大型低速二冲程发动机及其润滑方法和用于该发动机及方法的设有电泵系统的喷射器技术方案

一种大型低速二冲程发动机和一种使用喷射器(4)润滑该发动机的方法，该喷射器(4)包括内部的电动泵系统(21)，用于将润滑剂加压而用于喷射，例如设有电磁柱塞(24)的电磁线圈(23)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】大型低速二冲程发动机及其润滑方法和用于该发动机及方法的设有电泵系统的喷射器
本专利技术涉及一种大型低速二冲程发动机及其润滑方法，和用于该发动机及方法的喷射器。
技术介绍
由于对环境保护的关注，正在努力减少船用发动机的排放。这也涉及到对这种发动机的润滑系统的稳定优化，特别是由于竞争的加剧。经济方面之一所获得关注的增加在于减少了油耗，不仅是因为环保，也因为这是船舶运营成本的重要组成部分。尽管减少了润滑剂体积，还要关注适当润滑的问题，因为柴油发动机的寿命不应该因减少油耗而受到损害。因此，在润滑方面需要稳定的改进。对于润滑大型低速二冲程船用柴油发动机，存在多种不同系统，包括将润滑油直接喷射在汽缸套上或者注油管喷射在活塞环上。EP2177720A1中公开了柴油发动机的一个实例。因而在US20040/129237A1、US2002/0144865A1、EP0953764A1、EP1001167A2、US2011/0083634A1中公开了用于不同类型发动机和部件的润滑系统。在US2010/0300407A1中公开了一种燃料喷射泵。在EP1767751中公开了用于船用发动机的润滑剂喷射器的一个实例，其中使用了单向阀来提供到汽缸套中喷嘴通路的润滑通道。单向阀包括阀座中的往复运动的弹簧压紧球，其正好处于喷嘴通路上游，其中加压的润滑剂使球发生位移。球阀是传统的技术方案，其基于可追溯至上世纪初的原理，例如自1923年公布的GB214922。欧洲专利申请EP14265571A2公开了一种润滑剂喷射器，其包括电动进给阀系统，其打开和关闭以引导阀针背后的压力，从而控制阀在用于润滑剂喷射的喷嘴处的打开和关闭时间。另一种可替换的并且相比传统润滑较新的润滑方法，商业上称为旋涡喷射原理(SIP)。该原理是基于将润滑剂雾化液滴喷雾喷射在汽缸中的吹扫空气涡流中的。螺旋向上的涡流导致润滑剂被推向汽缸的上止点(TDC)，并朝外压向汽缸壁成为均匀的薄层。这在国际专利申请WO2010/149162和WO2016/173601中进行了详细解释。喷射器包括喷射器壳体，壳体内设有往复阀构件，通常为阀针。该阀构件例如具有针尖，根据精确的定时，关闭和打开至喷嘴孔的通道。在当前的SIP系统中，雾化液滴喷雾在35-40巴的压力下实现，该压力大幅高于用于系统与引入汽缸中的压缩油喷射流一起工作的小于10巴的油压。在一些类型的SIP阀中，润滑剂的高压也用于克服弹簧弹力移动弹簧式阀构件远离喷嘴孔，这样使得高压油从该处释放为雾化液滴。油的喷出导致阀构件内油压降低，因此阀构件回到原位直到高压润滑剂再次供应至润滑剂喷射器的下一个润滑循环。在这样的大型船用发动机中，多个喷射器设置为环绕汽缸的圆形，且每个喷射器包括顶端的一个或多个喷嘴孔，用于将润滑剂喷射流或喷雾从每个喷射器传递至汽缸中。船用发动机中SIP润滑剂喷射器系统的实施例在国际专利申请WO2002/35068、WO2004/038189、WO2005/124112、WO2010/149162、WO2012/126480、WO2012/126473、WO2014/048438和WO2016/173601中公开。对于SIP喷射，除了将油耗降至最低的目标外，精确控制的时机也是必不可少的。因此，对SIP系统进行专门设计，以在喷射周期内快速做出反应。WO02/35068公开了一种喷射器，其包含泵系统，泵系统中往复柱塞件在喷射阶段向前朝喷嘴移动，从而引发喷射器中预定润滑剂体积中压力升高，并用于将这一预定润滑剂体积经由喷嘴孔泵出。该泵系统借助高压油激活，高压油从控制器供应至喷射器。控制器集中将高压油供应给所有喷射器。每个喷射器具有可控电机用于调节往复柱塞的冲程长度。这样的系统的简洁之处在于，其通过控制器传输来的高压油集中调节喷射，在喷射时机和频率方面，调节对于所有喷射器的作用一致。然而，这样的系统对于单独调节单个喷射器的喷射时机和频率缺乏灵活性。通常地，尽管SIP润滑系统和喷射器的先进的定量给料系统一般具有这些明显的优点，但仍存在不断改进的动力。特别地，期望润滑剂喷射时机和频率方面具有灵活性。
技术实现思路
因此本专利技术的目的在于提供本领域的改进。一个特别的目的在于提供喷射器的润滑剂喷射的更好的速度和容积控制。特别地，目的在于改进大型低速二冲程发动机中SIP阀的润滑。这些目的通过具有多个喷射器的大型低速二冲程发动机、一种润滑这种发动机的方法和用于这种发动机和方法的喷射器来实现，如下文所述。大型低速二冲程发动机包括汽缸，汽缸内设有的往复活塞和沿汽缸周长分布的多个喷射器，用于在喷射阶段，在周长的不同位置将润滑剂喷射至汽缸中。例如，大型低速二冲程发动机是船用发动机或发电厂中的大型发动机。通常地，该发动机燃烧柴油或气体燃料。该发动机还包括控制器。该控制器设置为控制喷射器在喷射阶段进行润滑剂喷射的量和时机。可选地，喷射频率也由控制器控制。为了精确喷射，如果控制器电连接至计算机或包括计算机是有利的，其中该计算机监控发动机的实际状态和运动的参数。这些参数对于优化喷射的控制是有用的。可选地，该控制器设置为附加系统，用于已有的发动机的升级。另一个有利的选择是将控制器连接至人机界面(HMI)，人机界面包括用于监视的显示器和对喷射配置以及可选地发动机状态的参数进行调整和/或规划的输入面板。电子连接可选地是有线或无线连接，或者二者的组合。术语“喷射器”用于喷射阀系统，喷射阀系统包括壳体，壳体设有润滑剂入口和设有喷嘴孔作为润滑剂出口的单个喷射喷嘴，还包括设置在壳体中的可动件，可动件打开和关闭润滑剂到喷嘴孔的通路。尽管喷射器具有延伸通过汽缸壁进入汽缸中的单个喷嘴，当喷射器恰当地安装时，喷嘴本身可选地具有超过一个喷嘴孔。例如，WO2012/1264820中所公开的具有多个孔的喷嘴。术语“喷射阶段”用于喷射器将润滑剂喷射入汽缸的时间。术语“空闲阶段”用于喷射阶段之间的时间。术语“喷射循环”用于开始喷射序列直到下一个喷射序列开始所用的时间。例如，喷射序列包括单次喷射，在该情况下，喷射循环的测量是从开始喷射阶段到开始下一次喷射阶段。术语喷射的“时机”用于相对汽缸中活塞的特定位置，通过喷射器调节喷射阶段的开始。术语喷射的“频率”用于发动机每个循环中，喷射器重复喷射的次数。如果频率是1，则每个循环有一次喷射。如果频率为1/2，则每两次循环有一次喷射。此术语与上述现有技术一致。在实际的实施例中，喷射器壳体包括基座，基座设有润滑剂入口端口用于接收润滑剂，还包括流体室，通常是刚性圆柱流体室，其刚性连接基座和喷嘴。流体室是中空的，从而允许润滑剂在流体室中从基座流至喷嘴。当安装了喷射器，流体室延伸穿过发动机的汽缸壁，使得喷嘴被流体室刚性固定在汽缸中。由于基座设置在流体室的相反端，其通常位于汽缸壁上或汽缸壁的外侧上。例如，喷射器包括基座上的法兰，用于安装到外侧汽缸壁上。为了充分理解本专利技术，要指出的是，已经发现了从泵系统到具有多个喷射器的汽缸的具有较长长度的润滑剂导管，造成了系统的不精确。当与高压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大型低速二冲程发动机，包括汽缸(1)，汽缸中设有往复活塞和沿汽缸(1)周长分布的多个喷射器(4)，用于在周长的不同位置将润滑剂喷射至汽缸(1)中；所述发动机还包括控制器(11)，用于控制所述喷射器(4)中的至少一个的润滑剂喷射的量和时机；/n其中每个喷射器(4)包括/n-润滑剂入口端口(12)，用于从润滑剂给料导管(9)接收润滑剂；/n-设有喷嘴孔(5’)的喷嘴(5)，所述喷嘴(5)延伸进入汽缸(1)，用于将润滑剂从入口端口(12)喷射至汽缸(1)中；/n-喷嘴(5)处的排出阀系统(15)，用于打开和关闭喷射循环期间流至喷嘴孔(5’)的润滑剂；所述排出阀系统(15)设置为在喷射阶段，当压力升高至高于排出阀系统(15)的预定阈值时打开,用于润滑剂流至喷嘴孔(5’)，并在喷射阶段后,关闭排出阀系统(15)；/n-泵系统，用于在喷射阶段移动往复柱塞件(29)，所述柱塞件(29)设置为在喷射阶段通过移动作用于喷射器(4)中预定润滑剂体积，从而导致预定润滑剂体积的润滑剂中压力上升并泵送此润滑剂经由排出阀系统(15)和喷嘴孔(5’)进入汽缸(1)；/n其特征在于，所述喷射器中的所述泵系统是电动泵系统(21)，其电连接至控制器(11)以接收电控制信号，且其中泵系统设置为根据电控制信号引发柱塞件(29)在喷射阶段的电动移动。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171213 DK PA2017709371.一种大型低速二冲程发动机，包括汽缸(1)，汽缸中设有往复活塞和沿汽缸(1)周长分布的多个喷射器(4)，用于在周长的不同位置将润滑剂喷射至汽缸(1)中；所述发动机还包括控制器(11)，用于控制所述喷射器(4)中的至少一个的润滑剂喷射的量和时机；
其中每个喷射器(4)包括
-润滑剂入口端口(12)，用于从润滑剂给料导管(9)接收润滑剂；
-设有喷嘴孔(5’)的喷嘴(5)，所述喷嘴(5)延伸进入汽缸(1)，用于将润滑剂从入口端口(12)喷射至汽缸(1)中；
-喷嘴(5)处的排出阀系统(15)，用于打开和关闭喷射循环期间流至喷嘴孔(5’)的润滑剂；所述排出阀系统(15)设置为在喷射阶段，当压力升高至高于排出阀系统(15)的预定阈值时打开,用于润滑剂流至喷嘴孔(5’)，并在喷射阶段后,关闭排出阀系统(15)；
-泵系统，用于在喷射阶段移动往复柱塞件(29)，所述柱塞件(29)设置为在喷射阶段通过移动作用于喷射器(4)中预定润滑剂体积，从而导致预定润滑剂体积的润滑剂中压力上升并泵送此润滑剂经由排出阀系统(15)和喷嘴孔(5’)进入汽缸(1)；
其特征在于，所述喷射器中的所述泵系统是电动泵系统(21)，其电连接至控制器(11)以接收电控制信号，且其中泵系统设置为根据电控制信号引发柱塞件(29)在喷射阶段的电动移动。


2.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述电动泵系统(21)包括电磁线圈(23)和往复电磁柱塞(24)，往复电磁柱塞(24)在电磁线圈(23)电激发时由电磁线圈(23)驱动；其中所述电磁柱塞连接至柱塞件(29)，用于将电磁柱塞(24)和柱塞件(29)一起驱动。


3.根据权利要求1或2所述的发动机，其特征在于，所述喷射器(4)包括将润滑剂入口端口(12)与喷嘴(5)连接起来的润滑剂导管(16’)，用于润滑剂从入口端口(12)流向喷嘴(5)；其中润滑剂导管(16’)包括靠近喷嘴(5)的前腔室(16B)和远离喷嘴(5)的后腔室(16A)，前腔室(16B)包括预定润滑剂体积；其中所述喷射器(4)设置为在喷射阶段之间将前腔室(16B)和后腔室(16A)连接起来，用于润滑剂从后腔室(16A)流向前腔室(16B)，并设置为在喷射阶段将前腔室(16B)从后腔室(16A)断开连接，以防柱塞件(29)的向前移动使前腔室(16B)中的润滑剂加压并从前腔室(16B)经由喷嘴孔(5’)排出时，润滑剂从前腔室(16B)回流。


4.根据权利要求3所述的发动机，其特征在于，为了在喷射阶段将前腔室(16B)从后腔室(16A)断开连接，所述喷射器(4)包括前腔室(16B)和后腔室(16A)之间的单向阀(34)，其中所述单向阀(34)设置为在柱塞件(29)向前移动期间通过前腔室(16B)中升高的润滑剂压力关闭单向阀(34)，并设置为在柱塞件(29)向后移动期间通过前腔室(16B)中降低的润滑剂压力打开阀，从而将前腔室(16B)和后腔室(16A)流体连接起来，用于从后腔室(16A)向前腔室(16B)吸取润滑剂。


5.根据权利要求3所述的发动机，其特征在于，为了在喷射阶段将前腔室(16B)从后腔室(16A)断开连接，所述喷射器(4)包括套管(33)，柱塞件(29)滑动设置在套管(33)中；其中所述柱塞件(29)包括液流孔(31)，设置为在套管(33)中往复地滑进滑出，从而交替地被关闭和被打开，或者套管包括液流孔(31)，其设置为通过套管(33)中柱塞件(29)的往复移动被交替地关闭和打开；其中液流孔(31)设置为在打开从后腔室(16A)经由液流孔(31)至前腔室(16B)的润滑剂液流时，将前腔室(16B)和后腔室(16A)连接起来，且设置为在喷射阶段，当润滑剂借助柱塞件(29)的向前移动从前腔室(16B)经由喷嘴孔(5’)被排出时，在关闭以防润滑剂从前腔室(16B)回流时，将前腔室(16B)从后腔室(16A)断开连接。


6.一种润滑大型低速二冲程发动机的方法，所述发动机包括汽缸(1)，汽缸中设有往复活塞和沿汽缸(1)周长分布的多个喷射器(4)，用于在周长的不同位置将润滑剂喷射至汽缸(1)中；所述发动机还包括控制器(11)，用于控制所述喷射器(4)中的至少一个的润滑剂喷射的量和时机；
其中每个喷射器(4)包括
-润滑剂入口端口(12)，用于从润滑剂给料导管(9)接收润滑剂；
-设有喷嘴孔(5’)的喷嘴(5)，所述喷嘴(5)延伸进入汽缸(1)，用于将润滑剂从入口端口(12)喷射至汽缸(1)中；
-喷嘴(5)处的排出阀系统(15)，用于打开和关闭喷射循环期间流至喷嘴孔(5’)的润滑剂；所述排出阀系统(15)设置为在喷射阶段，当压力升高至高于排出阀系统(15)的预定阈值时打开,用于润滑剂流至喷嘴孔(5’)，并在喷射阶段后,关闭排出阀系统(15)；
-泵系统，用于在喷射阶段移动往复柱塞件(29)，所述柱塞件(29)设置为在喷射阶段通过移动作用于喷射器(4)中预定润滑剂体积，从而导致预定润滑剂体积的润滑剂中压力上升并泵送此润滑剂经由排出阀系统(15)和喷嘴孔(5’)进入汽缸(1)；
其特征在于，所述喷射器中的所述泵系统是电动泵系统(21)，其电连接至控制器(11)以接收电控制信号，且其中泵系统设置为根据电控制信号引发柱塞件(29)在喷射阶段的电动移动；
所述方法包括，通过泵系统(21)从控制器(11)接收电控制信号，并因此通过移动往复柱塞件(29)来开始喷射阶段，使喷射器(4)中预设润滑剂体积压力升高，并借助压力升高将此预设润滑剂体积经由排出阀系统(15)和喷嘴孔(5’)泵送至汽缸(1)中；在喷射阶段结束时，收缩柱塞件(29)并使排出阀系统(15)关闭。


7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述电动泵系统(21)包括电磁线圈(23)和往复电磁柱塞(24)，往复电磁柱塞(24)在电磁线圈(23)电激发时由电磁线圈(23)驱动；其中所述电磁柱塞(24)连接至柱塞件(29)，用于将电磁柱塞(24)和柱塞件(29)一起驱动；所述方法包括在喷射阶段通过电磁柱塞(24)移动柱塞件(29)。


8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述喷射器(4)包括将润滑剂入口端口(12)与喷嘴(5)连接起来的润滑剂导管(16’)，用于润滑剂从入口端口(12)流向喷嘴(5)；其中润滑剂导管(16’)包括靠近喷嘴(5)的前...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮尔·巴克，
申请(专利权)人：汉斯延森注油器公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK