NO813345L - Smoeresystem. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen ^yedrørejc^_et smøresystem for sylinder og stempelringer i en forbrenningsmotor, f.eks. en motor med kom-pres jonstenning og lav hastighet.

Det er kjent ved kompresjonstennihgsmotorer med lav hastighet å tilføre tilmålte mengder smøreolje til løpeflaten mellom sylinderboring og stempelringer. Dette gjennomflres ved hjelp av et antall åpninger som er tilformet i flaten til sylinderboringen i hvilken stempelet er plassert, hvilke åpninger kan være anordnet i et felles tverrplan, men vinkelmessig avstandsplassert rundt sylinderboringens lengdeakse. Åpningene kan innbefatte dyser og olje tilføres til hver dyseåpning ved hjelp av respektive mekaniske pumper, som hensiktsmessig er drevet av en kamaksel på motoren. Tilførsel av olje til stempelet må omhyggelig tidsinnstilles og mengden må omhyggelig styres for at oljen skal gi best mulig virkning.

De mekaniske pumper som er blitt benyttet inntil nu har vist seg å være vanskelig å innstille slik at det oppnås den nøyaktige styring som er nødvendig for å oppnå tilfreds-stillende smøring under alle arbeidsbetingelser for motoren og samtidig minimalisere oljeforbruket.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et smøresystem for sylinder og stempelringer i en forbrenningsmotor, hvilket smøresystem skal ha en enkel og hensiktsmessig utforming.

I henhold til oppfinnelsen er det tilveiebragt et smø-resystem for en sylinder i en forbrenningsmotor, som er kjenne-tegnet ved at det omfatter et antall oljetilførselsinnretning-er som er plassert rundt sylinderboringen i hvilken et stempel er plassert, hvorved hver innretning har et oljeutløp til sylinderboringen, et oljeinnløp, en tilførselsfordeler til hvilken oljeinnløpene på innretningen er forbundet, idet hver innretning innbefatter en elektromagnetisk betjent ventil, en oljepumpe for tilførsel av olje til fordeleren, ventiler for styring av oljetrykket i fordeleren, et elektronisk styringssystem for energisering av ventilene i innretningen når dette kreves for tilfør-sel av olje til flaten på sylinderboringen og innretninger for å tilveiebringe et tidsinnstillingssignal til styringssystemet fra hvilket signal styringssystemet kan bestemme stillingen for stempelet for å sikre at utlevering av olje til flaten på sylinderboringen finner sted ved ønsket sted på stempelet.

Forbrenningsmotoren kan være en lavhastighets-kompresjonstenningsmotor. Slike motorer som kan drives med mellom 50 og 300 omdr./min. er meget brukt i skip, men de kan også benyttes for stasjonære motorer på land, f.eks. elektrisitetsgeneratorer.

Oljeutløpet fra oljetilførselsinnretningen kan svare til de utløp som vanligvis benyttes på mekaniske systemer som er kjent som "hylseaksler". Således kan det ha en enveisventil, f.eks. en fjærbelastet kuleventil for å forhindre gasser fra sylinderen i å gå inn i oljetilførsels-systemet. For foreliggende system er det foretrukket at hylseakslene er utformet til å ha utskiftbare dyser. På denne måten kan diameteren og andre egenskaper ved dysen for-andres for å tilpasses forskjellige omstendigheter og gi bedre bruk av fleksibliteten til foreliggende system sammen-lignet med et mekanisk system.

Tilførselsfordeleren kan i praksis være et ringsys-tem hvor hver oljetilførselsinnretning har et innløp fra en tilførselsgren på fordeleren og et oljeutløp til en returgren i fordeleren. Olje kan sirkuleres rundt hovedringen med en hastighet i overkant av den hastighet som skal levere olje til sylinderboringen. Dette sikrer at det alltid er et egnet forråd av olje ved innretningene og hjelper også ved kjøling av den elektromagnetisk betjente ventil.

Den elektromagnetisk betjente ventil kan være av kjent solenoidtype. En særlig egnet hurtigvirkende ventil er en med skruelinjeviklet anker som beskrevet i britisk patent nr. 1.504.873.

Ventilen for styring av oljetrykket i fordeleren bør innstilles slik at oljetrykket er i overkant av motorens sylindertrykk ved tidspunktet for oljeinjeksjon og dette kan variere i samsvar med motorutformingen. Trykket er vanligvis minst 10 bar og.kan være så høyt som 125 bar.

Oljen i fordeleren kan også ha øket temperatur, f.eks. en temperatur mellom 50 og 100°C. Dette kan oppnås ved hjelp av en oppvarmingsinnretning og en termostat i en hovedoljetank som tilfører olje til fordeleren. Bruken en øket temperatur har et antall fordeler innbefattende en lavere oljeviskositet og en mere nøyaktig styring av visko-siteten (f.eks. vil oljeviskositetsindeksen være mere for-delaktig enn ved omgivelsestemperatur). Oljen kan til tross for dette være den samme som benyttes for de mekaniske system.

Det elektroniske styringssystem kan være basert på generelt kjente prinsipper for elektronisk styring og kan, som anført mere detaljert i det følgende, variere i komplek-sitet i avhengighet av antall variable som medtas. I sin enkleste form omdanner det tidsinnstillingssignaler til ven-tilaktivering, men kan i tillegg ta hensyn til signaler fra trykksensorer i oljefordeleren for å kontrollere at oljetrykket er korrekt og signaler fra strømningsdetektorer i oljetilførselsinnretningene for å kontrollere at innretningene virker.

Tidsinnstillingssignaler kan dannes av motoren hensiktsmessig av veivakselen og kan dannes av mekaniske, elektriske eller optiske innretninger.

Andre trekk ved systemet kan være:

En akkumulator og reduksjonsventil mellom oljepumpen og oljefordeleren for å stabilisere oljetilførselen og sikre mot for høyt trykk,

et filter også mellom oljepumpen og oljefordeleren,

en lufteledning ved atmosfærisk trykk på nedstrøms-siden av den elektromagnetisk betjente ventil slik at trykket faller hurtig ved enden av injeksjonen og ventillukking-en er hurtig.

Et eksempel på et smøringssystem i samsvar med foreliggende oppfinnelse skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningene som viser: Fig. 1 et skjematisk riss av et smøringssystem, hvor det også er vist deler av den tilhørende motor, og

fig. 2 et blokkdiagram av et elektronisk styringssystem for smøringssystemet.

Fig. 1 viser en sylinder og stempel i en kompresjonstenningsmotor med lav hastighet.

Stempelet 10 er montert i en sylinderboring 11 som hensiktsmessig er den indre flate til en foring 12. Stempelet er forbundet med et krysshode 13 og hodet på kjent måte er forbundet ved hjelp av en veivstang 14 til en veivaksel 37

på motoren. Stempelet 10 er utstyrt med et antall stempelringer og i foringen er utformet et antall åpninger 15 i hvilke er anordnet oljetilførselsinnretninger generelt betegnet med 16. Åpningene er likt vinkelplassert rundt den langsgående akse til sylinderboringen og hensiktsmessig lig-ger de i et felles plan. I det spesielle eksempel er det 8 slike åpninger.

Hver oljetilførselsinnretning 16 omfatter et legeme 17, hvilket legeme er hult og har et oljeinnløp 18 og et oljeutløp 38. En oljetilførselspassasje 39 utstrekker seg fra det indre av legemet og ender i utløpet 15 og innbefatter en enveisventil 40 for å forhindre gasser fra motor-sylinderen i å komme inn i legemet. Plassert i legemet er en ventil 19 som drives av en elektromagnetisk innretning som generelt er betegnet med 20 som innbefatter en fjær som forspenner ventildelen 19 til kontakt med et sete. I passasjen 39 er plassert en strømningsdetektor 21.

Smøringssystemet innbefatter også en oljetil-førselsfordeler.

Fordeleren har form av en hovedring med en til-førselsgren 22 og en returgren 41. Tilførselsgrenen 22

har utløp 23 for forbindelse med innløpene 18 på oljetil-førselsinnretningene og returgrenen 41 har innløp 42 for forbindelse med utløpene 38 på oljetilførselsinnretningene.

Smøringsolje tilføres til grenen 22 fra en hovedoljetank 26 gjennom et atmosfærisk trykkfilter 25, oljepumpen 24 og høytrykksfilter 34. Oljetanken 26 holdes ved en forutbestemt temperatur ved hjelp av oppvarmingsinnretning-en 43 og termostaten 44. Tilførselsgrenen i 22 har også en akkumulator og en reduksjonsventil 32 som returnerer olje til tanken 26 hvis trykket overskrider en forutbestemt sik-kerhetsverdi.

Olje returneres til tanken 26 gjennom returgrenen

41 ved hjelp av en styringsventil 27 hvis innstilling kan varieres ved hjelp av et tilført elektrisk signal. En trykksensor 28 er plassert oppstrøms for ventilen 27 for å gi en indikasjon på oljetrykket fordeleren.

Der er også et returrør 36 til oljetanken 26 fra passasjen 39 på oljetilførselsinnretningen. En liten åpning 35 forbinder passasjen 39 og røret 36 og tillater en liten kontinuerlig utlufting fra passasjen 39 ved atmosfærisk trykk. Tap via luftingen er lite når ventilen 19 er åpen og oljen blir injisert, men når ventilen 19 lukkes, vil luftingen tillate hurtig sammenfall av trykket i passasjen 39 slik at.ventilen lukker hurtig og tett.

Smøringssystemet innbefatter også et elektronisk styringssystem som generelt er betegnet med 29. Styringssystemet har kraftutløp forbundet til de elektromagnetiske innretninger 20 respektivt og det har også et kraftutløp til den forannevnte styringsventil 27. Styringssystemet gir signaler, ved egnet tidspunkt, til de elektromagnetiske innretninger 20 for å løfte ventilene 19 fra deres respektive seter for derved å tillate tilførsel av olje til flatene på sylinderboringen og stempelringene. For å gjøre dette blir styringssystemet tilført et tidsinnstillingssignal fra en sensor 30 som er plassert hosliggende den roterende del i motoren, hvilken del generelt er betegnet med 31. Signalene som er tilveiebragt av sensoren 30 fortolkes av styringssystemet slik at signalene til innretningene 20 blir sendt ut til korrekt tidspunkt. I tillegg mottar styringssystemet et signal fra trykksensoren 28 slik at et styringssignal kan bringes til styringsventilen 27 for å sikre at oljetrykket i fordeleren er korrekt. I tillegg mottar styringssystemet signaler fra strømningsdetektorene 21. Disse detektorer er brytere som er åpnet når strømmen av olje finner sted. I det tilfelle at en detektor ikke gir det krevede signal, blir dette bemerket av styringssystemet og en alarm blir gitt. Alarmen behøver ikke nødvendigvis bli gitt for enhver enkelt utelatelse av signal, men kan være anordnet til å gitt hvis mangelen av signal forblir og overskrider en viss prosentandel, f.eks. hvis ikke noe signal er gitt på 5 eller flere anledninger pr. 100 aktiveringer.

Det er ønskelig at mengden av olje som tilføres

til stempelet bør variere i samsvar med de forskjellige motorers driftsparametre, f.eks. hastigheten på motoren, kraften som utvikles av motoren og den type og kvalitet av brennstoff som benyttes. Signalene er derfor tilført til styringssystemet for at mengden av olje som leveres til stempelet kan varieres for å tilpasses til motorens driftsparametre. I tillegg kan et signal tilføres som indikerer sli-tasjen av en sylinderboring, hvilket signal kan benyttes for å øke tilførsel av smøremiddel til et maksimum. Det kan være ønskelig at oljetilførselsinnretningene drives i rekkefølge under slaget av stempelet og dette kan oppnås ved egnet modi-fikasjon av styringssystemet. I tillegg kan det være nødven-dig at mere olje tilføres av noen av innretningene enn av andre innretninger og dette oppnås ved å sikre at ventilene i innretningen forblir løftet fra deres seter over en videre tidsperiode. Regulering av innstillingen av styringsventilen 27 vil gi en total variasjon i mengden av oljetilførsel av hver innretning.

Fig. 2 er et blokkdiagram av et elektronisk styringssystem for bruk ved smøringssystemet på fig. 1.

På fig. 2 er veivakselposisjonssensoren (30 og 31 og fig. 1) utformet slik at den danner to signaler, en enkelt-puls pr. omdreining som markerer bunndødsenteret for sylinder nr. 1 og et annet signal som danner 3600 pulser pr. omdreining. "BDC"-pulsen mates gjennom en deteksjonskrets 45 og så gjennom en eventuell "veivakseltorsjonskorreksjons"-krets 46 til en trinnkobler 47 og til en annen pulsdeteksjonskrets 48. Denne pulsdeteksjonskrets teller det andre 3600-pulser pr. omdreining-signal og stilles tilbake av "BDC"-pulsen som gir en tallmessig telling som representerer veivvinkel fra bunn-dødsenteret.

Trinnkobleren 47 har form av en matrise, som styres manuelt slik at hver smører kan virke individuelt i enhver trinnfølge over en periode av 10 omdreininger. Trinnkobleren har 8 utgangskanaler (for 8 smørere) som mates til 8 injek-torlogikkretser, hvorav én er vist ved 49.

Disse logikkretser sammenligner tellingen fra puls-detektorkretsen 48 med to verdier (for å gi start og slutt av injeksjonen) som innstilles manuelt. Etter den første sammenligning sendes et signal via en feildetekteringskrets 50 til injektordrivkretsen 51 som energiserer den elektromagnetiske innretning (20, fig. 1) i smøreren (17, fig. 1) og begynner injeksjonsrekkefølgen.

Når den andre sammenligning er gjort, vil driv-kretsen slås av og avslutte injeksjonen.

Strømmen gjennom smøreren måles av en strømnings-deteksjons (21, fig. 1) som sender et signal til feildetek-sjonskretsen 50. Der blir strømningsdetektorsignalet sammen-lignet med injeksjonslogikksignalet. Hvis det er en forskjell mellom signalene (f.eks. at smøreren ikke har injisert riktig) og dette opptrer mer enn et visst antall ganger i 100 for-søkte injeksjoner, vil driften av smøreren bli stoppet og signal sendt til advarsels- og alarmsystemet 52, 53. Kret-sene kan manuelt tilbakestilles hvis krevet.

Smøreoljetrykket styres av et lineært integral/ proporsjonal-løkkestyringssystem. Trykket måles av en transduktor (28, fig. 1) som etter dekoding i 54 blir sammen-lignet med et trykk-ønskesignal 55 (vanligvis manuelt innstilt som ved 61). Feilen mellom de to signaler 56 sendes til en trykkregulator-drivkrets 57 som styrer trykkregula-toren (27, fig. 1). Skulle dette feilsignal være utstrakt, og indikere en feil i systemet, blir et signal sendt til varsel- og alarmsystemkretsene 52, 53 for å sette igang alarmen .

For å muliggjøre at systemet kan styres av motorkraften kreves et motor-utgangssignal. Dette kan dannes av en propellaksel-dreiemomentmåler 58 som når den multipliseres med et hastighetssignal gir et ytterligere signal som er pro-porsjonalt til motorkraften. Dette er dannet og modifisert i "Power Link"-nettverk 63 og så matet til trykkstyringsnettverket 55. Således vil systemtrykket og følgelig injek- sjonsmengden kunne innstilles ved hjelp av motorens kraftut-gang. "Power Link"-nettverket kan utformes for å gi et hvilket som helst ønsket forhold mellom mengde av olje som leveres og motorkraften eller -effekten.

Utgangen fra dreiemomentmåleren 58 blir også

matet til veiaksel-torsjonskorreksjonskretsen 46 slik at veivakselens "vridning" kan korrigeres.

Hvis motoren utstyres med et varmgangs-alarmsystem (sylinderforings-temperaturavfølingssystem) 59, kan smørings-systemet bli bragt til å stoppe ved denne alarm. Signalene fra varmgangsalarmen mates til trykkstyringsnettverket 55

og trinnkoblingskretsene 47. Hvis således alarmen aktiveres, blir systemtrykket innstilt for å sikre egnet tilførsel av smøreolje og trinnkoblingen sikrer at hver injektor virker ved hver motoromdreining.

Det er også sørget for en inngang til alarmsystemet fra temperatursensorene 60 i den oppvarmede tilførselstank. Skulle temperaturen i tanken gå utenfor normalt driftsområde, blir alarmen aktivert.

Systemet har også en motorsimulator 62 som kan tilføre signaler til "BDC"-detektoren 45 og pulsdetektoren 48 hvis nødvendig. Dette muliggjør at smørerne kan kontrol-leres og luftes selv hvis motoren i seg selv er stasjonær.

Det skulle fremgå at et elektronisk styrt smøre-system i henhold til foreliggende oppfinnelse vil ha fordeler overfor de nuværende mekaniske systemer. Fordelene innbefatter: a) mere nøyaktig styring av smøremiddeltilførselen, noe som fører til redusert smøremiddelforbruk, b) mindre mekanisk slitasje og følgelig lengre levetid for sylinderforinger og stempelringer, c) større fleksibilitet tillater innstilling i smøremiddeltilførselen i samsvar med en rekke

motordriftsparametre og betingelser.

Claims (10)

1. Smøremiddelsystem for en sylinder i en forbrenningsmotor, karakterisert ved at den omfatter flere oljetilførselsinnretninger plassert rundt sylinderboringen i hvilken et stempel er plassert, hvorved hver innretning har et oljeutløp til sylinderboringen, et oljeinnløp, en tilfør-selsfordeler til hvilken oljeinnløpene på innretningen er forbundet, idet hver innretning innbefatter en elektromagnetisk betjent ventil, en oljepumpe for tilførsel av olje til fordeleren, ventilinnretninger for styring av oljetrykket i fordeleren, et elektronisk styringssystem for energisering av ventilene til innretningene når det er nødvendig for til-førsel av olje til flaten i sylinderboringen og innretninger for tilveiebringelse av et tidsinnstillingssignal til styringssystemet fra hvilket signal styringssystemet kan bestemme stillingen for stempelet for å sikre at leveringen av olje til flaten i sylinderboringen finner sted ved ønsket stilling for stempelet.

2. Smøringssystem ifølge krav 1, karakterisert ved at motoren er en kompresjonstenningsmotor som drives ved 50 - 300 omdr./min.

3. Smøringssystem ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at oljeutløpet til sylinderboringen har en utskiftbar dyse.

4. Smøringssystem ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at tilførselsfordeleren er en hovedring med tilfø rselsgren og returgren.

5. Smøresystem ifølge ett eller flere av kravene 1-4, karakterisert ved . at den elektromagnetisk betjente ventil har et skruelinjeviklet anker.

6. Smøringssystem ifølge ett eller flere av kravene 1-5, karakterisert ved at systemet har en oppvarmingsinnretning og en termostat for oppvarming av oljen til en forutbestemt temperatur.

7. Smøresystem ifølge ett eller flere av kravene 1-6, karakterisert ved at oljetilførsels- innretningen har en strømningsdetektor.

8. Smøringssystem ifølge ett eller flere av kravene l-7, karakterisert ved at oljetilførsels-innretningen har en lufteledning ved atmosfærisk trykk ned-strøms for den elektromagnetisk betjente ventil.

9. Smøresystem ifølge krav 1, i det vesentlige som beskrevet i forbindelse med fig. 1 og 2.

10. Fremgangsmåte for smøring av en forbrenningsmotor, karakterisert ved at olje tilføres til en sylinder via et smøresystem som angitt i ett eller flere av kravene 1-9.