(57)【要約】  大型低速２ストロークエンジン及びこのエンジンを潤滑する方法は、潤滑油を放出するために加圧する、例えばソレノイドプランジャ（２４）を有するソレノイドコイル（２３）である、内部電気ポンプシステム（２１）を含む噴射器（４）を備える。【選択図】図２【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ（１）を備えた大型低速２ストロークエンジンであって、前記シリンダ（１）は、内部に往復式ピストンを備え、前記シリンダ（１）の周囲に沿って分散配置され周囲上の様々な位置で前記シリンダ（１）の中に潤滑油を噴射するための複数の噴射器（４）をさらに備え、前記エンジンは、前記噴射器（４）のうちの少なくとも１つによる前記潤滑油の噴射の量及びタイミングを制御するために制御装置（１１）をさらに備え、前記噴射器（４）の各々は、
−潤滑油給送導管（９）から潤滑油を受け取るための潤滑油入口ポート（１２）と、
−前記入口ポート（１２）から前記シリンダ（１）の中に潤滑油を噴射するための前記シリンダ（１）の中に延びるノズル開口部（５’）を備えたノズル（５）と、
−噴射サイクルの間に前記ノズル開口部（５’）への潤滑油の流れを開放及び閉鎖するための前記ノズル（５）の出口弁システム（１５）であって、前記出口弁システム（１５）は、圧力が前記出口弁システム（１５）において所定の限度を超えて上昇した状態での噴射フェーズの間にノズル開口部（５’）への潤滑油の流れを開放し、前記噴射フェーズの後で前記出口弁システム（１５）を閉鎖するように構成される、出口弁システム（１５）と、
−噴射フェーズにおいて往復式プランジャ部材（２９）を移動させるためのポンプシステムであって、前記プランジャ部材（２９）は、前記噴射フェーズの間に移動することで噴射器（４）内部の所定の潤滑油量に作用して、前記所定の潤滑油量の潤滑油の圧力を上昇させて、前記潤滑油を前記出口弁システム（１５）及び前記ノズル開口部（５’）を介して前記シリンダ（１）の中に圧送するように構成される、ポンプシステムと、
を備え、
前記噴射器内部の前記ポンプシステムは、電気制御信号を受け取るために前記制御装置（１１）に電気的に接続される電動ポンプシステム（２１）であり、前記ポンプシステムは、前記電気信号を受けて、噴射フェーズにおいて前記プランジャ部材（２９）の電動動作を引き起こすように構成される、エンジン。
【請求項２】
前記電動ポンプシステム（２１）は、ソレノイドコイル（２３）及び前記ソレノイドコイル（２３）の電気的励起状態で前記ソレノイドコイル（２３）によって駆動される往復式ソレノイドプランジャ（２４）を備え、前記ソレノイドプランジャは、前記ソレノイドプランジャ（２４）及び前記プランジャ部材（２９）を一緒に駆動するために、前記プランジャ部材（２９）に結合される、請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
前記噴射器（４）は、潤滑油を前記潤滑油入口ポート（１２）から前記ノズル（５）に流すために潤滑油入口ポート（１２）をノズル（５）に接続する潤滑油導管（１６’）を備え、前記潤滑油導管（１６’）は、ノズル（５）に隣接する前室（１６Ｂ）及び前記ノズル（５）から離れた後室（１６Ａ）を備え、前記前室（１６Ｂ）は、前記所定の潤滑油量を収容し、前記噴射器（４）は、各噴射フェーズの間で潤滑油を前記後室（１６Ａ）から前記前室（１６Ｂ）に流すために前記前室（１６Ｂ）を前記後室（１６Ａ）と接続するように構成され、さらに前記プランジャ部材（２９）の前方移動によって潤滑油が前記前室（１６Ｂ）で加圧されかつ前記ノズル開口部（５’）を介して前記前室（１６Ｂ）から排出される際に、潤滑油の前室（１６Ｂ）からの逆流を防止するために、噴射フェーズにおいて前記前室（１６Ｂ）を後室（１６Ａ）から切り離すように構成される、請求項１又は２に記載のエンジン。
【請求項４】
前記噴射器（４）は、前記噴射フェーズにおいて前記前室（１６Ｂ）を前記後室（１６Ａ）から切り離すために、前記前室（１６Ｂ）と前記後室（１６Ａ）との間に逆止弁（３４）を備え、前記逆止弁（３４）は、前記プランジャ部材（２９）の前方移動の間に前記前室（１６Ｂ）内の潤滑油圧力を上昇させることで前記逆止弁（３４）を閉じ、前記プランジャ部材（２９）の後方移動の間に前記前室（１６Ｂ）の潤滑油圧力を低下させることで前記逆止弁（３４）を開き、これにより流体流れが前記プランジャ部材（２９）の後方移動の間に前記後室（１６Ａ）から前記前室（１６Ｂ）へ潤滑油を吸引するために前記前室（１６Ｂ）を前記後室（１６Ａ）に接続するように構成される、請求項３に記載のエンジン。
【請求項５】
前記噴射器（４）は、前記噴射フェーズにおいて前記前室（１６Ｂ）を前記後室（１６Ａ）から切り離すために、内部に前記プランジャ部材（２９）が摺動自在に配置されたブッシング（３３）を備え、前記プランジャ部材（２９）は、前記ブッシング（３３）の中に及び外に往復摺動し、それによって交互に開閉されるように構成された流れ開口部（３１）を備え、もしくは、前記ブッシングは、前記ブッシング（３３）内の前記プランジャ部材（２９）の往復移動によって交互に開閉するように構成された流れ開口部（３１）を備え、前記流れ開口部（３１）は、開放時に潤滑油を流れ開口部（３１）を介して前記後室（１６Ａ）から前記前室（１６Ｂ）へ流すために前室（１６Ｂ）を後室（１６Ａ）に接続するように構成され、さらに潤滑油が前記噴射フェーズにおいて前記プランジャ部材（２９）の前記前方移動によって前記ノズル開口部（５’）を介して前記前室（１６Ｂ）から排出される場合の閉鎖時に潤滑油の前記前室（１６Ｂ）からの逆流を防止するために、前記前室（１６Ｂ）を前記後室（１６Ａ）から切り離すように構成される、請求項３に記載のエンジン。
【請求項６】
シリンダ（１）を備えた大型低速２ストロークエンジンを潤滑する方法であって、前記シリンダ（１）は、内部に往復式ピストンを備え、前記シリンダ（１）の周囲に沿って分散配置され周囲上の様々な位置で前記シリンダ（１）の中に潤滑油を噴射するための複数の噴射器（４）をさらに備え、前記エンジンは、前記噴射器（４）のうちの少なくとも１つによる前記潤滑油の噴射の量及びタイミングを制御するために制御装置（１１）をさらに備え、前記噴射器（４）の各々は、
−潤滑油給送導管（９）から潤滑油を受け取るための潤滑油入口ポート（１２）と、
−前記入口ポート（１２）から前記シリンダ（１）の中に潤滑油を噴射するための前記シリンダ（１）の中に延びるノズル開口部（５’）を備えたノズル（５）と、
−噴射サイクルの間に前記ノズル開口部（５’）への潤滑油の流れを開放及び閉鎖するための前記ノズル（５）の出口弁システム（１５）であって、前記出口弁システム（１５）は、圧力が前記出口弁システム（１５）において所定の限度を超えて上昇した状態での噴射フェーズの間にノズル開口部（５’）への潤滑油の流れを開放し、前記噴射フェーズの後で前記出口弁システム（１５）を閉鎖するように構成される、出口弁システム（１５）と、
−噴射フェーズにおいて往復式プランジャ部材（２９）を移動させるためのポンプシステムであって、前記プランジャ部材（２９）は、前記噴射フェーズの間に移動することで噴射器（４）内部の所定の潤滑油量に作用して、前記所定の潤滑油量の潤滑油の圧力を上昇させて、前記潤滑油を前記出口弁システム（１５）及び前記ノズル開口部（５’）を介して前記シリンダ（１）の中に圧送するように構成される、ポンプシステムと、
を備え、
前記噴射器内部の前記ポンプシステムは、電気制御信号を受け取るために前記制御装置（１１）に電気的に接続される電動ポンプシステム（２１）であり、前記ポンプシステムは、前記電気信号を受けて、噴射フェーズにおいて前記プランジャ部材（２９）の電動動作を引き起こすように構成され、
前記方法は、
前記ポンプシステム（２１）によって、前記制御装置（１１）から電気制御信号を受け取り、その結果として、前記往復式プランジャ部材（２９）を移動させて噴射フェーズを開始し、噴射器（４）内部で所定の潤滑油量の圧力を上昇させ、圧力上昇によって前記所定の潤滑油量を前記出口弁システム（１５）及び前記ノズル開口部（５’）を介して前記シリンダ（１）の中に圧送する段階と、
前記噴射フェーズの終了時、前記プランジャ部材（２９）を後退させて前記出口弁システム（１５）を閉鎖させる段階と、
を含む、方法。
【請求項７】
前記電動ポンプシステム（２１）は、ソレノイドコイル（２３）及び前記ソレノイドコイル（２３）の電気的励起状態で前記ソレノイドコイル（２３）によって駆動される往復式ソレノイドプランジャ（２４）を備え、前記ソレノイドプランジャは、前記ソレノイドプランジャ（２４）及び前記プランジャ部材（２９）を一緒に駆動するために、前記プランジャ部材（２９）に結合され、前記方法は、前記噴射フェーズにおいて前記ソレノイドプランジャ（２４）によって前記プランジャ部材（２９）を移動させる段階を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記噴射器（４）は、潤滑油を前記潤滑油入口ポート（１２）から前記ノズル（５）に流すために潤滑油入口ポート（１２）をノズル（５）に接続する潤滑油導管（１６’）を備え、前記潤滑油導管（１６’）は、ノズル（５）に隣接する前室（１６Ｂ）及び前記ノズル（５）から離れた後室（１６Ａ）を備え、前記前室（１６Ｂ）は、前記所定の潤滑油量を収容し、
本方法は、各噴射フェーズの間で前記前室（１６Ｂ）を前記後室（１６Ａ）と接続して、前記前室（１６Ｂ）を満たすために潤滑油を前記後室（１６Ａ）から前記前室（１６Ｂ）への流れを引き起こし、さらに、前記プランジャ部材（２９）の前方移動によって潤滑油が前記前室（１６Ｂ）で加圧されかつ前記ノズル開口部（５’）を介して前記前室（１６Ｂ）から排出される際に、潤滑油の前室（１６Ｂ）からの逆流を防止するために、噴射フェーズにおいて前記前室（１６Ｂ）を後室（１６Ａ）から切り離す段階を含む、請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
前記噴射器（４）は、前記噴射フェーズにおいて前記前室（１６Ｂ）を前記後室（１６Ａ）から切り離すために、前記前室（１６Ｂ）と前記後室（１６Ａ）との間に逆止弁（３４）を備え、
前記方法は、前記プランジャ部材（２９）の前方移動の間に前記前室（１６Ｂ）内の潤滑油圧力を上昇させることで前記逆止弁（３４）を閉じ、前記プランジャ部材（２９）の後方移動の間に前記前室（１６Ｂ）の潤滑油圧力を低下させることで前記逆止弁（３４）を開き、これにより流体流れが前記プランジャ部材（２９）の後方移動の間に前記後室（１６Ａ）から前記前室（１６Ｂ）へ潤滑油を吸引するために前記前室（１６Ｂ）を前記後室（１６Ａ）に接続する段階を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記噴射器（４）は、内部に前記プランジャ部材（２９）が摺動自在に配置されたブッシング（３３）を備え、前記プランジャ部材（２９）は、前記ブッシング（３３）の中に及び外に往復摺動し、それによって交互に開閉されるように構成された流れ開口部（３１）を備え、もしくは、前記ブッシングは、前記ブッシング（３３）内の前記プランジャ部材（２９）の往復移動によって交互に開閉するように構成された流れ開口部（３１）を備え、前記流れ開口部（３１）は、開放時に潤滑油を流れ開口部（３１）を介して前記後室（１６Ａ）から前記前室（１６Ｂ）へ流すために前室（１６Ｂ）を後室（１６Ａ）に接続するように構成され、さらに潤滑油が前記噴射フェーズにおいて前記プランジャ部材（２９）の前記前方移動によって前記ノズル開口部（５’）を介して前記前室（１６Ｂ）から排出される場合の閉鎖時に潤滑油の前記前室（１６Ｂ）からの逆流を防止するために、前記前室（１６Ｂ）を前記後室（１６Ａ）から切り離すように構成される、
前記方法は、
前記噴射フェーズにおいて、前記プランジャ部材（２９）を前記ブッシング（３３）の内部で前記ノズルに向かって前方に駆動して、前記前室（１６Ｂ）と前記後室（１６Ａ）との間の流れ連通を切り離すために前記流路を閉じる段階と、
前記噴射フェーズの終了時、前記プランジャ部材（２９）を後退させることで前記前室（１６Ｂ）内に前記後室内よりも低い圧力を引き起こし、その後、前記後退の間に前記流路（３１）を開放し、差圧によって前記後室（１６Ａ）から前記流路（３１）を通って前記前室（１６Ｂ）の中への潤滑油の流れを引き起こす段階と、
を含む。請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
請求項１−５のいずれか一項に記載のエンジンのための又は請求項６−１０のいずれか一項に記載の方法のための噴射器であって、
−潤滑油給送導管（９）から潤滑油を受け取るための潤滑油入口ポート（１２）と、
−前記入口ポート（１２）から前記シリンダ（１）の中に潤滑油を噴射するための前記シリンダ（１）の中に延びるノズル開口部（５’）を備えたノズル（５）と、
−噴射サイクルの間に前記ノズル開口部（５’）への潤滑油の流れを開放及び閉鎖するための前記ノズル（５）の出口弁システム（１５）であって、前記出口弁システム（１５）は、圧力が前記出口弁システム（１５）において所定の限度を超えて上昇した状態での噴射フェーズの間にノズル開口部（５’）への潤滑油の流れを開放し、前記噴射フェーズの後で前記出口弁システム（１５）を閉鎖するように構成される、出口弁システム（１５）と、
−噴射フェーズにおいて往復式プランジャ部材（２９）を移動させるためのポンプシステムであって、前記プランジャ部材（２９）は、前記噴射フェーズの間に移動することで噴射器（４）内部の所定の潤滑油量に作用して、前記所定の潤滑油量の潤滑油の圧力を上昇させて、前記潤滑油を前記出口弁システム（１５）及び前記ノズル開口部（５’）を介して前記シリンダ（１）の中に圧送するように構成される、ポンプシステムと、
を備え、
前記噴射器内部の前記ポンプシステムは、電気制御信号を受け取るために前記制御装置（１１）に電気的に接続される電動ポンプシステム（２１）であり、前記ポンプシステムは、前記電気信号を受け取って、噴射フェーズにおいて前記プランジャ部材（２９）の電動動作を引き起こすように構成される、噴射器。
【請求項１２】
前記電動ポンプシステム（２１）は、ソレノイドコイル（２３）及び前記ソレノイドコイル（２３）の電気的励起状態で前記ソレノイドコイル（２３）によって駆動される往復式ソレノイドプランジャ（２４）を備え、前記ソレノイドプランジャは、前記ソレノイドプランジャ（２４）及び前記プランジャ部材（２９）を一緒に駆動するために、前記プランジャ部材（２９）に結合される、請求項１１に記載の噴射器。
【請求項１３】
前記プランジャ部材（２９）の移動長を調整するための調整機構（２６’）を備える、請求項１１又は１２に記載の噴射器。
【請求項１４】
前記調整機構は、ソレノイドプランジャ（２４）のための位置調整可能エンドストップを備える、請求項１２に従属する請求項１３に記載の噴射器。
【請求項１５】
前記プランジャ部材（２９）は、前記噴射フェーズの後で前記プランジャ部材（２９）の後退を引き起こすために、前記ノズル（５）から離れる方向にばね付勢される、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の噴射器。
【請求項１６】
前記噴射器（４）は、潤滑油を前記潤滑油入口ポート（１２）から前記ノズル（５）に流すために潤滑油入口ポート（１２）をノズル（５）に接続する潤滑油導管（１６’）を備え、前記潤滑油導管（１６’）は、ノズル（５）に隣接する前室（１６Ｂ）及び前記ノズル（５）から離れた後室（１６Ａ）を備え、前記前室（１６Ｂ）は、前記所定の潤滑油量を収容し、前記噴射器（４）は、各噴射フェーズの間で潤滑油を前記後室（１６Ａ）から前記前室（１６Ｂ）に流すために前記前室（１６Ｂ）を前記後室（１６Ａ）と接続するように構成され、さらに前記プランジャ部材（２９）の前方移動によって潤滑油が前記前室（１６Ｂ）で加圧されかつ前記ノズル開口部（５’）を介して前記前室（１６Ｂ）から排出される際に、潤滑油の前室（１６Ｂ）からの逆流を防止するために、噴射フェーズにおいて前記前室（１６Ｂ）を後室（１６Ａ）から切り離すように構成される、請求項１１から１５のいずれか一項に記載の噴射器。
【請求項１７】
前記噴射器（４）は、前記噴射フェーズにおいて前記前室（１６Ｂ）を前記後室（１６Ａ）から切り離すために、前記前室（１６Ｂ）と前記後室（１６Ａ）との間に逆止弁（３４）を備え、前記逆止弁（３４）は、前記プランジャ部材（２９）の前方移動の間に前記前室（１６Ｂ）の潤滑油圧力を上昇させることで前記逆止弁（３４）を閉じ、前記プランジャ部材（２９）の後方移動の間に前記前室（１６Ｂ）の潤滑油圧力を低下させることで前記逆止弁（３４）を開き、これにより流体流れが前記プランジャ部材（２９）の後方移動の間に前記後室（１６Ａ）から前記前室（１６Ｂ）へ潤滑油を吸引するために前記前室（１６Ｂ）を前記後室（１６Ａ）に接続するように構成される、請求項１６に記載の噴射器。
【請求項１８】
前記噴射器（４）は、内部に前記プランジャ部材（２９）が摺動自在に配置されたブッシング（３３）を備え、前記プランジャ部材（２９）は、前記ブッシング（３３）の中に及び外に往復摺動し、それによって交互に開閉されるように構成された流れ開口部（３１）を備え、もしくは、前記ブッシングは、前記ブッシング（３３）内の前記プランジャ部材（２９）の往復移動によって交互に開閉するように構成された流れ開口部（３１）を備え、前記流れ開口部（３１）は、開放時に潤滑油を流れ開口部（３１）を介して前記後室（１６Ａ）から前記前室（１６Ｂ）へ流すために前室（１６Ｂ）を後室（１６Ａ）に接続するように構成され、さらに潤滑油が前記噴射フェーズにおいて前記プランジャ部材（２９）の前記前方移動によって前記ノズル開口部（５’）を介して前記前室（１６Ｂ）から排出される場合の閉鎖時に潤滑油の前記前室（１６Ｂ）からの逆流を防止するために、前記前室（１６Ｂ）を前記後室（１６Ａ）から切り離すように構成される、請求項１６に記載の噴射器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大型低速２ストロークエンジン及びそのようなエンジンを潤滑する方法、並びにこのようなエンジン及び方法のための電気ポンプシステムを備えた噴射器に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境保護への重点的な取り組みにより、船舶用エンジンからの排出物削減に関する努力が行われている。これには、このようなエンジンの潤滑システムを確実に最適化することも必要である。また、これには競争の激化が加わるとともに、船舶の運航コストのかなりの部分であるという理由でオイル消費の減少という経済的な側面も加わる。オイル消費の減少によってディーゼルエンジンの寿命が損なわれるべきではないので、潤滑油の減少にも関わらず適切な潤滑を行うことがさらなる懸念となっている。従って、潤滑に関連する着実な改善が必要とされている。
【０００３】
大型低速２ストローク船舶用ディーゼルエンジンの潤滑には、シリンダライナ上への潤滑油の噴射又はピストンリングへのオイルクイルの噴射を含む、いくつかの異なるシステムが存在する。ディーゼルエンジンの一例は欧州公開第ＥＰ２１７７７２０号に開示されている。
【０００４】
従って、様々なタイプのエンジン及び構成要素のための潤滑システムは、米国公開第２００４０／１２９２３７号、米国公開第２００２／０１４４８６５号、欧州公開第０９５３７６４号、欧州公開第１００１１６７号、米国公開第２０１１／００８３６３４号に開示されている。燃料噴射ポンプは、米国公開第２０１０／０３００４０７号に開示されている。
【０００５】
船舶用エンジン用の潤滑油噴射器の一例は、欧州特許第１７６７７５１号に開示されており、シリンダライナ内部のノズル通路への潤滑油の経路を可能にするために逆止弁が使用されている。逆止弁は、ノズル通路のすぐ上流側の弁座に往復動式ばね押しボールを備え、ボールは加圧された潤滑油によって変位する。ボール弁は、例えば１９２３年の英国特許第２１４９２２号に開示されているように前世紀初頭まで遡る原理に基づいた伝統的な技術手段である。
【０００６】
欧州公開第１４２６５５７１号には、潤滑油噴射のためのノズルでの弁の開閉時間を制御するために、弁ニードル後方のパイロット圧を得るために開閉する電動式吸入弁システムを備える潤滑油噴射器が開示されている。
【０００７】
従来の潤滑と比較して、代替的な比較的新しい潤滑方法は、商業的スワールインジェクション型（ＳＩＰ）と呼ばれる。これは、潤滑油の霧状の液滴の噴霧をシリンダ内部の掃気スワール渦に噴射することに基づく。潤滑油は、螺旋状に上方に向かうスワール渦によりシリンダの上死点（ＴＤＣ）に向かって引き寄せられ、薄い均一な層としてシリンダ壁に外向きに押し付けられる。これについては、国際公開第２０１０／１４９１６２号及び国際公開第２０１６／１７３６０１号に詳細に説明されている。噴射器は、典型的には弁ニードルである往復動式弁部材が内部に設けられた噴射器ハウジングを備える。弁部材は、例えばニードル先端部を用いて、ノズル開口部への潤滑油の通路を正確なタイミングに従って開閉する。現在のＳＩＰシステムでは、霧状の液滴の噴霧が通常３５〜４０ｂａｒの圧力で行われ、この圧力は、シリンダ内に導入される小さなオイル噴流と協働するシステムに使用される１０ｂａｒ未満の油圧よりもかなり高い。一部のタイプのＳＩＰ弁では、高圧の潤滑油を用いてばね式の弁部材をばね力に抗してノズル開口部から離して動かすことにより、高圧のオイルが霧状の液滴としてそこから放出されるようになる。オイルの排出は、弁部材上の油圧低下につながり、潤滑油噴射器に再び高圧の潤滑油が供給される次の潤滑油サイクルまで弁部材は元の位置に戻るようになる。
【０００８】
このような大型船舶用エンジンでは、複数の噴射器がシリンダの周りに円形に配置され、各噴射器は、各噴射器からシリンダ内に潤滑油の噴流又は噴霧を供給するため、先端に１又は２以上のノズル開口部を備える。船舶用エンジンにおけるＳＩＰ潤滑油噴射器システムの例は、国際公開第２００２／３５０６８号、国際公開第２００４／０３８１８９号、国際公開第２００５／１２４１１２号、国際公開第２０１０／１４９１６２号、国際公開第２０１２／１２６４８０号、国際公開第２０１２／１２６４７３号、国際公開第２０１４／０４８４３８号、及び国際公開第２０１６／１７３６０１号に開示される。
【０００９】
ＳＩＰ噴射の場合、オイル消費を最小限に抑えるという目的に加えて、正確に制御された時間調整が必須である。この理由から、ＳＩＰシステムは、噴射サイクルの間の迅速な反応応答のために特別に設計される。
【００１０】
国際公開第０２／３５０６８号には、ポンプシステムを含む噴射器が開示されており、噴射フェーズにおいて往復式プランジャ部材が、噴射器内部の所定の潤滑油量の圧力上昇をもたらしてこの所定の潤滑油量をノズル開口部から圧送するために、ノズルに向かって前方に移動する。このポンプシステムは、制御装置から噴射器に供給される高圧オイルで作動される。制御装置は、一元的に全ての噴射器に高圧オイルを供給する。各噴射器は、往復式プランジャのストローク長を調整するための制御可能なモータを有する。このシステムは、噴射を制御装置から送出される高圧オイルによって一元的に調整し、この調整が噴射の時間及び頻度に関して全ての噴射器に同一に作用する点で単純である。しかしながら、このシステムは、個別の噴射器による噴射タイミング及び頻度の個別の調整に関して柔軟性に欠けている。
【００１１】
一般に、明らかなＳＩＰ潤滑システムの利点及び噴射器用の進歩した注入システムにもかかわらず、一般に、改善に対する変わらない動機付けが存在する。特に、潤滑油の噴射タイミング及び頻度に関する柔軟性への要求がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】欧州公開第ＥＰ２１７７７２０号
【特許文献２】米国公開第２００４０／１２９２３７号
【特許文献３】米国公開第２００２／０１４４８６５号
【特許文献４】欧州公開第０９５３７６４号
【特許文献５】欧州公開第１００１１６７号
【特許文献６】米国公開第２０１１／００８３６３４号
【特許文献７】米国公開第２０１０／０３００４０７号
【特許文献８】欧州特許第１７６７７５１号
【特許文献９】英国特許第２１４９２２号
【特許文献１０】欧州公開第１４２６５５７１号
【特許文献１１】国際公開第２０１０／１４９１６２号
【特許文献１２】国際公開第２０１６／１７３６０１号
【特許文献１３】国際公開第２００２／３５０６８号
【特許文献１４】国際公開第２００４／０３８１８９号
【特許文献１５】国際公開第２００５／１２４１１２号
【特許文献１６】国際公開第２０１０／１４９１６２号
【特許文献１７】国際公開第２０１２／１２６４８０号
【特許文献１８】国際公開第２０１２／１２６４７３号
【特許文献１９】国際公開第２０１４／０４８４３８号
【特許文献２０】国際公開第２０１６／１７３６０１号
【特許文献２１】国際公開第０２／３５０６８号
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Ｒａｔｈｅｓａｎ  Ｒａｖｅｎｄｒａｎ、外４名、「２ストローク船舶エンジンで使用される潤滑オイルのレオロジー挙動」、産業用潤滑及びトライボロジ、２０１７年、第６９巻、第５号、ｐ．７５０−７５３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従って、本発明の目的は、当技術分野における改善をもたらすことである。特定の目的は、噴射器による潤滑油放出のより良い速度及び体積制御を提供することである。特に、大型低速２ストロークエンジンにおいてＳＩＰ弁で潤滑を改善することを目的とする。これらの目的は、以下に説明する複数の噴射器を備えた大型低速２ストロークエンジン、このエンジンを潤滑する方法、及びこのエンジン及び方法のために噴射器によって達成される。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
大型低速２ストロークエンジンは、内部に往復式ピストンを有するシリンダを備え、複数の噴射器が、噴射フェーズの間にシリンダの周囲の様々な位置に潤滑油を噴射するためにシリンダの周囲に沿って分散配置される。例えば、大型低速２ストロークエンジンは、船舶用エンジン又は発電プラントの大型エンジンである。一般的に、エンジンはディーゼル燃料又はガス燃料を燃焼させる。
【００１６】
エンジンはさらに制御装置を備える。制御装置は、噴射フェーズの間に噴射器による潤滑油噴射の量及びタイミングを制御するように構成される。随意的に、制御装置によって噴射頻度も制御される。高精度噴射に関して、制御装置がコンピュータに電子的に接続されること又はコンピュータを備えることは好都合であり、コンピュータは、エンジンの実際の状態及び動作に関するパラメータを監視する。このようなパラメータは、最適化された噴射の制御に役立つ。随意的に、制御装置は、既存のエンジンをアップグレードするためのアドオンシステムとして設けられる。さらなる有利なオプションは、制御装置を、監視用ディスプレイと、噴射プロファイル及び随意的にエンジンの状態に関するパラメータの調整及び／又はプログラミング用の入力パネルとを備えるヒューマンマシンインタフェース（ＨＭＩ）へ接続することである。電子的接続は、随意的に有線又は無線、もしくはそれらの組み合わせである。
【００１７】
用語「噴射器」は、潤滑油入口と、潤滑油出口としてノズル開口部を備えた単一の噴射ノズルとを備えたハウジングと、ノズル開口部への潤滑油の通路を開閉するハウジング内部の可動部材とを備える噴射弁システムに使用される。噴射器は、シリンダ壁を貫通してシリンダ内に延びる単一のノズルを有するが、噴射器が適切に取り付けられる場合、ノズル自体は、随意的に複数の開口部を有する。例えば、複数の開口部を備えたノズルは、国際公開２０１２／１２６４８０号に開示される。
【００１８】
用語「噴射フェーズ」は、潤滑油が噴射器によってシリンダ内に噴射されている時間に関して使用される。用語「アイドルフェーズ」は、各噴射フェーズの間の時間に関して使用される。用語「噴射サイクル」は、噴射シーケンスを開始して次の噴射シーケンスが始まるまでに掛かる時間に関して使用される。例えば、噴射シーケンスは単一の噴射を含み、その場合、噴射サイクルは、噴射フェーズの開始から次の噴射フェーズの開始までで計測される。噴射の「タイミング」という用語は、噴射器による噴射フェーズの開始をシリンダ内部のピストンの特定位置に対して相対的に調整することに関して使用される。噴射の「頻度」という用語は、エンジンの１回転当たりの噴射器による繰り返される噴射の回数に関して使用される。頻度が１の場合、１回転当たり１回の噴射がある。頻度が１／２の場合、２回転当たり１回の噴射がある。この用語法は、上述の従来技術に合致している。
【００１９】
実際の実施形態では、噴射器のハウジングは、潤滑油を受け入れるための潤滑油入口ポートを含む基部を備え、さらに基部をノズルと剛結合する流動室、通常は剛性円筒形流動室を備える。流動室は中空であり、従って、潤滑油が流動室内で基部からノズルに流動することを可能にする。噴射器の取り付け時、流動室がエンジンのシリンダ壁を貫通して延びるので、ノズルは流動室によってシリンダ内部に堅固に保持される。基部は、流動室の反対側の端部に設けられるので、通常はシリンダ壁の外側に位置する。例えば、噴射器は、外筒壁の上に取り付けるために基部にフランジを備える。
【００２０】
本発明を完全に理解するために、ポンプシステムから複数の噴射器を備えたシリンダまでのかなりの長さの潤滑油導管がシステムの不正確さをもたらすことが見出されていることが指摘される。長い導管は、高圧の潤滑油に曝された時に僅かに膨張して縮む傾向があり、噴射される潤滑油のタイミング及び量に僅かな不確定性をもたらす。さらに、潤滑油は噴射サイクルの間に微小な圧縮及び膨張を受け、これがその作用を強める。この作用は小さいが、噴射に関して数ミリ秒範囲の誤差をもたらし、これは、僅か１０ミリ秒又は１ミリ秒未満でさえある短いＳＩＰ噴射時間と比較してかなりのものとなる。このような不正確なタイミングの作用は、潤滑油の圧力が高くて噴射時間が短いために、ＳＩＰ潤滑システムにかなりの影響を及ぼす。また、噴射量は通常、噴射サイクルで加圧オイルがノズルに供給される時間の長さによって調整され、その場合、正確なタイミングに影響を与える不確定要因は、解消されないにしても最小限に抑える必要があることに留意されたい。噴射に関する改善は、様々な実施形態及び詳細を用いて以下に記載するようなシステム及び方法で達成される。
【００２１】
この問題を解決して噴射器による潤滑油放出のより良い速度及び体積制御を提供する目的を達成するために、各噴射器は、放出のために潤滑油を加圧するための内部電気ポンプシステムを備える。ポンプシステムは、噴射器ハウジング内部に往復式プランジャ部材を備え、往復式プランジャ部材は、電気駆動運動の間にノズルにおける潤滑油の圧力を上昇させて、噴射フェーズにおいてプランジャ部材の移動長によって放出のための潤滑油量を分注する。
【００２２】
上記の国際公開第２００２／３５０６８号に比べて、噴射器による潤滑油放出のより良い速度及び体積制御が達成されるだけでなく、別個の噴射器グループへの又は個別の各噴射器への放出の調整に関するさらなる柔軟性が達成される。また、上記の欧州公開第１４２６５７１号に対して、タイミング及び頻度の正確さが最適化される。
【００２３】
各噴射器は、ノズルにおいて、噴射フェーズの間に圧力がそこでの所定の限度を超えて上昇するとノズル開口部への潤滑油流動のために開くように、及び噴射フェーズ後にそれを閉じるように構成されたに出口弁システムを備える。出口弁システムは、シリンダからの背圧で閉じ、また、出口弁が開いていない限り、潤滑油がシリンダに入るのを防ぐ。さらに、出口弁システムは、噴射後の短い閉鎖時間を助け、噴射される潤滑油のタイミング及び体積の精度を高める。
【００２４】
例えば、出口弁システムは、出口逆止弁を備える。出口逆止弁において、出口弁部材、例えばボール、楕円体、プレート、又はシリンダには、出口弁ばねによって出口弁座に対して予応力が付与される。出口弁システムの上流側の流動室内に加圧された潤滑油が供給される状態では、予応力を付与するばね力は潤滑油の圧力によって打ち消され、その圧力がばね力よりも高くなると、出口弁部材は出口弁座から変位し、逆止出口弁は、ノズル開口部を介してシリンダ内に潤滑油を噴射するために開く。例えば、出口弁ばねは、ノズル開口部から離れる方向で弁部材に作用するが、反対の動きも可能である。
【００２５】
各噴射器は、典型的に共通潤滑油供給システムに接続された潤滑油給送導管から潤滑油を受け取るための潤滑油入口ポートを備える。上記システムは、噴射器の潤滑油入口ポートでの一定の潤滑油圧力を提供するのに十分である。
【００２６】
より詳細には、各噴射器は、ポンプシステムを作動させるために、制御装置から電気制御信号を受け取るために制御装置に電気的に接続された電動ポンプシステムを備える。ポンプシステムは、噴射フェーズにおいて制御信号を受け取った結果として作動すると、往復式プランジャ部材の電動動作を引き起こす。噴射フェーズ中の動作の間に、プランジャ部材は、噴射器内部の所定の潤滑油量に作用し、これによって所定の潤滑油量の潤滑油の圧力が上昇し、結果として、出口弁システム及びノズル開口部を介してシリンダの中への潤滑油の圧送をもたらす。
【００２７】
排出量は、プランジャの移動によって予め定められるので、所定の量からの偏差は、例えば詰まりによる、噴射器の漏出又は故障を示すことになる。
【００２８】
一部の実際の実施形態において、ポンプシステムは、噴射フェーズにおいて、ノズルに向かって往復式プランジャ部材を押し込むための電動式剛体押圧部材を備える。
【００２９】
噴射フェーズの終了時、プランジャ部材は、例えば予応力を付与するばねによって、又は能動的に電動ポンプシステムによって後退し、これによって出口弁システムが閉じる。
【００３０】
実際の実施形態において、往復式ソレノイドプランジャは、ソレノイドコイルの内部に設けられ、ソレノイドの電気的励起状態でソレノイドコイルによって駆動される。ソレノイドプランジャは、ソレノイドプランジャ及びプランジャ部材を一緒に駆動するために、プランジャ部材に結合される。例えば、押圧部材は、ソレノイドプランジャの延長線上に設けられる。
【００３１】
好都合には、噴射器内にはプランジャ部材の移動長を調節するための調整機構が設けられる。例えば、調整機構は、プランジャ部材に作用する。往復式ソレノイドプランジャを備えた実施形態において、ソレノイドプランジャのための位置調整可能エンドストップによる調整機構の一例が提供される。
【００３２】
随意的に、プランジャ部材は、噴射フェーズ後にプランジャ部材を後退させるためにノズルから離れる方向へばね付勢される。この機構は、回転作動する必要がある後退機構に比べて、単純で安価に製造及び実装するのが容易である。
【００３３】
一部の実施形態において、噴射器は、潤滑油を潤滑油入口ポートからノズルに流すために潤滑油入口ポートをノズルに接続する剛性潤滑油導管を備える。潤滑油導管は、ノズルに隣接する前室及びノズルから離れた後室を備える。前室は、プランジャ部材によってシリンダの中へ噴射するための所定の潤滑油量を収容する。
【００３４】
好都合には、噴射器は、各噴射フェーズの間で潤滑油導管の前室を後室と接続して両室の間の流れ連通をもたらすように構成される。さらにプランジャ部材の前方移動によって潤滑油が前室で加圧されかつノズル開口部を介して前室から排出される際に、潤滑油の前室からの逆流を防止するために、噴射フェーズにおいて前室を後室から切り離すように構成される、各噴射フェーズの間で、後室からの潤滑油は前室に流入して前室を潤滑油で満たし、シリンダの中へ噴射するために加圧及び排出ができる状態になる。噴射フェーズにおいて、潤滑油の流れに関して、前室は後室から切り離され、これはプランジャ部材の前方移動によって潤滑油が前室で加圧されかつノズル開口部を介して前室から排出される際に、潤滑油の前室から後室の逆流を防止する。
【００３５】
例えば、前室と後室との間に弁機構が設けられ、噴射フェーズにおいて両室の間の連通のために開き、噴射フェーズ後に弁機構を閉じて前室を後室から切り離す。
【００３６】
一部の具体的な実施形態において、弁機構は前室と後室との間に逆止弁を備え、プランジャ部材の前方移動の間に前室内の上昇した潤滑油圧力によって閉じるように構成される。他方で、逆止弁は、プランジャ部材の後方移動の間に前室の低下した潤滑油によって開き、流体流れがプランジャ部材の後方移動の間に前室を後室に接続して後室から前室へ潤滑油を吸引する。
【００３７】
一部の別の具体的な実施形態において、弁機構は、内部にプランジャ部材が摺動自在に配置されたブッシングを備える。プランジャ部材は、ブッシング内のプランジャ部材の往復摺動によって、ブッシングの中に及び外に摺動するように構成された流路を備える。流路は、ブッシングの外にある場合、潤滑油が流路を介して後室から前室へ流れるのを可能にするために、前室を後室に接続するように構成される。流路は、さらに高圧の潤滑油が噴射フェーズにおいてプランジャ部材の前方移動によって出口弁システム及びノズル開口部を介して前室から排出される場合、潤滑油の前室から後室への逆流を防止するために、流路がブッシングの中に移動した場合に前室を後室から切り離すように構成される。
【００３８】
噴射フェーズにおいて、プランジャ部材がノズルに向かって前方に駆動される場合、流路は、ブッシングの外の位置からブッシングの中の位置にノズルに向かって駆動され、これにより流路は閉じて、前室と後室との間の流れ連通が切り離される。これは、プランジャ部材と周囲のブッシングとの間のしっかりした嵌合によって得られる。プランジャ部材の前方移動は、ノズル開口部を介してエンジンのシリンダの中への放出のために出口弁システムが開く圧力レベルに達するまでの、前室の中の潤滑油の圧力上昇を引き起こす。その後、プランジャ部材の前進によって潤滑油は前室からシリンダの中に圧送される。
【００３９】
噴射フェーズの終了後、プランジャ部材は再び後退し、これにより前室内の圧力が、オイル及び潜在的に潤滑油内の微量の水分が蒸発する圧力まで低下する。この状態は一般に真空と呼ばれるが、この体積は蒸発した液体で満たされる。プランジャが後退すると、流路はブッシングから外に移動することで再び開き、潤滑油は、後室から流路を通って前室の中に流れることができ、この流れは、後室内の圧力に対して前室内のより低い圧力によって引き起こされる。
【００４０】
プランジャ部材は、潤滑油がブッシングの内側とブッシング内のプランジャの外側との間の空間を通ってクリープ（ｃｒｅｅｐ）するのを防ぐために、ブッシング、典型的には円筒形のブッシングにしっかりと当接する。
【００４１】
例えば、流路は、プランジャ部材の外側をプランジャ部材の中の内部流路と接続し、内部流路は、前室と流れ連通状態になる。
【００４２】
代替案として、流路は、プランジャ部材ではなくブッシングに設けられ、プランジャ部材は、ブッシング内の往復移動の間に流路を開閉する。実際の実施形態において、往復式プランジャ部材は、前方移動の間に流路をしっかりと覆い、後退の間に、例えば後方移動の最後の部分で流路から離れる。
【００４３】
出口弁システムがノズル内に逆止弁を備え、逆止弁が弁座に対してばねで押し付けられる弁部材、例えばボールを備える場合、故障に対する高度の堅牢性が認められた。これらのシステムは単純であり、目詰まりのリスクは最小である。また、弁座は、特に弁部材がボールの場合に、自己浄化性があって偏摩耗をほとんど受けない傾向があり、そのため、長期に亘る高い信頼性が提供される。従って、噴射器は、従って、噴射器は単純で信頼性が高く、迅速かつ正確であり、低製造コストの標準的な構成部品で構築するのが容易である。
【００４４】
また、本発明は、例えば上述の欧州特許第１７６７７５１号に開示されるような、噴射器に高圧給送する弁システムが噴射器から離れて設けられるシステムに優る明確な利点を有する。噴射器は、上述のようにノズルのすぐ上流側の噴射器内部で潤滑油を圧縮するので、圧縮された潤滑油用の短くて剛性のある流動室を意味する。その結果、比較的長い従来技術の導管におけるオイルの微小な圧縮及び膨張が、導管自体の膨張と共に回避されるという理由で、噴射量及びタイミングの不確定性並びに不正確性が最小限になる。
【００４５】
また、噴射システムは単純で噴射器を個別に制御可能であり、これは、潤滑の最適化及び潤滑油消費量の最小化の大きな自由度を意味する。
【００４６】
例えば、噴射器は、０．１〜１ｍｍ、例えば０．２〜０．５ｍｍのノズル開口部を有するノズルを備え、オイルミストとも呼ばれる霧状の液滴の噴霧を放出するように構成される。
【００４７】
霧状の液滴の噴霧はＳＩＰ潤滑において重要であり、その場合、ピストンがＴＤＣに向かう移動の際に噴射器を通過するより前に、潤滑油の噴霧がシリンダ内部の掃気空気中に繰り返し噴射される。霧状の液滴は、ＴＤＣに向かう掃気空気のスワール渦運動のためにＴＤＣに向かう方向に運ばれるので、掃気空気中に拡散されてシリンダ壁上に分配される。噴霧の霧化は、ノズルにおける潤滑油噴射器内の高圧潤滑油による。この高圧噴射に関して、圧力は１０ｂａｒより高く、通常２５〜１００ｂａｒである。一例として、３０〜８０ｂａｒ、随意的に３５〜６０ｂａｒの幅がある。噴射時間は短く、通常は５〜３０ミリ秒（ｍｓｅｃ）程度である。しかしながら、噴射時間は、１ｍｓｅｃ又は１ｍｓｅｃ未満にさえ、例えば０．１ｍｓｅｃにまで調整することができる。従って、僅か数ｍｓｅｃの不正確さが、噴射プロファイルを有害に変えてしまう可能性があり、そういう理由で、上述したように、例えば０．１ｍｓｅｃの精度などの高い精度が必要とされる。
【００４８】
また、粘度は霧化に影響を与える。船舶用エンジンで使用される潤滑油は、通常、４０℃で約２２０ｃＳｔ、１００℃で２０ｃＳｔという典型的な動粘度を持ち、これは２０２〜３７ｍＰａ・ｓの粘度に換算される。有用な潤滑油の例は、高性能、船舶用ディーゼルエンジン・シリンダオイルのＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ（登録商標）Ｍｏｂｉｌｇａｒｄ（商標）５６０ＶＳである。船舶用エンジンに有用な他の潤滑油は、他のＭｏｂｉｌｇａｒｄ（商標）オイル並びにＣａｓｔｒｏｌ（登録商標）Ｃｙｌｔｅｃｈオイルである。船舶用エンジンに一般的に使用される潤滑油は、４０〜１００℃の範囲でほぼ同一の粘度プロファイルを有し、例えば０．１〜０．８ｍｍのノズル開口部径を有し、潤滑油がノズル開口部で３０〜８０ｂａｒの圧力を有し、温度が３０〜１００℃又は４０〜１００℃の範囲にある場合に、霧化に関して全てが有用である。また、Ｒａｔｈｅｓａｎ  Ｒａｖｅｎｄｒａｎ、Ｐｅｔｅｒ  Ｊｅｎｓｅｎ、Ｊｅｓｐｅｒ  ｄｅ  Ｃｌａｖｉｌｌｅ  Ｃｈｒｉｓｔｉａｎｓｅｎ、Ｂｅｎｎｙ  Ｅｎｄｅｌｔ、Ｅｒｉｃｋ  Ａｐｐｅｌ  Ｊｅｎｓｅｎによるこの主題に関する発表論文、「２ストローク船舶エンジンで使用される潤滑オイルのレオロジー挙動」、産業用潤滑及びトライボロジ、２０１７年、第６９巻、第５号、ｐ．７５０−７５３、ｈｔｔｐｓ：／／ｄｏｉ．ｏｒｇ／１０．１１０８／ＩＬＴ−０３−２０１６−００７５を参照されたい。
【００４９】
図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】エンジン内のシリンダの一部の概略図である。
【図２】噴射器を示す。
【図３】ノズルの実施例を示す。
【図４】ノズルの別の実施例を示す。
【図５】前室と後室との間の吸入弁を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
図１は、例えば船舶用ディーゼルエンジンなどの大型低速２サイクルエンジンのシリンダ１の半分を示す。シリンダ１は、シリンダ壁３の内側にシリンダライナ２を備える。シリンダ壁３の内部には、シリンダ１内に潤滑油を噴射するための複数の噴射器４が設けられている。図示のように、噴射器４は、円周に沿って隣接する噴射器４の間で同じ角距離でもって分散配置されるが、これは必須ではない。また、軸方向に変位した噴射器の配置、例えば噴射器が上死点（ＴＤＣ）に向かって１つおきに隣接する噴射器に対して相対的に変位した配置も可能なので、円周に沿う配置は必須ではない。
【００５２】
各噴射器４は、ノズル開口部５’を備えたノズル５を有し、ノズル開口部５’から微小液滴７と共に微細な霧状の噴霧８が高圧下でシリンダ１内に放出される。
【００５３】
例えば、ノズル開口部５’は、０．２〜０．５ｍｍなどの０．１〜０．８ｍｍの直径を有し、１０〜１００ｂａｒの圧力で、例えば２５〜１００ｂａｒ、随意的に３０〜８０ｂａｒ又はさらには５０〜８０ｂａｒの圧力で、潤滑油を微細な噴霧８に霧状化するが、これは、潤滑油の小さな噴流とは対照的である。シリンダ１内の掃気スワール渦１４は、シリンダライナ２上への潤滑油の均一な分配が得られるように、噴霧８を運んでシリンダライナ２に押し付ける。この潤滑システムは、本分野ではスワールインジェクション原理、ＳＩＰとして知られている。
【００５４】
しかしながら、改善された潤滑システムに関連して、例えば噴流をシリンダライナに向ける噴射器などの他の原理も想定される。
【００５５】
随意的に、シリンダライナ２は、噴射器４からの噴霧８又は噴流に適切な空間を提供するためのフリーカット６を備える。
【００５６】
噴射器４は、潤滑油供給源９’、例えばエンジンのオイル回路から潤滑油給送導管９を介して、一般的には共通給送導管９を介して潤滑油を受け取る。例えば、潤滑油給送導管９の圧力は、２５ｂａｒ以下又は１０ｂａｒ以下の範囲であり、この圧力は、ＳＩＰ弁に関する典型的には２５から１００ｂａｒ、随意的には３０から８０ｂａｒの範囲の圧力よりも低い。しかしながら、以下に説明するように、噴射器４が内部圧力上昇ポンプシステムを備えることで、ＳＩＰ噴射器としてこの噴射器を使用することが可能である。
【００５７】
噴射器４は、電気ケーブル１０を介して制御装置１１と電気的に接続する電気コネクタ１０’を備える。制御装置１１は、ノズル５を通じた噴射器４による潤滑油の噴射を制御するために噴射器４に電気制御信号を送る。図示のように、各噴射器４には一本のケーブル１０が設けられており、これによりそれぞれの噴射器４による噴射の個別の制御が可能になる。しかしながら、一本の電気ケーブル１０から電気制御信号を受け取ると全ての噴射器４が同時に噴射するように、一本の電気ケーブル１０を制御装置１１から全ての噴射器４に対して設けることも可能である。もしくは、制御装置１１から噴射器のサブグループ、例えば噴射器の２、３、４、５、又は６のサブグループに一本の電気ケーブル１０を設けることも可能であり、第１のサブグループは、第１のケーブル１０を介して制御装置によって制御され、第２のサブグループは、第２のケーブル１０を介して制御される。ケーブル及びサブグループの数は好ましい構成に応じて選択される。
【００５８】
制御装置１１から噴射器４への電気制御信号は、エンジンのシリンダ１内のピストン動作に同期した正確に時間調整されたパルスで提供される。
【００５９】
例えば、同期に関して、制御装置システム１１は、コンピュータ１１’を備えるか又はコンピュータ１１’に有線又は無線で電子的に接続され、コンピュータ１１’は、例えば、速度、負荷、及びクランク軸の位置などのエンジンの実際の状態及び動作に関するパラメータを監視するが、クランク軸の位置は、シリンダ内のピストンの位置を示す。
【００６０】
図２は、噴射器４の原理図の断面を示す。噴射器４は、潤滑油給送導管９から潤滑油を受け取るための潤滑油入口ポート１２を備える。入口ポート１２は、噴射器基部１３に設けられる。流動室１６は、噴射器基部１３に対してシールされ、噴射器基部１３に対して固定された、典型的にはボルト留めされたフランジ２２によって噴射器基部１３に対してしっかりと保持される。流動室１６は、ノズル５を保持し、ノズル５を流動室１６の内部で流動室１６の前側から後側への隙間として設けられた導管１６’の前室１６Ｂ及び後室１６Ａを介して入口ポート１２に流れ接続する。
【００６１】
また、噴射器４は、噴射器４内部の潤滑油の圧力を例えば、ＳＩＰ噴射に適切な圧力に上昇させてノズル５を介して圧送するためのポンプシステム２１を備える。ポンプシステムは、内部にソレノイドプランジャ２４がスライド可能に配置されたソレノイドコイル２３を備える。ソレノイドプランジャ２４は、噴射器基部１３の静止部品である後方エンドストップ２５Ａと前方エンドストップ２５Ｂとの間で距離２７にわたって往復移動可能である。
【００６２】
ステムで例示された押圧部材２８は、ソレノイドプランジャ２４の延長線上に設けられている。ステム２８は、流動室１６内の導管１６’の後室１６Ａ内部のらせんばね３０によってステム２８に対してばね付勢されているプランジャ部材２９のヘッド２９’を押し進める。プランジャ部材２９は、ばね３０によるばね付勢によりソレノイドプランジャ２４と一緒に往復する。プランジャ部材２９は、前部２９’’を備え、前部２９’’は、プランジャ部材２９の外面をプランジャ部材２９の前部２９’’の内部流路３２と流れ接続する流路３１を有する。内部流路３２は、流動室１６内の導管２６’の前室１６Ｂ、及びノズル５と連通する。その結果、潤滑油入口ポート１２からばね３０が位置する後室１６Ａの中への、さらに流路３１を通って内部流路３２の中への、さらに前室１６Ｂ及びノズル５の中への潤滑油流路が設けられる。前室１６Ｂ及びノズル５の中の圧力が入口ポート１２からの潤滑油の圧力レベルを超えて上昇しない限り、噴射圧、例えば適切なＳＩＰ噴射に必要な噴射圧を調整するノズル５内の出口弁システム１５に起因して、潤滑油はノズル５を通って排出されない。
【００６３】
図３を参照して出口弁システム１５の一実施例を説明する。出口弁システム１５は、逆止出口弁１７を備える。逆止出口弁１７では、ボールとして例示する出口弁部材１８が、出口弁ばね２０によって出口弁座１９に対して予応力が付与されている。前室１６Ｂ内に高レベルに加圧された潤滑油が供給されると、予応力が付与された出口弁ばねの力は潤滑油の圧力によって打ち消され、その圧力がばね力よりも高くなると、出口弁部材１８はその出口弁座１９から変位し、逆止出口弁１７は、ノズル開口部５’を介してシリンダ１内に潤滑油を噴射するために開く。
【００６４】
図３に例示するように、出口弁ばね２０は、出口弁部材１８に対してノズル開口部５’から離れる方向に作用する。しかしながら、この構成は、各噴射フェーズの間のアイドル状態にある場合にノズル開口部５’への潤滑油の供給ための出口逆止弁１７が閉じている限り、ノズル開口部５’に対する出口弁部材１８に作用する出口弁ばね２０の力の方向に関して様々とすることができる。アイドル状態での逆止出口弁１７の閉鎖は、各噴射フェーズの間に流動室１６からノズル開口部５’を通ってシリンダ１内への意図しない潤滑油の流動を防止する。
【００６５】
図２に戻ると、シリンダとして形成され、プランジャ部材２９の前部２９’’が摺動自在に配置された静止ブッシング３３が示されている。ブッシング３３は、プランジャ部材２９の前部２９’’の周りにしっかりと嵌合するので、プランジャ部材２９のノズル５に向かう前方移動は、プランジャ部材２９の流路３１を閉じる。
【００６６】
ノズル５の出口弁システム１５を開放するのに必要な上昇圧力は、以下のようにプランジャ部材２９によって提供される。ソレノイドコイル２３が電気接続部１０’を介して制御装置１１’から電流を受け取り電気的に作動すると、ソレノイドプランジャ２４は、ノズル５に向かう方向に前方に付勢される。ステム２８で例示する押圧部材２８は、ソレノイドプランジャ２４と一緒に動き、プランジャ部材２９のヘッド２９’を押圧し、ばね３０の力に抗してプランジャ部材２９を動かす。プランジャ部材２９が前方に動く間に、プランジャ部材２９の前部２９’’の流路３１は、ブッシング３３の中に押し込まれ、プランジャ部材２９の前部２９’’の周りのしっかりした嵌合により流路３１が閉じ、これにより流動室１６内の導管１６’の前室１６Ｂは、導管１６’の後室１６Ａから切り離される。
【００６７】
一旦、導管１６’の前室１６Ｂが切り離されると、ノズル５に向かうプランジャ部材２９のさらなる前方移動は、導管１６’の前室１６Ｂ内及びノズル５内の潤滑油をノズル５の出口弁システム１５を開放するのに必要な圧力レベルを超えて加圧する。従って、プランジャ部材２９の前方移動は、潤滑油のノズル開口部５’を出てエンジンのシリンダ１の中への放出をもたらす。
【００６８】
ソレノイドプランジャ２４が前方エンドストップ２５Ｂに衝突すると、ソレノイドプランジャ２４、ステム２８、及びプランジャ部材２９の総体的な移動が停止し、ノズル５の出口弁システム１５が再び閉じて噴射フェーズが停止する。ばね３０は、プランジャ部材２９及びソレノイドプランジャ２４を開始位置に押し戻す。プランジャ部材２９が戻ると、導管１６’の前室１６Ｂ内に一般には真空と呼ばれる圧力低下がもたらされ、流路３１が後方に十分に引き戻されてブッシング３３から外れるとすぐに、潤滑油は、後室１６Ａから流路３１を通って流れて前室１６Ｂを満たすことになる。後室１６Ａ内の潤滑油は、潤滑油給送導管９から噴射器の潤滑油入口ポート１２を通じて補充される。
【００６９】
ソレノイドプランジャ２４に対するステム２８の位置は、ねじ２６の調整によって決まる。ねじ２６がソレノイドプランジャ２４の雌ねじ２６’の中により長くねじ込まれると、ステム２８は、プランジャ部材２９をノズル５に向かってより長い距離にわたって押し込み、噴射量が増える。逆に、ねじ２６がプランジャ部材２９の雌ねじ２６’から所定距離だけ緩められると、ステム２８がプランジャ部材２９を押い込む距離が短くなり、排出量が少なくなる。前室１６Ｂを補充するのに必要となる流路３１がブッシング３３から外れるためには、プランジャ部材２９の後方移動は、常に同じ位置にある。
【００７０】
開示されたシステムでは多くの利点が得られる。流路３１は、しっかりと嵌合したブッシング３３と組み合わせて単純な弁システムであり、頑丈で目詰まりする可能性は低い。同様の議論が例示的なノズル５の出口弁システム１５に適用される。両方のシステムは、標準的な構成要素から安価に製造するのが容易である。各噴射器（４）に関するソレノイドコイル−プランジャ組み合わせ体２３、２４により、個別の噴射動作が可能になる。プランジャ移動の長さ調整は、後方エンドストップ２６に関する例示のねじシステムを用いる場合に単純になり、これは後方エンドストップ２６のねじ２６’を回転させる小型アクチュエータによって自動化できる。
【００７１】
別の利点は、潤滑油の高レベルの、例えばＳＩＰ噴射に関する２５−１００ｂａｒのレベルの加圧は、噴射器４内部の比較的小さな体積の前室１６Ｂで提供され、噴射量及びタイミングに対する高い精度がもたらされることである。これは、パイプの僅かな膨張及びパイプ内の潤滑油体積の比較的大きな圧縮に起因して噴射量及びタイミングの不確定性を持ち込む、高圧の潤滑油が長いパイプで運ばれるシステムとは対照的である。
【００７２】
図４は、出口弁システム１５の第２の別の実施形態を示す。出口弁システム１５の一般化原理は国際公開第２０１４／０４８４３８号に開示されたものと同じである。またこの参考文献は、追加の技術的詳細並びに本明細書に示した噴射器の機能の説明を提示する（便宜上、本明細書では説明しない）。ノズル開口部５’は、潤滑油を放出するためにノズル５の先端部の中に設けられる。ノズル５の室４０の内部には、出口弁部材１８が設けられており、出口弁部材１８は、ステム４１と、ノズル先端部４４の円筒形の室部分４３の中を摺動自在に配置された円筒形のシーリングヘッド４２とを備える。弁部材１８のこの位置は、ばね４５によってノズル先端部４４から離れて後方に予応力が付与され、かつ経路４６を介してステム４１の後部４７に作用する油圧によって前方にオフセットされ、この油圧はばね力に抗して作用する。ノズル開口部５’は、シーリングヘッド４３がノズル開口部５’を通過してそこから離れて摺動して、潤滑油が内部室４６からノズル開口部５’を通って流出するのを可能にするように弁部材１８が前方に押し込まれない限り、ノズル先端部４４の円筒形の室部分４３に隣接するシーリングヘッド４２によって密封される。
【００７３】
図５は、図１に示すように、ブッシング３３の内部を摺動する際にプランジャ部材２９の内部流路３２を閉鎖するプランジャ部材の流路３１の代替案としての吸入弁３４を示す。図５の吸入弁３４は、プランジャ部材２９の前方移動の間にボール弁座３７に押し付けられ、それによって前室１６Ｂから後室１６Ａへの潤滑油の通路を閉じるためのボール部材３５を備える。随意的に、必須ではないが、ボール３５は、ばね（図示せず）によって前室１６Ｂ内の弁座３７に対して予応力が付与される。プランジャ部材２９の後退の間に、後退によって前室１６Ｂで発生する吸引力は、ボール３５を弁座３７から変位させて、プランジャ部材２９の横断通路３６及び内部流路３２を介して後室１６Ａから前室１６Ｂへの流れを開始させることになる。
【符号の説明】
【００７４】
１  シリンダ
２  シリンダライナ
３  シリンダ壁
４  オイル噴射器
５  ノズル
５’  ノズル開口部
６  ライナのフリーカット
７  単一の噴射器４からの霧状の噴霧
８  スワール噴霧
９  潤滑油給送導管
９’  潤滑油供給源
１０  電気信号ケーブル
１０’  電気信号ケーブル１０と噴射器４のソレノイドコイル２３との間の電気接続部
１１  制御装置
１１’  コンピュータ
１２  噴射器４の潤滑油入口ポート
１３  噴射器基部
１４  シリンダ内のスワール
１５  噴射器４の出口弁システム
１６  潤滑油入口ポート１２と出口弁システム１５を接続する流動室
１６’  流動室１６の導管
１６Ａ  流動室１６の導管１６’の後室
１６Ｂ  流動室１６の導管１６’の前室
１７  逆流防止出口弁、例えば出口ボール弁
１８  出口弁部材、例えばバール
１９  出口弁座
２０  出口弁ばね
２１  ポンプシステム
２２  噴射器基部に対して流動室１６を保持するためのフランジ
２３  ソレノイドコイル
２４  コイル２３内のソレノイドプランジャ
２５  ソレノイドプランジャ２４用の前方エンドストップ
２６  ソレノイドプランジャ２４用の調整可能後方エンドストップ
２６’  調整可能後方エンドストップ２６の調整ねじ
２７  ソレノイドプランジャ２４の移動長
２８  ソレノイドプランジャ２４の延長線上のステムの形態の押圧部材
２９  プランジャ部材
２９’  プランジャ部材２９のヘッド
２９’’  プランジャ部材２９の前部
３０  ばね
３１  プランジャ部材２９の前部２９’’内の流路
３２  プランジャ部材２９の内部流路
３３  プランジャ部材２９が摺動して流れ開口部３１を閉じるブッシング
３４  後室１６Ａと前室１６Ｂとの間のプランジャ部材２９内の吸入弁
３５  吸入弁３４内の弁座３７に対して予応力が付与されたボール部材
３６  プランジャ部材２９内の横断通路
３７  ボール部材用の弁座
４０  室
４１  ステム
４２  円筒形シーリングヘッド
４３  円筒形室部分
４４  ノズル先端部
４５  ばね
４６  経路
４７  ステム４１の後部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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