文檔編號F01M1/02GK101451455SQ200710168658
公開日2009年6月10日 申請日期2007年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月7日
發(fā)明者林 呂, 喻方平, 張曉明, 朱國偉, 陳昌竣 申請人:武漢賽林德船舶科技有限公司