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 ДВС выполняется в виде единой детали - литой, воспринимающей часть нагрузок деформирующих нижнюю часть блока цилиндров (блок-картер), и увеличивающих его (блок-картенра) 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; хорошим теплоотводом наружной поверхности для охлаждения масла и малым уровнем шума, излучаемым вибрирующими стенками поддона в окружающую среду (низким корпусным звуком).

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

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

Этот недостаток частично устраняется в техническом решении, описанном в заявке Франции 2398887, кл. F 02 F 11/00, 1979, 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, 1988, 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 шумо-вибродемпфирующих качеств, материал МПМ в это же время является достаточно дорогим в изготовлении, технологически плохо подвержен глубокой вытяжке (известные трудности имеют место в производстве масляных поддонов), что может увеличить количество брака при изготовлении поддонов из МПМ, а также обладает ухудшенным теплоотводом, вследствие наличия в материале изоляционного пластикового слоя, что либо вынуждает применять или увеличивать производительность масляного радиатора, либо использовать дополнительные средства для охлаждения моторного масла, например направленный интенсивный 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, (заявка Германии 4027242, кл. F 02 B 77/13, 1992, ЕПВ 0497753, кл. F 02 F 7/00, 1992, заявка Японии 63-61757, кл. F 02 F 1/00, 1988). Либо панель поддона снабжают специальными ребрами жесткости, как это известно из заявки Японии 1-247746, кл. F 02 F 7/00, 1989, или в авторском свидетельстве СССР 1083923. В техническом решении по заявке Японии 63-21010, кл. F 02 B 77/13, 1980, дно масляного картера выполнено из двух, размещенных с зазором и виброизолированных друг от друга панелей (стенок).

Однако описанные технические решения достаточно сложны и материалоемки.

Известно устройство уменьшения шума масляного поддона ДВС, заявка Японии 3-25630, кл. F 02 F 7/000, 1991, 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 уменьшение корпусного звука.

Дальнейшим совершенствованием описанного выше устройства является техническое решение, описанное в заявке Японии 3-48338, кл. F 02 B 77/13, 1991, в котором на упругих элементах с обеих сторон сквозных отверстий (прорезей) выполнены выпуклые участки. Кроме того, устройство содержит прижимы, которые, благодаря создаваемому ими давлению на боковые поверхности упругих элементов, прижимают участки к боковой кромке кожуха. Устройство характеризуется достаточной 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.

Известен масляный поддон блок-картера ДВС, разъемного типа, описанный в заявке Германии 4242513, кл. F 02 F 7/00, 1994, 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-картере 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, ввиду недостаточной демпфирующей способности данной конструкции кассетного масляного фильтра.

В качестве прототипа выбран масляный поддон двигателя ВАЗ-2121, (см. В. А. Вершигора и др., Автомобиль ВАЗ-2121 "Нива", М., Транспорт, 1980, с. 6-7, рис. 2-3), выполненный в виде единой тонколистовой корытообразной детали, герметично закрепленной на блок-картере двигателя. Функционально поддон содержит донную, в которой размещено моторное масло, и присоединительную части, а также пластинчатый успокоитель, размещенный между названными частями и позволяющий уменьшить разбрызгивание и вспенивание масла. Кроме того, успокоитель увеличивает жесткость корытообразной детали поддона, что в некоторой степени уменьшает излучение этой деталью структурного шума.

Цель изобретения - снижение шума, излучаемого структурой поддона в окружающую среду, при одновременном обеспечении охлаждения смазывающего масла, путем эффективного теплоотвода от стенок поддона, а также обеспечение простоты и высокой технологичности конструкции.

Сущность изобретения заключается в том, что в известном МП, выполненном в виде единой тонколистовой корытообразной детали, содержащей донную и присоединительную части, между которыми размещен пластинчатый успокоитель, последний выполнен из виброшумодемпфирующего материала, в частности, композитного трехслойного материала "металл-пластик-металл", при этом его периферийные зоны выполнены в виде фланцев, имеющих форму встречной поверхности корытообразной детали, посредством которых он на ней неразъемно закреплен.

При таком конструктивном исполнении верхняя присоединительная часть поддона, как самая динамически нагруженная, за счет жесткого крепления на ней успокоителя, выполненного из композитного материала МПМ (обладающего высокой вибродемпфирующей способностью) становится виброшумозадемпфированной и 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 частично задемпфирована в свою очередь находящимся в ней маслом и, в этой связи, достаточно слабо излучает шум. Этому дополнительно способствует в первую очередь незначительная передача вибраций от присоединительной части на донную часть от боковой части блок-картера двигателя, поскольку присоединительная часть и успокоитель (в данном случае - вибродемпфирующий элемент), установленный в зоне перехода донной части в присоединительную часть, 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 встречным направленным воздушным потоком, что, по крайней мере, в легковых автомобилях может быть специально предусмотрено.

Крепление успокоителя в поддоне осуществляется неразъемным способом, например, точечной сваркой, специальным клеем и т.п.

Фланец успокоителя может быть выполнен сплошным, или иметь прерывистую форму, например форму гребенки. Крепление фланцев может осуществляться по всей длине периметра корытообразной детали в месте размещения фланцев, или только на части этой длины.

На фиг. 1 показана часть блок-картера двигателя, на которой закреплен масляный поддон; на фиг. 2 показан вид сверху на успокоитель; на фиг. 3 показан фрагмент сечения пластины успокоителя.

Масляный поддон закреплен на блок картере 1 ДВС и выполнен в виде единой тонколистовой детали, включающей донную 2 и присоединительную 3 части, между которыми размещен пластинчатый успокоитель 4. Последний выполнен из композитного трехслойного материала "металл-пластик-металл", при этом его периферийные зоны выполнены в виде фланцев 5, имеющих форму встречной поверхности корытообразной детали поддона, посредством которых он на ней неразъемно соединен, в частности точечной сваркой.

Динамические процессы в ходе реализации рабочих процессов в ДВС в виде газовых сил, 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, пластиной успокоителя 4, которая выполнена из высокоэффективного шумовибродемпфирующего материала МПМ.

Используемый в качестве конструкционного материала МПМ позволяет обеспечить эффективное вибродемпфирование структурных изгибных вибраций листовых тонкостенных конструкций и соответствующее подавление корпусного звука этой жесткой структурой (деталью поддона), за счет преобразования механической вибрационной энергии, связанной с различными изгибными деформациями внешних металлических листов в тепловую энергию, выделяемую во внутреннем пластиковом вязкоупругом слое МПМ в процессе изгибных деформаций этой слоистой структуры с хорошей адгезией слоев, исключающей относительное проскальзывание металлических листов МПМ, а обеспечивающих сдвиговые деформации вязкоупругого слоя, характеризующиеся наиболее эффективным процессом рассеивания (преобразования) энергии.

Донная часть 2 более слабо подвержена вибрационному и шумовому возбуждению, поскольку находящееся внутри донной части 2 масло одновременно частично выполняет функцию вибродемпфирования, на нее передается уже ослабленный поток вибрационной энергии присоединительной частью. Одновременно с этим, донная часть 2, выполненная из тонкого металлического листа, эффективно отводит тепло от своих стенок, уменьшая температуру масла в поддоне.

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

Изобретение относится к двигателестроению и может быть применено в корпусных деталях ДВС. Масляный поддон закреплен на блок-картере двигателя и выполнен в виде единой тонколистовой корытообразной детали, включающей донную и присоединительную части, между которыми размещен пластинчатый успокоитель, который выполнен из виброшумодемпфирующего материала (композитный трехслойный материал"металл-пластик-металл"), при этом его периферийные зоны выполнены в виде фланцев, имеющих форму встречной поверхности корытообразной детали, посредством которых он на ней неразъемно закреплен. Изобретение позволяет снизить шум двигателя и автомобиля и улучшить его эксплуатационные качества. 1 з.п. ф-лы. 3 ил.

1. Масляный поддон двигателя внутреннего сгорания, выполненный в виде тонколистовой корытообразной детали, содержащей донную и присоединительную части, между которыми размещен пластинчатый успокоитель, отличающийся тем, что успокоитель выполнен из виброшумодемпфирующего материала, при этом его периферийные зоны выполнены в виде фланцев, имеющих форму встречной поверхности корытообразной детали, посредством которых он на ней неразъемно закреплен. 2. Поддон по п.1, отличающийся тем, что успокоитель выполнен из композитного трехслойного материала металл-пластик-металл.