專利名稱：帶有兩個液密地相互分隔的潤滑空間的內燃機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及內燃機，該內燃機帶有曲軸、至少一個用于操作換氣閥門的凸輪軸以及同步傳動裝置，該同步傳動裝置將曲軸的轉動傳遞到凸輪軸上，其中，曲軸主要布置在第一空間中，該第一空間與其中布置有同步傳動裝置的第二空間液密地分隔。
背景技術：
在機動車輛，例如客車、載重車輛或者其它陸行車輛中使用用于提供動力源的內燃機。但是，這樣的內燃機也使用在行駛在水里或者陸地上的車輛中。內燃機通常具有一個或多個氣缸，在所述氣缸中，活塞由于燃料的，例如柴油燃料的或汽油燃料的爆炸式燃燒而往復運動。由燃燒燃料而引發(fā)的一個或多個連桿的運動被傳 遞到至少一個曲軸上。為了能夠將燃料引入氣缸內部并且能夠將燃燒殘余物由氣缸中導出而提供換氣閥門，所述換氣閥門能夠依賴控制時間地關閉氣缸中的輸入口和輸出口。直接地或間接地操控這樣的換氣閥門。通常使用凸輪軸并控制其凸輪。通常使用凸輪軸，其凸輪軸作用于相應的活塞。電子構件(如壓電晶體)的備選的或額外的使用是任意的，以便適配盡可能優(yōu)化的控制時間點。凸輪軸基本上如此地與曲軸連接，即，借助凸輪軸，用曲軸的運動來控制換氣閥門的打開和關閉。為此，在EP 0931912A1中介紹的系統(tǒng)提供了打開進氣閥門和排氣閥門的可變的控制裝置，而不用改變控制閥門移動的機械部件。而在常規(guī)的時間點調節(jié)系統(tǒng)中，每個進氣閥門的或排氣閥門的運動明確地由對閥門進行驅動的機械部件的幾何形狀來確定，此外，可以驅動實際上在前面所描述的公知的系統(tǒng)中的對處于壓力下的、與給定的閥門聯(lián)接的室進行控制的電磁閥門并使其在某一時間點打開，以便如此地將帶有處于壓力下的油的前面所提及的室排空，其中，因此在相應的引回的彈簧機構的作用下引發(fā)進氣閥門或者排氣閥門的快速關閉，甚至是在相應的凸輪使閥門保持打開的階段期間。此外，為了建立曲軸與凸輪軸之間的連接而使用了主軸或者無端傳動機構。在特別是使用于汽車中的現(xiàn)代內燃機中實現(xiàn)了使用在牽引機構傳動裝置范疇中的無端傳動機構。在此，所使用的牽引機構通常是根據(jù)鏈條或者齒輪皮帶的類型的無端傳動機構。牽引機構傳動裝置可以驅動其它的機組也是公知的。在此，這樣的機組可以是噴射泵和/或平衡軸。由現(xiàn)有技術公知應用在內燃機的控制中的牽弓丨機構傳動裝置。迄今，在較早的內燃機中使用唯一的用于潤滑曲軸、連桿和氣缸中的活塞的流體，該流體也應用于潤滑牽引機構傳動裝置和凸輪軸。如下是非常重要的，S卩，凸輪軸與曲軸保持同步并且不會出現(xiàn)同步偏差。例如當牽引機構由于增加的磨損而延長時會發(fā)生這種同步偏差。這在極端情況中甚至導致牽引機構完全失效。當牽引機構構造為控制鏈條時也會出現(xiàn)這個問題。因此，長期以來就有如下希望，即，實現(xiàn)牽引機構例如控制鏈條的使用壽命的提高。
為了這個目的，被視為形成分類的現(xiàn)有技術的DE 4244052C2公開了用于潤滑內燃機中的力傳輸鏈條的設備。在這個專利文獻中公開如下，即，用鏈條將曲軸的轉動傳遞到凸輪軸上，其中，每個軸的一部分各穿過含有潤滑油的曲軸空間或者凸輪軸空間地延伸，并且其中，鏈條由包含潤滑油的鏈條盒包圍，其中，設置有用于防止?jié)櫥蛷耐馆嗇S空間和從曲軸空間直接流入鏈條盒內部的軸密封件，從而在鏈條盒中提供帶有較少污染物的潤滑油。但是，通過應用最現(xiàn)代化的發(fā)動機已表明，這種燃燒方法在較短時間內仍舊產生較多的油污染物，這不僅對牽弓I機構例如對控制鏈條有影響，而且對凸輪軸也有影響。特別地，由于碳黑顆粒的出現(xiàn)，特別是在燃料的柴油機式燃燒的情況下，所述碳黑顆粒被釋放或者被隨同沖刷到包圍活塞和曲軸的發(fā)動機油中，在常規(guī)的現(xiàn)代的內燃機的運行中出現(xiàn)了嚴重的問題。在DE 3029964C2中指出的、針對用于潤滑柴油內燃機的方法的解決方案沒有完全解決這個問題。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的任務在于，解決存在的問題并且提供耐用的同步傳動裝置。 依據(jù)本發(fā)明由此解決這個任務，S卩，在第二空間中也布置有凸輪軸。以這種方式提供由包含在第一空間中的潤滑流體分隔開的第二空間，從而使得在第二空間中通過在那里存在的流體實現(xiàn)的潤滑不依賴于第一空間中的壓力。由此，可以有利地使用帶有機械式或液壓式功能的不依賴于第一空間中的壓力的張緊元件和阻尼元件?？梢詼p小牽引機構結構尺寸，這使得整個系統(tǒng)的質量矩和慣性矩得以降低。此外，可在牽引機構中實現(xiàn)減小張緊力，這對整個系統(tǒng)的摩擦特性和噪聲特性產生有利影響。此外，牽引機構和凸輪軸在適合這兩種運動機構的流體中運動，從而例如可在第二空間中使用帶有特殊添加劑的控制傳動中級油，以便考慮在那里存在的類似的邊界條件，然而，在第一空間中，帶有其它添加劑的發(fā)動機油可用于在那里存在的其它的邊界條件。有利的實施方式在從屬權利要求中要求并且在下面對其進行詳細闡釋。本發(fā)明的優(yōu)選設計方案在于，同步傳動裝置構造為牽引機構傳動裝置，該牽引機構傳動裝置帶有作為牽引機構的鏈條和/或皮帶。如果牽引機構構造為鏈條，那么存在比在備選的牽引機構的情況中更長的維護間隔。而如果牽引機構構造為齒形皮帶，那么可實現(xiàn)成本低廉的解決方案。通過在油中弓I導齒形皮帶，在發(fā)出噪聲和成本方面產生許多優(yōu)點，這些優(yōu)點在同時提交的專利申請中也單獨進行了描述。但是為了這種應用，用于齒形皮帶的材料必須是防油的。另一種依據(jù)本發(fā)明的構造方式設置如下，S卩，將同步傳動裝置構造為正齒輪傳動裝置，因為這樣便省略了所有額外的構件，所述構件對于在牽引機構傳動裝置中引導和張緊牽引機構是必需的。在本發(fā)明的具體化中提出，S卩，至少一個凸輪軸在其至少一個端部上具有凸輪軸調節(jié)器，該凸輪軸調節(jié)器用于調節(jié)閥門傳動裝置中的控制時間。在這種情況中，凸輪軸調節(jié)器可以布置在進氣凸輪軸上也可以布置在排氣凸輪軸上。如下也是有利的，S卩，當凸輪軸與換氣閥門共同作用時，所述換氣閥門打開或者關閉一個或多個氣缸中的燃燒室的一個或多個進氣口和/或排氣口，其中，換氣閥門具有液密地引導的氣門桿。以這種方式，也可使第二空間與第一空間在氣缸蓋區(qū)域中液密地保持隔離。這也有助于如下，即，特別地在使用控制鏈條的情況中避免長時間磨損并且在現(xiàn)代燃燒方法中于較短時間內使得出現(xiàn)在氣缸空間和曲軸空間中的較高的油污染不會對凸輪軸和牽引機構傳動裝置產生負面影響。可選地，凸輪軸可以借助電子液壓式可變的閥門控制裝置來操作至少一個換氣閥門。液壓式換氣閥門傳動裝置的自身公知的工作原理總結如下，即，發(fā)送器單元和接收器單元之間的高壓室作用為液壓式導桿，其中，(在忽略泄漏的情況下)與凸輪沖程成比例的由泵挺桿擠壓的液壓容積依賴于液壓閥門的開啟時間點和開啟持續(xù)時間地分成加載接收器活塞的第一部分容積和排流到中壓室包括壓力存儲器在內的第二部分容積。由此，可以完全可變地調節(jié)泵挺桿到接收器活塞上的沖程傳輸并且因此不僅可以完全可變地調節(jié)控制時間也可以完全可變地調節(jié)換氣閥門的沖程高度。當然，曲軸的運動必須傳遞到凸輪軸上，這可以借助牽引機構傳動裝置或者正齒 輪驅動裝置實現(xiàn)。因此，如下是有利的，即，曲軸具有伸入到第二空間中的端部區(qū)段，該端部區(qū)段用軸密封件如此地密封，即，將第一空間的作用為潤滑劑的第一流體與第二空間的作用為潤滑劑的第二流體分隔。此外，在另一個變體中如下是有利的，S卩，第一流體具有與第二流體不同的特性，特別是在粘度和/或耐溫性方面，例如由于添加劑的加入。通過相應地加入這樣的添加劑，可使這兩種流體中的每一種都適合第一空間或第二空間中的特殊的邊界條件。由此，顯著提高了內燃機的和包含于其中的牽引機構傳動裝置的使用壽命或者說顯著延長了維護間隔。為了提高維修方便性，有利的是通過可更換地構造的滑動密封件來實現(xiàn)第一空間和第二空間中的兩種流體的流體隔離。如果密封件之一泄漏，那么其單獨的更換是可能的并且由此可返回到無干擾的運行中。如下也是有利的，即，第一流體和第二流體構造為油性的液體，因為這些液體，例如礦物油可非常好地符合相應的要求并且可根據(jù)不規(guī)律的維護間隔單獨地進行更換。如果第一空間和第二空間布置在共同的殼體或者缸體中，那么可在制造技術和裝配技術上對內燃機進行優(yōu)化。如下也是有利的，即，牽引機構分布式地布置在垂直于凸輪軸的和曲軸的軸線的平面中。以這種方式可設計僅需要相對小的結構空間的內燃機。如下也是有利的，S卩，牽引機構與輔助機組，例如噴射泵或者平衡軸處于力傳輸式的作用接觸中。特別地在使用控制鏈條的情況中具有在疲勞強度、耐熱性以及縮短維護期方面的優(yōu)點。在內燃機的根據(jù)本發(fā)明的設計方案中，使用低噪聲的齒鏈也是可能的，這帶來聲波輻射的減小。以這種方式可滿足對聲波輻射和CO2排放的高要求。在同時具有高耐熱性的情況下也能實現(xiàn)內燃機的緊湊的結構。


下面結合兩個圖示詳細闡釋本發(fā)明。其中圖I在剖面圖中示出內燃機的示意性結構，該內燃機帶有兩個隔開的潤滑空間，在所述潤滑空間中，其中一個包含有可運動的曲軸、連桿和活塞并且另一個包含有可運動的凸輪軸和帶有牽引機構的控制傳動裝置；圖2示出電子液壓式可變的換氣閥門傳動裝置的示意性圖示。
具體實施例方式圖I中內燃機I的圖示僅為示意性質并且僅用于本發(fā)明的理解。內燃機I具有曲軸2，該曲軸在這里示例性地由兩個活塞3驅動。在圖I中示出的兩個活塞3可線性運動地布置在兩個氣缸4中。未不出的是,氣缸4還包含氣缸套筒。活塞3的運動經由連桿5傳遞到曲軸2上。僅示出充分公知的連桿軸承。也僅示出曲軸2的軸承。曲軸2主要布置在第一空間6中。僅曲軸2的小的端部區(qū)段7由第一空間6伸入 到第二空間8中。在第二空間8中還提供有同步傳動裝置9。同步傳動裝置9包括牽引機構10，該牽引機構與齒輪11處于作用接觸中。齒輪11裝配在曲軸2的端部區(qū)段7上。牽引機構10在圖I示出的實施例中是根據(jù)帶有單個的鋼鏈節(jié)的鏈條類型的控制鏈條，該牽引機構還與另一個裝配在凸輪軸12上的齒輪13處于力傳輸式的作用接觸中。凸輪軸12具有單個的作用于換氣閥門15的凸輪14。換氣閥門15在其面朝凸輪軸的側面上具有氣門桿16。因此，單個的凸輪14引起氣門桿16的運動并且由此引起換氣閥門15的運動，從而打開或者關閉進氣口或者排氣口。齒輪11和齒輪13可以構造為鏈條齒輪或者齒形皮帶盤。這種運動由曲軸2繞軸線17的轉動引起，其中，曲軸2的運動經由齒輪11、牽引機構10、齒輪13和凸輪軸12傳遞到單個的凸輪14上，從而使得它的運動引起氣門桿16的偏移。在此，凸輪軸12繞軸線18轉動。在端部區(qū)段7的區(qū)域中布置有流體密封件，例如根據(jù)軸密封件(23)的類型的滑動密封件，但在圖I中未明顯示出。在與所述端部區(qū)段7相對的端側上還提供有相應的軸密封件(23)，從而使得包含在第一空間6中的流體不會由其中漏出。為了這個目的，也密封了氣門桿16。這些密封件也未不出。由于各個密封件和包圍空間6的第一殼體19,流體彼此分開地存在于第一空間6和第二空間8中。未示出用于在燃燒室中燃燒的燃料的、進氣的或者從中產生的廢氣的輸入管道和輸出管道，但在換氣閥門15的區(qū)域中存在。此外，凸輪軸12在其伸入第二空間8的端部上具有凸輪軸調節(jié)器22，該凸輪軸調節(jié)器用于調節(jié)閥門傳動裝置中的控制時間。包含在第二空間8中的流體容納在第二殼體20和第一殼體19的作用為隔離壁的區(qū)段21之間。通過不同的符號使第一空間6中和第二空間8中的不同的流體可視化。在第一空間6中含有液體，特別是作用為發(fā)動機油的礦物油液體。在第二空間8中含有類似的液體，例如控制傳動油，所述控制傳動油同樣基于礦物油而形成，但是具有與發(fā)動機油不同的添加劑、粘度和/或耐溫性。控制傳動油可以包含在不同于發(fā)動機油的循環(huán)中。如下是可能的，即，牽引機構10，例如控制鏈條，不僅驅動唯一的凸輪軸12，也驅動兩個或者例如在“V”型氣缸中布置的多個凸輪軸12。此外，如下是可能的，即，牽引機構10備選地或附加地與其它機組處于力傳輸式的作用接觸中，例如起動機或者發(fā)電機。在圖2中示意性地公開了液壓式可變的換氣閥門傳動裝置101的原理性結構。所示出的是內燃機的氣缸蓋102的換氣閥門傳動裝置，該內燃機帶有凸輪軸的凸輪103和在閉合方向上經彈簧力加載的換氣閥門104。換氣閥門傳動裝置101的可變性借助布置在凸輪103和換氣閥門104之間的液壓單元105產生，該液壓單元包括如下部件-驅動側的發(fā)送器單元106，這里是以由凸輪103驅動的泵挺桿107的方式；-從動側的接收器單元108，這里是以直接操作換氣閥門104的接收器活塞109的方式； -可操控的液壓閥門110，這里是以電磁的、無電流開啟的2/2換向閥門的方式；-就凸輪沖程103到換氣閥門104上的傳輸意義而言地分布在發(fā)送器單元106和接收器單元108之間的高壓室111，液壓介質在液壓閥門110打開的情況下可以由該高壓室流到中壓室112中；-連接到中壓室112上的帶有經彈簧力加載的平衡活塞114的壓力存儲器113；-在中壓室112的方向上待打開的止回閥門115，液壓單元105經由該止回閥門連接到內燃機的液壓介質循環(huán)上；-用作液壓介質儲存器的低壓室116，該低壓室(依據(jù)重力加速度g的箭頭方向)以測地學的方式位于中壓室112和高壓室111之上并且通過將低壓室116與中壓室112隔離開的隔離壁118中的節(jié)流部位117與中壓室112連接。低壓室116設有通入到氣缸蓋102中的溢出部120。該溢出部不僅用于低壓室116的排氣，也用于液壓單元115的冷卻，其中經加熱的液壓介質能夠經由低壓室116漏入到氣缸蓋102中并且因此能夠引回到內燃機的經冷卻的液壓介質循環(huán)中。附圖標記列表I內燃機2 曲軸3 活塞4 氣缸5 連桿6第一空間7端部區(qū)段8第二空間9同步傳動裝置10牽引機構11 齒輪12凸輪軸13 齒輪14、103 凸輪I5、104換氣閥門16氣門桿17 (曲軸的)軸線
18 (凸輪軸的)軸線19第一殼體20第二殼體21 區(qū)段22凸輪軸調節(jié)器101換氣閥門傳動裝置23軸密封件102氣缸蓋
105液壓單元106發(fā)送器單元107泵挺桿108接收器單元109接收器活塞110液壓閥門111高壓室112中壓室113壓力存儲器114平衡活塞115止回閥門116低壓室117節(jié)流部位Il8隔離壁120 溢出部。
權利要求
1.內燃機(1)，帶有曲軸(2)、至少一個用于操作換氣閥門(15、104)的凸輪軸(12)、和同步傳動裝置(9)，該同步傳動裝置將所述曲軸(2)的轉動傳遞到所述凸輪軸(12)上，其中，所述曲軸(2)主要布置在第一空間(6)中，該第一空間與其中布置有所述同步傳動裝置(9)的第二空間(8)液密地分隔，其特征在于，在所述第二空間(8)中還布置有所述凸輪軸(12)。
2.根據(jù)權利要求I所述的內燃機(1)，其特征在于，所述同步傳動裝置(9)構造為牽引機構傳動裝置，該牽引機構傳動裝置帶有作為牽引機構(10)的鏈條和/或皮帶。
3.根據(jù)權利要求I所述的內燃機(1)，其特征在于，所述同步傳動裝置(9)構造為正齒輪傳動裝置。
4.根據(jù)權利要求I所述的內燃機(1)，其特征在于，至少一個凸輪軸(12)在至少一個端部上具有凸輪軸調節(jié)器(22)。
5.根據(jù)權利要求I所述的內燃機(I)，其特征在于，所述凸輪軸(12)借助電子液壓式可變閥門控制裝置來操作至少一個所述換氣閥門(15、104)。
6.根據(jù)權利要求I所述的內燃機(1)，其特征在于，所述曲軸(2)具有伸入到所述第二空間中的端部區(qū)段(7)，該端部區(qū)段利用軸密封件(23)得到密封，使得所述第一空間(6)的作用為潤滑劑的第一流體與所述第二空間(8)的作用為潤滑劑的第二流體分隔。
7.根據(jù)權利要求6所述的內燃機(I)，其特征在于，所述第一流體具有與所述第二流體不同的特性，特別是在添加劑、粘度和/或耐溫性方面。
8.根據(jù)權利要求6所述的內燃機(I)，其特征在于，兩種流體的流體分隔通過所述軸密封件(23)進行，該軸密封件構造為可更換的滑動密封件。
9.根據(jù)權利要求I所述的內燃機(1)，其特征在于，所述第一空間(6)和所述第二空間(8)布置在共同的殼體或者缸體中。
10.根據(jù)權利要求2所述的內燃機(1)，其特征在于，所述牽引機構(10)分布式地布置在與所述凸輪軸(12)和所述曲軸(2)的軸線(17、18)相垂直的平面中。
全文摘要
內燃機(1)，帶有曲軸(2)、至少一個用于操作換氣閥門(15、104)的凸輪軸(12)、和同步傳動裝置(9)，該同步傳動裝置將曲軸(2)的轉動傳遞到凸輪軸(12)上，其中，曲軸(2)主要布置在第一空間(6)中，該第一空間與其中布置有同步傳動裝置(9)的第二空間(8)液密地分隔，其中，在第二空間(8)中還布置有凸輪軸(12)。
文檔編號F02B75/20GK102844530SQ201180017447
公開日2012年12月26日 申請日期2011年3月29日 優(yōu)先權日2010年4月6日
發(fā)明者博爾科·舒塞伊, 拉約什·法爾卡斯, 克勞斯·哈恩 申請人:謝夫勒科技股份兩合公司