用于润滑内燃机的装置的制作方法
本发明涉及一种用于润滑内燃机的装置，尤其涉及一种用于润滑内燃机的曲轴轴承和连杆大头轴承(pleuelfuβlagern)的装置。
背景技术：
例如，de102007058756a1公开了一种内燃机的润滑回路。此处，在第一油路中设置有至少一个第一调节装置，通过第一调节装置能够影响通过第一油路输送到第一油分配部件的润滑剂的量。
de102014105236a1公开了一种用于向内燃机的曲轴箱内的轴承位置供应润滑剂的润滑装置。润滑装置具有分配通道和用于每个被供应润滑剂的轴承位置的至少一个供应通道，其中，分配通道具有至少一个润滑剂分配入口，供应通道从分配通道分支，并具有至少一个供应出口。
在当前的内燃机中，大约25-35％的润滑剂流量被引导至曲轴上的曲轴轴承和连杆大头轴承。经过轴承的流量取决于间隙公差、直径、轴承宽度、润滑液压力和润滑液温度。通常，出于安装空间和强度的原因而被预设直径和轴承宽度，且直径和轴承宽度不能改变。在低的润滑剂温度的情况下，经过轴承的流量减小。然而，这与内燃机中的摩擦的期望最小化相反，其中，内燃机中的摩擦随着润滑油温度增加而降低。随着润滑液压力的增大，经过轴承的流量也增加。这种关系是近似线性的。
技术实现要素：
本发明的基本目的在于提供一种改进的用于润滑内燃机的装置，特别地，装置需要较少的润滑液，由此例如能够使用具有较小设计的润滑液泵。
通过根据独立权利要求的装置来实现本目的。在从属权利要求和说明书中示出了有利的进一步构造。
装置适用于润滑具有与至少一个连杆连接的曲轴的内燃机。装置具有至少一个第一限流器，以减少被引导到至少一个第一限流器的润滑液流的润滑液流量，特别地，第一限流器是节流阀。装置具有用于可旋转地支撑曲轴的多个曲轴轴承。多个曲轴轴承以流体性连通的方式设置在至少一个第一限流器的下游。装置具有用于可旋转地支撑至少一个连杆的至少一个连杆大头轴承。至少一个连杆大头轴承以流体性连通的方式设置在多个曲轴轴承中的至少一个曲轴轴承的下游。
至少一个第一限流器用于减少被引导到曲轴轴承和至少一个连杆大头轴承的润滑液流量。在轴承中，润滑液实现了两个主要任务。一方面，润滑液用于确保纯流体动力学摩擦，并且在另一方面，润滑液用于排出由于轴承摩擦而产生的热量。已知的是，流体动力间隙膜的厚度不是油压的函数。相反，润滑膜的厚度显著地取决于轴承中的润滑液粘度和表面压力。因此，对于轴承摩擦的散热来说，即使少量的轴承流量也是足够的，例如，该轴承流量在商用车辆中高达大约2kg/min。因此，通过至少一个第一限流器有目的地减少润滑液流量既不会对纯流体动力摩擦的实现产生影响，也不会影响散热。通过选择性地减少润滑液流量/润滑液压力能够减少用于润滑内燃机需要的总润滑液流量。因此，例如，能够使用具有更小设计的润滑液泵并且能够减小用于润滑液泵的驱动功率。
特别地，曲轴轴承能够布置在曲轴的曲轴轴承颈上，并且至少一个连杆大头轴承能够布置在曲轴的至少一个连杆大头轴承颈上。
在一个实施例中，装置具有润滑液分配通道，润滑液分配通道以流体性连通的方式布置在多个曲轴轴承的上游。润滑液分配通道能够被特别地设计成曲轴轴承槽路(kubelwellenlagergalerie)。另外，装置可以具有多个润滑液供应通道，各润滑液供应通道分别以流体性连通的方式设置在润滑液分配通道的下游和多个曲轴轴承中的一个曲轴轴承的上游。经由润滑液分配通道和润滑液供应通道能够将润滑液从第一限流器供应到曲轴轴承。
在进一步构造中，至少一个第一限流器以流体性连通的方式设置在润滑液分配通道的上游并且/或者设置在润滑液分配通道中。在这种实施方式中，特别地，可以仅需要一个单独的限流器，由此由于限流器的布置而减小了用于所有的曲轴轴承和连杆大头轴承的润滑液流量。
特别地，至少一个第一限流器能够集成在曲轴轴承槽路中。
在另一个实施例中，在多个润滑流体供应通道中的每一者中布置有一个第一限流器。由此，每个润滑液供应通道需要一个限流器。例如，这出于内燃机维护期间的可触及性的改善的原因而是有利的。
在特别优选的变形例中，不管曲轴的旋转位置如何，至少一个连杆大头轴承经由多个曲轴轴承中的至少一个曲轴轴承而与至少一个限流器基本上连续地流体性连通。由此，即使在低的润滑剂流量的情况下也能够确保连杆大头轴承的充分润滑。加压的润滑液的不连续供应的问题在于在大的发动机转速的情况下在连杆轴承孔中产生空洞现象。这里，形成的蒸汽泡缓慢地内爆，并且导致流向连杆大头轴承的润滑液流量被显著地节流。在连续的(持续的)流体性连通的情况下能够显著地降低空洞现象的风险。
在一个变型例中，在曲轴中形成润滑液通道(特别地，润滑液孔)且在多个曲轴轴承的轴瓦中形成润滑液轴承槽，从而提供了与至少一个连杆大头轴承的基本上连续的流体性连通。
在另一个变型例中，至少一个连杆大头轴承经由设置在曲轴中的至少一个曲轴润滑液通道而与多个曲轴轴承中的至少一个曲轴轴承流体性连通。例如，曲轴润滑液通道可以包括在曲轴中相互连通的多个孔。
在进一步改进中，至少一个曲轴润滑液通道具有至少两个相互间隔开的进入口，进入口通向曲轴的曲轴轴承颈的外圆周面。相反，已知的曲轴润滑液通道在曲轴轴承颈的区域中仅具有单个孔(盲孔)，并且取决于曲轴的旋转位置，这不允许与连杆大头轴承的连续的流体性连通。
特别地，进入口能够被布置成使得特别地在组合曲轴轴承的润滑流体轴承槽的设计的情况下实现与至少一个连杆大头轴承的基本上连续的流体性连通。
在一个优选的变形例中，至少一个曲轴润滑液通道在曲轴轴承颈中具有贯通孔。贯通孔能够例如以基本上垂直于曲轴的纵向轴线的方式延伸。贯通孔能够简单地制造，并且形成曲轴润滑液通道的两个进入口，从而实现了与至少一个连杆大头轴承的连续的流体性连通。
在一个实施例中，多个曲轴轴承中的每者具有润滑液轴承槽，润滑液轴承槽在至少180°的角度范围上延伸。由此，通过组合与连杆大头轴承流体性连通的曲轴润滑液通道的相应地布置的进入口，可以实现连续的流体性连通。
在另一个实施例中，装置还具有至少一个连杆小头轴承，连杆小头轴承特别地经由连杆纵向通道(例如，连杆纵向孔)以流体性连通的方式设置在至少一个连杆大头轴承中的一个连杆大头轴承的下游。
优选地，至少一个连杆小头轴承被设计成滑动轴承。
优选地，例如，至少一个连杆小头轴承能够经由活塞销将内燃机的活塞可旋转地支撑在连杆上。
在另一个实施例中，装置还具有至少一个轮系轴承，以用于可旋转地支撑内燃机的轮系的轮，其中，特别地，至少一个轮系轴承以流体性连通的方式设置在润滑液分配通道和/或至少一个第一限流器的下游。由此，装置也能够用于润滑轮系的组件的(齿)轮，例如，组件是凸轮轴驱动装置的轴承、动力输出装置(pto：powertakeoff)的轴承、高压泵的轴承和通风装置轮的轴承。
在另一实施例中，装置还具有用于可旋转地支撑凸轮轴的多个凸轮轴轴承、用于可旋转地支撑凸轮随动件的多个凸轮随动件轴承、内燃机的摇臂上的多个球节底座和/或用于将润滑液喷射到内燃机的至少一个活塞上的活塞冷却喷嘴，活塞连接到至少一个连杆。因此，向装置供应的润滑液可用于润滑内燃机的多个组件。
特别地，凸轮轴、摇臂、凸轮随动件、凸轮随动件轴承和球节底座可以设置在内燃机的气缸盖中。
在进一步构造中，装置具有至少一个第二限流器，第二限流器以流体性连通的方式设置在多个曲轴轴承、多个凸轮随动件轴承和/或多个球节底座的上游，特别地，第二限流器是节流阀。因此，流向凸轮轴轴承、凸轮随动件轴承和/或球节底座的润滑液流量可以也可以调节为小。这可以允许更小的润滑液泵设计和更小的用于润滑液泵的驱动功率。
特别地，至少一个第一限流器和至少一个第二限流器不同地减小所供应的相应润滑液流量。因此能够有目的地调节用于在限流器的下游的各个组件的所需润滑液流量。有目的的调节允许进一步地优化所需的总润滑液流量，从而能够将装置的润滑液泵设计成更小。
此外，在实施例变形中，装置具有以流体性连通的方式设置在至少一个限流器的上游的润滑液泵。优选地，至少一个第二限流器、至少一个轮系轴承、多个凸轮轴轴承、多个凸轮随动件轴承、多个球节底座和/或至少一个活塞冷却喷嘴以流体性连通的方式设置在润滑液泵的下游。
优选地，至少一个第一限流器和至少一个第二限流器以流体性连通的方式布置在装置的润滑液泵的下游。优选地，在润滑液泵的下游可设置有分支，分支既通向至少一个第一限流器又通向至少一个第二限流器。
特别地，装置还可以具有润滑液过滤器和/或润滑液冷却器，润滑液过滤器和/或润滑液冷却器以流体性连通的方式设置在润滑液泵的下游。
润滑液过滤器和润滑液冷却器能够串联地布置，并且特别地以流体性连通的方式设置在待润滑的且/或待冷却的轴承、轴承颈等的上游。
润滑液过滤器和润滑液冷却器也可以相互并行地设置在润滑液泵的下游。能够在润滑液泵之后将润滑液并行地分配到润滑液冷却器和润滑液过滤器中。在润滑液过滤器的下游，例如，能够润滑液引导到所有的润滑位置(轴承、轴承位置)。在润滑液冷却器的下游，例如，(仅)能够将润滑剂引导到活塞冷却喷嘴。
优选地，在润滑位置(轴承、轴承位置等)的下游，能够将润滑液引导至润滑剂泵，以形成润滑液回路。
在优选的实施例中，至少一个连杆大头轴承和/或多个曲轴轴承被设计成滑动轴承。
根据另一方面，本发明涉及一种机动车辆，机动车辆具有如本文所公开的用于润滑内燃机的装置，特别地，机动车辆是商用车辆(例如，公共汽车或载重汽车)。
然而，也可以在不用于机动车辆的内燃机中使用如本文所公开的润滑装置，例如，在船舶或火车等中的固定内燃机中使用如本文所公开的润滑装置。
本发明的上述优选实施例和特征能够任意地互相组合。在下文中，参照所附附图描述了本发明的其它细节和优点。
附图说明
图1示出曲轴以及相连的连杆的示意图。
图2示出具有凸轮轴、摇臂和换气阀门的阀门机构的示意图。
图3示出用于润滑内燃机的装置的示意图。
具体实施方式
图中所示的实施例至少部分地一致，并因此相似或相同的部分具有相同的附图标记，并且为了避免重复，还参照其他实施例或者附图的描述对其进行说明。
为清楚起见，首先，将参考图1和图2来描述示例性内燃机的某些组件。如参照图3进一步描述，通过本文所公开的用于润滑的装置向这些组件供应润滑液。
图1示出内燃机的曲轴10和连杆12。例如，内燃机可以包含在诸如公共汽车或载重车辆等商用车辆中。
曲轴10交替地具有轴承颈14和16。经由轴承颈14，曲轴10通过被设计成滑动轴承(gleitlager)的曲轴轴承可旋转地支撑在轴承座中。在轴承颈16上，连杆12的大头端部(pleuelfuβenden)可旋转地支撑在被设计成滑动轴承的连杆大头轴承中。连杆12用于支撑活塞18。在发动机运行期间，活塞18分别在气缸中往复运动。
例如，在发动机运行期间，必须润滑轴承颈14和16上的滑动轴承。另外，也必须润滑在气缸中往复运动的活塞18。
图2示出阀门机构20。阀门机构20具有凸轮轴22、摇臂24和换气阀门(例如，进气阀门或排气阀门)26。针对多个气缸以及多个进气阀门和排气阀门，内燃机可以具有多个阀门机构20。
摇臂24的凸轮随动件28跟随凸轮轴22的凸轮30的凸轮轮廓。例如，可以将凸轮随动件28设计成围绕凸轮随动件轴线旋转的辊。摇臂24能够围绕摇臂轴32旋转。在凸轮随动件28接触凸轮30的阀门升程区域时，摇臂24经由球节底座(kugelfuβ)(所谓的“象足”)34来致动换气阀门26。
例如，在内燃机运行期间必须利用润滑液润滑可旋转的凸轮随动件28和球节底座34。例如，能够通过摇臂轴32和摇臂24中的润滑液通道来供应润滑液。
图3示出用于润滑内燃机的组件的装置36。装置36具有润滑液泵38、润滑液冷却器40、润滑液过滤器42和各种待润滑的区域44、46、48和50。
润滑液泵38吸入润滑液，例如油。由润滑液泵38提供的润滑液流被引导至润滑液冷却器40，以冷却润滑液。冷却后的润滑液流被引导至润滑液过滤器42。冷却和过滤后的润滑液流被供应到润滑液过滤器42的下游，以润滑和冷却内燃机的组件。
待润滑的区域44、46、48和50以流体性连通的方式设置在润滑液泵38、润滑液冷却器40和润滑液过滤器42的下游。
待润滑区域44涉及曲轴10上的曲轴轴承52和连杆大头轴承54(参见图1)。润滑液分配通道56将接收的润滑液流分配至多个(在所示实施例中，六个)润滑液供应通道58。节流阀57设置在润滑液分配通道56的上游。
通过节流阀57，能够减少流向待润滑区域44和46的润滑液流。减少的润滑液流允许为其它待润滑区域48、50提供更多的润滑液并且/或者使润滑液泵38具有更小设计并由此更低成本。对于节流阀57来说替代地或附加地，例如，能够分别在每个润滑液供应通道58中设置节流阀。
润滑液供应通道58将润滑液引导至曲轴轴承(主轴承)52，其中，曲轴10经由轴承颈14可旋转地支撑在曲轴轴承52中(参见图1)。连杆大头轴承54以流体性连通的方式设置在曲轴轴承52的下游。连杆大头轴承54将连杆12可旋转地支撑在曲轴10的轴承颈16上(参见图1)。
润滑液供应通道58至少部分地在曲轴10的轴承座内延伸(参见图1)，并且将润滑液流引导至曲轴轴承52。润滑液流经由曲轴轴承52中的轴承槽60到达曲轴润滑液通道62。特别地，轴承槽60能够布置在曲轴轴承52的上部轴瓦(oberenlagerschale)中。曲轴润滑液通道62将润滑液流引导至连杆大头轴承54。每个曲轴润滑液通道62在曲轴10内分别从一个轴承颈14延伸到一个轴承颈16(参见图1)。
节流阀57减少了流向轴承52、54的润滑液流量。为了即使在减少润滑剂流量时也能确保连杆大头轴承54的充分润滑，需要将与连杆大头轴承54的流体性连通设计成允许连续的润滑液供应。因此，在本实施例中，曲轴润滑液通道62在轴承颈14中分别具有两个进入口(参见图1)。进入口布置成使得：通过组合曲轴轴承52的延伸至少180°的轴承槽60，不管曲轴10的旋转位置如何，确保了经过曲轴轴承52的轴承槽60以及曲轴润滑液通道62从润滑液供应通道58直到连杆大头轴承54的基本上连续的流体性连通(参见图1)。通过在轴承颈14中设置贯通孔，能够为每个润滑液通道62形成两个进入口的变型，该变型的设计特别简单(同样地，参见图1)。在其它实施例中也可使用其他的构造或方法，以在润滑液供应通道58和连杆大头轴承54之间实现基本上连续的流体性连通。
在某些实施例中，例如在图1和图3中示出的实施例中，附加地，连杆小头轴承65能够以流体性连通的方式设置在连杆大头轴承54的下游。例如，能够通过连杆12中的钻孔式连杆纵向通道63来建立流体性连通。经由连杆小头轴承65，活塞18能够通过活塞销(未示出)可旋转地连接至连杆12。
在节流阀57和润滑液分配通道56的下游，内燃机的轮系
待润滑和待冷却的区域48以流体性连通的方式布置在润滑液过滤器42、润滑液冷却器40和润滑液泵38的下游。带润滑和待冷却的区域48具有活塞冷却喷嘴66。经由活塞冷却喷嘴66将润滑液从下部喷射到活塞18上，以在各个气缸中润滑活塞18的往复运动并且冷却活塞18。活塞18可以设置有用于额外冷却的活塞冷却通道(未示出)。通过阀门68能够控制流向活塞冷却喷嘴66的润滑液流。
待润滑的区域50涉及内燃机的气缸盖的待润滑的组件。待润滑的区域50以流体性连通的方式设置在润滑液过滤器42、润滑液冷却器40和润滑液泵38的下游。通过第二节流阀能够调节流向区域50的润滑液流。减小的润滑液流能够允许为其它的待润滑区域44、46、48提供更多的润滑液并且/或者允许将润滑液泵设计成更小并由此成本更低。
在气缸盖内，凸轮轴22(参见图2)的凸轮轴轴承72被供应润滑液。例如，内燃机的进气阀门和排气阀门能够设置有共同的凸轮轴。然而，进气阀门和排气阀门也能够设置有单独的凸轮轴。
另外，例如，经由摇臂轴32将润滑液引导至摇臂24(参见图2)。润滑液能够用于润滑轴承随动件28的轴承74并且用于润滑摇臂24的球节底座34(同样地，参见图2)。
装置36可以具有用于润滑内燃机的组件的其它轴承位置76。例如，能够向涡轮增压器的旋转轴的轴承供应润滑液。
本发明不限于上述实施例。相反，使用了本发明的构思并因此落入保护范围的各种变形和修改是可行的。特别地，与所引用的权利要求无关地，本发明也要求保护从属权利要求的主题和特征。与独立权利要求1中的至少一个节流阀的存在无关地，也特别地公开了从属权利要求的特征。
附图标记列表
10曲轴12连杆
14轴承颈16轴承颈
18活塞20阀门机构
22凸轮轴24摇臂
26换气阀门28凸轮随动件
30凸轮32摇臂轴
34球节底座(象足)36润滑装置
38润滑液泵40润滑液冷却器
42润滑液过滤器44待润滑区域(曲轴轴承和连杆大头轴承)
46待润滑区域(轮系)48待润滑区域(活塞冷却喷嘴)
50待润滑区域(气缸盖)52曲轴轴承(主轴承)
54连杆大头轴承56润滑液分配通道
57第一节流阀58润滑液供应通道
60轴承槽62曲轴润滑液通道
63连杆纵向通道64轮系轴承
65连杆小头轴承66活塞冷却喷嘴
68活塞70第二节流阀
72凸轮轴轴承74凸轮随动件轴承
76轴承位置
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