專利名稱：內(nèi)燃機(jī)汽缸中潤滑油注入方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)、尤其二沖程十字頭內(nèi)燃機(jī)的汽缸潤滑油的一種注入方法。定期性啟動的油泵，將一份潤滑油輸送到潤滑油管內(nèi)，該管連接泵的出口與潤滑點(diǎn)上的噴油閥，當(dāng)潤滑油管內(nèi)的壓力超過預(yù)定的開啟壓力時，該噴油閥開啟，以便將潤滑油霧化注入汽缸內(nèi)。
這種方法從WO 00/28194中已知，其中說明，噴油閥沿汽缸套周圍成排分布，噴嘴的方向是使它們將潤滑油霧化注入靠近噴嘴的汽缸套內(nèi)表面的一段。使用大量噴嘴，例如10個以便把潤滑油施布在整個汽缸套的四周。
背景技術(shù)：
關(guān)于將潤滑油輸送到噴嘴，WO 00/28194作為這樣一個問題提出，潤滑油在潤滑油管內(nèi)的可壓縮性，使得在時間上正確輸送潤滑油變得困難。講述了達(dá)到預(yù)定的潤滑油霧化的條件，在輸送當(dāng)中，潤滑油應(yīng)當(dāng)超過相當(dāng)于已知的通常燃料注入時的噴油閥開啟壓力。在注入燃料時，通常油量輸送如此之快，并且其適當(dāng)?shù)牧咳绱酥?，在泵與噴嘴之間的油管內(nèi)的壓力要迅速地超過燃油從泵初起輸送時噴嘴開啟壓力，因此注油開始，燃油量隨著持續(xù)不斷地被從泵輸送到汽缸中，其所用時段會比獲得開啟壓力所需時段長10～50倍。
汽缸潤滑油的霧化注入問題可從日本于1995年頒布的7-34837中有進(jìn)一步的了解。根據(jù)該專利，在燃料注入時，潤滑油從安放在汽缸蓋中的噴油閥注入。這里，潤滑油泵順沖程方向連接到內(nèi)燃機(jī)的曲軸，所以潤滑油在內(nèi)燃機(jī)每轉(zhuǎn)時被霧化注入到汽缸套的內(nèi)表面上。
1954年申請人的丹麥專利第81275號描述了一種潤滑油系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中潤滑油的輸送與內(nèi)燃機(jī)每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)的配合是間歇性的，這樣一來比方說是在內(nèi)燃機(jī)的每轉(zhuǎn)、兩轉(zhuǎn)或三轉(zhuǎn)時將潤滑油輸送到汽缸套內(nèi)表面上的潤滑點(diǎn)上。為了使?jié)櫥拖驖櫥c(diǎn)的輸送與活塞運(yùn)動的關(guān)系上作到準(zhǔn)時，將受控的截流閥在緊鄰每一潤滑點(diǎn)處置于潤滑油管內(nèi)。每次潤滑必須在潤滑點(diǎn)進(jìn)行潤滑，潤滑油泵便輸送一份精確計量的潤滑油，這份潤滑油被截流閥保持在潤滑油管內(nèi)低壓之下，直至活塞與潤滑點(diǎn)相對。就在此時刻，截流閥啟動，潤滑油被釋出，并在潤滑點(diǎn)跑出，在那里活塞環(huán)將潤滑油施布于汽缸套的圓周方向。為了避免在閥門啟動時潤滑油管內(nèi)出現(xiàn)壓力下降，在管內(nèi)可有一小的蓄壓器容積，在該蓄壓器中通過彈簧承載活塞使其中的潤滑油保持受壓力狀態(tài)。在已知的這類潤滑系統(tǒng)中，以幾個巴的壓力輸送潤滑油。
與之相反，在前述之潤滑油系統(tǒng)中，潤滑油以較高壓力輸送，以實(shí)現(xiàn)潤滑油霧化注入。這種較高的壓力在潤滑油供給一側(cè)引起若干缺點(diǎn)，其中就有對所輸送潤滑油量的泄漏造成的波動。而當(dāng)每一汽缸使用大量噴油閥時，這類缺點(diǎn)會加重，因?yàn)闈櫥凸苤械娜莘e會與所輸送潤滑油量成比例地加大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種方法，使能在高壓下可靠地輸送相對小量的潤滑油。
從這個角度，按照本發(fā)明的方法之特征在于，噴油閥的關(guān)閉壓力要低于其開啟壓力；這樣潤滑油由泵經(jīng)過一單向閥輸送到單向閥與噴油閥之間的容積，在該容積內(nèi)，當(dāng)潤滑油從泵輸送到該容積當(dāng)中時，于壓力進(jìn)行性增加過程中，潤滑油便暫時積累起來；而當(dāng)該容積內(nèi)潤滑油壓力超過噴油閥開啟壓力時，已積累量的潤滑油便通過噴油閥霧化注入而得以釋出。
噴油閥具有高開啟壓力，由泵輸送的潤滑油在單向閥與噴油閥之間的容積中壓力被提高到該高開啟壓力。由于潤滑油不可避免地含有一定量的空氣，在該容積中潤油油的積累便成為可能，因?yàn)闈櫥捅厝坏匕欢靠諝猓?dāng)在該容積進(jìn)一步接納潤滑油當(dāng)中，所述之空氣被壓縮，潤滑油的壓力上升。當(dāng)所積累數(shù)量的潤滑油大到使油壓超過噴油閥的開啟壓力時，噴油閥打開將潤滑油霧化注入汽缸內(nèi)。在霧化注入過程中，所輸送的潤滑油量取決于噴油閥的關(guān)閉壓力，低關(guān)閉壓力導(dǎo)致單向閥與噴油閥之間容積內(nèi)潤滑油比高關(guān)閉壓力卸出更多一些。在供油終端，單向閥將該容積保持有效切斷狀態(tài)，從而潤滑油必然通過噴油閥被排空。
在一個實(shí)施例中，潤滑油從油泵經(jīng)過單向閥分?jǐn)?shù)份被輸送到該容積，隨著潤滑油分份輸送到該容積，其中壓力便逐步上升，當(dāng)最后輸送的一份潤滑油使該容積中的潤滑油壓力超過噴油閥的開啟壓力時，此時潤滑油經(jīng)噴油閥霧化注入。借助于潤滑油泵的數(shù)次啟動，通過輸送潤滑油所需壓力的實(shí)現(xiàn)，油泵的尺寸就可以小些，而仍為一充分霧化程序輸送該總量的潤滑油。因此泵的泄漏區(qū)域小了，接著對泄漏決定的壓力波動的敏感性也就少了。在其中積累潤滑油的潤滑油管容積供油終端上的單向閥，基本上不漏油，泵兩次啟動之間潤滑油輸送暫時被中斷不造成問題，因?yàn)槔脻櫥凸苤械妮^大超壓可將壓力保持很長時間。在噴油閥開啟，并通過泵的幾次或多次行程向汽缸內(nèi)霧化給油而將潤滑油已積累的量釋出之前，比方說可以經(jīng)幾次或多次內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)逐步完成壓力的建立。
也可以使用與內(nèi)燃機(jī)工作周期無關(guān)的受控潤滑油泵，例如在一間歇期之后將要霧化注入潤滑油之前，于內(nèi)燃機(jī)單一轉(zhuǎn)數(shù)當(dāng)中立即一次或接二連三地啟動泵，但是，仍以油泵與內(nèi)燃機(jī)每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)成比例地啟動為好，也就是說在一預(yù)定的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)內(nèi)以一預(yù)定的啟動次數(shù)。成比例的啟動就會導(dǎo)致當(dāng)內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷下降時單位時間內(nèi)潤滑油平均數(shù)量的下調(diào)。
油泵適合于每霧化注入潤滑油一次啟動2～30次，但以至多10次為宜。這樣，泵只要輸送潤滑油總量的一小部分。對于輸送需要數(shù)量的潤滑油而言，啟動30次以上會無益于改善泄漏狀況，故一般以至多保持啟動10次為好。
為了能夠使用較簡單的泵，來自泵的單份潤滑油提供單向閥與噴油閥之間容積內(nèi)的壓力增長在1至10巴為好，而以2～5巴為宜。由于涉及到將一有限量的潤滑油輸送到噴嘴一側(cè)關(guān)閉的管容積，當(dāng)容積內(nèi)的壓力相當(dāng)高，例如60巴或以上時，也可以使用簡單的活塞泵輸送潤滑油。
潤滑油的輸送狀態(tài)可能隨內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷而變化。為了克服開啟壓力，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)以部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時，泵最好要比其滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時啟動次數(shù)多些。這樣，在部分負(fù)荷時可以接受較大泄漏量，因此泵在設(shè)計上允差可以大些，其壽命也就更長。
這種方法可順利地加以發(fā)展，這樣在內(nèi)燃機(jī)滿負(fù)荷的P％部分負(fù)荷下，每千瓦小時所輸送的潤滑油量要大于滿負(fù)荷下每千瓦小時的百分之P乘以潤滑油量。潤滑系統(tǒng)可設(shè)計成以這種狀態(tài)自動變換潤滑油量，其途徑是使用其開啟壓力隨汽缸壓力下降而下降的噴油閥，因此利用這樣的事實(shí)，即在發(fā)動機(jī)循環(huán)的壓縮行程的任意特定時間，汽缸壓力在部分負(fù)荷時要低于滿負(fù)荷時。
為了減少單個汽缸中噴油閥的數(shù)量，噴油閥最好在一預(yù)定壓力開啟，該預(yù)定壓力處在潤滑油向汽缸霧化注入時內(nèi)燃機(jī)循環(huán)時間內(nèi)汽缸壓力處于15～40巴段之內(nèi)。這一超壓能夠足夠有效地霧化注入潤滑油，尤其是在壓力處于30～40巴段內(nèi)時，霧化如此有效，以致于使汽缸空間內(nèi)潤滑油噴射得相當(dāng)遠(yuǎn)，從而在汽缸套內(nèi)表面有利大的部分上施以適當(dāng)均勻分布的潤滑油。
當(dāng)噴油閥的開啟壓力控制潤滑油霧化注入密集度，霧化注入頻率時，因而即每次霧化注入潤滑油量便可由噴油閥的關(guān)閉壓力控制。
雖然霧化注油反壓力隨汽缸壓力的上升而增大，噴油閥以在這樣一個時刻開啟為好，在該時刻汽缸壓力高于內(nèi)燃機(jī)最大壓縮壓力的40％。對于活塞環(huán)而言，潤滑油可順利地霧化施布在汽缸運(yùn)轉(zhuǎn)表面的上部，因?yàn)檫@里汽缸套材料負(fù)荷最大。在活塞向上行程中對運(yùn)轉(zhuǎn)表面霧化施布潤滑油進(jìn)行得較晚，就縮短了從當(dāng)霧化進(jìn)行直到活塞環(huán)通過剛剛潤滑過的運(yùn)行表面這段時間。這有助于將潤滑油保持在汽缸套的頂部，而那里最需要潤滑。
為了在部分負(fù)荷下達(dá)到適當(dāng)?shù)臐櫥?，并且補(bǔ)償泵送潤滑油中的泄漏損失，潤滑油泵所輸送的每份潤滑油數(shù)量可以是可調(diào)的。在內(nèi)燃機(jī)以部分負(fù)荷運(yùn)行時，每份輸送量可適當(dāng)增加，在部分負(fù)荷下以較低的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的內(nèi)燃機(jī)中，這就使之能夠如同滿負(fù)荷時那樣在部分負(fù)荷下將同樣數(shù)量的潤滑油輸送到單向閥與噴油閥之間的容積中去，除去因部分負(fù)荷下每份輸送時間增加而增加的泄漏。
在另一個實(shí)施例中，在內(nèi)燃機(jī)滿負(fù)荷的P％部分負(fù)荷下內(nèi)燃機(jī)每轉(zhuǎn)平均霧化注入汽缸的潤滑油量，要小于百分之P乘以滿負(fù)荷下內(nèi)燃機(jī)每轉(zhuǎn)平均霧化注入汽缸的潤滑油量。作為單向閥與噴油閥之間容積中壓力增長的結(jié)果，除去作到精細(xì)分布的且有效的霧化注入潤滑油外，這種隨負(fù)荷而調(diào)整潤滑油量的作法，還以減少特定潤滑油消耗的形式提供費(fèi)用上的利益。霧化注入釋放之前，通過在潤滑油管體積中壓力的建立而獲得的有效的霧化注入，以及每個噴嘴注入適當(dāng)大量潤滑油，使?jié)櫥土钊藵M意地施布于汽缸套的內(nèi)表面上，結(jié)果在部分負(fù)荷運(yùn)行時汽缸套上的較低溫度水平被用來少用潤滑油。在這方面，是否用較小的泵由泵若干次啟動而逐步建立壓力，還是利用大泵輸送而連續(xù)建立壓力，這并不是關(guān)鍵。
在再一個實(shí)施例中，在內(nèi)燃機(jī)滿負(fù)荷的P％部分負(fù)荷下，泵每一千瓦小時所輸送的潤滑油量要大于百分之P乘以滿負(fù)荷時每一千瓦小時的所輸送的潤滑油量。如上所述，潤滑油的霧化注入可以有利地設(shè)計為在其潤滑油的負(fù)荷依賴的分份中是自調(diào)式的。無論使用小泵由泵幾次啟動而逐步建立壓力，還是利用大泵輸送而連續(xù)建立壓力，在這方面均無決定性作用。


下面結(jié)合幾幅高度示意性附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明，其中圖1為汽缸側(cè)視圖；圖2為配有4個噴油閥的單個汽缸；圖3為汽缸潤滑油供油系統(tǒng)簡圖；以及圖4～7為潤滑程序示例。
具體實(shí)施例方式
為了簡化起見，在下面所介紹的不同實(shí)施例中，相同的零部件使用相同的標(biāo)號。
一臺內(nèi)燃機(jī)，例如MC型二沖程十字頭內(nèi)燃機(jī)，或者大型四沖程內(nèi)燃機(jī)，其汽缸內(nèi)徑為22厘米以上者，配有汽缸潤滑系統(tǒng)。舉例而言，一臺內(nèi)燃機(jī)可設(shè)有4～28個汽缸。而汽缸內(nèi)徑比方說可在22～120厘米范圍之內(nèi)，但以60～100厘米更為可取。每個汽缸1包括一汽缸套，一汽缸蓋，在汽缸套內(nèi)運(yùn)行的活塞8，此外，尚有沿著汽缸套內(nèi)表面在其運(yùn)行表面10滑動的活塞環(huán)9。
為了減少在活塞環(huán)和汽缸套二者上的磨損，運(yùn)行表面應(yīng)以潤滑油潤滑，它通過沿汽缸套圓周分布的噴油閥3來實(shí)現(xiàn)，每個閥設(shè)有由彈簧承載的閥針11，以靠在閥座12上。在閥座的下游側(cè)有一或更多霧化器孔13，孔鉆在潤滑油在霧化過程中被注入的方向上。當(dāng)噴油閥關(guān)著時，徑向安裝在閥座中的閥針尖14受到汽缸內(nèi)在噴油閥3處壓力的作用，壓力通過霧化器孔傳遞。而當(dāng)噴油閥開啟著時，閥針整個尖上較大區(qū)域受到汽缸內(nèi)壓力的作用，這意味著閥門開啟壓力高于關(guān)閉壓力。
每個噴油閥3與潤滑油管4相連接，該管經(jīng)單向閥5連接泵6，當(dāng)泵啟動時，該泵將一份潤滑油輸送到單向閥5與噴油閥3所限定的油管容積15中。潤滑油經(jīng)由導(dǎo)管7在泵前壓力下輸送到單獨(dú)的泵6。潤滑系統(tǒng)通常有上述的功能。
在二沖程的內(nèi)燃機(jī)中，汽缸1可以是單流型的，其中廢氣經(jīng)汽缸低端上的廢氣口16導(dǎo)入，并以熟知的方式渦旋運(yùn)動(圖2箭頭A)向上經(jīng)過汽缸，此時汽缸上端的排氣閥17在汽缸下一次充氣過程中打開。
如圖2所示，在汽缸的圓周方向裝有若干個噴油閥，此例為4個。噴油閥3在圓周方向均勻地分布的優(yōu)點(diǎn)在于，噴嘴可以是相同設(shè)計，每個都供給汽缸潤滑油到運(yùn)行表面的相同區(qū)域。也可以將噴油閥安排在汽缸相互間不同的高度上，或者換一種方法，它們也可以安裝在汽缸蓋上。噴油閥3的數(shù)量取決于汽缸的直徑，一般以B/10±2這一數(shù)量為宜，其中B為以厘米表示的汽缸孔徑。
最好每個噴油閥配一泵6。典型作法是將若干泵合而為單一的潤滑裝置，在小內(nèi)燃機(jī)上，該裝置可以為內(nèi)燃機(jī)的幾個或所有汽缸工作，而在大內(nèi)燃機(jī)上，該裝置可以為單一汽缸的潤滑點(diǎn)服務(wù)。泵活塞可以用機(jī)械驅(qū)動的凸輪軸帶動，或者使用與凸輪軸相連接的電動機(jī)電氣驅(qū)動。在前一種情況下，啟動受內(nèi)燃機(jī)上的機(jī)械控制，通過鏈條驅(qū)動，或者凸輪軸與驅(qū)動軸之間的類似驅(qū)動連接，而在后一種情況下，則依靠內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行信息由電子控制。但是最好由依據(jù)電子控制信號用液壓啟動器驅(qū)動泵活塞，例如使用申請人制作的所謂α潤滑器(A1pha Lubricafor)。每一啟動器可以有一單一的泵活塞，但是最好與同一汽缸相連的幾個泵活塞由單一啟動器在聯(lián)合運(yùn)動中驅(qū)動。
圖3所示為一例潤滑系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中油箱18裝有汽缸潤滑油，該油可被加熱器件19預(yù)熱，這里對該部件不予詳述。與大型內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)所使用的所有其他潤滑油不同，汽缸潤滑油在使用前不經(jīng)分離器離心分離。汽缸潤滑油一般為高添加劑的對酸中性油，含有碳酸鈣，其復(fù)合化合物被封成顆粒，以保持碳酸鈣浮在油上。而離心分離會將這些顆粒從汽缸潤滑油中分離出去。不進(jìn)行離心分離的后果是汽缸潤滑油不可避免地含有小氣泡。
起動泵20將潤滑油經(jīng)過濾器21打到供油導(dǎo)管22，從該供油管分出導(dǎo)管7通到帶有與單一汽缸1相連的泵的啟動器25，圖中僅示出一臺泵。一蓄壓器23與泵相配的啟動器連接，以緩沖與泵填充相關(guān)的壓力波動。另一蓄壓器24則緩沖導(dǎo)管7中的壓力波動。泵6由螺旋閥26控制，該螺旋閥經(jīng)信號導(dǎo)線連接到電子控制裝置(圖上未示出)。反饋傳感器27向控制裝置提供信息，使啟動器活塞現(xiàn)實(shí)啟動。回油支管28將多余潤滑油送回到與箱18相接的回油導(dǎo)管29。壓力控制裝置30調(diào)整供油導(dǎo)管中的壓力至一預(yù)定值，例如，在1～60巴范圍之內(nèi)，有代表性的是7～20巴。
如圖2所示，泵6可以是個活塞泵，該泵的優(yōu)點(diǎn)是，輸送來的潤滑油量在泵的每一沖程從體積上分成份，而這是在較低的起動泵壓力下實(shí)現(xiàn)的，在該壓力下實(shí)踐中所出現(xiàn)的潤滑油空氣含量的任何微小波動，對所探討的該容積中的潤滑油量無大影響。
每啟動一次，泵6便將一份汽缸潤滑油經(jīng)單向閥5送到管的容積15，該容積與噴油閥3的壓力腔31相通。當(dāng)噴油閥關(guān)閉著時，壓力腔由噴嘴外殼、閥座12與閥針11限定，該閥針被壓縮彈簧32壓入與閥座相靠。壓力腔內(nèi)的壓力影響壓力腔內(nèi)閥針的露出區(qū)域，其開啟壓力與彈簧力相對。通過從泵6出來一份或者多份潤滑油，當(dāng)如此大量潤滑油被送到壓力腔時，其中的壓力便以大于彈簧力的力作用于閥針，閥針從閥座移出，同時受壓的潤滑油便向前流到霧化器孔，噴入汽缸內(nèi)。在噴油閥開著時，壓力腔31內(nèi)的壓力作用于整個閥針的橫截面區(qū)域，而在噴油閥關(guān)閉狀態(tài)，該壓力不作用于閥座所截斷的中心區(qū)域。作為在開啟位置下區(qū)域大的結(jié)果，小于壓力腔31中的開啟壓力的壓力能夠克服來自彈簧32的壓縮力，將閥針保持在開啟位置。只有當(dāng)壓力腔內(nèi)的壓力降到關(guān)閉壓力以下時，閥針才會改變到與閥座12相靠的它的關(guān)閉位置，關(guān)閉壓力是這樣一個壓力，在該壓力下來自彈簧32的力超過潤滑油對閥針11整個橫截面面積的壓力。
壓縮彈簧32，或者對閥針11產(chǎn)生關(guān)閉力的其他力源，例如腔33中的液壓力，決定著噴油閥的開啟壓力。彈簧力或者腔33中的液壓力是可調(diào)的，以便根據(jù)內(nèi)燃機(jī)現(xiàn)實(shí)運(yùn)行狀況改變開啟力。
潤滑油管4的長度取決于泵6與噴油閥3之間的距離。有代表性的是管長在0.5～8米范圍內(nèi)，例如3～5米，管徑宜這樣來選擇，要使管內(nèi)容積恰好大到將噴油閥單次啟動所需的汽缸潤滑油量壓入該容積。譬如，潤滑油管4的內(nèi)徑可取5毫米，單向閥5與噴油閥3間的長度可取4米，結(jié)果管的容積為31.4厘米3。實(shí)驗(yàn)表明，對此容積而言，輸送約0.1厘米3潤滑油量，結(jié)果是壓力約增加5巴。
當(dāng)內(nèi)燃發(fā)動機(jī)啟動時，容積15內(nèi)的壓力通過泵的一系列啟動，被提高到相當(dāng)于噴油閥關(guān)閉壓力Pc的水平，譬如該關(guān)閉壓力可在40～150巴范圍內(nèi)，有代表性的是50～130巴。這許多啟動可在內(nèi)燃機(jī)啟動起來或者啟動過程中進(jìn)行。隨著汽缸潤滑油由泵6不斷輸送過來，容積15中的壓力在某一時刻超過噴油閥的開啟壓力Po，隨之潤滑油被注入，直至該容積內(nèi)壓力降到關(guān)閉壓力Pc之下。這樣，潤滑油注入量就取決于噴油閥開啟壓力與關(guān)閉壓力差和容積15的尺寸。與此同時顯而易見的是，潤滑油注入量與噴油閥二次啟動之間泵6所輸送的潤滑油總量相當(dāng)。
由于汽缸潤滑油價格昂貴，盡量降低汽缸產(chǎn)生的每一千瓦小時所消耗的潤滑油量是有利的。與所消耗的潤滑油量相聯(lián)系，要達(dá)到有效潤滑，噴油閥每次啟動注入大小適量的潤滑油是最為理想的，這樣就可以最佳方式將潤滑油輸送到運(yùn)轉(zhuǎn)表面上。這意味著，理想的是并不要在內(nèi)燃機(jī)每轉(zhuǎn)都進(jìn)行潤滑，而是寧可內(nèi)燃機(jī)若干轉(zhuǎn)僅進(jìn)行一次，例如第二、第三、第四、第五、第六、第七或第八轉(zhuǎn)進(jìn)行一次。
圖4表示一種輸送程序，其中內(nèi)燃機(jī)曲軸每轉(zhuǎn)一次泵6啟動一次。比方說原因是泵由凸輪軸帶動啟動，它必然被驅(qū)動，按內(nèi)燃機(jī)曲軸的旋轉(zhuǎn)成比例地旋轉(zhuǎn)。每啟動一次，容積15內(nèi)的壓力便增加一步，直到最后一次啟動時壓力超過噴油閥的開啟壓力，隨即潤滑油被注入，此時容積內(nèi)的壓力立即降到關(guān)閉壓力Pc，從而新的一輪增壓循環(huán)開始。
圖5表示又一種輸送程序，在其中泵6設(shè)計上要每次啟動產(chǎn)生的輸送量本質(zhì)上相當(dāng)于噴油閥3每次開啟的輸送量。這樣，容積15中的壓力在內(nèi)燃機(jī)大部分運(yùn)轉(zhuǎn)過程中對應(yīng)于關(guān)閉壓力Pc，但在緊接著要注入潤滑油的一刻，泵6啟動輸送潤滑油，其數(shù)量使該容積中的壓力超過開啟壓力Po，于是潤滑油被注入。
也可以用小泵6，在內(nèi)燃機(jī)同一周期內(nèi)通過泵接二連三地若干次啟動，達(dá)到恰當(dāng)大小的壓力增長。圖6表示連續(xù)4次啟動所達(dá)到的壓力增長程序，最后一次啟動使壓力超過噴油閥開啟壓力。這發(fā)揮了泵6的長處，該泵由于尺寸小而泄露區(qū)域小，但啟動時輸送量大小恰當(dāng)。
比方說內(nèi)燃機(jī)可取最大壓縮力在50～140巴范圍之內(nèi)，以75～125巴為最理想。當(dāng)利用注入余壓進(jìn)行注入時，噴油閥開啟壓力在閥門外可超過汽缸內(nèi)現(xiàn)實(shí)壓力，該注入余壓比方說可在15～150巴范圍內(nèi)，以30～70巴為最理想。所希望的余壓完全取決于注入特性。如果希望注入取潤滑油為微粒極細(xì)的分布霧狀，則為達(dá)到細(xì)微霧化余壓應(yīng)相當(dāng)高。如果不然，欲注入大滴狀或更為連續(xù)的柱或扇狀潤滑油，這種注入可以更好的穿透力通過汽缸中空氣渦旋射入，安全地輸送到運(yùn)轉(zhuǎn)表面上，也可從噴油閥以較大距離注入，余壓就不需要那么高。潤滑油大滴或更為連續(xù)的柱狀或扇狀注入被推定為可提供汽缸潤滑油最優(yōu)越分布，由于它們質(zhì)量大，大滴較少依賴汽缸廢氣的運(yùn)動，對于這種運(yùn)動的變化不敏感。噴嘴的幾何形狀可以用來提供所期望類型的注入，例如，霧化器孔直徑大，可在相同余壓下產(chǎn)生較大油滴，而孔的方向決定潤滑油的注入方向。
在本發(fā)明中，在余壓下通過噴油閥輸送潤滑油被稱為噴射注入，而不管潤滑油是否以大滴或以柱或扇狀或球狀微粒的汽缸潤滑油微細(xì)分布的霧狀形式噴射。
開啟壓力Po取決于噴油閥在汽缸高度上的方向。其原因在于汽缸中壓縮壓力在活塞向上運(yùn)動時增大。噴油閥在汽缸內(nèi)安裝越高，開啟壓力就要越高以取得相同的余壓，如果注入要在活塞在其上升運(yùn)動中超過噴油閥之前進(jìn)行的話。
當(dāng)噴油閥位于汽缸的下半部時，開啟壓力Po主要不受壓縮力影響。如果相反，噴油閥位置更高或在汽缸頂部，則變動的壓縮力將影響噴油閥的開啟力，因?yàn)閴嚎s壓力通過霧化器孔傳遞，以在開啟方向作用的力影響閥針在閥座內(nèi)的區(qū)域。
這使壓縮壓力成為注入的放開因素，對此圖7中作了說明。上部虛線表示在內(nèi)燃機(jī)工作周期中開啟壓力Po的波動，而階梯狀實(shí)線則表示因泵6輸送潤滑油而在容積15中產(chǎn)生的壓力增大?？雌饋砣莘e15中的壓力被泵加大而升至高于最低開啟壓力Po的水平，這保證在活塞達(dá)到上死點(diǎn)(TDC)之前注入潤滑油。
設(shè)計一條能夠提供適當(dāng)容積15的管徑之潤滑油管4是輕而易舉的。如欲使用短管，自然可以將管與單獨(dú)的輔助容積結(jié)合起來，該輔助容積最好以與管相連的固定腔或者是管局部擴(kuò)大而形成的。
噴油閥的關(guān)閉壓力Pc以在開啟壓力Po的50％～96％范圍內(nèi)為適當(dāng)，而以開啟壓力的75％～95％為最理想。關(guān)閉壓力低，導(dǎo)致較大的份量，噴油閥啟動間隔時間長，反之亦然。
噴油閥使?jié)櫥妥⑷胧艿接行У姆较蚩刂?，這相對于在滲漏低壓下向汽缸內(nèi)表面上的潤滑油溝槽傳統(tǒng)輸送潤滑油而言提供了一系列輸送選擇方案。可以將噴油閥安裝在剛剛高于廢氣口16之上的水平，使其向上噴射汽缸，這可在低壓下噴射，而不管在壓縮行程當(dāng)中噴射發(fā)生在活塞越過噴油閥之前或之后。
噴油閥3也可在汽缸中較高處安裝，例如大約在運(yùn)轉(zhuǎn)表面的中間，隨之潤滑油流可對準(zhǔn)汽缸套的中部，或者向上向下朝著運(yùn)轉(zhuǎn)表面的高或低區(qū)域。
也可將噴油閥3安裝在汽缸套的上部，此時可在活塞越過噴油閥之前將潤滑油注射到運(yùn)轉(zhuǎn)表面上。
汽缸潤滑油方向性注入的可能性，為潤滑油輸送適應(yīng)汽缸現(xiàn)實(shí)需要提供了自由。即使當(dāng)在汽缸一定水平上在汽缸壁上設(shè)有通孔以便安裝噴油閥，仍然可以變化潤滑油向運(yùn)轉(zhuǎn)表面上的輸送，其途徑是調(diào)整閥門，以便向其他方向注油，比如更向上或向下。
在下列權(quán)利要求書范圍之內(nèi)，可將上述各實(shí)施例的細(xì)節(jié)結(jié)合到其他實(shí)施例中去。也可以在內(nèi)燃機(jī)的一個循環(huán)過程中實(shí)施更多的對汽缸注入汽缸潤滑油的程序。此外，注入程序會因內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)條件而異，這點(diǎn)例如可從依據(jù)內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷而輸送的潤滑油量變化或者在負(fù)荷改變時得知，在那里的潤滑可能需要臨時增加。
權(quán)利要求
1.一種將潤滑油注入內(nèi)燃機(jī)汽缸(1)，特別是二沖程十字頭內(nèi)燃機(jī)汽缸的方法，泵(6)定期啟動，將一次用量的潤滑油輸送到潤滑油管(4)，該管連接泵的出口與潤滑點(diǎn)上的噴油閥(3)；當(dāng)潤滑油管內(nèi)的壓力超過預(yù)定開啟壓力時，噴油閥打開以使?jié)櫥挽F化注入汽缸內(nèi)，其特征在于噴油閥(3)在低于其開啟壓力的壓力下關(guān)閉；潤滑油從泵(6)經(jīng)單向閥(5)輸送到單向閥與噴油閥之間的容積，在該容積(15)中，當(dāng)潤滑油由泵輸送到該容積當(dāng)中時，在壓力逐漸增加過程中，潤滑油被暫時積累；而當(dāng)容積(15)中的潤滑油壓力超過噴油閥的開啟壓力時，所積累的潤滑油量通過噴油閥(3)被霧化釋出。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于潤滑油由泵(6)分成數(shù)份經(jīng)單向閥(5)輸送到容積(15)，其中，隨著分成份的潤滑油輸送到該容積，壓力逐步升高；當(dāng)最后一份潤滑油輸送到使容積(15)中的潤滑油壓力超過噴油閥的開啟壓力時，潤滑油即經(jīng)噴油閥(3)被霧化。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于泵(6)與內(nèi)燃機(jī)每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)成比例地啟動，例如在內(nèi)燃機(jī)預(yù)定轉(zhuǎn)數(shù)內(nèi)啟動預(yù)定次數(shù)。
4.按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于潤滑油每霧化一次，泵(6)啟動2至30次。
5.按照權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于潤滑油每霧化注入一次，泵至多啟動10次。
6.按照權(quán)利要求1至5中的任一項所述的方法，其特征在于來自泵(6)的單份潤滑油，可以使單向閥(5)與噴油閥(3)之間的容積(15)中壓力增加1至10巴。
7.按照權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于來自泵(6)的單份潤滑油使單向閥(5)與噴油閥(3)之間的容積(15)中壓力增加2至5巴。
8.按照權(quán)利要求1至5中的任一項所述的方法，其特征在于為了克服開啟壓力，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)以部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時，泵(6)要比內(nèi)燃機(jī)以滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時啟動更多的次數(shù)。
9.按照權(quán)利要求1至5中的任何一項所述的方法，其特征在于當(dāng)內(nèi)燃機(jī)處于滿負(fù)荷百分之P的部分負(fù)荷時，比百分之P乘以滿負(fù)荷時每千瓦小時潤滑油量更多的潤滑油量被輸送。
10.按照權(quán)利要求1至5中的任何一項所述的方法，其特征在于當(dāng)潤滑油霧化注入汽缸(1)內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)時，噴油閥在超過汽缸壓力15至40巴范圍內(nèi)的預(yù)定壓力下開啟。
11.按照權(quán)利要求1至5中的任何一項所述的方法，其特征在于當(dāng)汽缸壓力高于內(nèi)燃機(jī)最大壓縮壓力的40％時，噴油閥(3)啟動。
12.按照權(quán)利要求1至5中的任何一項所述的方法，其特征在于潤滑油泵(6)每份所輸送的潤滑油量是可以調(diào)整的，且當(dāng)內(nèi)燃機(jī)以部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時該量適當(dāng)?shù)卦黾印?br> 13.按照權(quán)利要求1至5中的任何一項所述的方法，其特征在于在內(nèi)燃機(jī)滿負(fù)荷的百分之P的部分負(fù)荷時，比百分之P乘以滿負(fù)荷時內(nèi)燃機(jī)每轉(zhuǎn)平均霧化注入汽缸潤滑油量少的潤滑油量被霧化注入汽缸(1)。
14.按照權(quán)利要求1至5的任何一項所述的方法，其特征在于在內(nèi)燃機(jī)處于滿負(fù)荷的百分之P的部分負(fù)荷時，泵每一千瓦小時所輸送的潤滑油量要大于百分之P乘以在滿負(fù)荷時每一千瓦小時的潤滑油量。
15.按照權(quán)利要求1至5中的任何一項所述的方法，其特征在于噴油閥(3)的開啟壓力是可調(diào)的。
16.按照權(quán)利要求1至5中的任何一項所述的方法，其特征在于噴油閥(3)的關(guān)閉壓力是可調(diào)的。
全文摘要
定期性啟動的一種泵(6)以便將一份潤滑油輸送到通往噴油閥(3)的潤滑油管(4)中的容積(15)內(nèi)。該噴油閥在低于其開啟壓力的壓力下關(guān)閉。當(dāng)潤滑油由泵向該容積輸送時,潤滑油于容積(15)內(nèi)壓力進(jìn)行性增大過程中暫時積累起來,而當(dāng)該容積內(nèi)潤滑油壓力超過噴油閥開啟壓力時,積累的潤滑油經(jīng)噴油閥(3)霧化注入被釋出。
文檔編號F01M1/00GK1384274SQ0211887
公開日2002年12月11日 申請日期2002年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月7日
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