專利名稱：監(jiān)控裝置及用于監(jiān)控活塞式內(nèi)燃機用部件的磨損狀態(tài)的監(jiān)控方法
監(jiān)控裝置及用于監(jiān)控活塞式內(nèi)燃機用部件的磨損狀態(tài)的監(jiān)
控方法本發(fā)明涉及根據(jù)相應(yīng)類別的獨立權(quán)利要求的前序部分的監(jiān)控裝置以及用于監(jiān)控活塞式內(nèi)燃機的部件的磨損狀態(tài)的監(jiān)控方法。大型柴油機常常用作船用驅(qū)動器機組(drive aggregate)或者也可用于定點作業(yè)，例如，用于驅(qū)動大型發(fā)電機以產(chǎn)生電能。在這方面，馬達(dá)通常以連續(xù)的操作方式在相當(dāng)長的時間周期內(nèi)運行，這表示對操作安全和有效性有高要求。為此，尤其是長的維護間隔、 低磨損以及燃料和工作介質(zhì)的經(jīng)濟處理對于操作機器的操作員來說是中心原則。除其它因素之外，那種大孔徑慢速運行柴油機的活塞運行狀態(tài)是維護間隔的長度、有效性的決定性因素，并且通過潤滑劑消耗，也直接是操作成本的決定性因素，從而也是利益率的決定性因素。因此，始終更重要的是大型柴油機的復(fù)雜的潤滑問題。然而，還不止這些，在大型柴油機中，活塞潤滑是通過存在于往復(fù)移動的活塞中或在汽缸壁內(nèi)的潤滑設(shè)備來進行的，借助于所述潤滑設(shè)備，潤滑油被應(yīng)用于汽缸壁的跑合面以將活塞和跑合面之間的摩擦減到最小，從而將跑合面和活塞環(huán)的磨損減到最小。例如，對于現(xiàn)代機器，諸如WM-Sila的RTA馬達(dá)，在1000小時的操作時間內(nèi)，跑合面的磨損通常小于 0.05mm。為這種發(fā)動機輸送的潤滑劑的量大約為1. 3g/kHh以下，并且至少為了成本的原因，仍應(yīng)被盡可能地減小，同時磨損也應(yīng)該被最小化。已知用于潤滑跑合面的潤滑系統(tǒng)的非常不同的解決方案，這些方案都與潤滑設(shè)備本身的具體設(shè)計有關(guān)，而且也與潤滑方法有關(guān)。例如，以下這種潤滑設(shè)備是已知的，在這種潤滑設(shè)備中，潤滑油通過多個潤滑劑開口而被應(yīng)用在經(jīng)過潤滑劑開口的活塞上，這些潤滑劑開口沿周向布置在汽缸壁中，其中潤滑劑被沿周向和軸向分配通過活塞環(huán)。在這種方法中，潤滑劑不被大量應(yīng)用在汽缸壁的跑合面上，而是或多或少地以點方式在活塞的側(cè)表面上施加在活塞環(huán)之間。與使用何種方法將潤滑油施加在相對操作配對件(counter running partner)上無關(guān)，都存在與汽缸潤滑有關(guān)，尤其是與十字頭式大型柴油機的部件的磨損有關(guān)的具體問題，直到今天這些問題仍未解決。在這方面，已知的是對用于內(nèi)燃機的潤滑油的具體特性進行研究，至少粗略地確定活塞、活塞環(huán)、氣體交換閥(諸如排氣閥)、滑動面以及內(nèi)燃機的其它部件的磨損狀態(tài)。為此目的，例如在縱向掃氣的二沖程大型柴油機的情況下，將在活塞底側(cè)空間的底部處收集的潤滑油收集在容器中，并且對收集到的潤滑油進行研究，例如研究鐵顆粒是否存在。當(dāng)在由此收集到的潤滑油中測定出一定量的鐵時，這允許對上述汽缸部件的磨損狀態(tài)得出某些粗略的結(jié)論。在這方面，含鐵量的測量是借助于磁選法以本身已知的方式進行的。然而，這些已知方法具有許多缺點，S卩，它們在實踐中常常使測量結(jié)果嚴(yán)重失真。例如，已經(jīng)例如沉淀在活塞底側(cè)空間的底板處的潤滑油被不是源自內(nèi)燃機的燃燒空間的許多其他材料污染。例如，污染物被從渦輪增壓系統(tǒng)輸送到接收器空間，這額外地污染了潤滑油。自然地，一定量的被污染的潤滑油也總是被從曲軸空間通過填料箱輸送到活塞底側(cè)空間內(nèi)。而且，存儲在接收器空間中的潤滑油總是受污染的潤滑油的混合物，這種混合物由非常多的過去的發(fā)動機循環(huán)構(gòu)成，使得沉淀在接收器空間中的潤滑油從未表現(xiàn)出潤滑油的當(dāng)前組分，因為它與汽缸套中潤滑油的當(dāng)前的真實組分對應(yīng)。這意味著，沉淀在接收器空間中的潤滑油包括全部一系列殘余物，該殘余物不是源于對應(yīng)的汽缸套和/或也不與當(dāng)前的情況對應(yīng)。已知的測量方法的另一個嚴(yán)重的缺點在于所用的磁測量系統(tǒng)具有極其小的靈敏度。這使得必須收集相當(dāng)大量的潤滑油。潤滑油通常被收集在具有幾十立方厘米容積的容器中，該容器在實際上能進行測量之前必須被大約完全充滿。如最初提及的，例如現(xiàn)代大型柴油機的潤滑油消耗已在很大程度上被減到最小，使得通常需要花費多個小時才能收集到足夠量的潤滑油，然后在已知的測量系統(tǒng)中研究這些收集到的潤滑油。這些缺點是明顯的。在能確定發(fā)動機部件的當(dāng)前磨損狀態(tài)的意義上進行實時的在線測量是根本不可能的，因為必須花長時間收集潤滑油的可測量的樣品。這具有以下后果， 例如，活塞在汽缸滑動面處的開始咬死(starting seizure) ( S卩，令人害怕的拉缸)常常被察覺得太晚。如果常常太晚察覺到這種情況，則會導(dǎo)致不能避免汽缸部件的巨大損害。結(jié)果是汽缸套必須被頻繁地停止操作并且被更換。為此，本發(fā)明的目的在于提供一種改進的用于監(jiān)控活塞式內(nèi)燃機的部件的磨損狀態(tài)的監(jiān)控裝置，通過該監(jiān)控裝置能優(yōu)選地以實時在線測量的方法，可能地以實時的方式，可靠且快速地監(jiān)控所述內(nèi)燃機的部件的磨損狀態(tài)，以使得在沒有不必要的時間延誤的情況下，能進行對應(yīng)的測量，例如維護測量，或者對機器或所涉及的汽缸的控制進行對應(yīng)的匹配。滿足該目的的本發(fā)明的主題的特征在于本發(fā)明第一、十四、十五、三十二以及三十七方面的特征。其他方面涉及本發(fā)明的特別有利的實施方式。因此，本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)控活塞式內(nèi)燃機的部件的磨損狀態(tài)的監(jiān)控裝置和監(jiān)控方法，所述活塞式內(nèi)燃機包括汽缸，所述汽缸具有汽缸蓋和設(shè)置在所述汽缸的汽缸壁處的跑合面，在所述汽缸中布置有活塞，該活塞能在下死點和上死點之間沿著所述滑動面在軸向上往復(fù)移動，使得所述活塞、所述汽缸蓋以及所述汽缸壁在所述汽缸中形成燃燒空間以燃燒燃料和空氣的混合物，其中，為從所述汽缸收集潤滑油而設(shè)置有集油設(shè)備，以使得預(yù)定的測定量的潤滑油可被從所述汽缸供給到測量設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明，所述測定量的潤滑油被直接從所述汽缸的所述滑動面和/或能直接從所述燃燒空間和/或能直接從所述活塞的活塞環(huán)組件供給到所述收集設(shè)備。測定量的潤滑油不再由在接收器空間中沉淀和收集的潤滑油組成，而是僅將直接并實時地源于所述汽缸空間并且因此不被異物污染的潤滑油用于測量，這意味著根據(jù)本發(fā)明收集到的所述潤滑油基本上僅包括那些反映所述汽缸部件(諸如活塞、活塞環(huán)、汽缸跑合面、氣體交換閥等)的當(dāng)前磨損狀態(tài)的信息。為此，首次可以監(jiān)控馬達(dá)部件的當(dāng)前磨損狀態(tài)，而不會受到異物干涉，諸如不直接源于所述汽缸套或者不與測量時間點相關(guān)的污染物。為了盡可能進行實時測量，優(yōu)選的是，優(yōu)選地使用如權(quán)利要求中所公開的快速測量方法。因此，根據(jù)本發(fā)明的最快的測量方法適合在馬達(dá)上進行測量，尤其也使得能在通常處于過渡操作狀態(tài)的馬達(dá)上進行測量，其中所述過渡操作狀態(tài)涉及在測量期間變化的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)、在測量期間變化的發(fā)動機載荷、或者在測量期間變化的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)和發(fā)動機載荷這二者的組合。從裝置的角度來看，快速測量方法也是成本有效且簡單的，該方法特別地僅需要用于測量的非常少量的潤滑油，該快速測量方法的特別有利的實施方式基本上使用這樣一種測量電容器，這種測量電容器在幾何學(xué)上被設(shè)計成使得在單個燃燒循環(huán)或者至少在極少量的燃燒循環(huán)期間收集到的潤滑油的量足以用可測量量的潤滑油填充所述電容器。例如，可以使用具有小的板間距的電容器，例如，平行板電容器。還可以非常有利地使用柱形板電容器，該電容器包括相互纏繞的兩個螺旋狀金屬表面，所述金屬表面盡可能相互靠近地布置。然后，將所收集到的潤滑油吹到所述柱形板電容器內(nèi)以用于測量，然后可以進行測量。在測量結(jié)束后，可以例如用加壓空氣清潔所述柱形電容器，以使得可以在下一個循環(huán)中將新收集到的潤滑油吹到所述柱形電容器內(nèi)以進行進一步的測量。如果利用例如本身已知的測量電橋，則可以測量復(fù)電導(dǎo)率，優(yōu)選地，所述復(fù)電導(dǎo)率仍取決于頻率和/或溫度、或者取決于所施加的電壓、溫度或其它參數(shù)的變化。因此，例如通過與標(biāo)定測量進行比較或者通過評價適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)函數(shù)，從測量值能直接得出關(guān)于諸如水，金屬(諸如鐵、鉻、釩或其它金屬)的污染物的結(jié)論。還能得出關(guān)于化學(xué)污染物，尤其是關(guān)于形成污染物的鐵或者諸如酸或堿的組分的結(jié)論，以使得還能獲知化學(xué)組分的變化，并且，還例如能確定硫、磷或其它化學(xué)元素或組分的元素濃度。例如能以本身已知的方式在電路中使用所述電容器，所述電路還包括預(yù)定電導(dǎo)率的線圈，從而形成除其它電氣元件之外的具有預(yù)定諧振頻率的振蕩電路以提高測量精度， 從而也能最終減小所需的潤滑油的測量體積。這種布置借助于諧振頻率的變化而極端靈敏地對所述線圈的感應(yīng)率或所述電容器的介電常數(shù)的變化作出反應(yīng)。因此，可以獲得一種極端靈敏的測量儀表，借助于該極端靈敏的測量儀表，可以通過具有這種布置的本發(fā)明獲得關(guān)于不同組成的并且使用非常小的樣品體積的非常高的測量精度，其中還可以耦合具有不同諧振頻率的多個振蕩電路。在這方面，自然應(yīng)該理解，所述潤滑油還可以被填充到適當(dāng)構(gòu)成的線圈中，這導(dǎo)致取決于污染物的感應(yīng)率的變化。自然地，還可以將對應(yīng)地制備好的電容器或?qū)?yīng)地制備好的線圈結(jié)合到測量電路中。此外，還可以適當(dāng)?shù)厥褂弥T如測量頻率或測量振幅的其它方面，以例如提高測量精度或者利用諸如諧振表征的某些現(xiàn)象。因此，例如可在測量主體(即，例如填充有油的電容器)處提供電加熱或不同操作的加熱，以使得能在限定的溫度下進行測量，其中，例如能特別滿意地測量某一張弛過程。此外，對應(yīng)的操縱方法對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是公知的， 通過這些操縱方法的使用可以特別滿意地確定所關(guān)注的方面。自然地應(yīng)當(dāng)理解，為了提高測量精度，例如，通過本身通常已知的適當(dāng)?shù)膫鞲衅鬟€能確定其它方面。因此，例如，可以設(shè)置這樣的傳感器，這些傳感器能在測量期間監(jiān)控溫度或者自動監(jiān)控可用于當(dāng)前測量的潤滑油的量，以使得必要時能相應(yīng)地校正直接測量尺寸。優(yōu)選地，通過所述汽缸壁中的適當(dāng)?shù)拈_口來收集潤滑油，以使得能根據(jù)位置和/ 或時間取樣。這能發(fā)生是例如由于在所述汽缸和/或所述環(huán)組件中存在有相對于環(huán)境而言的超壓，從而潤滑油通過所述汽缸壁中的所述開口而被供給到收集系統(tǒng)和/或測量系統(tǒng)。對于根據(jù)二沖程結(jié)構(gòu)類型和根據(jù)四沖程結(jié)構(gòu)類型的活塞式發(fā)動機，都將產(chǎn)生所提及的存在于所述環(huán)組件中的相對于環(huán)境而言的超壓，使得根據(jù)本發(fā)明的測量原理既可用于二沖程活塞式馬達(dá)又可用于四沖程活塞式馬達(dá)。然而，有利地，也可以通過掃氣狹縫提取潤滑油。當(dāng)所述活塞在沿朝向所述下死點的方向運動的情況下經(jīng)過通向所述接收器空間的所述掃氣狹縫時，來自始終存儲一定量的潤滑油的活塞環(huán)槽和/或所述活塞環(huán)組件的潤滑油借助于存在于所述活塞環(huán)組件中的超壓而被以潤滑油云的形式吹入所述接收器空間內(nèi)，然后借助于適當(dāng)?shù)氖占O(shè)備在所述接收器空間中從所述潤滑油云收集所述潤滑油。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的，氣體壓力穿過類似于迷宮式密封件的所述活塞環(huán)組件并且和存在于所述活塞環(huán)組件中的所述潤滑油一起被存儲在那里，因此只要所述活塞環(huán)組件密封地位于所述汽缸壁的所述跑合面處，所述氣體壓力就幾乎不會泄漏。假如所述活塞在其沿朝向所述下死點UT的方向減壓運動時經(jīng)過所述掃氣狹縫，則存儲在所述活塞環(huán)組件中的所述氣體和存儲在所述活塞環(huán)組件中的所述潤滑油一起能經(jīng)由所述掃氣狹縫以潤滑油云的形式突然地逸入所述接收器空間，由此所述接收器空間自然受到了潤滑油的嚴(yán)重污染。因此，該通常是負(fù)面的副作用可以通過本發(fā)明被肯定地充分利用。然而，可能會出現(xiàn)以下情況，所述活塞環(huán)組件中的所述氣體壓力在根據(jù)二沖程結(jié)構(gòu)類型和四沖程結(jié)構(gòu)類型的非渦輪增壓活塞式發(fā)動機燃燒之后的膨脹沖程結(jié)束時不再基本上高于環(huán)境壓力，因此使用根據(jù)本發(fā)明的集油設(shè)備將不能產(chǎn)生足夠大量的油。這種情況是能補救的，因為能從外界塑性地施加負(fù)壓，所述負(fù)壓例如能由位于所使用的油/氣分離器的出氣側(cè)上的鼓風(fēng)機產(chǎn)生。因此，在所述活塞環(huán)組件和所述所用的油/氣分離器的出氣側(cè)之間再次產(chǎn)生足夠大的壓差，由此，對于非渦輪增壓活塞式馬達(dá)也能保證所述集油系統(tǒng)和所述測量系統(tǒng)的功能。在根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)控裝置的優(yōu)選實施方式中，所述集油設(shè)備包括集油口，所述集油口被設(shè)置在所述汽缸壁處，位于所述活塞的所述下死點和所述汽缸蓋之間。在這方面，所述集油設(shè)備尤其包括可由控制設(shè)備致動的集油閥。在這方面，所述活塞式內(nèi)燃機可以是具有掃氣狹縫的縱向掃氣內(nèi)燃機，尤其是慢速運行的二沖程大型柴油機，其中，所述集油口優(yōu)選地被布置在所述掃氣狹縫的區(qū)域中，使得經(jīng)由所述掃氣狹縫排出的潤滑油可收集到所述集油口。在這方面，自然應(yīng)當(dāng)理解，所述活塞式內(nèi)燃機還可以是根據(jù)四沖程原理操作的內(nèi)燃機。當(dāng)所述活塞式內(nèi)燃機是四沖程活塞式內(nèi)燃機時，所述集油口優(yōu)選地被布置在所述汽缸處，位于所述活塞在上死點的頂側(cè)位置和所述活塞在下死點的底側(cè)位置之間，使得可通過所述集油口從所述汽缸收集潤滑油。所述集油設(shè)備在所述汽缸處的適當(dāng)?shù)挠涂趦?yōu)選地位于在所述上死點的活塞頂?shù)奈恢煤驮谒鱿滤傈c的所述活塞的所述活塞環(huán)組件的最底下的環(huán)之間。借助于所述汽缸壁的所述集油設(shè)備的所述開口的這種布置，尤其是能確保，可基本上從通過所述集油設(shè)備相關(guān)地弄濕的四沖程發(fā)動機的活塞環(huán)的整個跑合面收集潤滑油。所述集油設(shè)備特別優(yōu)選地包括集油空間，所述集油空間優(yōu)選地是所述汽缸壁的一體部分，其中在所述集油空間中收集到的潤滑油可經(jīng)由所述集油口被供給到所述測量裝置。通常設(shè)置有至少兩個集油口，所述至少兩個集油口沿周向和/或關(guān)于軸向相互偏離地布置在所述汽缸處，其中所述集油口被設(shè)計成使得在具體實施方式
中潤滑油流速是可設(shè)定的。在這方面，所述測量系統(tǒng)有利地包括電磁測量單元，尤其是用于以振幅相關(guān)和/ 或頻率相關(guān)和/或頻率無關(guān)的方式確定所收集到的測定量的潤滑油的電容、磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率和/或交流電導(dǎo)率和/或復(fù)電導(dǎo)率和/或復(fù)電阻的測量單元，其中所述監(jiān)控裝置優(yōu)選地能小型化地直接設(shè)置在所述汽缸壁中。在本發(fā)明的不同實施方式中，所述測量設(shè)備包括X射線測量單元，該X射線測量單元尤其是用于確定所收集到的測定量的潤滑油的透射性質(zhì)和/或吸收性質(zhì)和/或反射性質(zhì)和/或熒光性質(zhì)。在另一個實施方式中，所述測量系統(tǒng)包括用于確定所收集到的測定量的潤滑油的光學(xué)透射性質(zhì)和/或光學(xué)吸收性質(zhì)和/或光學(xué)反射性質(zhì)和/或光學(xué)熒光性質(zhì)的光學(xué)測量單元，其中所述光學(xué)測量單元優(yōu)選地是紅外測量單元和/或紫外測量單元。在實踐中，所述測量系統(tǒng)可以尤其是用于確定所收集到的測定量的潤滑油的化學(xué)組分的化學(xué)測量設(shè)備，其中所述測量系統(tǒng)包括用于確定所收集到的測定量的潤滑油的含水量和/或金屬含量和/或用于確定含磷量和/或含硫量的測量設(shè)備，所述金屬含量尤其是鐵、鉻和/或釩的含量。本發(fā)明還涉及一種活塞式內(nèi)燃機，尤其是涉及具有根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)控裝置的二沖程大型柴油機或四沖程發(fā)動機，并且還涉及一種用于監(jiān)控活塞式內(nèi)燃機的部件的磨損狀態(tài)的監(jiān)控方法。根據(jù)本發(fā)明的所述監(jiān)控方法涉及一種用于監(jiān)控活塞式內(nèi)燃機的監(jiān)控方法，所述活塞式內(nèi)燃機包括汽缸，所述汽缸具有汽缸蓋和設(shè)置在所述汽缸的汽缸壁處的跑合面，在所述汽缸中布置有活塞，該活塞能在下死點和上死點之間沿著所述跑合面在軸向上往復(fù)移動，使得所述活塞、所述汽缸蓋以及所述汽缸壁在所述汽缸中形成燃燒空間以燃燒燃料和空氣的混合物。在這方面，為從所述汽缸收集潤滑油而設(shè)置有集油設(shè)備，并且在操作狀態(tài)下，預(yù)定的測定量的潤滑油被從所述汽缸供給到測量設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明，所述測定量的潤滑油被直接從所述汽缸的所述跑合面和/或直接從所述燃燒空間和/或直接從所述活塞的活塞環(huán)組件供給到所述集油設(shè)備。為實施根據(jù)本發(fā)明所述的監(jiān)控方法，所述集油設(shè)備優(yōu)選地包括集油口，所述集油口被設(shè)置在所述汽缸壁處，位于所述活塞的所述下死點和所述汽缸蓋之間。所述集油設(shè)備尤其包括可由控制設(shè)備致動的集油閥，以使得在操作狀態(tài)下，預(yù)定量的潤滑劑能被引導(dǎo)出所述汽缸。在這方面，所述活塞式內(nèi)燃機例如是具有掃氣狹縫的縱向掃氣的內(nèi)燃機，尤其是慢速運行的二沖程大型柴油機，并且所述集油口被布置在所述掃氣狹縫的區(qū)域中，使得經(jīng)由所述掃氣狹縫排出的潤滑油在操作狀態(tài)下通過所述集油口被收集。自然應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)本發(fā)明所述的監(jiān)控方法自然也能成功地用于根據(jù)四沖程原理操作的內(nèi)燃機。所述集油設(shè)備特別優(yōu)選地包括用于實施根據(jù)本發(fā)明所述的監(jiān)控方法的集油空間， 所述集油空間優(yōu)選地是所述汽缸壁的一體部分，以使得在所述集油空間中收集到的潤滑油可供給到所述測量設(shè)備，尤其是還能經(jīng)由所述集油口而被供給。在實踐中，通常設(shè)置有至少兩個集油口，所述至少兩個集油口被沿周向和/或關(guān)于軸向相互偏離地布置在所述汽缸處，以使得能從所述汽缸的不同位置取得潤滑油的樣品，其中所述集油口優(yōu)選地被設(shè)計成使得潤滑油流速是可被設(shè)定的，優(yōu)選地使得潤滑油流速可被自動設(shè)定。為了實施根據(jù)本發(fā)明所述的監(jiān)控方法，所述測量系統(tǒng)特別優(yōu)選地包括電磁測量單元，使得尤其是能對所收集到的測定量的潤滑油的電容、磁導(dǎo)率、直流電導(dǎo)率和/或交流電導(dǎo)率和/或復(fù)電導(dǎo)率和/或復(fù)電阻進行振幅相關(guān)的和/或頻率相關(guān)的和/或頻率無關(guān)的確定。在另一個實施方式中，所述測量系統(tǒng)包X射線測量單元，使得尤其能對所收集到的測定量的潤滑油的透射性質(zhì)和/或吸收性質(zhì)和/或反射性質(zhì)和/或熒光性質(zhì)進行確定。在另一個具體實施方式
中，所述測量系統(tǒng)包括光學(xué)測量單元，使得尤其能對所收集到的測定量的潤滑油的光學(xué)透射性質(zhì)和/或光學(xué)吸收性質(zhì)和/或光學(xué)反射性質(zhì)和/或光學(xué)熒光性質(zhì)進行確定，其中紅外測量單元和/或紫外測量單元優(yōu)選地被用作光學(xué)測量單兀。在實踐中，所述測量系統(tǒng)常常包括化學(xué)測量單元，使得能對所收集到的測定量的潤滑油的化學(xué)組分進行確定，其中尤其優(yōu)選的是，能利用所述測量單元確定所收集到的測定量的潤滑油的含水量和/或金屬含量、和/或磷含量和/或硫的含量，所述金屬含量尤其是鐵、鉻和/或釩含量。對由所述測量設(shè)備記錄的數(shù)據(jù)進行評價，尤其是借助于查閱表和/或借助于預(yù)定的數(shù)學(xué)函數(shù)和/或借助于標(biāo)定進行評價，其中尤其是對所述活塞式內(nèi)燃機的部件的磨損狀態(tài)，尤其是所述活塞和/或活塞環(huán)和/或所述汽缸壁的所述跑合面和/或氣體交換閥和/ 或不同的發(fā)動機部件的磨損狀態(tài)進行確定。對所收集到的所述測定量的潤滑油的測量的評價尤其優(yōu)選地是針對每一發(fā)動機循環(huán)進行，其中，預(yù)定的測定量的潤滑油尤其選選地是在預(yù)定次數(shù)的發(fā)動機循環(huán)期間收集的，并且對所述預(yù)定的測定量的潤滑油進行測量并對測量進行評價。通過對完整測量數(shù)據(jù)的評價，例如，用于維護預(yù)定的發(fā)動機部件的維護時間點優(yōu)選地是自動確定的。根據(jù)所收集到的測定量的潤滑油的測量結(jié)果，自然也能控制和/或調(diào)節(jié)所述活塞式內(nèi)燃機。與實踐特別相關(guān)的本發(fā)明的具體實施方式
是“自調(diào)節(jié)潤滑系統(tǒng)”，即，基本上電子調(diào)節(jié)的潤滑系統(tǒng)，所述潤滑系統(tǒng)確保了油膜的非常均勻且有效的性質(zhì)，同時減小了油膜上的負(fù)載并且防止了沿汽缸套的周向和軸向?qū)嶋H上在所有操作條件下的油膜退化。因此，本發(fā)明關(guān)注，假如對應(yīng)的潤滑劑膜性質(zhì)不再與預(yù)定的參數(shù)界限對應(yīng)或落在參數(shù)界限之下或之上，則不變地更新調(diào)整所述潤滑系統(tǒng)的操作參數(shù)，諸如潤滑油進給速度、 潤滑油的豎直和/或水平分布、注入頻率等。此外，潤滑油和潤滑油膜的質(zhì)量和/或特性取決于操作所述內(nèi)燃機的操作條件，例如，負(fù)載、掃氣空氣的濕度、燃料中的含硫量、燃料質(zhì)量、潤滑油的質(zhì)量等。假如，例如兩個或更多個集油口被設(shè)置在所述汽缸處，且所述兩個或更多個集油口沿軸向和/或沿周向相互偏離，則例如可以在所述汽缸的不同位置直接從活塞主組件或從所述汽缸套的跑合面收集潤滑油，可以借助于根據(jù)本發(fā)明所述的測量設(shè)備來分析潤滑油，并且從該分析產(chǎn)生潤滑油膜的性質(zhì)在所述汽缸的整個所述跑合面上的分布的一種“映射”。因此，能根據(jù)來自由此獲得的測量數(shù)據(jù)的時間和/或位置通過適當(dāng)?shù)目刂坪?或調(diào)節(jié)來控制和/或調(diào)節(jié)潤滑油在所述汽缸的所述跑合面上的供應(yīng)，使得能永久并自動地確保所述潤滑油膜在所述汽缸的整個跑合面上的均勻的性能和質(zhì)量。如參照

圖1示意性地示出的，優(yōu)選地，分別在汽缸3的第一集油口 81處從上部區(qū)域OB和在第二集油口 81處從下部區(qū)域UB收集潤滑油9，由此收集到的潤滑油9的性質(zhì)，諸如堿度(BN值)、含鐵量、含水量等能在兩個測量設(shè)備Ml和M2中被分別分析并且被提供給具有數(shù)據(jù)采集單元的數(shù)據(jù)處理裝置DV。在本實施例中，下部的第二集油口 81位于掃氣狹縫 11的區(qū)域中，以使得能通過下部的第二集油口 81從活塞環(huán)組件收集潤滑油9，而上部的第一集油口直接從汽缸3的跑合面收集潤滑油。在這方面，汽缸3具有以本身公知的方式設(shè)置的多個潤滑油噴嘴，為了清楚起見， 在圖1中未示出這些噴嘴，借助于這些噴嘴，能以預(yù)定方案將新鮮的潤滑油施加到汽缸3的跑合面51上。在這方面，多個潤滑油噴嘴被沿周向和垂直方向相互間隔開地設(shè)置在所述汽缸3處。數(shù)據(jù)處理裝置DV取決于汽缸套3的位置根據(jù)汽缸套3中的活塞6的活塞環(huán)組件的潤滑油9的分別測量的性質(zhì)來確定潤滑油的新的供給參數(shù)ZP，諸如潤滑油的量、將潤滑油供給到汽缸內(nèi)的頻率等，由此潤滑油膜與預(yù)定的公稱值參數(shù)的偏差被再次補償，以使得能借助于本發(fā)明在每個時間點并且在汽缸3的跑合面51上的每個位置使?jié)櫥湍ぷ顑?yōu)化。 如此重新確定的新的供給參數(shù)ZP被進一步提供給潤滑油控制器SK，該潤滑油控制器SK設(shè)定經(jīng)由多個潤滑噴嘴的潤滑油9的進一步供給，以使得如前所述的，在所述汽缸3的整個跑合面51上使?jié)櫥湍ぷ顑?yōu)化。在根據(jù)圖1的具體實施方式
中重要的是，潤滑油9被從汽缸3的上部區(qū)域OB和汽缸3的下部區(qū)域UB分別收集和分析。在汽缸3的上部區(qū)域OB收集的潤滑油9例如直接源于跑合面51。從而能確保當(dāng)活塞6不經(jīng)過上部集油口 81時，汽缸3的上部區(qū)域OB中的集油口 81取得潤滑油9的樣品。相反，當(dāng)活塞6經(jīng)過掃氣狹縫11時，掃氣狹縫11處的下部集油口 81因而準(zhǔn)確地收集潤滑油9的樣品。因此，在汽缸3的下部區(qū)域UB中收集的潤滑油9的樣品直接源于活塞6的活塞環(huán)組件，這是因為活塞環(huán)組件中的超壓通過掃氣狹縫11 被排出，因此在活塞環(huán)組件中收集的潤滑油9被吹出活塞環(huán)組件，使得能從然后經(jīng)過下部區(qū)域UB中的集油口 81吹出活塞環(huán)組件的潤滑油9中取得潤滑油9的樣品。假如，例如，汽缸中的潤滑油的BN值應(yīng)被最優(yōu)化，則能以下列方式實現(xiàn)該最優(yōu)化。 如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的，潤滑油的BN值是潤滑油的堿性性能的量度標(biāo)準(zhǔn)，即對于其堿度的測量。在這方面，潤滑油必須具有一定的堿度，因為具有非常強的侵蝕性的酸可能例如由于燃燒過程而出現(xiàn)在汽缸中，所述酸必須盡可能被中和，以使得這些酸盡可能不會腐蝕汽缸中的各個部件，諸如活塞、跑合面、活塞環(huán)、排氣閥等。為此，要求汽缸中的潤滑油的最小BN值，這可能取決于特定的馬達(dá)、操作條件以及其它操作參數(shù)。在這方面，在根據(jù)本發(fā)明所述的監(jiān)控方法的具體實施方式
中，例如在所述活塞環(huán)
12組件中收集的潤滑油的BN值最初被調(diào)節(jié)成預(yù)定最小BN值，該最小BN值例如可具有預(yù)定的公稱值BN = 5。自然地，在不同的馬達(dá)中或?qū)τ诓煌牟僮鳁l件，該預(yù)定的公稱值BN = 5 可具有非常不同于BN =5的值。在這方面，如有可能，實質(zhì)上也不應(yīng)該超過例如BN = 5的預(yù)定的最小公稱值，這是因為公稱值也是針對所供給的潤滑油的量的量度標(biāo)準(zhǔn)，僅僅為了成本的原因，該公稱值也應(yīng)該同時被最優(yōu)化和/或最小化。因為存在于所述活塞環(huán)中的潤滑油是在膨脹沖程時從所述跑合面收集到所述汽缸套的整個高度上的，所以BN值表示沿源于所述活塞環(huán)組件的潤滑油的軸向在所述跑合面的高度范圍內(nèi)的BN值分布的比平均值。為此，由于試圖盡可能地將源于所述汽缸的所述上部區(qū)域的潤滑油的BN值設(shè)定為與從處在所述掃氣狹縫的區(qū)域中的所述活塞環(huán)組件吹出的潤滑油的BN值相同，因此基本上能沿著汽缸軸線沿垂直方向在所述汽缸套的高度范圍內(nèi)均勻地設(shè)定BN值。理想地，當(dāng)在所述掃氣狹縫的區(qū)域中測量BN值時，來自所述汽缸的所述上部區(qū)域的潤滑油的BN值等于來自所述活塞環(huán)組件的潤滑油的BN值。在這種情況下，沿著所述汽缸軸線的BN值必須基本上相等。在這方面，通過設(shè)定供給參數(shù)，即通過調(diào)節(jié)經(jīng)由所述潤滑油噴嘴的潤滑油的供給， 進行BN值的調(diào)節(jié)，所述潤滑油噴嘴優(yōu)選地可在各自的特定的組中被單獨地或分別地致動。自然應(yīng)當(dāng)理解，因為沿所述汽缸套的周向也設(shè)置有多個集油口，所以也能沿周向均勻地即均一地設(shè)定BN值。因此，首次可以借助于本發(fā)明沿周向和垂直方向在所述汽缸的整個跑合面上將潤滑油的BN值均勻地設(shè)定為基本上相同的值，其中還另外實現(xiàn)了潤滑油消耗量的最小化和最優(yōu)化，因為BN值也同時被調(diào)節(jié)成例如BN = 5的預(yù)定的最優(yōu)BN值。自然應(yīng)當(dāng)理解，也可借助于本發(fā)明均一地在所述跑合面范圍內(nèi)以類似的方式將潤滑油的其它參數(shù)完全類似地最優(yōu)化成預(yù)定值。此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員自然立即清楚，最優(yōu)化方法的上述步驟將僅僅以實施例方式來理解，并且尤其是，上述步驟也可以按不同順序發(fā)生，或者可以引入附加步驟，或者在其它簡單的情況下也可以省略特定的最優(yōu)化步驟。本發(fā)明還涉及一種用于確定活塞式內(nèi)燃機用流體的組分的測量設(shè)備，所述流體尤其是油，特別是潤滑油或燃料。在這方面，根據(jù)本發(fā)明所述的測量設(shè)備包括電磁測量單元， 尤其是用于以振幅相關(guān)和/或頻率無關(guān)的方式確定預(yù)定的測定量的流體的電容、磁導(dǎo)率、 直流電導(dǎo)率和/或交流電導(dǎo)率和/或復(fù)電導(dǎo)率和/或復(fù)電阻的測量單元。在不同的實施方式中，所述測量設(shè)備可包括尤其是用于確定所述測定量的流體的透射性質(zhì)和/或吸收性質(zhì)和/或反射性質(zhì)和/或熒光性質(zhì)的X射線測量單元。在另一個實施方式中，所述測量設(shè)備可包括用于確定所述測定量的流體的光學(xué)透射性質(zhì)和/或光學(xué)吸收性質(zhì)和/或光學(xué)反射性質(zhì)和/或光學(xué)熒光性質(zhì)的光學(xué)測量單元，其中所述光學(xué)測量單元優(yōu)選地是紅外測量單元和/或紫外測量單元。在實踐中，所述測量設(shè)備常常包括用于確定所收集到的測定量的流體的化學(xué)組分的化學(xué)測量單元，其中，在具體實施方式
中，所述測量系統(tǒng)是用于確定所收集到的測定量的流體的含水量和/或金屬含量、和/或用于確定磷含量和/或硫含量的測量設(shè)備，所述金屬含量尤其是鐵、鉻和/或釩的金屬含量。
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本發(fā)明還涉及一種用于確定活塞式內(nèi)燃機用流體的組分的測量方法，所述流體尤其是油，特別是潤滑油或燃料。在這方面，根據(jù)本發(fā)明使用測量設(shè)備，所述測量設(shè)備包括電磁測量單元，以使得尤其能對所收集到的測定量的潤滑油的電容、磁導(dǎo)率、直流電導(dǎo)率和/ 或交流電導(dǎo)率和/或復(fù)電導(dǎo)率和/或復(fù)電阻進行振幅相關(guān)和/或頻率相關(guān)和/或頻率無關(guān)的確定。在根據(jù)本發(fā)明所述的測量方法的不同實施方式中，所述測量設(shè)備包括X射線測量單元，以使得尤其能對所述測定量的流體的透射性質(zhì)和/或吸收性質(zhì)和/或反射性質(zhì)和/ 或熒光性質(zhì)進行確定。在另一個實施方式中，所述測量設(shè)備包括如同電磁測量單元的光學(xué)測量單元，以使得尤其能對所述測定量的流體的光學(xué)透射性質(zhì)和/或光學(xué)吸收性質(zhì)和/或光學(xué)反射性質(zhì)和/或光學(xué)熒光性質(zhì)進行確定，其中優(yōu)選地，紅外測量單元和/或紫外測量單元被用作所述光學(xué)測量單元。在與實踐特別相關(guān)的實施方式中，所述測量設(shè)備包括化學(xué)測量單元，以使得尤其能對所述測定量的流體的化學(xué)組分進行確定，其中尤其優(yōu)選地是利用所述測量設(shè)備來確定所收集到的測定量的流體的含水量和/或金屬含量、和/或磷含量和/或硫含量，所述金屬含量尤其是鐵、鉻和/或釩的含量。特別地，對由所述測量設(shè)備記錄的數(shù)據(jù)進行評價，尤其是借助于查閱表和/或借助于預(yù)定的數(shù)學(xué)函數(shù)和/或借助于標(biāo)定進行評價，從而從評價結(jié)果來確定所述活塞式內(nèi)燃機的部件的磨損狀態(tài)，尤其是確定活塞和/或活塞環(huán)和/或汽缸壁的跑合面和/或氣體交換閥和/或不同發(fā)動機部件的磨損狀態(tài)。在優(yōu)選實施方式中，針對每一發(fā)動機循環(huán)對所收集到的測定量的流體的測量進行評價；然而，或者在預(yù)定次數(shù)的發(fā)動機循環(huán)期間收集預(yù)定的測定量的流體，并且對所述預(yù)定的測定量的流體進行測量，并對測量進行評價。利用本發(fā)明的測量方法時，例如，也能優(yōu)選地自動確定用于維護預(yù)定的發(fā)動機部件的維護時間點，或者也能根據(jù)所收集到的測定量的潤滑油的測量結(jié)果控制和/或調(diào)節(jié)所述活塞式內(nèi)燃機。在下面將參照更多的附圖更詳細(xì)地說明本發(fā)明。示意圖中示出了 圖1是用于使汽缸跑合面上的潤滑油膜最優(yōu)化的裝置；圖2是根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)控裝置的簡單的第一實施方式；圖3是具有位于汽缸的上部區(qū)域的附加的集油口的根據(jù)圖2的第二實施方式；圖4是具有位于掃氣狹縫的區(qū)域中的多個集油口的根據(jù)圖2的不同的實施方式；圖5是潤滑油樣品的含鐵量(單位ppm)；圖6以每克潤滑油樣品中的KOH毫克數(shù)示出了潤滑油樣品的殘余堿度；圖7是潤滑油樣品的含水量(樣品質(zhì)量的百分比)的第一實施例；圖8是潤滑油樣品的含水量(樣品質(zhì)量的百分比)的第二實施例。因為已經(jīng)在上面詳細(xì)地討論了圖1，所以在下文中可以直接繼續(xù)進行圖2的描述。參照圖2，示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)控裝置的簡單的第一實施方式，在下面將總體上利用附圖標(biāo)記1來指示監(jiān)控裝置。用于監(jiān)控活塞式內(nèi)燃機2的部件的磨損狀態(tài)的圖2的監(jiān)控裝置1包括汽缸3，該汽缸具有汽缸蓋4和設(shè)置在汽缸3的汽缸壁5處的汽缸跑合面51?；钊?被布置成能在下死點和上死點之間沿著跑合面51在軸向A往復(fù)移動，使得活塞6、汽缸蓋4以及汽缸壁5形成用于燃燒汽缸3中的燃料和空氣的混合物的燃燒空間7。在這方面，為從汽缸3收集潤滑油9而設(shè)置有集油設(shè)備8，以使得能將潤滑油9的預(yù)定的測定量91從汽缸3供給到測量設(shè)備10。在這方面，在圖2的簡單的當(dāng)前實施方式中，僅有一個集油設(shè)備8被示例性地設(shè)置在汽缸3的下部區(qū)域UB中，位于掃氣狹縫11的區(qū)域中。在圖2中，活塞6當(dāng)前位于掃氣狹縫 11的區(qū)域中。如能清楚地看到的，潤滑油9形成的云被從活塞6的活塞環(huán)組件吹出通過掃氣狹縫11而進入到汽缸罩ZM的空間內(nèi)，該汽缸罩ZM的空間可經(jīng)由檢查門IT以本身已知的方式接近。附圖標(biāo)記KU指的是活塞底側(cè)的垂直區(qū)域。這里，潤滑油9的測定量91(即， 潤滑油樣品91)被從活塞6的活塞環(huán)組件直接供給到集油設(shè)備8，并且由例如參照圖1說明的分析和控制系統(tǒng)分析，并且因而能借助于該分析的結(jié)果調(diào)節(jié)和/或控制供給到汽缸3內(nèi)的潤滑油。圖3示出了具有位于汽缸3的上部區(qū)域OB中的附加集油口 81的根據(jù)圖2的第二實施方式。因此，圖3的實施例幾乎和圖1的相同。因此，借助于根據(jù)圖3的實施方式，能在汽缸的下部區(qū)域UB和汽缸的上部區(qū)域OB這兩個區(qū)域收集潤滑油9。在這方面，在這一點上必須明確注意到，下部區(qū)域UB中的集油口 81不必必須布置在掃氣狹縫11的區(qū)域中，而在特定情況下，例如也能布置在掃氣狹縫11上方。具體地，還可行的是，在沒有掃氣狹縫的情況下根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)控裝置1可被設(shè)置在馬達(dá)處。例如，設(shè)置在具有進氣閥的二沖程馬達(dá)或四沖程馬達(dá)處。參照圖4，示意地示出具有位于掃氣狹縫11的區(qū)域中的多個集油口 81的根據(jù)圖2 的不同的實施方式，其中在本實施例中，還明確地示例性示出了位于汽缸3的上部區(qū)域OB 中的兩個潤滑油點ST，為了清楚起見在其余的圖中沒有示出該潤滑油點ST。與圖4的實施方式中的情況一樣，當(dāng)多個集油口 81被沿周向設(shè)置時，借助于本發(fā)明可實現(xiàn)潤滑油質(zhì)量和 /或潤滑油參數(shù)尤其是沿周向的均一分布，當(dāng)設(shè)置有多個潤滑油點ST并使其在汽缸3處沿周向分布時，也能特別滿意地實現(xiàn)潤滑油質(zhì)量和/或潤滑油參數(shù)的均一分布。下面的圖5至圖8示出了幾個具體的測量結(jié)果，這些測量結(jié)果是在不同的實驗室實驗中借助于根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)控裝置獲得的。圖5示出了以潤滑油樣品的含鐵量EG (單位ppm(百萬分之一))，該潤滑油樣品在汽缸3的汽缸壁WPN的集油口 81處被收集。在這方面，MPl是測量位置1，該測量位置1設(shè)置在掃氣狹縫11處，沿活塞沖程方向不低于潤滑噴嘴。MP2是位于掃氣狹縫處的測量位置 2，該測量位置2沿活塞沖程方向位于潤滑噴嘴下方。MP3是測量位置3，該測量位置3位于掃氣狹縫處，沿活塞沖程方向不低于潤滑噴嘴。由KURA指出的測量點與活塞下側(cè)空間排放裝置對應(yīng)。圖5還示出了，對于裝備有特定的潤滑系統(tǒng)以及活塞環(huán)和與其匹配的汽缸套處理形成的特定系統(tǒng)的特定的馬達(dá)類型(該特定的馬達(dá)類型已經(jīng)在潤滑系統(tǒng)的特定設(shè)置以及發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)和發(fā)動機載荷的特定組合下磨合了超過幾千運行小時的特定時間)而言，潤滑油樣品中的含鐵量如何取決于馬達(dá)處的取樣地點。潤滑油樣品中的含鐵量表示在馬達(dá)運行期間發(fā)生的磨料磨損和腐蝕磨損的組合。在活塞下側(cè)空間排放裝置KUEA處取得的樣品具有最低的含鐵量，而在相應(yīng)的掃氣狹縫處取得的來自測量位置MPl至MP3(這些位置MPl至MP3在圖5中由圖表中的三個十字表示)的全部樣品具有明顯更高的值，并且從汽缸壁中的抽氣口取得的樣品具有最高值。圖5的實例的測量精度大約是5ppm。這被解釋為來自直接位于汽缸壁中的抽氣口的樣品與汽缸壁上的潤滑油的狀態(tài)對應(yīng)得最好，而取自相應(yīng)的掃氣狹縫處的測量位置MPl至MP3的樣品已經(jīng)和一定量的未使用的油混合了，該一定量的未使用的油通過每個活塞沖程經(jīng)過活塞環(huán)被從位于汽缸套的上三分之一的潤滑點向下輸送到掃氣狹縫，并且因此而具有較低的含鐵量，因為新鮮的潤滑油僅具有大約7ppm的含鐵量。測量位置MP1、MP2以及MP3處的不同含鐵量表明潤滑油具有不同的質(zhì)量，對于所考慮的情況，這取決于測量位置相對于汽缸套的潤滑點的位置如何。來自活塞下側(cè)空間排放裝置的樣品具有最低的含鐵量，這表示與新鮮的未使用的潤滑油的更強烈的混合，并且樣品還可能被來自相鄰汽缸的潤滑油進一步污染。在圖6中，以每克潤滑油樣品中的KOH毫克數(shù)示出了潤滑油樣品的殘余堿度VA的
測量結(jié)果。在這方面，VA是以每克潤滑油樣品中的KOH毫克數(shù)表示的潤滑油樣品的殘余堿度 (堿值)，WPN是借助于汽缸的壁中的集油設(shè)備取出的壁樣品。MPl是沿活塞沖程方向不低于潤滑噴嘴的測量位置1，MP2是沿活塞沖程方向位于潤滑噴嘴下方的測量位置2，并且MP3 是沿活塞沖程方向不低于潤滑噴嘴的測量位置3。在圖6的圖表中與圖5中類似通過十字示出MP1、MP2以及MP3。在本實施例中，KURA也是活塞下側(cè)空間排放裝置。圖6示出了，對于構(gòu)造成具有特定的潤滑系統(tǒng)以及活塞環(huán)和與其匹配的汽缸套處理形成的特定系統(tǒng)的特定馬達(dá)類型(該特定馬達(dá)類型已經(jīng)在潤滑系統(tǒng)的某些設(shè)定下并且還關(guān)于馬達(dá)轉(zhuǎn)數(shù)和馬達(dá)載荷的特定組合磨合了幾千運行小時的特定時間)而言，潤滑油樣品中的殘余堿度如何取決于馬達(dá)中的取樣地點。在圖6的實施例中，作為添加劑被加到潤滑油中的堿度總計為每克潤滑油70mg Κ0Η，用于中和在馬達(dá)運行期間強含硫燃料燃燒產(chǎn)生的硫酸&S04。潤滑油樣品中的殘余堿度表示油的仍固有的中和硫酸的特性。假如潤滑油樣品中的殘余堿度的值已經(jīng)下降至零或朝著零下降，則不會發(fā)生中和或者發(fā)生不足的中和， 汽缸套的材料開始被腐蝕，由此潤滑油樣品中的含鐵量增大。在活塞下側(cè)空間排放裝置處取得的樣品仍表現(xiàn)出最高的殘余堿度，而取自相應(yīng)的掃氣狹縫處的測量位置1直到測量位置3的所有樣品都具有明顯較低的值，并且來自汽缸壁中的抽氣口的樣品具有大約為零的值。圖2的實施例的測量精度大約是每克潤滑油1.5mg Κ0Η。該結(jié)果被解釋為來自直接位于汽缸壁中的抽氣口的樣品最接近汽缸壁上的潤滑油的狀態(tài)，從而表示汽缸表面的腐蝕危險，而取自相應(yīng)的掃氣狹縫處的測量位置1至測量位置3的樣品已經(jīng)和一定量的未使用的油混合，該一定量的未使用的油通過每個活塞程沖由活塞環(huán)從位于汽缸套的上三分之一的潤滑點向下輸送到掃氣狹縫，并因此表現(xiàn)出了增大的殘余堿度含量。測量位置1、2以及 3處不同的殘余堿度含量表示潤滑油具有不同的質(zhì)量，對于所考慮的情況，這取決于測量位置相對于汽缸套中的潤滑點的位置如何。取自活塞底側(cè)空間排放裝置的樣品具有最高的殘余堿度含量，這表示新鮮的未使用的潤滑油的仍更強烈的混合，并且樣品還可能被相鄰汽缸的潤滑油進一步污染。圖7示出了潤滑油樣品的含水量(樣品質(zhì)量的百分比)的第一實施例。在這方面，圖7中的命名具有以下含意WG=油樣品的含水量(樣品質(zhì)量的百分比)
Sl=船用馬達(dá)組合1S2=船用馬達(dá)組合2S3=船用馬達(dá)組合3S4=船用馬達(dá)組合4Vl=汽缸潤滑變型1V2=汽缸潤滑變型2V3=汽缸潤滑變型3V4=汽缸潤滑變型4V5=汽缸潤滑變型5圖7清楚地示出了，在由圖1和圖2所示的測量位置MPl至MP3的樣品平均值形成的潤滑油樣品中的含水量，與用于操作活塞式內(nèi)燃機的環(huán)境空氣的濕度相關(guān)，并且實際上與為測量選擇的船(總計四個不同的船)無關(guān)并與安裝在所選擇的船的馬達(dá)上的汽缸潤滑變型以及潤滑系統(tǒng)的設(shè)定無關(guān)，所述馬達(dá)包括特定的潤滑系統(tǒng)、活塞環(huán)和與其匹配的汽缸套處理形成的特定系統(tǒng)。除情況“S3V4”之外，對于圖7所示的所有情況，馬達(dá)轉(zhuǎn)數(shù)和馬達(dá)負(fù)載的組合是相同的，由此可以示出潤滑油樣品中的含水量與負(fù)載的關(guān)系。最后，圖8示出了潤滑油樣品的含水量(樣品質(zhì)量的百分比)的第二實施例的測量結(jié)果，其中WG同樣是油樣品的含水量(樣品質(zhì)量的百分比)。ZSl是未使用的汽缸潤滑油，ZS2是穩(wěn)定操作狀態(tài)下的汽缸潤滑油，并且ZS3是負(fù)載增大的過度操作狀態(tài)下的潤滑油。圖8給人以深刻印象地示出了 在用于操作活塞式內(nèi)燃機的周圍空氣的濕度恒定的情況下，由圖1和圖3所示的測量位置MPl至MP3的樣品的平均值形成的潤滑油樣品中的含水量，與施加于馬達(dá)的馬達(dá)負(fù)載的類型相關(guān)。在潤滑系統(tǒng)的設(shè)置保持恒定的情況下進行測量(處于穩(wěn)定操作狀態(tài)的汽缸潤滑油)，其中根據(jù)螺槳定律，馬達(dá)以額定負(fù)載的25% 至50%被加載，然后該負(fù)載被維持40分鐘，然后根據(jù)螺槳定律，馬達(dá)以額定負(fù)載的50%至 75%被加載，該負(fù)載然后被維持40分鐘，最后馬達(dá)被加載到額定負(fù)載的100%，這持續(xù)總共四個小時。對于在同一日進行的具有相同的馬達(dá)和相同的設(shè)置(具有增大的負(fù)載并且處于過渡操作狀態(tài)的汽缸潤滑油)的不同測量，馬達(dá)被從額定負(fù)載的25%至100%連續(xù)加載，這持續(xù)大約40分鐘。表明馬達(dá)的更快的加載將導(dǎo)致潤滑油樣品中的更高的含水量，該更高的含水量被認(rèn)為對汽缸套的耐磨性是不利的。自然應(yīng)當(dāng)理解，在本申請的框架中描述的所有實施方式將僅僅通過實施例的方式來理解，而且，尤其是對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員明顯的每種適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合和/或每種擴展都由本發(fā)明的權(quán)利要求所覆蓋。
權(quán)利要求
1.一種用于監(jiān)控活塞式內(nèi)燃機O)的部件的磨損狀態(tài)的監(jiān)控裝置，所述活塞式內(nèi)燃機包括汽缸(3)，所述汽缸具有汽缸蓋(4)和設(shè)置在所述汽缸(3)的汽缸壁( 處的跑合面 (51)，在所述汽缸(3)中布置有活塞(6)，該活塞能在下死點和上死點之間沿著所述跑合面 (51)在軸向(A)上往復(fù)移動，使得所述活塞(6)、所述汽缸蓋以及所述汽缸壁( 在所述汽缸C3)中形成燃燒空間(7)以燃燒燃料和空氣的混合物，其中，為從所述汽缸C3)收集潤滑油(9)而設(shè)置有集油設(shè)備(8)，以使得潤滑油(9)的預(yù)定的測定量(91)能從所述汽缸 (3)供給到測量設(shè)備(10)，所述監(jiān)控裝置的特征在于，潤滑油(9)的所述測定量(91)能直接從所述汽缸( 的所述跑合面(51)、直接從所述燃燒空間(7)和/或直接從所述活塞(6) 的活塞環(huán)組件供給到所述集油設(shè)備(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控裝置，其中，所述集油設(shè)備(8)包括集油口(81)，所述集油口被設(shè)置在所述汽缸壁( 處，位于所述活塞(6)的所述下死點和所述汽缸蓋(4)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的監(jiān)控裝置，其中，所述集油設(shè)備(8)包括能由控制設(shè)備致動的集油閥。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的監(jiān)控裝置，其中，所述活塞式內(nèi)燃機( 是四沖程活塞式內(nèi)燃機0)，并且所述集油口(81)被布置在所述汽缸C3)處，位于所述活塞(6) 在上死點的頂側(cè)位置和所述活塞(6)在下死點的底側(cè)位置之間，使得能通過所述集油口 (81)從所述汽缸(3)收集所述潤滑油(9)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的監(jiān)控裝置，其中，所述活塞式內(nèi)燃機( 是具有掃氣狹縫(11)的縱向掃氣的內(nèi)燃機O)，尤其是慢速運行的二沖程大型柴油機O)，并且所述集油口(81)被布置在所述掃氣狹縫(11)的區(qū)域中，使得能通過所述集油口(81)收集經(jīng)由所述掃氣狹縫(11)排出的潤滑油(9)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的監(jiān)控裝置，其中，所述集油設(shè)備(8)包括集油空間(92)，所述集油空間優(yōu)選地是所述汽缸壁(5)的一體部分，并且所述集油空間(92)中收集的潤滑油能供給到所述測量設(shè)備(10)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的監(jiān)控裝置，其中，設(shè)置有至少兩個集油口 (81)，所述至少兩個集油口沿周向和/或關(guān)于所述軸向(A)相互偏離地布置在所述汽缸(3) 處。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的監(jiān)控裝置，其中，所述集油口(81)被設(shè)計成使得能設(shè)定潤滑油流速。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的監(jiān)控裝置，其中，所述測量設(shè)備(10)包括電磁測量單元，尤其是包括用于以振幅相關(guān)、頻率相關(guān)和/或頻率無關(guān)的方式確定所收集到的潤滑油(9)的所述測定量(91)的電容、磁導(dǎo)率、直流電導(dǎo)率、交流電導(dǎo)率、復(fù)電導(dǎo)率和/或復(fù)電阻的測量單元，其中，所述監(jiān)控裝置優(yōu)選地小型化地直接設(shè)置在所述汽缸壁(5)中。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的監(jiān)控裝置，其中，所述測量設(shè)備(10)包括X射線測量單元，該X射線測量單元尤其是用于確定潤滑油(9)的所收集到的所述測定量(91) 的透射性質(zhì)、吸收性質(zhì)、反射性質(zhì)和/或熒光性質(zhì)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的監(jiān)控裝置，其中，所述測量設(shè)備(10)包括用于確定潤滑油(9)的所收集到的所述測定量(91)的光學(xué)透射性質(zhì)、光學(xué)吸收性質(zhì)、光學(xué)反射性質(zhì)和/或光學(xué)熒光性質(zhì)的光學(xué)測量單元，其中，所述光學(xué)測量單元優(yōu)選地是紅外測量單元和/或紫外測量單元。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的監(jiān)控裝置，其中，所述測量設(shè)備(10)包括用于確定潤滑油(9)的所收集到的所述測定量(91)的化學(xué)組分的化學(xué)測量單元。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的監(jiān)控裝置，其中，所述測量設(shè)備(10)包括用于確定潤滑油(9)的所收集到的所述測定量(91)的含水量和/或金屬含量，和/或用于確定磷含量和/或硫含量的測量系統(tǒng)，所述金屬含量尤其是鐵、鉻和/或釩的含量。
14.一種具有根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的監(jiān)控裝置(1)的活塞式內(nèi)燃機，尤其是二沖程大型柴油機或四沖程發(fā)動機。
15.一種用于監(jiān)控活塞式內(nèi)燃機O)的部件的磨損狀態(tài)的監(jiān)控方法，所述活塞式內(nèi)燃機(2)包括汽缸(3)，所述汽缸( 具有汽缸蓋(4)和設(shè)置在所述汽缸( 的汽缸壁(5)處的跑合面(51)，在所述汽缸C3)中布置有活塞(6)，該活塞能在下死點和上死點之間沿著所述跑合面(51)在軸向(A)上往復(fù)移動，使得所述活塞(6)、所述汽缸蓋(4)以及所述汽缸壁 (5)在所述汽缸(3)中形成燃燒空間(7)以燃燒燃料和空氣的混合物，其中，為從所述汽缸 (3)收集潤滑油(9)而設(shè)置有集油設(shè)備(8)，并且在操作狀態(tài)下，潤滑油(9)的預(yù)定的測定量(91)被從所述汽缸C3)供給到測量設(shè)備(10)，所述監(jiān)控方法的特征在于，將潤滑油(9) 的所述測定量(91)直接從所述汽缸(3)的所述跑合面(51)、直接從所述燃燒空間(7)和/ 或直接從所述活塞(6)的活塞環(huán)組件供給到所述集油設(shè)備(8)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的監(jiān)控方法，其中，所述集油設(shè)備(8)包括集油口(81)，所述集油口被設(shè)置在所述汽缸壁( 處，位于所述活塞(6)的所述下死點和所述汽缸蓋(4)之間。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的監(jiān)控方法，其中，所述集油設(shè)備(8)包括能由控制設(shè)備致動的集油閥，并且在操作狀態(tài)下，預(yù)定量的潤滑油(9)被引導(dǎo)出所述汽缸(3)。
18.根據(jù)權(quán)利要求15至17中的任一項所述的監(jiān)控方法，其中，所述活塞式內(nèi)燃機(2) 是具有掃氣狹縫(11)的縱向掃氣的內(nèi)燃機O)，尤其是慢速運行的二沖程大型柴油機0)， 并且所述集油口(81)被布置在所述掃氣狹縫(11)的區(qū)域中，使得經(jīng)由所述掃氣狹縫(11) 排出的潤滑油(9)通過所述集油口(81)收集。
19.根據(jù)權(quán)利要求15至18中的任一項所述的監(jiān)控方法，其中，所述集油設(shè)備(8)包括集油空間(92)，所述集油空間優(yōu)選地是所述汽缸壁(5)的一體部分，并且所述集油空間 (92)中收集的潤滑油被供給到所述測量設(shè)備(10)。
20.根據(jù)權(quán)利要求15至19中的任一項所述的監(jiān)控方法，其中，設(shè)置有至少兩個集油口 (81)，所述至少兩個集油口沿周向和/或關(guān)于所述軸向(A)相互偏離地布置在所述汽缸(3) 處，以使得能從所述汽缸(3)中的不同位置取得潤滑油(9)的樣品。
21.根據(jù)權(quán)利要求15至20中的任一項所述的監(jiān)控方法，其中，所述集油口(81)被設(shè)計成使得能設(shè)定潤滑油流速，優(yōu)選地使得能自動設(shè)定潤滑油流速。
22.根據(jù)權(quán)利要求15至21中的任一項所述的監(jiān)控方法，其中，所述測量設(shè)備(10)包括電磁測量單元，并且尤其是對潤滑油(9)的所收集到的所述測定量(91)的電容、磁導(dǎo)率、直流電導(dǎo)率、交流電導(dǎo)率、復(fù)電導(dǎo)率和/或復(fù)電阻進行振幅相關(guān)、頻率相關(guān)和/或頻率無關(guān)的確定。
23.根據(jù)權(quán)利要求15至22中的任一項所述的監(jiān)控方法，其中，所述測量設(shè)備(10)包括X射線測量單元，并且尤其是對潤滑油(9)的所收集到的所述測定量(91)的透射性質(zhì)、 吸收性質(zhì)、反射性質(zhì)和/或熒光性質(zhì)進行確定。
24.根據(jù)權(quán)利要求15至23中的任一項所述的監(jiān)控方法，其中，所述測量設(shè)備(10)包括光學(xué)測量單元，并且尤其是對潤滑油(9)的所收集到的所述測定量(91)的光學(xué)透射性質(zhì)、 光學(xué)吸收性質(zhì)、光學(xué)反射性質(zhì)和/或光學(xué)熒光性質(zhì)進行確定，其中，將紅外測量單元和/或紫外測量單元優(yōu)選地用作所述光學(xué)測量單元。
25.根據(jù)權(quán)利要求15至M中的任一項所述的監(jiān)控方法，其中，所述測量設(shè)備(10)包括化學(xué)測量單元，并且對潤滑油(9)的所收集到的所述測定量(91)的化學(xué)組分進行確定。
26.根據(jù)權(quán)利要求15至25中的任一項所述的監(jiān)控方法，其中，通過所述測量設(shè)備(10) 來確定潤滑油(9)的所收集到的所述測定量(91)的含水量、金屬含量和/或磷含量和/或硫含量，所述金屬含量尤其是鐵、鉻和/或釩的含量。
27.根據(jù)權(quán)利要求15至沈中的任一項所述的監(jiān)控方法，其中，對由所述測量設(shè)備(10) 記錄的數(shù)據(jù)進行評價，尤其是借助于查閱表、借助于預(yù)定的數(shù)學(xué)函數(shù)和/或借助于標(biāo)定進行評價，并且因此確定所述活塞式內(nèi)燃機O)的部件的磨損狀態(tài)，尤其是確定所述活塞 (6)、活塞環(huán)、所述汽缸壁( 的所述跑合面(51)、氣體交換閥和/或不同發(fā)動機部件的磨損狀態(tài)。
28.根據(jù)權(quán)利要求15至27中的任一項所述的監(jiān)控方法，其中，對于每一發(fā)動機循環(huán)，對潤滑油(9)的所收集到的所述測定量(91)的測量進行評價。
29.根據(jù)權(quán)利要求15至觀中的任一項所述的監(jiān)控方法，其中，在預(yù)定次數(shù)的發(fā)動機循環(huán)期間收集潤滑油(9)的預(yù)定的測定量(91)，并且對潤滑油(9)的所述預(yù)定的測定量(91) 進行測量并對測量進行評價。
30.根據(jù)權(quán)利要求15至四中的任一項所述的監(jiān)控方法，其中，用于維護預(yù)定的發(fā)動機部件的維護時間點優(yōu)選地是自動確定的。
31.根據(jù)權(quán)利要求15至30中的任一項所述的監(jiān)控方法，其中，根據(jù)潤滑油(9)的所收集到的所述測定量(91)的測量結(jié)果來控制和/或調(diào)節(jié)所述活塞式內(nèi)燃機O)。
32.一種用于確定活塞式內(nèi)燃機用流體的組分的測量設(shè)備，所述流體尤其是油，特別是潤滑油(9)或燃料，所述測量設(shè)備的特征在于，測量系統(tǒng)包括電磁測量單元，尤其是用于以振幅相關(guān)、頻率相關(guān)和/或頻率無關(guān)的方式確定流體的預(yù)定的測定量的電容、磁導(dǎo)率、直流電導(dǎo)率、交流電導(dǎo)率、復(fù)電導(dǎo)率和/或復(fù)電阻的測量單元。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的測量設(shè)備，其中，所述測量系統(tǒng)包括尤其是用于確定流體的所述測定量(91)的透射性質(zhì)、吸收性質(zhì)、反射性質(zhì)和/或熒光性質(zhì)的X射線測量單元。
34.根據(jù)權(quán)利要求32或33所述的測量設(shè)備，其中，所述測量設(shè)備(10)包括用于確定流體的所述測定量(91)的光學(xué)透射性質(zhì)、光學(xué)吸收性質(zhì)、光學(xué)反射性質(zhì)和/或光學(xué)熒光性質(zhì)的光學(xué)測量單元，其中，所述光學(xué)測量單元優(yōu)選地是紅外測量單元和/或紫外測量單元。
35.根據(jù)權(quán)利要求32至34中的任一項所述的測量設(shè)備，其中，所述測量設(shè)備(10)包括用于確定流體的所收集到的所述測定量(91)的化學(xué)組分的化學(xué)測量單元。
36.根據(jù)權(quán)利要求32至35中的任一項所述的測量設(shè)備，其中，所述測量設(shè)備用于確定流體的所收集到的所述測定量(91)的含水量、金屬含量和/或磷含量和/或硫含量，所述金屬含量尤其是鐵、鉻和/或釩的含量。
37.一種用于確定活塞式內(nèi)燃機用流體的組分的測量方法，所述流體尤其是油，特別是潤滑油(9)或燃料，所述測量方法的特征在于使用測量設(shè)備(10)，所述測量設(shè)備(10)包括電磁測量單元，并且尤其是對潤滑油的所收集到的測定量的電容、磁導(dǎo)率、直流電導(dǎo)率、交流電導(dǎo)率、復(fù)電導(dǎo)率和/或復(fù)電阻進行振幅相關(guān)、頻率相關(guān)和/或頻率無關(guān)的確定。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的測量方法，其中，所述測量設(shè)備(10)包括X射線測量單元， 并且尤其是對流體的所述測定量(91)的透射性質(zhì)、吸收性質(zhì)、反射性質(zhì)和/或熒光性質(zhì)進行確定。
39.根據(jù)權(quán)利要求37或38所述的測量方法，其中，所述測量設(shè)備(10)包括光學(xué)測量單元，并且尤其是對流體的所述測定量(91)的光學(xué)透射性質(zhì)、光學(xué)吸收性質(zhì)、光學(xué)反射性質(zhì)和/或光學(xué)熒光性質(zhì)進行確定，其中，將紅外測量單元和/或紫外測量單元優(yōu)選地用作所述光學(xué)測量單元。
40.根據(jù)權(quán)利要求37至39中的任一項所述的測量方法，其中，所述測量設(shè)備(10)包括化學(xué)測量單元，并且尤其是對流體的所收集到的所述測定量(91)的化學(xué)組分進行確定。
41.根據(jù)權(quán)利要求37至40中的任一項所述的測量方法，其中，通過所述測量設(shè)備(10) 來確定流體的所收集到的所述測定量(91)的含水量、金屬含量和/或磷含量和/或硫含量，所述金屬含量尤其是鐵、鉻和/或釩的含量。
42.根據(jù)權(quán)利要求37至41中的任一項所述的測量方法，其中，對由所述測量設(shè)備(10) 記錄的數(shù)據(jù)進行評價，尤其是借助于查閱表、借助于預(yù)定的數(shù)學(xué)函數(shù)和/或借助于標(biāo)定進行評價，并且因此確定所述活塞式內(nèi)燃機O)的部件的磨損狀態(tài)，尤其是確定活塞、活塞環(huán)、汽缸壁(5)的跑合面(51)、氣體交換閥和/或不同的發(fā)動機部件的磨損狀態(tài)。
43.根據(jù)權(quán)利要求37至42中的任一項所述的測量方法，其中，對于每一發(fā)動機循環(huán)，對流體的所收集到的所述測定量(91)的測量進行評價。
44.根據(jù)權(quán)利要求37至43中的任一項所述的測量方法，其中，在預(yù)定次數(shù)的發(fā)動機循環(huán)期間收集流體的預(yù)定的測定量(91)，并且對流體的所述預(yù)定的測定量(91)進行測量并對測量進行評價。
45.根據(jù)權(quán)利要求37至44中的任一項所述的測量方法，其中，用于維護預(yù)定的發(fā)動機部件的維護時間點優(yōu)選地是自動確定的。
46.根據(jù)權(quán)利要求37至45中的任一項所述的測量方法，其中，根據(jù)潤滑油(9)的所收集到的所述測定量(91)的測量結(jié)果來控制和/或調(diào)節(jié)所述活塞式內(nèi)燃機O)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測量裝置(10)、一種測量方法、一種監(jiān)控裝置(1)以及一種用于監(jiān)控活塞式內(nèi)燃機(2)的部件的磨損狀態(tài)的監(jiān)控方法，所述活塞式內(nèi)燃機包括汽缸(3)，汽缸具有汽缸蓋(4)和設(shè)置在汽缸(3)的汽缸壁(5)處的跑合面(51)。在所述汽缸(3)中，活塞(6)被設(shè)置成使得其可在下死點和上死點之間沿著跑合面(51)在軸向(A)上往復(fù)移動，使得活塞(6)、汽缸蓋(4)以及汽缸壁(5)形成汽缸(3)中的燃燒空間(7)以燃燒燃料和空氣的混合物，其中設(shè)置用于從汽缸(3)收集潤滑油(9)的集油設(shè)備(8)，從而允許潤滑油(9)的預(yù)定的測定量(91)可從汽缸(3)供給到測量設(shè)備(10)。根據(jù)本發(fā)明，潤滑油(9)的測定量(91)被直接從汽缸(3)的跑合面(51)、直接從所述燃燒空間(7)和/或直接從活塞(6)的活塞環(huán)組件供給到集油設(shè)備(8)。
文檔編號F16N29/00GK102365430SQ201080015453
公開日2012年2月29日 申請日期2010年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月6日
發(fā)明者F·麥考利, M·斯塔克, M·韋伯 申請人:瓦錫蘭瑞士公司