[发明专利]大型低速二冲程发动机及其润滑方法以及用于这种发动机和方法的控制器

说明书

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。控制器(11)用于控制经由所述喷射器(4)的润滑剂喷射的量和时机。控制器(11)包括定量给料单元(26)，所述定量给料单元(26)包括定量给料腔室(29)，在喷射阶段和随后的累积阶段之间循环操作，在喷射阶段将累积的润滑剂从定量给料腔室(29)分配到喷射器(4)，在累积阶段，润滑剂在定量给料腔室(29)中累积。连接至定量给料腔室(29)的流量计(31)测量在累积阶段流入定量给料腔室(29)的润滑剂的体积，以测量在上一个喷射阶段中润滑剂的喷射体积。

技术领域

本发明涉及一种大型低速二冲程发动机及其润滑方法以及用于这种发动机和方法的控制器。

背景技术

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。因此在WO2011/150943A1、WO2011/116768A1、以及WO2007057027A1、EP2196639A1、WO2011/110181A1、WO2016015732A1、以及EP2722500A2中公开了润滑系统以及部件的实例。

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WO 2010/149162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油再次供应至润滑油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。

国际专利申请WO2011/110181公开了在船用发动机的润滑系统中，润滑剂精确定量给料的重要性。对于定量给料的精确定时，公开了一种双阀系统，用于单独控制润滑剂喷射器的打开时间和关闭时间，使得能够将系统调节至短的定量给料周期。然而，精确调节定量给料周期对于精确定量给料的体积是不够的，因为分配的体积不仅由分配时长限定，也取决于润滑剂的压力以及粘度，粘度转而又取决于温度。作为附加的控制措施，WO2011/110181公开了一种流量计，其设置在润滑剂供应源和喷射器喷嘴之间的供给导管中，其测量分配润滑剂通过喷嘴期间，流过供给导管的润滑剂的体积。

然而，尽管用于喷射器的SIP润滑系统和先进的定量给料系统通常具有这些明显的优势，但仍存在着不断改进的动力。尤其是，由于对减少油耗的要求越来越严格，因此需要对喷射体积的精确测量进行改进，以超出WO2011/110181中的系统所实现的水平。

发明内容