[发明专利]用于大型低速二冲程发动机的润滑剂注射器及其生产方法

说明书

用于向大型低速二冲程发动机，特别是船用柴油机注射润滑油的注射器，被证明当阀构件在其中滑动的滑动轴承使用硬化表面时，性能更均匀。此外，喷嘴处的阀座设置硬化表面也是改进。

技术领域

本发明涉及一种将润滑油注入到大型低速二冲程发动机，例如船用柴油发动机或发电厂中的燃气或柴油发动机的汽缸中的注射器。它还涉及一种生产方法以及这种发动机。

背景技术

对于大型低速二冲程船用柴油发动机的润滑，存在多种不同系统，包括直接向汽缸衬垫和/或活塞表面注射润滑油。另一种商业上称为漩涡喷射原理(SIP)的方法，是基于将润滑剂的雾化喷液注射在汽缸中的吹扫空气涡流中。涡流导致润滑剂向外压向汽缸壁成为均匀的薄层。在所有情况下，润滑剂注入的时机是至关重要的。润滑油注入阀，也被称为润滑油注射器，是单向阀，其包括注射器壳体，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。在这种大型船用发动机中，多个注射器在垂直于汽缸轴线的平面设置为围绕汽缸的圆圈状，并且每个注射器包括一个或多个在尖端的喷嘴孔，用于将润滑剂喷射流或喷雾从各个注射器传递入汽缸。船用发动机的润滑剂注射器的示例在国际专利申请WO02/35068、WO2004/038189、WO2005/124112、WO2012/126480、WO2012/126473和WO2014/048438中公开。

具有阀体的燃料喷射器的一般原理是从汽车发动机中获知的，该阀体中设有往复运动以喷射燃料的针。为了长的工作寿命，已知在这种燃料阀的各种部件上进行表面硬化，例如在专利文献DE10013198、DE102005020143、EP1940577、EP2138705、US2011/133002、US2014/203109、US2015/083829中所公开的。尽管已知对这种喷射器通常进行表面硬化，但是主要硬化哪个部件没有明确的规则。

然而，同燃料喷射器相比，润滑油注射器的条件及因此的要求和操作参数是不同的。特别地，润滑油的粘度高于柴油或汽油燃料的粘度。在25-100巴(bar)范围的压强下，高精度定时注入粘滞的润滑油，对注射器的性能提出了一些关键的要求，并且涉及到不同于燃料喷射器的问题。由于这些不同的条件和要求，用于大型低速二冲程船用柴油发动机的润滑油注射器沿着与汽车和摩托车发动机的燃油喷射器不同的路线发展，使得这两个技术领域被各自领域的专家视为独立的。

与燃油喷射器供应商对比，润滑油注射器供应商面临的具体挑战之一是，由于油中的颗粒而引起的磨损增加。这是一个众所周知的问题，并通过油净化，例如通过离心式净油机作出了努力。然而，关于改进注射器本身，也作出了努力。在这方面，已知在润滑油注射器中的针上进行表面硬化。针在阀体的衬垫中往复运动，而针进行硬化，阀体不进行。润滑油注射器特别是SIP注射器，使用不同材料硬度的针和衬套的优点背后的理论，在牛津大学出版社2005年出版的由徐楠朴(Nam P.Suh)所编写的手册《复杂性：理论与应用》(Complexity：Theory and Applications)中进行了描述。在章节“7.2摩擦磨损机理的研究”中，研究了被包裹在滑动接触区域中的颗粒产生的所谓“犁削理论”，并对比了颗粒被压入两个不同硬度的表面中的较软材料中的情况和被压入两个相同硬度的表面中的情况。结论是“因此，当两个相同材料相对彼此滑动时，摩擦系数高于不同材料相对彼此滑动时的摩擦系数，因为在颗粒渗入两个表面时，当硬度相同时，渗入深度最大。”

由于注重环保，正在减少船用发动机的排放方面进行努力。这也涉及对这种发动机润滑系统的稳定优化。这加强了竞争力，在经济方面，也减少了油耗，而这正是船舶运营成本的重要组成部分。因此，在润滑油注射器，包括SIP注射器的精度和使用期方面需要稳定改进。

大体公开了用于冷却活塞的润滑油注射阀的硬化表面，例如在US2005/252997和US2015/068471中所公开的。在这些情况中，阀通过管连接到喷嘴孔，并且油以喷射流从喷嘴孔喷射到活塞的曲轴侧的活塞表面上，该活塞表面与活塞的燃料燃烧侧相对。这与使用上述SIP阀是非常不同的原理，并且通常提到的硬化阀并未指出如何改进针在阀衬垫中滑动并关闭喷嘴孔的SIP注射器的任何具体情况。