用于润滑具有SIP润滑剂喷射器的大型低速二冲程发动机的方法和系统技术方案

使用旋涡喷射原理(SIP)，通过将润滑剂喷射器(4)设置在比活塞(32)的全冲程的1/5更靠近TDC的位置，该位置比在通常的船用柴油发动机中更近，实现大型低速二冲程发动机，特别是船用柴油发动机的润滑的改进。这能够通过重建汽缸衬垫(2)或者通过在汽缸(3)上增加新的安装孔实现。如果这样的重建不能实现，SIP原理的改进仍然能够通过引导喷雾朝向TDC或者朝向相比SIP阀的位置更靠近TDC的气缸衬垫(2)上的位置实现，例如当在垂直于汽缸轴的平面测量时，在大于30

【技术实现步骤摘要】
用于润滑具有SIP润滑剂喷射器的大型低速二冲程发动机的方法和系统


[0001]本专利技术涉及一种用于润滑大型低速二冲程发动机，例如船用柴油发动机或发电厂的燃气发动机或柴油发动机的方法，该发动机的汽缸中具有靠近活塞上止点(TDC)的润滑剂喷射器。

技术介绍

[0002]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。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。尽管减少了润滑油，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。
[0003]对于大型低速二冲程船用柴油发动机，存在多个不同的系统，包括将润滑油直接喷射在汽缸衬垫上或者注油管喷射在活塞表面。
[0004]另一种相对新的商业上称为旋涡喷射原理(SIP)的方法，是基于将润滑油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中进行了详细解释。润滑剂喷射器，是单向阀，其包括喷射器壳体，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，在阀壳体内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，该压力实质上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，润滑油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。
[0005]在这样的大型船用发动机，多个喷射器在垂直于汽缸轴的平面上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WO02/35068、WO2004/038189、WO2005/124112、WO2010/149162、WO2012/126480、WO2012/126473和WO2014/048438中公开，在此通过引用并入此文。
[0006]传统上，发动机汽缸构造为具有开口，用于将油喷射器置于距离汽缸的上止点(TDC)一段距离处，其中，该距离大约为汽缸全冲程的1/3或更多。然而，为了增加汽缸的长度，考虑润滑喷嘴是否应该朝向TDC进一步移动，以便保障汽缸中靠近TDC处的适当润滑，该处温度高且对适当润滑的需求是最关键的。对于直接应用到活塞上的注油管，这样的考虑已经在2013年上海召开的CIMAC会议上，在三宅等人的文章“论文编号：177与增加冲程/缸径比有关的气缸衬垫和活塞环润滑问题”中公开，并由国际内燃机委员会出版。在这些实验中，已经发现润滑阀的位置与上止点之间为1.2m的大距离导致油没有被刮入燃烧室。从燃烧室中油更新和硫酸中和的角度看，润滑阀重定位为更靠近上止点，距离上止点0.3m更为
有利，因为67％的油将被刮入燃烧室。然而，对于整个汽缸的整体润滑，两级润滑大大改善了这种情况，其中20％的油被刮入燃烧室。
[0007]相比注油管刮入汽缸的上部，对于SIP润滑，应特别考虑，因为部分来自SIP阀喷嘴的喷雾向着TDC螺旋上升并进入燃烧室，因此尽管SIP喷嘴到TDC距离较大，仍然提供了更好的润滑。这也是为什么从注油管刮油变换为SIP润滑已经证实是总体改进的情况。同样由于这些原因，通常认为SIP喷射器移动至更靠近TDC的位置不会带来任何改善，来证明汽缸衬垫的改动是合理的。特别是类似三宅等人发现的重定位注油管润滑阀的改进也是不能期望的。因此，尽管可推测将更多传统润滑系统中套管喷嘴或喷射喷嘴进一步向TDC移动，由于油的螺旋涡流运输，这些考虑看起来也并不适用于SIP润滑原理的润滑喷雾。
[0008]然而，尽管SIP润滑系统有这些明显的优势，通常仍然有稳定的动机进行改进。

技术实现思路

[0009]因此本专利技术的目的在于提供本技术的改进。特别地，一个目的在于改进SIP阀的润滑。另一个目的在于降低大型低速二冲程发动机中汽缸上的磨损，特别是在船用柴油发动机中。这些目的通过如下所详细描述的大型低速二冲程发动机中的润滑改进的方法实现。
[0010]尽管，自引入以来，SIP润滑原理就被认为是油套管润滑的改善，因为喷雾向TDC打旋并润滑燃烧室，最近在SIP润滑中，通过将SIP喷射器设置在更靠近TDC的位置，实验上实现了润滑方面的进一步改进。特别地，假如SIP喷射器与TDC的相对距离为活塞的全冲程的1/8而不是1/3，在汽缸衬垫中实验性地发现比预期更少的磨损。在更换汽缸衬垫后的发动机的机械磨合期，也称为适应期，发现新衬垫中的磨损并不大于运行超过1000小时的汽缸。这是最令人惊讶的，因为已知更换汽缸衬垫后发动机磨合期中的磨损远远大于磨合期后的磨损。因此，尽管相比其他润滑系统，SIP润滑具有早期普遍优势和更优的性能，进一步的改进是可能的。
[0011]尽管实验在SIP喷射器与TDC的相对距离为全冲程的1/8处进行，人们认为对于改进的SIP润滑，该距离能够扩展到全冲程的1/6或者甚至1/5，SIP喷射器的该位置比在传统发动机中更靠近TDC，传统发动机中通常为全冲程的1/3左右。由于实验需要很长时间这一事实，尚未提供在1/6和1/5的相对距离也能达到的效果的实验证据，但是，全面的技术考虑和首次定性指标似乎支持这一点。
[0012]通过相应构建气缸衬垫为从一开始就具有靠近TDC的安装孔或者通过在现有气缸衬垫上增加比原安装孔更靠近TDC的新的安装孔，能够实现将SIP喷射器相对TDC重定位。
[0013]在不可能重新构建气缸衬垫具有更靠近TDC的喷射器安装孔的情况下，SIP原理的改进还能够通过将润滑喷射方向从通常的朝向TDC为0
‑
20度改变为更大的角度来实现，例如当从垂直于汽缸轴的平面测量时在大于30
°
、大于40
°
甚至大于60
°
，以朝TDC或者朝汽缸衬垫上相比SIP阀更靠近TDC的位置引导来自SIP喷射器的喷雾。
[0014]通过引导喷雾朝向接近TDC的区域的改进被认为效率低于将喷雾喷射器设置在该区域中，然而，如果润滑剂喷射器不能设置为足够靠近TDC，则这可以是有用的替代方案，例如由于气缸衬垫周长的结构限制。在一些情况下为了进行优化，如果发现这是有利的，则可以将所描述的将喷射器靠近TDC设置和朝TDC喷射这两种方法组合。
[0015]术语大型低速二冲程发动机是指具有通常用于船或发电厂的尺寸的发动机，例如
具有的汽缸直径大于30cm或者甚至大于100cm。受关注的典型的发动机是柴油发动机，尽管也能够使用燃气驱动发动机。润滑系统和方法的特殊用途是用于船中的大型低速二冲程柴油发动机。
[0016]这样的发动机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种润滑大型低速二冲程发动机的方法，所述发动机包括内部具有活塞(32)的汽缸(1)，所述活塞(32)沿上止点TDC和下止点BDC之间的纵向汽缸轴(33)往复运动，TDC和BDC之间的距离对应于全冲程；所述汽缸(1)设置有多个在TDC和BDC之间沿汽缸(1)的周长分布的润滑剂喷射器(4)，用于在周长上的各种位置将润滑剂喷射入汽缸(1)，其中所述方法包括设置具有喷雾喷嘴(14)的润滑剂喷射器(4)，喷雾喷嘴具有用于在喷射方向喷射喷雾的孔(14
’
)，所述喷射方向为所述喷雾中液滴的平均方向；所述方法包括，在发动机运行期间，在活塞(32)朝TDC移动经过润滑剂喷射器之前，通过润滑剂喷射器(4)将具有润滑油雾化液滴的喷雾重复喷射入汽缸(1)中的吹扫气体中，以通过在朝向TDC的方向，使用朝着TDC的吹扫空气的旋涡运动(9)输送雾化液滴，使雾化液滴在吹扫气体中扩散并将雾化液滴分布在汽缸壁(3)上；其特征在于，所述方法还包括将润滑剂喷射器(4)设置在距离TDC的特定距离处，所述特定距离大于所述活塞(32)的全冲程的1/5，并且将润滑剂喷射器安装为，从垂直于汽缸轴(33)的平面(38)测量时，其喷射方向(36)的角度(37)大于特定角度，其中所述特定角度为30度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述角度(37)在45度
‑
80度之间。3.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法包括将所述润滑剂喷射器安装为喷射方向朝向所述汽缸衬垫(2)上的区域，所述区域位于TDC和距离TDC第一特定距离D之间，所述第一特定距离D少于或等于活塞(32)全冲程的1/5。4.根据权利要求3所述的方法，所述第一特定距离D少于或等于活塞全冲程的1/6。5.根据权利要求3所述的方法，所述第一特定距离D少于或等于活塞全冲程的1/8。6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述特定距离大于活塞(32)全冲程的1/3。7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法包括在25巴
‑
100巴之间的压力下向润滑剂喷射器(4)提供润滑油，用于高压喷射。8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法包括设置具有喷雾喷嘴(14)的润滑剂喷射器(4)，所述喷雾喷嘴(14)具有孔(14
’
)，用于喷射喷雾，所述孔(14
’
)直径为0.1
‑
0.8mm之间。9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法包括在汽缸衬垫(2)上设置凹槽(6)，喷雾能够基本不受阻碍地通过所述凹槽沿喷射方向从润滑剂喷射器(4)的喷嘴(14)传播入汽缸...

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