(57)【要約】【課題】  新規で有用な潤滑剤噴射デバイスの提供。【解決手段】  エンジン用の（３０，６０，１３０）は、潤滑剤分配部材（３１，６１，１３１）と、潤滑剤分配部材に潤滑剤を供給する通路（３２，６２，１３２）と、潤滑剤供給デバイスから潤滑剤を受ける入口開口（３３，６３，１３３）とを含む。潤滑剤分配部材（３１，６１，１３１）は、シリンダライナ（８）若しくはピストン（４）の表面上に潤滑剤を分配する開口（３５，６５，１３５）を含み、該開口は、潤滑剤の供給を阻害する閉塞部材（３６，６６，１３６）により閉じることができる。潤滑剤噴射デバイスは、更に、通路（３２，６２，１３２）内の潤滑剤を加熱する潤滑剤加熱部材（３８，６８，１３８）を含む。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑剤分配部材と、前記潤滑剤分配部材に潤滑剤を供給する通路と、潤滑剤供給デバイスから潤滑剤を受ける入口開口とを含むエンジン用の潤滑剤噴射デバイスであって、
前記潤滑剤分配部材は、シリンダライナ若しくはピストンの表面上に潤滑剤を分配する開口を含み、該開口は、潤滑剤の供給を阻害する閉塞部材により閉じることができ、
前記潤滑剤噴射デバイスは、前記通路内の潤滑剤を加熱する潤滑剤加熱部材を含む、潤滑剤噴射デバイス。
【請求項２】
潤滑剤を搬送する前記通路は、前記通路を画成する通路壁を有し、前記通路壁は、加熱部材を含む、請求項１に記載の潤滑剤噴射デバイス。
【請求項３】
前記加熱部材は、電気抵抗を含む、請求項２に記載の潤滑剤噴射デバイス。
【請求項４】
前記加熱部材は、熱交換器を含む、請求項２に記載の潤滑剤噴射デバイス。
【請求項５】
前記熱交換器は、加熱流体を含む、請求項４に記載の潤滑剤噴射デバイス。
【請求項６】
潤滑剤を搬送する前記通路は、前記加熱部材を含む、請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の潤滑剤噴射デバイス。
【請求項７】
前記加熱部材は、前記通路の少なくとも一部に亘って延在する細長い部材を含む、請求項６に記載の潤滑剤噴射デバイス。
【請求項８】
前記細長い部材は、抵抗器を含む、請求項６に記載の潤滑剤噴射デバイス。
【請求項９】
前記細長い部材は、加熱流体若しくは熱発生要素の循環用の通路を含む、請求項６に記載の潤滑剤噴射デバイス。
【請求項１０】
前記通路は、前記加熱部材まわりに周状に配置される、請求項１〜９のうちのいずれか１項に記載の潤滑剤噴射デバイス。
【請求項１１】
請求項１〜１０のうちのいずれか１項に記載の潤滑剤噴射デバイスを含む大型エンジンであって、
大型ディーゼルエンジンである、大型エンジン。
【請求項１２】
少なくとも１つのシリンダライナを有し、前記少なくとも１つのシリンダライナは、請求項１〜１０のうちのいずれか１項に記載の潤滑剤噴射デバイスを含む、請求項１１に記載の大型エンジン。
【請求項１３】
少なくとも１つのピストンを有し、前記ピストンは、請求項１〜１０のうちのいずれか１項に記載の潤滑剤噴射デバイスを含む、請求項１１に記載の大型エンジン。
【請求項１４】
請求項１〜１０のうちのいずれか１項に記載の潤滑剤噴射デバイスを含むシリンダライナの内面を潤滑する方法であって、
潤滑剤で潤滑剤通路を満たし、潤滑剤が潤滑剤温度に達したときに前記通路から潤滑剤を排出するように出口開口を開くことを含む、方法。
【請求項１５】
前記潤滑剤通路は、潤滑剤の所定容積の噴射に対応した時間間隔後に閉じられる、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大型エンジン用のシリンダ潤滑剤デバイスに関し、特に大型ディーゼルエンジン用のシリンダ潤滑剤デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の種類のシリンダ潤滑剤デバイスは、自動車の業界で使用されるエンジンや大型エンジンのために構成されてきた。
【０００３】
大型エンジン、特に大型ディーゼルエンジンは、２ストローク若しくは４ストロークのエンジンとして設計でき、しばしば、船舶用の駆動集合体として使用され、又は、例えば電気エネルギの生成用の大型のジェネレータを駆動するため、固定動作でも使用される。この点、大型エンジンは、概して、動作上の安全性及び利用可能性に関して高い要求を置く連続動作モードで、相当な期間、運転する。特に、整備間の長い間隔、制限された摩耗、動作供給アイテムの経済的な扱いは、中心的な基準である。
【０００４】
エンジンが稼動するとき、ピストンは、シリンダの壁の表面に沿って摺動する。シリンダは、走行表面として機能し、通常、シリンダライナの形態で設計される。シリンダ潤滑剤及び／又はピストン潤滑剤は、シリンダライナ内を往復動するピストンに対して供給されることができる。他方、ピストンは、できるだけ円滑に、即ち障害なく、シリンダ内を摺動する必要がある。他方、ピストンは、作動空間内で実行される燃焼プロセスにおいて解放されるエネルギの効率的な変換を保証するため、できる限り作動空間をシールしなければならない。
【０００５】
例えば潤滑油である潤滑剤は、それ故に、通常、できるだけ小さくピストンリング及びピストンの走行表面の摩擦を維持するため及びピストンの良好な走行特性を達成するために、大型エンジンの動作中にシリンダライナの内面上に導入される。潤滑剤は、更に、攻撃性のある燃焼副産物を中和し、腐食を防止するのに寄与する。これらの多くの要求に起因して、高品質の物質は、しばしば潤滑剤として使用され、結果として高価である。それ故に、エンジンの特定の効率的で経済的な動作に対してできるだけ小さい潤滑剤の割合を扱うことが必要とされる。
【０００６】
しかし、大型エンジンでは、これに限らないが、それぞれのシリンダ内を前後移動する各ピストンの潤滑は、シリンダライナの壁内若しくは往復動するピストン内に予測される潤滑デバイスにより行われる。潤滑剤は、シリンダ壁の走行表面に付与され、ピストンと走行表面との間の摩擦を最小化し、これにより、走行表面及びピストンリングの磨耗を最小化する。例えば、現在の現代のエンジンの場合、例えばWartsila社のPTAエンジンに対して、走行表面の磨耗は、１０００時間の動作期間に対して０．０５ｍｍより小さい。搬送される潤滑油の量は、約１．３ｋｇ／ｋWh以下であり、少なくともコストの理由から更にできるだけ減少されるべきである。同時に、磨耗も同時に最小化されるべきである。
【０００７】
全く異なる解決策は、潤滑装置自体の実際の動作に関してのみならず潤滑の方法にも関して、走行表面を潤滑する潤滑システムとして知られる。知られた解決策によれば、潤滑剤は、シリンダ壁の周方向に配列された複数の潤滑開口を通って、潤滑開口を通り過ぎて走行するピストン上に、付与され、この場合、潤滑油は、ピストンリングにより周方向のみならず軸方向にも分配される。
【０００８】
実証されている方法は、いわゆる内部潤滑であり、この場合、典型的には潤滑油である潤滑剤は、ピストンの内部を通って搬送され、次いで、ピストンの表面に設けられる１つ以上の潤滑位置を介してシリンダ走行表面上に若しくはピストン上にピストン内部から付与される。かかる方法は、例えば特許文献１に開示される。
【０００９】
潤滑剤がシリンダライナの走行表面に付与される態様に加えて、潤滑剤の用量（適用量）は、潤滑剤の正しい量が各潤滑点に到達することを保証するために注意を払われる必要がある。この目的のため、多様な異なる油用量ポンプが本分野で知られている。エンジンのシリンダの潤滑クイルへの均一な油分布を保証するため、知られている油用量ポンプは、作動ピストンに取り付け若しくは接続されているある数の用量プランジャを駆動する作動ピストンを含む。用量プランジャは、用量スペース内に移動可能に配置され、プランジャ軸の方向に通常延在する作動経路に沿って搬送及び戻りストロークを実行するために往復動する。戻りストローク中、事前に設定可能な量の潤滑油は、プランジャの上部の用量スペース内に充填される。噴射信号の受信時、作動ピストンは動き始め、潤滑油は、作動ピストンにより駆動されるプランジャにより加圧され、潤滑油は、各用量スペースからそれぞれの潤滑クイルへと供給される。かかる知られたシリンダ油用量ポンプは、例えば特許文献２−４に開示されるが、これらは全て非常に構造が複雑であり、ポンプとしては顕著に高価となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】ＥＰ−Ａ−０ ９０３４７３
【特許文献２】ＣＨ ６７３５０６
【特許文献３】ＤＥ１９７ ４３９５５ Ｂ４
【特許文献４】ＥＰ １３８６ ０６３Ａ１
【特許文献５】ＵＳ４２５２０９７
【特許文献６】ＥＰ ２１３３ ５２０Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
２ストロークの船舶用ディーゼルエンジンは、各エンジンシリンダの外周に複数のポイントへの、正確にタイミングが取られ、計量され、独立に搬送される脈動された潤滑剤の流れを必要とする。各エンジンシリンダは、自身のポンプを必要とするので、かかるポンプは、できるだけ低いコストで生産されるべきである一方、できるだけ簡易で信頼性があるべきである。これらの要求を満足するため、他のポンプの提案は、多数の流れを搬送するために唯一のピストンのみを使用するが、かかる場合、エンジンシリンダ上の各噴射位置へのここの流れを保証することは可能でない。潤滑剤は高い粘性の油であるってよいという事実に起因して、かかるポンプは、潤滑位置に最適な用量の潤滑剤を供給するのに不十分となりえる。特に、エンジンが冷たい場合、各潤滑位置に搬送される潤滑剤の量は、不十分となりえる。
【００１２】
本発明の目的は、エンジンの任意の動作状態に対して潤滑剤の用量を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の目的は、潤滑位置の近傍の局所的な潤滑剤を加熱することにより達成される。
【００１４】
もちろん、その正確な容積を計量するとき、流体の粘性を考慮することは、先行技術においても考えられる。かかるデバイスは、燃料噴射用として例えば特許文献５で開示されている。最も経済的な理由のため、燃料噴射装置は、燃料消費を最小化するために最適な温度の燃料及び圧力を供給するように最適化されている。しかし、潤滑剤の消費は、自動車のエンジンにおいては、小さな関心事である。これは、潤滑剤は、通常、油リザーバ内に提供され、そこからピストンによりシリンダ壁上に分配されるという事実に起因する。潤滑剤は、油リザーバ内に再び回収され、通常、周期的に再充填される。オイルフィルタは、ピストン若しくはシリンダ表面の磨耗及び魔損から生まれる潤滑剤からの任意の固体粒子をフィルタするために設けられてよい。
【００１５】
しかし、この概念は、船舶用途で主に使用される大型ディーゼルエンジンのような大型エンジンに適用しないだろう。少なくとも６００ｍｍの直径を有するピストンに対して、油リザーバの使用は、リザーバから潤滑を必要とする場所まで潤滑剤が長い距離移動しなければならないという事実に起因して、非常に不利である。結果として、かかる概念は、非常に大きな潤滑剤の消費をもたらすだろう。潤滑を必要とする走行表面は、大型エンジンに対して２，３平方メートルにまで至る。この特定の用途に対して、潤滑剤の消費が顕著な関心であることに起因して、かかる概念は、更に膨大すぎる潤滑剤の消費をもたらすだろう。
【００１６】
潤滑剤は、それぞれの潤滑位置に所定の時間間隔で所定の時点で正確な量搬送される必要がある。潤滑剤は、それぞれの潤滑位置へと潤滑剤ポンプにより供給され、そこから、シリンダライナの内面上へと解放される。潤滑位置は、シリンダライナの内面上若しくはピストンの少なくとも一方に設けられることができる。
【００１７】
潤滑位置には、潤滑剤は、シリンダライナ表面に亘って拡散する液体膜を確立する開口を通る液体として、若しくは、掃気スペース若しくは作動スペース内への噴射として搬送される。作動スペースは、圧縮され燃やされるべき燃料及びガスを含む、ピストン、シリンダヘッド及びシリンダライナの間に延在するスペースが意図される。掃気スペースは、ピストンの下側からクランクケースまで延在するスペースが意図される。掃気スペース内のシリンダライナは、掃気長穴及びピストンロッドの少なくとも一部を含む。潤滑剤をこの掃気スペースに搬送することは効果的である。それゆえに、燃焼スペースに入る場合がある潤滑剤に由来する残留物に起因した任意の汚染は避けることができる。潤滑剤が、特に排気バルブ若しくは燃料噴射システムにおいて、燃焼条件下で高温のガス腐食を引き起こしうる添加物を含むことができるという事実に起因して、燃焼スペース内の如何なる潤滑剤の存在は避けるべきである。
【００１８】
燃料の粘性は、潤滑剤の粘性の４から５倍である。典型的には、燃料の粘性は、５０℃で７００−１０００ｃｓｔの範囲である一方、潤滑剤の粘性は、４０℃にて、典型的には、せいぜい５００ｃｓｔ、好ましくはせいぜい３００ｃｓｔ、特には１５ｃｓｔから約２２０ｃｓｔの範囲である。燃料噴射の場合、噴射温度は、通常、一定に維持され、これは、燃焼室内に噴射される適切な燃料の量を生む噴射システムを通る燃料の正確な流量を保証するための最も適切である。
【００１９】
しかし、潤滑剤噴射の場合、流量が燃料噴射に比べて非常に小さいので、条件が異なる。典型的には、ピストンストロークあたりに搬送される潤滑剤の容積は、クイルあたり、従って潤滑位置あたりせいぜい１ｇであり、好ましくはクイルあたりせいぜい５００ｍｇであり、特に好ましくは、クイルあたりせいぜい３００ｍｇである。複数のクイルは、シリンダライナ及び／又はピストンに設けられることができる。シリンダライナの潤滑のために採用される非常に限られた量の潤滑剤は、潤滑剤により被覆されるべきシリンダライナ表面を、噴射パターンに非常に敏感にする。更に、潤滑剤の量は、噴射中の潤滑剤の粘性及び種々の負荷時の作動スペース内の状態に主に依存する。種々の負荷時に潤滑剤の粘性を調整することは、従って、エンジン動作及び噴射装置の設計に依存してシリンダライナ表面に亘る油分布を予期せぬ態様で改善することができる。
【００２０】
上述した全ての理由により、潤滑剤は、作動スペース内に若しくは掃気スペース内にも、最大限の精度で導入される必要がある。潤滑剤の量は、燃焼中に作動スペース内に潤滑剤が存在するのを防止するように、調整される必要がある。しかし、十分な潤滑剤は、十分な潤滑を保証するためにピストンストロークの任意の位置で存在する必要がある。
【００２１】
潤滑剤噴射デバイスの性能は、従って、潤滑剤の粘性に依存する。特に、船舶の大型ボアディーゼルエンジンの潤滑システムのける事前加熱は、潤滑剤の流動性を増加することを目的とする。増加した流動性は、潤滑剤の搬送を改善する補助をし、例えばシリンダライナのクイルである潤滑位置に至る導管を通った潤滑剤のポンピングを促進する。潤滑剤の温度が事前加熱システムにより増加される場合、潤滑剤の減少した粘性が生まれ、これにより、潤滑位置への導管を介した分配が促進される。
【００２２】
潤滑位置では、潤滑剤は、潤滑スペースに入る。効果的には、潤滑剤は、潤滑されるべき表面上に噴射され、所与の量の潤滑剤に対してこの表面の最大限の面積を被覆し、これにより、特定の潤滑目的のための潤滑剤の要求を最小化する。従来的には、噴射ノズルは、潤滑されるべき表面上に潤滑剤を噴射するために設けられる。かかる噴射ノズルは、潤滑噴射デバイスの一部を形成する。
【００２３】
噴射ノズルの位置にある潤滑剤が、潤滑されるべき表面の有効範囲を保証する均一な潤滑剤噴射を保証するような適正な粘性を有する可能性は低い。潤滑剤の粘性は、従って、噴射ピストンに顕著な影響を有し、従って、潤滑剤により被覆される実際の表面にも顕著な影響を有する。粘性が設計の粘性からずれる場合、被覆される表面の面積は、理想的な条件で被覆される表面の面積よりも顕著に小さくなりうる。結果として、表面の部位は、潤滑剤に晒されず、若しくは、最適な潤滑を保証する量よりも少ない潤滑剤の量となる。それ故に、噴射ノズルの位置での潤滑剤の粘性は、正確に制御される必要がある。
【００２４】
潤滑剤の粘性がその温度に関連しているという事実に起因して、噴射ノズルの位置での潤滑剤の温度は、監視され制御されるべきである。
【００２５】
潤滑剤温度は、また、潤滑位置に至るパイプ系を介した熱解放によっても影響を受け、潤滑剤噴射デバイスの潤滑剤分散部材の位置でのシリンダライナ温度にも強く依存する。結果として、分配システムが配置される作動スペース若しくは掃気スペース、及び、シリンダライナ壁温度、エンジン負荷、シリンダライナ冷却システムの効率のようなエンジン動作状態は全て、潤滑システムの性能に負の影響で噴射時の潤滑剤の粘性を変化させるのに寄与する。
【００２６】
従って、本発明の更なる目的は、大型エンジン、特に大型ディーゼルエンジン用の潤滑剤噴射デバイスを提供することである。
【００２７】
本発明のその他の目的は、後付けにより既に動作している従来のエンジンに潤滑剤噴射デバイスを搭載することによっても装着が容易である潤滑剤噴射デバイスを提供することである。
【００２８】
それ故に、エンジン用の潤滑剤噴射デバイスは、潤滑剤分配部材と、潤滑剤分配部材に潤滑剤を供給する通路と、潤滑剤供給デバイスから潤滑剤を受け入れる入口開口とを含む。潤滑剤分配部材は、シリンダライナ若しくはピストンの表面上に潤滑剤を分配する開口を含み、該開口は、潤滑剤の供給を阻害する閉塞部材により閉じることができる。潤滑剤噴射デバイスは、前記通路内の潤滑剤を加熱する潤滑剤加熱部材を含む。
【００２９】
潤滑剤分配部材、開口、閉塞部材及び通路は、これらの要素のハウジングを形成する燃料噴射デバイス内に配置される。加熱部材は、ハウジング内に配置されることもできるが、ハウジングの周囲に配置されてもよい。
【００３０】
潤滑剤噴射デバイスは、また、特許文献６に開示されるようなピストンからライナ表面に向かう潤滑にも適する。更に、ピストン表面上に位置するノズルから出る潤滑剤を噴霧することも可能である。潤滑剤は、例えば噴射装置本体の内部の熱ニードルである加熱部材により粘性を制御することによって、ピストンとシリンダの間のスペース内へ液滴の形態で分散される。
【００３１】
経路の平均直径は、効果的には、少なくとも５ｍｍであり、好ましくは少なくとも１０ｍｍであり、特に好ましくは少なくとも１５ｍｍである。少なくとも１０ｍｍの直径は、経路をとって流れる時に潤滑剤に対してより低い圧力降下をもたらす。それ故に、潤滑剤供給デバイスの出力に対する要求を低減することができる。
【００３２】
所望の直径は、潤滑剤の要求される温度が達成されるように、噴射装置本体を通って流れる潤滑剤と加熱部材との間の熱伝達を最適化するために通路内の潤滑剤の必要とされる速度に依存する。
【００３３】
潤滑位置での潤滑剤の粘性は、５００ｃｓｔよりも小さく、好ましくは４００ｃｓｔよりも小さく、特に好ましくは１５ｃｓｔから２２０ｃｓｔ以下までの範囲内である。噴射装置の設計及び噴射の境界条件は、設定されるべき適切な粘性を定めるための基本である。
【００３４】
一実施例によれば、潤滑剤を搬送する通路は、通路を画成する通路壁を有し、通路壁は、加熱部材を含む。通路壁は、噴射装置本体の一部である。加熱部材は、電気抵抗及び熱交換器の少なくとも１つを含むことができる。効果的な変形例によれば、熱交換器は、加熱流体を含む。加熱流体は、燃料が作動スペース内で燃やされるときに実行される燃焼プロセスにより直接的若しくは間接的に加熱された流体であってよい。
【００３５】
代替実施例によれば、潤滑剤を搬送する通路は、加熱部材を含む。加熱部材は、通路の少なくとも一部に亘って延在するロッド若しくはスタブ（stub）のような、細長い部材であることができる。効果的には、細長い部材は、抵抗器、及び、加熱流体若しくは熱発生要素の循環用の通路の少なくとも１つを含む。潤滑通路は、加熱部材まわりに周状に配置されてもよい。特に、潤滑通路は、螺旋形であり、従って、螺旋の形状であってよい。螺旋は、潤滑剤が通路に入るための入口開口と、潤滑剤が潤滑位置で噴射されるために通路を出るための出口開口との間に延在する。特に、ノズルは、出口開口に至る通路内に形成されてもよく、ノズルは、効果的には、噴射ノズルとして構成されてもよい。
【００３６】
前述の実施例のいずれかによる潤滑噴射デバイスは、大型エンジンの部分であってよい。大型エンジンは、特に大型ディーゼルエンジンとして構成されてもよい。
【００３７】
大型エンジンは、前述の実施例のいずれかによる潤滑噴射デバイスを含む少なくとも１つのシリンダライナ及び／又はピストンを有する。
【００３８】
更に、本発明は、前述の実施例のいずれかによる潤滑噴射デバイスを含むシリンダライナの内面を潤滑する方法に関する。本方法は、滑剤で潤滑剤通路を満たし、潤滑剤が潤滑剤温度に達したときに前記通路から潤滑剤を排出するように出口開口を開くことを含む滑剤で潤滑剤通路を満たし、潤滑剤が潤滑剤温度に達したときに前記通路から潤滑剤を排出するように出口開口を開くことを含む。
【００３９】
効果的には、潤滑剤通路は、潤滑剤の所定容積の噴射に対応した時間間隔後に閉じられる。
【００４０】
特に好ましい実施例による潤滑剤噴射デバイスは、従って、潤滑位置での直接的な噴射時に潤滑剤の温度を正確に制御する手段を備える。潤滑剤は、潤滑位置で噴射ノズルを含む出口開口を通って潤滑剤噴射デバイスを出て行く。潤滑剤の温度は、他の環境及び動作状態から独立して必要とされる噴射パターンを達成するために噴射中に潤滑剤の適切な粘性を保証すべく制御される。
【００４１】
特に好ましい実施例による潤滑剤噴射デバイスは、潤滑剤の粘性を直接且つ迅速に修正するために加熱部材が配置される。これと共に、噴射の分解、浸透、シリンダライナ外周上での分布の観点からの噴射条件が最適化される。最適化は、低い若しくは高い負荷状態のようなエンジン動作から導出することができる異なる境界条件の釣合わせをもたらす。潤滑剤の粘性を変化させることによって、噴射パターンは、異なるエンジン負荷条件にも適合されることができる。例えば、噴射持続時間は、ピストンの速度の関数として適合されてもよい。一実施例では、潤滑剤噴射デバイスは、好ましくはニードルのような形状であり、ロッドの形状である細長い部材を備える。ニードルの温度は、熱抵抗器の熱解放により変化されてよく、潤滑剤温度は、噴射が開始するまで及び噴射期間中も制御され続けることができ、作動スペース若しくは掃気スペースに入る安定した潤滑剤噴射を保証する。噴射装置本体は、ニードルを囲繞する螺旋状の通路を備えて配置される。螺旋状の通路は、潤滑剤が必要な温度及び粘性を得るために潤滑剤が十分な時間をかけて螺旋状の通路を通ることを保証するように構成される。螺旋状の通路は、潤滑剤噴射デバイスをよりコンパクトにする補助をする。潤滑剤の滞留時間は、潤滑剤通路の長さにより決まる。螺旋状の通路を設けることによって、潤滑剤通路の長さは、噴射装置本体の全長を増加することなく増加することができる。巻きは、３６０°の角度を超えて延在する潤滑剤通路の長さの部位として定義される。効果的には、巻き数は、少なくとも３であり、好ましくは少なくとも５であり、特に好ましくは少なくとも１０である。
【００４２】
ニードルの温度は、変化可能になるように外部電源により制御され、潤滑剤の必要とされる温度は、適切な噴射品質のための必要とされる粘性を得るために、制御下に維持され、調整される。
【００４３】
本発明のこれらの及び他の目的及び効果は、添付図面と連携した次の説明からより明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】大型エンジンの断面図。
【図２】本発明の一実施例による燃料噴射部材及び作動スペースを通る断面図。
【図３】クランクシャフトに作用する力の図。
【図４】本発明による潤滑剤噴射デバイスの第２実施例の部位を通る断面図。
【図５】本発明による潤滑剤噴射デバイスの第３実施例の部位を通る断面図。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【００４６】
図１は、以下で参照符合１にて指示されるシリンダヘッドを含む大型エンジンのシリンダ３の概略図を示す。シリンダヘッド１は、ユニフロー掃気の２ストロークディーゼルエンジンとしてたいてい設計される大型ディーゼルエンジンに特に適する。概して複数のシリンダ３を有する大型エンジンの実質的な構成要素はとりわけ知られている。
【００４７】
シリンダヘッド１は、図１に示すように、搭載状態でシリンダ３の燃焼室７を画成するルーフ領域５及びサイド領域６を含む。これに関して、搭載状態でシリンダヘッド１のルーフ領域５は、図２に示すように、シリンダヘッド１のＡ−Ａ軸に垂直にありピストン端面４１に相対して配置された燃焼室７の境界面を形成する。サイド領域６は、ルーフ領域５及び、ルーフ領域５内に開口する図中でその上部と結合し、シリンダヘッド１のＡ−Ａ軸に対して傾斜して延在し、サイド領域６がルーフ領域５内に鈍角で開口するようにする。ピストン４は、シリンダ３内に軸Ａ−Ａに沿って前後に移動可能に配置される。シリンダヘッド１は、図２に示すように、燃料噴射ノズルを受けるルーフ領域５内若しくはサイド領域６内にも略中央に配置されることができる搭載開口を有する。燃料噴射ノズル９は、作動スペース７内に燃料を導入する噴射装置（図示せず）に燃料ライン９１を介して接続される。出口開口１０は、バルブ１１を受け入れるためシリンダヘッド１のルーフ領域５若しくはサイド領域６内に配置される。バルブ１１は、燃料交換通路を開閉し、空気を供給すると共に、ピストン３の圧縮ストロークの完了時に作動スペース７で実行される燃焼プロセスの排気ガスを排出する。バルブ駆動ユニット１２は、図２に概略的に示される。
【００４８】
燃焼プロセス中にガスを膨張させることにより実行される仕事は、ピストン４に膨張ストロークを実行させる。図１では、ピストンは、膨張ストローク中に下方に移動する。シリンダ２の下側領域では、掃気開口１４が設けられ、掃気開口１４は、ピストンが下死点若しくはその近傍に位置するときに作動スペース７からシリンダスペース１５内への通路を形成する。それ故に、新鮮な空気は、ピストンがその膨張ストロークを実行したあとに作動スペース７内に供給されることができる。
【００４９】
ピストンは、ピストンロッド１７にエンジン室若しくはクランクケース１６内で接続される。ピストンロッド１７は、クロスロッド１８及びコネクティングロッド１９にシリンダ２内のピストンの前後の動きを伝達し、コネクティングロッド１９は、ディーゼルエンジンの動作中にクランクシャフト２０上に搭載されるカムに接続される。クランクシャフト２０は、αで指示される角度まわりに角速度ωで回転する。クロスヘッド１８は、レール２３上を上下に走る摺動シュー２２を有するクロスヘッドピンを有する。
【００５０】
コネクティングロッド１９は、力Ｓでクランクジャーナル２４に作用し、力Ｓはピストンにより負荷される力、及び、ガイド上の垂直抗力で図示されない、レールにより負荷される反作用力からなる。力Ｋは、ピストン４の負荷された面積Ａと、作動スペース７内の過剰な圧力の積である。Ｋ＝Ａ＊（ｐ−ｐ０）であり、ｐは、作動スペース７内の圧力であり、ｐ０は、環境圧力である。クランクシャフト２０で存在する図１に示す力の比として、回転力Ｔは、図３に示すような対の力＋Ｓ，−Ｓに対応して実効トルクＭｔが由来するクランクのレバーアームｒを用いて生成される。この実効トルクＭｔは、対の力＋Ｓ，−Ｓにより画成される面積に等しい大きさを有する。実効トルクＭｔは、ピストンが死点（dead point center position）（即ち、α＝０又は１８０°）に到達したときになくなる。実効トルクＭｔは、測定され、制御システムに入力されることができる。制御システムは、この情報から、エンジンの負荷に関する指標を生成することができ、この指標は、最大トルクの大きさに相関し、トルクの時間挙動を生成することもできる。この情報に基づいて、潤滑剤噴射の正確なタイミングを決定することができる。或いは、潤滑剤噴射時間は、クランクシャフト角に相関されてもよい。
【００５１】
図２では、潤滑剤噴射デバイス３０が示されるが、その主要な特徴をより明確にするために実寸どおりに描かれていない。潤滑剤噴射デバイス３０は、潤滑剤分配部材３１と、潤滑剤分配部材３１に潤滑剤を供給する通路３２とを含む。更に、潤滑剤噴射デバイスは、潤滑剤供給デバイス３４から潤滑剤を受ける入口開口３３を有する。潤滑剤分配部材３１は、シリンダライナ８若しくはピストンリング１３の表面上に潤滑剤を分布させるための開口３５を含む。開口３５は、潤滑剤の供給を阻害する閉塞部材３６により閉じることができ、潤滑剤噴射デバイスは、通路３２内の潤滑剤を加熱する潤滑剤加熱部材３８を含む。加熱部材３８は、そこに電流を印加されることにより加熱されるスカートとして設計される。スカートは、それを通過する電流に対する抵抗器として機能する。供給される電流は、交流電源若しくは直流電源から由来してもよい。
【００５２】
図４は、本発明の第２実施例による潤滑剤噴射デバイスである。潤滑剤噴射デバイス６０は、潤滑剤分配部材６１と、潤滑剤分配部材６１に潤滑剤を供給する通路６２とを含む。潤滑剤分配部材６１は、作動スペース内への潤滑剤の噴射のために少なくとも１つ出口開口８１を有する。
【００５３】
更に、潤滑剤噴射デバイスは、潤滑剤供給デバイス６４から潤滑剤を受ける入口開口６３を有する。潤滑剤分配部材６１は、図２のシリンダライナ８若しくはピストンリング１３の表面上に潤滑剤を分布させるための開口６５を含む。開口６５は、潤滑剤の供給を阻害する閉塞部材６６により閉じることができる。閉塞部材６６は、潤滑剤噴射デバイスの軸Ａ−Ａに沿って移動可能であるスタブ（stub）として構成される。スタブは、開口６５の直径に一致する直径の第１セクション７１と、第１セクション７１のヘッドが開口６５を閉じる位置にスタブを方向付けるスプリング７３を受ける第２セクション７２とを含んでよい。スプリング７３は、ボア７４内に配置される。ボアは、通路７５を介してボアに出入りする作動流体で充填されてもよい。ボアは、作動流体及び潤滑剤が互いに接触すべきでない場合には潤滑剤通路からシールされる。
【００５４】
通常、作動流体は、十分な圧力であり、従って、開口６５は、スプリングとボア７４内の作動流体の組み合わせた力により閉じ位置に維持される。制御システムが潤滑を要求した場合、作動流体は、作動流体回路内のバルブを開くことにより減圧されてよく、これにより、作動流体がリザーバに流れるのを可能とする。潤滑スペース７６内に存在する加熱された潤滑剤は、スプリングの力が十分な潤滑剤の圧力により勝られたとき、第２セクション７２上に圧力を付与し、第１セクション７１のヘッドを持ち上げることができる。これらの状況下で、潤滑剤圧力は、また、出口開口８１若しくは複数のこれらの出口開口を通って出るときに正確な潤滑剤プロフィールを提供するのにも適する。
【００５５】
潤滑剤噴射デバイス６０は、通路６２内の潤滑剤を加熱する潤滑剤加熱部材６８を含む。加熱部材６８は、加熱流体に対する通路７０を含む本体６９を有する。本体６９は、通路７０を介して循環する加熱流体により加熱される。加熱流体は、加熱流体スペース７７から通路７０に供給される。本体６９は、ネジ締結、圧入及び／又は溶接により図４の部分で示される潤滑剤噴射デバイスの本体７８上に搭載される。本体６９内の通路７０は、潤滑剤通路６２及び潤滑剤スペース７６からシールされ、加熱流体との潤滑剤の如何なる混入及びその逆も防ぐ。加熱流体は、図４に示されない潤滑剤噴射デバイス本体７８内の別の通路により加熱流体スペース７７に供給されることができる。
【００５６】
本体６９内に設けられる加熱部材に替えて若しくは加えて、加熱部材は、図には示されないスタブ内に設けられてもよい。加熱部材は、加熱流体の通路として構成されてもよいが、それ替えて若しくは加えて、電気的に加熱される手段を備えて配置されてもよい。特に、加熱部材は、抵抗器を含んでよい。
【００５７】
図５は、本発明の第３実質的にによる潤滑剤噴射デバイスである。潤滑剤噴射デバイス１３０は、潤滑剤分配部材１３１と、潤滑剤分配部材１３１に潤滑剤を供給する通路１３２とを含む。潤滑剤分配部材１３１は、作動スペース７内への潤滑剤の噴射のために少なくとも１つ出口開口１５１を有する。
【００５８】
更に、潤滑剤噴射デバイスは、潤滑剤供給デバイス１３４から潤滑剤を受ける入口開口１３３を有する。潤滑剤分配部材１３１は、図２のシリンダライナ８若しくはピストンリング１３の表面上に潤滑剤を分布させるための開口１３５を含む。開口１３５は、潤滑剤の供給を阻害する閉塞部材１３６により閉じることができる。閉塞部材１３６は、潤滑剤噴射デバイスの軸Ａ−Ａに沿って移動可能であるロッドとして構成される。ロッドは、開口１３５を閉じるためのヘッドを有する第１セクション１４１と、第１セクション７１のヘッドが開口１３５を閉じる位置にロッドを方向付けるスプリング１４３を受ける第２セクション１４２とを有する。
【００５９】
スプリング１４３は、ボア１４４内に配置される。ボアは、通路１４５を介してボアに出入りする作動流体で充填されてもよい。ボアは、作動流体及び潤滑剤が互いに接触すべきでない場合には潤滑剤通路からシールされる。
【００６０】
ロッドの第２セクションは、電源１５０に接続部材１４９を介して接続される。温度測定デバイス１５５は、潤滑剤噴射デバイスに入る潤滑剤に対して設けられてよい。温度測定デバイス１５５の出力は、制御ユニット１５６内に供給されてもよい。制御ユニットは、所望の温度が温度測定デバイス１５５により測定されるまで加熱部材１３８を動作させるために電源１５０に信号を送ることができる。
【００６１】
制御ユニットは、また、ソレノイド１６０へのエネルギの供給及び／又は作動流体の供給のためにバルブ１５８を開閉してもよい。ソレノイド１６０は、ロッドを開位置に移動させるためにスプリング１４３に替えて若しくは加えて使用されてもよく、開位置では、潤滑剤は、液体分配部材１３１に通路１３２を介して通過し、出口開口１５１に通じ、作動スペース７内に噴射されることができる。
【００６２】
図４に示す壁要素は、シリンダライナ８若しくはピストン４の部分であってよい。潤滑剤噴射デバイスは、溶接、半田、ネジ接続、若しくは圧入により得られる接続によって、当該壁要素に固定されてもよい。
【００６３】
本発明は、従って、容易に装着することができ、整備を必要とすることなく長期に亘って安全に動作することができる潤滑剤噴射デバイスを提供する。大型エンジンの任意のピストン若しくはシリンダライナは、上述の任意の実施例による潤滑剤噴射デバイスを備えてもよい。
【００６４】
本発明は、更に、潤滑剤噴射デバイスの加熱部材の幾つかの実施例を更に提供する。これらの特徴は、実装／動作のコストを低減し、それにより、潤滑剤の消費を低減する役割を果たす。本発明による潤滑剤噴射デバイスによって、大型エンジンは、従来の潤滑剤供給デバイスを備えるエンジンに比べて、コスト効率良く動作することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１    シリンダヘッド
３    シリンダ
４    ピストン
１７    ピストンロッド
３１，６１，１３１    潤滑剤分配部材
【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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