WO2013054772A1 - 2サイクルエンジン及び2サイクルエンジンの注油方法 - Google Patents
2サイクルエンジン及び2サイクルエンジンの注油方法 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2013054772A1 WO2013054772A1 PCT/JP2012/076029 JP2012076029W WO2013054772A1 WO 2013054772 A1 WO2013054772 A1 WO 2013054772A1 JP 2012076029 W JP2012076029 W JP 2012076029W WO 2013054772 A1 WO2013054772 A1 WO 2013054772A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- lubrication
- period
- piston
- ring
- port
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
- F01M1/00—Pressure lubrication
- F01M1/08—Lubricating systems characterised by the provision therein of lubricant jetting means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
- F01M1/00—Pressure lubrication
- F01M1/14—Timed lubrication
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16N—LUBRICATING
- F16N29/00—Special means in lubricating arrangements or systems providing for the indication or detection of undesired conditions; Use of devices responsive to conditions in lubricating arrangements or systems
- F16N29/02—Special means in lubricating arrangements or systems providing for the indication or detection of undesired conditions; Use of devices responsive to conditions in lubricating arrangements or systems for influencing the supply of lubricant
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
- F01M11/00—Component parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart from, groups F01M1/00 - F01M9/00
- F01M11/02—Arrangements of lubricant conduits
- F01M2011/022—Arrangements of lubricant conduits for lubricating cylinders
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
- F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
- F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B2700/00—Measures relating to the combustion process without indication of the kind of fuel or with more than one fuel
- F02B2700/03—Two stroke engines
Definitions
- the present invention relates to a two-cycle engine and a method for lubricating a two-cycle engine.
- a 2-cycle engine (also referred to as a 2-stroke engine) is a reciprocating engine in which intake, compression, combustion, and exhaust are cycled once every time a piston reciprocates inside the cylinder.
- lubricating oil is supplied to the sliding surface of the cylinder from an oil injection port provided in the cylinder.
- Patent Document 1 describes a cylinder lubrication device provided in a large marine diesel engine.
- This cylinder lubrication device controls the valve opening timing and valve opening period of the solenoid valve based on the crank angle of the engine and the engine speed.
- the valve opening timing and the valve closing period of the electromagnetic valve are controlled so as to lubricate at least once per reciprocation of the piston in the space between the rings formed between the lubricator and the piston ring.
- this cylinder oiling device lubricates at least the uppermost space between the rings when the piston moves up (see paragraph [0019] of the specification of Patent Document 1).
- the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a two-cycle engine capable of efficient and reliable lubrication and a lubrication method for the two-cycle engine.
- a two-cycle engine according to a first aspect of the present invention includes a piston that includes a plurality of piston rings and that can reciprocate along a cylinder, and a sliding surface of the cylinder that is provided in the cylinder and on which the piston ring slides.
- the two-cycle engine has a lubrication period from the lubrication port when the piston goes to top dead center except for a period until the uppermost space between the rings passes through the lubrication port and And a lubrication period adjusting device that adjusts the period to include a period in which at least a part of the space between the rings faces the lubrication port.
- the lubricating oil is not lubricated to the uppermost inter-ring space and its upper side, which are easily scraped by the top ring.
- the lubricating oil contributes to sliding, and efficient lubrication can be realized. Further, without lubricating the uppermost inter-ring space and the upper side thereof, the lubricating oil is supplied at least from the lowermost inter-ring space to the upper side by the pumping action of the piston ring. Thereby, the reliability of sliding is maintained.
- the lubrication period adjusting device employs a configuration in which the start period of the lubrication period is adjusted based on the engine speed.
- the start period (lubrication timing) of the lubrication period also changes. Therefore, the start period of the lubrication period is adjusted based on the engine speed.
- the lubrication period adjusting device sets a second lubrication period after the lubrication period based on the engine speed.
- the lubrication time is constant, the lubrication period is shortened with a decrease in the engine speed, and it is impossible to lubricate below the space between the lowermost rings.
- a second lubrication period is set, and supplementary lubrication is performed below the lowest inter-ring space.
- the piston has a piston skirt
- the oil lubrication period adjusting device sets the second oil lubrication period to at least a part of the piston skirt. Is adjusted to a period including the period facing the lubrication port.
- the oil supply in the second oil supply period is an auxiliary oil supply to at least the piston skirt in the portion below the space between the lowermost rings.
- lubrication in the second lubrication period is performed each time the piston reciprocates a plurality of times.
- the auxiliary oiling downward from the space between the lowermost rings is, for example, once every several times to reduce the amount of oiling.
- a method for lubricating a two-cycle engine comprising a plurality of piston rings, reciprocally movable along a cylinder, and provided in the cylinder, wherein the piston ring slides.
- a plurality of inter-ring spaces between the adjacent piston rings are provided.
- the oil supply method of the two-cycle engine excludes the oil supply period from the oil supply port when the piston goes to the top dead center, except for the period until the uppermost space between the rings passes the oil supply port. And it adjusts to the period including the period when at least one part of the said space between the lowermost rings faces the said oil supply port.
- FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of a two-cycle engine in an embodiment of the present invention. It is an enlarged view which shows the structure of the piston in embodiment of this invention. It is a graph which shows the relationship between the piston ring position and oiling period in embodiment of this invention. It is a graph which shows the oiling period as a comparative example, and the oiling period as a present Example. It is a graph which shows the relationship between liner distance and a sliding state in each lubrication period pattern. It is a graph which shows the individual sliding state of a piston ring. It is a figure which shows the whole structure of the 2 cycle engine in another embodiment of this invention.
- FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a two-cycle engine in an embodiment of the present invention.
- the two-cycle engine of the present embodiment is a large uniflow type two-cycle engine provided in a ship or the like, for example, and is a low-speed two-cycle diesel engine that uses diesel fuel such as light oil or heavy oil as fuel.
- the engine body 1 includes a cylinder 2 and a piston 3 that reciprocates along a sliding surface 2a inside the cylinder and is connected to a crank mechanism (not shown).
- a crosshead type piston having a long stroke is adopted as the piston 3.
- the piston 3 has a plurality of piston rings 3a, and the piston rings 3a slide along the sliding surface 2a.
- FIG. 2 is an enlarged view showing the configuration of the piston 3 in the present embodiment.
- the piston 3 of this embodiment has four piston rings 3a.
- each of the four piston rings 3a may be referred to as a top ring 3a1, a second ring 3a2, a third ring 3a3, and a force ring 3a4 in order from the top.
- a piston skirt 3b is provided below the force ring 3a4.
- a plurality of inter-ring spaces S are provided between adjacent piston rings 3a.
- a fuel injection port 5 and an exhaust port 6 are provided on the upper portion of the cylinder 2 (one end side in the length direction of the cylinder).
- the fuel injection port 5 has a fuel injection valve 5 a and injects diesel fuel into the cylinder 2.
- the exhaust port 6 is open near the top dead center of the piston 3 and at the top of the cylinder head 4a.
- the exhaust port 6 has an exhaust valve 7.
- the exhaust valve 7 moves up and down at a predetermined timing to open and close the exhaust port 6.
- the exhaust gas exhausted through the exhaust port 6 is exhausted to the outside through, for example, an exhaust main pipe (not shown).
- a scavenging port 9 is provided at the lower part of the cylinder 2 (the other end side in the cylinder length direction).
- the scavenging port 9 opens and closes at a predetermined timing by the reciprocating movement of the piston 3.
- the scavenging port 9 is open near the bottom dead center of the piston 3 and on the side of the cylinder liner 4b.
- the scavenging port 9 is formed at a position surrounded by a space 11 formed by the housing 10.
- a scavenging chamber (not shown) is connected to the housing 10. For example, air that has passed through an air cooler (not shown) is pumped into the scavenging chamber.
- An oiling port 12 is provided in the middle part of the cylinder 2 (intermediate part in the length direction of the cylinder).
- the oil supply port 12 supplies lubricating oil to the sliding surface 2 a of the cylinder 2 between the exhaust port 6 and the scavenging port 9.
- the oil supply port 12 is located on the exhaust port 6 side (one end side in the length direction of the cylinder) from the scavenging port 9, and a plurality of oil supply ports 12 are provided at intervals in the circumferential direction of the cylinder liner 4b.
- Each oil supply port 12 is connected to an oil supply device 20.
- Lubricating device 20 is connected to a lubricating oil tank 23, and has a piping system 21 that supplies the lubricating oil stored in the lubricating oil tank 23 to each lubricating port 12.
- the oil lubrication device 20 includes a solenoid valve (not shown) that opens and closes the piping system 21 connected to each oil lubrication port 12.
- the lubrication device 20 receives a command from the control device (lubricating period adjustment device) 15 and supplies and stops the supply of lubricating oil from each lubrication port 12.
- the control device 15 is electrically connected to a crank angle sensor 16 that detects the crank angle and an engine speed detector 17 that detects the engine speed. Based on the detection result of the crank angle sensor 16 and the detection result of the engine speed detector 17, the control device 15 lubricates the lubrication period from the lubrication port 12 when the piston 3 goes to the top dead center (when the piston 3 is raised). Adjust.
- FIG. 3 is a graph showing the relationship between the piston ring position and the lubrication period in the present embodiment.
- the vertical description on the side of the graph indicates the position of the piston ring
- the hatched bar indicates the lubrication period
- the numerical value in the horizontal direction at the top of the graph indicates the engine speed.
- the control device 15 adjusts the lubrication period from the lubrication port 12 when the piston 3 goes to the top dead center. More specifically, the control device 15 determines at least a part of the lowermost inter-ring space S except for the period until the uppermost inter-ring space S passes through the lubricating port 12 during the lubricating period. Is adjusted to a period including the period facing the lubrication port 12.
- the inter-ring space S at the top means between the top ring 3a1 (“Top” in FIG. 3) and the second ring 3a2 (“2nd” in FIG. 3).
- the lowest inter-ring space S means a space between the third ring 3a3 (“3rd” in FIG. 3) and the force ring 3a4 ("4th” in FIG. 3). That is, lubrication at the time of ascent of the piston 3 is performed at least between the third ring 3a3 and the force ring 3a4, and is not performed above the second ring 3a2.
- the control device 15 adjusts the lubrication timing (the start of the lubrication period) based on the engine speed. That is, when the engine speed changes, the moving speed of the piston 3 also changes.
- the lubrication time is constant, as shown in FIG. 3, for example, as the engine speed decreases from 70 rpm (normal time) to 38 rpm, 26 rpm, and 20 rpm, the lubrication period (lubrication length) decreases in sequence. Become.
- the lubrication timing (the start of the lubrication period) until actual lubrication differs depending on the engine speed. Therefore, the control device 15 adjusts / changes the start of the lubrication period according to the engine speed.
- the control device 15 of the present embodiment adjusts the lubrication timing immediately after the second ring 3a2 passes through the lubrication port 12 when the engine speed is 70 rpm.
- the lubrication timing is adjusted immediately after the third ring 3a3 passes the lubrication port 12.
- the lubrication period is at least of the lowest inter-ring space S except for the period until the uppermost inter-ring space S passes through the lubricating port 12. It becomes possible to adjust to a period including a period in which a part is opposed to the lubrication port 12.
- the control device 15 adds a dot pattern in FIG. 3 after an oiling period (hereinafter also referred to as a first oiling period) indicated by a hatched bar in FIG. 3 based on the engine speed.
- the second lubrication period indicated by the bar is set. That is, when the engine speed is reduced, the first lubrication period is shortened and lower than the lowest inter-ring space S (for example, the piston skirt 3b or the piston crown between the force ring 3a4 and the piston skirt 3b). (Including portions) may not be lubricated (in the case of 26 rpm and 20 rpm). For this reason, in that case, a second oiling period is set, and auxiliary oiling is performed below the lowest inter-ring space S.
- the piston 3 has a piston skirt 3b below the space S between the lowermost rings.
- the piston skirt 3 b has a function of preventing the piston 3 from tilting in the cylinder 2.
- the piston skirt 3b may slide in contact with the sliding surface 2a of the cylinder 2. Therefore, in the present embodiment, the oil supply in the second oil supply period is an auxiliary oil supply to the piston skirt 3b below at least the lowest inter-ring space S. Thereby, the reciprocating movement of the piston 3 with high reliability is enabled.
- the lubrication in the second lubrication period is set to be performed every time the piston 3 reciprocates a plurality of times. That is, the piston skirt 3b is auxiliary in terms of sliding, unlike the piston ring 3a that always slides with the sliding surface 2a. For this reason, it is not necessary to lubricate the piston skirt 3b every time. Therefore, the oil supply during the second oil supply period is also performed auxiliary. If the number of times of lubrication in the second lubrication period is, for example, once every several times, the amount of lubrication can be reduced. Lubrication during the second lubrication period of the present embodiment is performed supplementarily, for example, at a frequency of 15% (frequency of 15 times out of 100 reciprocating movements of the piston 3).
- the first and second lubrication periods are determined depending on the lubrication frequency. Control the amount of lubrication.
- the amount of lubrication in the first lubrication period is set to a predetermined ratio
- the amount of lubrication in the second lubrication period is set to the remaining ratio. That is, a single lubrication amount is allocated at a predetermined ratio in the first and second lubrication periods, respectively.
- FIG. 4 is a graph showing an oiling period (pattern A) as a comparative example and an oiling period (pattern B) as the present example.
- the lubrication period of pattern A is a period in the first half of the piston ring position including a period from before passing through the top ring 3 a 1 until the uppermost inter-ring space S passes through the lubrication port 12.
- the lubrication period of pattern B is a period until the uppermost inter-ring space S passes through the lubricating port 12 and the lowermost inter-ring space S passes through the lubricating port 12. This is a period in the latter half of the piston ring position including.
- FIG. 5 is a graph showing the relationship between the liner distance and the sliding state in each lubrication period pattern.
- FIG. 5 shows a sliding state measured by providing a sensor at each level (level L1 (top ring top dead center) to level L6 (top ring bottom dead center)) of the liner distance in the length direction. That is, in FIG. 5, the vertical axis of the graph indicates the liner distance in the length direction, and the horizontal axis of the graph indicates the sliding state (severity) evaluation (Sliding Index).
- the contact state (Contact Index) is indicated by 1 / R.
- R is a contact electrical resistance and is represented by the following formula (b).
- ⁇ represents the electrical resistivity
- L represents the length of the contact portion between the piston ring 3a and the sliding surface 2a
- S represents the actual contact area between the piston ring 3a and the sliding surface 2a ( Actual contact area).
- Contact electric resistance (R) ⁇ ⁇ L / S (b)
- the contact state (1 / R) increases in proportion to the actual contact area (S).
- the contact surface pressure is indicated by P.
- the contact surface pressure is a ring contact surface pressure of the piston ring 3a with respect to the sliding surface 2a, and is represented by the following expression (c).
- Contact pressure (P) ⁇ (P0-P1) / 2 (c) P0 and P1 are pressures between the rings when the piston ring 3a passes through sensors provided at the respective levels L1 to L6. P0 indicates the pressure before passing, and P1 indicates the pressure after passing.
- the sliding speed is indicated by V.
- the sliding speed V is a value obtained for each piston ring 3a with respect to the speed at which the piston ring 3a passes the sensors provided at the respective levels L1 to L6. That is, the speed of the piston ring 3a is a geometrically calculated value.
- FIG. 5 shows an average sliding state evaluation of each piston ring 3a in all the sensors of each level L1 to L6.
- a clear difference is generated in the sliding state evaluation at the level L4 (mid stroke). That is, it can be seen that the sliding state evaluation of the pattern A at the level L4 is extremely strict compared to the sliding state evaluation of the pattern B.
- FIG. 6 is a graph showing individual sliding states of the piston ring 3a at the level L4.
- the pattern A in the mid stroke of level L4, in the pattern A, it turns out that the sliding state in the force ring 3a4 among each piston ring 3a deteriorates.
- the pattern B it can be seen that there is almost no deterioration of the sliding state in the force ring 3a4. That is, there is no influence on the sliding state even if oiling is not performed near the top ring 3a1. However, if no oil is applied in the vicinity of the force ring 3a4, the sliding state in the vicinity of the force ring 3a4 is adversely affected.
- lubrication in the vicinity of the top ring 3a1 is not important for sliding. It is important to lubricate below the third ring 3a3, particularly in the vicinity of and below the force ring 3a4. Moreover, if it lubricates below the 3rd ring 3a3 like the pattern B, sliding of the top ring 3a1 etc. of the upper side will not deteriorate. As a result, a pumping action (schematically indicated by an up arrow in FIG. 2) occurs even in a large marine engine (schematically shown in FIG. 2), and lubricating oil is sent from the lower ring to the top ring 3a1 side. Possible cause.
- the lubrication period from the lubrication port 12 when the piston 3 goes to the top dead center is adjusted. That is, the above-described lubrication period is a period in which at least a part of the lowest inter-ring space S is opposed to the lubricating port 12 except for a period until the uppermost inter-ring space S passes through the lubricating port 12. Adjust to a period that includes As a result, the lubricating oil is scraped up by the top ring 3a1 and is not lubricated in the uppermost inter-ring space S that is likely to be wasted and the upper side thereof. Therefore, most of the lubricating oil contributes to sliding, and efficient oiling can be obtained. Further, without lubricating the uppermost inter-ring space S and its upper side, the lubricating oil is supplied at least from the lowermost inter-ring space S to the upper side by the pumping action of the piston ring 3a. Therefore, sliding reliability is maintained.
- the start of the lubrication period is adjusted based on the engine speed. Thereby, efficient lubrication can be performed between the third ring 3a3 and the force ring 3a4 and a position below the force ring 3a4 (an lubrication position effective for sliding). Therefore, it is not necessary to lubricate over a wide range, and the cylinder lubrication amount can be reduced while maintaining reliability.
- a second lubrication period is set after the lubrication period (first lubrication period) based on the engine speed. Thereby, even if it is a case where an engine speed falls and the 1st lubrication period becomes short, it can lubricate below the force ring 3a4.
- the second lubrication period is adjusted to a period including a period in which at least a part of the piston skirt 3 b faces the lubrication port 12.
- the oil supply in the 2nd oil supply period is made into the auxiliary oil supply to the piston skirt 3b below the space S between the lowermost rings.
- reciprocating movement of the piston 3 having high reliability is realized.
- lubrication during the second lubrication period is performed each time the piston 3 reciprocates a predetermined number of times, and the amount of lubrication required for auxiliary lubrication is reduced. Thereby, efficient lubrication can be realized while maintaining highly reliable piston sliding.
- the piston 3 including the plurality of piston rings 3a and reciprocally movable along the cylinder 2, and the sliding surface of the cylinder 2 provided on the cylinder 2 and on which the piston ring 3a slides.
- a two-cycle engine having an oil injection port 12 for injecting lubricating oil into 2a, wherein a plurality of inter-ring spaces S between adjacent piston rings 3a are provided.
- the two-cycle engine also excludes the lubrication period from the lubrication port 12 when the piston 3 goes to the top dead center, except for the period until the uppermost inter-ring space S passes through the lubrication port 12 and A configuration in which at least a part of the inter-ring space S includes a control device 15 that adjusts to a period including a period facing the lubrication port 12 is employed.
- the present invention is not limited to this mode.
- the amount of lubrication per unit time during the lubrication period may be increased or decreased.
- the lowermost ring space S which is an effective lubrication position for sliding, has an amount of lubrication per unit time that is higher than other positions (above the third ring 3a3 and under the force ring 3a4). It may be increased.
- the present invention is not limited to this form.
- Lubrication may be performed even when the piston 3 descends toward the bottom dead center (setting of the third lubrication period by the control device 15). Also in this case, it is preferable to lubricate between the third ring 3a3 and the force ring 3a4 and below the force ring 3a4. However, when the piston 3 is lowered, the lubricating oil is easily scraped off by the force ring 3a4.
- the lubrication in the third lubrication period is performed each time the piston 3 reciprocates a plurality of times, similarly to the lubrication in the second lubrication period.
- the present invention can also be applied to, for example, a two-cycle gas engine as shown in FIG.
- the two-cycle gas engine shown in FIG. 7 has a gas fuel injection port 13 below the oil injection port 12 in the middle part of the cylinder 2.
- the gas fuel injection port 13 injects, for example, gas fuel obtained by gasifying LNG into the cylinder 2 (combustion chamber) between the exhaust port 6 and the scavenging port 9.
- the fuel injection port 5 functions as an igniter that injects a small amount of fuel oil to ignite a mixture of air and gas fuel.
- the fuel injection port 5 is not essential.
- the igniter the fuel injection port 5 can be replaced by spark ignition by a super plug, laser ignition, or the like. Even if it is an above-described two-cycle gas engine, the same effect as the above-mentioned embodiment is obtained.
- the present invention can also be applied to other two-cycle engines such as a dual-fuel (two-fuel) type two-cycle engine using both diesel fuel and gas fuel.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
2サイクルエンジンは、複数のピストンリング(3a)を備えて、シリンダ(2)に沿って往復移動自在なピストン(3)と、シリンダ(2)に設けられ、ピストンリング(3a)が摺動するシリンダ(2)の摺動面(2a)に潤滑油を注油する注油ポート(12)と、を有する。隣り合うピストンリング(3a)の間のリング間空所は、複数設けられている。また、2サイクルエンジンは、ピストン(3)が上死点に向かうときの注油ポート(12)からの注油期間を、最上部のリング間空所が注油ポート(12)を通過するまでの期間を除き且つ最下部のリング間空所の少なくとも一部が注油ポート(12)と対向する期間を含む期間に調整する制御装置(15)を有する。
Description
本発明は、2サイクルエンジン及び2サイクルエンジンの注油方法に関する。本願は、2011年10月12日に、日本に出願された特願2011-224991号に基づき優先権を主張し、それらの内容をここに援用する。
2サイクルエンジン(2ストロークエンジンとも称されている)は、シリンダの内部でピストンが1往復するごとに、吸気、圧縮、燃焼、及び排気が1サイクルするレシプロエンジンである。この2サイクルエンジンでは、一般に、シリンダの内部におけるピストン(ピストンリング)の摺動性を確保するために、シリンダに設けられた注油ポートからシリンダの摺動面に潤滑油を供給する。
特許文献1には、大型舶用ディーゼルエンジンに設けられたシリンダ注油装置が記載されている。このシリンダ注油装置は、エンジンのクランク角及びエンジンの回転数に基づき、電磁弁の開弁時期及び開弁期間を制御する。具体的には、電磁弁の開弁時期及び閉弁期間は、注油器からピストンリングの間に形成されるリング間空所にピストンの1往復に付き少なくとも1回注油するよう、制御される。また、このシリンダ注油装置は、ピストンの上昇時、少なくとも最上部のリング間空所に注油を行う(特許文献1の明細書段落[0019]参照)。
特許文献1においても記載されているように、一般に、2サイクルエンジンでは、ピストンの上部における摺動条件が厳しいとされ、ピストンの上昇時、最上部のピストンリング(以下、トップリングと称する場合がある)への注油が重要である。しかしながら、ピストンの上部へ注油された潤滑油は、トップリングによってかき上げられて、摺動に寄与しなくなる分が多くなる。これにより、シリンダ注油量を多く必要とする。
したがって、従来技術では、ピストンの摺動の信頼性を保ったままシリンダ注油量を下げて効率的な注油を行うことは困難である。
したがって、従来技術では、ピストンの摺動の信頼性を保ったままシリンダ注油量を下げて効率的な注油を行うことは困難である。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、効率的且つ信頼性を保った注油が可能な2サイクルエンジン及び2サイクルエンジンの注油方法の提供を目的とする。
本願の発明者らは、上記課題を解決するため実験を行った。その結果、摺動に関してはピストンの上部への注油よりもむしろピストンの下部への注油が重要で、ピストン上部への注油は、ピストン下部に注油された潤滑油のポンピング作用により補えるという新たな知見を見出し、本発明に想到した。
本発明は上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。本発明の第1の態様に係る2サイクルエンジンは、複数のピストンリングを備えてシリンダに沿って往復移動自在なピストンと、上記シリンダに設けられ上記ピストンリングが摺動する上記シリンダの摺動面に潤滑油を注油する注油ポートと、を有する。隣り合う上記ピストンリングの間のリング間空所は、複数設けられている。また、この2サイクルエンジンは、上記ピストンが上死点に向かうときの上記注油ポートからの注油期間を、最上部の上記リング間空所が上記注油ポートを通過するまでの期間を除き且つ最下部の上記リング間空所の少なくとも一部が上記注油ポートと対向する期間を含む期間に調整する注油期間調整装置を有する。
この態様に依れば、潤滑油が、トップリングによりかき上げられ無駄となり易い最上部のリング間空所及びその上側に注油されない。これにより、潤滑油の大部分が摺動に寄与し、効率的な注油が実現できる。また、最上部のリング間空所及びその上側へ注油を行わずとも、ピストンリングのポンピング作用により少なくとも最下部のリング間空所から上側へ潤滑油は供給される。これにより、摺動の信頼性が保たれる。
本発明は上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。本発明の第1の態様に係る2サイクルエンジンは、複数のピストンリングを備えてシリンダに沿って往復移動自在なピストンと、上記シリンダに設けられ上記ピストンリングが摺動する上記シリンダの摺動面に潤滑油を注油する注油ポートと、を有する。隣り合う上記ピストンリングの間のリング間空所は、複数設けられている。また、この2サイクルエンジンは、上記ピストンが上死点に向かうときの上記注油ポートからの注油期間を、最上部の上記リング間空所が上記注油ポートを通過するまでの期間を除き且つ最下部の上記リング間空所の少なくとも一部が上記注油ポートと対向する期間を含む期間に調整する注油期間調整装置を有する。
この態様に依れば、潤滑油が、トップリングによりかき上げられ無駄となり易い最上部のリング間空所及びその上側に注油されない。これにより、潤滑油の大部分が摺動に寄与し、効率的な注油が実現できる。また、最上部のリング間空所及びその上側へ注油を行わずとも、ピストンリングのポンピング作用により少なくとも最下部のリング間空所から上側へ潤滑油は供給される。これにより、摺動の信頼性が保たれる。
本発明に係る第2の態様は、第1の態様において、上記注油期間調整装置は、エンジン回転数に基づいて、上記注油期間の始期を調整するという構成を採用する。
この態様に依れば、エンジン回転数に応じてピストン速度が変化すると、注油期間の始期(注油タイミング)も変化することから、エンジン回転数に基づいて、注油期間の始期を調整する。
この態様に依れば、エンジン回転数に応じてピストン速度が変化すると、注油期間の始期(注油タイミング)も変化することから、エンジン回転数に基づいて、注油期間の始期を調整する。
本発明に係る第3の態様は、第1又は第2の態様において、上記注油期間調整装置は、エンジン回転数に基づいて、上記注油期間の後に、第2の注油期間を設定する。
この態様に依れば、注油時間が一定の際に、エンジン回転数の低下に伴い、注油期間が短くなり、最下部のリング間空所よりも下側に注油できなくなる。この場合、第2の注油期間を設定し、最下部のリング間空所よりも下側に補助的に注油を行う。
この態様に依れば、注油時間が一定の際に、エンジン回転数の低下に伴い、注油期間が短くなり、最下部のリング間空所よりも下側に注油できなくなる。この場合、第2の注油期間を設定し、最下部のリング間空所よりも下側に補助的に注油を行う。
本発明に係る第4の態様は、第3の態様において、上記ピストンは、ピストンスカートを有しており、上記注油期間調整装置は、上記第2の注油期間を、上記ピストンスカートの少なくとも一部が上記注油ポートと対向する期間を含む期間に調整する。
この態様に依れば、第2の注油期間における注油を、最下部のリング間空所よりも下側の部位のうち、少なくともピストンスカートへの補助的な注油とする。
この態様に依れば、第2の注油期間における注油を、最下部のリング間空所よりも下側の部位のうち、少なくともピストンスカートへの補助的な注油とする。
本発明に係る第5の態様は、第3又は第4の態様において、上記第2の注油期間における注油は、上記ピストンが複数回往復移動する毎に行われる。
この態様に依れば、最下部のリング間空所よりも下側への補助的な注油を、例えば数回に1回にし、注油量を下げる。
この態様に依れば、最下部のリング間空所よりも下側への補助的な注油を、例えば数回に1回にし、注油量を下げる。
本発明に係る第6の態様に係る2サイクルエンジンの注油方法は、複数のピストンリングを備えて、シリンダに沿って往復移動自在なピストンと、上記シリンダに設けられ、上記ピストンリングが摺動する上記シリンダの摺動面に潤滑油を注油する注油ポートと、を有する。隣り合う上記ピストンリングの間のリング間空所は、複数設けられている。また、この2サイクルエンジンの給油方法は、上記ピストンが上死点に向かうときの上記注油ポートからの注油期間を、最上部の上記リング間空所が上記注油ポートを通過するまでの期間を除き且つ最下部の上記リング間空所の少なくとも一部が上記注油ポートと対向する期間を含む期間に調整する。
本発明によれば、信頼性の高いピストン摺動を維持しつつ、効率的な注油が可能な2サイクルエンジンが得られる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の実施形態における2サイクルエンジンの全体の構成を示す図である。
本実施形態の2サイクルエンジンは、例えば船舶等に設けられる大型のユニフロー型2サイクルエンジンであり、燃料として軽油や重油等のディーゼル燃料を用いる低速2サイクルディーゼルエンジンである。
図1は、本発明の実施形態における2サイクルエンジンの全体の構成を示す図である。
本実施形態の2サイクルエンジンは、例えば船舶等に設けられる大型のユニフロー型2サイクルエンジンであり、燃料として軽油や重油等のディーゼル燃料を用いる低速2サイクルディーゼルエンジンである。
図1に示すように、エンジン本体1は、シリンダ2と、シリンダ内部の摺動面2aに沿って往復移動して、クランク機構(不図示)に連結されたピストン3と、を備えている。ピストン3としては、ストロークが長いクロスヘッド型ピストンを採用している。ピストン3は複数のピストンリング3aを有しており、ピストンリング3aが摺動面2aに沿って摺動する。
図2は、本実施形態におけるピストン3の構成を示す拡大図である。
図2に示すように、本実施形態のピストン3は、4つのピストンリング3aを有している。以下、この4つのピストンリング3aの各々を、上から順に、トップリング3a1、セカンドリング3a2、サードリング3a3、及びフォースリング3a4と称する場合がある。フォースリング3a4の下側には、ピストンスカート3bが設けられている。また、隣り合うピストンリング3a間には、複数のリング間空所Sが設けられている。
図2に示すように、本実施形態のピストン3は、4つのピストンリング3aを有している。以下、この4つのピストンリング3aの各々を、上から順に、トップリング3a1、セカンドリング3a2、サードリング3a3、及びフォースリング3a4と称する場合がある。フォースリング3a4の下側には、ピストンスカート3bが設けられている。また、隣り合うピストンリング3a間には、複数のリング間空所Sが設けられている。
図1に示すように、シリンダ2の上部(シリンダの長さ方向における一端側)には、燃料噴射ポート5及び排気ポート6が設けられている。燃料噴射ポート5は、燃料噴射弁5aを有し、シリンダ2の内部にディーゼル燃料を噴射する。排気ポート6は、ピストン3の上死点近傍であって、シリンダヘッド4aの頂部において開口している。排気ポート6は、排気弁7を有する。排気弁7は、所定のタイミングで上下方向に移動し、排気ポート6を開閉させる。排気ポート6を介して排気された排気ガスは、例えば、排気主管(不図示)を通って外部に排気される。
シリンダ2の下部(シリンダの長さ方向における他端側)には、掃気ポート9が設けられている。掃気ポート9は、ピストン3の往復移動によって、所定のタイミングで開閉する。掃気ポート9は、ピストン3の下死点近傍であって、シリンダライナ4bの側部において開口している。また、掃気ポート9は、筐体10によって形成された空間11に囲まれた位置に形成されている。筐体10には、掃気チャンバ(不図示)が接続されている。掃気チャンバには、例えば、空気冷却器(不図示)を通過した空気が圧送される。
シリンダ2の中腹部(シリンダの長さ方向における中間部)には、注油ポート12が設けられている。注油ポート12は、排気ポート6と掃気ポート9との間において、シリンダ2の摺動面2aに潤滑油を供給する。注油ポート12は、掃気ポート9よりも排気ポート6側(シリンダの長さ方向における一端側)に位置し、且つシリンダライナ4bの周方向に間隔をあけて複数設けられている。各注油ポート12は、注油装置20と接続されている。
注油装置20は、潤滑油タンク23と接続されており、潤滑油タンク23に貯溜されている潤滑油を各注油ポート12に供給する配管系21を有している。注油装置20は、各注油ポート12に接続された配管系21を開閉する電磁弁等(不図示)を有している。また、注油装置20は、制御装置(注油期間調整装置)15からの指令を受け、各注油ポート12からの潤滑油の供給及び供給停止を行う。
制御装置15は、クランク角度を検出するクランク角センサ16と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出器17とに、それぞれ電気的に接続されている。制御装置15は、クランク角センサ16の検出結果及びエンジン回転数検出器17の検出結果に基づいて、ピストン3が上死点に向かうとき(ピストン3の上昇時)の注油ポート12からの注油期間を調整する。
図3は、本実施形態におけるピストンリング位置と注油期間との関係を示すグラフである。図3において、グラフ側面の縦方向の記載はピストンリングの位置を示し、ハッチングを付したバーは注油期間を示し、グラフ上部の横方向の数値はエンジンの回転数を示している。
図3に示すように、制御装置15は、ピストン3が上死点に向かうときの注油ポート12からの注油期間を調整する。より具体的には、制御装置15は、上記注油期間を、最上部のリング間空所Sが注油ポート12を通過するまでの期間を除いて、最下部のリング間空所Sの少なくとも一部が注油ポート12と対向する期間を含む期間に調整する。
図3に示すように、制御装置15は、ピストン3が上死点に向かうときの注油ポート12からの注油期間を調整する。より具体的には、制御装置15は、上記注油期間を、最上部のリング間空所Sが注油ポート12を通過するまでの期間を除いて、最下部のリング間空所Sの少なくとも一部が注油ポート12と対向する期間を含む期間に調整する。
最上部のリング間空所Sとは、トップリング3a1(図3において「Top」)とセカンドリング3a2(図3において「2nd」)との間を意味する。また、最下部のリング間空所Sとは、サードリング3a3(図3において「3rd」)とフォースリング3a4(図3において「4th」)との間を意味する。
すなわち、ピストン3の上昇時の注油は、少なくともサードリング3a3とフォースリング3a4との間に行われ、セカンドリング3a2よりも上側へは行われない。
すなわち、ピストン3の上昇時の注油は、少なくともサードリング3a3とフォースリング3a4との間に行われ、セカンドリング3a2よりも上側へは行われない。
また、制御装置15は、エンジン回転数に基づいて、注油タイミング(注油期間の始期)を調整する。すなわち、エンジン回転数が変化すると、ピストン3の移動速度も変化する。注油時間が一定の場合には、例えば図3に示すように、エンジン回転数が70rpm(通常時)から38rpm、26rpm、及び20rpmと低下するにつれて、注油期間(注油長さ)も順々に短くなる。エンジン回転数により、実際に注油するまでの注油タイミング(注油期間の始期)が異なる。このため、制御装置15は、エンジン回転数により、注油期間の始期を調整・変更する。
本実施形態の制御装置15は、エンジン回転数が70rpmの場合には、注油タイミングをセカンドリング3a2が注油ポート12を通過した直後に調整する。エンジン回転数が38rpm、26rpm、及び20rpmの場合には、注油タイミングをサードリング3a3が注油ポート12を通過して直後に調整する。これにより、いずれのエンジン回転数であっても、その注油期間を、最上部のリング間空所Sが注油ポート12を通過するまでの期間を除いて、最下部のリング間空所Sの少なくとも一部が注油ポート12と対向する期間を含む期間に調整することが可能となる。
また、制御装置15は、エンジン回転数に基づいて、図3においてハッチングを付したバーで示す注油期間(以下、第1の注油期間と称する場合がある)の後に、図3においてドットパターンを付したバーで示す第2の注油期間を設定する。すなわち、エンジン回転数が低下すると、第1の注油期間が短くなり、最下部のリング間空所Sよりも下側(例えばピストンスカート3bや、フォースリング3a4とピストンスカート3bとの間のピストンクラウン部分を含む)に注油できなくなる場合がある(26rpm、20rpmの場合)。このため、その場合には、第2の注油期間を設定し、最下部のリング間空所Sよりも下側に補助的な注油を行う。
図2に示すように、ピストン3は、最下部のリング間空所Sよりも下側にピストンスカート3bを有している。ピストンスカート3bは、シリンダ2内においてピストン3が傾倒するのを防ぐ等の機能を有する。ピストンスカート3bは、シリンダ2の摺動面2aと接触して摺動する場合がある。したがって、本実施形態では、第2の注油期間における注油を、少なくとも最下部のリング間空所Sよりも下側のピストンスカート3bへの補助的な注油としている。これにより、信頼性の高いピストン3の往復移動を可能とする。
なお、第2の注油期間における注油は、ピストン3が複数回往復移動する毎に行われるように設定されている。すなわち、ピストンスカート3bは、摺動面2aと常に摺動するピストンリング3aとは異なって、摺動に関しては補助的である。このため、ピストンスカート3bに毎回注油する必要はない。したがって、第2の注油期間における注油も補助的に行われる。第2の注油期間における注油の回数を、例えば数回に1回にすれば、注油量を下げることができる。本実施形態の第2の注油期間における注油は、例えば15%の頻度(ピストン3が100回往復移動するうち15回の頻度)で補助的に行われる。
なお、2サイクルエンジンにおいて注油が定量型の形態を採用している場合(すなわち、1回に注油する潤滑油の量が一定である場合)には、注油頻度により第1及び第2の注油期間における注油量をコントロールする。上記した注油量コントロールの方法としては、例えば、第1の注油期間における注油量を所定の割合に設定し、第2の注油期間における注油量を残りの割合に設定する。すなわち、1回の注油量をそれぞれ第1及び第2の注油期間に、所定の比率で割り振る。
(実施例)
続いて、上記構成の2サイクルエンジンの注油方法、具体的には、制御装置15の下に行われる上記注油期間における注油及びその作用について、従来の注油期間と比較した以下の実験結果に基づいて説明する。
続いて、上記構成の2サイクルエンジンの注油方法、具体的には、制御装置15の下に行われる上記注油期間における注油及びその作用について、従来の注油期間と比較した以下の実験結果に基づいて説明する。
図4は、比較例としての注油期間(パターンA)と、本実施例としての注油期間(パターンB)とを示すグラフである。
図4に示すように、パターンAの注油期間は、トップリング3a1を通過する前から最上部のリング間空所Sが注油ポート12を通過するまでの期間を含むピストンリング位置前半の期間である。一方、パターンBの注油期間は、最上部のリング間空所Sが注油ポート12を通過するまでの期間を除いて、且つ最下部のリング間空所Sが注油ポート12を通過するまでの期間を含むピストンリング位置後半の期間である。
図4に示すように、パターンAの注油期間は、トップリング3a1を通過する前から最上部のリング間空所Sが注油ポート12を通過するまでの期間を含むピストンリング位置前半の期間である。一方、パターンBの注油期間は、最上部のリング間空所Sが注油ポート12を通過するまでの期間を除いて、且つ最下部のリング間空所Sが注油ポート12を通過するまでの期間を含むピストンリング位置後半の期間である。
図5は、各注油期間パターンにおけるライナ距離と摺動状態との関係を示すグラフである。図5は、長さ方向におけるライナ距離の各レベル(レベルL1(トップリング上死点)~レベルL6(トップリング下死点))にセンサを設けて計測した摺動状態を示す。すなわち、図5において、グラフの縦軸は長さ方向におけるライナ距離を示し、グラフの横軸は摺動状態(厳しさ)評価(Sliding Index)を示す。摺動状態評価は、下式(a)で表される。
摺動状態評価 = 接触状態(1/R)×接触面圧(P)×すべり速度(V)…(a)
摺動状態評価 = 接触状態(1/R)×接触面圧(P)×すべり速度(V)…(a)
接触状態(Contact Index)は、1/Rで示される。Rは、接触電気抵抗であり、下式(b)で表される。なお、ρは、電気抵抗率を示し、Lは、ピストンリング3aと摺動面2aとの接触部の長さを示し、Sは、ピストンリング3aと摺動面2aとの実際の接触面積(実接触面積)を示す。
接触電気抵抗(R) = ρ×L/S …(b)
上式(b)から分かるように、接触状態(1/R)は、実接触面積(S)に比例して大きくなる。
接触電気抵抗(R) = ρ×L/S …(b)
上式(b)から分かるように、接触状態(1/R)は、実接触面積(S)に比例して大きくなる。
接触面圧は、Pで示される。接触面圧は、摺動面2aに対するピストンリング3aのリング接触面圧であり、下式(c)で表される。
接触面圧(P) ∝ (P0-P1)/2 …(c)
P0及びP1は、各レベルL1~L6に設けたセンサをピストンリング3aが通過するときのリング間圧力である。P0が通過前の圧力を示し、P1が通過後の圧力を示す。
接触面圧(P) ∝ (P0-P1)/2 …(c)
P0及びP1は、各レベルL1~L6に設けたセンサをピストンリング3aが通過するときのリング間圧力である。P0が通過前の圧力を示し、P1が通過後の圧力を示す。
すべり速度は、Vで示される。すべり速度Vは、各レベルL1~L6に設けたセンサをピストンリング3aが通過するときの速度をピストンリング3a毎に求めた値である。すなわち、ピストンリング3aの速度を、幾何学的に計算した値である。
したがって、摺動状態評価においては、実接触面積(S)が大きい程、接触圧力(P)が高い程、及びすべり速度(V)が速い程、「厳しい」と評価される。なお、図5では、各レベルL1~L6の全センサにおける各ピストンリング3aの平均の摺動状態評価を示している。
図5に示すように、パターンAとパターンBとを比較すると、レベルL4(ミッドストローク)における摺動状態評価において、明確な差が生じている。すなわち、レベルL4におけるパターンAの摺動状態評価が、パターンBの摺動状態評価と比較して、極めて厳しいことが分かる。
図5に示すように、パターンAとパターンBとを比較すると、レベルL4(ミッドストローク)における摺動状態評価において、明確な差が生じている。すなわち、レベルL4におけるパターンAの摺動状態評価が、パターンBの摺動状態評価と比較して、極めて厳しいことが分かる。
図6は、レベルL4におけるピストンリング3aの個別の摺動状態を示すグラフである。
図6に示すように、レベルL4のミッドストロークにおいて、パターンAでは、各ピストンリング3aのうちフォースリング3a4での摺動状態が悪化することが分かる。
一方、パターンBでは、フォースリング3a4での摺動状態の悪化が殆どないことが分かる。すなわち、トップリング3a1近傍に注油を行わなくても、摺動状態に影響は無い。しかしながら、フォースリング3a4近傍に注油を行わないと、フォースリング3a4近傍の摺動状態に悪影響を与える。
図6に示すように、レベルL4のミッドストロークにおいて、パターンAでは、各ピストンリング3aのうちフォースリング3a4での摺動状態が悪化することが分かる。
一方、パターンBでは、フォースリング3a4での摺動状態の悪化が殆どないことが分かる。すなわち、トップリング3a1近傍に注油を行わなくても、摺動状態に影響は無い。しかしながら、フォースリング3a4近傍に注油を行わないと、フォースリング3a4近傍の摺動状態に悪影響を与える。
上記理由により、摺動に関しては、トップリング3a1近傍の注油は重要でない。サードリング3a3より下への注油、特にフォースリング3a4近傍及びそれより下への注油が重要である。
また、パターンBのようにサードリング3a3以下へ注油すれば、その上側のトップリング3a1等の摺動は悪化しない。この結果は、大型舶用機関においても(従来ないとされていた)ポンピング作用(図2において上矢印で模式的に示す)が生じ、下のリングからトップリング3a1側へ潤滑油が送られることが原因と考えられる。
また、パターンBのようにサードリング3a3以下へ注油すれば、その上側のトップリング3a1等の摺動は悪化しない。この結果は、大型舶用機関においても(従来ないとされていた)ポンピング作用(図2において上矢印で模式的に示す)が生じ、下のリングからトップリング3a1側へ潤滑油が送られることが原因と考えられる。
以上のことから、摺動に関しては、ピストン3の上部への注油よりもむしろピストンの下部への注油が重要である。また、ピストン3の上部への注油は、ピストン下部に注油された潤滑油のポンピング作用により、行われていることが分かる。
上記した新たな知見に基づいて本実施形態では、図3に示すように、ピストン3が上死点に向かうときの注油ポート12からの注油期間を調整する。すなわち、上記注油期間を、最上部のリング間空所Sが注油ポート12を通過するまでの期間を除いて、且つ最下部のリング間空所Sの少なくとも一部が注油ポート12と対向する期間を含む期間に調整する。これにより、潤滑油がトップリング3a1によりかき上げられ無駄となり易い最上部のリング間空所S及びその上側に注油されない。したがって、潤滑油の大部分が摺動に寄与し、効率的な注油を得ることができる。また、最上部のリング間空所S及びその上側へ注油を行わずとも、ピストンリング3aのポンピング作用により、少なくとも最下部のリング間空所Sから上側へ潤滑油は供給される。したがって、摺動の信頼性が保たれる。
また、エンジン回転数に基づいて、注油期間の始期を調整する。これにより、サードリング3a3とフォースリング3a4との間及びフォースリング3a4よりも下側の位置(摺動に関して有効な注油位置)に対して、効率的な注油を行うことができる。したがって、広範囲に注油を行う必要はなく、信頼性を保ったままシリンダ注油量を下げることができる。
また、エンジン回転数に基づいて、注油期間(第1の注油期間)の後に、第2の注油期間を設定する。これにより、エンジン回転数が低下し、第1の注油期間が短くなった場合であっても、フォースリング3a4よりも下側に対して注油を行うことができる。
また、エンジン回転数に基づいて、注油期間(第1の注油期間)の後に、第2の注油期間を設定する。これにより、エンジン回転数が低下し、第1の注油期間が短くなった場合であっても、フォースリング3a4よりも下側に対して注油を行うことができる。
さらに、第2の注油期間を、ピストンスカート3bの少なくとも一部が注油ポート12と対向する期間を含む期間に調整する。これにより、第2の注油期間における注油を、最下部のリング間空所Sよりも下側のピストンスカート3bへの補助的な注油とする。その結果、高い信頼性を有するピストン3の往復移動を実現させる。
加えて、第2の注油期間における注油は、ピストン3が所定回数往復移動する毎に行い、補助的な注油に要する注油量を下げる。これにより、信頼性の高いピストン摺動を維持しつつ、効率的な注油を実現させることができる。
加えて、第2の注油期間における注油は、ピストン3が所定回数往復移動する毎に行い、補助的な注油に要する注油量を下げる。これにより、信頼性の高いピストン摺動を維持しつつ、効率的な注油を実現させることができる。
したがって、上述の本実施形態によれば、複数のピストンリング3aを備えてシリンダ2に沿って往復移動自在なピストン3と、シリンダ2に設けられピストンリング3aが摺動するシリンダ2の摺動面2aに潤滑油を注油する注油ポート12と、を有する2サイクルエンジンであって、隣り合うピストンリング3aの間のリング間空所Sは、複数設けられているという構成を採用する。また、2サイクルエンジンは、ピストン3が上死点に向かうときの注油ポート12からの注油期間を、最上部のリング間空所Sが注油ポート12を通過するまでの期間を除き且つ最下部のリング間空所Sの少なくとも一部が注油ポート12と対向する期間を含む期間に調整する制御装置15を有するという構成を採用する。これにより、信頼性の高いピストン摺動を維持しつつ、効率的な注油が可能な2サイクルエンジンを得ることができる。
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、上記実施形態では、注油期間中、注油ポート12から一定量の潤滑油を注油する形態について説明したが、本発明はこの形態に限定されない。注油期間中の単位時間当りの注油量を増減させてもよい。例えば、摺動に関して有効な注油位置である最下部のリング間空所Sには、他の位置(サードリング3a3よりも上側、フォースリング3a4よりも下側)よりも単位時間当りの注油量を増加させてもよい。
また、例えば、上記実施形態では、ピストン3が上死点に向かうピストン上昇時において注油する形態について説明したが、本発明はこの形態に限定されない。ピストン3が下死点に向かうピストン下降時においても注油してもよい(制御装置15による第3の注油期間の設定)。この場合も、サードリング3a3とフォースリング3a4との間及びフォースリング3a4よりも下側に注油することが好ましい。但し、ピストン3の下降時の注油は、潤滑油がフォースリング3a4によりかき落とされ易い。このため、効率的な注油の観点から、第3の注油期間における注油は、第2の注油期間における注油と同様に、ピストン3が複数回往復移動する毎に行われることが好ましい。
また、上記実施形態では、本発明を2サイクルディーゼルエンジンに適用した形態について説明したが、本発明はこの形態に限定されない。本発明は、例えば、図7に示すような2サイクルガスエンジンにも適用することができる。
図7に示す2サイクルガスエンジンは、シリンダ2の中腹部において注油ポート12よりも下側に、ガス燃料噴射ポート13を有する。ガス燃料噴射ポート13は、排気ポート6と掃気ポート9との間においてシリンダ2の内部(燃焼室)に、例えばLNGをガス化したガス燃料を噴射する。燃料噴射ポート5は、空気とガス燃料の混合気を着火させるため少量の燃料油を噴射する着火器として機能する。なお、燃料噴射ポート5は必須ではない。燃料噴射ポート5は、例えば着火器としては、スーパープラグによる火花点火、レーザー着火等で代用可能である。上記した2サイクルガスエンジンであっても、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。
図7に示す2サイクルガスエンジンは、シリンダ2の中腹部において注油ポート12よりも下側に、ガス燃料噴射ポート13を有する。ガス燃料噴射ポート13は、排気ポート6と掃気ポート9との間においてシリンダ2の内部(燃焼室)に、例えばLNGをガス化したガス燃料を噴射する。燃料噴射ポート5は、空気とガス燃料の混合気を着火させるため少量の燃料油を噴射する着火器として機能する。なお、燃料噴射ポート5は必須ではない。燃料噴射ポート5は、例えば着火器としては、スーパープラグによる火花点火、レーザー着火等で代用可能である。上記した2サイクルガスエンジンであっても、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。
また、本発明は、ディーゼル燃料とガス燃料との両方を用いるデュアルフューエル(2元燃料)方式の2サイクルエンジン等の他の2サイクルエンジンにも適用可能である。
本発明によれば、信頼性の高いピストン摺動を維持しつつ、効率的な注油が可能な2サイクルエンジンを得ることができる。
2…シリンダ、2a…摺動面、3…ピストン、3a…ピストンリング、3b…ピストンスカート、12…注油ポート、15…制御装置(注油期間調整装置)、S…リング間空所
Claims (6)
- 複数のピストンリングを備えてシリンダに沿って往復移動自在なピストンと、前記シリンダに設けられ前記ピストンリングが摺動する前記シリンダの摺動面に潤滑油を注油する注油ポートと、を有する2サイクルエンジンであって、
隣り合う前記ピストンリングの間のリング間空所は、複数設けられており、
前記ピストンが上死点に向かうときの前記注油ポートからの注油期間を、最上部の前記リング間空所が前記注油ポートを通過するまでの期間を除き且つ最下部の前記リング間空所の少なくとも一部が前記注油ポートと対向する期間を含む期間に調整する注油期間調整装置を有する2サイクルエンジン。 - 前記注油期間調整装置は、エンジン回転数に基づいて、前記注油期間の始期を調整する請求項1に記載の2サイクルエンジン。
- 前記注油期間調整装置は、エンジン回転数に基づいて、前記注油期間の後に、第2の注油期間を設定する請求項1または2に記載の2サイクルエンジン。
- 前記ピストンは、ピストンスカートを有しており、
前記注油期間調整装置は、前記第2の注油期間を、前記ピストンスカートの少なくとも一部が前記注油ポートと対向する期間を含む期間に調整する請求項3に記載の2サイクルエンジン。 - 前記第2の注油期間における注油は、前記ピストンが複数回往復移動する毎に行われる請求項3または4に記載の2サイクルエンジン。
- 複数のピストンリングを備えてシリンダに沿って往復移動自在なピストンと、前記シリンダに設けられ前記ピストンリングが摺動する前記シリンダの摺動面に潤滑油を注油する注油ポートと、を有する2サイクルエンジンの注油方法であって、
隣り合う前記ピストンリングの間のリング間空所は、複数設けられており、
前記ピストンが上死点に向かうときの前記注油ポートからの注油期間を、最上部の前記リング間空所が前記注油ポートを通過するまでの期間を除き且つ最下部の前記リング間空所の少なくとも一部が前記注油ポートと対向する期間を含む期間に調整する2サイクルエンジンの注油方法。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP12839424.4A EP2767688B1 (en) | 2011-10-12 | 2012-10-05 | Two-cycle engine and method for lubricating two-cycle engine |
KR1020147012153A KR101865407B1 (ko) | 2011-10-12 | 2012-10-05 | 2사이클 엔진 및 2사이클 엔진의 주유 방법 |
DK12839424.4T DK2767688T3 (da) | 2011-10-12 | 2012-10-05 | Totaktsmotor og fremgangsmåde til at smøre en totaktsmotor |
CN201280049630.7A CN103857883B (zh) | 2011-10-12 | 2012-10-05 | 双循环发动机及双循环发动机的注油方法 |
US14/245,344 US9476353B2 (en) | 2011-10-12 | 2014-04-04 | Two-cycle engine and method for lubricating two-cycle engine |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011224991A JP5933217B2 (ja) | 2011-10-12 | 2011-10-12 | 2サイクルエンジン及び2サイクルエンジンの注油方法 |
JP2011-224991 | 2011-10-12 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
US14/245,344 Continuation US9476353B2 (en) | 2011-10-12 | 2014-04-04 | Two-cycle engine and method for lubricating two-cycle engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2013054772A1 true WO2013054772A1 (ja) | 2013-04-18 |
Family
ID=48081827
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2012/076029 WO2013054772A1 (ja) | 2011-10-12 | 2012-10-05 | 2サイクルエンジン及び2サイクルエンジンの注油方法 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9476353B2 (ja) |
EP (1) | EP2767688B1 (ja) |
JP (1) | JP5933217B2 (ja) |
KR (1) | KR101865407B1 (ja) |
CN (1) | CN103857883B (ja) |
DK (1) | DK2767688T3 (ja) |
WO (1) | WO2013054772A1 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20150152758A1 (en) * | 2013-12-03 | 2015-06-04 | Ecomotors, Inc. | Precision Lubrication of a Reciprocating Piston Within a Cylinder |
JP6451485B2 (ja) * | 2015-05-11 | 2019-01-16 | 株式会社Ihi | クロスヘッド型エンジン |
EP3303822B1 (en) * | 2015-05-29 | 2021-05-19 | Bombardier Recreational Products Inc. | Internal combustion engine having two fuel injectors per cylinder and control method therefor |
DE102016222299A1 (de) * | 2016-11-14 | 2018-05-17 | Man Diesel & Turbo Se | Zylinder einer Brennkraftmaschine |
CN109252940B (zh) * | 2017-07-24 | 2020-06-09 | 李忠福 | 带扫气泵的二冲程双循环内燃机 |
JP7309110B2 (ja) * | 2017-12-07 | 2023-07-18 | 株式会社三井E&S Du | エンジンシステム |
JP2022178606A (ja) | 2021-05-20 | 2022-12-02 | 株式会社ジャパンエンジンコーポレーション | シリンダ注油システム |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57113918A (en) * | 1980-11-25 | 1982-07-15 | Maschf Augsburg Nuernberg Ag | Cylinder piston lubricator for internal combustion engine |
JPH02201013A (ja) * | 1989-01-31 | 1990-08-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | リング・ライナ注油装置 |
JP2000213322A (ja) * | 1999-01-18 | 2000-08-02 | Man B & W Diesel As | 内燃エンジンのシリンダ潤滑方法、シリンダ潤滑システム、及び連結部材 |
JP2001193431A (ja) * | 1999-12-28 | 2001-07-17 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | シリンダ注油器 |
JP4402609B2 (ja) | 2005-02-28 | 2010-01-20 | 三菱重工業株式会社 | シリンダ注油装置 |
Family Cites Families (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US494586A (en) * | 1893-04-04 | Apparatus for electrically heating crucibles | ||
US1342273A (en) * | 1919-08-02 | 1920-06-01 | Blache Hans Henrik | Lubricating system for internal-combustion engines |
US1630547A (en) * | 1925-01-21 | 1927-05-31 | Tartrais Eugene Henri | Lubricating arrangement for the cylinders of two-stroke cycle engines |
US1632119A (en) * | 1925-09-25 | 1927-06-14 | Chicago Pneumatic Tool Co | Cylinder lubrication |
US4280455A (en) * | 1978-01-30 | 1981-07-28 | Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine |
JPS54117844A (en) * | 1978-03-06 | 1979-09-12 | Fuji Heavy Ind Ltd | Piston reciprocating type internal combustion engine |
JPS569636A (en) * | 1979-07-02 | 1981-01-31 | Nissan Motor Co Ltd | Temperature controller for internal combustion engine |
GB8607542D0 (en) * | 1986-03-26 | 1986-04-30 | Jaguar Cars | I c engine |
GB2211581B (en) * | 1987-11-06 | 1991-11-06 | Ind Tech Res Inst | A lubricating device for two-stroke engine |
US4945864A (en) * | 1989-06-21 | 1990-08-07 | General Motors Corporation | Two cycle engine piston lubrication |
JPH0426092A (ja) * | 1990-05-21 | 1992-01-29 | Matsushita Electric Works Ltd | 感熱面状発熱体及びその製造方法 |
JP3148344B2 (ja) * | 1992-03-19 | 2001-03-19 | ヤマハ発動機株式会社 | クランク室圧縮式2サイクルエンジン |
DE4323262A1 (de) * | 1993-07-12 | 1995-01-26 | Fev Motorentech Gmbh & Co Kg | Verfahren und Anordnung für die Schmiermittelversorgung einer Hubkolbenmaschine |
JPH0742522A (ja) * | 1993-08-03 | 1995-02-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | シリンダ注油装置 |
DE4431784A1 (de) * | 1994-09-07 | 1996-03-14 | Iav Motor Gmbh | Schmieranordnung für die Kolbenbolzenlagerung im Pleuel eines Hubkolbentriebs |
DE19523928C2 (de) * | 1995-06-30 | 1997-07-10 | Daimler Benz Ag | Zweitakt-Brennkraftmaschine mit Gleichstromspülung |
US5839351A (en) * | 1995-06-30 | 1998-11-24 | Isuzu Motors Limited | Piston |
US5819692A (en) * | 1997-05-01 | 1998-10-13 | Schafer; Timothy Vernon | Piston cooling oil control valve |
WO2000053900A1 (en) * | 1999-03-11 | 2000-09-14 | Outboard Marine Corporation | Oil injection system |
US20050120982A1 (en) * | 2003-12-09 | 2005-06-09 | Detroit Diesel Corporation | Separate oil gallery for piston cooling with electronic oil flow control |
DE602005008126D1 (de) * | 2004-03-31 | 2008-08-28 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Brennkraftmaschine mit Zylinderschmiervorrichtung |
GB2471530A (en) * | 2009-07-03 | 2011-01-05 | Dan Merritt | A reciprocating two stroke engine |
WO2011027140A1 (en) * | 2009-09-02 | 2011-03-10 | Dan Merritt | Internal combustion engine |
-
2011
- 2011-10-12 JP JP2011224991A patent/JP5933217B2/ja active Active
-
2012
- 2012-10-05 DK DK12839424.4T patent/DK2767688T3/da active
- 2012-10-05 KR KR1020147012153A patent/KR101865407B1/ko active IP Right Grant
- 2012-10-05 WO PCT/JP2012/076029 patent/WO2013054772A1/ja active Application Filing
- 2012-10-05 CN CN201280049630.7A patent/CN103857883B/zh active Active
- 2012-10-05 EP EP12839424.4A patent/EP2767688B1/en active Active
-
2014
- 2014-04-04 US US14/245,344 patent/US9476353B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57113918A (en) * | 1980-11-25 | 1982-07-15 | Maschf Augsburg Nuernberg Ag | Cylinder piston lubricator for internal combustion engine |
JPH02201013A (ja) * | 1989-01-31 | 1990-08-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | リング・ライナ注油装置 |
JP2000213322A (ja) * | 1999-01-18 | 2000-08-02 | Man B & W Diesel As | 内燃エンジンのシリンダ潤滑方法、シリンダ潤滑システム、及び連結部材 |
JP2001193431A (ja) * | 1999-12-28 | 2001-07-17 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | シリンダ注油器 |
JP4402609B2 (ja) | 2005-02-28 | 2010-01-20 | 三菱重工業株式会社 | シリンダ注油装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20140216426A1 (en) | 2014-08-07 |
DK2767688T3 (da) | 2020-02-03 |
US9476353B2 (en) | 2016-10-25 |
JP2013083228A (ja) | 2013-05-09 |
CN103857883B (zh) | 2018-07-24 |
KR20140071488A (ko) | 2014-06-11 |
EP2767688A1 (en) | 2014-08-20 |
KR101865407B1 (ko) | 2018-06-07 |
EP2767688B1 (en) | 2019-12-18 |
EP2767688A4 (en) | 2015-06-03 |
CN103857883A (zh) | 2014-06-11 |
JP5933217B2 (ja) | 2016-06-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2013054772A1 (ja) | 2サイクルエンジン及び2サイクルエンジンの注油方法 | |
JP5949183B2 (ja) | 2ストロークユニフローエンジン | |
US9169774B2 (en) | Variable compression ratio engine that varies compression ratio | |
JP2008286063A (ja) | 内燃機関の潤滑装置 | |
JP6019941B2 (ja) | ユニフロー掃気式2サイクルエンジン | |
US20160341118A1 (en) | Variable compression ratio internal combustion engine | |
JP2009036128A (ja) | 複リンク式可変圧縮比エンジン | |
JP5707274B2 (ja) | 2サイクルエンジン | |
CN106050387B (zh) | 用于活塞冷却的***和方法 | |
KR102312788B1 (ko) | 선박용 엔진 | |
US10371042B2 (en) | Uniflow scavenging two-cycle engine | |
JP5747618B2 (ja) | 内燃機関用ピストンのオイル供給装置 | |
EP2444623A1 (en) | A two-stroke engine with a compressed-air- assisted fuel-injection system | |
EP3748145B1 (en) | Variable compression ratio (vcr) engine | |
US20010040346A1 (en) | Piston ring assembly | |
JP7263811B2 (ja) | エンジンシステム | |
JP7381191B2 (ja) | 圧縮比制御装置及びエンジンシステム | |
EP1022448B1 (en) | Two-cycle internal combustion engine | |
JP2022125753A (ja) | ピストン | |
JP2022100247A (ja) | 大型ディーゼル・エンジンを動作させる方法及び大型ディーゼル・エンジン | |
JP2020037923A (ja) | 制御方法、制御装置及びエンジンシステム | |
US20200173357A1 (en) | Internal combustion engine with two working spaces of a cylinder | |
EP4081704A1 (en) | Piston for an internal combustion engine | |
CN115370443A (zh) | 气缸注油*** | |
WO2020229860A8 (ja) | 内燃機関 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 12839424 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 2012839424 Country of ref document: EP |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 20147012153 Country of ref document: KR Kind code of ref document: A |