CN102844530A - 带有两个液密地相互分隔的润滑空间的内燃机 - Google Patents

Abstract

内燃机（1），带有：曲轴（2）、至少一个用于操作换气阀门（15、104）的凸轮轴（12）、和同步传动装置（9），该同步传动装置将曲轴（2）的转动传递到凸轮轴（12）上，其中，曲轴（2）主要布置在第一空间（6）中，该第一空间与其中布置有同步传动装置（9）的第二空间（8）液密地分隔，其中，在第二空间（8）中还布置有凸轮轴（12）。

Description

带有两个液密地相互分隔的润滑空间的内燃机

技术领域

本发明涉及内燃机，该内燃机带有曲轴、至少一个用于操作换气阀门的凸轮轴以及同步传动装置，该同步传动装置将曲轴的转动传递到凸轮轴上，其中，曲轴主要布置在第一空间中，该第一空间与其中布置有同步传动装置的第二空间液密地分隔。 

背景技术

在机动车辆，例如客车、载重车辆或者其它陆行车辆中使用用于提供动力源的内燃机。但是，这样的内燃机也使用在行驶在水里或者陆地上的车辆中。 

内燃机通常具有一个或多个气缸，在所述气缸中，活塞由于燃料的，例如柴油燃料的或汽油燃料的爆炸式燃烧而往复运动。由燃烧燃料而引发的一个或多个连杆的运动被传递到至少一个曲轴上。 

为了能够将燃料引入气缸内部并且能够将燃烧残余物由气缸中导出而提供换气阀门，所述换气阀门能够依赖控制时间地关闭气缸中的输入口和输出口。直接地或间接地操控这样的换气阀门。通常使用凸轮轴并控制其凸轮。通常使用凸轮轴，其凸轮轴作用于相应的活塞。电子构件（如压电晶体）的备选的或额外的使用是任意的，以便适配尽可能优化的控制时间点。凸轮轴基本上如此地与曲轴连接，即，借助凸轮轴，用曲轴的运动来控制换气阀门的打开和关闭。 

为此，在EP 0931912A1中介绍的系统提供了打开进气阀门和排气阀门的可变的控制装置，而不用改变控制阀门移动的机械部件。而在常规的时间点调节系统中，每个进气阀门的或排气阀门的运动明确 地由对阀门进行驱动的机械部件的几何形状来确定，此外，可以驱动实际上在前面所描述的公知的系统中的对处于压力下的、与给定的阀门联接的室进行控制的电磁阀门并使其在某一时间点打开，以便如此地将带有处于压力下的油的前面所提及的室排空，其中，因此在相应的引回的弹簧机构的作用下引发进气阀门或者排气阀门的快速关闭，甚至是在相应的凸轮使阀门保持打开的阶段期间。 

此外，为了建立曲轴与凸轮轴之间的连接而使用了主轴或者无端传动机构。在特别是使用于汽车中的现代内燃机中实现了使用在牵引机构传动装置范畴中的无端传动机构。在此，所使用的牵引机构通常是根据链条或者齿轮皮带的类型的无端传动机构。 

牵引机构传动装置可以驱动其它的机组也是公知的。在此，这样的机组可以是喷射泵和/或平衡轴。 

由现有技术公知应用在内燃机的控制中的牵引机构传动装置。 

迄今，在较早的内燃机中使用唯一的用于润滑曲轴、连杆和气缸中的活塞的流体，该流体也应用于润滑牵引机构传动装置和凸轮轴。 

如下是非常重要的，即，凸轮轴与曲轴保持同步并且不会出现同步偏差。例如当牵引机构由于增加的磨损而延长时会发生这种同步偏差。这在极端情况中甚至导致牵引机构完全失效。当牵引机构构造为控制链条时也会出现这个问题。因此，长期以来就有如下希望，即，实现牵引机构例如控制链条的使用寿命的提高。 

为了这个目的，被视为形成分类的现有技术的DE 4244052C2公开了用于润滑内燃机中的力传输链条的设备。在这个专利文献中公开如下，即，用链条将曲轴的转动传递到凸轮轴上，其中，每个轴的一部分各穿过含有润滑油的曲轴空间或者凸轮轴空间地延伸，并且其中， 链条由包含润滑油的链条盒包围，其中，设置有用于防止润滑油从凸轮轴空间和从曲轴空间直接流入链条盒内部的轴密封件，从而在链条盒中提供带有较少污染物的润滑油。 

但是，通过应用最现代化的发动机已表明，这种燃烧方法在较短时间内仍旧产生较多的油污染物，这不仅对牵引机构例如对控制链条有影响，而且对凸轮轴也有影响。特别地，由于碳黑颗粒的出现，特别是在燃料的柴油机式燃烧的情况下，所述碳黑颗粒被释放或者被随同冲刷到包围活塞和曲轴的发动机油中，在常规的现代的内燃机的运行中出现了严重的问题。在DE 3029964C2中指出的、针对用于润滑柴油内燃机的方法的解决方案没有完全解决这个问题。 

发明内容

因此，本发明的任务在于，解决存在的问题并且提供耐用的同步传动装置。 

依据本发明由此解决这个任务，即，在第二空间中也布置有凸轮轴。 

以这种方式提供由包含在第一空间中的润滑流体分隔开的第二空间，从而使得在第二空间中通过在那里存在的流体实现的润滑不依赖于第一空间中的压力。由此，可以有利地使用带有机械式或液压式功能的不依赖于第一空间中的压力的张紧元件和阻尼元件。可以减小牵引机构结构尺寸，这使得整个系统的质量矩和惯性矩得以降低。此外，可在牵引机构中实现减小张紧力，这对整个系统的摩擦特性和噪声特性产生有利影响。此外，牵引机构和凸轮轴在适合这两种运动机构的流体中运动，从而例如可在第二空间中使用带有特殊添加剂的控制传动中级油，以便考虑在那里存在的类似的边界条件，然而，在第一空间中，带有其它添加剂的发动机油可用于在那里存在的其它的边界条件。 

有利的实施方式在从属权利要求中要求并且在下面对其进行详细阐释。 

本发明的优选设计方案在于，同步传动装置构造为牵引机构传动装置，该牵引机构传动装置带有作为牵引机构的链条和/或皮带。如果牵引机构构造为链条，那么存在比在备选的牵引机构的情况中更长的维护间隔。而如果牵引机构构造为齿形皮带，那么可实现成本低廉的解决方案。通过在油中引导齿形皮带，在发出噪声和成本方面产生许多优点，这些优点在同时提交的专利申请中也单独进行了描述。但是为了这种应用，用于齿形皮带的材料必须是防油的。 

另一种依据本发明的构造方式设置如下，即，将同步传动装置构造为正齿轮传动装置，因为这样便省略了所有额外的构件，所述构件对于在牵引机构传动装置中引导和张紧牵引机构是必需的。 

在本发明的具体化中提出，即，至少一个凸轮轴在其至少一个端部上具有凸轮轴调节器，该凸轮轴调节器用于调节阀门传动装置中的控制时间。在这种情况中，凸轮轴调节器可以布置在进气凸轮轴上也可以布置在排气凸轮轴上。 

如下也是有利的，即，当凸轮轴与换气阀门共同作用时，所述换气阀门打开或者关闭一个或多个气缸中的燃烧室的一个或多个进气口和/或排气口，其中，换气阀门具有液密地引导的气门杆。以这种方式，也可使第二空间与第一空间在气缸盖区域中液密地保持隔离。这也有助于如下，即，特别地在使用控制链条的情况中避免长时间磨损并且在现代燃烧方法中于较短时间内使得出现在气缸空间和曲轴空间中的较高的油污染不会对凸轮轴和牵引机构传动装置产生负面影响。 

可选地，凸轮轴可以借助电子液压式可变的阀门控制装置来操作 至少一个换气阀门。液压式换气阀门传动装置的自身公知的工作原理总结如下，即，发送器单元和接收器单元之间的高压室作用为液压式导杆，其中，（在忽略泄漏的情况下）与凸轮冲程成比例的由泵挺杆挤压的液压容积依赖于液压阀门的开启时间点和开启持续时间地分成加载接收器活塞的第一部分容积和排流到中压室包括压力存储器在内的第二部分容积。由此，可以完全可变地调节泵挺杆到接收器活塞上的冲程传输并且因此不仅可以完全可变地调节控制时间也可以完全可变地调节换气阀门的冲程高度。 

当然，曲轴的运动必须传递到凸轮轴上，这可以借助牵引机构传动装置或者正齿轮驱动装置实现。因此，如下是有利的，即，曲轴具有伸入到第二空间中的端部区段，该端部区段用轴密封件如此地密封，即，将第一空间的作用为润滑剂的第一流体与第二空间的作用为润滑剂的第二流体分隔。 

此外，在另一个变体中如下是有利的，即，第一流体具有与第二流体不同的特性，特别是在粘度和/或耐温性方面，例如由于添加剂的加入。通过相应地加入这样的添加剂，可使这两种流体中的每一种都适合第一空间或第二空间中的特殊的边界条件。由此，显著提高了内燃机的和包含于其中的牵引机构传动装置的使用寿命或者说显著延长了维护间隔。 

为了提高维修方便性，有利的是通过可更换地构造的滑动密封件来实现第一空间和第二空间中的两种流体的流体隔离。如果密封件之一泄漏，那么其单独的更换是可能的并且由此可返回到无干扰的运行中。如下也是有利的，即，第一流体和第二流体构造为油性的液体，因为这些液体，例如矿物油可非常好地符合相应的要求并且可根据不规律的维护间隔单独地进行更换。 

如果第一空间和第二空间布置在共同的壳体或者缸体中，那么可 在制造技术和装配技术上对内燃机进行优化。 

如下也是有利的，即，牵引机构分布式地布置在垂直于凸轮轴的和曲轴的轴线的平面中。以这种方式可设计仅需要相对小的结构空间的内燃机。 

如下也是有利的，即，牵引机构与辅助机组，例如喷射泵或者平衡轴处于力传输式的作用接触中。 

特别地在使用控制链条的情况中具有在疲劳强度、耐热性以及缩短维护期方面的优点。在内燃机的根据本发明的设计方案中，使用低噪声的齿链也是可能的，这带来声波辐射的减小。以这种方式可满足对声波辐射和CO₂排放的高要求。在同时具有高耐热性的情况下也能实现内燃机的紧凑的结构。 

附图说明

下面结合两个图示详细阐释本发明。其中： 

图1在剖面图中示出内燃机的示意性结构，该内燃机带有两个隔开的润滑空间，在所述润滑空间中，其中一个包含有可运动的曲轴、连杆和活塞并且另一个包含有可运动的凸轮轴和带有牵引机构的控制传动装置； 

图2示出电子液压式可变的换气阀门传动装置的示意性图示。 

具体实施方式

图1中内燃机1的图示仅为示意性质并且仅用于本发明的理解。 

内燃机1具有曲轴2，该曲轴在这里示例性地由两个活塞3驱动。在图1中示出的两个活塞3可线性运动地布置在两个气缸4中。未示出的是，气缸4还包含气缸套筒。活塞3的运动经由连杆5传递到曲轴2上。仅示出充分公知的连杆轴承。 

也仅示出曲轴2的轴承。 

曲轴2主要布置在第一空间6中。仅曲轴2的小的端部区段7由第一空间6伸入到第二空间8中。在第二空间8中还提供有同步传动装置9。同步传动装置9包括牵引机构10，该牵引机构与齿轮11处于作用接触中。齿轮11装配在曲轴2的端部区段7上。 

牵引机构10在图1示出的实施例中是根据带有单个的钢链节的链条类型的控制链条，该牵引机构还与另一个装配在凸轮轴12上的齿轮13处于力传输式的作用接触中。凸轮轴12具有单个的作用于换气阀门15的凸轮14。换气阀门15在其面朝凸轮轴的侧面上具有气门杆16。因此，单个的凸轮14引起气门杆16的运动并且由此引起换气阀门15的运动，从而打开或者关闭进气口或者排气口。 

齿轮11和齿轮13可以构造为链条齿轮或者齿形皮带盘。 

这种运动由曲轴2绕轴线17的转动引起，其中，曲轴2的运动经由齿轮11、牵引机构10、齿轮13和凸轮轴12传递到单个的凸轮14上，从而使得它的运动引起气门杆16的偏移。在此，凸轮轴12绕轴线18转动。 

在端部区段7的区域中布置有流体密封件，例如根据轴密封件（23）的类型的滑动密封件，但在图1中未明显示出。在与所述端部区段7相对的端侧上还提供有相应的轴密封件（23），从而使得包含在第一空间6中的流体不会由其中漏出。为了这个目的，也密封了气门杆16。这些密封件也未示出。由于各个密封件和包围空间6的第一壳体19，流体彼此分开地存在于第一空间6和第二空间8中。未示出用于在燃烧室中燃烧的燃料的、进气的或者从中产生的废气的输入管道和输出管道，但在换气阀门15的区域中存在。此外，凸轮轴12在 其伸入第二空间8的端部上具有凸轮轴调节器22，该凸轮轴调节器用于调节阀门传动装置中的控制时间。 

包含在第二空间8中的流体容纳在第二壳体20和第一壳体19的作用为隔离壁的区段21之间。 

通过不同的符号使第一空间6中和第二空间8中的不同的流体可视化。在第一空间6中含有液体，特别是作用为发动机油的矿物油液体。 

在第二空间8中含有类似的液体，例如控制传动油，所述控制传动油同样基于矿物油而形成，但是具有与发动机油不同的添加剂、粘度和/或耐温性。 

控制传动油可以包含在不同于发动机油的循环中。 

如下是可能的，即，牵引机构10，例如控制链条，不仅驱动唯一的凸轮轴12，也驱动两个或者例如在“V”型气缸中布置的多个凸轮轴12。此外，如下是可能的，即，牵引机构10备选地或附加地与其它机组处于力传输式的作用接触中，例如起动机或者发电机。

在图2中示意性地公开了液压式可变的换气阀门传动装置101的原理性结构。所示出的是内燃机的气缸盖102的换气阀门传动装置，该内燃机带有凸轮轴的凸轮103和在闭合方向上经弹簧力加载的换气阀门104。换气阀门传动装置101的可变性借助布置在凸轮103和换气阀门104之间的液压单元105产生，该液压单元包括如下部件： 

-驱动侧的发送器单元106，这里是以由凸轮103驱动的泵挺杆107的方式； 

-从动侧的接收器单元108，这里是以直接操作换气阀门104的接收器活塞109的方式； 

-可操控的液压阀门110，这里是以电磁的、无电流开启的2/2换向阀门的方式； 

-就凸轮冲程103到换气阀门104上的传输意义而言地分布在发送器单元106和接收器单元108之间的高压室111，液压介质在液压阀门110打开的情况下可以由该高压室流到中压室112中； 

-连接到中压室112上的带有经弹簧力加载的平衡活塞114的压力存储器113； 

-在中压室112的方向上待打开的止回阀门115，液压单元105经由该止回阀门连接到内燃机的液压介质循环上； 

-用作液压介质储存器的低压室116，该低压室（依据重力加速度g的箭头方向）以测地学的方式位于中压室112和高压室111之上并且通过将低压室116与中压室112隔离开的隔离壁118中的节流部位117与中压室112连接。 

低压室116设有通入到气缸盖102中的溢出部120。该溢出部不仅用于低压室116的排气，也用于液压单元115的冷却，其中经加热的液压介质能够经由低压室116漏入到气缸盖102中并且因此能够引回到内燃机的经冷却的液压介质循环中。 

附图标记列表 

1内燃机 

2曲轴 

3活塞 

4气缸 

5连杆 

6第一空间 

7端部区段 

8第二空间 

9同步传动装置 

10牵引机构 

11齿轮 

12凸轮轴 

13齿轮 

14、103凸轮 

15、104换气阀门 

16气门杆 

17（曲轴的）轴线 

18（凸轮轴的）轴线 

19第一壳体 

20第二壳体 

21区段 

22凸轮轴调节器 

101换气阀门传动装置 

23轴密封件 

102气缸盖 

105液压单元 

106发送器单元 

107泵挺杆 

108接收器单元 

109接收器活塞 

110液压阀门 

111高压室 

112中压室 

113压力存储器 

114平衡活塞 

115止回阀门 

116低压室 

117节流部位 

118隔离壁 

120溢出部 。

Claims (10)

1.内燃机（1），带有：曲轴（2）、至少一个用于操作换气阀门（15、104）的凸轮轴（12）、和同步传动装置（9），该同步传动装置将所述曲轴（2）的转动传递到所述凸轮轴（12）上，其中，所述曲轴（2）主要布置在第一空间（6）中，该第一空间与其中布置有所述同步传动装置（9）的第二空间（8）液密地分隔，其特征在于，在所述第二空间（8）中还布置有所述凸轮轴（12）。

2.根据权利要求1所述的内燃机（1），其特征在于，所述同步传动装置（9）构造为牵引机构传动装置，该牵引机构传动装置带有作为牵引机构（10）的链条和/或皮带。

3.根据权利要求1所述的内燃机（1），其特征在于，所述同步传动装置（9）构造为正齿轮传动装置。

4.根据权利要求1所述的内燃机（1），其特征在于，至少一个凸轮轴（12）在至少一个端部上具有凸轮轴调节器（22）。

5.根据权利要求1所述的内燃机（1），其特征在于，所述凸轮轴（12）借助电子液压式可变阀门控制装置来操作至少一个所述换气阀门（15、104）。

6.根据权利要求1所述的内燃机（1），其特征在于，所述曲轴（2）具有伸入到所述第二空间中的端部区段（7），该端部区段利用轴密封件（23）得到密封，使得所述第一空间（6）的作用为润滑剂的第一流体与所述第二空间（8）的作用为润滑剂的第二流体分隔。

7.根据权利要求6所述的内燃机（1），其特征在于，所述第一流体具有与所述第二流体不同的特性，特别是在添加剂、粘度和/或耐温性方面。

8.根据权利要求6所述的内燃机（1），其特征在于，两种流体的流体分隔通过所述轴密封件（23）进行，该轴密封件构造为可更换的滑动密封件。

9.根据权利要求1所述的内燃机（1），其特征在于，所述第一空间（6）和所述第二空间（8）布置在共同的壳体或者缸体中。

10.根据权利要求2所述的内燃机（1），其特征在于，所述牵引机构（10）分布式地布置在与所述凸轮轴（12）和所述曲轴（2）的轴线（17、18）相垂直的平面中。

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