[发明专利]具有SIP润滑剂喷射器的大型低速二冲程发动机

说明书

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°或者甚至大于60°的角度下。这两个改进能够结合。

技术领域

本发明涉及一种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，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。

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。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。

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。

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。

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。

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。