CN1299004A

CN1299004A - 发动机

Info

Publication number: CN1299004A
Application number: CN00135276A
Authority: CN
Inventors: 尼尔斯·亨利克·约格德
Original assignee: MAN B&W Diesel AS
Current assignee: Everllence Filial af Everllence SE Tyskland
Priority date: 1999-12-09
Filing date: 2000-12-08
Publication date: 2001-06-13
Anticipated expiration: 2020-12-08
Also published as: KR100439895B1; DK200001818A; DE19959300A1; JP2001193430A; DK176424B1; CN1165671C; KR20010070286A

Abstract

本发明涉及一种发动机,尤其二冲程大型柴油机,它有至少一个气缸(1)和一个装在气缸内可沿气缸(1)工作面(13)往复运动的活塞(6),气缸配置多个优选地布置在气缸侧面供润滑剂的润滑剂出口(17),为每个润滑剂出口(17)配设一个可借助一条为至少一组润滑剂出口(17)设置的公共轨(14)供润滑剂的排出装置(19),润滑剂以预定的压力处于公共轨内,为排出装置配设一个可借助控制器(28)控制的操纵装置(20),为了在此发动机中能实现可靠的润滑和减少润滑剂消耗量,令每个排出装置的容量恒定,以及,为了改变供给工作面(13)的润滑剂量,可借助于控制器(28)改变排出装置(19)排出过程的频率。

Description

发动机

本发明涉及一种发动机，尤其一种二冲程大型柴油机，它有至少一个气缸和一个装在气缸内可沿气缸工作面往复运动的活塞，气缸配置多个优选地布置在气缸侧面供润滑剂的润滑剂出口，为每个润滑剂出口配设一个可借助一条为至少一组润滑剂出口设置的公共轨(Common rail)供润滑剂的排出装置，润滑剂以预定的压力处于公共轨内，为排出装置配设一个可借助控制器控制的操纵装置。

由EP678152B1已知这种类型的装置。在此已知的装置中，排出装置设计为计量泵，它的容量可根据控制器的一个相应的信号改变。在这里，计量泵在发动机循环中在每个活塞行程操纵。供给工作面的润滑剂量只能通过改变计量泵容量改变。由于使用计量泵，这种已知的装置成为一种体积比较大的结构。因此，在计量泵与在工作面侧面的润滑剂出口之间可能有比较大的间距，从而导致大的系统弹性，由于这种系统弹性可能在真正开始润滑或润滑剂实际供入量方面产生误差。此外，在已知的装置中，由于润滑过程频率高，因而在每个发动机循环每个润滑剂出口供入的润滑剂量必然比较小，这对于润滑剂在整个工作面上的分布带来不利的影响。

因此，本发明以此为出发点目的是要采取简单和经济的措施改善前言所述类型的发动机，保证在节省润滑剂消耗量的同时可靠地润滑。

按本发明为达到此目的采取的措施是，令每个排出装置的容量是恒定的，以及，为了改变供给工作面的润滑剂量，可借助于控制器改变排出装置排出过程的频率。

在这里，供给工作面的润滑剂量仅仅通过排出过程的频率控制。因此有利地不必改变排出装置的容量。这就可以使排出装置成为简单和紧凑的结构。排出装置便可以按有利的方式定位在各配属的润滑剂出口的近旁，这对于可达到的准确度起有利的作用。按本发明的措施的另一个优点在于，不再强制地必须在发动机的每个循环实施一次排出过程，而是可以根据需要选择在前后相继的排出过程之间的间距。因此，排出装置可以有比较大的恒定的容量，在每个实际上执行的排出过程中排出比较大的润滑剂量，这有利于获得润滑剂的良好分布，并与此同时几乎不会发生由于某种系统弹性引起的误差。尽管排出装置有大的容量，但由于频率适配因而仍保证了减少润滑剂消耗量。按本发明的措施可以做到，为不同润滑剂出口配设的排出装置的排出过程频率可以不同。由此保证可以顾及在工作面内局部需要的润滑强度，换句话说，对于润滑剂需求量大的区域可采用高的排出频率或反之，从而保证特别节省润滑剂的消耗。

在从属权利要求中说明了主措施有利的设计和恰当的进一步发展。例如，控制器可有至少一个用于与负载有关的信号的入口，以及借助此信号可以确定排出装置排出过程的频率。这便以有利的方式提供特别可靠的润滑，因为润滑剂的需求量与负载有非常密切的关系。

恰当的是控制器还至少有一个入口，用于一个与供入的润滑剂量有关的参数的实际值，优选地用于润滑剂温度，当此实际值偏离给定的额定值时，相应地改变排出过程的频率。这一措施提供了一个封闭的调节回路，它保证有特别高的可靠性。

有利地，控制器还可以有一个用于一个与发动机循环有关的信号的入口，以及排出装置排出过程的频率在发动机循环中适当的阶段改变。由此保证润滑剂的排出始终在活塞的同一个位置实施，从而保证润滑的高效率。合乎目的的是，润滑剂的排出在活塞上行程期间总是在活塞环组经过已打开的润滑剂出口时实施。

有利的是公共轨设有用于所有排出装置和/或配属于它们的操纵装置的支线。由此保证只需要一条通过所有气缸连续的公共轨，其结果是保证结构特别简单。

恰当的是控制器还可设有用于所有操纵装置的出口。由此保证操纵装置或操纵装置组可分别控制，从而可以顾及当地不同的润滑需求，所以一方面保证可靠润滑，另一方面做到特别节省润滑剂消耗量。

合乎目的的是为每个操纵装置配设一个可借助控制器控制的开关元件。在这里它可涉及一个配属于流动介质管路可电磁操纵的启动阀或一个配属于电路的断续器。此类元件比较耐用和有短的反应时间，从而对安全性及准确性起有利的作用。

因为按本发明排出装置的容量是恒定的，所以有利地还可以为配属于一组润滑剂出口的排出装置设一公共的操纵装置。这就使结构特别简单和紧凑，以及还特别便于与控制器接线。

主措施的其他有利的设计和恰当的进一步发展在其余的从属权利要求中加以说明以及由下面借助于附图对实施例的说明中也可以进一步看出。

在下列附图中表示：

图1示意表示具有按本发明的润滑装置和可通过润滑剂加载的操纵装置的二冲程大型柴油机示意图；

图2有可气动操纵的操纵装置的图1所示方案的改型；

图3有可电磁操纵的操纵装置的图1所示方案另一种改型；

图4操纵装置和排出装置只有一个润滑剂接头的图1所示方案的改型；以及

图5有一个为多个排出装置公用的操纵装置的实施例剖面图。

本发明主要的应用领域是大型发动机，如图1所示型式用作船动力装置等的二冲程大型柴油机。这类发动机有多个成排的气缸1，它们装在发动机壳体2上。气缸1下部有进气口3。在本例中，气缸设有一个布置在气缸头内由气门控制的排气口4。气缸1含有一个燃烧室5，它以一个可往复运动地安装在气缸1内的活塞6为界。活塞通过活塞杆7与一个轴线平行导引的十字头8连接，十字头通过连杆9与支承在发动机壳体2内的曲轴10配合工作。活塞6制有在圆周一侧环形的活塞环槽11，其中分别安装一活塞环12。上下排列的活塞环12构成一个所谓的活塞环组。

气缸1内侧制成工作面13，活塞环12的圆周面与之配合工作。为保证工作面13和活塞环12有长的寿命，工作面13用恰当的润滑剂润滑。为此所设的润滑装置包括一条沿所有气缸1连续的公共轨14，必要的润滑剂在预定压力下处于其中。此外为公共轨14配设一泵站15，它的吸入侧与润滑剂箱16连接。泵站15恰当地可有两台泵，它们中的每一台均起所谓备用泵(stand-by-Pumpe)的作用，在第一台泵发生故障的情况下另一台立即替代。

此外，润滑装置有设在气缸1区域内在本例中用径向孔表示的润滑剂出口17。沿气缸周围和沿气缸长度分别设多个润滑剂出口17。在图示的举例中设两个上下排列的各有沿气缸圆周均匀分布的多个润滑剂出口17的环。它们定位成在上部气缸区内被前已提及的活塞环组经过。

润滑剂出口17分别借助于在图1中用虚轮廓线示意表示的润滑剂供应装置18，供应由公共轨14提供的润滑剂。在本例中润滑剂供应装置18包括排出装置19和配属于它的操纵装置20。

在这里，排出装置19由杆状的排出活塞构成，它与一配属的储料筒共同工作，储料筒的压力侧与所属的润滑剂出口17连接。在图示的举例中，为了简化视图用一根管道示意表示这一连接。但在实际上此排出装置19可以没有中间管道地装在相关的润滑剂出口17上。为避免燃烧气体窜入润滑剂供应装置18，可在润滑剂出口17区域内设单向阀21。它们可分别组合在润滑剂供应装置18内，如在本例中用轮廓线示意表示的那样。

恰当的是为每个润滑剂出口17设一配属的排出装置19。在此作为图1基础的举例中，应为每个排出装置19配设一操纵装置20。在这里它设计为缸活塞机组，其中，操纵装置20的活塞可与排出装置19的活塞连接，从而形成一个整体式双活塞结构。操纵装置20的活塞直径比排出装置19的活塞直径大，因此用较小的工作压力便可以获得大的排出力。当然也可以设想为多个排出装置配设一个公用的操纵装置。这样一种设计在下面结合图5详细说明。

公共轨14设有一些导往各排出装置19的支管22。为每个排出装置19并因而为每个润滑剂出口17配一支管22。这些支管布置成，当排出活塞返回起始位置时，有关排出装置19的储料筒便充填润滑剂，润滑剂以要求的压力处于公共轨14内。在本例中，在支管22排出装置一侧的端部各设一单向阀23，它们调整为可以被在公共轨14内存在的压力克服。单向阀23保证在排出过程中将排出装置19与公共轨14之间隔开。

排出装置19的容量是恒定的，也就是说上面提及的排出活塞起始位置是不能改变的。在图示的举例中这通过固定安装的止挡24表示，上面及提及的双活塞结构在返回位置靠在止挡上。此双活塞结构的复位运动借助于复位弹簧25实现。

为了实施排出过程，亦即为了排出包含在排出装置19储料筒内的润滑剂量，排出装置19的排出活塞借助于配属的操纵装置20移入排出装置19相关的储料筒内。为此，构成操纵装置20的缸活塞机组的活塞在背对排出活塞的一侧供入压力介质。

为此，在本例中使用在规定的压力下处于公共轨14内的润滑剂。此外，公共轨14还设有通往操纵装置20在图1中用虚线示意表示的支管26。因为操纵装置20的活塞直径大于相关的排出活塞，所以尽管在双活塞结构前和后的液体压力相同也仍有足够的排出力。在支管26内各设一启动阀27，它可借助控制器28操纵。启动阀27可以是一种可电磁操纵的滑阀，它有两个开关块的接通片，亦即开或关。

当然也可设想与作为图1基础的实施例不同，不采用存在于公共轨内的润滑剂来驱动操纵装置，而是采用其他压力介质，例如液压油或压缩空气。具有可气动驱动的操纵装置20a的这种类型的结构作为图2的基础。图2中表示了压缩空气源30，从那里引出压缩空气管26a，它通往一个配属于图中没有进一步表示的压力介质出口的压力介质供应装置18a，后者的结构和配置可与作为图1基础的举例中的一致。按此，压缩空气管26a通过启动阀27a导引，启动阀可借助于一个在图1中所示类型的控制器控制，如通过信号线29a所示。启动阀27a仍可涉及一种可电磁操纵的滑阀。

图3表示另一种具有可电磁驱动的操纵装置20b的方案。作为图3的基础的润滑剂供应装置18b，与前面说明的那些例子一样，包括排出装置19b和操纵装置20b。排出装置19b的结构和作用方式与上面那些例子一致。操纵装置20b取代活塞设有一个与排出装置19b的排出活塞连接的电枢31，为它配设一电磁线圈32。电枢31可沿轴向移动地导引，这在图示的举例中用一圆柱形外壳表示，外壳被线圈32围绕。线圈32通过电路33与电源34连接。在电路33内有一个形式上为断续器27b的开关元件，它可通过图1所示类型的所属的控制器控制，如用信号线29b所表示的那样。

图4仍表示具有可通过由公共轨14c提取的润滑剂驱动的润滑剂供应装置18c的设计。它包括一个一方面与所属的润滑剂出口17连接以及另一方面与从公共轨14c分出的供应管26c连接起排出装置及操纵装置作用的部件35。在这里，操纵装置20c设计为，穿过它可向所属的排出装置19c供应润滑剂。因此只从公共轨14c分出一根供应管26c就够了，在供应管内设一启动阀27c，它可借助一个图1所示类型的控制器控制，如用信号线29c示意表示的那样。在这里的作用是，当实施一个排出过程后，在操纵装置返回起始位置的同时自动进行排出装置的充填，所以在下一次操纵启动阀27c时可立即发生一次排出过程。

在图示的举例中，控制器28设有用于所有配属的润滑剂供应装置18或其开关元件27的出口36。每个出口36与配属的开关元件27通过信号线29连接。这就可以实施数据的同时传输。但也可以设想借助于所谓数据总线实施数据的顺序传输，数据总线有对于每个润滑剂供应装置18或其开关元件27的出口。还可设想多个开关元件，例如为所有在气缸同一高度上和沿气缸圆周分布地设置的润滑剂供应装置18配设的开关元件27形成一个环路的连接，在这种情况下优选地可为每个环路配设一个数据总线出口。一旦按适用的方式控制此开关元件27，便引入一次排出过程。因为排出装置的容量无论如何都是恒定的，所以在每个排出过程工作面13通过涉及的润滑剂出口17供入恒定的润滑剂量。但尽管如此为了使供入的总量仍能与具体要求相适应，控制器28设计为可以改变排出频率，亦即改变在前后相继的排出过程之间的间隔时间。恰当的是，供入的总润滑剂量并因而排出频率根据作用在发动机上的负载调整。但附加地顾及特殊工作状态，如倒车或制动，也应是有利的。

因此，控制器28有至少一个用于与负载有关的信号，例如作用在曲轴10上的扭矩的入口37。扭矩借助于一个适用的传感器38检测，传感器38通过信号线39与控制器38相关的入口37连接。根据在入口37处存在的与负载有关的信号，控制器28可借助储存在它里面的曲线和表格等，确定需要的润滑剂量和由此得出的排出频率。为了提高可靠性，设一反馈装置。为此，控制器28设有另一个用于与供入的润滑剂量有关的信号的入口40。在这里可涉及一个对应于润滑剂温度的信号。为此设一适用的传感器41，它通过信号线42与控制器28相关的入口40连接。测得的润滑剂温度实际值与储存在控制器28内的额定值或额定值范围作比较。当存在偏差的情况下，控制器28按必需的方向改变排出频率，直至润滑剂温度达到期望的额定值为止。

排出频率由控制器28在发动机循环内改变，亦即在活塞6的每一个行程内适当的阶段改变。因此控制器28还设有一个入口43，用于一个与发动机盾环相关的信号，例如曲轴10转速或活塞6和十字头8的行程。在作为图1基础的例子中，为获得这样的信号设一配属于十字头8的传感器44，它通过信号线45与控制器28相关的入口43连接。以此方式可达到的控制器28的同步，即使不是在活塞6的每个行程实施一次润滑剂的排出，也能保证排出过程始终发生在活塞6要求的位置处。恰当的是按这样的方式进行控制，即，当活塞6上行程期间活塞环组经过涉及的润滑剂出口17时实施润滑剂的排出。

由控制器28给定的排出频率可以对所有压力介质出口17是相同的。但也可以设想有不同的频率。通常恰当的是，在沿活塞圆周相同高度上分布地设置的润滑剂出口17处同时进行润滑剂的排出，也就是说此时存在同一个排出频率。对于沿轴向彼此错开的润滑剂出口而言，则可采用不同的排出频率。例如大体位于活塞6上死点区域内第一个活塞环12下方的润滑剂出口17，在正常的负载状况下，可以在每第二个活塞行程时加入润滑剂。这同样也适用于位于最后一个活塞环下方的润滑剂出口17。位于它们之间的润滑剂出口可以次数较少地，例如只是在活塞6每第三个行程时供入润滑剂。

控制器28恰当地可有一主控制器和一副控制器，一旦主控制器出现故障便由副控制器替代。合乎目的的是主和副控制器设计为计算机，它的反应时间短。为了编程序和/或为了能对控制过程施加人工的影响，控制器可配设一个这里没有进一步表示的包括显示器和键盘的通信设备。有利地，控制器28还可以有一个为图中没有表示的报警装置配设的出口，所以当例如润滑剂温度过高地增加有发生变形的危险时，可以发出警报或使发动机停车。

在作为图1至4基础的举例中，为每个排出装置配设一个自己的操纵装置。但也可以如上面已提及的那样设想为一组排出装置，例如为全部布置在同一个高度上的润滑剂出口17所配属的排出装置，配设一个公共的操纵装置。图5表示了这种方式的配置。

图5表示的润滑剂供应装置46包括一个构件47，它制有一些其数量与图中没有进一步表示的分别配属的润滑剂出口的数量相当的孔48，它们分别通过一条设有单向阀49的管路50与各自配属的润滑剂出口连接。为了构成排出装置，为每个孔48配设一杆状的排出活塞51。构件47装在圆柱形外壳52内，外壳中与构件47相邻的内腔区53，通过一条从图中没有进一步表示的公共轨出发的支管54，可供入在公共轨内处于规定压力下的润滑剂。

构件47制有环槽55，它与孔48相交。因此在每个孔48的区域内形成一个进口缝56，润滑剂可从内腔区53经此缝流入构件47相关的孔48内。孔48和相关的排出活塞51恰当地布置在一个与构件47的轴线同轴的分度圆上。

排出活塞51在其背对构件47的后端与一公共的推板57配合作用，推板可借助一个装在外壳52相关孔58内的推送活塞59克服复位弹簧60的力移动，从而使排出活塞51移入相关孔48内。推板57设计为从推送活塞59伸出的活塞杆61的法兰盘，活塞杆61通过其前端在一个与孔58同轴的构件47中心孔62内导引。复位弹簧60一端支承在构件47上，另一端支承在活塞杆61另一个布置在构成推板57的法兰盘后面并沿径向伸出此推板的法兰盘63上。

推送活塞59可借助于一个可引入相关孔58内的压力介质推移。在图示的举例中，作为压力介质仍采用在公共轨内处于规定压力下的润滑剂。为此设一从公共轨分出的供应管64，它通过一个由孔系构成的流路与配属于推送活塞59的孔58连通。在此流路内有第一滑阀65。它可借助于压力介质克服复位弹簧的力移至它释放相关流路的位置。作为压力介质同样采用由公共轨提供的润滑剂。为此，设一从可供入润滑剂的外壳内腔区53分出的、由孔系构成的、通向滑阀65的流路66，它受第二滑阀67控制，第二滑阀67设计为可电磁操纵的启动阀，并可通过在图1中用28标示的那种类型的控制器控制。为了避免在推送活塞59排出过程中引起的挤压造成损伤，外壳52的内腔通过反馈管68与公共轨连通。

虽然上面详细说明了本发明的若干实施例，但不应因此而受到限制。确切地说，为行家提供了一系列可能性，围绕按本发明方案的基本思路适应于各种具体状况。

Claims

1．发动机，尤其二冲程大型柴油机，有至少一个气缸(1)和一个装在气缸内可沿气缸(1)工作表面(13)往复运动的活塞(6)，气缸配置多个优选地布置在气缸侧面供润滑剂的润滑剂出口(17)，为每个润滑剂出口(17)配设一个可借助一条为至少一组润滑剂出口(17)设置的公共轨(14)供润滑剂的排出装置(19；48、51)，润滑剂以预定的压力处于公共轨内，为排出装置配设一个可借助控制器(28)控制的操纵装置(20；57-59)，其特征为：每个排出装置(19、48、51)的容量是恒定的；以及，为了改变供给工作面(13)的润滑剂量，可借助于控制器(28)改变排出装置(19；48、51)排出过程的频率。

2．按照权利要求1所述的发动机，其特征为：控制器(28)有至少一个用于与负载有关的信号的入口(37)，借助此信号确定排出装置(19；48、51)排出过程的频率。

3．按照前列诸权利要求之一所述的发动机，其特征为：控制器(28)有至少一个入口(40)用于一个与已供入的润滑剂量有关的参数的实际值，优选地用于润滑剂温度，当此实际值偏离给定的额定值时，相应地改变排出装置(19；48、51)排出过程的频率。

4．按照前列诸权利要求之一所述的发动机，其特征为：控制器(28)有至少一个用于一个与发动机循环有关的信号的入口(43)，以及，排出装置(19；48、51)排出过程的频率在发动机循环中适当的阶段改变。

5．按照前列诸权利要求之一所述的发动机，其特征为：排出装置(19；48、51)总是按这样的方式活化，即，在活塞(6)上行程期间总是当活塞环组经过润滑剂出口(17)时实施润滑剂的排出。

6．按照前列诸权利要求之一所述的发动机，其特征为：沿气缸轴线方向彼此错开排列的润滑剂出口(17)的排出装置(19；48、51)可以用不同的频率操纵。

7．按照前列诸权利要求之一所述的发动机，其特征为：公共轨(14)设有用于所有排出装置(19；48、51)和/或操纵装置(20；57-59)的支线(22或26)。

8．按照前列诸权利要求之一所述的发动机，其特征为：控制器(28)设有用于所有操纵装置(20；57-59)的出口。

9．按照前列诸权利要求之一所述的发动机，其特征为：为配属于一组优选地布置在相同水平面上的气缸(1)润滑剂出口(17)的排出装置(48、51)配设一公共的操纵装置(57、58、59)。

10．按照前列诸权利要求之一所述的发动机，其特征为：为每个操纵装置(20；57-59)配设一个可借助控制器(28)控制的开关元件(27；67)。

11．按照权利要求10所述的发动机，其特征为：操纵装置(20；57-59)设计为缸活塞机组，它可借助一种压力介质操纵，压力介质可借助于可通过控制器(28)控制的开关元件(27；67)导通和切断。

12．按照权利要求11所述的发动机，其特征为：操纵装置(20；57-59)活塞的直径比配属的一个或多个排出装置(19；48、51)的活塞直径大。

13．按照权利要求11或12之一所述的发动机，其特征为：操纵装置(19；57-59)可借助一种液压液体，优选地借助由公共轨(14)提取的润滑剂加载。

14．按照权利要求13所述的发动机，其特征为：为排出装置(19c)和配属于它的操纵装置(20c)设一公共的包括一个可借助控制器(28)控制的启动阀(27c)的供应管(26c)，它从公共轨(14c)分路。

15．按照权利要求11或12所述的发动机，其特征为：操纵装置(20a)可借助压缩气体优选地借助压缩空气加载。

16．按照前列诸权利要求1至10之一所述的发动机，其特征为：操纵装置(20b)有一电枢(31)，为它配设一个可供入电流的线圈(32)，在线圈(32)的供电装置中设一可借助控制器(28)控制的断续器(27c)。

17．按照前列诸权利要求之一所述的发动机，其特征为：在排出装置(20)下游设单向阀(21)，它与排出装置(20)构成一个结构单元。