具有油路和油润滑式轴轴承的内燃发动机的制作方法
【专利说明】具有油路和油润滑式轴轴承的内燃发动机
[0001]本申请要求于2014年7月3日提交的第10 2014 212 903.6号德国专利申请的外国优先权权益，该德国专利申请的全部内容通过引用被包含于此。
技术领域
[0002]各个实施例涉及一种具有汽缸体、至少一个另外的轴以及油路的内燃发动机，汽缸体用作用于将曲轴保持在至少两个曲轴轴承中的曲轴箱上半部，至少一个另外的轴安装在至少两个轴轴承(shaft bearing)中，油路具有导油管路，用于向上述两种轴承供应油。
【背景技术】
[0003]内燃发动机用作机动车辆的驱动装置(drive)。在本公开的上下文中，表述“内燃发动机”不仅包括奥托循环发动机(Otto-cycle engine)和柴油发动机还包括混合动力内燃发动机和混合动力驱动装置，其中，混合动力内燃发动机使用混合燃烧过程，混合动力驱动装置不仅包括内燃发动机还包括电机，其中，就驱动而言，电机可连接至内燃发动机，并且电机从内燃发动机接收动力，或者作为可切换的辅助驱动装置另外地输出动力。
[0004]内燃发动机具有能够或者就是彼此连接以形成独立汽缸(也就是燃烧室)的汽缸体和至少一个汽缸盖。下面简要地讨论独立的组件。
[0005]为了保持活塞或汽缸衬套，汽缸体具有相应数量的汽缸孔。在汽缸衬套中以轴向可运动的方式引导内燃发动机的每个汽缸的活塞，并且活塞与汽缸衬套以及汽缸盖一起限定汽缸的燃烧室的界限。这里，活塞顶形成燃烧室内壁的一部分，并且活塞顶与活塞环一起相对于汽缸体或曲轴箱密封住燃烧室，使得没有燃烧气体或没有燃烧空气进入曲轴箱中，并且没有机油进入燃烧室中。
[0006]活塞用于将由燃烧产生的气体力传递至曲轴。为了这个目的，每个活塞通过活塞销枢转地连接至连杆，连杆继而可运动地安装在曲轴上。
[0007]曲轴安装在曲轴箱中并吸收连杆力，连杆力由燃烧室内的燃料燃烧产生的气体力和发动机部件的非匀速运动产生的惯性力组成。这里，活塞的振荡冲程运动转变为曲轴的旋转的旋转运动。曲轴将扭矩传递至动力传动系统。传递至曲轴的能量的一部分用于驱动辅助单元(例如，油栗和交流发电机)或用于驱动凸轮轴并因此致动气门驱动装置。
[0008]通常，在本公开的上下文中，曲轴箱上半部由汽缸体形成。曲轴箱下半部使曲轴箱完整，曲轴箱下半部可安装在曲轴箱上半部上并用作油底壳(oil pan) ο这里，为了保持油底壳(也就是曲轴箱下半部)，曲轴箱上半部具有凸缘表面。通常，为了相对于环境密封住油底壳或曲轴箱，密封件设置在凸缘表面中或设置在凸缘表面上。通常通过螺钉提供连接。
[0009]为了保持和安装曲轴，至少两个轴承设置在曲轴箱中，所述轴承通常具有两部分设计，并且在每种情况下包括一个轴承座(bearing saddle)和可连接至轴承座的一个轴承盖。曲轴和轴承安装在曲轴轴颈的区域中，曲轴轴颈沿着曲轴轴线彼此分开地布置并且通常形成为增厚的轴肩。这里，轴承盖和轴承座可形成为单独的组件或与曲轴箱(也就是曲轴箱上半部和曲轴箱下半部)形成一体。轴瓦(bearing shell)可布置为曲轴与轴承之间的中间元件。
[0010]在装配状态下，每个轴承座连接至相应的轴承盖。在每种情况下，一个轴承座和一个轴承盖(如果合适的话)与作为中间元件的轴瓦相互作用形成用于保持曲轴轴颈的孔。该孔被传统地供以机油(也就是润滑油)，使得在曲轴旋转时承载润滑膜理想地形成在每个孔的内表面与关联的曲轴轴颈之间，类似于滑动轴承。可选地，例如，在组合式曲轴的情况下，轴承还可形成为一体。
[0011]为了向曲轴轴承供应油，设置了用于将机油输送至所述至少两个曲轴轴承的栗，栗经由供应管路将机油供应至主油道(main oil gallery)，管道从主油道通向所述至少两个曲轴轴承。
[0012]为了形成所谓的主油道，通常设置主供应管道，主供应管道沿着曲轴的纵向轴线定位。在曲轴箱中主供应管道可布置在曲轴之上或之下或者布置在同一高度，特别地，主供应管道可与曲轴形成一体。
[0013]油路的导油管路穿过汽缸体(如果合适的话，穿过汽缸盖)，导油管路还可从汽缸体和/或汽缸盖出来并再次进入汽缸体和/或汽缸盖达数次，并且导油管路可选地或者除将油供应至曲轴轴承之外还可将油供应至另外的轴承(例如，凸轮轴的轴承，凸轮轴通常安装在两部分的所谓的凸轮轴容纳部中)。上面已经关于曲轴轴承布置作出的说明同样适用。正常地，凸轮轴容纳部也必须被供以润滑油，为了这个目的，必须设置供应管路，在顶置式凸轮轴的情况下，供应管路延伸到汽缸盖中，并且根据现有技术，供应管路通常连接至主油道并穿过汽缸体。
[0014]另外的轴承可以是(例如)在适当的情况下可设置的平衡轴的轴承或连杆的轴承。
[0015]将要被供以油的轴承(例如，曲轴的轴承)中的摩擦很大程度上依赖于提供的油的粘度以及因此的温度，所述摩擦导致内燃发动机的燃料消耗。
[0016]从根本上，试图使燃料消耗最少化。除了改善的(也就是说更有效的)燃烧之外，在做出的努力的前景中还应降低摩擦损耗。此外，降低燃料消耗也有助于降低污染物排放。
[0017]关于降低摩擦损耗，使机油快速变热和使内燃发动机快速升温(特别是在冷启动之后)是有利的。在内燃发动机的暖机阶段期间使机油快速变热确保粘度相应地快速降低，并因此减小摩擦和摩擦损耗(特别是在被供以油的轴承中)。
[0018]现有技术公开了在冷启动之后通过加热装置主动加热油的构思。然而，加热装置自身继而消耗燃料，并因此以适得其反的方式导致燃料消耗的增加。在其它构思中，在操作期间被加热的机油储存在隔热容器中，使得在重新启动内燃发动机的事件中可使用已被加热的油。后一种方法的缺点在于在操作期间被加热的油不能无限期地保持在高温，由于这个原因，在内燃发动机的暖机阶段期间通常必需对油进行重新加热。
[0019]关于摩擦损耗的降低，必须考虑的是:当油流过紧接在冷启动之后尚未被预热的曲轴箱时，另外从油中吸取热，使得在没有采取进一步措施的情况下油的加热对其自身可能不是有利的。
[0020]即使在冷启动之后通过加热装置加热油或在已被加热的状态下被输送出隔热容器，由于发动机结构尚未变热的事实，在油路的导油管路中通向轴承的路径上热的油也会再次变冷，使得在轴承处可用或者可得的油没有显著地变热。
【发明内容】
[0021]在上述背景下，本公开的目的在于提供一种在摩擦损耗方面被最优化的内燃发动机。
[0022]根据实施例，内燃发动机设置有至少一个汽缸，所述至少一个汽缸具有至少一个汽缸盖和至少一个汽缸体。汽缸体连接至所述至少一个汽缸盖并用作曲轴箱上半部，用于将曲轴保持在至少两个曲轴轴承中。发动机包括:至少一个另外的轴，安装在至少两个轴轴承中；油路，包括导油管路，用于将油供应至至少两个轴承；废气再循环布置。
[0023]发动机还设置有至少一个导热体，所述至少一个导热体在内燃发动机的至少一个较高热负荷区域和至少一个轴承之间延伸，至少在内燃发动机的暖机阶段，所述至少一个较高热负荷区域的温度比所述至少一个轴承的温度高。
[0024]根据本公开的各个实施例的内燃发动机具有至少一个导热体，所述至少一个导热体将热引导到至少一个轴承中，所述至少一个轴承将要被供以油并被油润滑。在这种情况下，热优选地不被直接引导至位于轴承中的油，而是被引导至轴承座和/或轴承盖中或引导至用作中间元件的轴瓦中。然后油自身经由形成轴承的结构被间接地加热。
[0025]在暖机阶段，内燃发动机的较高热负荷区域(也就是比关联的轴承所承受的热负荷更高的区域)比关联的轴承更快地变热，因此至少在暖机阶段期间，较高热负荷区域的温度比关联的轴承的温度高，并用作热源。受较高热负荷区域与将要被供以热的轴承之间的温度差的影响，热从内燃发动机的相对较热的区域传输并进入到轴承中并因此传输到油中。
[0026]由于根据本公开的各个实施例的导热体，在冷启动之后轴承中的油更快速地变热。较热的油具有较低的粘度并导致轴承的摩擦损耗降低。因此，内燃发动机的燃料消耗通过导热体而降低，特别是在冷启动之后。
[0027]根据各个实施例，使用了以下事实:内燃发动机具有在暖机阶段期间比至少一个轴承或位于轴承中的油更快速地变热的区域。
[0028]通过加热装置加热的或从隔热容器输送出的温度相对较高的油将在油路的导油管路中的通向轴承的路径上很大程