用于机动车旋转部件和摆动部件润滑的热绝缘系统的制作方法_5

文档序号:9382733阅读:来源:国知局
腔室与预加力止回阀22、23相连,一个腔室中超压后可释放到 另一个中。绝缘层17可设计的很精巧,例如真空绝缘,结果是当外部温度为25°C时,内部温 度从100°C降到80°C需要超过6小时。这至少能保证当机动车作短时间的少于24小时的 停留,即使是在冷启动阶段,也可以提供足够数量的热润滑油来保持最适宜的润滑状态。
[0106] 图4说明在原理上对应于图1所示润滑系统100的结构的内燃机润滑系统100的 另一实施例。在图1所示实施例基础上,进一步增加热交换器24作为冷却剂热交换器,其与 冷却剂回路61通过滤油器6和热源7之间的二位二通阀25可切换地相连,热源7设计为尾 气热交换器60。热量可通过冷却剂回路61或尾气热回路输入到热源7中。油气混合物通 过吸管26进入发动机缸体36的汽缸盖27,之后尾气经催化转换器28进入排气管55。两 位三通尾气旁通阀29布置在排气管55中,通过两位三通阀29尾气可通过尾气/发动机润 滑油热交换器7、60或经由尾气旁通管30直接进入排气管31,特别是达到最低油温时。这 样,通过所述两个转换阀,即布置在油路中的油箱1下游的所述冷却剂阀25,和布置在油路 10、组件63以及待润滑的润滑点11上游的尾气热交换器7、60,热量可供应之发动机润滑 油,结果是加热后高度流动的油在返回油箱1之前可经高度隔热的油路流至结构环境11、 63中需要润滑的部位。
[0107] 图5a所示,内燃机41包含发动机缸体36和汽缸等部件,汽缸包含曲轴67、连杆 64,活塞66,以及汽缸缸体和含进料阀和排出阀的汽缸盖27。所述汽缸缸体36包含汽缸中 心轴58,此处汽缸盖27包含汽缸盖法兰35和燃烧室34,发动机缸体包含缸膛38,在缸膛 38内连杆64将曲轴67与活塞66连接。汽缸套包含水套水冷却系统65,水套水冷却系统 65包含导管37以输送冷却剂,如图5b所示冷却剂导管37。
[0108] 在图5b和5c中,仅说明润滑系统32的油路线路的两个实施例,在燃烧室34的顶 部以汽缸冲程33的一半的水平运行,位于外部和内部汽缸壁62和水套水冷却系统65的冷 却剂导管37之间。所述燃烧室34位于汽缸中汽缸半冲程的顶部,在内燃机41的组件中升 温最快,此处润滑油加热非常有效,并且可作为热源7以改进润滑,特别是在冷启动阶段。 图5b展示了非隔热油管32,可吸收汽缸壁的热量并且在燃烧室34和冷却剂导管37之间 隔热。图5c表示油管32、56的进一步改进的实施例,在一侧隔热,其中,油管在相对于冷却 剂管道37的半侧上隔热,汽缸壁62内部的热量可以传递到油中,这样加热更快并在汽缸壁 62和冷却剂管道37之间产生更好的隔热效果。
[0109] 基于图1所示实施例,图6对润滑系统100作出进一步改进,除了图1显示的部件 以外,包括:位于热源7后面的油润滑管道的加压区域中的高度隔热的储热器14,储热器14 设置在具有油道12的隔热结构环境11、63之前。热油通过二位三通阀15可转换地进入储 热器14,当需要时也可以重新排出,例如在冷启动阶段。与图2所示实施例形成对照,储热 器14设置在油润滑系统100的加压区域,因此,当特别是最多一或两天的短时间停止后启 动时,无需先行用热源7加热的流动性高且热的油可用于润滑。与图2所示储热器14形成 对照,图6所示储热器14为高压设计,可拥有不同的设计。
[0110] 图7说明冷却剂回路61,其中冷却剂可沿两个冷却剂管道37经过内燃机41、汽缸 盖27和发动机缸体/汽缸缸体36。冷却剂回路的热量可通过冷却器45进入第二冷却剂回 路57或空气流中。冷却剂栗39为冷却剂在冷却剂回路57中的循环提供动力,并且两个转 换阀,即二位二通冷却剂流向恒温器44和二位三通冷却剂流向恒温器40,决定冷却剂经汽 缸盖27和发动机缸体36的流向和类型
[0111] 图7a说明冷启动阶段的实施例,冷却剂经过冷却剂栗39首先通过汽缸盖27,当冷 却剂流向恒温器44关闭时,然后返回到发动机缸体36,因此形成闭合回路而不发生外部冷 却,并且冷却剂在汽缸盖27和发动机缸体36的冷却剂管道37中的流向反向平行。
[0112] 图7b说明部分负荷区域的第二种转换可能,其中,冷却剂首先流经汽缸盖27,然 后反向平行流经发动机缸体36返回冷却剂栗39,同时也有部分经过水冷却器45,因此汽缸 盖27获得的冷却效果比发动机缸体36强。
[0113] 图7c说明满载时的第三种操作变体,其中第一冷却剂流向恒温器44打开,第二冷 却剂流量恒温器40也打开,因此冷却剂可平行流经汽缸盖27和发动机缸体36,因此可获得 最大冷却能力。图7a、7b、7c所示三种开关状态可在不同的负载阶段或内燃机的冷和热启 动阶段激活,图7a可用于冷启动暖机阶段的快速加热。图7b说明在中间操作阶段冷却效 果较低,然而图7c说明最大冷却效果的冷却回路,因此润滑系统的油在所有负载条件下可 快速加热,并获得低粘度和最佳润滑效果。
[0114] 图8是内燃机41的活塞66的示意图,包含位于活塞裙102内部的环状隔热层13, 将活塞裙102与汽缸壁62的内部隔热。隔热层13的热导率为活塞裙102的热导率5%或 更低。与活塞裙102相比,活塞头103的内部不隔热。结果是,在冷启动阶段活塞头可迅速 加热,例如当使用活塞喷雾冷却时,喷到活塞下面的油可迅速加热。
[0115]图9是相对于图1所示润滑系统100作出进一步改进的实施例的示意图。内燃机 结构环境11的润滑点包括具有运油内部12的油道10,运油内部12通过油道10供应润滑 油。供油管104从油道10分支,并为汽缸盖27提供润滑。汽缸盖27的供油管104将作为 热源7的尾气热交换器60的下游与汽缸缸体油管10相连,也可为涡轮增压器提供润滑。汽 缸盖27的供油管104中设置有冷却剂热交换器24。所述冷却剂热交换器24与冷却剂回路 61的进料管和回流管61a、61b相连接,冷却剂回路61可根据需要加热或冷却润滑油。为此 目的设置冷却剂调节阀25以在冷却剂热交换器24中调节热交换。
[0116] 需要注意的是,布置在供油区的隔热油管位于油栗后面,例如布置在加压油管区。 所述油管比油管内径大,特别是在特定区域,因此可以改进表面积与体积比。所述隔热层的 材料优选为塑料或陶瓷,并且可设置在内壁或者外壁。连接管的隔热区域的热导率为周围 的金属环境或油道的热导率的5%或者更低,特别是采用钢材或者铸铁时,周围环境或油道 的热导率为50WAm?K)左右,因此隔热层的热导率可为2. 5WAm?K),优选为lWAm?K)或 更低。
[0117] 除供油管和润滑点外,进一步需要隔热的区域包括尤其是变速箱壳,或内燃机中 的曲轴箱、贮油槽和油道。特别是旋转或摆动部件的曲轴、曲轴轴承和曲轴箱、凸轮轴和轴 承和齿轮轴和齿轮应当考虑隔热;优选需要隔热的区域是使用时经常被油浸湿的区域。无 新鲜空气进入曲轴箱是有利的,此时曲轴箱关闭时不会有外界冷空气进入,最多会发生泄 气,但是新鲜空气不会进入曲轴箱,从而使加热增加或增速。
[0118] 通过适用于发动机润滑油和传动润滑油的两个热交换器的组合,以及/或适用于 发动机润滑油或传动润滑油的两个储热器的组合,可以在一个单元内实现高质量的隔热, 以及实现关于泄露或腐蚀的更高的组件质量,同时可以节省紧张的安装空间。如果冷却回 路中使用相变材料,可以适当设置第二闭合冷却回路,温度高时可以操作第一冷却回路,第 二冷却回路的目的在于冷却内部冷却回路,以阻止相变材料凝固或变为固态,因此即使外 部温度很低时也能实现工作能力。
【主权项】
1. 一种用于旋转部件或摆动部件润滑的润滑系统(100),包含:至少一根布置在油箱 (1)中的吸油管(3),油栗(4),热源(7),和集成到金属外壳的进一步连接管,特别是将润滑 油分配至所述部件的油道,所述连接管的外圆周长至少是内圆周长的两倍,其特征在于: 在所述油道内位于所述热源上游的至少一根连接管(10),在其内壁上包含内隔热层 (13) ,其中,所述内隔热层(13)的热导率为所述油道其它部分的连接管的热导率的5%或 更低,优选为至少低于IWAm ? K),并且当达到第一上限油温时所述热源(7)关闭或至少减 少输出的热量。2. 根据权利要求1所述的润滑系统,其特征在于: 所述润滑系统的外壳,特别是曲轴箱或传动装置的外壳,通过内隔热层(13)隔热, 所述内隔热层(13)的热导率为结构环境(11,63)的热导率的5%或更低,所述结构环境 (11,63)的热导率特别是润滑点、待润滑的部件外壳、金属环境的热导率,优选为至少低于 W(m ? K) 〇3. 根据任一在先权利要求所述的润滑系统,其特征在于: 所述油箱(1)通过内隔热层(13)隔热,其中,所述内隔热层(13)的热导率为所述油箱 (1)的热导率的5%或更低,优选为至少低于lWAm*K),或者所述油箱(1)全部或至少部分 用热导率最多为IWAm ? K)的隔热材料制成。4. 根据任一在先权利要求所述的润滑系统,其特征在于: 所述待润滑的旋转部件或摆动部件中的至少一个通过外隔热层(13)隔热,其中,所述 外隔热层(13)的热导率为所述待润滑的旋转部件或摆动部件的热导率的5%或更低,优选 为至少低于IW/ (m ? K)。5. 根据任一在先权利要求所述的润滑系统,其特征在于: 高度隔热的储热器(14)由至少5mm厚的储热器隔热层(17)包围,所述储热器隔热层 (17)的热导率低于0.0 lWAm ?!(),布置在所述吸油管(3)和所述油栗(4)之间,或者在所 述油栗(4)和所述热源(7)之间,或者在所述热源(7)和润滑点(11)之间,当环境温度为 25°C时,油温从100°C降到80°C需要至少6小时。6. 根据权利要求5所述的润滑系统,其特征在于: 油连接管和/或储热器(14)的外套由热导率低于20WAm*K)的隔热材料制成,所述 储热器(14)的外套设计为双壁结构,所述外套的内壁和外壁之间的中间空间布置有热导 率低于0. 04WAm ? K)的气凝胶隔热层,并且所述填充气凝胶的空间的压力还可比环境低。7. 根据权利要求5或6所述的润滑系统,其特征在于: 所述润滑系统(100)包含旁通阀(15),从而当所述储热器(14)的外部达到至少90°C 的第二上限油温时,向所述储热器(14)充油,并且在待润滑的所述部件的冷启动阶段,当 所述储热器(14)外部温度低于预设的最高为50°C的第一下限油温时,储存在所述储热器 (14) 中的油被输送到所述润滑系统(100)。8. 根据权利要求5-7中任一项所述的润滑系统,其特征在于: 所述储热器(14)设计为圆柱形且包含有隔热材料制成的自由活塞(19),所述自由活 塞(19)将所述储热器(14)分为两个腔室(16a,16b),当用高于至少为90°C的第一上限 油温的润滑油向所述储热器(14)的第一腔室(16a)充油时,一定量的油从所述第二腔室 (16b)排回到所述润滑系统(100),并且在冷启动阶段将低于最高为50°C的第一下限油温 的润滑油从所述第一腔室(16a)排出到润滑系统(100)时,所述第二腔室(16b)充油,从而 所述油箱(1)中的油的水平保持不变,并且当需要时所述储热器(14)可作为热源使用,特 别是作为加热装置使用,以及作为散热器特别是冷却装置使用。9. 根据权利要求8所述的润滑系统,其特征在于: 所述储热器(14)设置为,当油路中的油超过至少为IKTC的第二上限油温时,所述储 热器(14)将油从所述第一腔室(16a)排出以将油冷却,并且所述第一腔室(16a)中的油温 通常低于所述第二上限油温,从而从所述储热器(14)流出的油比流入的油温度低,所述储 热器(14)作为散热器。10. 根据任一在先权利要求所述的润滑系统,其特征在于: 所述润滑系统(100)、油箱(1)、结构环境(11,63)和热源(7)被封闭在内燃机(41)中, 特别是机动车内燃机(41)。11. 根据任一在先权利要求所述的润滑系统,其特征在于: 所述润滑系统(100)、油箱(1)和结构环境(11,63)被封闭在传动装置中,特别是汽车 传动装
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