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行的二沖程柴油發(fā)動機的汽缸潤滑裝置，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行的二沖程柴油發(fā)動機汽缸潤滑裝置，該發(fā)動機具有多個活塞栗，這些活塞栗同時由共用的驅(qū)動器所驅(qū)動。
[0004]本發(fā)明還涉及一種液壓啟動的汽缸潤滑器，以及一種操作控制方法，其用于根據(jù)發(fā)動機設(shè)計師規(guī)定以及根據(jù)發(fā)動機運行狀況、負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)動機領(lǐng)域里，例如用于發(fā)電廠中或者用作海洋船舶的原動機，發(fā)動機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)動機使用最便宜的可用燃料運行，該燃料通常是重油。重油向汽缸中引入大量的對發(fā)動機有害的顆粒，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)表面以補償酸性(較高pH)燃燒氣體成分而保護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)動機操作期間消耗，也就是說在發(fā)動機運行期間需要連續(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行二沖程柴油發(fā)動機的運行中是重要因素。因此，需要發(fā)動機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)進給速率操作的發(fā)動機，尤其是對于大缸徑發(fā)動機(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)動機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)動機負載、發(fā)動機狀態(tài)以及燃料特性進行配量。燃料噴射通常是定時的，使得噴射相對于發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)以及在發(fā)動機活塞經(jīng)過潤滑注油針的時候是定期的。注油針均勻分布在發(fā)動機汽缸圓周上，并且處于對應(yīng)于發(fā)動機循環(huán)的預(yù)定階段中發(fā)動機活塞位置的適當(dāng)位置處，例如在燃燒氣體的膨脹末端。當(dāng)發(fā)動機活塞處于注油針的高度處時潤滑流體被噴射，因為這降低了燃燒較貴潤滑流體的風(fēng)險(如果噴射在活塞之上)，以及將潤滑流體排出的風(fēng)險(如果潤滑流體終止于活塞之下)。
[0007]因此，本發(fā)明的一個目的是降低汽缸潤滑油的用量，同時保持滿意的活塞/襯筒磨損率以及保持或延長相鄰發(fā)動機維修之間的時間。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。該汽缸潤滑裝置進行長度可變的單個噴射沖程，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到配量柱塞所能達到的全沖程，因此對例如配量柱塞、配量汽缸和致動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)動機的每四個(或者每五個或六個等)旋轉(zhuǎn)經(jīng)由多個噴射點或注油針而將特定量的潤滑油噴射到汽缸中的原理。這通常是由最小時間所確定的，發(fā)動機通過該最小時間來使得傳統(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。在氣動系統(tǒng)和傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)中，該時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間噴射到汽缸中，此時效果最佳。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)明的一個目的是提供一種潤滑器以及具有該潤滑器的發(fā)動機，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行二沖程柴油多缸發(fā)動機的汽缸潤滑裝置。
[0012]該目的是通過提供一種用于大型低速運行的二沖程柴油多缸發(fā)動機的汽缸潤滑裝置而實現(xiàn)的，發(fā)動機的每個汽缸中具有一往復(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)或者每多個往復(fù)，經(jīng)由多個噴射點為汽缸襯筒的內(nèi)表面提供精確配量的汽缸潤滑油，這些噴射點圍繞汽缸圓周分布在相同高度處，汽缸潤滑裝置包括多個活塞栗，活塞栗具有在配量汽缸中在開始位置(S)和終止位置(E)之間可滑動地移動的配量柱塞;共用的驅(qū)動器，其包括用于同時驅(qū)動全部配量柱塞的線性致動器，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。
[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)于單個配量，變得可能的是，在需要進行返回/再填充沖程之前能利用多個部分沖程操作汽缸裝置。這樣，配量柱塞將總是在兩個方向上進行全沖程，即使在噴射方向上，全沖程是由多個部分沖程所實現(xiàn)的。因此，對配量柱塞的磨損，對配量汽缸的磨損，以及對致動器以及驅(qū)動機構(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]在一個實施方式中，共用的驅(qū)動器包括雙作用液壓或者電致動器，雙作用液壓或者電致動器包括第一液壓或電致動器以及第二液壓或電致動器，第一液壓或電致動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動，第二液壓或者電致動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動。
[0015]通過為致動器設(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現(xiàn)。
[0016]在一個實施方式中，共用的驅(qū)動器包括柱塞連接器，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移動;雙作用線性致動器，其包括第一液壓線性致動器，用于使配量柱塞在從開始位置朝向終止位置的方向上運動，以及第二液壓線性致動器，用于使配量柱塞在從終止位置朝向開始位置的方向上運動。
[0017]在一個實施方式中，汽缸潤滑裝置還包括電子控制單元，電子控制單元構(gòu)造為激活第一致動器，以將配量柱塞每次在可變長度的部分沖程內(nèi)移動，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)造為激活第二致動器，用于當(dāng)配量柱塞已經(jīng)達到其終止位置(E)的時候?qū)⑴淞恐?0返回到其開始位置(S)。
[0018]在一個實施方式中，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]在一個實施方式中，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。
[0020]在一個實施方式中，電子控制單元構(gòu)造為基于發(fā)動機運行狀況而控制配量柱塞的部分沖程長度，優(yōu)選地基于針對每個噴射活動的發(fā)動機運行狀況而調(diào)整沖程長度。
[0021]在一個實施方式中，電子控制單元基于配量柱塞所測量的運動，確定配量柱塞在上次部分沖程中移動了多少，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候，補償對于上次部分沖程與期望值的任何偏差。
[0022]在一個實施方式中，汽缸潤滑裝置還包括液壓閥，其連接到第一液壓線性致動器并且連接到第二液壓線性致動器，液壓閥構(gòu)造為可選擇性地將第一液壓線性致動器連接到液壓源，并且構(gòu)造為可選擇性地將第二液壓線性致動器連接到液壓源。
[0023]在一個實施方式中，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器連接到液壓源的時間長度而控制配量柱塞的部分沖程。
[0024]在一個實施方式中，電子控制單元構(gòu)造為當(dāng)配量柱塞已經(jīng)達到其終止位置(E)時，使得開關(guān)閥將第二液壓線性致動器連接到液壓源(P)，以便配量柱塞通過第二液壓線性致動器的動作而返回到其開始位置(S)。
[0025]在一個實施方式中，開關(guān)閥構(gòu)造為將第二致動器連接到油箱(T)，與此同時第一液壓線性致動器連接到壓力源(P)，反之亦然。
[0026]在一個實施方式中，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動速度的曲線形狀。
[0027]在一個實施方式中，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行的二沖程柴油發(fā)動機
(100)而實現(xiàn)的，其包括多個汽缸，在每個汽缸中往復(fù)移動并且每個均包括至少兩個活塞環(huán)的活塞，以及如上面所述的汽缸潤滑裝置。
[0029]在一個實施方式中，電子控制單元是發(fā)動機控制系統(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現(xiàn)，該汽缸潤滑裝置用于大型低速運行的二沖程柴油多缸發(fā)動機，該發(fā)動機的每個汽缸中設(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，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)由多個噴射點為汽缸襯筒的內(nèi)表面提供精確配量的汽缸潤滑油，這些噴射點圍繞汽缸圓周等高度分布;汽缸潤滑裝置具有多個活塞栗和一個共用的驅(qū)動器，每個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)之間可滑動地移動，配量柱塞在開始位置(S)與終止位置(E)之間的運動形成了全沖程;共用的驅(qū)動器包括用于在開始位置(S)與終止位置(E)之間的兩個方向上同時驅(qū)動全部配量柱塞的線性致動器，該方法包括借助于線性致動器使配量柱塞在從開始位置(S)到終止位置(P)的多個部分沖程中同時移動，用于產(chǎn)生多個汽缸油噴射活動，并且當(dāng)配量柱塞已經(jīng)達到其終止位置(E)的時候，借助于線性致動器，在從終止位置(E)返回到開始位置(S)的一個全沖程中同時移動配置柱塞。
[0031]在一個實施方式中，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