Двигатель внутреннего сгорания с масляным контуром и опорными подшипниками с масляной смазкой (варианты)



Двигатель внутреннего сгорания с масляным контуром и опорными подшипниками с масляной смазкой (варианты)
Двигатель внутреннего сгорания с масляным контуром и опорными подшипниками с масляной смазкой (варианты)

Владельцы патента RU 2698539:

Форд Глобал Текнолоджиз, ЛЛК (US)

Настоящее изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания, содержащему по меньшей мере одну головку цилиндров по меньшей мере с одним цилиндром (1а), по меньшей мере один блок (1) цилиндров, соединенный по меньшей мере с одной головкой цилиндров и служащий верхней половиной картера, для удержания коленчатого вала по меньшей мере в двух подшипниках (2) коленчатого вала, по меньшей мере один дополнительный вал, установленный по меньшей мере в двух опорных подшипниках, масляный контур, содержащий маслопроводы для подачи масла по меньшей мере в два подшипника (2), и устройство рециркуляции отработавших газов. Ставилась задача предложить двигатель внутреннего сгорания, оптимизированный в отношении потерь на трение. Это достигнуто предложением двигателя внутреннего сгорания, в котором предусмотрен по меньшей мере один проводник (4) тепла, проходящий между по меньшей мере одним подшипником (2) и по меньшей мере одной термически высоконагруженной зоной двигателя внутреннего сгорания, которая по меньшей мере на этапе прогрева двигателя внутреннего сгорания имеет более высокую температуру, чем по меньшей мере один подшипник (2). 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Настоящее изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания, содержащему:

- по меньшей мере одну головку цилиндров по меньшей мере с одним цилиндром,

- по меньшей мере один блок цилиндров, соединенный по меньшей мере с одной головкой цилиндров и служащий верхней половиной картера, для удержания коленчатого вала по меньшей мере в двух подшипниках коленчатого вала,

- по меньшей мере один дополнительный вал, установленный по меньшей мере в двух опорных подшипниках,

- масляный контур, содержащий маслопроводы для подачи масла по меньшей мере в два подшипника, и

- устройство рециркуляции отработавших газов.

Двигатель внутреннего сгорания вышеуказанного типа применяется в качестве автомобильного двигателя. В контексте настоящего изобретения выражение "двигатель внутреннего сгорания" охватывает двигатели, работающие по циклу Отто, и дизельные двигатели, а также гибридные двигатели внутреннего сгорания, использующие гибридный процесс сгорания, и гибридные двигатели, содержащие не только двигатель внутреннего сгорания, но также электрическую машину, которая может быть соединена в приводе с двигателем внутреннего сгорания и принимать энергию от двигателя внутреннего сгорания или служит подключаемым вспомогательным приводом, вырабатывающим дополнительную мощность.

Двигатели внутреннего сгорания содержат блок цилиндров и по меньшей мере одну головку цилиндров, которая/которые могут быть соединены друг с другом для формирования отдельных цилиндров, то есть камер сгорания. Отдельные элементы будут кратко рассмотрены ниже.

Для удержания поршней или гильз цилиндров, блок цилиндров имеет соответствующее количество отверстий цилиндров. Поршень каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания направляется перемещением вдоль оси в гильзе цилиндра и вместе с гильзой и головкой цилиндров, ограничивает камеру сгорания цилиндра. При этом головка поршня образует часть внутренней стенки камеры сгорания и, вместе с поршневыми кольцами, уплотняет камеру сгорания относительно блока цилиндров или картера, так что ни газообразные продукты сгорания, ни воздух для горения не проходят в картер, а масло не проходит в камеру сгорания.

Поршни служат для передачи сил давления газа, созданных горением, коленчатому валу. Для этой цели каждый поршень шарнирно соединен с помощью поршневого пальца с шатуном, в свою очередь подвижно установленным на коленчатом валу.

Коленчатый вал, установленный в картере, воспринимает силы шатунов, складывающиеся из сил давления газов, которое вызвано сжиганием топлива в камере сгорания, и массовых сил, которые вызваны неравномерностью движения частей двигателя. При этом возвратно-поступательное движение поршней преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал передает крутящий момент трансмиссии. Часть энергии, переданной коленчатому валу, используют для привода вспомогательных узлов, например масляного насоса и генератора переменного тока, или для привода распределительного вала и, следовательно, для приведения в действие клапанного привода.

Как правило, а также в контексте настоящего изобретения, верхняя половина картера образована блоком цилиндров. Картер завершается нижней половиной картера, которая может быть установлена на верхней половине картера и служит в качестве масляного поддона. При этом для удержания масляного поддона, то есть нижней половины картера, верхняя половина картера имеет фланцевую поверхность. В общем случае, для изоляции масляного поддона или картера от окружающей среды во фланцевой поверхности или на ней имеется уплотнение. Соответствующее соединение часто осуществляют с помощью винтов.

Для удержания и монтажа коленчатого вала в картере предусмотрено по меньшей мере два подшипника, конструктивно состоящих, в общем случае, из двух частей и содержащие в каждом случае одну постель вкладыша подшипника и один кожух подшипника, который может быть соединен с постелью вкладыша подшипника. Коленчатый вал установлен в зонах шеек коленчатого вала, которые разнесены друг от друга вдоль оси коленчатого вала и, в общем случае, сформированы утолщенными заплечиками вала. При этом кожухи подшипников и постели вкладышей подшипников могут быть сформированы как отдельные элементы или как целое с картером, то есть с половинами картера. Вкладыши подшипников могут быть расположены как промежуточные элементы между коленчатым валом и подшипниками.

В сборе каждая постель вкладыша подшипника соединена с соответствующим кожухом подшипника. В каждом случае одна постель вкладыша подшипника и один кожух подшипника - если это соответствует взаимодействию с вкладышами подшипников как промежуточными элементами - образуют отверстие для удержания шейки коленчатого вала. В эти отверстия обычно подают моторное, то есть смазочное, масло, так что в идеале при вращении коленчатого вала между внутренней поверхностью каждого отверстия и соответствующей шейкой коленчатого вала формируется нагружаемая пленка смазки - аналогично подшипнику скольжения. Альтернативно, подшипник может также быть сформирован как одно целое, например в случае составного коленчатого вала.

Для подачи масла в подшипники коленчатого вала предусматрен насос подачи моторного масла по меньшей мере в два подшипника коленчатого вала, причем насос подает моторное масло по подводящему маслопроводу в главный масляный канал, от которого идут трубки по меньшей мере в два подшипника.

Чтобы образовать так называемый главный масляный канал, часто предусматривают главную подводящую трубу, идущую вдоль продольной оси коленчатого вала. Эта главная подводящая труба может быть расположена над или под коленчатым валом в картере или в другом месте на том же уровне, в частности, он может быть встроен в коленчатый вал.

Маслопроводы масляного контура идут сквозь блок цилиндров и, если уместно, сквозь головку цилиндров; они могут также несколько раз выходить из блока и/или головки и вновь входить в них и могут, альтернативно или в дополнение к подшипникам коленчатого вала, подводить масло к дополнительным подшипникам, например, к подшипникам распределительного вала, который, в общем случае, монтируется в состоящем из двух частей так называемом приемнике распределительного вала. Сказанное выше в отношении устройства подшипников коленчатого вала аналогичным образом применимо и в данном случае. В приемник распределительного вала при нормальной эксплуатации также должны подавать смазочное масло, для чего должен быть предусмотрен подводящий маслопровод, который, в случае верхнего распределительного вала, выступает в головку цилиндров и, соответственно уровню техники, обычно соединяется с главным масляным каналом и проходит сквозь блок цилиндров.

Дополнительными подшипниками могут, например, быть подшипники шатуна или подшипники уравновешивающего вала, которые могут быть, если это предусмотрено.

Трение в смазываемых подшипниках, например, в подшипниках коленчатого вала, в значительной мере зависит от вязкости и, следовательно, от температуры подаваемого масла, и это трение влияет на расход горючего двигателя внутреннего сгорания.

Минимизация расхода горючего является фундаментальной проблемой. К числу задач первостепенной важности, помимо обеспечения улучшенного, то есть более эффективного горения, относится также снижение потерь на трение. Кроме того, пониженный расход горючего способствует и снижению выбросов загрязняющих веществ.

В отношении снижения потерь на трение целесообразны быстрый нагрев моторного масла и быстрый прогрев двигателя внутреннего сгорания, в частности, после запуска из холодного состояния. Быстрый нагрев моторного масла на этапе прогрева двигателя внутреннего сгорания обеспечивает соответственно быстрое снижение вязкости масла и, следовательно, снижение трения и потерь на трение, в частности, в смазываемых подшипниках.

Из уровня техники известны решения, согласно которым после запуска из холодного состояния масло активно подогревают с помощью нагревательного устройства. Однако само нагревательное устройство, в свою очередь, потребляет горючее и, таким образом, действует контрпродуктивно, увеличивая расход топлива. В других решениях моторное масло, которое подогревают в процессе работы, сохраняется в изолированном контейнере, так что в случае повторного запуска двигателя внутреннего сгорания уже имеется подогретое масло. Недостаток последнего решения состоит в том, что масло, которое подогревают в процессе работы, не может сохранять высокой температуры неограниченно долго, по каковой причине на этапе прогрева двигателя внутреннего сгорания обычно требуется повторный нагрев масла.

В отношении снижения потерь на трение, следует принять во внимание тот факт, что масло дополнительно теряет тепло, протекая через картер, который непосредственно после запуска из холодного состояния еще не прогрет, так что нагрев масла не может быть целесообразным сам по себе, без принятия дополнительных мер.

Даже если после запуска из холодного состояния масло подогревают с помощью нагревательного устройства или подают в уже подогретом состоянии из изолированного контейнера, горячее масло снова охладится на пути к подшипникам в маслопроводах масляного контура из-за того, что конструкция двигателя еще не прогрета, так что доступное или предоставленное масло в подшипниках оказывается не намного теплее.

В отличие от вышеописанного уровня техники, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить двигатель внутреннего сгорания согласно ограничительной части п. 1, оптимизированный в отношении потерь на трение.

Решение упомянутой задачи достигается предложением двигателя внутреннего сгорания, содержащего:

- по меньшей мере одну головку цилиндров по меньшей мере с одним цилиндром,

- по меньшей мере один блок цилиндров, соединенный по меньшей мере с одной головкой цилиндров и служащий верхней половиной картера, для удержания коленчатого вала по меньшей мере в двух подшипниках коленчатого вала,

- по меньшей мере один дополнительный вал, установленный по меньшей мере в двух опорных подшипниках,

- масляный контур, содержащий маслопроводы для подачи масла по меньшей мере в два подшипника, и

- устройство рециркуляции отработавших газов,

причем двигатель внутреннего сгорания отличается тем, что

- предусмотрен по меньшей мере один проводник тепла, который проходит между по меньшей мере одним подшипником и по меньшей мере одной термически высоко нагруженной зоной двигателя внутреннего сгорания, которая по меньшей мере на этапе прогрева двигателя внутреннего сгорания, имеет более высокую температуру, чем по меньшей мере один подшипник.

Двигатель внутреннего сгорания согласно настоящему изобретению содержит по меньшей мере один проводник тепла, передающий тепло по меньшей мере в один смазываемый подшипник, к которому подают смазочное масло. В данном случае тепло предпочтительно передают не непосредственно маслу, находящемуся в подшипнике, а, скорее, постели вкладыша подшипника и/или кожуху подшипника или вкладышу подшипника, служащему промежуточным элементом. Само масло в этом случае подогревают не прямо, а через конструкцию, которая образует подшипник.

Термически высоко нагруженная зона двигателя внутреннего сгорания, то есть зона, которая термически нагружена сильнее, чем соответствующий подшипник, нагревается на этапе прогрева быстрее, чем соответствующий подшипник, и, имея, таким образом, более высокую температуру, чем соответствующий подшипник по меньшей мере на этапе прогрева, служит источником тепла. Под влиянием перепада температур между термически более нагруженной зоной и подшипником, к которому подают тепло, тепло передают из сравнительно горячей зоны двигателя внутреннего сгорания к подшипнику, в подшипник и, таким образом, в масло.

После запуска из холодного состояния, благодаря проводнику тепла согласно настоящему изобретению, масло в подшипнике нагревается быстрее. Нагретое масло имеет меньшую вязкость, что ведет к снижению потерь на трение в подшипнике. В результате, с помощью проводника тепла расход горючего двигателя внутреннего сгорания снижается, в частности, после запуска из холодного состояния.

Согласно настоящему изобретению используется тот факт, что двигатель внутреннего сгорания имеет зоны, которые на этапе прогрева нагреваются быстрее, чем по меньшей мере один подшипник или чем масло, находящееся в подшипнике.

Масло сравнительно высокой температуры, нагретое с помощью нагревательного устройства или поданное из изолированного контейнера, в значительной мере охлаждается на пути к подшипнику в маслопроводах масляного контура, так что доступное или предоставляемое масло в подшипнике оказывается не намного теплее. Согласно настоящему изобретению тепло целевым образом передают с помощью проводника тепла и предоставляют в то место, где оно требуется, конкретно, в самом подшипнике.

Двигатель внутреннего сгорания согласно настоящему изобретению решает задачу, положенную в основу изобретения, а именно обеспечение двигателя внутреннего сгорания, оптимизированного в отношении потерь на трение.

Предпочтительны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания, предусматривающие в масляном контуре насос для подачи масла, причем этот насос соединен подводящим маслопроводом с главным масляным каналом, от которого идут трубки по меньшей мере в два подшипника коленчатого вала.

Предпочтительны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания с масляным поддоном, который может быть установлен на верхней половине картера и который служит нижней половиной картера для сбора моторного масла, причем насос подает моторное масло, из масляного поддона, по подводящему маслопроводу в главный масляный канал.

В упомянутом варианте осуществления картер образован из двух частей, причем верхняя половина картера дополнена масляным поддоном, в котором собирается возвращаемое масло. Масляный поддон может быть оснащен снаружи охлаждающими ребрами или ребрами жесткости и предпочтительно изготовлен из листового металла способом глубокой вытяжки, тогда как верхняя половина картера предпочтительно литая.

При конструировании и изготовлении картера главной целью является достижение максимально возможной жесткости для снижения вибраций, то есть колебаний, и, тем самым, для снижения генерации и излучения шума.

Кроме того, картер, имеющий модульную конструкцию, предпочтительно должен быть изготовлен таким образом, чтобы механическая обработка узла и уплотняемых поверхностей, а также сборка могли быть выполнены максимально просто, с целью снижения затрат.

Дальнейшие предпочтительные варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания согласно настоящему изобретению будут раскрыты в связи с зависимыми пунктами формулы изобретения.

Предпочтительны такие варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания, в которых по меньшей мере один подшипник содержит вкладыши. В отверстие, образованное вкладышами подшипников, подают масло, причем внутренняя поверхность отверстия образует подшипник скольжения.

Предпочтительны такие варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания, в которых по меньшей мере один подшипник представляет собой подшипник качения. Помимо тел качения, подшипник качения содержит наружное и внутреннее кольца, образующие обойму, в которой подвижно установлены тела качения. В этом случае предпочтительно, чтобы проводник тепла подавал тепло в наружное кольцо и уже опосредованно - в масло.

Предпочтительны такие варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания, в которых по меньшей мере один дополнительный вал представляет собой распределительный вал, установленный в головке цилиндров по меньшей мере в двух подшипниках. Сделаем ссылку на сказанное вначале.

Предпочтительны такие варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания, в которых по меньшей мере один дополнительный вал представляет собой уравновешивающий вал, установленный по меньшей мере в двух подшипниках.

Массовые силы, возникающие вследствие неравномерного движения частей двигателя, требуют балансировки масс. В частности, осциллирующие элементы требуют компенсирующих мер для уравновешивания массовых сил, конкретно -введения уравновешивающих валов, их монтажа и привода, тогда как массовые силы, создаваемые вращающимися массами, могут быть легко сбалансированы противовесами или дисбалансами на коленчатом валу.

По этой причине в картере часто предусматривают опорную конструкцию, несущую по меньшей мере один уравновешивающий вал для уравновешивания массовых сил.

Предпочтительны такие варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания, в которых термически более нагруженной зоной является зона по меньшей мере одной головки цилиндров.

В данном случае предпочтительны такие варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания, в которых по меньшей мере один проводник тепла содержит материал, обладающий более высокой теплопроводностью, чем по меньшей мере одна головка цилиндров.

В связи с этим следует принять во внимание тот факт, что головка цилиндров, а также блок цилиндров современного двигателя внутреннего сгорания - это термически высоко нагруженные элементы, которые на этапе прогрева двигателя нагреваются сравнительно быстро, то есть являются подходящим источником тепла в контексте идеи настоящего изобретения.

Поэтому также предпочтительными могут быть варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания, в которых термически более нагруженной зоной является зона блока цилиндров.

В данном случае предпочтительны такие варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания, в которых по меньшей мере один проводник тепла содержит материал, обладающий более высокой теплопроводностью, чем блок цилиндров.

В случае двигателей внутреннего сгорания, содержащих систему выпуска отработавших газов для выпуска отработавших газов по меньшей мере из одного цилиндра, предпочтительны варианты осуществления, в которых термически более нагруженной зоной является зона системы выпуска отработавших газов.

В данном случае предпочтительны такие варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания, в которых по меньшей мере один проводник тепла содержит материал, обладающий более высокой теплопроводностью, чем система выпуска отработавших газов.

Система выпуска отработавших газов нагревается сравнительно быстро даже после запуска из холодного состояния. Выпускная линия, которая подсоединена к выпускному отверстию цилиндра по меньшей мере частично встроена в головку цилиндров и объединена с другими выпускными линиями, образуя одну общую выпускную линию, или выпускные линии обеъдинены в группы, образуя две или более общих выпускных линий.

В головку цилиндров все чаще встраивают выпускные коллекторы, для того чтобы использовать выгоды применения жидкостного охлаждающего устройства, которое может быть предусмотрено в головке цилиндров, и для того чтобы коллекторы не требовалось изготавливать из дорогостоящих жаростойких материалов. Кроме того, сокращается расстояние от выпускного отверстия цилиндра до системы дополнительной обработки отработавших газов, имеющейся в системе выпуска отработавших газов, или до турбины, предусмотренной в системе выпуска отработавших газов.

То, что система выпуска отработавших газов представляет собой термически высоко нагруженный элемент, в данном случае оказалось выгодно. Проводник тепла предпочтительно начинается от секции коллектора, которая встроена в головку цилиндров, так что, во-первых, материал головки цилиндров образует нагружаемую конструкцию, а во-вторых, может быть использовано тепло отработавших газов. Кроме того, сокращается расстояние, которое должно быть пройдено от проводника тепла до подшипника.

Предпочтительны такие варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания, в которых термически более нагруженной зоной является зона устройства рециркуляции отработавших газов. В данном случае устройство рециркуляции отработавших газов может работать внешне, то есть снаружи головки цилиндров, или же через головку цилиндров, так что термически более нагруженной зоной может быть зона устройства рециркуляции отработавших газов и, одновременно, зона головки цилиндров.

В случае двигателей внутреннего сгорания по меньшей мере с двумя цилиндрами, предпочтительны варианты осуществления, в которых термически более нагруженной зоной является зона между по меньшей мере двумя цилиндрами. Зона между двумя цилиндрами подвергается особенно высокой тепловой нагрузке. Перемычка отверстий, образованная в этом месте, нагревается быстро и достигает высоких температур. В принципе, тепло может рассеиваться из этой зоны лишь с трудом, причем поверхность теплопередачи в перемычку, образованная внутренними стенками камеры сгорания цилиндров, велика и подвергается воздействию горячих отработавших газов в течение сравнительно длительного времени.

Предпочтительны такие варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания, в которых по меньшей мере один проводник тепла представляет собой тепловую трубу.

Тепловая труба это теплообменник, который использует теплоту испарения некоторого вещества и позволяет получить высокую плотность теплового потока. При этом большие количества теплоты могут быть переданы через малые площади поперечного сечения. Можно различать два типа тепловых труб, именно, тепловую трубу и двухфазный термосифон. Принцип действия обоих типов - один и тот же, а разница заключается в транспортировке используемого вещества. Преимущество тепловой трубы состоит в том, что в ней не требуется дополнительных средств транспортировки, например подающего насоса.

Тепловые трубы содержат некоторый объем рабочего вещества, например воды или аммиака, которое предпочтительно герметично изолировано в трубе, причем малая часть объема рабочего вещества находится в жидком состоянии, а сравнительно большая часть - в парообразном состоянии. При нагреве рабочее вещество начинает испаряться. Таким образом, давление на жидкую часть увеличивается, создавая небольшой градиент давления внутри тепловой трубы. Созданный пар течет в направлении конденсатора, в котором пар конденсируется и отдает обратно поглощенное ранее тепло. Жидкое рабочее вещество возвращается к испарителю под действием силы тяжести в случае термосифона и по капиллярной структуре в случае тепловой трубы. Испаритель расположен у источника тепла, тогда как конденсатор, согласно настоящему изобретению, должен быть обеспечен у подшипника.

Термическое сопротивление тепловой трубы значительно ниже, чем у металлов. По всей длине тепловой трубы устанавливается примерно одинаковая температура, так что потери при передаче фактически пренебрежимы. Поэтому для передачи той же мощности, могут также быть запроектированы тепловые трубы меньших размеров, чем у металлических проводников.

Тем не менее, могут быть предпочтительными варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания, в которых проводник тепла представляет собой металлический проводник.

Предпочтительны такие варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания, в которых предусмотрен жидкостный тип охлаждающего устройства с циркуляцией хладагента.

Тепло, выделенное в процессе горения в ходе экзотермического химического превращения топлива, частично рассеивается в головку цилиндров и блок цилиндров через стенки, образующие камеру сгорания, а частично - потоком отработавших газов - в соседние элементы и в окружающую среду. Чтобы ограничить тепловую нагрузку, часть теплового потока, переданного головке цилиндров или блоку цилиндров, часто приходится целевым образом отводить посредством охлаждения.

Благодаря значительно более высокой теплоемкости жидкостей в сравнении с воздухом, можно, используя охлаждающее устройство жидкостного типа, рассеивать значительно большие количества теплоты, чем с помощью охлаждающего устройства воздушного типа. Конструкция охлаждающего устройства жидкостного типа требует оснащения головки и/или блока охлаждающей рубашкой, то есть требует создания каналов хладагента для проводки хладагента через головку и/или блок. Для рассеяния тепло не обязательно выводить на поверхность. Тепло рассеивается уже внутри посредством передачи хладагенту. При этом хладагент подают с помощью насоса, расположенного в охлаждающем контуре, так что упомянутый хладагент циркулирует в рубашке охлаждения. Таким образом, тепло, переданное хладагенту, выводят из внутренней части головки или блока и вновь выводят из хладагента в теплообменник.

В данном контексте предпочтительны такие варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания, в которых по меньшей мере одна головка цилиндров оснащена по меньшей мере одной встроенной охлаждающей рубашкой для формирования охлаждающего устройства жидкостного типа.

Также предпочтительны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания, в которых блок цилиндров оснащен по меньшей мере одной встроенной охлаждающей рубашкой для формирования охлаждающего устройства жидкостного типа.

Предпочтительны такие варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания, в которых по меньшей мере один проводник тепла проходит сквозь охлаждающее устройство жидкостного типа, так что по меньшей мере на один проводник тепла воздействует хладагент по меньшей мере на отдельных участках.

Вышеуказанный вариант осуществления оказался особенно предпочтительным для двигателей внутреннего сгорания с использованием жидкостного охлаждающего устройства, работающего по так называемой беспоточной схеме.

Конкретно, быстрому нагреву моторного масла для снижения потерь на трение может, в сущности, также способствовать быстрый нагрев самого двигателя внутреннего сгорания, которому, в свою очередь, помогает - то есть его ускоряет - минимизация отвода тепла от двигателя внутреннего сгорания на этапе прогрева.

В этом плане этап прогрева двигателя внутреннего сгорания после запуска из холодного состояния является примером рабочего режима, в котором предпочтительно отводить как можно меньше тепла - предпочтительно вообще не отводить тепла - от двигателя внутреннего сгорания.

Регулировка охлаждающего устройства жидкостного типа, при которой отвод тепла после запуска из холодного состояния снижается или прекращается, чтобы осуществить быстрый нагрев двигателя внутреннего сгорания, может быть реализована путем предотвращения циркуляции хладагента. Это особенно предпочтительно, когда объемом пропуска хладагента сквозь головку цилиндров и блок цилиндров можно управлять раздельно и независимо, в частности, когда два эти элемента подвергаются различной тепловой нагрузке и по-разному ведут себя на этапе прогрева. Потоками хладагента можно тогда управлять в зависимости от соответствующего хода прогрева, от преобладающих в данный момент температур и задач момента.

Раскрытая выше схема охлаждения на этапе прогрева оказалась особенно предпочтительной в сочетании с применением проводника тепла согласно настоящему изобретению. Конкретно, если по меньшей мере один проводник тепла проходит сквозь охлаждающее устройство жидкостного типа, хладагент, который циркулирует в прогретом двигателе внутреннего сгорания, отбирает тепло от проводника тепла, и это тепло уже не может тогда быть передано или уже не передается по меньшей мере в один подшипник. В это время также не требуется дополнительного тепла, так как в прогретом двигателе внутреннего сгорания масло в подшипнике, в целом, уже достигло рабочей температуры. Таким образом, в саморегулирующемся, то есть автоматическом режиме предотвращается перегрев масла и соответственно ускоренное старение масла. Напротив, на этапе прогрева, когда циркуляция хладагента прекращается или снижается, теплопередача между хладагентом и проводником тепла минимизирована, так что в подшипник могут передавать и передают максимальное количество теплоты.

В этом плане охлаждающее устройство жидкостного типа, работающее по беспоточной схеме, обеспечивает ориентированное на потребность регулирование подачи тепла через проводник тепла. Участок проводника тепла, который проходит сквозь охлаждающее устройство жидкостного типа, может быть оснащен ребрами или аналогичными элементами для увеличения теплопередачи между хладагентом и проводником тепла.

Вместо охлаждающих ребер возможно также оснастить тот участок проводника тепла, который проходит сквозь охлаждающее устройство жидкостного типа, изоляцией, например поверхностным покрытием, для того чтобы на этапе прогрева как можно меньше тепла рассеивалось в хладагент через проводник тепла.

Ниже настоящее изобретение будет раскрыто подробнее на двух примерах осуществления согласно ФИГ. 1а и 1b.

На ФИГ. 1а схематически показан в аксонометрической проекции и в разрезе блок цилиндров первого варианта осуществления двигателя внутреннего сгорания с подшипником для удержания коленчатого вала.

На ФИГ. 1b схематически показан в аксонометрической проекции и в разрезе блок цилиндров второго варианта осуществления двигателя внутреннего сгорания с подшипником для удержания коленчатого вала.

На ФИГ. 1а схематически показан в аксонометрической проекции и в разрезе блок 1 цилиндров первого варианта осуществления двигателя внутреннего сгорания с подшипником 2 для удержания коленчатого вала.

Блок 1 цилиндров, служащий в качестве верхней половины картера, содержит по меньшей мере два подшипника 2 для монтажа коленчатого вала, и половина подшипника 2 показана на ФИГ. 1а. Приемник 3 служит кожухом 3 подшипника для удержания коленчатого вала. В качестве промежуточного элемента, между кожухом 3 подшипника и коленчатым валом предусмотрен вкладыш 2а подшипника, который образует одну половину подшипника скольжения 2. Для подачи масла в подшипник 2 предусмотрен масляный контур с несколькими маслопроводами (не показано).

Проводник 4 тепла проходит между подшипником 2 и термически высоко нагруженной зоной блока 1 цилиндров. Термически высоко нагруженная зона это, в данном случае, зона между двумя цилиндрами 1а, где образована так называемая перемычка 1b отверстий, которая быстро нагревается на этапе прогрева и достигает высоких температур. Тепло передают с помощью проводника 4 тепла от перемычки 1b отверстий к вкладышу 2а подшипника, чтобы нагреть масло, находящееся в подшипнике 2.

Для формирования охлаждающего устройства 5 жидкостного типа блок 1 цилиндров содержит встроенную охлаждающую рубашку 5, которая охватывает отверстие 1а цилиндра.

На ФИГ. 1b схематически показан в аксонометрической проекции и в разрезе блок 1 цилиндров второго варианта осуществления двигателя внутреннего сгорания с подшипником 2 для удержания коленчатого вала. Подлежат объяснению только отличия от варианта осуществления, показанного на ФИГ. 1а, по каковой причине в остальном делается ссылка на ФИГ. 1а. Идентичные элементы обозначены теми же номерами позиций.

В отличие от варианта осуществления, показанного на ФИГ. 1а, в варианте, показанном на ФИГ. 1b проводник 4 тепла на отдельных участках проходит сквозь встроенную охлаждающую рубашку 5 блока 1 цилиндров.

Хладагент охлаждающего устройства 5 жидкостного типа, циркулирующий, когда двигатель внутреннего сгорания прогрет, отбирает тепло от проводника 4 тепла, так что меньше тепла передается в подшипник 2. Это также удовлетворяет потребность в тепле подшипника 2, когда двигатель внутреннего сгорания прогрет.На этапе прогрева, когда циркуляция хладагента предотвращена согласно беспоточной схеме, теплопередача между хладагентом и проводником 4 тепла значительно снижена, так что в подшипник 2 передается большое количество тепла.

Перечень номеров позиций

1 Блок цилиндров

1а Отверстие цилиндра, цилиндр

1b Перемычка отверстий

2 Подшипник

2а Вкладыш подшипника

3 Приемник, кожух подшипника

4 Проводник тепла

5 Охлаждающая рубашка жидкостного охлаждающего устройства

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий:

головку цилиндров с по меньшей мере одним цилиндром (1а),

блок (1) цилиндров, соединенный с головкой цилиндров и служащий верхней половиной картера, для удержания коленчатого вала по меньшей мере в двух подшипниках (2) коленчатого вала,

по меньшей мере один дополнительный вал, установленный по меньшей мере в двух опорных подшипниках,

масляный контур, содержащий маслопроводы для подачи масла по меньшей мере в два подшипника (2),

устройство рециркуляции отработавших газов и

по меньшей мере один удлиненный проводник (4) тепла, поддерживаемый и окруженный блоком (1) цилиндров и/или головкой цилиндров и проходящий от первого конца, расположенного непосредственно вблизи по меньшей мере одного подшипника (2), ко второму концу, расположенному непосредственно вблизи по меньшей мере одной термически высоконагруженной зоны двигателя внутреннего сгорания, имеющей, по меньшей мере на этапе прогрева двигателя внутреннего сгорания, более высокую температуру, чем по меньшей мере один подшипник (2),

причем термически более нагруженной зоной является зона блока (1) цилиндров, и по меньшей мере один проводник (4) тепла содержит материал, обладающий более высокой теплопроводностью, чем блок (1) цилиндров.

2. Двигатель по п. 1, в котором в масляном контуре предусмотрен насос для подачи масла, причем этот насос соединен подводящим маслопроводом с главным масляным каналом, от которого идут трубки по меньшей мере к двум подшипникам (2) коленчатого вала.

3. Двигатель по п. 1 или 2, в котором по меньшей мере один подшипник (2) содержит вкладыши подшипников.

4. Двигатель по п. 1 или 2, в котором по меньшей мере один подшипник (2) представляет собой подшипник качения.

5. Двигатель по п. 1 или 2, в котором по меньшей мере один дополнительный вал представляет собой распределительный вал, установленный в головке цилиндров по меньшей мере в двух подшипниках (2).

6. Двигатель по п. 1 или 2, в котором по меньшей мере один дополнительный вал представляет собой уравновешивающий вал, установленный по меньшей мере в двух подшипниках (2).

7. Двигатель по п. 1 или 2, содержащий по меньшей мере два цилиндра (1а), в котором термически более нагруженной зоной блока (1) цилиндров также является зона между по меньшей мере двумя цилиндрами (1а).

8. Двигатель по п. 1 или 2, содержащий охлаждающее устройство (5) жидкостного типа, выполненное с возможностью протекания хладагента, причем по меньшей мере один проводник (4) тепла проходит сквозь охлаждающее устройство (5) жидкостного типа так, что по меньшей мере на один проводник (4) тепла воздействует хладагент, по меньшей мере, на отдельных участках.

9. Двигатель по п. 8, в котором блок (1) цилиндров оснащен по меньшей мере одной встроенной охлаждающей рубашкой (5) для формирования охлаждающего устройства (5) жидкостного типа.

10. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий:

головку цилиндров с по меньшей мере одним цилиндром (1а),

блок (1) цилиндров, соединенный с головкой цилиндров и служащий верхней половиной картера, для удержания коленчатого вала по меньшей мере в двух подшипниках (2) коленчатого вала,

по меньшей мере один дополнительный вал, установленный по меньшей мере в двух опорных подшипниках,

масляный контур, содержащий маслопроводы для подачи масла по меньшей мере в два подшипника (2),

устройство рециркуляции отработавших газов и

по меньшей мере один удлиненный проводник (4) тепла, поддерживаемый и окруженный блоком (1) цилиндров и/или головкой цилиндров и проходящий от первого конца, расположенного непосредственно вблизи по меньшей мере одного подшипника (2), ко второму концу, расположенному непосредственно вблизи по меньшей мере одной термически высоконагруженной зоны двигателя внутреннего сгорания, имеющей, по меньшей мере на этапе прогрева двигателя внутреннего сгорания, более высокую температуру, чем по меньшей мере один подшипник (2),

причем термически более нагруженной зоной является зона головки цилиндров, и по меньшей мере один проводник (4) тепла содержит материал, обладающий более высокой теплопроводностью, чем головка цилиндров.

11. Двигатель по п. 10, содержащий систему выпуска отработавших газов для выпуска отработавших газов из по меньшей мере одного цилиндра, в котором термически более нагруженной зоной головки цилиндров также является зона системы выпуска отработавших газов.

12. Двигатель по п. 10, в котором термически более нагруженной зоной головки цилиндров также является зона устройства рециркуляции отработавших газов.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания (ДВС). Предложен ДВС с впускным трактом (25), посредством которого к блоку (11) сгорания, в частности к блоку цилиндр-поршень двигателя (1) внутреннего сгорания, может подводиться газ, в частности газовая смесь горючего газа/воздуха/отработавшего газа, и с рециркуляцией (2) отработавшего газа, посредством которой к газу, подводимому к блоку (11) сгорания в зоне (18) подмешивания отработавшего газа, может подводиться отработавший газ блока (11) сгорания.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с разветвленной выпускной системой, содержащих систему рециркуляции отработавших газов. Способ для двигателя заключается в том, что если электрический компрессор (60), расположенный выше по потоку от компрессора (162) турбонагнетателя в заборном канале (28), приводят в действие посредством электромотора, то регулируют положение клапана (54) в магистрали (50) рециркуляции отработавших газов (РОГ) в зависимости от давления в первом выпускном коллекторе (80).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Система (124) двигателя содержит трубопровод (126) теплообменника (137) отработавших газов, содержащий клапан (142) теплообменника отработавших газов, узел (145) привода клапана и реверсивный клапан (158).

Изобретение относится к двигателестроению. Система рециркуляции газодизельного двигателя содержит перепускной трубопровод (1) с регулируемым запорным элементом (2).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предложенное устройство сжигания топлива для двигателя внутреннего сгорания, работающего на газообразном топливе, содержит камеру сгорания 200, образованную полостью цилиндра, головкой цилиндра и поршнем, совершающим возвратно-поступательное движение внутри полости цилиндра.

Изобретение относится к двигателестроению. Способ для двигателя (10) включает обеспечение протекания отработавших газов от специализированного цилиндра (4) рециркуляции отработавших газов (РОГ), к каталитическому нейтрализатору (72) по перепускному каналу (56) и к впуску двигателя по каналу (50) РОГ.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с разветвленной выпускной системой, содержащих систему рециркуляции отработавших газов. Способ для двигателя заключается в том, что если нагрузка двигателя (10) ниже порога, отключают все впускные клапаны (2), (4) цилиндра двигателя (10).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ управления потоками воздуха в двигателе заключается в том, что пропускают впускной воздух через теплообменник (601) и выборочно подают во впускную систему (670) и выпускную систему (672).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ управления двигателем (10) заключается в избирательном открытии некоторого количества выпускных клапанов (64), (65), (66) выделенной для рециркуляции отработавших газов группы (18) цилиндров для рециркулирования отработавших газов к цилиндрам двигателя (10) как в место до компрессора (74), так и в место после компрессора (74).

Изобретение относится к области регулирования работы двигателя внутреннего сгорания. EGR-охладитель в изобретении включает в себя: газовый тракт, выполненный с возможностью обеспечивать возможность EGR-газу протекать; тракт подачи хладагента, выполненный с возможностью выполнять теплообмен между EGR-газом, циркулирующим вдоль газового тракта, и хладагентом; содержащий экзотермическое тело участок, имеющий такую конфигурацию, в которой экзотермическое тело, которое должно вырабатывать тепло посредством адсорбирования заданного рабочего газа, содержится в EGR-охладителе и по меньшей мере часть экзотермического тела контактирует с поверхностью стенки газового тракта; бак для рабочего газа, в котором накапливается рабочий газ; и устройство перемещения газа, выполненное с возможностью перемещать рабочий газ, накапливаемый в баке для рабочего газа, из бака для рабочего газа в содержащий экзотермическое тело участок.

Изобретение может быть использовано при изготовлении смазочной системы в двигателе внутреннего сгорания. Способ формирования работающего под давлением смазочного контура в компоненте двигателя заключается в том, что придают форму материалу выплавляемого сердечника для формирования внутреннего работающего под давлением смазочного контура посредством формирования трех секций.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Головка (100) блока цилиндров для двигателя внутреннего сгорания содержит внутренний конструкционный металлический элемент (102), имеющий первую пластину (104), образующую стыковочную поверхность (106) головки блока цилиндров и образующую ряд тарельчатых потолков (108) цилиндров.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Блок (1) цилиндров двигателя содержит по меньшей мере два канала (2, 3).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Узел двигателя транспортного средства содержит двигатель (10), крышку двигателя, крепежный узел.

Изобретение может быть использовано при установке вспомогательных элементов на наружные стороны двигателей внутреннего сгорания. Установочная система для двигателя содержит элемент (305) с двумя верхними фланцами (315) и двумя нижними фланцами и установочную конструкцию.

Система крепления передней крышки двигателя содержит два сопряженных компонента, представляющих собой двигатель (12) и переднюю крышку (10). Крепежный выступ (14) сформирован на одном из двух сопряженных компонентов (10), (12).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Блок цилиндров двигателя внутреннего сгорания содержит стенку ствола (12) цилиндра, способную удерживать поршень для выполнения поршнем возвратно-поступательного движения.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Двигатель (10) содержит блок цилиндров (12), головку (14) блока цилиндров и поршень (18).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания содержит головку (6) блока цилиндров, имеющую управляемый первый клапан (8) двигателя, первый клапанный привод (10), камеру (7) сгорания и замкнутый контур рабочей текучей среды.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Система для двигателя внутреннего сгорания с интегрированным выпускным коллектором содержит блок (10) цилиндров с каналом (20) обратного слива для масла и прокладку (14) головки цилиндров.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с водяным охлаждением. Двигатель внутреннего сгорания содержит блок (100) цилиндров, определяющий поверхность (103) плиты блока, первый и второй цилиндры, рубашку (130) охлаждения блока, головку (102) цилиндров и прокладку (104) головки.

Настоящее изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания, содержащему по меньшей мере одну головку цилиндров по меньшей мере с одним цилиндром, по меньшей мере один блок цилиндров, соединенный по меньшей мере с одной головкой цилиндров и служащий верхней половиной картера, для удержания коленчатого вала по меньшей мере в двух подшипниках коленчатого вала, по меньшей мере один дополнительный вал, установленный по меньшей мере в двух опорных подшипниках, масляный контур, содержащий маслопроводы для подачи масла по меньшей мере в два подшипника, и устройство рециркуляции отработавших газов. Ставилась задача предложить двигатель внутреннего сгорания, оптимизированный в отношении потерь на трение. Это достигнуто предложением двигателя внутреннего сгорания, в котором предусмотрен по меньшей мере один проводник тепла, проходящий между по меньшей мере одним подшипником и по меньшей мере одной термически высоконагруженной зоной двигателя внутреннего сгорания, которая по меньшей мере на этапе прогрева двигателя внутреннего сгорания имеет более высокую температуру, чем по меньшей мере один подшипник. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх