特許 7273821 大型低速２ストロークエンジン、そのようなエンジンを潤滑する方法、並びにそのようなエンジン及び方法のための噴射器、弁システム、及びその使用

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-02

(45)【発行日】2023-05-15

(54)【発明の名称】大型低速２ストロークエンジン、そのようなエンジンを潤滑する方法、並びにそのようなエンジン及び方法のための噴射器、弁システム、及びその使用

(51)【国際特許分類】

   F01M 1/08 20060101AFI20230508BHJP

   F16K 17/04 20060101ALI20230508BHJP

   F16K 31/06 20060101ALI20230508BHJP

【ＦＩ】

F01M1/08 E

F16K17/04 Z

F16K31/06 385C

F16K31/06 310C

【請求項の数】 22

(21)【出願番号】P 2020532950

(86)(22)【出願日】2018-12-13

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-02-22

(86)【国際出願番号】 DK2018050353

(87)【国際公開番号】W WO2019114903

(87)【国際公開日】2019-06-20

【審査請求日】2021-12-09

(31)【優先権主張番号】PA201770936

(32)【優先日】2017-12-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DK

(31)【優先権主張番号】PA201770940

(32)【優先日】2017-12-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DK

(73)【特許権者】

【識別番号】511081141

【氏名又は名称】ハンス イェンセン ルブリケイターズ アクティーゼルスカブ

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【氏名又は名称】松下 満

(74)【代理人】

【識別番号】100098475

【弁理士】

【氏名又は名称】倉澤 伊知郎

(74)【代理人】

【識別番号】100130937

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100196221

【弁理士】

【氏名又は名称】上潟口 雅裕

(72)【発明者】

【氏名】バック ペール

【審査官】津田 真吾

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５７－８８２１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２１１５３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－９８３４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｍ １／０８

(57)【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）から潤滑油を受け入れるための潤滑油入口（１２）と、
－噴射フェーズにおいて前記潤滑油入口（１２）から前記シリンダ（１）内に前記潤滑油を噴射するために、前記シリンダ（１）の中へ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’）への潤滑油の流動のために開閉する、前記ノズル（５）での出口弁システム（１５）であって、前記出口弁システム（１５）は、噴射フェーズの間に前記出口弁システム（１５）での圧力が所定の限度を超えて上昇する状態で前記ノズル開口部（５’）への潤滑油の流動のために開き、前記噴射フェーズ後に前記出口弁システム（１５）を閉じるように構成された、出口弁システム（１５）と、
－前記潤滑油入口（１２）から前記ノズル（５）へ、前記出口弁システム（１５）を通って前記ノズル開口部（５’）で前記噴射器（４）から外への前記潤滑油の流動のための、前記潤滑油入口（１２）から前記出口弁システム（１５）への潤滑油流動経路と、
を備え、
前記噴射器（４）の各々は、前記出口弁システム（１５）に加えて電動式入口弁システム（１３）を備え、
前記入口弁システム（１３）は、前記制御装置（１１）に電気的に接続され、前記制御装置（１１）から受け取った電気制御信号に応じて、前記潤滑油入口（１２）から前記出口弁システム（１５）への前記潤滑油流れに対して開閉することにより、前記ノズル開口部（５’）を介して分注される前記潤滑油を調節するために、前記潤滑油入口（１２）と前記出口弁システム（１５）との間の前記潤滑油流動経路に配置され、
前記入口弁システム（１３）は、前記ノズル（５）から離間して前記ノズル（５）の上流側に、及び前記出口弁システム（１５）から離間して前記出口弁システム（１５）の上流側に配置され、
前記入口弁システム（１３）は、２５～１００ｂａｒの範囲の潤滑油圧力で大型低速２ストロークエンジンの前記シリンダの中へのＳＩＰ潤滑油噴射のために配置され、
前記入口弁システム（１３）は、可動式電動入口弁部材（２６、２６’）を備え、前記電動入口弁部材（２６、２６’）は、前記アイドルフェーズにおいて前記入口弁部材（２６、２６’）が前記流動経路を遮断するアイドルフェーズ位置から、前記噴射フェーズにおいて前記流動経路を介して潤滑油を流動させるために前記入口弁部材（２６、２６’）が前記流動経路を開放する噴射フェーズ位置へ移動するように配置され、
前記入口弁部材（２６、２６’）は、入口弁ばね（２８）によってアイドルフェーズ位置に向かって予応力が付与され、前記入口弁システム（１３）は、前記アイドルフェーズ位置から前記噴射フェーズ位置へ前記ばね（２８）の力に逆らって前記入口弁部材（２６、２６’）を変位させるための電動剛性変位部材（３１）をさらに備え、
前記変位部材（３１）は、前記噴射フェーズにおける潤滑油噴射のために、前記アイドルフェーズ位置から、前記入口弁ばね（２８）の力に逆らって前記噴射フェーズ位置へ前記入口弁部材を押し込むための押込み部材であり、
前記変位部材（３１）は前記入口弁部材（２６）に固定されず、前記アイドル状態の前記変位部材（３１）は、前記入口弁部材（２６）から所定距離だけ離間して設けられ、衝突によって前記入口弁部材（２６）を前記アイドルフェーズ位置から変位させるために、前記入口弁部材（２６）上への衝突の前に速度を得て、前記入口弁部材（２６）に向かって加速するように配置される、エンジン。

【請求項2】

潤滑油噴射フェーズの後で前記変位部材（３１）をアイドル状態に後退させるために、追加のばね（３４）が設けられる、請求項１に記載のエンジン。

【請求項3】

前記入口弁システム（１３）は、ソレノイドプランジャ（３３）及びソレノイドコイル（３２）の構成体を備え、前記変位部材（３１）は、前記ソレノイドプランジャ（３３）及びソレノイドコイル（３２）の構成体に結合されて、前記ソレノイドコイル（３２）の電気励磁時に駆動される、請求項１又は２に記載のエンジン。

【請求項4】

前記変位部材（３１）は、前記ソレノイドコイル（３２）の励磁時に前記ソレノイドプランジャ（３３）と共に変位するために、前記ソレノイドプランジャ（３３）に結合されたプッシュロッドであるか又は前記ソレノイドプランジャ（３３）の一部であり、前記変位部材（３１）は、前記入口弁部材（２６）を変位させるために、前記入口弁部材（２６）と接触する第１端部を有する、請求項３に記載のエンジン。

【請求項5】

前記入口弁システム（１３）は、入口弁座（２７）及び前記入口弁部材（２６）を備えた入口逆止弁（２５）を備え、前記入口弁部材（２６）は、前記アイドルフェーズにおいて前記流動経路を前記入口弁部材（２６）で遮断するために前記入口弁ばね（２８）によって入口弁座（２７）に対して予応力が付与され、前記逆止弁（２５）は、潤滑油噴射の間に前記入口弁部材（２６）が前記電動剛性変位部材（３１）によって前記入口弁ばね（２８）からの力に逆らって前記入口弁座（２７）から変位すると、前記噴射フェーズで潤滑油が前記潤滑油入口（１２）から前記出口弁システム（１５）へ通過するように配置される、請求項１又は２に記載のエンジン。

【請求項6】

前記入口弁部材（２６）は往復式部材（２６’）であり、前記入口弁システム（１３）は静止弁部材（５３）を備え、前記弁部材（５３）は円筒形ブッシング（５４）を備え、前記円筒形ブッシング（５４）の内側に前記ブッシング（５４）の円筒軸と等しい円筒軸を有する前記電動円筒形往復式部材（２６’）が設けられ、前記往復式部材（２６’）は、前記ブッシング（５４）の内側で前記円筒軸に沿って、前記アイドルフェーズのためのアイドルフェーズ位置と前記噴射フェーズのための噴射位置との間を往復式に移動可能であり、
第１管路（５６）が前記ブッシング（５４）の一方の側面に設けられ、第２管路（５７）が前記ブッシング（５４）の別の側面に設けられ、前記第１管路（５６）は前記潤滑油入口（１２）と連通し、前記第２管路（５７）は前記出口弁システム（１５）と連通し、
横断管路（５８）が、前記ブッシング（５４）を通じて前記第１管路（５６）を前記第２管路（５７）と接続するために、前記静止弁部材（５３）を貫通しかつ前記ブッシング（５４）を貫通して延び、前記横断管路（５８）は、前記第１管路を前記ブッシング（５４）と接続する第１横断管路セクション（５８Ａ）と、前記ブッシング（５４）を前記第２管路（５７）と接続する第２横断管路セクション（５８Ｂ）とを有し、
前記往復式部材（２６’）は、潤滑油が前記円筒軸を横切って前記往復式部材（２６’）を通って又はその周囲を流動するための横断通過セクション（２６Ａ）を備え、前記往復式部材（２６’）の前記通過セクション（２６Ａ）は、前記横断管路（５８）を閉じて前記第１横断管路セクション（５８Ａ）から前記第２横断管路セクション（５８Ｂ）へ潤滑油が流れないようにするために、前記アイドルフェーズ位置では前記横断管路（５８）から離間するように配置され、前記往復式部材（２６’）の前記通過セクション（２６Ａ）は、前記噴射フェーズにおいて、潤滑油が、前記潤滑油入口（１２）から前記第１管路（５６）を通り、前記第１横断管路セクション（５８Ａ）を通り、前記通過セクション（２６Ａ）を通り、前記第２横断管路セクション（５８Ｂ）を通り、前記第２管路（５７）を通って前記出口弁システム（１５）へ連続的に流動するために、前記噴射位置でのみ前記横断管路（５８）と整列するように配置される、請求項１又は２に記載のエンジン。

【請求項7】

前記通過セクション（２６Ａ）は、縮小セクションとして設けられ、噴射フェーズにおいて、潤滑油は、前記第１横断管路セクション（５８Ａ）、前記往復式部材（２６’）の前記縮小セクション（２６Ａ）の周囲から前記ブッシング（５４）内の第２横断管路セクション（５８Ｂ）の中に流れるようになっている、請求項６に記載のエンジン。

【請求項8】

前記ブッシング（５４）内の前記第２横断管路セクション（５８Ｂ）は、直径ｄの管路入口開口部（５８Ｃ）を有し、前記往復式部材（２６’）は、前記第１横断管路セクション（５８Ａ）内の潤滑油の圧力によって前記管路入口開口部（５８Ｃ）に対して緊密に押し付けられるように、ｄよりも大きな第１の直径Ｄを有する、請求項６又は７に記載のエンジン。

【請求項9】

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、噴射フェーズにおいて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）から潤滑油を受け入れるための潤滑油入口（１２）と、
－噴射フェーズにおいて前記潤滑油入口（１２）から前記シリンダ（１）内に前記潤滑油を噴射するため、前記シリンダ（１）の中へ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’）への潤滑油の流動のために開閉する、前記ノズル（５）での出口弁システム（１５）であって、前記出口弁システム（１５）は、噴射フェーズの間に前記出口弁システム（１５）での圧力が所定の限度を超えて上昇する状態で前記ノズル開口部（５’）への潤滑油の流動のために開き、前記噴射フェーズ後に前記出口弁システム（１５）を閉じるように構成された、出口弁システム（１５）と、
－前記潤滑油入口（１２）から前記ノズル（５）へ、前記出口弁システム（１５）を通って前記ノズル開口部（５’）で前記噴射器（４）から外への前記潤滑油の流動のための、前記潤滑油入口（１２）から前記出口弁システム（１５）への潤滑油流動経路と、
を備え、
前記噴射器（４）の各々は、前記出口弁システム（１５）に加えて電動式入口弁システム（１３）を備え、
前記入口弁システム（１３）は、前記制御装置（１１）に電気的に接続され、前記制御装置（１１）から受け取った電気制御信号に応じて、潤滑油入口（１２）から前記出口弁システム（１５）への前記潤滑油流れに対して開閉することにより、前記ノズル開口部（５’）を介して分注される前記潤滑油を調節するために、前記潤滑油入口（１２）と前記出口弁システム（１５）との間の前記潤滑油流動経路に配置され、
前記入口弁システム（１３）は、前記ノズル（５）から離間して前記ノズル（５）の上流側に、及び前記出口弁システム（１５）から離間して前記出口弁システム（１５）の上流側に配置され、
前記方法は、
噴射フェーズを開始するために前記制御装置（１１）から前記電動入口弁システム（１３）に電気制御信号を送るステップと、
その結果として、前記潤滑油給送導管（９）から前記潤滑油入口（１２）を通り、前記入口弁システム（１３）を通り、前記入口弁システム（１３）を前記出口弁システム（１５）と流れ接続する導管（１６’）の中に潤滑油を流入させるステップと、
前記導管（１６’）への前記潤滑油の流入により、前記導管（１６’）及び前記出口弁システム（１５）の圧力を上昇させるステップと、
前記圧力上昇により、前記出口弁システム（１５）を開放して、潤滑油を前記導管（１６’）から前記ノズル開口部（５’）へ流動させるステップと、
前記ノズル開口部（５’）を介して前記シリンダ（１）の中に潤滑油を噴射するステップと、
前記噴射フェーズの終了時に、前記制御装置（１１）からの前記入口弁システム（１３）への前記電気制御信号を変更して、前記潤滑油入口（１２）から前記導管（１６’）への潤滑油供給のために前記入口弁システム（１３）を再び閉鎖するステップと、を含み、
前記入口弁システム（１３）は、２５～１００ｂａｒの範囲の潤滑油圧力で大型低速２ストロークエンジンの前記シリンダの中へのＳＩＰ潤滑油噴射のために配置され、
前記入口弁システム（１３）は、可動式電動入口弁部材（２６、２６’）を備え、前記電動入口弁部材（２６、２６’）は、前記アイドルフェーズにおいて前記入口弁部材（２６、２６’）が前記流動経路を遮断するアイドルフェーズ位置から、前記噴射フェーズにおいて前記流動経路を介して潤滑油を流動させるために前記入口弁部材（２６、２６’）が前記流動経路を開放する噴射フェーズ位置へ移動するように配置され、前記方法は、前記入口弁システムにより前記制御装置（１１）から制御信号を受け取るステップと、前記制御信号の受け取り結果として、前記アイドルフェーズ位置から前記噴射フェーズに対する前記噴射フェーズ位置へ前記入口弁部材を変位させて、前記噴射フェーズにおいて前記潤滑油給送導管（９）から前記潤滑油入口（１２）を通り前記ノズル（５）へ潤滑油を流動させるステップと、前記噴射フェーズの後で前記変位部材（３１）を後退させ、前記入口弁部材を前記アイドルフェーズ位置に戻して、前記噴射フェーズにおいて前記潤滑油入口（１２）から前記導管（１６’）への前記潤滑油供給を停止するステップと、を含み、
前記入口弁部材（２６、２６’）は、入口弁ばね（２８）によってアイドルフェーズ位置に向かって予応力が付与され、前記入口弁システム（１３）は、前記アイドルフェーズ位置から前記噴射フェーズ位置へ前記ばね（２８）の力に逆らって前記入口弁部材（２６、２６’）を変位させるための電動剛性変位部材（３１）をさらに備え、
前記変位部材（３１）は押込み部材であり、前記方法は、潤滑油噴射の間に前記入口弁ばね（２８）の力に逆らって前記アイドルフェーズ位置から離れるように前記入口弁部材（２６）を押し込むステップを備え、
前記変位部材（３１）は前記入口弁部材（２６）に固定されず、前記アイドル状態の前記変位部材（３１）は、前記入口弁部材（２６）から所定距離だけ離間して設けられ、前記方法は、前記制御信号によって前記入口弁部材（２６）に向かって前記変位部材を加速させるステップと、前記入口弁部材（２６）との衝突の前に速度を獲得するステップと、衝突によって前記入口弁部材（２６）を前記アイドルフェーズ位置から変位させるステップと、所定の期間、前記入口弁部材（２６）を前記アイドルフェーズ位置から変位した状態に維持するステップと、その後、前記押込み部材（３１）の前記動作を逆転させて、前記入口弁部材（２６）を前記アイドルフェーズ位置に戻すステップと、を含む、方法。

【請求項10】

前記入口弁システム（１３）は、ソレノイドプランジャ（３３）及びソレノイドコイル（３２）の構成体を備え、前記変位部材（３１）は、前記ソレノイドプランジャ（３３）及びソレノイドコイル（３２）の構成体に結合され、前記方法は、前記ソレノイドコイル（３２）の電気励磁時に前記構成体によって前記変位部材（３１）を駆動するステップを含み、前記変位部材（３１）は、前記ソレノイドプランジャ（３３）に結合されたプッシュロッドであるか又は前記ソレノイドプランジャ（３３）の一部であり、前記変位部材（３１）は、前記入口弁部材（２６）を変位させるために、前記入口弁部材（２６）と接触する第１端部を有し、前記方法は、前記ソレノイドコイル（３２）の励磁時に前記ソレノイドプランジャ（３３）と共に前記変位部材（３１）を変位させて、前記変位部材（３１）によって前記アイドルフェーズ位置から離れるように前記入口弁部材（２６）を押し込むステップを備える、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記入口弁システム（１３）は、前記アイドル状態のために前記入口弁ばね（２８）によって入口弁座（２７）に対して予応力が付与されると共に、前記噴射フェーズのために前記入口弁ばね（２８）の力に逆らって前記入口弁座（２７）から入口弁部材（２６）が変位する時に前記潤滑油入口（１２）から前記出口弁システム（１５）へ潤滑油を通過させるように配置された入口弁部材（２６）を有する入口逆止弁（２５）を備え、前記方法は、前記噴射フェーズにおいて前記変位部材（３１）により、前記入口弁部材（２６）を前記入口弁座（２７）から変位させるステップを備える、請求項９又は１０に記載の方法。

【請求項12】

前記入口弁部材（２６）は往復式部材（２６’）であり、前記入口弁システム（１３）は静止弁部材（５３）を備え、前記弁部材（５３）は円筒形ブッシング（５４）を備え、前記円筒形ブッシング（５４）の内側に前記ブッシング（５４）の円筒軸と等しい円筒軸を有する前記電動円筒形往復式部材（２６’）が設けられ、前記往復式部材（２６’）は、前記ブッシング（５４）の内側で前記円筒軸に沿って、前記アイドルフェーズのためのアイドルフェーズ位置と前記噴射フェーズのための噴射位置との間を往復式に移動可能であり、
第１管路（５６）が前記ブッシング（５４）の一方の側面に設けられ、第２管路（５７）が前記ブッシング（５４）の別の側面に設けられ、前記第１管路（５６）は前記潤滑油入口（１２）と連通し、前記第２管路（５７）は前記出口弁システム（１５）と連通し、
横断管路（５８）が、前記ブッシング（５４）を通じて前記第１管路（５６）を前記第２管路（５７）と接続するために、前記静止弁部材（５３）を貫通しかつ前記ブッシング（５４）を貫通して延び、前記横断管路（５８）は、前記第１管路を前記ブッシング（５４）と接続する第１横断管路セクション（５８Ａ）と、前記ブッシング（５４）を前記第２管路（５７）と接続する第２横断管路セクション（５８Ｂ）とを有し、
前記往復式部材（２６’）は、潤滑油が前記円筒軸を横切って前記往復式部材（２６’）を通って又はその周囲を流動するための横断通過セクション（２６Ａ）を備え、前記往復式部材（２６’）の前記通過セクション（２６Ａ）は、前記横断管路（５８）を閉じて前記第１横断管路セクション（５８Ａ）から前記第２横断管路セクション（５８Ｂ）へ潤滑油が流れないようにするために、前記アイドルフェーズ位置では前記横断管路（５８）から離間するように配置され、前記往復式部材（２６’）の前記通過セクション（２６Ａ）は、前記噴射フェーズにおいて、潤滑油が、前記潤滑油入口（１２）から前記第１管路（５６）を通り、前記第１横断管路セクション（５８Ａ）を通り、前記通過セクション（２６Ａ）を通り、前記第２横断管路セクション（５８Ｂ）を通り、前記第２管路（５７）を通って前記出口弁システム（１５）へ連続的に流動するために、前記噴射位置でのみ前記横断管路（５８）と整列するように配置され、
前記方法は、前記アイドルフェーズ位置と前記噴射位置との間で前記円筒形往復式部材（２５）を電気的に駆動するステップを含む、請求項９又は１０に記載の方法。

【請求項13】

大型低速２ストロークエンジン用の潤滑油噴射器であって、前記噴射器（４）は、
－潤滑油給送導管（９）から潤滑油を受け入れるために潤滑油入口（１２）と、
－噴射フェーズにおいて前記潤滑油入口（１２）からエンジンの前記シリンダ（１）内に前記潤滑油を噴射するためのノズル開口部（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’）への潤滑油の流動のために開閉する、前記ノズル（５）での出口弁システム（１５）であって、前記出口弁システム（１５）は、噴射フェーズの間に前記出口弁システム（１５）での圧力が所定の限度を超えて上昇する状態で前記ノズル開口部（５’）への潤滑油の流動のために開き、前記噴射フェーズ後に前記出口弁システム（１５）を閉じるように構成された、出口弁システム（１５）と、
－前記潤滑油入口（１２）から前記ノズル（５）へ、前記出口弁システム（１５）を通って前記ノズル開口部（５’）で前記噴射器（４）から外への前記潤滑油の流動のための、前記潤滑油入口（１２）から前記出口弁システム（１５）への潤滑油流動経路と、
を備え、
前記噴射器（４）の各々は、前記出口弁システム（１５）に加えて電動式入口弁システム（１３）を備え、
前記入口弁システム（１３）は、前記制御装置（１１）から受け取った電気制御信号に応じて、潤滑油入口（１２）から前記出口弁システム（１５）への前記潤滑油流れに対して開閉することにより、前記ノズル開口部（５’）を介して分注される前記潤滑油を調節するために、前記潤滑油入口（１２）と前記出口弁システム（１５）との間の前記潤滑油流動経路に配置され、
前記入口弁システム（１３）は、前記ノズル（５）から離間して前記ノズル（５）の上流側に、及び前記出口弁システム（１５）から離間して前記出口弁システム（１５）の上流側に配置され、
前記入口弁システム（１３）は、２５～１００ｂａｒの範囲の潤滑油圧力で大型低速２ストロークエンジンの前記シリンダの中へのＳＩＰ潤滑油噴射のために配置され、
前記入口弁システム（１３）は、可動式電動入口弁部材（２６、２６’）を備え、前記電動入口弁部材（２６、２６’）は、前記アイドルフェーズにおいて前記入口弁部材（２６、２６’）が前記流動経路を遮断するアイドルフェーズ位置から、前記噴射フェーズにおいて前記流動経路を介して潤滑油を流動させるために前記入口弁部材（２６、２６’）が前記流動経路を開放する噴射フェーズ位置へ移動するように配置され、
前記入口弁部材（２６、２６’）は、入口弁ばね（２８）によってアイドルフェーズ位置の方に予応力が付与され、前記入口弁システム（１３）は、前記アイドルフェーズ位置から前記噴射フェーズ位置へ前記ばね（２８）の力に逆らって前記入口弁部材（２６、２６’）を変位させるための電動剛性変位部材（３１）を備え、
前記変位部材（３１）は、前記噴射フェーズにおける潤滑油噴射のために、前記アイドルフェーズ位置から、前記入口弁ばね（２８）の力に逆らって前記噴射フェーズ位置へ、前記入口弁部材（２６）を押し込むように配置された押込み部材であり、
前記変位部材（３１）は前記入口弁部材（２６）に固定されず、前記アイドル状態の前記変位部材（３１）は、前記入口弁部材（２６）から所定距離だけ離間して設けられ、衝突によって前記入口弁部材（２６）を前記入口弁座（２７）から変位させるために、前記入口弁部材（２６）上への衝突の前に速度を得て、前記入口弁部材（２６）に向かって加速するように配置される、噴射器。

【請求項14】

前記アイドルフェーズにおける前記入口弁部材（２６）から前記変位部材（３１）までの距離は、調整可能である、請求項１３に記載の噴射器。

【請求項15】

潤滑油噴射フェーズの後で前記変位部材（３１）をアイドル状態に後退させるために、追加のばね（３４）が設けられる、請求項１３又は１４に記載の噴射器。

【請求項16】

前記入口弁システム（１３）は、ソレノイドプランジャ（３３）及びソレノイドコイル（３２）の構成体を備え、前記変位部材（３１）は、前記ソレノイドプランジャ（３３）及びソレノイドコイル（３２）の構成体に結合されて、前記ソレノイドコイル（３２）の電気励磁時に駆動される、請求項１３又は１４に記載の噴射器。

【請求項17】

前記変位部材（３１）は、前記ソレノイドコイル（３２）の励磁時に前記ソレノイドプランジャ（３３）と共に変位するために、前記ソレノイドプランジャ（３３）に結合されたプッシュロッドであるか又は前記ソレノイドプランジャ（３３）の一部であり、前記変位部材（３１）は、前記入口弁部材（２６）を変位させるために、前記入口弁部材（２６）と接触する第１端部を有する、請求項１６に記載の噴射器。

【請求項18】

潤滑油入口（１２）及び前記入口弁システム（１３）は、入口弁ハウジング（２１）内に設けられ、前記出口弁システム（１５）はノズル（５）に設けられ、流動室（１６）は、前記入口弁ハウジング（２１）を前記ノズル（５）と接続する中空剛性管体の形態で設けられ、前記噴射器（４）は、前記潤滑油入口（１２）から前記流動室（１６）及び前記ノズル（５）を通って前記シリンダ（１）の中に潤滑油を噴射するために、前記流動室（１６）が前記シリンダ壁（２）を貫通して前記ノズル（５）が前記エンジンの前記シリンダ（１）の中に延びる場合に、前記噴射器を前記シリンダ（１）の壁（２）に固定するためのフランジ（２３）をさらに備える、請求項１３又は１４に記載の噴射器。

【請求項19】

前記入口弁システム（１３）は入口逆止弁（２５）を備え、前記入口逆止弁（２５）は、入口弁座（２７）を備え、前記入口弁部材（２６）は、アイドルフェーズで前記入口弁部材（２６）によって流動経路を遮断するために前記入口弁座（２７）に対して前記入口弁ばね（２８）によって予応力が付与され、前記逆止弁（２５）は、前記潤滑油噴射の間に、前記電動剛性変位部材（３１）によって前記入口弁部材（２６）が前記入口弁ばね（２８）の力に逆らって前記入口弁座（２７）から変位すると、前記噴射フェーズで潤滑油が前記潤滑油入口（１２）から前記出口弁システム（１５）へ通過するように配置される、請求項１３又は１４に記載の噴射器。

【請求項20】

前記入口弁部材（２６）は往復式部材（２６’）であり、前記入口弁システム（１３）は静止弁部材（５３）を備え、前記静止弁部材（５３）は円筒形ブッシング（５４）を備え、前記円筒形ブッシング（５４）の内側に前記ブッシング（５４）の円筒軸と等しい円筒軸を有する前記電動円筒形往復式部材（２６’）が設けられ、前記往復式部材（２６’）は、前記ブッシング（５４）の内側で前記円筒軸に沿って、前記アイドルフェーズのためのアイドルフェーズ位置と前記噴射フェーズのための噴射位置との間を往復式に移動可能であり、
第１管路（５６）が前記ブッシング（５４）の一方の側面に設けられ、第２管路（５７）が前記ブッシング（５４）の別の側面に設けられ、前記第１管路（５６）は前記潤滑油入口（１２）と連通し、前記第２管路（５７）は前記出口弁システム（１５）と連通し、
横断管路（５８）が、前記ブッシング（５４）を通じて前記第１管路（５６）を前記第２管路（５７）と接続するために、前記静止弁部材（５３）を貫通しかつ前記ブッシング（５４）を貫通して延び、前記横断管路（５８）は、前記第１管路を前記ブッシング（５４）と接続する第１横断管路セクション（５８Ａ）と、前記ブッシング（５４）を前記第２管路（５７）と接続する第２横断管路セクション（５８Ｂ）とを有し、
前記往復式部材（２６’）は、潤滑油が前記円筒軸を横切って前記往復式部材（２６’）を通って又はその周囲を流動するための横断通過セクション（２６Ａ）を備え、前記往復式部材（２６’）の前記通過セクション（２６Ａ）は、前記横断管路（５８）を閉じて前記第１横断管路セクション（５８Ａ）から前記第２横断管路セクション（５８Ｂ）へ潤滑油が流れないようにするために、前記アイドルフェーズ位置では前記横断管路（５８）から離間するように配置され、前記往復式部材（２６’）の前記通過セクション（２６Ａ）は、前記噴射フェーズにおいて、潤滑油が、前記潤滑油入口（１２）から前記第１管路（５６）を通り、前記第１横断管路セクション（５８Ａ）を通り、前記通過セクション（２６Ａ）を通り、前記第２横断管路セクション（５８Ｂ）を通り、前記第２管路（５７）を通って前記出口弁システム（１５）へ連続的に流動するために、前記噴射フェーズ位置でのみ前記横断管路（５８）と整列するように配置される、請求項１３又は１４に記載の噴射器。

【請求項21】

前記通過セクション（２６Ａ）は、前記往復式部材（２６’）の縮小セクションとして設けられ、噴射フェーズにおいて、潤滑油は、前記第１横断管路セクション（５８Ａ）、前記往復式部材（２６’）の前記縮小セクション（２６Ａ）の周囲から前記ブッシング（５４）内の第２横断管路セクション（５８Ｂ）の中に流れるようになっている、請求項２０に記載の噴射器。

【請求項22】

前記ブッシング（５４）内の前記第２横断管路セクション（５８Ｂ）は、直径ｄの管路入口開口部（５８Ｃ）を有し、前記往復式部材（２６’）は、前記第１横断管路セクション（５８Ａ）内の潤滑油の圧力によって前記管路入口開口部（５８Ｃ）に対して緊密に押し付けられるように、ｄよりも大きな第１の直径Ｄを有する、請求項２０又は２１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、そのようなエンジンを潤滑する方法、並びにそのようなエンジン及び方法のための噴射器、弁システム、及びその使用に関する。

【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。

【0004】

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。

【0005】

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。

【0006】

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。

【0007】

上記の国際公開第２０１２／１２６４７３号及び国際公開２０１６／１７３６０１号、並びに欧州特許第１４２６５７１号及び欧州特許第１５８６７５１号には、ノズルにおける電気機械式出口弁が開示されている。電気コイルは、対応する電磁応答部を備えた出口弁部材に電磁力を及ぼす。励磁時、出口弁部材は、ノズル開口部でその弁座から引き戻され、潤滑油供給源から弁部材を通過してノズルの外へ潤滑油が流れるように開く。実際には、電気機械式応答部を備えた出口弁部材は比較的長く、出口弁部材への作用に僅かな遅延をもたらす質量を有する。

【0008】

これらのシステムは出口弁部材の電気機械式作動を用いるが、オイル圧を用いて弁座から出口弁部材を押し戻すことも可能である。一例が欧州特許第１４２６５７１号に開示されており、電気機械式パイロット弁が使用され、出口弁部材後方のパイロット圧を切り替えることによってノズル開口部で出口弁を開閉するために、出口弁部材後方にパイロット圧を供給するようになっている。パイロット圧の切り替えは、出口弁後方の体積に流入及び流出する流れを必要とし、これが出口弁部材の迅速な動きを遅延させる。電気機械式出口弁と比較して、このパイロット型弁には、弁部材後方の体積を空にするために潤滑油の戻りラインを必要とするという不都合な点もあり、これがシステムのコスト及び複雑さを増大させ、漏れのリスクを高める。さらに、パイロット型噴射弁は、エンジンシリンダからの背圧に対して敏感である。

【0009】

しかしながら、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最適化する必要がある。従って、改善に対する変わらない動機付けが存在する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【文献】欧州特許第１７６７７５１号

【文献】英国特許第２１４９２２号

【文献】国際公開第２０１０／１４９１６２号

【文献】国際公開第２０１６／１７３６０１号

【文献】国際公開第２００２／３５０６８号

【文献】国際公開第２００４／０３８１８９号

【文献】国際公開第２００５／１２４１１２号

【文献】国際公開第２０１０／１４９１６２号

【文献】国際公開第２０１２／１２６４８０号

【文献】国際公開第２０１２／１２６４７３号

【文献】国際公開第２０１４／０４８４３８号

【文献】国際公開第２０１６／１７３６０１号

【文献】欧州特許第１４２６５７１号

【文献】欧州特許第１５８６７５１号

【文献】欧州特許第１４２６５７１号

【文献】国際公開第２００８／１４１６５０号

【文献】独国特許第１０２０１３１０４８２２号

【非特許文献】

【0011】

【文献】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】

【0012】

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、以下で説明する、複数の噴射器を備えた大型低速２ストロークエンジン、そのようなエンジンを潤滑する方法、並びにそのようなエンジン及び方法のための噴射器、及びその使用によって達成される。

【課題を解決するための手段】

【0013】

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、例えば天然ガス燃料を燃焼させる。

【0014】

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又はコンピュータを備えるとすると好都合であり、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。電子データ接続は、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。

【0015】

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。

【0016】

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「アイドル状態」は、アイドルフェーズにおける構成要素の状態に関して使用される。用語「アイドルフェーズ位置」は、アイドルフェーズの間にアイドル状態にある場合の可動構成要素の位置に関して使用され、これは、噴射フェーズ位置とは対照的である。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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

便宜上、用語「前方動作」は、ノズル開口部に向かう動作に使用し、ノズル開口部から離れる反対方向の動作を「後方動作」と呼ぶ。

【0020】

各噴射器は、潤滑油給送導管から潤滑油を受け入れるために潤滑油入口を備える。通常、潤滑油給送導管は、潤滑油の圧力を適切なレベルに上昇させる可能性のある潤滑油ポンプを含む、共通潤滑油供給システムに接続される。説明されるシステムの場合、噴射器の潤滑油入口で一定の潤滑油圧力を提供すれば十分である。

【0021】

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圧力がデイかするとそれを閉じるように構成された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、各噴射の間のアイドルフェーズで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。

【0022】

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出口弁部材に作用するが、反対の動きも可能である。

【0023】

噴射器は、潤滑油入口から出口弁システムへの潤滑油流動経路を備え、潤滑油は、潤滑油入口からノズルへ流れ、出口弁システムを通ってノズル開口部で噴射器から外へ流れる。

【0024】

上述の国際公開第２００８／１４１６５０号及び独国特許第１０２０１３１０４８２２号は、このような不正確性をもたらす噴射器から遠く離れた注入を開示するが、本発明は、異なるアプローチを用いる。

【0025】

この問題を解決して、噴射器による潤滑油放出の速度及び体積をより良く制御するという目的を達成するために、各噴射器は、出口弁システムに加えて電動入口弁システムを備え、入口弁システムは、制御装置に電気的に接続され、潤滑油入口とノズルの出口弁システムとの間の流動経路に配置され、制御装置から受け取った電気制御信号に応答して潤滑油入口からノズルへの潤滑油流れを開閉することによって、ノズル開口部を介して分注される潤滑油を調節するようになっている。

【0026】

入口弁システムは、噴射器の一部としてノズルの上流側に離間して配置され、また、出口弁システムの上流側に離間して配置される。

【0027】

噴射器の入口弁システムは、噴射フェーズのために入口弁システムが開いたままとなる時間で噴射用の潤滑油量を注入する。その時間は制御装置によって決定される。

【0028】

随意的に、噴射フェーズの間の、シリンダ上の全噴射器の又は噴射器のサブグループの総消費量を得るために体積流量計を使用することができる。

【0029】

例えば、エンジンを潤滑するために、本方法は、制御装置から電動入口弁システムに電気制御信号を送るステップと、この制御信号によって、潤滑油を、潤滑油給送導管から潤滑油入口を通り入口弁システムを通って、入口弁システムを出口弁システムと流れ接続する導管に流動させるために入口弁システムを開放させるステップとを含む。潤滑油給送導管が噴射フェーズにおいて出口弁システムを開放するのに十分な高い圧力でもって入口弁システムを介して潤滑油を供給するために、潤滑油給送導管内の潤滑油の圧力は、出口弁システムの開放を決定する所定の限度を超えることに留意されたい。従って、潤滑油が、入口弁システムを通って入口弁システムと出口弁システムとの間の導管に流入すると、出口弁システムは該出口弁システムで圧力上昇を引き起こし、出口弁システムが開いて潤滑油を導管からノズル開口部へ流動させ、潤滑油がノズル開口部を介してシリンダの中に噴射される。潤滑期間の終了時、制御装置からの電気制御信号が変更され、潤滑油入口からノズル開口部への潤滑油供給のために入口弁システムを再び閉鎖させる。導管内の圧力が再び低下し、出口弁システムが閉じる。

【0030】

このように、噴射器には２つの弁システムが存在する。入口弁システムは制御装置からの電気信号によって調節され、入口弁システムが開いて潤滑油給送導管から出口弁システムへ高圧の潤滑油の流れが生じると、出口弁システムは、出口弁システムの高圧の潤滑油によってのみ作動する。入口弁システムの可動部品を出口弁システムの可動部品と連結する機械的結合は存在しない。これら２つのシステムの開放及び閉鎖の間の連結は、入口弁システムから出口弁システムへ流れる潤滑油によってのみ行われる。

【0031】

実際の実施形態では、入口弁システムは、アイドルフェーズで入口弁部材が流動経路を遮断するアイドルフェーズ位置から、噴射フェーズで入口弁部材が流動経路を開放し、その流動経路を介して潤滑油を流動させる噴射フェーズ位置へ移動するように配置された可動の電動入口弁部材を備える。入口弁部材は、入口弁ばねによってアイドルフェーズ位置に向かって予応力が付与されることが好都合である。

【0032】

一部の実施形態では、可動入口弁部材を電気的に駆動するために、入口弁システムは、入口弁部材が流動経路を遮断するアイドルフェーズ位置から、噴射フェーズで潤滑油噴射のために、流動経路を介して潤滑油を流動させるために入口弁部材が流動経路を開放する噴射フェーズ位置へ入口弁部材を変位させるように配置された、可動の電動剛性変位部材を備える。

【0033】

典型的に、入口弁システムは、入口弁システムを開放するために、潤滑油入口の潤滑油圧力に逆らって動かされる。

【0034】

例えば、入口弁システムは、例えばボール、楕円体、プレート、又はシリンダなどの入口弁部材を備え、入口弁部材は、アイドル状態のために入口弁ばねによって入口弁座に対して予応力が付与され、さらに噴射フェーズのために入口弁ばねの力に逆らって入口弁座から入口弁部材が変位した状態で潤滑油を潤滑油入口から出口弁システムへ通過させるように配置される。

【0035】

随意的に、電動剛性変位部材は、潤滑油噴射の間に、例えば入口弁座から入口弁部材を押し込むための押込み部材である。

【0036】

例えば、入口弁システムは、変位部材を駆動するためにソレノイドを備える。この場合、ソレノイドコイルの電気的励磁時に変位部材、例えば押込み部材を駆動するために、変位部材はソレノイドプランジャ及びソレノイドコイルの構成体に結合される。随意的に、変位部材はソレノイドプランジャに結合されるが、ソレノイドコイルは噴射器内に固定される。もしくは、変位部材は、該変位部材と一緒に移動可能ソレノイドコイルに結合される。

【0037】

ソレノイドの代わりに、圧電素子は、入口弁システムの一部として押込み部材などの変位部材を駆動するために使用される。

【0038】

噴射フェーズの後、変位部材の動作が逆転し、入口弁部材は入口弁座に戻される。一部の実際的な実施形態では、変位部材は剛性ロッドである。

【0039】

原理上、変位部材を入口弁部材に固定し、入口弁部材を入口弁座に押し付けるか又は引き戻すことができる。しかしながら、そうする必要はなく、変位部材は、入口弁部材に固定されない押込み部材である。特に、入口弁システムの開放速度を高くするために、以下の実施形態が有用であることが分かっている。この場合、変位部材は、入口弁部材に固定されない押込み部材である。さらに、アイドル状態では、押込み部材は、入口弁部材から所定距離、例えば０．１～２ｍｍ、随意的に０．２～１ｍｍだけ離間して設けられる。制御装置からの制御信号により、押込み部材は入口弁部材に向かって加速され、可動入口弁部材と衝突する前に速度を得て、衝突によって、入口弁部材をその閉じたアイドル状態の位置、例えば逆止弁の入口弁座から、押し進める。押込み部材は、入口弁部材と衝突する前に所定距離にわたって加速されるので、押込みによる入口弁部材、例えばボールの入口弁座からの変位は急激であり、その結果、噴射器を通る潤滑油の流れを開始させるために非常に短い時間で入口弁システムが開放する。入口弁システムを開放するための短い時間は、高精度の時間調整を意味する。

【0040】

一部の実施形態では、アイドル状態における入口弁部材から押込み部材までの距離は調整可能である。例えば、押込み部材の移動距離は、可動端部停止部によって調整できる。

【0041】

押込み部材がソレノイドプランジャ／コイル構成においてソレノイドプランジャに固定される場合、調整可能な端部停止部は、随意的にソレノイドプランジャに設けられる。

【0042】

一部の実施形態では、押込み部材はプッシュロッドであり、随意的にソレノイドプランジャに結合され、ソレノイドコイルの励磁時にソレノイドプランジャと共に変位する。例えば、プッシュロッドは、入口弁部材との接触のためね、例えば衝突のための第１端部を有し、第１端部との接触によって、例えば衝突によって可動入口弁部材を変位させる。

【0043】

実際の実施形態では、潤滑油入口及び入口弁システムは、入口弁ハウジング内に設けられる。随意的に、出口弁システムはノズル内に設けられ、流動室は、入口弁ハウジングをノズルと接続する中空剛性管体の形態で設けられる。

【0044】

噴射器をシリンダ壁に取り付けるために、随意的に、噴射器は、流動室の周りに設けられたフランジを備える。例えば、フランジは入口弁ハウジングに対してボルト留めされ、それにより、流動室を入口弁ハウジングに固定する。

【0045】

本明細書に記載するシステムは、多くの利点を有する。

【0046】

第１の利点は、別個の入口弁システム及び出口弁システムを設けることにより、入口弁システム及び出口弁システムの動作中に動く必要がある可動の入口弁部材及び出口弁部材の全質量が低減される。質量の低減により可動体の反応時間が短くなり、本システムは、高い反応速度と対応するタイミング及び量に関する高い精度を示す。

【0047】

第２の利点は、例えばプッシュロッドなどの押込み部材を備えた電気制御式入口弁システムは、例えばボールなどの入口弁部材に対する急激な衝突を示すので、噴射の開始は非常に急激であり、それゆえ正確に時間調整される。

【0048】

第３の利点は、本システムは、戻りラインが不要なので噴射器４に対して単一の潤滑油ラインだけを用いるので、設置コスト及び労力が最小限に抑えられ、故障リスクが最小限に抑えられる。これは、エンジンが大型であり数メートル長の戻りラインを必要とすることになるからである。また、潤滑油のための潜在的な戻り配管内のデッドボリュームに起因する、閉弁時の時間及び量の不正確性が回避される。

【0049】

第４の利点は、出口弁システムを備えた噴射器は、シリンダからの高圧に対して安定している。

【0050】

出口弁システムがノズルに逆止弁を備え、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限である。また、弁座は、特に弁部材がボールである場合に、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。

【0051】

また、本発明は、例えば前述の欧州特許第１７６７７５１号に開示されるような、出口弁システムが噴射器内に設けられ、噴射器に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。上記の噴射器は、入口弁システムから出口弁システムへの短くて剛性のある流動室しか有していないので、比較的長い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度になる。

【0052】

以下の実施形態は、逆止ボール弁の有用な代替案である。

【0053】

これらの実施形態では、入口弁部材は、静止弁部材のブッシングの内側に設けられる往復式部材である。静止弁部材は、ブッシングを貫通して横方向に延びる横断管路を備え、横断管路は、アイドルフェーズにおいて往復式部材によって閉鎖され、噴射フェーズのために往復式部材の通過セクションが横断管路と整列した時にだけ開放される。横断管路が開放されると、噴射器の潤滑油入口が噴射器のノズル開口部と連通し、潤滑油がノズル開口部からエンジンのシリンダの中に噴射される。

【0054】

特定の弁システムは、軽量の構成要素、特に潤滑油流動のために開閉する往復式部材によって高速で作動する。さらに、構成要素は、構造が比較的簡単で、製造コストが安価である。これらの利点に加えて、本弁システムは信頼性が高く堅牢であり、目詰まりリスクが低い。構成要素が比較的小さな圧力荷重を受けるので、この弁システムは耐用年数も長い。

【0055】

噴射の間に往復式部材の通過セクションがブッシングの横断管路と整列する、この弁システムの原理は、入口弁に有用であるだけでなく、逆止ボール弁の代わりとして出口弁にも使用できる。従って、実際の実施形態では、入口弁システム又は出口弁システム、或いはその両方が、このような弁システムを備える。以下に、さらに詳細な実施形態を説明する。

【0056】

随意的に、このような弁システムは静止弁部材を備え、静止弁部材は円筒形ブッシングを備え、その内部で円筒形往復式部材は、ブッシングの円筒軸と等しい円筒軸を備え、ブッシングの内部で円筒軸に沿って第１位置と第２位置の間を往復式に移動可能である。用語「円筒形ブッシング」は、ブッシングが円筒形中空を有することを説明するために使用されるが、一般に、必ずしめ円形断面を備える必要はない。円筒形往復式部材がブッシングの円筒形中空にぴったりと嵌合するので、ブッシング内部で往復式部材を潤滑するだけで、シリンダの中に噴射される潤滑油量と比較して無視できる最小限の潤滑油量は別として、潤滑油は円筒形往復式部材と円筒形ブッシングの間を流れることができない。

【0057】

横断管路は、静止弁部材を貫通し、ブッシングを貫通して延びる。横断管路は、ブッシングの一方の側面に第１横断管路セクションを有し、ブッシングの別の側面に第２横断管路セクションを有する。往復式部材は、潤滑油が円筒軸を横切って横断管路セクションを流れるために、潤滑油が往復式部材を貫通してそれに沿って及び／又はその周囲を流れるための横断通過セクションを備える。往復式部材の通過セクションは、アイドルフェーズにおいて横断管路を閉じるための第１位置で、ブッシングの横断管路から離れているように配置される。噴射フェーズでは、往復式部材の通過セクションは、往復式部材を第２位置に移動させることによって横断管路と整列し、第１横断管路セクションから通過セクションを介して第２横断管路セクションへ流れるようにする。一部の実際的な実施形態では、往復式部材は、ばねにより第１位置に向かって予応力が付与される。

【0058】

随意的に、通過セクションは往復式部材の縮小セクションとして設けられ、往復式部材が第２位置にありその縮小セクションがブッシングの２つの対向する管路セクションと整列する場合、潤滑油は、往復式部材の縮小セクションの周りのブッシングの第１横断管路セクションからブッシングの第２横断管路セクションの中に流れるようになっている。

【0059】

第２横断管路セクションの密封を提供するために、以下の実施形態が有用である。ブッシングの第２横断管路セクションは、直径ｄの管路入口開口部を有し、往復式部材は、ｄよりも大きい第１直径Ｄを有する。その場合、往復式部材は、加圧潤滑油によって又は弁システムが潤滑油以外の液体に使用される事例では他の加圧液体によって、第１横断管路セクションの管路入口開口部に対して緊密に押し付けられる。

【0060】

例えば、静止弁部材において、第１管路及び第２管路は、円筒軸に平行でかつブッシングの異なる側面に設けられる。第１管路は、第１横断管路セクションを介してブッシングに接続され、第２管路は、第２横断管路セクションを介してブッシングに接続される。

【0061】

弁システムは、潤滑油噴射器に限定されるものではなく、他の装置並びに適宜他の液体に使用できるような汎用特性を有することが指摘される。しかしながら、潤滑油噴射器に特に好都合である。

【0062】

弁システムが噴射器の入口弁システムとして使用される場合、往復式部材の第１位置はアイドルフェーズに対するアイドルフェーズ位置であり、往復式部材の第２位置は噴射フェーズに対する噴射位置である。ブッシングの異なる側面に設けられる第１管路及び第２管路は、随意的に上記のように静止弁部材に設けられるが、代替的に、静止弁部材が少なくとも部分的に流動室の内側に設けられる場合、周囲のハウジングの中に、例えば、噴射器の基部をノズルと接続するこの流動室の中に設けることができる。第１管路は潤滑油入口と連通し、第２管路は出口弁システムと連通する。従って、アイドルフェーズの場合、往復式部材の通過セクションは、アイドルフェーズ位置では横断管路から離れているように配置され、横断管路を閉じて第１横断管路セクションから第２横断管路セクションへ潤滑油が流れないようにする。噴射フェーズの場合、往復式部材の通過セクションは、噴射位置でのみ横断管路と整列するように配置され、噴射フェーズでは潤滑油入口から第１管路を通り、次に第１横断管路セクションを通り、次に通過セクションを通り、次に第２横断管路セクションを通り、次に第２管路を通って出口弁システムへ連続的に潤滑油が流れる。

【0063】

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。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

用語「ソレノイドコイル」は、２以上のコイル、例えば２又は３のコイルを使用することが可能であり場合によって好都合なので「少なくとも１つのソレノイドコイル」として理解すべきである。

【0067】

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】

【0068】

【図1】エンジン内のシリンダの一部の概略図である。

【図2a】噴射器を概観図で示す。

【図2b】入口弁ハウジングの拡大断面図を示す。

【図3】ノズルの一例を示す。

【図4】ノズルの代替例を示す。

【図5】別の実施形態を示す。

【図6a】噴射器ハウジングを概観図で示す。

【図6b】噴射器ハウジングを拡大図で示す。

【図7】出口弁システムの第２の実施形態を示す。

【発明を実施するための形態】

【0069】

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の中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１つおきに隣接する噴射器に対してピストンの上死点（ＴＤＣ）に向かって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。

【0070】

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、例えば微小液滴７と共に微細な霧状の噴霧８として潤滑油が高圧下でシリンダ１の中に放出される。

【0071】

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の中の掃気スワール渦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。

【0072】

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。

【0073】

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。

【0074】

噴射器４は、潤滑油の圧力を適切なレベルまで上昇させる可能のある潤滑油ポンプを含むエンジンの潤滑油供給部９’、例えばオイル回路から、給送導管９、一般には共通給送導管９を介して潤滑オイルを受け入れる。例えば、給送導管９内の圧力は、２５～１００ｂａｒの範囲、随意的に５０～８０ｂａｒの範囲にあり、これはＳＩＰ弁に対する典型的な圧力範囲である。

【0075】

噴射器４は、電気ケーブル１０を介して制御装置１１と電気的に通信する電気コネクタ１０’を備える。制御装置１１は、噴射器４によるノズル５を介した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に一本のケーブル１０が設けられ、これにより、それぞれの噴射器による噴射の個別の制御が可能となる。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。

【0076】

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の中でのピストン動作と同期した正確に時間調整されたパルスで提供される。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。

【0077】

コンピュータ１１’及び制御装置システム１１は、随意的に接続される。制御装置１０は、コンピュータ１１’と協働して、電流が１又は複数の電気ケーブル１０を介して供給される時間に基づく、噴射フェーズの時間長を決定する。

【0078】

以下では、図１のシステムで使用する噴射器を説明する。しかしながら、これらの噴射器は、ＳＩＰ噴射を用いることなく、他のエンジンシリンダ潤滑システムでも使用することができる。

【0079】

図２は、噴射器４の原理図を示す。図２ａは、例示する噴射器の３つの異なる図、上面図、端面図及び断面側面図を備えた概観図である。図２ｂは、拡大された入口弁システムの一部分である。噴射器４は、潤滑油給送導管９から潤滑油を受け入れるために潤滑油入口１２を備える。潤滑油入口１２は、潤滑フェーズの間に潤滑油給送導管９から受け入れた潤滑油の量を調節するために潤滑油入口１２と連通する入口弁システム１３を備えた入口弁ハウジング２１内に設けられる。また、噴射器４は、ノズル開口部５’を介して分注される潤滑油を調節するための出口弁システム１５を備える。剛性流動室１６は、潤滑油のノズル５への流れのために、入口弁システム１３を出口弁システム１５と接続する。図示の実施形態では、流動室１６は、中空の剛性ロッドとして設けられる。流動室１６は、Ｏリング２２によって入口弁システム１３の入口弁ハウジング２１に対して密封され、入口弁ハウジング２１に対してボルト２４でボルト留められるフランジ２３によって入口弁ハウジング２１に対してしっかりと保持される。

【0080】

図３は出口弁システム１５の一実施例を詳細に示し、出口弁システム１５は、出口逆止出口弁１７を備える。出口逆止出口弁１７において、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る。流動室１６内に加圧潤滑油が供給されると、出口弁ばね２０の予応力を付与した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、出口逆止出口弁１７は、ノズル開口部５’を介してシリンダ１の中に潤滑油を噴射するために開く。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。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’を介してシリンダ１の中への意図しない潤滑油の流動を防止する。

【0081】

図２ｂは、入口弁システム１３をより詳細に示す。入口弁ハウジング２１の内部において、逆止入口弁２５には、入口弁ばね２８によって入口弁座２７に対して予応力が付与された入口弁部材２６が設けられる。入口弁部材２６はボールとして例示するが、異なる形状、例えば、卵形、円錐形、平面形、又は円筒形もまた機能するであろう。入口弁部材２６が、入口弁ばね２８の力に逆らって、並びに潤滑油入口１２における潤滑油給送導管９からの潤滑油圧力に逆らって入口弁座２７から変位すると、潤滑油は、潤滑油入口１２から入口弁ばね２８に沿って流れ、入口弁部材２６及び入口弁座２７を通過し、入口弁部材２６の反対側の流路２９に入る。流路２９から、潤滑油は通路３０を流れ、図３に示す出口弁システム１７へ流れるために流動室１６の中空部１６’に入る。

【0082】

入口弁部材２６（ボール）を変位させるために、プッシュロッドとして例示する押込み部材３１が、流路２９内に往復式に設けられる。押込み部材３１は、入口弁部材２６に固定されず、ソレノイドコイル３２で駆動される往復式ソレノイドプランジャ３３に固定される。ソレノイドプランジャ３３は、アイドルフェーズ状態にある場合、プランジャばね３４によって後退している。ソレノイドコイル３２が電流で励磁されると、ソレノイドプランジャ３３は、プランジャストップ３５に接して停止するまで、プランジャばね３４の力に逆らって前方に移動する。ソレノイドプランジャ３３の移動により、押込み部材（プッシュロッド）３１は、入口弁座２７から離れるように入口弁部材（ボール）２６を押し込み、潤滑油が入口逆止弁２５を介して流動室１６内へ流動できるようにする。

【0083】

好都合な実施形態では、押込み部材（プッシュロッド）３１はアイドル状態の場合に入口弁部材（ボール）２６から所定距離だけ引き戻されるので、押込み部材３１と入口弁部材２６との間に遊動距離が存在する。ソレノイドコイル３２が励磁されると、押込み部材３１は、初期加速の後で入口弁部材２６に衝突する前に、ソレノイドコイル３２によって遊動距離に亘って加速される。その結果、加速の初めの部分で入口弁部材２６が押込み部材３１と一緒に移動する状況と比べて、入口弁部材２６が入口弁座２７から急激に変位する。結果として、入口弁部材２６の迅速な変位は、シリンダ１の中への潤滑油噴射の開始の正確な時間調整に好都合である。随意的に、遊動距離はソレノイドプランジャ３３の端部の調整ねじ３６で調整可能である。

【0084】

噴射フェーズの後で、ソレノイドコイル３２への電流を遮断することにより、入口１２からノズル５への潤滑油供給が停止され、ソレノイドプランジャ３３がプランジャばね３４によって押し戻される結果となり、入口弁部材２６は、噴射サイクルのアイドルフェーズのために緊密な入口弁座２７に戻る。

【0085】

図４は、出口弁システム１５の第２の代替実施形態を示している。出口弁システム１５の一般化原理は、国際公開第２０１４／０４８４３８号に開示されるものと同様である。また、この参考文献は、本明細書に提示する噴射器４の付加的な技術詳細並びに機能の説明を与えるが、便宜上、ここでは繰り返さない。ノズル開口部５’は、潤滑油を放出するためにノズル５の先端部に設けられる。ノズル５の空洞４０の内部には、出口弁部材１８が設けられ、出口弁部材１８は、ステム４１と、ノズル先端４４の円筒形空洞部４３内に摺動自在に配置された円柱形シールヘッド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から離れるように後方へ予応力が付与され、流路４６を通してステム４１の後部４７に作用するオイル圧によって前方へオフセットされ、オイル圧はばね力に逆らって作用する。シールヘッド４３が摺動してノズル開口部５’から遠くに進んで潤滑オイルが内部空洞４６からノズル開口部５’を通過して放出されるように、ノズル部材１８が前方に押されない限り、ノズル開口部５’は、ノズル先端部４４で円筒形空洞部４３に当接するシールヘッド４２によって密封される。

【0086】

図５は別の入口弁システム１３を示し、押込み部材３１とソレノイドプランジャ３３が組み合わされている。ソレノイドコイル３２内での押込み部材及びソレノイドプランジャ３３の移動方向は、流動室１６に平行である。図２ｂの実施形態と比較すると、押込み部材３１の移動方向は９０度回転している。これは、その機能に関して類似の原理にもかかわらず、図２ｂよりもさらに小型の構成をもたらす。従って、図２ｂに関連して行った説明は、押込み部材３１及び入口弁部材の動作、並びに入口１２から流路２９内の押し部材３１へ、及びそれに沿って通路３０を通り流動室１６の中空部１６’への潤滑油の流れに関して、図４の入口弁システム１３にも等しく適用され、潤滑油の流動経路は、中空部分１６’を通る。

【0087】

図６ａは、噴射器４の噴射器ハウジング５１を示す。噴射器ハウジング５１は、例えば図３ａ、図３ｂのようなタイプ又は図４のようなタイプのノズル５に連結される。ハウジング５１は、基部６０と、基部６０をノズル５にしっかりと連結する剛性中空ロッドである管状流動室１６とを備える。流動室１６は、Ｏリング２２によって基部６０に対して密封される。

【0088】

基部６０は、潤滑油を潤滑油給送導管９から受け入れるための潤滑油入口１２を備える。潤滑油入口１２は、噴射フェーズの間に潤滑油給送導管９から受け入れられ、流動室１６の中空部１６’を介してノズル５に送られる潤滑油の量を調節するために入口弁システム１３と連通する。

【0089】

ノズル開口部５’を介して分注される潤滑油を調節するために、噴射器４は同様に出口弁システム１５を備える。

【0090】

図６ｂは、図６ａの入口弁システム１３を拡大して示す。入口弁システム１３は、往復式部材２６’が摺動自在に配置される長手方向ブッシング５４を備えた静止弁部材５３を備える。往復式部材２６’は、ブッシング５４の内側にぴったりと嵌合し、潤滑油が、少なくとも潤滑油噴射に影響を及ぼす程度ではなく、ブッシング５４の内側で往復式部材２６’を潤滑するのに潜在的に十分な程度で往復式部材２６’の外側とブッシング５４の内側との間を流れるようになっている。往復式部材２６’は、縮小セクション２６Ａとして例示する通過セクション（throughput section）を備え、その機能は以下で説明する。通過セクションは、往復式部材２６’の横方向に設けた流路とすることもできることが指摘される。

【0091】

静止弁部材５３は静止後部５３Ａと静止前部５３Ｂを有し、これらは、例示する実施形態では単一部品として組み合わせて提供される。弁部材５３の一方の側面に、弁部材５３に沿って流動室１６の長手方向に延びる第１管路５６が設けられ、弁部材５３の反対の側面に、弁部材５３に沿って流動室１６の長手方向に延びる第２管路５７が設けられる。長手方向は、往復式部材２６’及びブッシング５４の円筒軸と同一である。横断管路５８は第１管路５６を第２管路５７と接続するために弁部材５３に設けられる。しかしながら、第１管路５６と第２管路５７の接続は、縮小セクション２６Ａとして例示する通過セクションが横断管路５８と面一になるように、往復式部材２６’がノズル５に向かって前方に移動した時にだけ行われる。

【0092】

往復式部材２５の往復運動は、プッシュロッドとして例示する変位部材３１によってもたらされ、変位部材３１は、ソレノイドコイル３２によって駆動される往復式プランジャ３３に固定される。変位部材３１は、螺旋状入口弁ばね２８によって逆向きにばね付勢されたヘッド５９上に作用する。ヘッド５９は、往復式部材２６’に固定され一緒に移動する。プランジャ３３、ヘッド５９、及び往復式部材２６’は、アイドルフェーズ状態にある場合に入口弁ばね２８によって後退する。ソレノイドコイル３２が電流で励磁されると、プランジャ３３はノズルに向かって前方に移動し、次に、プランジャ３３がストップ３５に接して停止するまで、ヘッド５９及び往復式部材２６’が入口弁ばね２８の力に逆らって前方に移動するという結果となる。往復式部材２６’の最前方位置では、往復式部材２６’の縮小セクション２６Ａは、横断管路５６と面一である。

【0093】

潤滑油入口１２が給送導管９から潤滑油を受け入れると、潤滑油は、潤滑油入口１２を通り後部通路３７を通って後室３７に流入し、そこには入口弁ばね２８も配置されている。オイルは、後室３７から第１管路５６に流入し、ブッシング５４の前部に流入する。また、潤滑油は、第１管路５６から横断管路５８の第１横断管路セクション５８Ａに流入するが、往復式部材２６’による横断管路５８の遮断により、横断管路５８を介して第２管路５７へは流れない。

【0094】

潤滑油の圧力により、往復式部材２６’は、第２横断管路セクション５８Ｂの入口開口部５８Ｃに押し付けられる。図示のように、往復式部材２６’が第２横断管路セクション５８Ｂの直径ｄよりも大きい直径Ｄを備えた円筒形である場合、しっかりした密封が達成される。

【0095】

ソレノイドコイル３２が電流で励磁されると、往復式部材２６’は、その縮小セクション２６が横断管路５８と面一になるまでが前方に押し込まれ、潤滑油が第１管路５６から横断管路５８の第１横断管路セクション５８Ａに、そして第１横断管路セクション５８Ａから縮小セクション２６Ａを介して第２横断管路セクション５８Ｂに、さらに横断管路５８の反対側の端部で第２管路５７に流れることができる。第２管路５７は、潤滑油が第２管路５７からノズル５に流動できるように、中空部１６’と連通する。潤滑油が十分に加圧されると、潤滑油は出口弁５６を開き、ノズル開口部５’からエンジンのシリンダ１の中に放出される。

【0096】

ソレノイド３２が噴射フェーズの終了時に再び非励磁状態になると、入口弁ばね２８は、ヘッド５９及びプランジャ３３と共に往復式部材２６’を前方噴射位置からアイドルフェーズの後方位置に再び押し戻す。

【0097】

図７ａは閉鎖状態の出口弁システム１５を示し、図４ｂは開放状態を示す。出口弁システム１５には代替的な逆止出口弁１７’が設けられ、それは入口弁システム１３の原理と同様に構成される。また、この場合、出口弁システム１５はノズル５に設けられる。しかしながら、ノズル５の上流側に設けることもできるので、これは厳密に必須ではない。

【0098】

入口弁システム１３と同様に、代替的な出口弁システム１５は、後部５３Ａ及び前部５３Ｂを備えた静止弁部材５３を備え、例示の実施形態ではそれらは単一部品として提供される。出口弁システムは、往復式部材２６’が摺動自在に配置される長手方向ブッシング５４を備える。往復式部材２６’は、潤滑油が往復式部材２６’の外側とブッシング５４の内側との間に少なくとも無視できる程度以上には流れないようにブッシング５４の内側にぴったりと嵌合するので、潤滑油噴射への影響は回避される。往復式部材２６’は、図６ｂに関して説明したのと同じ機能の縮小セクション２６Ａを備える。

【0099】

弁部材５３の一方の側面に第１長手方向管路５６が長手方向に設けられ、弁部材５３の反対の側面に第２管路５７が長手方向に設けられる。横断管路５８は、第１管路５６と第２管路５７を接続するために弁部材５３に設けられるが、第１管路５６と第２管路５７の接続は、図４ｂに示すように、縮小セクション２６Ａが第１横断管路セクション５８Ａ及び第２横断管路セクション５８Ｂと面一になるように、往復式部材２６’がノズル開口部５’に向かって前方に移動した時にだけ行われる。この状況では、潤滑油は、第１管路５６から横断管路５８の第１横断管路セクション５８Ａに流れ、第１横断管路セクション５８Ａから縮小セクション２６Ａの周りへ流れ、第２横断管路セクション５８Ｂに流れ、横断管路５８の反対側の端部で第２管路５７に流れることができる。

【0100】

第２管路５７は、往復式部材２６’の別の縮小セクション２６Ｂの周囲に設けられた前室４０と連通する。往復式部材２６’の前部２６Ｃは、エンジンのシリンダの圧力に抗して前室４０を堅く締める。前部２６Ｃは、結果としてエンジンのシリンダ１と連通する開口流路３９内で、前方に摺動するように配置されることが指摘される。また、前部２６Ｃは、ノズル開口部５’をしっかりと覆う。円筒形の前部２６Ｃの締付け原理は、国際公開第２０１４／０４８４３８号に開示された従来技術の原理と同様である。

【0101】

ノズル開口部５’に向かう往復式部材２６'の前方動作は、出口弁ばね２０の力、及び開口流路３９内で往復式部材２６’の端部２６Ｃに反対方向に作用するエンジンのシリンダからの圧力に逆らってヘッド５９に作用する、中空部１６’からの十分に加圧された潤滑油によって達成される。ヘッド５９が前方に押し込まれると、潤滑油は、ヘッド５９の周りを流れて第１管路５６に入り、第１管路５６から横断管路５８の第１横断管路セクション５８Ａに入り、第１横断管路セクション５８Ａから縮小セクション２６Ａを介して第２横断管路セクション５８Ｂに入り、横断管路５８の反対側の端部で第２管路５７に流れる。潤滑油は第２管路５７から前室４０に流入する。開口流路３９内の端部２６Ｃがノズル開口部５’を通り越して押し込まれるように往復式部材２６’が前方に十分に押し込まれると、潤滑油は前室４０からノズル開口部５’の外へ流出する。

【0102】

潤滑油の圧力が往復式部材５３を前方位置に保持するために十分に高い限り、潤滑油は、中空部１６’を通ってノズル開口部５’から流出することになる。噴射フェーズの後で、ソレノイドコイル３２への電流を遮断することにより、潤滑油入口１２からノズル５への潤滑油の供給が停止され、噴射サイクルのアイドルフェーズのために、プランジャ３３がヘッド５９及び変位部材２６’と一緒にプランジャばね３４によって押し戻されるという結果となる。

【0103】

原理的には、図６の弁は、油圧駆動の入口弁として使用することもできる。

【符号の説明】

【0104】

１ シリンダ
２ シリンダライナ
３ シリンダ壁
４ 噴射器
４Ａ 噴射器４の入口ポート
４Ｂ 噴射器４の圧力制御ポート
５ ノズル
５’ ノズル開口部
６ ライナのフリーカット
７ 単一噴射器４からの霧状噴霧
８ スワール渦噴霧
９ 潤滑油給送導管
９’ 潤滑油供給部
１０ 電気信号ケーブル
１０’ 電気信号ケーブルと噴射器内のソレノイドとの電気接続
１１ 制御装置
１１’ コンピュータ
１２ 噴射器４の潤滑油入口
１３ 噴射器４の入口弁システム
１４ シリンダ内のスワール渦
１５ 噴射器４の出口弁システム
１６ 入口弁システム１３を出口弁システム１５と接続する流動室
１６’ 流動室１６の中空部
１７ 出口ボール弁として例示する出口逆止弁
１８ 出口弁部材
１９ 出口弁座
２０ 出口弁ばね
２１ 入口弁システム１５の入口弁ハウジング
２２ 流動室１６の端部にあるＯリング
２３ 流動室を保持するためのフランジ
２４ 入口弁ハウジング２１に対してフランジ２３及び流動室１６を保持するためのボルト
２５ 入口逆止弁
２６ ボールとして例示する入口弁部材
２６’ 電動円柱形の往復式弁部材として例示する入口弁部材
２６Ａ 往復式弁部材の縮小セクションとして例示する通過セクション
２６Ｂ （代替出口弁システムにおける）往復式部材２５の別の縮小セクション
２６Ｃ 往復式部材２６’の端部
２７ 入口弁座
２８ 入口弁ばね
２９ 入口弁システム内の流路
３０ 流路２９から流動室１６の中空部１６’への通路
３１ 変位部材（実施形態ではソレノイドプランジャ３３に固定された押込み部材として、ロッドとして例示される）
３２ ソレノイドコイル
３３ ソレノイドコイル３１内のソレノイドプランジャ
３４ プランジャばね
３５ プランジャストップ
３６ 遊動距離を調整するための調整ねじ
３７ 入口弁システム１３の後室
３８ 入口１２と後室３７の間の後部通路
３９ 開口流路
４０ 空洞
４１ ステム
４２ 円柱形シールヘッド
４３ 円筒形空洞部
４４ ノズル先端
４５ ばね
４６ 流路
４７ ステム４１の後部
５１ 噴射器弁ハウジング
５１’ 噴射器ハウジング５１の基部
５３ 静止弁部材
５３Ａ 静止弁部材の後部
５３Ｂ 静止弁部材の前部
５４ 往復式部材２６’周囲のブッシング
５６ 流動室１６の長手方向に延びる第１管路
５７ 流動室１６の長手方向に延びる第２管路
５８ 横断管路
５８Ａ 横断管路５８の第１横断管路セクション
５８Ｂ 横断管路５８の第２横断管路セクション
５８Ｃ 第２横断管路セクション５８Ｂの入口
５９ （代替出口弁システムにおける）往復式部材のヘッド

【図1】

【図2a】

【図2b】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6a】

【図6b】

【図7a】

【図7b】