特許 7455146 複数の油の噴射器、そのような噴射器を備えた大型エンジン、潤滑方法及びその使用

(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】2024-03-14

(45)【発行日】2024-03-25

(54)【発明の名称】複数の油の噴射器、そのような噴射器を備えた大型エンジン、潤滑方法及びその使用

(51)【国際特許分類】

   F01M 1/08 20060101AFI20240315BHJP

   F01M 1/16 20060101ALI20240315BHJP

   F01M 1/06 20060101ALI20240315BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20240315BHJP

   F02F 1/20 20060101ALI20240315BHJP

【ＦＩ】

F01M1/08 E

F01M1/16 F

F01M1/06 E

F02D45/00

F02F1/20

【請求項の数】 29

(21)【出願番号】P 2021573374

(86)(22)【出願日】2020-06-10

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-08-10

(86)【国際出願番号】 DK2020050165

(87)【国際公開番号】W WO2020249175

(87)【国際公開日】2020-12-17

【審査請求日】2023-03-07

(31)【優先権主張番号】PA201970365

(32)【優先日】2019-06-11

(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】

【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】100144451

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 博子

(74)【代理人】

【識別番号】100162824

【弁理士】

【氏名又は名称】石崎 亮

(72)【発明者】

【氏名】クリステンセン ニコライ

【審査官】家喜 健太

(56)【参考文献】

【文献】特開平０７－２４３３５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１８３４６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５３３４３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／００９０９２９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平１１－２９４１３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６０－０３２９１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１７３６０１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－１９４２６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１９３９９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｍ １／００

Ｆ１６Ｎ １／００

Ｆ１６Ｋ １／００ ， ３１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に往復ピストンを備えるシリンダ（１）を有する燃焼エンジンであって、
前記エンジンは、加圧された第１の潤滑剤（５０Ａ）を含む第１の潤滑剤供給部（２９Ａ）、及び、加圧された第２の潤滑剤（５０Ｂ）を含む第２の潤滑剤供給部（２９Ｂ）を有し、前記第１の潤滑剤（５０Ａ）は、前記第２の潤滑剤（５０Ｂ）とは異なる種類であり、前記エンジンは、前記シリンダ（１）の周囲に沿って配設され、前記シリンダ（１）の壁（３）に固定され、このシリンダ壁（３）を貫通して延びる複数の潤滑剤噴射器（４）を有し、前記噴射器（４）は、前記周囲における複数の位置において前記シリンダ（１）内に潤滑剤噴射を行うように構成され、前記複数の潤滑剤噴射器（４）の各々は、前記第１の潤滑剤（５０Ａ）を前記シリンダ（１）内に噴射するために、第１の潤滑剤供給導管（９Ａ）を介して前記第１の潤滑剤供給部（２９Ａ）に接続され、前記第２の潤滑剤（５０Ｂ）を前記シリンダ（１）内に噴射するために、第２の潤滑剤供給導管（９Ｂ）を介して前記第２の潤滑剤供給部（２９Ｂ）に接続され、前記噴射器の各々は、前記第１又は第２の潤滑剤（５０Ａ、５０Ｂ）を選択的に噴射するように構成され、前記エンジンは、前記複数の噴射器（４）による前記第１及び第２の潤滑剤（５０Ａ、５０Ｂ）の噴射量及び噴射タイミングを制御するコントローラ（１１）を更に有しており、
各噴射器（４）は、
－前記第１の潤滑剤供給導管（９Ａ）から加圧された前記第１の潤滑剤（５０Ａ）を受け入れる第１の潤滑剤インレット（１２Ａ）、及び、前記第２の潤滑剤供給導管（９Ｂ）から加圧された前記第２の潤滑剤（５０Ｂ）を受け入れる第２の潤滑剤インレット（１２Ｂ）と、
－噴射段階での潤滑剤噴射のために前記シリンダ（１）内に延びるノズル開口部（５’）を備える少なくとも１つのノズル（５）と、
－前記第１及び第２の潤滑剤インレット（１２Ａ、１２Ｂ）から前記少なくとも１つのノズル（５）を介して前記シリンダ（１）内へ潤滑剤を流すための、前記第１及び第２の潤滑剤インレット（１２Ａ、１２Ｂ）から前記少なくとも１つのノズル（５）までの潤滑剤流路と、
－前記潤滑剤流路内にアクチュエータ駆動の選択弁システム（１３）と、
を有し、
前記選択弁システム（１３）は、アイドル状態から、前記噴射段階での前記少なくとも１つのノズル（５）を介した前記シリンダ（１）内への前記第１又は第２の潤滑剤（５０Ａ、５０Ｂ）の噴射へと、選択的に切り替えるように構成され、各噴射器（４）は、前記選択弁システム（１３）を駆動するアクチュエータ（３２、３３）を有し、前記アクチュエータ（３２、３３）は、前記コントローラ（１１）に機能的に接続され、前記選択弁システム（１３）を選択的に駆動するために前記コントローラ（１１）により作動されるように構成され、それにより、前記コントローラ（１１）による前記アクチュエータ（３２、３３）の作動の結果として、前記コントローラ（１１）による制御下において前記第１の潤滑剤（５０Ａ）又は前記第２の潤滑剤（５０Ｂ）を噴射させるようにする、エンジン。

【請求項2】

前記アクチュエータは、前記コントローラ（１１）から噴射段階信号を受信する電気的接続部（１０、１０’）によって前記コントローラ（１１）に電気的に接続された電気制御アクチュエータ（３２、３３）であり、前記噴射段階信号は、前記選択弁システム（１３）による前記第１又は第２の潤滑剤（５０Ａ、５０Ｂ）の選択と、前記噴射タイミングとを示す、請求項１に記載のエンジン。

【請求項3】

前記選択弁システム（１３）は、前記アクチュエータ（３２、３３、３６）に接続され、前記アクチュエータ（３２、３３、３６）によってアイドル段階の位置又は方向から駆動される可動選択弁部材（２５）を有し、前記アイドル段階において前記選択弁部材（２５）は、第１又は第２の噴射段階位置又は方向への選択的な流路を遮断し、前記選択弁部材（２５）は、前記噴射段階信号に応じて、前記第１の噴射段階位置又は方向にあるときには前記第１の潤滑剤（５０Ａ）のための流路を開き、前記第２の噴射段階位置又は方向にあるときには前記第２の潤滑剤（５０Ｂ）のための流路を開き、それにより、前記噴射段階において前記流路を介して前記シリンダ内に前記潤滑剤を流すようにする、請求項２に記載のエンジン。

【請求項4】

前記流路は、前記第１の潤滑剤インレット（１２Ａ）から前記選択弁システム（１３）への第１の管（２６Ａ）と、前記第２の潤滑剤インレット（１２Ｂ）から前記選択弁システム（１３）への第２の管（２６Ｂ）と、前記選択弁システム（１３）から前記ノズル開口部（５’）への第３の管（２７）と、を有し、前記選択弁システム（１３）は、前記第１の管（２６Ａ）から前記第３の管（２７）内への前記第１の潤滑剤（５０Ａ）の流れ、又は、前記第２の管（２６Ｂ）から前記第３の管（２７）内への前記第２の潤滑剤（５０Ｂ）の流れのために、選択的に開くように構成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載のエンジン。

【請求項5】

前記選択弁部材（２５）は円筒形であり、前記選択弁システム（１３）は固定弁部材（２３）を有し、前記固定弁部材（２３）は円筒形のブッシュ（２４）を含み、円筒形の前記選択弁部材（２５）が、前記ブッシュ（２４）の長手方向軸線に沿った変位又はそれを中心にした回転のうちの少なくとも一方のために前記ブッシュ内に配置され、前記選択弁部材（２５）は、当該選択弁部材（２５）が前記第１の噴射段階位置又は方向にあるときに前記第１の管（２６Ａ）を前記第３の管（２７）と接続し、当該選択弁部材（２５）が前記第２の噴射段階位置又は方向にあるときに前記第２の管（２６Ａ）を前記第３の管（２７）と接続するように配置された、少なくとも１つのスループット部（２５Ａ、２５Ｃ、２５Ｄ）を有する、請求項３に従属するときの請求項４に記載のエンジン。

【請求項6】

前記ノズル（５）は前記シリンダ壁（３）の内側に設けられ、前記アクチュエータ（３２、３３、３６）は前記シリンダ壁（３）の外側に設けられ、前記アクチュエータ（３２、３３、３６）は、アクチュエータ延長部により前記選択弁部材（２５）に機械的に接続されて、前記アクチュエータ延長部（３１）によって前記選択弁部材（２５）を駆動する、請求項３に記載のエンジン。

【請求項7】

前記噴射器（４）はベース（３０）を有し、前記ベース（３０）は前記第１及び第２の潤滑剤インレット（１２Ａ、１２Ｂ）を有し、堅固なフローチャンバ（１６）は、前記ベース（３０）を前記少なくとも１つのノズル（５）にしっかりと接続し、前記噴射器（４）は、前記ベース（３０）が前記シリンダ（１）の外側にあり、且つ、前記少なくとも１つのノズル（５）が前記シリンダ壁（３）の内側に固定された状態で、前記シリンダ壁（３）に固定され、前記フローチャンバ（１６）は、前記シリンダ（１）内へ噴射するために、前記第１及び第２の潤滑剤インレット（１２Ａ、１２Ｂ）から前記フローチャンバ（１６）を介して前記少なくとも１つのノズル（５）へ向かう潤滑剤流れのための流路を含む、請求項１～６のいずれか一項に記載のエンジン。

【請求項8】

前記エンジンは、船舶用エンジン又は発電所用エンジンである、請求項１～７のいずれか一項に記載のエンジン。

【請求項9】

前記エンジンは、大型低速運転２ストロークエンジンである、請求項１～８のいずれか一項に記載のエンジン。

【請求項10】

内部に往復ピストンを備えるシリンダ（１）を有する燃焼エンジンを潤滑する方法であって、
前記エンジンは、加圧された第１の潤滑剤（５０Ａ）を含む第１の潤滑剤供給部（２９Ａ）、及び、加圧された第２の潤滑剤（５０Ｂ）を含む第２の潤滑剤供給部（２９Ｂ）を有し、前記第１の潤滑剤（５０Ａ）は、前記第２の潤滑剤（５０Ｂ）とは異なる種類であり、前記エンジンは、前記シリンダ（１）の周囲に沿って配設され、前記シリンダ（１）の壁（３）に固定され、このシリンダ壁（３）を貫通して延びる複数の潤滑剤噴射器（４）を有し、前記噴射器（４）は、前記周囲における複数の位置において前記シリンダ（１）内に潤滑剤噴射を行うように構成され、前記複数の潤滑剤噴射器（４）の各々は、前記第１の潤滑剤（５０Ａ）を前記シリンダ（１）内に噴射するために、第１の潤滑剤供給導管（９Ａ）を介して前記第１の潤滑剤供給部（２９Ａ）に接続され、前記第２の潤滑剤（５０Ｂ）を前記シリンダ（１）内に噴射するために、第２の潤滑剤供給導管（９Ｂ）を介して前記第２の潤滑剤供給部（２９Ｂ）に接続され、前記噴射器の各々は、前記第１又は第２の潤滑剤（５０Ａ、５０Ｂ）を選択的に噴射するように構成され、前記エンジンは、前記複数の噴射器（４）による前記第１及び第２の潤滑剤（５０Ａ、５０Ｂ）の噴射量及び噴射タイミングを制御するコントローラ（１１）を更に有しており、
各噴射器（４）は、
－前記第１の潤滑剤供給導管（９Ａ）から加圧された前記第１の潤滑剤（５０Ａ）を受け入れる第１の潤滑剤インレット（１２Ａ）、及び、前記第２の潤滑剤供給導管（９Ｂ）から加圧された前記第２の潤滑剤（５０Ｂ）を受け入れる第２の潤滑剤インレット（１２Ｂ）と、
－噴射段階での潤滑剤噴射のために前記シリンダ（１）内に延びるノズル開口部（５’）を備える少なくとも１つのノズル（５）と、
－前記第１及び第２の潤滑剤インレット（１２Ａ、１２Ｂ）から前記少なくとも１つのノズル（５）を介して前記シリンダ（１）内へ潤滑剤を流すための、前記第１及び第２の潤滑剤インレット（１２Ａ、１２Ｂ）から前記少なくとも１つのノズル（５）までの潤滑剤流路と、
－前記潤滑剤流路内にアクチュエータ駆動の選択弁システム（１３）と、
を有し、
前記選択弁システム（１３）は、アイドル状態から、前記噴射段階での前記少なくとも１つのノズル（５）を介した前記シリンダ（１）内への前記第１又は第２の潤滑剤（５０Ａ、５０Ｂ）の噴射へと、選択的に切り替えるように構成され、各噴射器（４）は、前記選択弁システム（１３）を駆動するアクチュエータ（３２、３３）を有し、前記アクチュエータ（３２、３３）は、前記コントローラ（１１）に機能的に接続され、前記選択弁システム（１３）を選択的に駆動するために前記コントローラ（１１）により作動されるように構成され、それにより、前記コントローラ（１１）による前記アクチュエータ（３２、３３）の作動の結果として、前記コントローラ（１１）による制御下において前記第１又は第２の潤滑剤を噴射させるようにし、
前記方法は、前記第１の潤滑剤（５０Ａ）又は前記第２の潤滑剤（５０Ｂ）を用いた噴射段階を開始するために前記コントローラ（１１）によってアクチュエータ（３２、３３）を作動させるステップを有し、その結果として、前記第１又は第２の潤滑剤（５０Ａ、５０Ｂ）を前記流路を介して流すために前記選択弁システム（１３）を開いて、前記第１又は第２の潤滑剤（５０Ａ、５０Ｂ）を前記シリンダ（１）内に噴射させ、前記噴射段階の終了時に、前記アクチュエータにより潤滑剤供給のための前記選択弁システム（１３）を閉じさせるようにする、方法。

【請求項11】

前記アクチュエータ（３２、３３、３６）は、前記コントローラ（１１）から噴射段階信号を受信する電気的接続部（１０、１０’）によって前記コントローラ（１１）に電気的に接続された電気制御アクチュエータであり、前記噴射段階信号は、噴射するための前記第１又は第２の潤滑剤（５０Ａ、５０Ｂ）の選択と、前記噴射タイミングとを示し、前記方法は、前記第１又は第２の潤滑剤（５０Ａ、５０Ｂ）を前記シリンダ（１）内に噴射するための流路を開く前記噴射段階信号に応じて、前記アクチュエータ（３２、３３、３６）により前記噴射段階信号を受信するステップを有する、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記選択弁システム（１３）は、前記アクチュエータ（３２、３３、３６）に接続され、前記アクチュエータ（３２、３３、３６）によってアイドル段階の位置又は方向から駆動される可動選択弁部材（２５）を有し、前記アイドル段階において前記選択弁部材（２５）は、第１又は第２の噴射段階位置又は方向への選択的な流路を遮断し、前記選択弁部材（２５）は、前記噴射段階信号に応じて、前記選択弁部材（２５）が前記第１の噴射段階位置又は方向にあるときには前記第１の潤滑剤（５０Ａ）のための流路を開き、前記選択弁部材（２５）が前記第２の噴射段階位置又は方向にあるときには前記第２の潤滑剤（５０Ｂ）のための流路を開き、それにより、前記噴射段階において前記流路を介して前記シリンダ内に前記潤滑剤を流すようにし、前記方法は、前記アクチュエータ（３２、３３、３６）により前記噴射段階信号を受信するステップと、前記噴射段階信号に応じて前記選択弁部材（２５）を前記アクチュエータ（３２、３３、３６）によって第１又は第２の噴射段階位置又は方向に移動させるステップと、それに応じて前記第１又は第２の潤滑剤（５０Ａ、５０Ｂ）を前記シリンダ（１）内に噴射するための前記流路を開くステップと、を有する、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記流路は、前記第１の潤滑剤インレット（１２Ａ）から前記選択弁システム（１３）への第１の管（２６Ａ）と、前記第２の潤滑剤インレット（１２Ｂ）から前記選択弁システム（１３）への第２の管と、前記選択弁システム（１３）から前記ノズル開口部（５’）への第３の管（２７）と、を有し、前記方法は、前記選択弁システム（１３）によって選択的に、前記第１の管（２６Ａ）から前記第３の管（２７）内へ前記第１の潤滑剤（５０Ａ）を流すために開くか、又は、前記第２の管（２６Ｂ）から前記第３の管（２７）内へ前記第２の潤滑剤（５０Ｂ）を流すために開くステップを有する、請求項１０～１２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項14】

前記選択弁部材（２５）は円筒形であり、前記選択弁システム（１３）は固定弁部材（２３）を有し、前記固定弁部材（２３）は円筒形のブッシュ（２４）を含み、円筒形の前記選択弁部材（２５）が、前記ブッシュ（２４）の長手方向軸線に沿った変位又はそれを中心にした回転のうちの少なくとも一方のために前記ブッシュ内に配置され、前記選択弁部材（２５）は、前記第１の噴射段階位置又は方向において前記第１の管（２６Ａ）を前記第３の管（２７）と接続し、前記第２の噴射段階位置又は方向において前記第２の管（２６Ａ）を前記第３の管（２７）と接続するように配置された、少なくとも１つのスループット部（２５Ａ、２５Ｃ、２５Ｄ）を有し、前記方法は、前記噴射段階信号に応じて選択的に、前記第１の噴射段階位置又は方向において前記第１の管（２６Ａ）を前記第３の管（２７）と接続するか、又は、前記第２の噴射段階位置又は方向において前記第２の管（２６Ａ）を前記第３の管（２７）と接続するステップを有する、請求項１２に従属するときの請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記ノズル（５）は前記シリンダ壁（３）の内側に設けられ、前記アクチュエータ（３２、３３、３６）は前記シリンダ壁（３）の外側に設けられ、前記アクチュエータ（３２、３３、３６）は、アクチュエータ延長部（３１）により前記選択弁部材（２５）に機械的に接続され、前記方法は、前記アクチュエータ延長部（３１）を用いて前記アクチュエータ（３２、３３、３６）によって前記選択弁部材（２５）を移動させるステップを有する、請求項１２に記載の方法。

【請求項16】

前記方法は、複数の噴射段階を含む噴射サイクル内において少なくとも２回、前記アクチュエータ（３２、３３）を前記コントローラ（１１）によって作動させるステップを有し、それにより、前記エンジンが１回転する間に、前記噴射器（４）に、第１の噴射段階において前記第１の潤滑剤（５０Ａ）を噴射させ、次いで第２の噴射段階において前記第２の潤滑剤（５０Ｂ）を噴射させることにより、前記噴射サイクルにおいて前記第１及び第２の潤滑剤（５０Ａ、５０Ｂ）を前記シリンダ（１）内に供給する、請求項１０～１５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項17】

燃焼エンジンのシリンダ壁（１）の周囲に沿った複数の同一の噴射開口部のうちの１つを介して取り付けるための潤滑剤噴射器であって、
前記潤滑剤噴射器は、
－第１の潤滑剤供給導管（９Ａ）から加圧された第１の潤滑剤（５０Ａ）を受け入れて、第１の潤滑剤（５０Ａ）をシリンダ（１）内に噴射するための第１の潤滑剤インレット（１２Ａ）、及び、第２の潤滑剤供給導管（９Ａ）から加圧された第２の潤滑剤（５０Ｂ）を受け入れて、前記第２の潤滑剤（５０Ｂ）を前記シリンダ（１）内に噴射するための第２の潤滑剤インレット（１２Ｂ）と、
－噴射段階での潤滑剤噴射のために前記シリンダ（１）内に延びるノズル開口部（５’）を備える少なくとも１つのノズル（５）と、
－前記第１及び第２の潤滑剤インレット（１２Ａ、１２Ｂ）から前記少なくとも１つのノズル（５）を介して前記シリンダ（１）内へ潤滑剤を流すための、前記第１及び第２の潤滑剤インレット（１２Ａ、１２Ｂ）から前記少なくとも１つのノズル（５）までの潤滑剤流路と、
－前記潤滑剤流路内にアクチュエータ駆動の選択弁システム（１３）と、
を有し、
前記選択弁システム（１３）は、アイドル状態から、前記噴射段階での前記少なくとも１つのノズル（５）を介した前記シリンダ（１）内への前記第１又は第２の潤滑剤（５０Ａ、５０Ｂ）の噴射へと、選択的に切り替えるように構成され、各噴射器（４）は、前記選択弁システム（１３）を駆動するアクチュエータ（３２、３３）を有し、前記アクチュエータ（３２、３３）は、コントローラ（１１）に機能的に接続され、前記選択弁システム（１３）を選択的に駆動するために前記コントローラ（１１）により作動されるように構成され、それにより、前記コントローラ（１１）による前記アクチュエータ（３２、３３）の作動の結果として、前記コントローラ（１１）による制御下において前記第１又は第２の潤滑剤を噴射させるようにする、噴射器。

【請求項18】

前記アクチュエータ（３２、３３、３６）は、前記コントローラ（１１）に電気的に接続し、前記コントローラ（１１）から噴射段階信号を受信する電気制御接続部（１０’）を備える電気的アクチュエータであり、前記噴射段階信号は、噴射のための前記第１又は第２の潤滑剤（５０Ａ、５０Ｂ）の間での選択と噴射タイミングとを示す、請求項１７に記載の噴射器。

【請求項19】

前記選択弁システム（１３）は、前記アクチュエータ（３２、３３、３６）に接続され、前記アクチュエータ（３２、３３、３６）によってアイドル段階の位置又は方向から駆動される可動選択弁部材（２５）を有し、前記アイドル段階において前記選択弁部材（２５）は、第１又は第２の噴射段階位置又は方向への選択的な流路を遮断し、前記選択弁部材（２５）は、前記噴射段階信号に応じて、前記第１の噴射段階位置又は方向にあるときには前記第１の潤滑剤（５０Ａ）のための流路を開き、前記第２の噴射段階位置又は方向にあるときには前記第２の潤滑剤（５０Ｂ）のための流路を開き、それにより、前記噴射段階において前記流路を介して前記シリンダ内に前記潤滑剤を流すようにする、請求項１８に記載の噴射器。

【請求項20】

前記噴射器は、１つのノズル（５）のみを有し、前記流路は、前記第１の潤滑剤インレット（１２Ａ）から前記選択弁システム（１３）への第１の管（２６Ａ）と、前記第２の潤滑剤インレット（１２Ｂ）から前記選択弁システム（１３）への第２の管と、前記選択弁システム（１３）から前記ノズル開口部（５’）への第３の管（２７）と、を有し、前記選択弁システム（１３）は、前記第１の管（２６Ａ）から前記第３の管（２７）への前記第１の潤滑剤（５０Ａ）の流れ、又は、前記第２の管（２６Ｂ）から前記第３の管（２７）への前記第２の潤滑剤（５０Ｂ）の流れのために、選択的に開くように構成されている、請求項１７～１９のいずれか一項に記載の噴射器。

【請求項21】

前記選択弁部材（２５）は円筒形であり、前記選択弁システム（１３）は固定弁部材（２３）を有し、前記固定弁部材（２３）は円筒形のブッシュ（２４）を含み、円筒形の前記選択弁部材（２５）が、前記ブッシュ（２４）の長手方向軸線に沿った変位又はそれを中心にした回転のうちの少なくとも一方のために前記ブッシュ内に配置され、前記選択弁部材（２５）は、当該選択弁部材（２５）が前記第１の噴射段階位置又は方向にあるときに前記第１の管（２６Ａ）を前記第３の管（２７）と接続し、当該選択弁部材（２５）が前記第２の噴射段階位置又は方向にあるときに前記第２の管（２６Ａ）を前記第３の管（２７）と接続するように配置された、少なくとも１つのスループット部（２５Ａ、２５Ｃ、２５Ｄ）を有する、請求項１９に従属するときの請求項２０に記載の噴射器。

【請求項22】

前記スループット部（２６Ａ）は、前記選択弁部材（２５）の狭窄部（２５Ａ、２５Ｃ、２５Ｄ）として設けられ、それにより、前記噴射段階において、前記第１の管（２６Ａ）からの前記第１の潤滑剤（５０Ａ）、又は、前記第２の管（２６Ｂ）からの前記第２の潤滑剤（５０Ｂ）を、前記ブッシュ（５４）内の前記狭窄部（２５Ａ、２５Ｃ、２５Ｄ）を介して前記第３の管（２７）内に流すようにする、請求項２１に記載の噴射器。

【請求項23】

前記噴射器は、前記シリンダ壁（３）に取り付けるためのベース（３０）と、前記ベースが前記シリンダ壁（３）に固定されたときに前記ノズル（５）を前記シリンダ壁（３）内に固定するために、前記ベース（３０）を前記ノズル（５）に接続する堅固なフローチャンバ（１６）と、を有し、前記ベースは、前記第１及び第２の潤滑剤インレット（１２Ａ、１２Ｂ）を有し、前記フローチャンバ（１６）は、前記シリンダ（１）内へ噴射するために、前記第１及び第２の潤滑剤インレット（１２Ａ、１２Ｂ）から前記フローチャンバ（１６）を介して前記ノズル（５）へ向かう潤滑剤流れのための流路を含み、前記アクチュエータ（３２、３３、３６）は、前記噴射器が前記シリンダ壁（３）に取り付けられたときに前記シリンダ壁（３）の外側に設けられるように前記ベース（３１）に固定される、請求項１７～２２のいずれか一項に記載の噴射器。

【請求項24】

前記選択弁部材（２５）は、前記フローチャンバ（１６）内に配置され、前記アクチュエータ（３２、３３、３６）は、アクチュエータ延長部（３１）により前記選択弁部材（２５）に機械的に接続されて、前記アクチュエータ延長部（３１）によって前記選択弁部材（２５）を駆動する、請求項１９に従属するときの請求項２３に記載の噴射器。

【請求項25】

前記アクチュエータは、電気機械アクチュエータであり、固定ソレノイド部（３２）及び可動ソレノイド部（３３）を備える電気ソレノイド構成を有し、前記アクチュエータ延長部（３１）は、前記可動ソレノイド部（３２）に接続されて、前記ソレノイド（３２）の電気的励起によって駆動され、前記ソレノイドは、前記コントローラ（１１）からの前記噴射段階信号によって励起されるように構成されている、請求項２４に記載の噴射器。

【請求項26】

前記選択弁部材（２５）は、少なくとも１つのばね（３４A、３４B）によって、アイドル段階位置に向かってプレストレスを受ける、請求項２５に記載の噴射器。

【請求項27】

前記噴射器は、前記第１の潤滑剤のみ又は前記第２の潤滑剤のみを選択して噴射するように構成されている、請求項１７～２６のいずれか一項に記載の噴射器。

【請求項28】

前記噴射器（４）は、前記ノズル（５）において前記選択弁システム（１３）と前記ノズル開口部（５’）との間に、噴射サイクル中に前記シリンダ（１）内に噴射するように開閉する出口弁システム（１５）を有し、前記出口弁システム（１５）は、噴射段階中において前記出口弁システム（１５）における所定の限界を超える圧力上昇時に前記ノズル開口部（５’）へ潤滑剤を流すように開き、前記噴射段階後の圧力低下時において前記出口弁システム（１５）を閉じるように構成されている、請求項１７～２７のいずれか一項に記載の噴射器。

【請求項29】

２５バールから１００バールの範囲の潤滑剤圧力にて、大型船舶用エンジン又は発電所用燃焼エンジンの前記シリンダ内へＳＩＰ噴射するための請求項１７～２８のいずれか一項に記載の噴射器の使用。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば大型低速運転２ストロークエンジンのような大型燃焼エンジン、及び、そのようなエンジンを１つの潤滑剤又は他の潤滑剤で選択的に潤滑する方法、並びに、そのようなエンジン用の潤滑剤噴射器及びその使用に関する。

【背景技術】

【0002】

環境保全を重視し、船舶用エンジンの排出ガス低減に取り組んでいる。これはまた、特に競争の激化により、そのようなエンジンのための潤滑システムの着実な最適化も含む。ますます注目を集める経済的側面の１つに、ますます注目を集める経済的側面の１つに、環境保護の理由だけではなく、船舶運航コストのかなりの部分を占めるからという理由で、潤滑剤消費の低減が挙げられる。また、潤滑剤消費を削減してエンジンの寿命を損なうべきではないので、潤滑剤の量を削減しても適切な潤滑が行われることに関心が持たれている。したがって、潤滑に関しては着実な改善が必要である。

【0003】

大型低速運転２ストローク船舶用ディーゼルエンジンの潤滑には、シリンダライナへの潤滑油の直接噴射や、ピストンリングへのオイルクイル（oil quills）の噴射を含む、幾つかの異なるシステムが存在する。

【0004】

船舶用エンジンの潤滑剤噴射器の一例が欧州特許第１７６７７５１号に開示されており、これは、逆流防止弁を使用して、シリンダライナ内のノズル通路に潤滑剤をもたらしている。逆流防止弁は、ノズル通路のすぐ上流の弁座内にばねによって加圧された往復運動するボールを含み、このボールは加圧潤滑剤によって変位する。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、前世紀の初頭にまで遡る原理に基づく昔ながらの技術的解決策である。

【0005】

従来の潤滑に比べて比較的新しい別の潤滑方法は、商業的に「スワールインジェクション型（ＳＩＰ）」と呼ばれている。この方法は、潤滑剤の霧状の液滴噴霧物をシリンダ内部の掃気スワール渦（scavenging air swirl）内に噴射することに基づく。潤滑剤は、螺旋状に上方に向かうスワール渦によってシリンダの上死点（ＴＤＣ）に引き付けられ、薄い均一な層としてシリンダ壁に対して外向きに押し付けられる。この方法は、国際公開第２０１０／１４９１６２号及び国際公開第２０１６／１７３６０１号において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含む。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剤の経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、霧状の液滴の噴霧は、シリンダ内に導入される小型オイルジェットを使用するシステムで用いられる１０バール未満の油圧よりも大幅に高い、典型的には３５～４０バールの圧力で達成される。また、ＳＩＰ弁の幾つかのタイプでは、潤滑剤の高圧を使用して、ばね荷重を受けた弁部材をばねの力に抗してノズル開口部から遠ざけて、高圧の油が霧状の液滴としてそこから放出されるようにしている。油の噴出により、弁部材にかかる油の圧力が低下して、その結果、弁部材は、その原点に戻り、高圧の潤滑剤が再び潤滑剤噴射器に供給される次の潤滑剤サイクルまで、そこに維持される。

【0006】

このような大型の船舶用エンジンでは、シリンダの周囲に複数の噴射器が円形に配置され、各噴射器は、シリンダ内に潤滑剤のジェット又は噴霧を送達するための１又は２以上のノズル開口部を先端に含む。船舶用エンジンにおけるＳＩＰ潤滑剤噴射器システムの例は、国際公開第２００２／３５０６８号、第２００４／０３８１８９号、第２００５／１２４１１２号、第２０１０／１４９１６２号、第２０１２／１２６４８０号、第２０１２／１２６４７３号、第２０１４／０４８４３８号、及び第２０１６／１７３６０１号に開示されている。

【0007】

上記の国際公開第２０１２／１２６４７３号及び国際公開第２０１６／１７３６０１号、更に欧州特許第１４２６５７１号及び欧州特許第１５８６７５１号は、潤滑剤噴射器の電気機械式出口弁を開示している。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。励起時に、出口弁部材は、ノズル開口部において弁座から引き出され、潤滑剤供給源からの潤滑剤の流れのために開口し、弁部材を通過してノズルから出る。実際には、電気機械的応答部を有する出口弁部材は、比較的長く、出口弁部材への作用にわずかな遅れを生じさせる質量を有する。

【0008】

欧州特許第３４０４２２４号で詳しく述べられているように、２系統燃料船舶用ディーゼルエンジンは、特定の燃料間での変更時に潤滑剤の変更を必要とする。技術的解決策として、選択された油を受け入れて加圧して噴射器に供給するポンプの上流に、異なる油を有する２つのオイルタンクを配置したシステムが開示されている。油の選択は、ポンプと２つのオイルタンクとの間の三方弁によって達成される。欧州特許第３４０４２２４号のシステムは、燃料の種類を変更したときに油を切り替える目的を果たしている。しかしながら、弁からポンプを経て噴射器に至る送油管は、次の種類の油を噴射する前に、まず或る油を空にする必要があるため、或るオイルから別のオイルに素早く切り替えることはできない。

【0009】

噴射用の油を選択するための別のシステムが国際公開第２０１４／１２７８９５号に開示されており、ここでは、シリンダ内に複数の噴射器、例えば噴射器対が設けられており、一組の噴射器が一種類の油に使用され、別の一組の噴射器が別の種類の油に使用されるようにしている。その利点は、２種類の油を予め混合せずに、所定の割合でシリンダ内に噴射することにより、油の塩基価（ＢＮ）を調整できることである。噴射は、噴射直後の混合を実現するように、異なるオイルジェットが交差するようにすることが好ましい。また、異なる油の部分の配列を供給管内に設け、その配列全体をシリンダ内に噴射することによって、ノズルを使用して複数の油を噴射することができることも開示されている。

【0010】

特開昭６２－１１１１０９号には、２つのポンプを用いて一方の油又は他方の油をノズルに供給する潤滑用２系統オイルシステムが開示されている。また、この場合、長い供給ラインは、上述したようなタイミングや噴射量の不確実性があることを示唆する。

【0011】

しかしながら、これらの原理は、ＳＩＰ噴射のように高圧で迅速な反応が必要な場合には最適ではない。というのは、オイル供給ラインが比較的長く、管に圧力をかけたり管から圧力を解放したりするときに微小な膨張及び収縮を受ける可能性があり、これがタイミングや噴射量の不確実性をもたらすからである。この問題は、一般的にデンマーク特許第１７９７６４号で説明されている。したがって、シリンダ内で油を混合するための反応時間がより短いシステムを提供することが望ましい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【文献】欧州特許第１７６７７５１号公報

【文献】英国特許第２１４９２２号公報

【文献】国際公開第２０１０／１４９１６２号公報

【文献】国際公開第２０１６／１７３６０１号公報

【文献】国際公開第２００２／３５０６８号公報

【文献】国際公開第２００４／０３８１８９号公報

【文献】国際公開第２００５／１２４１１２号公報

【文献】国際公開第２０１２／１２６４８０号公報

【文献】国際公開第２０１２／１２６４７３号公報

【文献】国際公開第２０１４／０４８４３８号公報

【文献】欧州特許第１４２６５７１号公報

【文献】欧州特許第１５８６７５１号公報

【文献】欧州特許第３４０４２２４号公報

【文献】国際公開第２０１４／１２７８９５号公報

【文献】特開昭６２－１１１１０９号公報

【文献】デンマーク特許第１７９７６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

本発明の目的は、当技術分野における改良を提供することである。特定の目的は、潤滑剤の種類が噴射サイクル間又は噴射サイクル内で変更された場合であっても、噴射器による潤滑剤の噴射速度及び噴射量のより良い制御を提供することである。特に、例えば大型低速運転２ストロークエンジンのような大型燃焼エンジンにおけるＳＩＰ弁による潤滑を改善することが目的である。しかしながら、噴射器は、例えば船舶用エンジンや発電所用燃焼エンジンのような大型４ストローク燃焼エンジンにも使用することができる。これらの目的は、以下に述べるような、複数の噴射器を備えた、例えば低速運転２ストロークエンジンなどの大型燃焼エンジン、そのようなエンジンを潤滑するための方法、及び、そのようなエンジン及び方法のための噴射器、並びに、これらの使用によって達成される。

【課題を解決するための手段】

【0014】

噴射器は、２種類以上の潤滑剤を噴射するための２以上の潤滑剤インレット（inlet）と、噴射段階においてシリンダ内に噴射するために、２種類以上の潤滑剤から選択するためのアクチュエータ駆動の選択弁システムと、を有する点に特徴がある。

【0015】

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るシリンダまでの相当な長さの潤滑剤導管が、システムの不正確さをもたらすことが発見されたことが指摘される。長い導管は、高圧の潤滑剤にさらされると、わずかに膨張及び収縮する傾向があり、これは、潤滑剤の噴射タイミング及び噴射量に若干の不確実性をもたらす。さらに、潤滑剤は、噴射サイクル中に微小な圧縮及び膨張を受け、これが効果を増大させる。この影響は小さいが、噴射にミリ秒の範囲の誤差をもたらし、これは、１０ミリ秒以下という短いＳＩＰ噴射時間と比べると相当なものである。このような不正確なタイミングの影響は、高い潤滑圧力及び短い噴射期間のために、ＳＩＰ潤滑システムに大きな影響を与える。また、噴射量は、典型的には、噴射サイクルにおいて加圧された油がノズルに供給される時間の長さによって調整されるが、この場合、正確なタイミングに影響を及ぼす不確定要素は、排除されないとしても、最小化されるべきであることに留意されたい。ここで説明する噴射器は、選択弁システムが噴射器内にあるため、選択弁システムからノズルまでの距離が短くなるため、ここで説明するような噴射器により、噴射に関する改善効果が達せられる。

【0016】

（定義）
「噴射段階（injection-phase）」という用語は、潤滑剤が噴射器によってシリンダ内に噴射される時間について使用される。「アイドル段階（idle-phase）」という用語は、噴射段階のあいだの時間について使用される。「アイドル状態（idle state）」という用語は、アイドル段階における部品の状態について使用される。「アイドル段階位置又は方向（idle-phase position or orientation）」という用語は、アイドル段階中のアイドル状態にある可動部品の位置又は方向について使用され、これは噴射段階位置とは対照的である。「噴射サイクル（injection cycle）」という用語は、或る噴射シーケンスの開始から次の噴射シーケンスの開始までの時間について使用される。例えば、噴射シーケンスは１回の噴射を含み、この場合、噴射サイクルは或る噴射段階の開始から次の噴射段階の開始までの長さである。或いは、噴射シーケンスは、複数の噴射、例えば、ピストンがＴＤＣに向かう途中で噴射器を通過する前にピストンの上方で行われる複数の噴射、例えば、或る潤滑剤による最初の噴射に続いての別の潤滑剤による噴射、及び場合によっては更なる潤滑剤及び／又は添加剤の噴射、を含む。このような２段階又は多段階の噴射は、ピストンがＴＤＣに到達する前にシリンダ内で油の混合をもたらす。例えば、エンジンの１回転につき１回の噴射サイクルがある。しかし、数回転おきに１回の噴射サイクルを行うことも可能である。

【0017】

噴射器の内部選択弁システムは、選択弁システムが噴射段階において開いている時期までに、噴射のために選択された潤滑剤の量を噴射する。この時期は、例えば、噴射を引き起こすために使用される内部アクチュエータが電気的に制御されるタイプであれば、その内部アクチュエータを制御するための噴射器への電気信号を介して、コントローラによって決定される。

【0018】

任意に、噴射段階中における、シリンダ上の全ての噴射器の総消費量又は噴射器のサブグループの総消費量のために、計量器を採用することができる。

【0019】

噴射の「タイミング（timing）」という用語は、シリンダ内のピストンの特定の位置に対して、噴射器による噴射段階の開始の調整について使用される。

【0020】

噴射の「周波数（frequency）」という用語は、エンジン１回転当たりの噴射器による繰り返し噴射の回数について使用される。周波数が１の場合、１回転につき１回の噴射が行われる。周波数が１／２の場合、２回転ごとに１回の噴射が行われる。このような用語は、上述の先行技術に沿ったものである。

【0021】

便宜上、「前方」という用語は、ノズル開口部に向かう方向について使用され、ノズル開口部から反対の方向は「後方」と呼ぶ。

【0022】

「加圧潤滑剤」という用語は、シリンダ内への噴出又は噴霧としての噴射のために使用できるほど十分に高い圧力で供給される潤滑剤について使用される。後者は、ピストンリング間のクイルによるオイル噴射と対照的である。圧力は噴射の目的及び形態によって異なり、典型的には１０バールを超える。ＳＩＰ噴射の場合、圧力は通常より高く、例えば２５バールを超える。

【0023】

（具体的な実施形態）
大型エンジン、例えば低速回転２ストロークエンジン、任意に船舶用エンジン又は発電所用エンジンは、内部に往復ピストンを有するシリンダと、シリンダの壁に固定されシリンダ壁を貫通して延びる複数の潤滑剤噴射器と、を有する。噴射器は、シリンダの外周に沿って配置され、噴射段階中に外周の様々な位置においてシリンダ内に潤滑剤を噴射するように構成される。例えば、低速回転２ストロークエンジンなどの大型エンジンは、船舶用エンジンや発電所の大型エンジンである。典型的には、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している。

【0024】

更に、エンジンは、典型的には第１の潤滑剤供給ポンプによって加圧された第１の加圧潤滑剤を含む第１の潤滑剤供給部を有し、また、エンジンは、典型的には第２の潤滑剤供給ポンプによって加圧された第２の加圧潤滑剤を含む第２の潤滑剤供給部を有する。第１の潤滑剤は、第２の潤滑剤とは異なる種類のものである。任意に、エンジンは、対応する３以上の異なるタイプの潤滑剤を含む３以上の潤滑剤供給装置と、それらに対応する３以上の潤滑剤供給ポンプとを有する。例えば、エンジンは、第３の潤滑剤供給源と、それに対応する第３の潤滑剤供給ポンプとを有する。

【0025】

複数の噴射器の各々は、その２以上の潤滑剤インレット（inlets）の各々と、対応する供給導管を介して２以上の潤滑剤供給部の１つに接続される。各潤滑剤供給部は、対応する潤滑剤の圧力を適切なレベルまで上昇させる潜在的な圧力源、典型的には潤滑剤ポンプを含む。記載されたシステムでは、噴射器の対応する潤滑剤インレットに一定の潤滑剤圧力を提供すれば十分である。

【0026】

噴射器は、種々の潤滑剤インレットからの、例えば２又は３以上、任意に１０までの異なる種類の潤滑剤の中から、噴射すべき種類の潤滑剤の噴射を選択するように構成される。インレットは、潤滑剤だけでなく潜在的な添加剤の供給及び添加に使用することができる。例えば、噴射器は任意に３つのインレットを有し、そのうちの２つは潤滑油などの潤滑剤に使用され、１つは添加剤に使用される。

【0027】

エンジンは、さらにコントローラを有する。コントローラは、コントローラは、噴射する潤滑剤の選択と、複数の噴射器による第１及び第２の潤滑剤の噴射の量及びタイミングとを制御するように構成される。任意に、噴射周波数もコントローラによって制御される。正確な噴射のためには、コントローラがコンピュータに電子的に接続されているか、又はコンピュータを有しており、コンピュータがエンジンの実際の状態及び動作についてのパラメータを監視していると有利である。このようなパラメータは、最適な噴射制御を行うために有用である。任意に、コントローラは、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提供される。更なる有利な選択肢は、監視用のディスプレイと、噴射プロファイルのパラメータ（任意でエンジンの状態）を調整及び／又はプログラミングするための入力パネルとを有する、ヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）へのコントローラの接続である。電子データ接続は、任意に有線又は無線、或いはそれらの組み合わせである。

【0028】

具体的な実施形態では、噴射器は、第１の潤滑剤をシリンダ内に噴射するための第１の潤滑剤供給導管から第１の潤滑剤を受け入れるための第１の潤滑剤インレットと、第２の潤滑剤をシリンダ内に噴射するための第２の潤滑剤供給導管から第２の潤滑剤を受け入れるための第２の潤滑剤インレットと、を有する。噴射器の第１の潤滑剤インレットは、第１の供給導管を介して第１の潤滑剤供給部に接続され、第２の潤滑剤インレットは、第２の潤滑剤供給導管を介して第２の潤滑剤供給部に接続される。場合によっては、噴射器は、更に、対応する第３の供給導管（任意に更なる供給導管）から潤滑剤又は添加剤を受け入れ、潤滑剤又は添加剤をシリンダ内に噴射するための第３のインレット（任意に更なるインレット）を有する。

【0029】

噴射器は、第１及び第２の潤滑剤インレットから少なくとも１つのノズルを通ってシリンダ内に潤滑剤を流すための、第１及び第２の潤滑剤インレットから少なくとも１つのノズルまでの潤滑剤流路を有する。噴射器は、当該噴射器によってシリンダ内へと、第１の潤滑剤又は第２の潤滑剤のいずれかの噴射を選択するか、任意に第１の潤滑剤及び第２の潤滑剤の両方の同時噴射する、よう構成されている。噴射器が３以上のインレットを有し、潤滑剤及び添加剤のための３以上の供給部がある場合、噴射器は、これら３以上のインレットからの噴射、例えば一度に１つのインレットのみからの噴射を選択するように構成される。幾つかの実施形態では、噴射器は、追加的に、少なくとも２つの潤滑剤又は潤滑剤と添加剤の組み合わせを同時に噴射するように構成される。

【0030】

噴射器は、１つのノズル又は２以上のノズル、例えば２つのノズルを有する。各ノズルは、噴射段階で潤滑剤を噴射するためにシリンダ内に延びるノズル開口部を有する。任意に、ノズルは、１以上の開口部を有する。例えば、国際公開第２０１２／１２６４８０号には、複数の開口部を有するノズルが開示されている。幾つかの実施形態では、噴射器は、単一のノズル開口部を備える単一のノズルを有する。

【0031】

具体的には、各噴射器は、潤滑剤流路内に内部アクチュエータ駆動の選択弁システムを有し、選択弁システムは、受け取った噴射段階信号に応じて、噴射なしのアイドル状態から、噴射段階において少なくとも１つのノズルを介してシリンダ内に入る、第１の潤滑剤の噴射又は第２の潤滑剤の噴射、或いは任意に更なる潤滑剤インレットからの更なる潤滑剤又は添加剤の噴射を用いた噴射状態へと、選択的に切り替えるように構成されている。

【0032】

各噴射器は、選択弁システムを駆動するアクチュエータを有する。アクチュエータは、コントローラに機能的に接続され、コントローラによって作動されて、選択弁システムを選択的に駆動し、コントローラによるアクチュエータの作動の結果として、コントローラによる制御の下で第１の潤滑剤又は第２の潤滑剤を噴射させるように構成される。更なる実施形態では、複数の潤滑剤が噴射器によって同時に噴射される。選択弁システムは、コントローラの制御下、潤滑剤及び／又は添加剤のどれをどれだけ、どの順序で噴射するかを選択するために使用される。

【0033】

動作中、アクチュエータは、第１の潤滑剤又は第２の潤滑剤を用いて噴射段階を開始するためにコントローラによって作動される。その結果、選択弁システムは、流路を通る第１又は第２の潤滑剤の流れのために開かれ、第１又は第２の潤滑剤をシリンダに噴射させる。噴射段階が終了すると、アクチュエータは選択弁システムを閉じ、潤滑剤の供給を停止する。幾つかの実施形態では、選択弁は、両方の潤滑剤を同時に噴射するために、両方のインレットからの流れのために開口するように構成されている。場合によっては、複数の油及び潜在的な添加剤は、噴射前に混合されることもある。

【0034】

任意に、噴射段階は、複数の噴射、例えばピストンがＴＤＣへの途中で噴射器を通過する前においてピストン上方で行われる複数の噴射、例えば１つの潤滑剤による第１の噴射に続いて別の潤滑剤の別の噴射、場合によっては更なる潤滑剤及び／又は添加剤の噴射、を有する。このような二段又は多段噴射は、特にＳＩＰ作動時に、ピストンがＴＤＣに到達する前にシリンダ内でオイル混合をもたらす。コントローラによる噴射用潤滑剤の選択及びそのタイミングの多様性は、例えば少なくとも以下２つの組み合わせのような、多種多様な噴射シーケンスを可能にする。
－ピストン下方への１回以上の噴射
－ピストン上への１回以上の噴射
－１回の噴射サイクル中にピストン情報への１回以上の噴射
様々な噴射について、潤滑剤（場合によっては添加剤を含む）の選択も変えることができる。

【0035】

例えば、アクチュエータは、電気的に制御されたアクチュエータであり、コントローラから噴射段階信号を受信するために電気的接続によってコントローラに電気的に接続され、噴射段階信号は、噴射する第１又は第２の潤滑剤の選択、及び噴射のタイミングを示すものである。噴射段階においては、電気制御信号がコントローラから各噴射器に送られ、第１の潤滑剤又は第２の潤滑剤、或いは場合によっては更なる潤滑剤を用いて、噴射段階が開始される。その結果、選択弁システムは、対応する潤滑剤が流路を通って流れるように開き、その潤滑剤をシリンダ内に噴射する。噴射段階の最後において、コントローラから噴射器への電気制御信号が変更され、選択弁システムが潤滑剤噴射のために閉じてアイドル状態に戻る。

【0036】

任意に、アクチュエータは、固定ソレノイド部及び可動ソレノイド部を有する電気ソレノイド構成を有する。選択弁システムは、ソレノイドの電気的励起時にアクチュエータによって駆動される可動ソレノイド部に接続され、ソレノイドは、コントローラからの噴射段階信号によって励起されるように構成される。

【0037】

「ソレノイドコイル」という用語は、「少なくとも１つのソレノイドコイル」と理解されるべきであり、これは、２つ以上のコイル、例えば２つ又は３つのコイルを使用することが可能であり、場合によっては有利になるからである。

【0038】

コントローラからの「信号」という用語は、コントローラから噴射器に流れる電流につういて使用される。幾つかの実施形態では、電流が十分に強い場合、信号自体をアクチュエータ、例えば電気機械アクチュエータの駆動に使用することができる。例えば、電気機械アクチュエータの駆動方向を切り替えるには、電流の向きを反対方向に切り替える。しかし、代替的に、噴射器は、コントローラからの信号がアクチュエータを駆動するのに十分強い電流を流すために開くような電気スイッチを有することができる。後者の場合、コントローラから電気スイッチまでの信号線は、非常に細い配線で実現することができる。

【0039】

代替的に、アクチュエータは、油圧又は空気圧アクチュエータである。噴射器のこのような油圧又は空気圧アクチュエータは、任意で電気的に制御される。例えば、コントローラから噴射器への電気信号は、選択弁システムを油圧又は空気圧で駆動するアクチュエータへの油圧又は空気圧の流入のために、噴射器の電気機械アクチュエータ弁を開く。任意に、コントローラから噴射器への電気信号は、アクチュエータ自体を駆動するためのアクチュエータへの油圧又は空気圧の流入のために、電気機械アクチュエータ弁を開き、その後、機械的接続によって選択弁システムを駆動する。

【0040】

幾つかの実施形態では、選択弁システムは、潤滑剤の供給及び潤滑剤の噴射のために、複数のインレットの中から一度に１つのインレットのみを選択するように構成される。幾つかの実施形態では、代替的又は追加的に、選択弁システムは、複数の潤滑剤又は添加剤と組み合わせた潤滑剤を同時に噴射するために、潤滑剤の供給及びその噴射のために、複数のインレットの中から一度に２以上のインレットを選択するように構成される。

【0041】

幾つかの実施形態では、噴射器は複数のノズルを有し、複数の潤滑剤及び添加剤を、噴射器の別個のノズルからシリンダ内に噴射することができる。他の実施形態では、複数の潤滑剤及び添加剤は、単一のノズルを介してシリンダ内に噴射され、場合によっては、ノズル開口部から噴射する前に噴射器内で混合される。

【0042】

実際の実施形態では、噴射器は、ベースと、ベースがシリンダ壁に固定されたときに、ノズルをシリンダ壁内に固定するためにベースをノズルにしっかり接続する、堅固な（任意に円筒形の）フローチャンバと、を有する。ベースは、ノズルに対してフローチャンバの反対側の端部に設けられるため、典型的には、シリンダ壁の上又は外側に配置される。例えば、噴射器は、シリンダ壁外側に取り付けるためにフランジをベースに有する。代替的に、噴射器をシリンダ壁に取り付けるために、噴射器は、フローチャンバの周囲に設けられたフランジを有する。例えば、フランジは、シリンダ壁に対してボルトで固定される。

【0043】

有利には、ベースは、第１及び第２のインレット、並びに潜在的な更なるインレットを有する。フローチャンバは中空であり、フローチャンバを介した第１及び第２の潤滑剤インレット（場合によっては更なるインレット）から、対応する潤滑剤をシリンダに噴射するためのノズルまでの、潤滑剤の流れのための流路を有する。任意には、選択弁部材は、フローチャンバ又はベース内に配置される。

【0044】

例えば、噴射器をシリンダ壁に取り付ける場合、アクチュエータはシリンダ壁の外側に設けられる。任意に、ベースに固定される。

【0045】

幾つかの実施形態では、選択弁システムは、アイドル段階の選択弁部材が流路を遮断するアイドル段階の位置又は方向から、選択的に第１又は第２の噴射段階の位置又は方向へと、アクチュエータにより駆動するためにアクチュエータに接続される可動選択弁部材を有し、選択弁部材は、噴射段階信号及び対応する噴射段階位置又は方向に応じて、第１の噴射段階位置又は方向にある第１の潤滑剤と、第２の噴射段階位置又は方向にある第２の潤滑剤のいずれかのために流路を開き、それを噴射段階においてシリンダ内に流す。

【0046】

実際には、噴射段階信号はアクチュエータによって受信され、アクチュエータは、噴射段階信号に応じて選択弁部材を第１又は第２の噴射段階位置又は方向に移動させ、これにより、第１又は第２の潤滑剤をシリンダ内に噴射するための流路が開放される。

【0047】

例えば、アクチュエータは、アクチュエータ延長部によって選択弁部材に機械的に接続され、このアクチュエータ延長部によって選択弁部材を駆動する。これは、選択弁部材がフローチャンバ内に、ひいてはシリンダ壁の内側に配置されるのに対し、アクチュエータがシリンダ壁の外側に配置される場合に有利である。この実施形態では、操作は、アクチュエータ延長部を用いて、アクチュエータによって選択弁部材を移動させることを含む。

【0048】

幾つかの実施形態では、流路は、第１のインレットから選択弁システムへの第１の管と、第２のインレットから選択弁システムへの第２の管と、選択弁システムからノズル開口部への第３の管と、を有する。これら実施形態において実際には、作動は、選択弁システムによって、ノズル開口部に向かって第３の管内への、第１の管からの第１の潤滑剤又は第２の管からの第２の潤滑剤の流れのために、任意に同時に両方の管からの流れのために、選択的に開くことを含む。

【0049】

（出口弁システム）
任意に、各噴射器は、ノズルにおいて出口弁システムを有し、この出口弁システムは、出口弁システムにおける所定の限界を超える圧力上昇時の噴射段階中においてノズル開口部への潤滑剤の流れのために開き、圧力が低下したときの噴射段階の後に出口弁システムを閉じるように構成されている。出口弁システムは、シリンダからの背圧を遮断し、潤滑剤が噴射段階間のアイドル段階においてシリンダに入るのを防止する。また、出口弁システムは、噴射後の短い閉弁時間を補助し、潤滑剤の噴射タイミング及び噴射量の精度を向上させる。

【0050】

これらの実施形態において、噴射器は、潤滑剤インレットから選択弁システム及び出口弁システムを通りノズル開口部において噴射器から出る潤滑剤の流れのために、潤滑剤インレットから選択弁システムを介した出口弁システムへの潤滑剤の流路を有する。選択弁システムは、噴射器の一部としてノズルの上流に配置され、任意にノズルから間隔を空けて配置される。任意に、選択弁システムは、出口弁システムの上流に配置され、出口弁システムから間隔を置いて配置される。

【0051】

例えば、出口弁システムは、出口逆流防止弁を有する。出口逆流防止弁において、出口弁部材、例えばボールや楕円体やプレートやシリンダは、出口弁ばねによって出口弁座に対してプレストレスされる。出口弁システムの上流のフローチャンバ内に加圧潤滑剤を供給すると、ばねのプレストレス力は潤滑剤圧力によって相殺され、圧力がばね力よりも高い場合には、出口弁部材は出口弁座から変位し、出口逆流防止弁が開いて、ノズル開口部を通ってシリンダ内に潤滑剤が噴射される。例えば、出口弁ばねは、ノズル開口部から離れる方向に出口弁部材に作用するが、その逆の動きも可能である。

【0052】

例えば、エンジンを潤滑するために、この方法は、コントローラから噴射器に電気制御信号を送ることと、制御信号によって、対応する潤滑剤供給導管から対応する潤滑剤インレットを介して選択弁システムを通り、選択弁システムと出口弁システムとを流体接続する導管内へと、選択された１種類の潤滑剤を流すために、噴射器に選択弁システムを開かせることと、を有する。

【0053】

潤滑剤供給導管が、噴射段階で出口弁システムを開くのに十分高い圧力で選択弁システムを介して潤滑剤を供給するために、様々な潤滑剤供給導管内の潤滑剤の圧力は、出口弁システムの開口を決定する所定の限界を超えることに注意すべきである。したがって、潤滑剤が選択弁システムを通って選択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、出口弁システムで圧力が上昇し、出口弁システムが開いて導管からノズル開口部に潤滑剤が流れ、それによって潤滑剤がノズル開口部からシリンダ内に噴射される。潤滑期間の終わりに、コントローラからの電気制御信号が変更され、選択された潤滑剤インレットからノズル開口部への潤滑剤供給のために選択弁システムが再び閉じる。導管内の圧力が再び低下し、出口弁システムが閉じる。

【0054】

これらの実施形態では、噴射器内に少なくとも２つの弁システムがある。選択弁システムは、例えばコントローラからの電気信号によって、コントローラの制御下で調整され、出口弁システムは、選択弁システムが開いて、上昇した圧力で潤滑剤供給導管から出口弁システムへ潤滑剤の流れが生じると、出口弁システムでの潤滑剤の上昇した圧力によってのみ作動する。選択弁システムの可動部を出口弁システムの可動部に結合する機械的接続はない。これら２つのシステムの開閉の間の結合は、選択弁システムから出口弁システムに流れる潤滑剤によってのみ行われる。

【0055】

（選択弁とアクチュエータのオプション詳細）
幾つかの実用的な実施形態では、選択弁システムは、アイドル段階の選択弁部材が流路を遮断するアイドル段階位置から、噴射段階の流路を通過する選択された潤滑剤の流れのために選択弁部材が流路を開く噴射段階位置まで移動するように配置された、可動アクチュエータ駆動の選択弁部材を有する。有利には、選択弁部材は、選択弁ばねによって、アイドル段階位置に向けてプレストレスを受ける。

【0056】

幾つかの実施形態では、可動選択弁部材を駆動するために、噴射器は、アクチュエータを選択弁システムに接続する可動アクチュエータ駆動の剛性アクチュエータ延長部を有し、これは、選択弁部材が流路を遮断するアイドル段階位置から、選択された潤滑剤を噴射段階でシリンダ内に噴射するための流路を介して当該潤滑剤を流すために選択弁部材が流路を開く噴射段階位置へと、選択弁部材を変位又は回転させるためにアクチュエータによって使用される。

【0057】

任意に、アクチュエータ駆動の剛性アクチュエータ延長部は、噴射のための潤滑剤で選択された１つを引き出し、また、噴射のための潤滑剤で選択された別の潤滑剤を押し込むことによって、噴射段階において選択弁部材を選択的に引き出すか又は押し込むためのプッシュプル部材（pull-push-member）である。あるいは、アクチュエータ延長部は、回転アクチュエータからの駆動力を、例えば一方向又は他方向に選択的に伝達する回転部材である。

【0058】

幾つかの実施形態では、アクチュエータは、例えば電気機械アクチュエータのような、電気的に制御されるアクチュエータである。任意に、アクチュエータは、固定ソレノイド部と可動ソレノイド部とを有する電気ソレノイド構成を有し、アクチュエータ延長部は、ソレノイドの電気励起によって駆動されるように可動ソレノイド部に接続され、ソレノイドは、コントローラからの噴射段階信号によって励起されるように構成される。

【0059】

例えば、選択弁システムは、アクチュエータ延長部を駆動するためのリニアアクチュエータを有する。この場合、アクチュエータ延長部は、アクチュエータに接続され、例えばソレノイドプランジャ及びソレノイドコイルの構成に接続され、アクチュエータの電気的作動によりアクチュエータ-延長部を駆動し、例えば、プッシュプル部材を駆動して選択弁部材を押し込んだり引き出したりして一方又は他方のそれぞれの潤滑剤インレットからの流れのために開く。任意に、アクチュエータ延長部は、ソレノイドプランジャに接続され、一方、ソレノイドコイルは、噴射器内に固定される。あるいは、アクチュエータ延長部は、アクチュエータ延長部と共に移動可能なソレノイドコイルに接続される。

【0060】

あるいは、選択弁部材を駆動するために圧電素子を用いることができる。このような素子は、コントローラに電気的に接続され、収縮又は膨張のタイミングがコントローラによって制御される。

【0061】

幾つかの具体的な実施形態では、選択弁部材は、円筒形であり、固定弁部材を有し、この固定弁部材は、対応する円筒形のブッシュ（bushing）を有し、円筒形の選択弁部材が、ブッシュの長手方向軸線に沿って変位するように、又はブッシュの長手方向軸線を中心に回転するように、ブッシュ内に配置される。

【0062】

円筒形ブッシュという用語は、典型的にはブッシュが円筒形の中空を有することを述べるように使用されるが、円形の断面を有する必要はない。円筒形の選択弁部材は、ブッシュの円筒形の中空にしっかりと嵌まり、円筒形の選択弁部材と円筒形のブッシュの間には、ブッシュ内の選択弁部材を潤滑する程度で、シリンダに噴射される潤滑剤の量に比べて無視できる可能性のある最小量を除いて、潤滑剤が流れないようになっている。

【0063】

幾つかの具体的な実施形態では、選択弁部材は、選択弁部材が第１の位置又は方向にあるときに第１の管を第３の管に接続し、また、選択弁部材が第２の位置又は方向にあるときに第２の管を第３の管に接続するように配置された少なくとも１つのスループット部（throughput section）を有する。実用的の実施形態では、動作は、噴射段階信号に応じて、選択弁部材が第１の位置又は方向にあるときに第１の管を第３の管に接続すること、又は、選択弁部材が第２の位置又は方向にあるときに第２の管を第３の管に接続することを、選択的に有する。

【0064】

幾つかの実施形態において、スループット部は、選択弁部材の外側の狭窄部（narrowing section）として設けられ、噴射段階において、第１の管からの第１の潤滑剤又は第２の管からの第２の潤滑剤を、ブッシュ内の選択弁部材の外側に沿って狭窄部を通って第３の管内に流れるようにする。

【0065】

（システムの利点）
ここに記載のシステムは、多くの利点を有する。

【0066】

選択弁システムを噴射器内に設けることによって、任意に出口弁システムを噴射器内に設けることによって、動作中に移動させなければならない可動部材の質量が低くなる。質量が小さいため、従来技術のシステムと比較して、可動物体の反応時間が短縮され、その結果、システムは反応速度の向上とタイミング及び量に関する精度をもたらす。

【0067】

噴射器は、典型的には、このような大型エンジンのシリンダ壁の厚さの数倍以下、例えば２倍以下のオーダーの長さを有し、シリンダ壁の開口部を通って延びているので、選択弁システムからノズル開口部までの距離は、典型的には、シリンダ壁の厚さのオーダーかそれよりも更に小さい。例えば、選択弁システムからノズル開口部までの距離は、２０ｃｍ未満、又は１０ｃｍ未満であり、従来技術における三方弁とノズルとの間の数メートルの距離よりもはるかに短い。これは、選択弁システムからノズル出口までの距離が比較的に非常に短く、それにより、選択弁システムは短い反応時間及び精度を有することを意味する。

【0068】

選択弁システムは噴射器ハウジング内にあり、ノズルに近接しているため、噴射器の反応時間が短く、その結果、噴射タイミング及び噴射時間の長さ（噴射量）について高い精度を達成することができる。高いタイミング精度及び速い反応時間により、１回の噴射サイクルにおける潤滑剤噴射では、異なる油を用いた複数回の部分噴射を行うことができる。これは、例えば上述の欧州特許第３４０４２２４号に開示されているように、噴射器内に出口弁システムが設けられ、噴射器に選択的に供給するための弁システムが噴射器から離れて設けられる従来技術のシステムとは対照的である。上述したような噴射器は、選択弁系からノズルへの、例えば出口弁系を含む、短くて堅い流路しか有していないので、比較的長い管路内の油の微小な圧縮及び膨張、並びに管路自体の膨張を回避することによって、噴射量及びタイミングの不確実性及び不正確性が最小限に抑えられる。

【0069】

例えば、エンジンのピストンが噴射器を通過するまでの期間において、特にＳＩＰ原理を用いる場合、２種類の潤滑剤がシリンダ内で混合されるように２段噴射を行うことができる。欧州特許第３４０４２２４号に開示された従来技術は、油を混合するために交差ジェットを使用するが、ここに記載された噴射器によるＳＩＰ噴射では、単一の噴射器からの２種類以上の潤滑剤の滴下物が潤滑剤スワール内で混合され、混合された状態でシリンダ壁上に分配されるので、このようなジェットは必要ない。

【0070】

システムは、各種の潤滑剤について噴射器への単一の潤滑剤配管を必要とするだけで、戻り配管が不要であり、それにより、設置のためのコスト及び手間を最小限に抑え、故障のリスクも最小限に抑える。これは、特にエンジンが大きく数メートルの長さの戻り配管を必要とするためである。また、潤滑剤の戻り配管内のデッドボリュームにより弁閉時における時間や量が不正確になることも避けられる。

【0071】

逆流防止弁を備える出口弁システムにより、噴射器はシリンダからの高圧に対して安定している。出口弁システムが、ノズル内又はノズル位置において逆流防止弁を有し、逆流防止弁が、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）を有する場合、故障に対する高い堅牢性が見られた。このようなシステムはシンプルで、目詰まりのリスクは最小限である。また、弁座がセルフクリーニングされやすく、特に弁部材がボールである場合、偏摩耗が少ないため、高い長期信頼性が得られる。従って、噴射器は、シンプルで信頼性があり、迅速かつ正確であり、低製造コストで標準的な部品から容易に構成することができる。

【0072】

結論として、特定の弁システムは、その軽量な構成要素により、高速に動作する。更に、これらの構成要素は、構造が比較的単純であり、低い製造コストをもたらす。これらの利点に加えて、弁システムは信頼性があり、堅牢であり、目詰まりのリスクが低い。また、構成部品にかかる圧力負荷が比較的小さいため、弁システムの寿命が長い。

【0073】

（任意のパラメータ）
例えば、噴射器は、０．１ｍｍから１ｍｍの間、例えば０．２ｍｍから０．５ｍｍの間のノズル開口部を備えるノズルを有し、オイルミストとも呼ばれる、霧状の液滴のスプレーを噴射するように構成される。

【0074】

霧状の液滴の噴霧は、ＳＩＰ潤滑において重要であり、潤滑剤の噴霧は、ピストンがＴＤＣに向かう移動において噴射器を通過する前に、噴射器によってシリンダ内の掃気空気中に繰り返し噴射される。掃気空気中では、霧状の液滴は、ＴＤＣに向かう掃気空気の旋回運動により、ＴＤＣに向かう方向に輸送されるので、シリンダ壁上に拡散し分布される。スプレーの噴霧化は、ノズルでの潤滑剤噴射器内における高圧潤滑剤によるものである。この高圧噴射では、圧力は１０バールより高く、典型的には２５バール～１００バールである。一例では、３０～８０バール、任意に３５～６０バールの間隔である。噴射時間は短く、典型的には５～３０ミリ秒（ｍｓｅｃ）程度である。しかしながら、噴射時間は、１ｍｓｅｃに、または１ｍｓｅｃ未満に、例えば０．１ｍｓｅｃまで調整することができる。したがって、わずか数ミリ秒の誤差が噴射プロファイルを有害に変化させる可能性があり、すでに上述したように、高い精度、例えば０．１ｍｓｅｃの精度が必要な理由となる。

【0075】

また、粘性は噴霧化に影響する。船舶用エンジンに使用される潤滑剤は、通常、４０℃で約２２０ｃＳｔ、１００℃で２０ｃＳｔの典型的な動粘度を有し、これは２０２～３７ｍＰａ・ｓの動粘度に換算される。有用な潤滑剤の例は、高性能の船舶用ディーゼルエンジンのシリンダ油であるＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ（登録商標）におけるＭｏｂｉｌｇａｒｄ（登録商標）５６０ＶＳである。船舶用エンジンに有用な他の潤滑剤は、他のＭｏｂｉｌｇａｒｄ油やＣａｓｔｒｏｌ（登録商標）のＣｙｌｔｅｃｈ油である。一般的に使用されている船舶用エンジンの潤滑剤は、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のノズル開口直径を有する場合、噴霧化に全て有用であり、この潤滑剤は、開口部で３０～８０バールの圧力を有し、３０～１００℃又は４０～１００℃の領域の温度を有する。この件に関して、Ｒａｔｈｅｓａｎ Ｒａｖｅｎｄｒａｎ、Ｐｅｔｅｒ Ｊｅｎｓｅｎ、Ｊｅｓｐｅｒ ｄｅ Ｃｌａｖｉｌｌｅ Ｃｈｒｉｓｔｉａｎｓｅｎ、Ｂｅｎｎｙ Ｅｎｄｅｌｔ、Ｅｒｉｋ Ａｐｐｅｌ Ｊｅｎｓｅｎ、（２０１７）、「２ストローク船舶用エンジンに使用される潤滑油のレオロジー挙動」、Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ、Ｖｏｌ．６９ Ｉｓｓｕｅ：５、ｐｐ.７５０－７５３、ｈｔｔｐｓ：／／ｄｏｉ.ｏｒｇ／１０．１１０８／ＩＬＴ－０３－２０１６－００７５による公開論文も参照。
以下、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】

【0076】

【図1】エンジンのシリンダの一部の概略図である。

【図2a】ばね荷重有りでの任意の選択弁システムについての図である。

【図2b】ばね荷重無しでの任意の選択弁システムについての図である。

【図3a】アイドル状態での噴射器の一例を示す図である。

【図3b】第１の潤滑剤を含む噴射器の一例を示す図である。

【図3c】第２の潤滑剤を含む噴射器の一例を示す図である。

【図4a】噴射器がアイドル状態にあるときにおける、図３の噴射器に適した選択弁システムの拡大図である。

【図4b】噴射器が第１の潤滑剤の噴射を含むときにおける、図３の噴射器に適した選択弁システムの拡大図である。

【図4c】噴射器が第２の潤滑剤の噴射を含むときにおける、図３の噴射器に適した選択弁システムの拡大図である。

【図5】出口弁の別の例を示す。

【図6a】アイドル状態での、回転選択弁部材を備えた噴射器の別の例の図である。

【図6b】第１の潤滑剤の噴射を含む、回転選択弁部材を備えた噴射器の別の例の図である。

【図6c】第２の潤滑剤の噴射を含む、回転選択弁部材を備えた噴射器の別の例の図である。

【図7a】噴射器がアイドル状態にあるときにおける、図６の噴射器に適した選択弁システムの拡大図である。

【図7b】噴射器が第１の潤滑剤の噴射を含むときにおける、図６の噴射器に適した選択弁システムの拡大図である。

【図7c】噴射器が第２の潤滑剤の噴射を含むときにおける、図６の噴射器に適した選択弁システムの拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0077】

図１は、大型エンジン、任意に低速運転２ストロークエンジン、例えば船舶用エンジン又は発電所用エンジンのシリンダ１の半分を示す。

【0078】

シリンダ１は、シリンダ壁３の内側にシリンダライナ２を有する。シリンダ壁３の内部には、シリンダ１内に潤滑剤を噴射するための複数の潤滑剤噴射器４が設けられている。図示のように、噴射器４は、シリンダ壁３に取り付けられ、隣接する噴射器４間において同じ角度距離にて円周に沿って分配されるが、これは厳密には必要ではない。また、円に沿って配置する必要はなく、軸方向にシフトさせた噴射器の配置も可能であり、例えば、２つ目の噴射器のそれぞれを隣接する噴射器に対してピストンの上死点（ＴＤＣ）に向かってシフトさせることも可能である。

【0079】

各噴射器４は、ノズル開口部５’を有するノズル５を有し、そこから、例えば微小液滴７を有する潤滑剤の微細霧化スプレー８としての潤滑剤が高圧下でシリンダ１内に噴射される。

【0080】

例えば、ノズル開口部５’は、０．１～０．８ｍｍ、例えば０．２～０．５mmの直径を有し、１０～１００バール、例えば２５～１００バール、任意に３０～８０バール又は５０～８０バールの圧力で、潤滑剤を微細なスプレー８へと噴霧化し、これは、潤滑剤のコンパクトジェットとは対照的である。シリンダ１内の掃気空気のスワール１４は、シリンダライナ２上の潤滑剤の均一な分布が達成されるように、スプレー８をシリンダライナ２に対して輸送し押圧する。この潤滑システムは、この分野では、「Ｓｗｉｒｌ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ（ＳＩＰ）」として知られている。しかしながら、改善された潤滑システムに関連して、例えばシリンダライナに向けて噴射する噴射器など、他の原理も想定される。

【0081】

任意に、シリンダライナ２には、噴射器４からの噴霧８又は噴射のための十分な空間を提供するために、フリーアウト（free outs）６が設けられる。

【0082】

噴射器４は、潤滑剤の圧力を適切なレベルまで上昇させる潜在的な潤滑剤ポンプを含むエンジンの第１の潤滑剤供給部２９Ａ、例えばゆとりのある油路から、第１の供給導管９Ａ、典型的には共通の第１の供給導管９Ａを介して、第１の種類の潤滑剤を受け取る。例えば、供給導管９内の圧力は、ＳＩＰ弁の典型的な圧力範囲である２５～１００バール、任意に３０～８０バールの範囲である。

【0083】

加えて、噴射器４は、第２の潤滑剤供給部２９Ｂから、第２の供給導管９Ｂを介して、典型的には共通の第２の供給導管９Ｂを介して、第２の種類の潤滑剤を受け取る。噴射器４は、アイドル状態から第１の潤滑剤又は第２の潤滑剤の噴射に選択的に切り替えるための内部弁システムを備えて構成されている。例えば低ＢＮ油と高ＢＮ油のような異なる種類の潤滑剤をそれぞれ切り替えることにより、エンジン状態及び燃料の種類に応じて潤滑を最適化することができる。

【0084】

噴射器４には、電気ケーブル１０を介してコントローラ１１と電気的に通信する電気コネクタ１０’が設けられている。コントローラ１１は、噴射器４によるノズル５からの潤滑剤の噴射を制御するために、電気制御信号を噴射器４に送信する。図示するように、各噴射器４ごとにケーブル１０が設けられており、これにより各噴射器４による噴射制御を個別に行うことができる。しかしながら、コントローラ１１から全ての噴射器４に１本の電気ケーブル１０を設けることができ、その結果、全ての噴射器４は、１本の電気ケーブル１０を介して電気制御信号を受信すると同時に噴射する。あるいは、第１のサブグループが第１のケーブル１０を介してコントローラによって制御され、第１のサブグループが第２のケーブル１０を介して制御されるように、コントローラ１１から噴射器のサブグループ、例えば、２、３、４、５又は６個の噴射器のサブグループに、１本の電気ケーブル１０を設けることも可能である。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。

【0085】

コントローラ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内のピストン運動に同期して、正確にタイミングを合わせたパルスで提供される。例えば、同期のために、コントローラシステム１１は、コンピュータ１１’を備えているか、またはコンピュータ１１’と有線又は無線によって電子的に接続されており、コンピュータ１１’は、エンジンの実際の状態及び運動に関するパラメータ、例えば、速度、負荷、及びクランクシャフトの位置（シリンダ内のピストンの位置を明らかにする）を監視する。

【0086】

コンピュータ１１’とコントローラ１１は、任意に組み合わされる。コンピュータ１１’と協働するコントローラ１０は、電流が電気ケーブル又はケーブル１０を通して供給される時間長によって、噴射段階の時間長を決定する。

【0087】

また、コントローラ１１からの信号の種類によって、第１の潤滑剤と第２の潤滑剤のどちらが噴射されるかが決定される。

【0088】

以下、図1のシステムに用いられる噴射器４について説明する。しかしながら、噴射器４は、ＳＩＰ噴射を用いる必要はなく、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。

【0089】

図２ａ及び図２ｂは、第１の潤滑剤供給導管９Ａ又は第２の潤滑剤供給導管９Ｂからノズル５へのスループット部を選択するための、噴射器４内の選択弁システムの任意の弁原理の図を示す。図２ａは、ばね復帰を含む弁を示し、図２ｂは、ばね復帰を含まない弁を示す。このような原理を有する噴射器４について、以下に図面を参照して説明する。

【0090】

図３ａは、図１に関連して説明したエンジンのシリンダに装着する噴射器４の一例を示す。後述するように、噴射器４は、ノズル５を介してエンジン内に第１又は第２の潤滑剤を選択的に噴射する選択弁システム１３を有する。

【0091】

噴射器４のハウジング２１は、ベース３０と、ベース３０をノズル５にしっかりと接続する剛性中空ロッドである管状フローチャンバ１６と、を有する。フローチャンバ１６は、Ｏリング２２によってベース３０に対してシールされている。

【0092】

ベース３０は、第１の潤滑剤供給導管９Ａから第１の潤滑剤５０Ａを受け入れる第１の潤滑剤インレット１２Ａを有する。また、第２の潤滑剤供給管９Ｂから第２の潤滑剤５０Ｂを受け入れる第２の潤滑剤インレット１２Ｂを有する。第１及び第２の潤滑剤インレット１２Ａ、１２Ｂは、第１及び第２の管２６Ａ、２６Ｂを介して、第１又は第２の種類の噴射用潤滑剤５０Ａ、５０Ｂを選択するための選択弁システム１３と流体連通する。第１及び第２の管２６Ａ、２６Ｂは、フローチャンバ１６の内部において長手方向に延びている。

【0093】

ハウジング２１は、典型的には、潤滑剤インレット１２Ａ、１２Ｂがシリンダ壁３の外側に位置するように、エンジンのシリンダ１に取り付けられており、フローチャンバ１６は、シリンダ壁３内にノズル開口部５’を位置決めするために、エンジンのシリンダ壁３を貫通して延びている。

【0094】

選択弁システム１３は、図３及び図４の例示的な実施形態ではリニアアクチュエータであるアクチュエータによって作動され、これは、例示的な実施形態ではステムであるアクチュエータ延長部３１によって選択弁システム１３に接続されている。このリニアアクチュエータは、ソレノイドコイル３２及びソレノイドプランジャ３３を備える電気ソレノイドアクチュエータとして例示される。

【0095】

任意に、アクチュエータの速度を上げるために、プランジャ３３の一方の側に第１の磁石３９が設けられる。ソレノイドコイル３２が一方向の電流によって通電されると、プランジャ３２は第１の極性で磁化され、その結果、第１の磁石３９Ａがプランジャを引き付け、第１の磁石３９Ａに向かって移動するのを補助する。コイル３２が逆方向の電流によって通電されると、プランジャ３３は反対の極性で磁化され、第１の磁石はプランジャ３３に反発する。任意にまた、第２の磁石３９Ｂが設けられ、プランジャ３３の反対側に配置され、プランジャの吸引及び反発を補助する。これにより、プランジャ３３の反応時間及び移動量が増大する。典型的には、磁石３９Ａ、３９Ｂは永久磁石である。あるいは、磁石３９Ａ、３９Ｂ又は両方の磁石３９Ａ、３９Ｂは、対応するコイル（図示せず）及び任意に磁化されたコアを含む電磁石であり、可動プランジャ３３がソレノイドコイル３２によって磁化されるときに、プランジャ３３に付加的な力を与えるようにコイルが通電される。

【0096】

ソレノイドの代替として、アクチュエータ延長部31を駆動するため、又はアクチュエータ延長部３１及びソレノイド３２、３３を置換するために、圧電素子が使用される可能性がある。このような圧電素子は、フローチャンバ１６内に組み込むことができ、選択弁システム１３内に潜在的に組み込むことができ、ソレノイドアクチュエータを回避することができるので、噴射器４の全体のサイズを小さくすることができる。

【0097】

アクチュエータ延長部３１が位置又は方向の間で移動する作動時間を調整することによって、噴射時間が調整される。このように、選択弁システム１３も、噴射段階の間、各潤滑剤供給導管９Ａ、９Ｂから受け取られ、フローチャンバ１６を介してノズル５に送られるような潤滑剤の量を調節するように構成される。

【0098】

現在の構成では、選択弁システム１３は、最適な精度のために選択弁システム１３からノズル５への流路を短く保つために、フローチャンバ１６内でベース３０よりもノズル開口部５’に近い位置に設けられている。しかしながら、選択弁システム１３は、ベース３０に近い方のフローチャンバ１６内に設けることもできるし、ベース３０内に設けることもできる。

【0099】

ノズル開口部５’を介して散布される潤滑剤を調整するために、噴射器４は出口弁システム１５も有している。

【0100】

図４ａは、選択弁システム１３及び出口弁システム１５の拡大図を示す。図４のノズル５及び選択弁システム１３は、図３に示されるようにソレノイドアクチュエータ３２、３３に有用であるが、例えばコントローラ１１によって電気機械アクチュエータ弁を作動させることによって、任意に電気信号によって作動される、空気圧及び油圧のアクチュエータを含む他のタイプのアクチュエータにも使用することができる。

【0101】

出口弁システム１５は、典型的には、ノズル５の一部として設けられる。図示の実施形態では、ノズル５は、フローチャンバ１６に固定され、部分的にフローチャンバ１６内にあるユニット３８の一部である。しかしながら、選択弁システム１３は、代替的に、ノズル５の上流において、フローチャンバ内に設けることができる、或いはベース３０内にも設けることができる。

【0102】

選択弁システム１３から出口弁システム１５への潤滑剤の流れのために、下流管２７と連通するノズル流路４６は、選択弁システム１３を出口弁システム１５と流体連通させる。

【0103】

出口弁システム１５は、逆流防止出口弁１７を含む。逆流防止出口弁１７では、ボールとして例示される出口弁部材１８が、出口弁ばね２０によって出口弁座１９に対してプレストレスを受ける。ノズル流路４６内に加圧された潤滑剤が供給されると、出口弁ばね２０のプレストレス力が潤滑剤圧力によって相殺され、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、逆流防止出口弁１７が開き、ノズル開口部５’を介してシリンダ１内に潤滑剤が噴射される。例示したように、出口弁ばね２０は、ノズル開口部５’から離れる方向に、出口弁部材１８に対して作用する。逆流防止出口弁１７をアイドル状態で閉弁することにより、噴射段階の間においてフローチャンバ１６からノズル開口部５’を通ってシリンダ１内に潤滑剤が意図せず流れることを防止する。

【0104】

図５は、出口弁システム１５の別の実施形態を示す。出口弁システム１５の一般化された原理は、国際公開第２０１４／０４８４３８号に開示されたものと同様である。ノズル先端部４４には、潤滑剤を吐出するためのノズル開口部５’が設けられている。ノズル５の空洞部４０内には、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の円筒状空洞部４３に摺動可能に配置された円筒状シールヘッド４２と、を有する。弁部材１８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にプレストレスを受け、ノズル流路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。弁部材１８がノズル流路４６内の上昇圧力によって前方に押されて、ノズル開口部５’を介して内部空洞部４３から潤滑剤が排出のために流れるように、シールヘッド４３がノズル開口部５’から離れるように摺動しない限り、ノズル開口部５’は、その表面４８がノズル先端部４４の円筒状空洞部４３に当接するシールヘッド４２によって密閉的に覆われている。

【0105】

図４ａを参照して、選択弁システム１３をより詳細に説明する。これは、選択弁部材２５が往復運動及び種々の噴射状態間でのトグリングのために摺動可能に配置された長手方向ブッシュ２４を含む固定弁部材２３を有する。選択弁部材２５は、潤滑剤が選択弁部材２５の外側とブッシュ２４の内側との間を流れないように、少なくとも潤滑剤の噴射に影響を与える程度ではなく、ブッシュ２４内の選択弁部材を潤滑するのに十分な可能性がある程度に、ブッシュ２４内にしっかり嵌合している。

【0106】

選択弁システム１３は、選択弁部材２５の狭窄胴部２５Ａとして例示される第１のスループット部２５Ａを有する。この第１のスループット部２５Ａは、加圧された第１の潤滑剤５０Ａが供給される第１の管２６Ａに流体連通している。

【0107】

図４ｂに示すように、選択弁部材２５をノズル開口部５’に向けて前方に移動させることにより、第１のスループット部２５Ａは、第１の管２６Ａをノズル流路４６と流体連通する下流管２７と流体連通し、その結果、第１の潤滑剤５０Ａが第１の管２６Ａから第１のスループット部２５Ａを介して下流管２７に流れ、ノズル流路４６を通りノズル弁システム１５を通ってノズル開口部５’から流出する。ノズル流路４６の圧力の増加により、出口弁システム１５内のボール弁部材１８はそのシート１９から持ち上げられ、第１の潤滑剤は出口弁システム１５を通って流れることができる。

【0108】

図４ｃを参照すると、選択弁システム１３は、選択弁部材２５の最前端よりも前方に、管部２５Ｂとして例示される第２のスループット部２５Ｂを有する。この第２のスループット部２５Ｂは、加圧された第２の潤滑剤５０Ｂが供給される第２の管２６Ｂと流体連通している。選択弁部材２５がノズル出口５’から離れる方向である後方に変位すると、第２の管２６Ｂは第２のスループット部２５Ｂを介して下流管２７と流体連通し、その結果、加圧された第２の潤滑剤５０Ｂが、ノズル流路４６を通り出口弁システム１５を通って、ノズル開口部５’から流出してエンジンのシリンダ１内に流入することができる。

【0109】

選択弁システム１３は、選択弁部材２５の狭窄胴部２５Ａとして例示される狭窄胴部２５Ａによって例示され、これは、選択弁システム１３のアイドル状態において第１の管２６Ａと流体連通し、前方変位の間において第１の管２６Ａを下流管２７に接続する。あるいは、胴部２５Ａは、アイドル状態において下流管２７に接続され、選択弁部材２５は、第１の変位時において、胴部２５Ａを介して下流管２７を第１の管２６Ａに接続するように構成されている。任意に、このような構成では、選択弁部材２５は、第１の変位とは反対の第２の変位中において、下流管２７を第２の管２６Ｂに接続するように構成される。選択弁部材を前方向又は後方向に移動させることにより、胴部は、下流管２７を第１の管２６Ａ及び第２の管２６Ｂのいずれかに接続する。

【0110】

図４ａは、図３ａのノズル５の拡大断面図であり、図４ｂ及び図４ｃは、それぞれ、図３ｂ、３ｃのノズルの拡大断面図である。図３ａ、３ｂ、３ｃを参照すると、選択弁部材２５はアクチュエータ延長部３１によって前方又は後方に変位することが見て取れる。

【0111】

選択弁部材２５の往復変位は、ソレノイドコイル３２によって駆動される往復プランジャ３３に固定された、プッシュプルロッドとして例示されるアクチュエータ延長部３１によって行われる。プランジャ３３とアクチュエータ延長部３１は一緒に移動し、第１の螺旋ばね３４Ａによって反対方向にばね荷重が与えられ、第２の螺旋ばね３４Ｂによって前方にばね荷重が与えられ、アイドル状態のための中間位置に平衡に保たれるようになっている。ソレノイドコイル３２が電流によって一方向又は反対方向に励磁されると、ソレノイドプランジャ３３がノズル５に向かって前進又はノズル５から遠ざかるように後退し、それに伴ってアクチュエータ延長部３１及び選択弁部材２５を押し込んだり引き出したりする。前方への移動は第１のストッパ３５Ａによって、後方への移動は第２のストップ３５Ｂによって、限界が定められる。図３ｂには、第１のストッパ３５Ａに対するプランジャ３３の最も前方の位置が示され、図３ｃには、第２のストッパ３５Ｂに対するプランジャ３３の最も後方の位置が示されている。第２の潤滑剤５０Ｂがプランジャ３３の両端に供給されることで、プランジャ３３への圧力負荷が低減される効果がある。

【0112】

図６ａ、図６ｂ及び図６ｃは、リニアソレノイドコイル／プランジャの組合せが回転アクチュエータ３６によって置換されて、アクチュエータ延長部３１が代わりに回転し、回転軸受３７によって安定化されるようになっている、図３の実施形態の代替実施形態である噴射器４を示す。図６の構成要素は図６と同様であるので、同様の構成要素に対する番号付けの繰り返しは避けた。しかしながら、機能を詳細に説明するために、対応する断面図及び詳細な番号付けを含むノズル５の拡大断面である図７ａ、図７ｂ、図７ｃを参照する。

【0113】

図７ａは、ノズル５及びフローチャンバ１６を拡大して示している。固定弁部材２３は、第１の潤滑剤５０Ａのための第１の管２６Ａに接続された第１の横流路２８Ａを有する。固定弁部材２３内で長手方向にオフセットされているのは、第２の潤滑剤５０Ｂのための第２の管２６Ｂに接続された第２の横流路２８Ｂである。回転選択弁部材２５は、第１の横流路２８Ａの位置に第１のスループット部２５Ｃを有し、第２の横流路２８Ｂの位置に第２のスループット部２５Ｄを有する。スループット部２５Ｃ、２５Ｄは、回転選択弁部材２５の反対側において局所的な面取り領域として設けられている。

【0114】

図７ａにおいて、第１のスループット部２５Ｃは、第１の管２６Ａにのみ連通し、下流管２７には連通しない方向に回転される。第２のスループット部２５Ｄは、第２の管２６Ｂにのみ連通し、下流管２７には連通しない方向に回転される。図４ａの下流管２７と同様に、図７ａの下流管２７はノズル流路４６と連通している。

【0115】

選択弁部材２５を一方向に４５度回転させると、図７ｂに示すように、第１のスループット部２５Ｃが、第１の管２６Ａを下流管２７と接続し、その結果、第１の潤滑剤５０Ａが、第１の管２６Ａから第１の横流路２８Ａを通り第１のスループット部２５Ｃを通って、下流管２７に入ってノズル流路４６に達することができる。第１の潤滑剤５０Ａは、ノズル流路４６から出口弁システム１５を流れ、ノズル開口部５'からシリンダ１内に噴射される。

【0116】

選択弁部材２５を他方向に４５度回転させると、図７ｃに示すように、第２のスループット部２５Ｄが、第２の管２６Ｂを下流管２７と接続し、その結果、第２の潤滑剤５０Ｂが、第２の管２６Ｂから第２の横流路２８Ｂを通り第２のスループット部２５Ｄを通って、下流管２７に入ってノズル流路４６に達することができる。第２の潤滑剤５０Ｂは、ノズル流路４６から出口弁システム１５を流れ、ノズル開口部５'からシリンダ１内に噴射される。

【0117】

選択弁システム１３は、２つの潤滑剤５０Ａ、５０Ｂについて説明したが、選択弁システム１３を３つ以上の潤滑剤について拡張することが可能である。例えば、往復式の選択弁部材２３を備えた実施形態では、スループット部２５Ａを、第１の管２６Ａと下流管２７とのスループット部２５Ａを介した接続と同様に、第３の管を下流管２７と接続するための異なる位置に変位可能に配置することができる。回転選択弁部材については、第３の管からの第３の横流路を設けることができ、更なるスループット部を、回転選択弁部材の第３の位置において、第１及び第２のスループット部２５Ｃ、２５Ｄからオフセットした角度で設けることができる。このようなスループット部は、第３の潤滑剤を噴射するために、下流管２７と回転的に整列されることになる。

【符号の説明】

【0118】

１ シリンダ
２ シリンダライナ
３ シリンダ壁
４ 潤滑剤噴射器
５ ノズル
５’ ノズル開口部
６ ライナの自由切断部
７ 微小液滴
８ 単一の噴射器４からの霧化スプレー
９Ａ 第１の潤滑剤５０Ａを供給する第１の供給導管
９Ｂ 第２の潤滑剤５０Ｂを供給する第２の供給導管
１０ 電気信号ケーブル
１０’ 電気信号ケーブル１０と噴射器４内のソレノイドとの間の電気コネクタ
１１ コントローラ
１１’ コンピュータ
１２Ａ 第１の潤滑剤５０Ａ用の噴射器４の第１の潤滑剤インレット
１２Ｂ 第２の潤滑剤５０Ｂ用の噴射器４の第２の潤滑剤インレット
１３ 噴射器４の選択弁システム
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 ベース３０をノズル５に接続するフローチャンバ
１７ 出口ボール弁として例示される出口逆流防止弁
１８ ボールとして例示される出口弁部材
１９ 出口弁座
２０ 出口弁ばね
２１ 噴射器ハウジング
２２ フローチャンバ１６の端にあるＯリング
２３ 固定弁部材
２４ 選択弁部材２５周辺のブッシュ
２５ 電気駆動式選択弁部材
２５Ａ 往復弁部材２５の狭窄部として例示されるスループット部
２５Ｂ 管部
２５Ｃ 回転に関する実施形態における第１のスループット部
２５Ｄ 回転に関する実施形態における第２のスループット部
２６Ａ 第１の潤滑剤５０Ａ用の第１の管
２６Ｂ 第２の潤滑剤５０Ｂ用の第２の管
２７ 選択弁システム１３とノズル流路４６との間の下流管
２８Ａ 第１の横流路
２８Ｂ 第２の横流路
２９Ａ 第１の潤滑剤供給部
２９Ｂ 第２の潤滑剤供給部
３０ 噴射器ハウジング２１のベース
３１ アクチュエータ延長部
３２ ソレノイドコイル
３３ ソレノイドコイル３２内のプランジャ
３４Ａ 第１のばね
３４Ｂ 第２のばね
３５Ａ 前方移動のための第１のストッパ
３５Ｂ 後方移動のための第２のストッパ
３６ 回転アクチュエータ
３７ 回転軸受
３８ ノズル５付きのユニット
３９Ａ、３９Ｂ 第１及び第２の磁石
４０ 空洞部
４１ ステム
４２ 円筒状シールヘッド
４３ 円筒状空洞部
４４ ノズル先端部
４５ ばね
４６ ノズル流路
４７ ステム４１の後部
４８ シールヘッド４２の表面
５０Ａ、５０Ｂ 第１及び第２の種類の潤滑剤

【図1】

【図2a】

【図2b】

【図3a】

【図3b】

【図3c】

【図4a】

【図4b】

【図4c】

【図5】

【図6a】

【図6b】

【図6c】

【図7a】

【図7b】

【図7c】