[发明专利]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喷射器

说明书

一种大型低速二冲程发动机，包括汽缸(1)，汽缸(1)内具有往复式活塞和沿汽缸(1)周长分布的多个润滑剂喷射器(4)，用于在周长上不同的位置将润滑剂喷射入汽缸(1)中。设有控制器(11)用于控制通过喷射器(4)喷射润滑剂的量和时间。喷射器(4)包括带有液压驱动的柱塞构件(29)的液压泵送系统(27、28、29)，将喷射器(4)内的润滑剂加压至经由喷嘴孔(5’)喷射。柱塞被分步地驱动或包括依次驱动的多个柱塞元件。

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，以及具有分步液压泵送系统的喷射器。

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。经济方面备受关注的一点在于减少油耗，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。

存在多种系统用于润滑大型低速二冲程船用柴油发动机，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。在WO2008/141650A1、 WO2016/015732A1、WO2010/136525A2、WO2009/155666A1、WO2006/089558A1 中公开了这样的润滑系统及部件。

在EP1767751中公开了一种用于船用发动机的润滑剂喷射器的实例，采用了止回阀来提供润滑剂进入汽缸套内的喷嘴通道。止回阀包括刚好处于喷嘴通道上游的阀座中的往复弹簧压球，其中通过加压的润滑剂使该球发生位移。球阀是传统的技术方案，基于的原理可追溯至上世纪初，例如1923年的GB214922中所公开的。

与传统润滑相比，另一种较新的润滑方法商业上称为旋涡喷射原理(SIP)。该原理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。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，壳体内设有往复式阀构件，通常为阀针。该阀构件例如具有针尖，根据精确的时机关闭和打开至喷嘴孔的通道。在当前的SIP系统中，雾化液滴喷雾通常在35-40巴的压力下实现，该压力大幅高于采用引入汽缸的压缩油喷射流工作的系统中不足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加载的阀构件远离喷嘴孔，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并保持在原位，直到下一次润滑循环中高压润滑剂再次供应至润滑剂喷射器。

在这样的大型船用发动机中，多个喷射器环绕汽缸呈圆形设置，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输送至汽缸中。船用发动机中的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，除了使油耗最小化的目标之外，精确控制时机也是必不可少的。因此，为了在喷射循环过程中快速响应，对SIP系统进行了特殊设计。

国际专利申请WO2011/110181讨论了船用发动机的润滑系统中精确的润滑剂定量给料的重要性。关于定量给料的精确时机，公开了一种双阀门系统，用于单独控制润滑剂喷射器的打开与闭合，使得系统能够调节到较短的定量给料周期。然而，由于分配量并不只是由分配时间的长度确定的，还取决于润滑剂的压力和粘度，而粘度又取决于温度，所以定量给料周期的精确调节不足以精确调节定量给料的量。