技术领域
[0001] 本
发明涉及一种为旋转部件或摆动部件提供润滑的热绝缘润滑系统，特别是涉及一种机动车润滑系统，能够为如
汽油机或柴油机等
内燃机的运动部件和/或传动装置提供润滑。所述润滑系统可应用在传统动
力的车辆上，或者混合动力的车辆上，或者
电动车辆上，并且也可以应用在发
电机、加工机床等固定设备上。
背景技术
[0002] 车辆特别是
发动机或机械传动装置的运动部件的润滑系统已为公知所熟知，其目的在于减少运动部件与
接触面之间的摩擦并增加光滑度。这样能够减少磨损，降低部件散发的热量进而延长服务寿命。此外，运动部件的
刚度导致增加的以非生产性的方式利用的驱动
能量以克服所述刚度，并且导致
燃料消耗或
电能增加，从而导致尾气排放和操作成本增加，并且机动车的范围减小。特别是，发动机尾气污染的减少和能耗的降低不仅在技术上是令人期望的性能，而且也是使发动机在国际上满足不同国家的标准和限值的必备条件。而且，低效的驱动润滑管理可导致经营者承担的税费的增加。
[0003] 在
冷启动阶段，特别是在低温状态如0℃，或者极限
温度如-15℃或者更低时，会出现问题，所使用的润滑介质特别是
润滑油会表现出高
粘度从而导致润滑性能下降。在新的欧洲行驶循环(NEDC)测试中，内燃机从低温(启动温度大约为24℃)启动时的燃料消耗比在约90℃机油温度的热条件进行的相同测试高10％至15％，称作NEDC热测试。其部分原因在于润滑油在低温下具有更高的粘度。此时，所供应的能量大部分被浪费掉而未使用，例如尾气中包含的热量。此部分总计占所供应燃料产生能量的约30％～40％。
[0004] 减少摩擦损失的一种方式是采用在低温下粘度低的高
质量润滑油，另一种方式是在冷启动阶段蓄意将润滑介质快速加热。
[0005] 一些建议是使用
热交换器将增加的
热能输入至润滑系统，特别是在冷启动阶段加快加热速度。从一些出版物得知，借助于尾气或燃油热交换器将发动机润滑油加热可显著减少燃料消耗和尾气排放。这意味着发动机预热阶段被
加速，原因在于尾气热交换器以一种复杂的方式将发动机润滑油加热并降低油压。然而，这样导致的问题是在加热阶段必需防止发动机特别是发动机润滑油
过热。为此，需要使用额外的高效油冷却器。然而，已知的解决方案在技术设计上复杂并容易出错，并且降低的燃料消耗相对来讲比较小，导致在大多数情况下因经济原因很少实际采用。
[0006] 以举例方式所引用的DE 10 2009 013 943A和PCT/EP2010/053643均建议旁通油管，在启动阶段，当至少部分润滑油从大量润滑油中解耦时，利用旁通油管可使减少量的油润滑使用的润滑油选择性地通过内燃机或转动装置中加热迅速的部件。
[0007] JP 2001 323808A所示的油润滑系统中，借助于油
泵润滑油可从设置在贮
油槽的吸油管进入润滑系统，其中，借助于旁通油管和热交换器，润滑油可被排气系统加热。加热之后的润滑油可储存于热绝缘的中间罐并通过在贮油槽的吸入喇叭下面的给油管直接返回润滑系统。
[0008] 在以下的会议论文中提出了进一步的解决方案，Will，F.“一种降低耗油量的新尾气热能回收系统”，F2010A073，FISITA布达佩斯会议(国际
汽车工程师学会)，匈牙利，2010，以及Will，F.，Boretti，“一种加热润滑油以提高燃油经济性的新方法”，SAE2011-01-0318，2011(汽车工程师学会)。
[0009] DE 10 2011 005 496 A1描述了一种内燃机润滑系统，所述内燃机包括油路、
散热器和设置在发动机上游加热润滑油的储热器。储热器与
散热器并联，通过
阀门可
开关散热器和储热器之间的油路。连至储热器的油管设为外绝缘以防储热器与发动机的距离过远。外绝缘在后期容易使用，并且能增大机械的尺寸和绝缘区域的外表以及它们的耐久性和韧性。而且外绝缘通常耐火性差因此导致消防安全隐患；例如它可因侵蚀而破损。外绝缘的另一个不足之处在于外表面的增大导致热量流失增多。而且总重量也因外绝缘而增加。另一方面，当金属
外壳采用内绝缘时，由于金属外壳有部分较重的材料被更轻的绝缘层代替，因此总重量减轻，特别是绝缘层采用塑料时。所述出版物中未提及油管的内绝缘，特别是在有金属外壳的情况下。如果外壳使用如塑料之类的绝缘材料制成，结构强度、刚度或韧性达不到使用金属外壳时的
水平，如果使用陶瓷又会导致成本上升。
[0010] DE 10 2009 051 820 A1公开了一种油润滑系统的储热器，存储加热后的传动润滑油。借助于
弹簧气缸，传动润滑油可从传动装置传输到储油室，反之亦然，即借助弹力传动润滑油可在储油室进出。所述具有弹簧气缸的储热器包含复杂的几何形状和机械设计导致价格比较贵。由于弹簧气缸，只有一种增大体积的外绝缘方案可考虑为可能的储油室外壳绝缘，产生上述缺点。弹簧气缸的应用被限制在被动传动润滑中。
[0011] DE 30 32 090 A1公开了一种在内燃机预热阶段加速加热润滑油的方法，通过加
热管或热交换器使润滑油加热很快。该方案用贮油槽控制热绝缘，其中按要求打开或关闭通
风阀或
通风窗以冷却贮油槽或将其与外界空气隔离。
[0012] 以上所述降低摩擦功率的方案的不足之处在于摩擦损失减少的同时设计成本高和对故障的敏感性增加，特别是摩擦损失在
费用中占比很小，因为加热的润滑油与
气缸体和
汽缸盖的油道等冷却器部件以及外壳(如贮油槽和
曲轴箱)接触时又会迅速冷却。
[0013] 本发明的目的在于提供一种克服了
现有技术所述不足的润滑系统，通过简单的技术即可实施并能显著减少摩擦，特别是在冷启动阶段。
发明内容
[0014] 上述目的通过独立
权利要求1所述的润滑系统实现。本发明的优选
实施例是
从属权利要求的保护主题。
[0015] 根据本发明，旋转或摆动部件的润滑系统包括至少一根设置在油箱中的吸油管、油泵、热源，和集成到金属外壳的进一步连接管，特别是将润滑油分流至如曲轴、
凸轮轴、传动部件等需要润滑的部件的油道。油箱可为开放式油箱并且通常不要求
隔热，其结构和设计可与储油槽相对应。在油道内且位于热源上游的至少一根连接管在其内壁上具有内隔
热层，所述内隔热层的热导率为连接管或油道的其它部分的热导率的5％或者更低，优选至少低于1W/(m·K)，并且当达到润滑油的第一上限温度时热源会关闭或至少减少其热量输出。至少在一处连接管的外圆周长至少是连接管内圆周长的两倍。
[0016] 换言之，根据本发明，在油泵后面的至少部分连接管，即在压力下的润滑系统的部分连接管，优选在例如热交换器的热源之后，具有隔热层，特别是内隔热层，其防止从润滑油至金属环境的热量传递。结果是，在压力下一定量的润滑油被加热后，当将润滑油供至需要润滑的部位时，特别是供至油道时，仅其吸收的热量的一小部分损失到具有高热导率的金属环境中。因此，可以实现通过润滑点被直接供至需要润滑的部位的润滑油的快速加热，具有降低摩擦的效果，特别是在冷启动时。
[0017] 尽管DE 10 2009 013 943公开了使用尾气/油热交换器加热润滑油，包括与汽缸盖回油管结合使用，改善了冷启动阶段的润滑效果从而节省耗油量，但是该方案要求的发动机设计复杂，不能应用在现有的发动机结构中。已知利用尾气油热交换器更有利，特别是在具有相对较大油道的大功率发动机时，此时油管的表面积与体积之比特别低。在小型内燃机中，相当部分的尾气热量可以传送到润滑系统，作为表面积与体积之比较高的结果，大部分热量消散到金属环境中，导致无法实现润滑油的快速加热。通过如下比较可以说明：如2
果将直径2mm的给油管与直径1mm的作比较，体积计算公式为V＝lπD/4，其中l表示油道的长度，D表示油道的直径。油道的表面积的计算公式为A＝lπD，表面积与体积比A/V＝
4/D。当直径D＝2mm时，其比值为2/mm，当D＝1mm时，其比值为4/mm，是D＝2mm时的两倍。结果表明若直径D减少50％，表面积与体积比会翻倍。其结果是具有更高的容积
比热传输，因此直径增大时润滑油通过油道的温度损失会减少，在润滑点的润滑油的流动性增加。设计具有大
燃烧室的发动机时发现该效果，即具有大燃烧室的发动机的比效率比小燃烧室的高，由于表面积与体积之比更小，大燃烧室发动机通过金属壁损失的热量明显更低。
[0018] 将隔热层引入到油道的内部，特别是用于润滑部件的功能结构环境的润滑点，而且通过金属环境形成的结构环境，曲轴、
连杆、
凸轮轴、
轴承、
齿轮、部分外壳、在
曲柄或传动装置外壳或者与其它部件相对运动的部件的内壁的发动机缸体，将热能传递至冷发动机缸体时，可具有下述优点：
[0019] -热绝缘导致热阻增加；
[0020] -表面积与体积比减小；
[0021] -油道中的油量，以及因此被加热的油量减小；
[0022] -由于绝缘层和发动机缸体或汽缸盖之间的接触阻抗导致热阻增加。
[0023] 随着表面积与体积的比率的下降，消散到金属环境中的热量减少。举例说明：考虑隔热管的热导率为1W/(m·K)，油道直径为20mm，内径为10mm。热阻计算方式为：考虑润滑油与汽缸体之间的热传导系数h＝40，假设油温比发动机缸体的温度高20℃。结果是热阻R＝1/(h A)＝1/(h lπD)＝0.4K/W。热阻计算公式为
[0024]
[0025] 其中，r0表示外径，ri表示内径，l表示油道的长度，k表示比材料常数。因此结果2
是热阻Ri＝0.1k/w。当表面传导阻力hc为40W/(m K)，获得热阻Rc＝0.4mK/W。初始体积相比，为减小隔热层体积的表面积-体积比，当Di＝1mm，D＝2mm时，结果是Vi/V＝(Di/
2
D)＝0.25，即25％。
[0026] 最终结果是，根据上文采用的数值可知：
[0027] -隔热层导致热阻增加25％；
[0028] -表面积-体积比减小50％，使热阻进一步增加100％；
[0029] -油道中油量减少75％；
[0030] -热阻因为又接触阻力进一步增加100％。
[0031] 因此，总的热传导阻是没有内隔热层时的3.3倍。由于冷启动阶段因润滑油损失的能量减少并且改善了冷启动阶段的润滑状况，因此可获得更好的加热。
[0032] 日本汽车工程师协会(JSAE)的出版物235-20125071公开了冷启动阶段润滑油改进型加热方法，油箱中的油被分为两部分，在预热阶段只有油箱中的油的一部分用来润滑。如果一定量的热能被引入分开后的油中，其加热速度是等量的热量引入全部油中时的两倍。然而，最终发现JSAE 235-20125071所示的方案是不适用的。在这种情况下，将油箱分为两部分后，在测试中，外室油温温度较低，从最高温度85℃降至45℃，降低了40℃，而内室油温升高不是40℃，即不是从85℃升至125℃。由于内室油量比外室中的少，因此可以预见温度上升的更多。其结果是造成误解，内室的温度升高最多5℃，节省的燃料只有0.8％。
原因在于内室中油的热量主要经发动机缸体和曲轴之间的热传递而消散，在发动机缸体和曲轴处润滑油一到达曲轴轴承时就被分离到曲
轴箱的外壁。由于表面积巨大，外壳和发动机缸体的温度很大程度上决定油温。因此，油温不会显著高于冷却剂和发动机的温度，至少在冷启动阶段不会，因此只能节约很小的耗油量。一种改进后的热绝缘能克服这些不足，使摩擦明显减少、耗油量显著降低，排气量也更低。
[0033] 进一步，金属外壳和金属管的内隔热可允许油管和外壳以金属或高热传导率材料制成，并保持给定的外部机械尺寸，因为只使用了内隔热层，外部尺寸和设计细节得以保留，所以避免了现有部件的重新设计。通过油管和外壳部件的内隔热层，无需变更设计即可使现有的发动机和部件变得更有效率。
[0034] 作为本发明的改进，润滑系统的外壳特别是曲轴或传动装置的外壳可被内隔热层进行隔热，其中内隔热的热导率为结构环境的热导率的5％或更低，结构环境的热导率特别是润滑点、外壳、需要润滑的部件、金属环境的热导率，优选方案是至少低于1W/(m·K)。结构环境描述了一种润滑系统的功能结构环境和结构结构环境，所述功能结构环境，也就是说润滑点，在润滑点表面做相互运动；所述结构结构环境，即例如金属外壳、部件、发动机汽缸等环境材料。
[0035] 作为本发明的进一步改进，油箱可通过内隔热层进行隔热，内隔热层的热导率为油箱的热导率的5％或更低，优选方案为至少低于1W/(m·K)。替代或附加方案是，油箱全部或至少一部分可用热导率至多不超过1W/(m·K)的隔热材料制成。
[0036] 作为本发明的改进，至少一个需要隔热的旋转或摆动部件可通过至少内隔热和/或外隔热进行热绝缘，外隔热层的热导率是需要隔热的旋转或摆动部件的热导率的5％或更低，并且优选方案是至少低于1W/(m·K)。
[0037] 通过将
曲轴箱和贮油槽从其内部进行热绝缘和将需要润滑的旋转或摆动部件的至少部分区域进行热绝缘，润滑油可只损失少量的热量到金属环境中，而且不会很剧烈降温，而冷启动阶段的润滑油可以被更多的输入热量加热，例如热源、尾气/油热交换装置等。通过将曲轴隔热，用于冷却润滑油的热质量减少，并且通过将对于保留油的热量非常重要的曲轴箱的内壁隔热，在保持润滑油低粘度的情况下改善了加热状况。
[0038] 作为本发明的改进，高度热绝缘的储热器，可特别是由至少5mm厚的热绝缘层包围，并且具有低于0.01W/(m·K)的热导率，布置在吸油管和油泵之间、或油泵和热源之间、或热源和润滑点之间，当
环境温度为25℃时油温从100℃降至80℃的温度损失需要超过6小时。优选方案是热绝缘层可设计为
真空绝缘层。
[0039] 为改善上文所述的储热器的储热能力，有利地，油连接管和/或储热器的外套可由热导率低于20W/(m·K)的热绝缘材料组成。为此可使用塑料隔热层。此外，储热器的外套可设计为双壁，热导率低于0.04W/(m·K)的凝胶隔热层可布置在外套的内壁和外壁之间的中间空间中。进一步，填充凝胶的空间压力可比环境的压力低。这样能显著改善隔热能力并且阻止热量损失或不必要的热量输入。
[0040] 以包含储热器的润滑系统为
基础，所述润滑系统可进一步包含
旁通阀。当储热器外部的温度达到至少90℃的第二上限温度时，润滑油充满储热器；在待润滑部件的冷启动期间，当储热器外部温度低于预设的最多为50℃的第一下限油温时，旁通阀可将储热器中储存的润滑油传输至润滑系统。
[0041] 在润滑系统中使用储热器已有多年。如现有出版物SAE 922244所示，储热器经常被用来加热车厢以及减少尾气排放，特别是在0℃以下冷启动时。在环境温度为24℃下时进行的研究表明，与上文所述的分为两部分的贮油槽或油箱相类似，此种储热器的不足之处在于节省的燃料很少。与分为两部分或多部分的贮油槽相同，此种类型的储热器之所以只能降低很少的耗油量的原因在于进入汽缸盖和发动机缸体的热量又迅速消散。然而，通过实施例上游形式，本发明的储热器可有效地解决这一技术问题，过量的热可通
过冷却系统或散热器或油冷却器供应到储热器，并且由于改进后的热绝缘，热量可立即降低油的粘度，并且有助于减少摩擦，最终导致耗油量的降低。
[0042] 以包含储热器的润滑系统为基础，储热器可进一步包含至少一层隔离室以填充
相变材料，特别是赤藓糖醇、苏糖醇等糖醇或
石蜡等的糖醇或类似物，或盐，特别是水合物、
硝酸盐、氢
氧化物或氯化物，如六水氯化镁、六水硝酸镁等。
相变材料的
熔化潜热应明显高于储热器基于润滑油第一下限温度和第一上限温度之间的温差可储存的热量。相变材料的熔点应比润滑油第一上限温度低，若相变材料的熔点大于100℃，则优选方案是相变材料采用熔点为约120℃的赤藓糖醇，此时在冷启动阶段在储热器中可达到最高可能温度。优选方案是糖醇作为相变材料，此时相变材料的熔点大于100℃。
[0043] 如上文所述，现有技术已公开了潜热储热器。不同的实施例中使用了熔点在60℃至80℃之间的盐，例如氢氧化钡或
硅酸钠，但是用盐对于其它材料有害，引起
腐蚀并导
致冷却系统或润滑系统泄露。因此，此种类型的潜热储热器系列产品已停止生产。使用相变材料的已知潜热储热器的另一个缺点是其熔点在60℃至80℃之间，明显低于润滑系统的适宜温度，该适宜温度在120℃左右。而且使用此种含盐基相变材料的潜热储热器在冷启动时不能持续提供可持续的改进润滑性能。由于其熔点适宜用机油提供润滑，使用相变温度在80℃以上的相变材料，特别是赤藓糖醇，作为潜热储存介质可克服这些缺点。
[0044] 以包含储热器的润滑系统为基础，在本发明的改进型实施例中，储热器设为圆柱形并包含用热绝缘材料制成的自由
活塞以将储热器分为两个腔室。通过这种方式，当将温度高于至少90℃的第一上限温度的油充满储热器第一腔室时，第二腔室中一定量的油会被排到润滑系统中；在冷启动阶段将温度低于最高50℃的第一下限温度的油从第一腔室排出进入润滑系统时，第二腔室被润滑油充满。因此对油箱中油量的影响很小，在需要时储热器可以作为热源特别是作为加热装置使用，也可以作为散热器特别是作为冷却装置使用。润滑油的极限温度可为在润滑油回路中某处的润滑油温度，直接地为通常预期出现最高油温的储热器的连接点或出油口，如发动机缸体的出口
位置。在填充储热器的情况下，储热器吸收润滑油回路中的热油并排出冷油，储热器相当于散热器。在冷启动阶段，当排空储热器时，吸收冷油并排出热油，储热器相当于热源。
[0045] 当需润滑的部件处于高压之下时，油温上升，储热器中储存的低温油的可发挥冷却作用。因此，可将储热器设置为，当润滑油回路中的油温超过至少110℃的第二上限温度，使油从第一腔室中排出以将油冷却。如此，第一腔室中油温通常低于第二上限温度，结果是从储热器流出的油比流入储热器的油温度低。采用这种方式可有效地将油冷却，并且可以达到最佳的润滑效果和粘度，同时防止润滑油回路过热。
[0046] 储热器的另一个问题是，在冷启动阶段返回的冷油与储存的热油混合，导致混合后的温度低于储热器与外界环境发生交换之前的温度。温度降低导致润滑系统中润滑性能下降以及摩擦增大。在储热器中安装自由活塞可解决这一问题，优选方案是储热器设为圆柱形，并将储热器分为两个通过开关阀互相连接的腔室，这样经过预热的油就不会与输入的冷油发生混合。自由活塞将油量保持不变，因此对于润滑回路中的压力比和油量不会产生不利影响。
[0047] 作为本发明的进一步改进，润滑系统、油箱、结构环境和热源可与内燃机特别是汽车发动机封闭在一起。
[0048] 作为上述方案的替代方案或附加方案，润滑系统、油箱和结构环境可与
传动系统特别是汽车
变速器封闭在一起，并且热源可由内燃机和/或
电池和/或
变压器提供。变压器可将直流电和交流电相互转换，以用来提供交流电和三相
电流。传动装置或机械动力传动机构中的润滑介质可由内燃机的余热加热，例如，当使用电动汽车或混合动力车时，或者通过在吸收或释放能量时发热的电池或用电消耗单元的发热特性进行加热。可以理解在采用由氢等驱动的
燃料电池的情况下，也有热源将驱动机构或传动装置的润滑系统加热。
[0049] 由
电动机和内燃机联合驱动的电动汽车和混合动力汽车面对的问题在于：它们没有如内燃机这种内在热源，润滑性能显著下降，特别是温度低于30℃时，因此摩擦和能耗增加。由变压器、燃料电池或电池等产生的余热可以用于将润滑油快速加热，或者用电单元产生的余热可用于使传动装置等达到最佳润滑温度。例如可以设置与传动装置、变压器和电池连接的冷却回路以将传动装置快速加热，或者用冷却剂/润滑油热交换器将传动润滑油加热，并且将变压器或者燃料电池或者电池冷却，由此可以提高效率，增大范围并降低消耗。
[0050] 根据本发明上述两个实施例，储热器可将机油和传递润滑油储存在一个单元中，特别是包括至少一个用于机油的腔室和一个用于传动润滑油的腔室。
[0051] 通过用于机油和传动润滑油的组合式热交换器，特别是包含用于机油和传动润滑油两种润滑系统的独立的腔室，可提供体积统一的容器，该容器包括单独的高质量隔热层且只需占用很少的安装位置。因此可以采用包含真空隔热层或填充相变材料的高质量隔热的容器，特别是包括用于两套独立的润滑系统的两个腔室。通过将两个腔室集成到一个单元，其总体积可显著减小，特别是在面临空间有限的问题时，比如汽车中。此外，组装费用可降低，并且其整体上可使用高隔热材料，能够显著降低成本并使开发这种润滑系统的问题最小化。
[0052] 作为本发明的进一步改进，在内燃机包含尾气热交换器的情况下的热源，或者特别是在应用传动装置的情况下的热源，可包含冷却剂热交换器和/或内燃机的尾气热交换器。在同时使用冷却剂热交换器和尾气热交换器的情况下，尾气热交换器可部署在冷却剂热交换器的下游。冷却回路中可设置冷却剂阀门，当温度降至低于冷却剂极限温度时阀门关闭，特别是当温度低于能够激活主要水冷器的
冷却剂回路恒温器的开启温度时，特别是温度在10℃以下低于冷却剂回路恒温器的温度时，当超过冷却剂极限温度时冷却剂阀门打开。特别是在低于冷却剂回路恒温器的开启温度时可以打开冷却剂阀门，优选方案是比冷却剂回路恒温器的开启温度低5℃。
[0053] 作为本发明的改进，传动装置可以是
手动变速箱或不需要油泵的自动变速箱，其中在油箱处设有冷却剂热交换器，因此传动润滑油被发动机冷却剂加热。将冷却剂热交换器设置在有冷却剂阀门的冷却剂一侧更合适，当温度低于冷却剂极限温度特别是低于激活主要水冷器的冷却剂回路恒温器的开启温度时冷却剂阀门关闭，尤其时比冷却剂回路恒温器温度低10℃或更多时，并且当超过冷却剂极限温度时冷却剂阀门打开，特别是在低于冷却剂回路恒温器的开启温度时，尤其是比冷却剂回路恒温器的温度低5℃时冷却剂阀门打开。
[0054] 通过改善润滑，机动车的手动变速箱或自动变速箱可显著降低油耗。变速箱润滑油最好可由冷却回路加热，特别是高压下油温升高迅速，或者高压下变速箱中产生的高温可由冷却回路降温。可以理解，如SAE 2011-01-1171所描述的，传动润滑油和冷却剂可由尾气热交换器加热。然而，如果冷却剂热交换器直接用于加热传动润滑油，缺点在于，由于冷却剂比
热容更大，冷却剂的升温比传动润滑油慢很多，发动机中的摩擦和热量损失也因此更糟，特别是在冷启动阶段，因此耗油量比在冷却剂回路和传动润滑油之间的热交换所获得的水平更多。研究SAE 2011-01-1171显示，在自动变速箱中冷却剂升温比润滑油慢很多。为了解决这一问题，有利的是，除改进润滑系统的隔热外，如果当冷却剂温度低于冷却剂回路恒温器的开关温度时，断开冷却剂和传动润滑油之间的热交换，从而接入外部的水冷却器，并且如果直到超过冷却剂回路恒温器的温度时，意味着冷却剂的温度已明显上升，特别是直至从冷却剂到润滑油的热交换发生时，也就是说当冷却剂回路的温度只是略低于冷却剂回路恒温器的温度时，通过冷却剂热交换器或传动润滑油热交换器的冷却剂的流动才打开。如此保证在冷却剂回路未达到相应地温度之前不会发生热交换，即只有在机动车到达预热阶段时才会实现润滑油回路的降温，所谓热交换是指润滑油被冷却剂回路加热。
[0055] 作为本发明的进一步改进，对于传动润滑系统，传动装置可为手动变速箱，并且油泵功能可由一对齿轮的位移作用特别是变速箱
主减速器的位移作用提供。可将压力油管布置在两个
齿面相互
啮合的一侧，将回油管布置在齿面相互远离的一侧。
[0056] 以与自动变速箱类似的方式，如果变速器的油温上升，手动变速箱也明显更有效率且消耗更低。然而，典型的手动变速箱不像自动变速箱一样含单独的油泵，因此，手动变速箱中的油不能通过热交换器抽出，并且手动变速箱也不含有效的润滑回路。为提供润滑油回路特别是从热源为传动装置润滑提供热输入可增加额外的
电子油泵，但是这需要额外的安装空间，额外的支出，并消耗更多的电能，从而抵销通过改善润滑所节省的部分燃料。为此，作为本发明的进一步改进，提出手动变速箱的润滑回路，其中，将热交换器与冷却系统相连从而使手动变速箱的贮油槽中油加热更快。为了取得油泵的效果，可在靠近齿轮啮合处布置吸油管以将油传输到外面的润滑油热交换器，两齿轮啮合产生的压力可起到类似于油泵的效果。从润滑油热交换器出来的回油管可布置在传动装置主减速器的另一端，两个齿轮在此处相互远离，因此产生
负压可起到吸油的效果。如此，在不增加额外开支的情况下可提供用于操作润滑回路的油泵效果，通过外部热源和改善润滑系统的隔热效果实现降低油耗。
[0057] 漏气是指气体从气缸燃烧室经活塞进入曲轴箱，为了满足适当的排放标准，该气体不能直接排放到外部环境中。这些气体通常回传到发动机进气中，在被催化转换器清洁之前不能排放到外部。已知的最好的用途是作为曲轴箱强制通风，即PCV。此处开放的曲轴废气与发动机进气耦合，并且设有漏气阀将曲轴箱与新鲜空气入口相连，特别是与空气滤清器相连。此种设计的不足之处在于新鲜空气渗透入曲轴箱，通常新鲜空气比曲轴的温度低，特别是在冷启动阶段，结果是曲轴因此而冷却，导致润滑油的粘度上升，最终使摩擦和耗油量升高。
[0058] 作为本发明的改进，热源可包含将内燃机排气管与与曲轴箱或发动机缸体连接的连接管，曲轴箱不与环境空气连接，因此曲轴箱不会被环境空气冷却。内燃机中更多的尾气流入曲轴箱。因此阻止会降低润滑油温度的新鲜空气进入曲轴箱壳。
[0059] 在很多现代的内燃机中，特别是具有
涡轮增压的内燃机中，设有活塞式喷雾冷却装置，当旋转速度高或者负载高时，油冷却
喷嘴在高压下从曲轴箱或通过连杆中油管开口喷射喷油到汽缸活塞的下面，以防止位于
活塞环后面的发动机润滑油焦化。在很多实例中，活塞式喷雾冷却依靠发动机润滑油的压力来控制，因此，当润滑油压力低时，比如低于2巴时，润滑油不从喷嘴中喷出，并且油泵所消耗的机械功率因此减少。其不足之处在于在预热阶段，活塞式喷射喷嘴中的油压相当低，并且由于发动机速度低活塞式喷雾冷却不能发挥作用。然而，在改善隔热后的内燃机中，即油道和曲轴箱或曲轴是隔热的，如果润滑油通过活塞式喷嘴喷出，会使油温升高更快，导致显著提高油加热。由于冷却喷嘴的开口很小，当活塞式喷雾冷却工作时，只有很少一部分的润滑油，一般少于总油量的30％，可通过活塞式喷嘴。
[0060] 作为本发明的进一步改进，热源可包含内燃机的活塞式喷雾冷却，通过活塞式喷嘴喷射到内燃机活塞下面的润滑油的体积流量表示在发动机润滑系统油流量最大体积比，然而至少30％的油体积流量流经油泵。在这种情况下，假定设有催化转换器，当催化转换器的温度低于点火温度极限值时，流经活塞式喷嘴的润滑油的流量的体积比可减少，所述点火温度极限值即催化转化器的活化极限温度，和活塞式喷嘴的流量的体积比可减少，特别是当油温降至低于预设的极限温度时可减少至0。通过增大喷嘴出口的横截面，经过活塞式喷嘴出口的油量可超过流经油泵的总油量的30％，通过控制流经独立于发动机旋转速度的活塞式喷嘴的油量，可将热量高效地输入发动机润滑油。若喷嘴在冷启动阶段就打开，如果将润滑油喷到活塞的下面，此处是发动机中温度最高的部分，润滑油可升温更快，由此在冷启动阶段显著改善润滑。
[0061] 在内燃机中，通常热量通过冷却剂回路的水冷却器传递，余热通过缸壁传递到水套水冷却系统。作为本发明的改进，热源可包含至少油管的一部分，特别是包含内燃机的燃烧室和冷却剂管道之间的非隔热油管。特别是，油管可设置在内燃机缸膛和缸膛上方的冷却剂管道之间，油管底端和被汽缸盖
垫片密封的内燃机缸膛顶端之间的距离至多为活塞冲程的一半。
[0062] 根据以上改进，设置在燃烧室和冷却剂管道之间的至少部分油管在从内侧通向冷却剂管道的一侧隔热。单侧隔热层的热导率可显著低于结构环境的热导率，优选方案是至少低于1W/(m·K)。特别是油管可与汽缸中
心轴平行。
[0063] 如果油路设置在汽缸内壁和水套水冷却系统之间，可有如下优点：
[0064] -若油温高于冷却剂的温度，汽缸壁温度上升，可显著改善燃烧过程并降低经过汽缸壁损失的热量。
[0065] -润滑油作为隔热层可额外增加汽缸壁的温度。
[0066] -经过的润滑油加热更明显更强烈，可降低摩擦和耗油量。
[0067] 结合活塞式喷雾冷却系统、油道隔热和曲轴，特别是通过设置储热器，可以免除昂贵的尾气油热交换器。
[0068] 如果将油管设置为与汽缸的中心轴平行，它们很容易即可生产，例如钻孔，而且没有必要为与气缸罩中心轴水平的全部管道设计复杂的铸模，这样会增加阀门传动机构精细部件的风险，比如凸轮轴计时器中的轴承或者
电磁阀可被残留的
型砂损坏。此外，如果油管是平行的，油从温度低的底端流向温度高的上端，即通过一温度梯度，则可实现有效的加热，相应地油可被强烈加热。通过关于水套水冷却系统的油管的半边隔热，以上提出的措施的效率可显著提高。
[0069] 作为本发明的进一步改进，可包含用于传动润滑油的储热器，优选方案是采用含有相变材料的腔室，并且在结构上将冷却剂热交换器整合为一个单元用冷却剂将传动润滑油加热。
[0070] 热交换器需要较大的安装空间，在冷启动阶段，腔室中的热
流体与回流的液体混合，因为热油被冷润滑油取代，所以储热器中的总体温度下降。为此，在很多储热器中设有复杂的油管以控制发动机润滑油的运动，例如在DE 87108302A的描述。
[0071] 将具有大体积和适当的良好隔热的储热器中至少两种液体集成到一个热交换器中是有利的。特别是尾气和/或冷却剂可考虑用作载热剂，而发动机润滑油和/或传动润滑油可考虑作为吸热剂。优选方案是考虑尾气/发动机润滑油热交换器和冷却剂/传动润滑油热交换器，以及二者的组合，如冷却剂/传动润滑油/发动机润滑油热交换器或尾气/发动机润滑油/传动润滑油热交换器。上述至少两种液体可方便地经含相变材料的腔室耦合在一起。相变材料有助于设置优选的耦合温度，并且有助于保温或保冷。通过从载热剂中吸热，相变材料融化，吸热剂冷却。当温度降低时，相变材料因释放热量至吸热剂而冷却，因此吸热剂升温。其结果是储存热能、延迟热传递、优化
传热温度。
[0072] 基于具有储热器的传动润滑系统，在本发明的进一步改进中，将冷却剂热交换器在结构上与需要设计的储热器集成为板式热交换器与，两个外部第一面板中的每一个携带冷却剂，传动润滑油在向内的各相邻的第二面板之间通过，并且相变材料设置在向内的各相邻的第三面板之间，发动机润滑油在向内的各相邻的第四面板之间通过，而且优选在向内的各相邻的第五面板之间设置有相变材料，另外，传动润滑油在向内的各相邻的第六面板之间通过，而且，冷却剂在向内的各相邻的第七面板之间通过，根据要求上述面板可进一步按顺序提供。或者，可以将冷却剂热交换器设计为管式热交换器，例如冷却剂在内管中，传动润滑油在与其同轴的空心圆柱体中，相变材料在另一同轴空心圆柱体中，发动机润滑油在另一同轴空心圆柱体中。根据需要，同轴的管式热交换器可以重复，而且管式热交换器可弯曲。
[0073] 通过使用简单的板式热交换器工艺，发动机润滑油、传动润滑油、冷却剂、相变材料等各种液体可储存在不同的层中，其中最热的液体的侧面都是相变材料，而相变材料侧面是传动润滑油，传动润滑油侧面是冷却剂，上述所有液体的流动的控制方式为：当发动机润滑油温度降至低于预设的发动机润滑油极限值时传动润滑油停止流动，而且当冷却剂温度降至低于预设极限值时冷却剂停止流动，改善各种润滑油的加热并降低尾气排放和耗油量。
[0074] 基于具有储热器的传动润滑系统，作为本发明的进一步改进，可包含一个或多个阀门，特别是设有冷却剂阀门和/或传动润滑油阀门以控制液体在热交换器各种管道中的流动，结果是当冷却剂温度低于第一冷却剂极限温度特别是90℃且传动润滑油温度高于冷却剂温度时停止供应冷却剂，当发动机润滑油温度低于第一发动机润滑油极限温度特别是低于120℃时停止供应传动润滑油。
[0075] 基于具有储热器的传动润滑系统，作为本发明的进一步改进，当发动机润滑油温度达到第二热交换器/发动机润滑油极限温度特别是高于120℃时，开始向储热器供应传动润滑油。而且，当发动机润滑油温度达到温度更低的第三热交换器/发动机润滑油极限温度特别是低于90℃时停止向储热器供应传动润滑油。另外，优选方案是当传动润滑油温度低于冷却剂温度时，开始向集成的储热器供应
冷却水，当传动润滑油温度高于冷却剂温度时，停止向集成的储热器供应冷却水。
[0076] 由于尾气/润滑油热交换器必须应付高温和高压，并且有泄露和着火的风险，因此它们相当昂贵且复杂。为防止尾气造成的腐蚀和污染，必须采用昂贵的处理方法，并且必须阻止可能会结
冰的水的集聚。通过尾气/润滑油热交换器一体式设计，将发动机润滑油和传动润滑油集中到一个单一的结构单元中，其中尾气旁通管设有尾气旁通阀，因此当发动机润滑油温度或传动润滑油温度达到最大值时通过尾气/润滑油热交换器的尾气通道可关闭，实现对加热的最优控制，特别是在高压下和冷启动阶段。采用这种方式可再次改善润滑。
[0077] 作为本发明的改进，用于发动机润滑油和传动润滑油的尾气/润滑油热交换器可设计为一个部分。进一步，热交换器可以以逆流原理进行操作，特别是发动机润滑油和传动润滑油以逆流方式经过热交换器，优选方案是在将尾气一侧的传动润滑油/尾气热交换器的位置设在发动机润滑油/尾气热交换器的下游的区域。在尾气一侧的尾气/润滑油热交换器可设有尾气旁通管以及至少一个尾气旁通阀，因此，当高于预设的第一热交换器/发动机润滑油极限温度特别是120℃时，可停止经过发动机润滑油/尾气热交换器区域的尾气的流动。当高于第一热交换器传动润滑油极限温度特别是90℃时，经过传动润滑油/尾气热交换器区域的尾气的流动可停止。
[0078] 通过将传动和发动机润滑油热交换器整合到一个单元，所述单元包括一个具有可开关的尾气旁通的外壳，通过影响尾气的流动可控制润滑油的加热/冷却。因此，当发动机润滑油或传动润滑油到达极限温度后尾气可流经旁通管。
[0079] 常规的冷却剂具有的不足是燃烧室中冷却剂在最高温度时开始
沸腾，因此燃烧室壁的温度必须受到限制以避免独立组件温度过高，并防止发动机局部过热或损害。
[0080] 作为本发明的进一步改进，冷却剂回路中的冷却剂可包含熔点在0℃以上、沸点在至少120℃以上的相变材料，其
密度随温度的上升而增大，特别是状态从固体变为液体的相变阶段。含有所述相变材料的冷却剂回路可以以不包含通向其它组件的
连接线路的方式整合到需要冷却的内燃机中。包含所述相变材料的第一冷却剂回路可被第二冷却剂回路环绕并由其冷却，此处的第二冷却剂回路中填充熔点至少在-30℃以下的冷却剂，并且所述第二冷却剂回路可包含设置在内燃机外部的组件，特别是冷却器。
[0081] 相变材料可具有比水高的沸点，因此在冷却系统中使用所述材料可获得更高的燃烧室内峰值温度。然而，相变材料具有低的比热容或差的热导率，或者二者都低，因此冷却剂回路中需要大冷却器、泵和连接管。另外，由于处于高压下的固体状态中没有余热可传递到冷却器，因此不能使用在-40℃至0℃之间的环境温度下为固态的相变材料。为此，首先需要将相变材料融化，这难以实现，特别是在冷却器等位于内燃机外部的冷却系统的部件中。为此，根据上文所述实施例，可使用熔点在40℃至120℃之间的相变材料，并且只使用在内部冷却回路中，结果是，在冷启动阶段相变材料非常迅速地到达熔点并变为液体，而且在冷启动阶段能够将热量传递出去。所述内部冷却回路通过热交换器与外部冷却回路相连接，其中在所述外部冷却回路中可使用熔点低于-30℃的常规冷却剂。如此，内部温度上升的优势得以实现，并且改善隔热后的润滑系统中可使用稳定、高效的冷却。
[0082] 《JSAE评论》2002年23期507-511页公开一种含独立冷却回路以改善加热的冷却系统，其中冷却剂分别通过汽缸盖和汽缸缸体。例如，在暖机阶段，所述经过汽缸缸体或发动机缸体的冷却剂回路可关闭，而在温度更高时，冷却剂平行流经汽缸盖和汽缸缸体到达水冷却器。然而，其不足之处在于：在冷启动阶段，汽缸缸体内的冷却剂不运动，可能发生局部过热，特别是在冷启动阶段发动机高负载时。此外，作为
对流的结果，冷却剂不利地移动的原因在于，对于经过汽缸盖流至汽缸缸体的冷却剂的合流，冷却剂从顶部向下流动形成，与对流的方向相反，即与从下向上的热流方向相反，增加发动机泵处的流体阻力，给水泵增加额外的机械
应力和电力消耗。
[0083] 作为本发明的改进，内燃机冷却剂回路中汽缸盖冷却剂管道和汽缸缸体冷却剂管道可设计为各自独立以便于冷却剂快速加热。因此，在暖机阶段，低于第一冷却剂极限温度时，特别是低于90℃时，冷却剂首先流经待加热的汽缸盖，并由此进入气缸/发动机缸体，热冷却剂将汽缸壁加热，为了降低汽缸壁的
热损失，冷却剂由汽缸盖进入冷却剂泵。当到达第一冷却剂极限温度时，汽缸盖中的第一冷却剂流向恒温器可打开，并且至少冷却剂的部分流量可传递到冷却器。当到达第二冷却剂极限温度，特别是超过100℃时，第二冷却剂流向恒温器，特别是在汽缸/发动机缸体前面的出口处的3通恒温器可关闭与冷却剂泵入口的连接，并且连接至所述冷却剂泵的出口，结果是汽缸/发动机缸体中冷却剂的流向与汽缸盖处冷却剂的流向相反，并且结合的冷却剂流从汽缸盖和汽缸/发动机缸体通过所述冷却器。
[0084] 根据上述实施例，所述冷却剂首先经由汽缸盖，在汽缸盖的末端所述冷却剂回流到发动机缸体中，因此所述汽缸缸体也由已在汽缸盖处加热的冷却剂加热，因此改进了燃烧过程，由于汽缸盖经常升温更快并且比汽缸缸体温度更高，部分是由于汽缸盖中的水套冷却占据明显更小的空间以及热尾气也经由汽缸盖，结果是此处产生最大量的余热。在进一步的步骤中，所述冷却剂可升温更快。当所述冷却剂足够热时，冷却剂恒温器可使冷却剂流经水冷器以改变冷却剂的流向，并且当发动机缸体足够热时，所述冷却剂可平行流经发动机缸体和汽缸盖，因此所述水冷器可发挥最大冷却作用。采用这种方式可实现充分冷却和快速加热或者发动机缸体的均匀加热，结果是润滑油被更快加热。
[0085] 在润滑系统的进一步改进实施例中，在至少一个
活塞裙内部的内燃机的活塞可由隔热层隔热，其中所述隔热层的热导率为所述活塞裙的热导率的5％或更低，优选方案是低于1W/(m·K)，其中优选方案是
活塞头的内部不隔热。由此提出待润滑的摆动部件的隔热层，结果是虽然升温迅速的活塞头不隔热，但是在冷启动阶段面对冷汽缸
侧壁的活塞裙是隔热的。采用这种方式，额外的热量可提供至润滑油，并且隔热层可阻止冷汽缸壁冷却。为快速加热采用这种方式隔热的活塞对活塞式喷雾冷却特别有利，这样大量润滑油与活塞头接触。
[0086] 如果储热器设为按所需温度范围临时储存润滑油，设有至少三个空间或三个管道或三个腔室的尾气热交换器可有利于加热或冷却，并且所述空间、管道或腔室在结构上可与所述热交换器集成在一起。所述尾气热交换器可包含第一空间，至少尾气的第一部分可以经过所述第一空间流出，其中所述第一空间以第一隔板为界或由第一隔板包围，其中，在所述第一隔板的至少一个面之上不与流动的尾气接触，相变材料设置在第二空间中，第二空间以第二隔板为界或由第二隔板包围，其中在所述第二隔板的至少一个面之上不与相变材料接触，润滑油可流入第三空间。第一、第二、第三空间或管道的排列顺序以相反的顺序(即，例如顺序：第一空间、第二空间、第三空间、第二空间、第一空间、第二空间、第三空间等)可重复至少一次，特别是不止一次。所述相变材料至少可包括例如赤藓糖醇、苏糖醇、或者石蜡的糖醇，或者例如水合物、硝酸盐、氢氧化物的盐，或者例如六水氯化镁、六水硝酸镁的氯化物，它们的
熔化潜热高于储热器基于50℃的第一下限温度和90℃的第一上限温度之间的温差所能储存的热量。有利地，相变材料的熔点可低于第一润滑油上限温度，若相变材料的熔点高于100℃，优选方案是采用熔点大约在120℃的赤藓糖醇作相变材料，结果是冷启动阶段所能达到的最高可能温度出现在储热器中。通过整合到储热器中的三室热交换器，伴随润滑油和尾气之间通过相变材料的间接耦合，由于所述相变材料作为热缓冲，避免了高温尾气与润滑油之间的直接热交换。这样通过相变材料(PCM)作为
缓冲层可避免润滑油局部过热。另外，增加隔热和密封，因此阻止润滑油和尾气之间的直接接触。所述相变材料，例如六水氯化镁((MgCl2x 6 H2O)是不可燃的，因此可降低火灾风险。所述尾气热交换器可简单设计为板式热交换器，并且整合到储热器中。所述储热器的隔热层将所述热交换器隔热，结果是可确保冷启动期间的热传递高效迅速，无需用尾气将所述热交换器自身的壁体加热。
[0087] 优选方案是上文所述热交换器可设计为管式热交换器，包含至少三个嵌套在一起的管道。所述管道可具有双层壁结构，并且相变材料可布置在内管和外管中间空间中。由此可实现结构紧凑且相互分离，并且易于生产。如果发生泄露，由于泄露不能穿过相变材料室，因此可以保证没有液体能流入储热器。
[0088] 作为对上述含集成式尾气/润滑油热交换器的储热器的实施例的改进，集成到所述储热器的尾气热交换器中的至少一根尾气连接管可用陶瓷管与所述储热器隔热。由此进一步改进隔热效果，并降低热损失。
[0089] 作为本发明的改进，下游热源之前的汽缸盖和/或
涡轮增压器的供油管可连接至汽缸缸体-油道。进一步，冷却剂热交换器可布置在所述汽缸盖和/或
涡轮增压器的供油管中，以供冷却剂回路中的冷却剂流动。由于被热源加热之前润滑油具有最低可能温度，因此通过规划下游热源前面汽缸盖和涡轮增压器的供油管，汽缸盖和涡轮增压器中润滑油的温度可保持在低水平。结果是，由于避免了混合摩擦，阀门传动机构在汽缸盖处的摩擦减少，特别是当阀门传动机构中的速度低时。涡轮增压器入口处润滑油泄露的风险降低，结果是由油粒子灼热点火的趋势降低，特别是在直喷式
汽油发动机中。
[0090] 在进一步改进的实施例中，油泵的体积流量可调节，当储热器出油口的温度低于预设的最高90℃的出油口极限温度时，并且储热器进油口的温度高于至少90℃的预设的进油口的极限温度时，为了使储热器中泵入的体积流量增加，可增加油泵的传输能力。如上文所述，在油路中油温较高的情况下，由于热油流经冷油时就像
短路，只有极少的冷油被流入的热油所代替。为此，在油温较高的情况下，特别是在高温阶段，为使热油产生更高的流速并形成可以更好的取代冷油的
湍流，通过增大油泵的传输能力有利于增大润滑油的流速。
附图说明
[0091] 下面结合附图对本发明作进一步的说明。附图对本发明的典型实施例作出说明。附图、
说明书和权利要求书结合在一起包含很多特征。本领域技术人员可将这些特征单独考虑，或进一步组合成有用的组合。
[0092] 图1是根据本发明的润滑系统的第一实施例。
[0093] 图2是根据本发明的润滑系统的第二实施例。
[0094] 图3是根据本发明的润滑系统的储热器的实施例。
[0095] 图4是根据本发明的润滑系统的另一实施例。
[0096] 图5a-5c是在用于根据本发明的油润滑系统的内燃机汽缸盖中的油润滑线路的实施例。
[0097] 图6是根据本发明的润滑系统的另一实施例。
[0098] 图7a-7c是在根据本发明的润滑系统中使用的冷却剂回路的实施例。
[0099] 图8是在根据本发明的润滑系统中使用的内燃机的多个隔热活塞的实施例。
[0100] 图9是根据本发明的润滑系统的另一实施例。
[0101] 附图中相同或同类的部件使用相同的附图标记。
具体实施方式
[0102] 图1说明根据本发明的润滑系统的第一实施例100，用于功能结构环境11，特别是如油道、曲轴、轴承的润滑点，或者用于如具有金属环境和外壳的传动部件的金属结构环境63等。此种类型的润滑系统可适用于使用内燃机的机动车、电动车、或混合动力汽车中。作为例子可以考虑曲轴箱，在曲轴箱中，轴瓦、连杆和外壳形成金属环境，在外部环境温度低时，其高的比热导率可将热量从油中导出。这些部位特别是与外界空气接触的部位的内绝缘可加速润滑油的升温。
[0103] 在图1中，润滑油储存在油箱1中，通过油筛2和
电动泵4从油箱1提取的润滑油。为避免压力过大，电动泵4出口后面设有过压阀5，当油润滑回路中压力过大时允许润滑油经电动泵4回流到油箱1中。润滑油还经过另一个
滤油器6和热源7，本实施例中热源7是尾气/润滑油热交换器，热源7包含热能供应线路8和剩余能量流的输出线路9。这些可以是内燃机催化转换器和尾气之间的进料管和排放管。或者，热源7也可以是油润滑系统和冷却剂回路之间的热交换器，从而润滑油在冷启动阶段可被强有力地加热。热源7后面，与具有润滑点11或油路线路10的连接线路相连接，向需要润滑的位置供给润滑油，并且包含内隔热层13，在内隔热层13中设有油路10的载油内管12。外径D明显小于内径d，由于隔热层与内部对齐并且减小了横截面，因此表面积与体积的比值增大，扩散到金属环境或结构环境11、63的热能减少。另外，与传动润滑油接触的外壳内壁、摆动部件或其它金属部位设有隔热层。被热源7加热的润滑油通过隔热环境到达待润滑位置后，润滑油返回到油箱1，然后可以再一次在油路中循环。通过油路10、热源7后面的润滑点11和结构环境63的隔热，扩散到汽缸盖或汽缸缸体等金属环境中的热能显著减少，因此在冷启动阶段预热时，可以实现低粘度，并因此可以降低摩擦，导致内燃机的降低的耗油量和降低的尾气
排放量。在使用传动装置的情况下，结构环境11、63可为油箱和含有变速箱壳的变速箱油槽，并且使动力传输更平滑。另外，油箱1可为隔热的，并且其它部件，如待润滑的旋转或摆动部件以及它们周围的外壳可为隔热的。有利地，油泵4后面的大部分区域都是隔热的，特别是处于压力之下的部分油路以及热量是由热源所供应的区域。
[0104] 以图1所示实施例为基础，图2说明根据本发明的润滑系统对图1所示的润滑系统100的结构作出改进，并且可以以比较的方式作出说明。除了图1所示的配置之外，在吸油管3的油箱1和油泵4之间设置隔热的热交换器14，其中热交换器14与吸油管3并联且可通过两位三通阀15连通在吸油管3中。在隔热的储热器14中，为保持热量和与之相关的低粘度，润滑油可以以加热后的状态临时储存，结果是在润滑点11和金属环境63等隔热的结构环境中加热状况得以改进，金属环境63包括外壳、组件等。在冷启动阶段，有余热的润滑油比油箱1中的润滑油的粘度低，油箱1采用外界温度并从储热器14中吸收热量。此类型的储热器14可设计为高度绝缘，例如真空绝缘，并且当润滑油流出时会与流入的新鲜、低温油混合，储热器14中润滑油混合后的温度会下降。
[0105] 为进一步改进图2所示的外部油箱，如图3所示，可使用高度隔热的储热器14，包含将圆柱形储热器14分为两个大的活动腔室16a和16b的自由活塞19。其中，冷油可进入腔室16b，热油可存贮在腔室16a。当排出热油16a时，隔热的自由活塞向左移动，冷油进入腔室16b，结果是储热器14中的压力比保持不变。通过三位
四通阀20可为隔热或储热器14设置不同的操作方式。因此可将排出点设在左侧，两个腔室的连接点设在中间，载入点设在右侧，其中，腔室16a充满由热源7供应的润滑油，并且腔室16b中的油被排回到油箱1。为防止超压，所述两个腔室与预加力止回阀22、23相连，一个腔室中超压后可释放到另一个中。绝缘层17可设计的很精巧，例如真空绝缘，结果是当外部温度为25℃时，内部温度从100℃降到80℃需要超过6小时。这至少能保证当机动车作短时间的少于24小时的停留，即使是在冷启动阶段，也可以提供足够数量的热润滑油来保持最适宜的润滑状态。
[0106] 图4说明在原理上对应于图1所示润滑系统100的结构的内燃机润滑系统100的另一实施例。在图1所示实施例基础上，进一步增加热交换器24作为冷却剂热交换器，其与冷却剂回路61通过滤油器6和热源7之间的二位二通阀25可切换地相连，热源7设计为尾气热交换器60。热量可通过冷却剂回路61或尾气热回路输入到热源7中。油气混合物通过吸管26进入发动机缸体36的汽缸盖27，之后尾气经催化转换器28进入排气管55。两位三通尾气旁通阀29布置在排气管55中，通过两位三通阀29尾气可通过尾气/发动机润滑油热交换器7、60或经由尾气旁通管30直接进入排气管31，特别是达到最低油温时。这样，通过所述两个转换阀，即布置在油路中的油箱1下游的所述冷却剂阀25，和布置在油路10、组件63以及待润滑的润滑点11上游的尾气热交换器7、60，热量可供应之发动机润滑油，结果是加热后高度流动的油在返回油箱1之前可经高度隔热的油路流至结构环境11、
63中需要润滑的部位。
[0107] 图5a所示，内燃机41包含发动机缸体36和汽缸等部件，汽缸包含曲轴67、连杆64，活塞66，以及汽缸缸体和含进料阀和排出阀的汽缸盖27。所述汽缸缸体36包含汽缸中心轴58，此处汽缸盖27包含汽缸盖
法兰35和燃烧室34，发动机缸体包含缸膛38，在缸膛
38内连杆64将曲轴67与活塞66连接。汽
缸套包含水套水冷却系统65，水套水冷却系统
65包含
导管37以输送冷却剂，如图5b所示冷却剂导管37。
[0108] 在图5b和5c中，仅说明润滑系统32的油路线路的两个实施例，在燃烧室34的顶部以汽缸冲程33的一半的水平运行，位于外部和内部汽缸壁62和水套水冷却系统65的冷却剂导管37之间。所述燃烧室34位于汽缸中汽缸半冲程的顶部，在内燃机41的组件中升温最快，此处润滑油加热非常有效，并且可作为热源7以改进润滑，特别是在冷启动阶段。图5b展示了非隔热油管32，可吸收汽缸壁的热量并且在燃烧室34和冷却剂导管37之间隔热。图5c表示油管32、56的进一步改进的实施例，在一侧隔热，其中，油管在相对于冷却剂管道37的半侧上隔热，汽缸壁62内部的热量可以传递到油中，这样加热更快并在汽缸壁
62和冷却剂管道37之间产生更好的隔热效果。
[0109] 基于图1所示实施例，图6对润滑系统100作出进一步改进，除了图1显示的部件以外，包括：位于热源7后面的油润滑管道的加压区域中的高度隔热的储热器14，储热器14设置在具有油道12的隔热结构环境11、63之前。热油通过二位三通阀15可转换地进入储热器14，当需要时也可以重新排出，例如在冷启动阶段。与图2所示实施例形成对照，储热器14设置在油润滑系统100的加压区域，因此，当特别是最多一或两天的短时间停止后启动时，无需先行用热源7加热的流动性高且热的油可用于润滑。与图2所示储热器14形成对照，图6所示储热器14为高压设计，可拥有不同的设计。
[0110] 图7说明冷却剂回路61，其中冷却剂可沿两个冷却剂管道37经过内燃机41、汽缸盖27和发动机缸体/汽缸缸体36。冷却剂回路的热量可通过冷却器45进入第二冷却剂回路57或空气流中。冷却剂泵39为冷却剂在冷却剂回路57中的循环提供动力，并且两个转换阀，即二位二通冷却剂流向恒温器44和二位三通冷却剂流向恒温器40，决定冷却剂经汽缸盖27和发动机缸体36的流向和类型
[0111] 图7a说明冷启动阶段的实施例，冷却剂经过冷却剂泵39首先通过汽缸盖27，当冷却剂流向恒温器44关闭时，然后返回到发动机缸体36，因此形成闭合回路而不发生外部冷却，并且冷却剂在汽缸盖27和发动机缸体36的冷却剂管道37中的流向反向平行。
[0112] 图7b说明部分负荷区域的第二种转换可能，其中，冷却剂首先流经汽缸盖27，然后反向平行流经发动机缸体36返回冷却剂泵39，同时也有部分经过水冷却器45，因此汽缸盖27获得的冷却效果比发动机缸体36强。
[0113] 图7c说明满载时的第三种操作变体，其中第一冷却剂流向恒温器44打开，第二冷却剂流量恒温器40也打开，因此冷却剂可平行流经汽缸盖27和发动机缸体36，因此可获得最大冷却能力。图7a、7b、7c所示三种开关状态可在不同的负载阶段或内燃机的冷和
热启动阶段激活，图7a可用于冷启动暖机阶段的快速加热。图7b说明在中间操作阶段冷却效果较低，然而图7c说明最大冷却效果的冷却回路，因此润滑系统的油在所有负载条件下可快速加热，并获得低粘度和最佳润滑效果。
[0114] 图8是内燃机41的活塞66的示意图，包含位于活塞裙102内部的环状隔热层13，将活塞裙102与汽缸壁62的内部隔热。隔热层13的热导率为活塞裙102的热导率5％或更低。与活塞裙102相比，活塞头103的内部不隔热。结果是，在冷启动阶段活塞头可迅速加热，例如当使用活塞喷雾冷却时，喷到活塞下面的油可迅速加热。
[0115] 图9是相对于图1所示润滑系统100作出进一步改进的实施例的示意图。内燃机结构环境11的润滑点包括具有运油内部12的油道10，运油内部12通过油道10供应润滑油。供油管104从油道10分支，并为汽缸盖27提供润滑。汽缸盖27的供油管104将作为热源7的尾气热交换器60的下游与汽缸缸体油管10相连，也可为涡轮增压器提供润滑。汽缸盖27的供油管104中设置有冷却剂热交换器24。所述冷却剂热交换器24与冷却剂回路61的进料管和
回流管61a、61b相连接，冷却剂回路61可根据需要加热或冷却润滑油。为此目的设置冷却剂调节阀25以在冷却剂热交换器24中调节热交换。
[0116] 需要注意的是，布置在供油区的隔热油管位于油泵后面，例如布置在加压油管区。所述油管比油管内径大，特别是在特定区域，因此可以改进表面积与体积比。所述隔热层的材料优选为塑料或陶瓷，并且可设置在内壁或者外壁。连接管的隔热区域的热导率为周围的金属环境或油道的热导率的5％或者更低，特别是采用
钢材或者
铸铁时，周围环境或油道的热导率为50W/(m·K)左右，因此隔热层的热导率可为2.5W/(m·K)，优选为1W/(m·K)或更低。
[0117] 除供油管和润滑点外，进一步需要隔热的区域包括尤其是变速箱壳，或内燃机中的曲轴箱、贮油槽和油道。特别是旋转或摆动部件的曲轴、曲轴轴承和曲轴箱、凸轮轴和轴承和齿轮轴和齿轮应当考虑隔热；优选需要隔热的区域是使用时经常被油浸湿的区域。无新鲜空气进入曲轴箱是有利的，此时曲轴箱关闭时不会有外界冷空气进入，最多会发生泄气，但是新鲜空气不会进入曲轴箱，从而使加热增加或增速。
[0118] 通过适用于发动机润滑油和传动润滑油的两个热交换器的组合，以及/或适用于发动机润滑油或传动润滑油的两个储热器的组合，可以在一个单元内实现高质量的隔热，以及实现关于泄露或腐蚀的更高的组件质量，同时可以节省紧张的安装空间。如果冷却回路中使用相变材料，可以适当设置第二闭合冷却回路，温度高时可以操作第一冷却回路，第二冷却回路的目的在于冷却内部冷却回路，以阻止相变材料
凝固或变为固态，因此即使外部温度很低时也能实现工作能力。
