МАСЛЯНЫЙ ПОДДОН ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1998 года по МПК F02F7/00 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к корпусным деталям двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Как правило масляный поддон ДВС выполняется в виде единой детали - литой, воспринимающей часть нагрузок, деформирующих нижнюю часть блока цилиндров (блок-картер), и увеличивающих его жесткость, или легкой тонкостенной цельноштампованной детали из листовой стали, закрепленной через уплотнительную прокладку к блоку-картеру двигателя и динамически легкодеформируемой в зоне присоединения к монтажной зоне блок-картера.

Конструкции масляных поддонов (МП), являющиеся сборниками масла, должны удовлетворять по крайней мере двум основным требованиям: быть хорошим теплоотводом наружной поверхности для охлаждения масла и обладать малым уровнем шума, излучаемого вибрирующими стенками поддона в окружающую среду (низким корпусным звуком).

Известен масляный поддон ДВС ВА3-2108, В.А. Вершигора и др. Автомобиль ВА3-2108 М., ДОСААФ СССР, 1986, с.67, рис.32, поз. 20, который представляет собой однослойную тонкостенную, цельноштампованную из металлического листа деталь, снабженную фланцами крепления к блоку цилиндров ДВС. Картер имеет необходимую площадь поверхности теплосъема, а внутри его полости размещено моторное масло.

Конструкция описанного масляного поддона обеспечивает достаточно эффективный теплоотвод, однако подверженный сильным вибрационным воздействиям, динамически деформируемый, колеблющийся тонкостенный металлический поддон, имеющий развитую поверхность, является достаточно эффективным излучателем звуковой энергии в окружающую среду, что является существенным к конструктивным недостатком.

Этот недостаток частично устраняется в техническом решении, описанном в заявке Франции 2398887, кл. F 02 F 11/00, опублик. 13.03.79, где поддон крепится к блоку-картеру через специальные промежуточные эластичные виброизолирующие элементы, частично ослабляющие динамическое возбуждение стенок и соответственно уменьшающие излучаемый поддоном структурный звук.

Однако конструктивно это достаточно сложное решение, увеличивающее материалоемкость и номенклатуру изделия, при недостаточно эффективном подавлении корпусного звука вследствие ограниченных виброизолирующих качеств эластичных элементов и потери этих качеств в процессе эксплуатации из-за воздействия высокотемпературных и динамических нагрузок.

Из заявки Японии 63-18019, кл. F 02 F 7/00, опублик. 15.04.88, БИ 5- 451, известен масляный картер, выполненный из композиционного трехслойного материала металл-пластик-металл (МПМ). Благодаря достаточно-высоким вибродемпфирующим свойствам углеродных нитей и упруговязким свойствам пластикового слоя с низкой температурой размягчения обеспечивается рассеивание энергии вибраций и снижение корпусного шума ДВС в области средних и высоких частот звукового спектра.

Являясь эффективным с точки зрения улучшения шумовибродемпфирующих качеств, материал МПМ является достаточные дорогим в изготовлении, технологически плохо подвержен глубокой вытяжке (трудности имеют место в производстве масляных поддонов), что увеличивает количество брака при изготовлении поддонов из МПМ, а также обладает ухудшенным теплоотводом вследствие наличия в материале пластикового слоя, что вынуждает либо увеличивать производительность масляного радиатора, либо использовать дополнительные средства для охлаждения моторного масла, например направленный принудительный обдув поддона.

Известны многочисленные технические решения, в которых в той или иной мере одновременно решаются обе обозначенные проблемы, в частности это улучшение теплоотвода от стенок поддона и уменьшение вибровозбудимости стенок поддона и, таким образом, снижение корпусного шума, излучаемого масляным картером в окружающую среду. В частности, для уменьшения вибровозбудимости применяют различного рода упоры-демпферы и усиливающие элементы (см. заявку Германии 4027242, кл. P 02 B 77/13, опублик. 05.03.92, ЕПВ 0497753, кл. F 02 F 7/00, опублик. 05.08.92, заявку Японии 63-61757, кл. F 02 F 1/00, опублик. 17.03.88. Либо панель поддона снабжают специальными ребрами жесткости, как это известно из заявки Японии 1-247746, кл. F 02 F 7/00, опублик. 0З. 10.89, или в авт. св. СССР 1083923 кл. F 02 F 7/00, опублик.1984. В техническом решении по заявке Японии 63-2101С, кл. F 02 B 77/13, опублик. 16.06.80, дно масляного картера выполнено из двух, размещенных с зазором и виброизолированных друг от друга панелей (стенок).

Однако описанные технические решения сложны и материалоемкости.

Известно устройство уменьшения шума масляного поддона ДВС, заявка Японии 3-25.330, кл. F 02 F 7/00, опублик. 08.04.91, содержащее прорези, выполненные в боковых стенках поддона, прикрепленного к нижней части блок-картера ДВС. В прорезях смонтированы специальные упругие элементы. Отличительной особенностью указанного технического решения является то, что между соседними прорезями выполнены ребра, вытянутые от поверхности крепления поддона до его днища. Такая конструкция обеспечивает повышение изгибной жесткости стенок поддона и, как следствие, снижение его виброактивности и корпусного звука.

Дальнейшим совершенствованием описанного выше устройства является техническое решение, описанное в заявке Японии 3-48338, кл. F 02 B 77/13, опублик. 24.07.91, в котором на упругих элементах с обеих сторон сквозных отверстий (прорезей) выполнены выпуклые участки. Кроме того, устройство содержит прижимы, которые, благодаря давлению на боковые поверхности упругих элементов, прижимают участки к боковой кромке кожуха. Устройство характеризуется простотой монтажа упругих элементов и обеспечивает надежное уплотнение.

Однако и в этих технических решениях вибрации от сопрягающейся зоны блок-картера двигателя передаются недостаточно ослабленными на присоединительную донную часть масляного картера, что прямо влияет на усиление излучения корпусного шума.

В качестве прототипа выбран масляный поддон блок-картера ДВС разъемного типа, описанный в заявке Германии 4242513, кл. F 02 F 7/00, опублик. 23.06.94, выполненный в виде двух, соединенных между собой деталей, одна из которых представляет собой донную часть поддона, а другая - верхнюю часть, посредством которой поддон крепится к блок-картеру двигателя. В плоскости разъема, донной и верхней частей установлен кассетный масляный фильтр, который наряду со своей прямой функцией (очистки масла) дополнительно способствует и некоторому демпфированию вибраций структуры поддона, что в некоторой степени позволяет уменьшить его виброактивность и корпусной звук.

Однако этому техническому решению свойственны в той или иной степени уже отмеченные выше конструктивные, технологические и эксплуатационные недостатки. В частности, это повышенная вибровозбудимость структуры поддона и передача соответствующего структурного шума в окружающую среду.

Задача изобретения - снижение шума, излучаемого структурой поддона в окружающую среду, при одновременном обеспечении эффективного теплоотвода от стенок картера, а также обеспечение простоты и высокой технологичности конструкции.

Поставленная задача достигается тем, что в масляном поддоне, содержащем соединенные между собой донную и верхнюю часть, герметично смонтированную на торцевой присоединительной части блок-картера ДВС, верхняя часть поддона выполнена из трехслойного материала металл-пластик-металл, а донная часть выполнена из однослойного листового материала.

При этом донная и верхняя части поддона смонтированы с возможностью отсутствия между собой жесткого контакта в соединительном стыке за счет размещения в сопряжении торцов донной и верхней частей вибродемпфирующего элемента (например, прокладки из маслостойкой резины).

При таком конструктивном исполнении верхняя часть поддона, как самая динамически нагруженная, выполненная из композитного материала МПМ (обладающего высокой вибродемпфирующей способностью), становится задемпфированной с низким корпусным звуком, высокотехнологичной в изготовлении (т.к. отсутствует операция глухой и глубокой вытяжки), что практически исключает брак, что весьма существенно, поскольку материал МПМ является дорогостоящим. Донная часть поддона заполнена и задемпфирована находящимся в ней маслом и, в этой связи, слабо излучает шум. Этому дополнительно способствует и незначительная передача вибраций на донную часть от боковой части блок-картера двигателя, поскольку верхняя часть из МПМ и дополнительный вибродемпфирующий элемент, установленный в стыке донной части с верхней частью, значительно ослабляют вибрационный поток, передающийся от блок-картера двигателя к донной части картера. Одновременно с этим тонкий металлический лист, из которого изготовлена донная часть и в которой находится разогретое моторное масло, эффективно отводит тепло в окружающую среду, особенно при преднамеренно организованном обдуве его направленным воздушным потоком, что по крайней мере в легковых автомобилях может быть специально предусмотрено.

Донная и верхняя части поддона могут быть смонтированы разъемно (с помощью крепежных элементов, например, винтов), или неразъемно, например завальцовкой, сваркой, пайкой и т.п.

Плоскость стыка донной и верхней частей поддона размещена выше максимального уровня моторного масла, размещенного в донной части поддона. Проходное сечение верхней части поддона выполнено зауженным по сравнению с приемным сечением донной части поддона.

На фиг. 1 показана часть блок-картера, двигателя, на которой закреплен масляный поддон; на фиг. 2 и 3 - неразъемное соединение донной и верней частей масляного поддона; на фиг. 4 - разъемное соединение донной и верхней частей масляного поддона; на фиг. 5 - вид I на фиг. 1.

Масляный поддон (фиг. 1) закреплен на блок-картере 1 ДВС и содержит герметично соединенные между собой донную 2 и верхнюю части 3. Донная часть 2 поддона выполнена из тонкостенного однослойного листового металла, например стали 08кп. Верхняя часть 3 выполнена из трехслойного материала металл-пластик-металл, обладающего высокой степенью виброшумодемпфирования. Крепление поддона к блок-картеру 1 осуществляется через уплотнительную прокладку.

Прямой контакт между частями 2 и 3 может отсутствовать за счет размещения в их соединении вибродемпфирующего элемента 4 (фиг. 2 - 4). Само соединение донной 2 и верхней частей 3 может быть неразъемным (фиг. 2 - 3), например завальцованным, или разъемным, (фиг. 4) с применением традиционных крепежных элементов 5 (болты, винты, и др.).

На фиг. 1 показан предпочтительный вариант конструктивного исполнения предлагаемого технического решения, когда плоскость стыка донной 2 и верхней 3 частей поддона находится выше максимального уровня масла, находящегося в донной части 2. Кроме того, в зоне стыка частей 2 и 3 проходное сечение верхней части 3 выполнено зауженным в сравнении с приемным сечением донной части 2.

Дополнительно на фиг. 5 показан соединительный стык 5 донной 2 и верхней 3 частей поддона, масло 7, размещенное в поддоне, уплотнительная прокладка 8 крепления поддона к блок-картеру 1. Показан фрагмент стенки (вид I) верхней части 3, где по обеим сторонам пластикового слоя 9 размещены металлические слои 10 и 11. На фиг. 4 прямой контакт элементов 2 и 3 через болт 5 отсутствует за счет введения дополнительных вибродемпфирующих резиновых шайб 12.

Динамические процессы в ходе реализации рабочих процессов в ДВС в виде газовых, неуравновешенных сил и моментов инерции кривошипно- шатунного механизма вызывают динамические деформации блок-картера 1 ДВС с соответствующим возбуждением и передачей колебательных процессов и изгибных динамических деформаций в присоединенных к нему корпусных деталях и смонтированных навесных узлах ДВС с соответствующим переизлучением этой колебательной энергии в энергию упругих звуковых волн, излучаемых в окружающую среду в виде корпусного звука, являющегося нежелательным шумовым загрязнением окружающей среды.

В предлагаемом масляном поддоне значительная часть вибрационной энергии преобразуется в тепловую, а не в звуковую, за счет эффективного демпфирования потока вибраций от блок-картера 1, сначала верхней частью 3 поддона, которая выполнена из высокоэффективного шумовибродемпфирующего материала МПМ, затем вибродемпфирующим элементом 4, который к тому же прерывает поток вибраций за счет исключения прямого контакта верхней части 3 с донной частью 2. Последняя слабо подвержена вибрациям, поскольку находящееся: внутри донной части 2 масло одновременно выполняет функцию вибродемпфирования. Одновременно с этим, донная часть 2, выполненная из тонкого металлического листа, эффективно отводит тепло от своих стенок.

Соединение частей 2 и 3 может быть самым различным, некоторые варианты показаны на фиг.2-4.

Размещение стыка 6 выше уровня масла и выполнение проходного сечения верхней части 3 зауженным в сравнении с приемным сечением донной части 2 позволит исключить возможные утечки масла через стык 6.

Таким образом, применение конструктивно простого и высокотехнологичного технического решения позволяет эффективно решать одновременно две существующие в двигателестроении проблемы, а именно - снижение шума автомобиля и улучшение его эксплуатационных качеств за счет обеспечения эффективного теплоотвода от элементов, нуждающихся в принудительном охлаждении.

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в корпусных деталях ДВС. Mасляный поддон закреплен на блок-картере и содержит соединенные между собой донную и верхнюю части. Донная часть выполнена из однослойного тонколистового металла, а верхняя часть - из трехслойного материала металл-пластик-металл. Прямой жесткий контакт между частями может отсутствовать за счет установки в соединительном стыке вибродемпфирующего элемента, Взаимное крепление частей поддона может быть как разъемным, так и неразъемным. Изобретение позволяет снижать шум автомобиля и улучшать его эксплуатационные качества. 6 з.п.ф-лы. 5 ил.

1. Масляный поддон, содержащий герметично соединенные между собой донную и верхнюю части, герметично смонтированную на торцевой присоединительной части блок-картера двигателя внутреннего сгорания, отличающийся тем, что верхняя часть поддона выполнена из трехслойного материала металл-пластик-металл, а донная часть выполнена из однослойного листового металла. 2. Поддон по п.1, отличающийся тем, что донная и верхняя часть поддона смонтированы с возможностью отсутствия между собой жесткого контакта в соединительном стыке. 3. Поддон по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в сопряжении торцов донной и верхней частей размещен вибродемпфирующий элемент. 4. Поддон по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что донная и верхняя части смонтированы неразъемно. 5. Поддон по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что донная и верхняя части смонтированы разъемно. 6. Поддон по пп.1 - 5, отличающийся тем, что плоскость стыка донной и верхней частей поддона размещена выше максимального уровня масла, размещенного в донной части поддона. 7. Поддон по пп.1 - 6, отличающийся тем, что проходное сечение верхней части поддона выполнено зауженным по сравнению с приемным сечением донной части поддона.