CN112867853A - 用含水的润滑剂润滑的内燃机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内燃机(1)，所述内燃机具有内燃机内部空间(2)，在所述内燃机内部空间中接纳有润滑剂，以便润滑设置在该内燃机内部空间中的至少一个构件(10、11、12)，其特征在于，该润滑剂是含水的润滑剂(3)。

Description

用含水的润滑剂润滑的内燃机

技术领域

本发明涉及一种具有通风装置的用液体润滑的内燃机。一般性地，按照权利要求1的前序部分所述的在机动车中的装置由DE102010025980A1已知。

背景技术

下面结合内燃机和用于润滑该内燃机的含水的润滑剂来描述本发明，该描述不应理解为对本发明的限制。相对于传统的润滑剂，含水的润滑剂尤其是在效率方面、尤其是也在温度特性方面提供优点。这样的含水的润滑剂的润滑性能主要取决于在该润滑剂中的水含量。在机动车的运行中，在用含水的润滑剂进行润滑的装置、亦即尤其是在内燃机中或在内燃机的各个区段上可以达到使得水转变为水蒸汽并且从该内燃机中逸出的温度，在此，含水的润滑剂随着水的损耗而失去其相对于传统发动机油的优点。一般性地，已知设置计量装置，所述计量装置将水输送给含水的润滑剂并且因此使该含水的润滑剂的水份额保持恒定。

发明内容

本发明的目的是，提供一种内燃机，所述内燃机被供应含水的润滑剂。在本发明的一种优选实施方式中，在该含水的润滑剂中的水含量的可变性相对于传统内燃机被改善，也就是说，在内燃机的运行期间，在润滑剂中的水份额几乎保持恒定。该任务通过按照权利要求1所述的内燃机来解决，本发明的要被优选的实施方式是从属权利要求的技术方案。

在本发明的意义上，内燃机可以理解为热力发动机，所述热力发动机用于驱动机动车、亦即用于提供用于克服机动车的行驶阻力的驱动功率，并且优选地，该内燃机构造为往复活塞式内燃机，优选地，所述往复活塞式内燃机可按照柴油机或汽油机原理运行。该内燃机具有内燃机内部空间，在所述内燃机内部空间中设置至少一个并且优选多个构件，所述构件通过润滑剂在内燃机的运行中被至少暂时润滑或冷却。进一步优选地，在该内燃机内部空间中完全或至少部分接纳有含水的润滑剂。

优选地，这样的构件可理解为活塞、轴承、连杆或轴、尤其是曲轴。该润滑剂另外接纳在该内燃机内部空间中或优选为了润滑所述至少一个构件而引入到所述内燃机内部空间中。

另外，该润滑剂构成为含水的润滑剂，并且在本发明的意义上，含水的润滑剂可理解为如下润滑剂，所述润滑剂具有至少5％(体积)或更多的水，并且该润滑剂的其余组份可以是固体、优选是所谓的纳米微粒或水溶性物质。作为这样的含水的润滑剂由现有技术已知，该含水的润滑剂也部分地称为水基润滑剂。尤其地，通过使用含水的润滑剂能够改善内燃机的运行性能。

此外，内燃机具有通风装置，以用于进行压力平衡、尤其是在内燃机运行期间与包围内燃机的环境进行压力平衡，换句话说，尤其是内燃机内部空间借助于所述通风装置与该环境以引导流体的方式连接或可与该环境连接。此外，该通风装置具有半透膜。

在本发明的意义上，半透膜可理解为如下膜，该膜沿从第一表面至第二表面的第一方向不透水和/或水蒸汽，并且进一步优选地，该膜沿从第二表面至第一表面的第二方向透水和/或水蒸汽。这样的膜或其功能运行以相似的形式也从以不同的商标名在主动呼吸的运动服装中的应用已知。

半透膜以其第一表面朝向内燃机内部空间，从而从内燃机内部空间到包围内燃机的环境中的假想的流体流应需要从该膜的第一表面至第二表面穿流该膜。但该前述的流动方向正好被半透膜的安装位置阻断，并且因此阻止或至少强烈限制尤其是水蒸汽从内燃机内部空间排出到环境中。进一步优选地，内燃机具有多个这样的通风装置。优选地，内燃机内部空间除了所述至少一个通风装置之外以流体密封的方式相对于包围该内燃机内部空间的环境进行封闭，从而阻止水蒸汽从内燃机内部空间中排出。尤其地，通过这样设置的膜，内燃机内部空间相对于包围内燃机的环境不透水和水蒸汽地封闭，使得没有或仅有少量的湿气可以从内燃机内部空间中逸出。因此，利用这样的半透膜还能够实现，至少减少水或水蒸汽从内燃机内部空间中排出，并且因此在含水的润滑剂中的水含量可以保持恒定或几乎恒定。

在本发明的一种优选实施方式中，在通风装置中设置另一个膜。优选地，参考从装置内部空间到包围内燃机的环境中的流动方向，该另一个膜设置在所述半透膜下游。优选地，该另一个膜构造为半透膜并且可因此理解为另一个半透膜。

进一步优选地，该另一个半透膜设置成，使得该另一个半透膜沿从包围内燃机的环境到内燃机内部空间中的假想的流动方向将该内燃机内部空间不透水和水蒸汽地进行封闭。形象地说，所述另一个半透膜在这样的情况中与所述半透膜以镜像同样的方式(gegengleich)设置。尤其地，通过这样的布置结构能够实现，阻止或至少减少水和/或水蒸汽不受控制地进入到内燃机内部空间中。

在一种优选的实施方式中，内燃机构造为往复活塞式内燃机，优选地，所述往复活塞式内燃机可按照双冲程原理或优选按照四冲程原理运行，并且另外，该内燃机接纳在机动车的驱动传动系中，所述驱动传动系设计成用于，提供用于克服行驶阻力(空气阻力、摩擦阻力、爬坡阻力等)的驱动力。尤其地，设置在内燃机内部空间中的所述至少一个构件构造为曲轴，所述曲轴利用至少一个连杆与至少一个活塞连接，并且进一步优选地，内燃机内部空间至少局部以所谓的发动机油底壳限界，其中，优选可在该发动机油底壳中至少暂时并且至少部分地接纳有含水的润滑剂。

在一种优选的实施方式中，内燃机具有冷却回路，所述冷却回路尤其是设置成用于，吸收来自内燃机的热量并且将其排出至包围内燃机的环境。优选地，用于冷却内燃机的该冷却回路被该含水的润滑剂穿流，并且进一步优选地，在该冷却回路中设置至少一个热交换器，所述热交换器可被含水的润滑剂穿流，并且进一步优选地，所述内燃机除了该冷却回路之外不具有其他的冷却回路，而是替代地，可被含水的润滑剂穿流的冷却回路是由现有技术已知的传统的冷却回路、尤其是传统的内燃机的所谓的冷却水回路，可借助于相对于含水的润滑剂而附加的介质、尤其是冷却水来穿流所述冷却水回路。尤其地，通过在冷却回路中使用含水的润滑剂，可实现内燃机的简化，尤其地，通过冷却回路的这样的简化，含水的润滑剂直接用于冷却内燃机。

在本发明的一种优选实施方式中，含水的润滑剂附加地用于润滑内燃机的所谓的配气机构。在该意义上，配气机构可理解为内燃机的装置，利用该装置可控制内燃机的换气，尤其地，所述配气机构具有至少一个凸轮轴。尤其地，通过使用统一的用于内燃机的润滑剂，可实现具有简单构造和高效率的内燃机。

在一种优选的实施方式中，所述内燃机具有所谓的曲轴-起动机-发电机。曲轴-起动机-发电机可理解为可与内燃机的曲轴耦联的或优选与内燃机的曲轴已耦联的机电式的能量转换器、尤其是电动机/发电机，其至少设计成用于使内燃机从停车状态中起动。优选地，所述曲轴-起动机-发电机与内燃机的曲轴同中心地设置或优选可与变速装置连接或优选与变速装置连接，并且进一步优选地，曲轴-起动机-发电机轴向平行于曲轴地设置。进一步优选地，曲轴-起动机-发电机可以被供应液态的介质，尤其地，所述曲轴-起动机-发电机可以以该介质进行润滑和/或冷却。优选地，该含水的润滑剂用于对曲轴-起动机-发电机进行供应，并且进一步优选地，所述曲轴-起动机-发电机和内燃机因此具有共同的润滑剂储备。在该意义上，共同的润滑剂储备可理解为，至少所述内燃机和曲轴-起动机-发电机通过同一含水的润滑剂、亦即尤其是通过唯一的或共同的含水的润滑剂进行供应或被供应。尤其地，通过这样的设计方案，能够实现具有起动机-发电机的内燃机的特别简单的构造，因为该内燃机仅包括具有共同的润滑剂的润滑剂储备。

进一步优选地，可以以所述含水的润滑剂供应的至少一个构件、尤其是内燃机和/或曲轴-起动机-发电机的构件至少局部具有减小摩擦的涂层、优选“类金刚石(DiamondLike Carbon)”涂层(DLC涂层)或类似物。优选地，至少两个直接接触的构件、优选活塞和活塞工作面具有这样的用于减小摩擦的涂层。尤其地，通过这些构件之中的至少一个构件的这样的涂层可实现所谓的“超润滑”。在此，超润滑可理解为所谓的超润滑能力，在所述超润滑的情况下，摩擦可以几乎完全消失。优选地，所述配气机构的至少一个构件具有这样的涂层，并且特别优选地，至少一个凸轮轴至少局部或优选完全具有这样的涂层。尤其地，通过使用这样的涂层，能够实现内燃机的特别低摩擦的运行。

在一种优选的实施方式中，内燃机具有水喷射装置。尤其地，水喷射装置可理解为如下装置，利用该装置可对内燃机的至少一个燃烧室针对性地输送水。作为这样的水喷射装置由现有技术已知。进一步优选地，所述水喷射装置具有计量装置，利用所述计量装置，可将水输送给含水的润滑剂。进一步优选地，该计量装置设置成用于，将在该含水的润滑剂中的水的份额保持在可预定的范围中并且因此有利于内燃机的高效运行。尤其地，借助于由所述水喷射装置引入到内燃机的所述至少一个燃烧室中的水，可以积极地影响内燃机的排放，并且另外产生在内燃机的水喷射装置和含水的润滑剂之间的积极的相互作用。

附图说明

下面借助附图更详细地阐述本发明的各个特征。

图1示出具有含水的润滑剂和通风器的内燃机。

具体实施方式

在图1中示出内燃机1的示意性的横截面。在内燃机1中，作为要润滑的构件，设置曲轴12以及连杆10和活塞11和对应的轴承和支承部位。为了润滑这些构件，含水的润滑剂3接纳在内燃机内部空间2中。为了进行通风，内燃机1包括具有半透膜8的通风器5(通风装置)。为了控制换气，内燃机1具有气缸盖4。在气缸盖4中设置有可由配气机构(未示出)驱动的凸轮轴，利用所述凸轮轴，可借助于所谓的进气阀和排气阀来控制在内燃机1中的换气。

在此，该半透膜8设置成，使得该半透膜沿从内燃机内部空间2到包围内燃机1的环境9中的流动方向6不透水或水蒸汽。另外，参考从包围内燃机1的环境9到内燃机内部空间2中的流动方向7，该半透膜8透水或水蒸汽。

利用内燃机1的这样的设计方案能够实现，没有或仅有少量的湿气(水/水蒸汽)从内燃机1中逸出，并且在内燃机内部空间2中的含水的润滑剂3中的水含量因此至少基本上保持恒定、尤其是在内燃机的运行期间至少基本上保持恒定。

换句话说，本发明提出使用含水的润滑剂，以用于在内燃机中进行润滑和/或冷却。通过该使用：

能够相对于传统的润滑油、亦即尤其是不含水的润滑剂实现粘度的降低，并且由此能够实现损耗功率/拖曳损耗的减少；

通过改善含水的润滑剂的热性能(热转变、热容)，可相对于传统的润滑油实现润滑油体积的减少；

能够实现与冷却水回路的协同效果(冷却功率、针对仅一种介质的应用的潜力)，并且可由此实现对所谓的冷却水回路的去精细化/代替；

以及，通过使用加涂层的摩擦副/构件(主要是在活塞和缸体上的DLC)可实现摩擦降低，并且尤其是在使用加涂层的摩擦副时得到用于产生超润滑的潜力。

附图标记列表

1 内燃机

2 内燃机内部空间

3 含水的润滑剂

4 气缸盖

5 通风器

6 从内燃机中出来的流动方向

7 到内燃机中的流动方向

8 半透膜

9 环境

10 具有轴承的连杆

11 活塞

12 具有轴承的曲轴

13 燃烧室

Claims (8)

1.一种内燃机(1)，所述内燃具有内燃机内部空间(2)，在所述内燃机内部空间中接纳有润滑剂，以便润滑设置在该内燃机内部空间中的至少一个构件(10、11、12)，其特征在于，该润滑剂是含水的润滑剂(3)。

2.按照权利要求1所述的内燃机，其特征在于，所述内燃机具有用于将水按照计划引入到内燃机的至少一个燃烧室中的水喷射装置。

3.按照权利要求2所述的内燃机，其特征在于，来自水喷射装置的水能够输送给所述含水的润滑剂。

4.按照上述权利要求之一所述的内燃机(1)，其特征在于，所述内燃机内部空间(2)与至少一个通风装置(5)以引导流体的方式连接，用于与包围内燃机(1)的环境(9)进行压力平衡，并且所述通风装置具有半透膜(8)，该半透膜沿第一方向、亦即从该膜的第一表面朝第二表面不透水，并且所述半透膜(8)的第一表面朝向所述内燃机内部空间(2)，从而所述半透膜(8)将内燃机内部空间(2)朝包围内燃机(1)的环境(9)不透水和水蒸汽地进行封闭。

5.按照权利要求4所述的内燃机，其特征在于，设置另一个膜，参考从内燃机内部空间(2)到包围内燃机(1)的环境(9)中的流动方向(6)，该另一个膜设置在所述半透膜(8)下游，并且所述另一个膜构造为半透膜并且设置成，使得所述另一个膜将所述半透膜(8)朝包围内燃机(1)的环境(9)不透水和水蒸汽地进行封闭。

6.按照上述权利要求之一所述的内燃机，其特征在于，所述内燃机(1)构造为往复活塞式内燃机，并且设置在内燃机内部空间(2)中的所述至少一个构件是曲轴(12)。

7.按照上述权利要求之一所述的内燃机，其特征在于，所述内燃机包括具有至少一个凸轮轴的配气机构，并且所述凸轮轴至少局部地具有减小摩擦的涂层。

8.按照上述权利要求之一所述的内燃机，其特征在于，所述内燃机具有曲轴-起动机-发电机，并且所述曲轴-起动机-发电机和所述内燃机具有共同的润滑剂储备并且因此能被供应同一含水的润滑剂。

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