Масляный поддон двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к корпусным деталям ДВС. Масляный поддон закреплен на блоккартере ДВС и выполнен в виде тонколистового корытообразного узла, содержащего донную и присоединительную части, между которыми размещен успокоитель, выполненный в виде развитой конструкции, покрывающей присоединительную часть поддона и, по крайней мере, с одной из сторон облицован двухслойным покрытием, включающим прилегающий к поверхности успокоителя слой виброшумодемпфирующего адгезионного материала, на котором закреплен слой жесткой фольги, имеющий форму встречной поверхности панели успокоителя. Двухслойное покрытие может быть распространено частично и на поверхности присоединительной и/или донной части поддона. Изобретение позволяет снизить шум. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

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 (блок-картера) жесткость, или легкой тонкостенной цельноштампованной детали из листовой стали, закрепленной через уплотнительную прокладку к блок-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, излучаемого вибрирующими стенками поддона в окружающую среду (низким корпусным звуком).

Известен масляный поддон ДВС ВАЗ-2108, (Вершигора В.А. и др. Автомобиль ВАЗ-2108, -М. : ДОСААФ СССР, 1986, с. 67, рис. 32, поз. 20), который представляет собой однослойный тонкостенный, цельноштампованный из металлического листа узел, снабженный фланцем крепления к блоку цилиндров ДВС. Поддон имеет необходимую площадь поверхности теплосъема, а внутри его полости содержится 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 его существенным конструктивным недостатком.

Этот недостаток частично устраняется в техническом решении (заявка Франции, 2398887, МКИ F 02 F 11/00, опублик. 13.03.79), где поддон крепится к блок-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, МКИ F 02 F 7/00, опублик. 15.04.88 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 в то же время является достаточно дорогим в изготовлении, технологически плохо подвержен глубокой вытяжке (известные трудности имеют место в производстве масляных поддонов), что может увеличивать количество брака при изготовлении поддонов из МПМ, а также обладает ухудшенным теплоотводом вследствие наличия в материале изоляционного пластикового слоя, что вынуждает либо увеличивать производительность масляного радиатора, либо использовать дополнительные средства для охлаждения моторного масла, например, направленный интенсивный принудительный обдув поддона, либо дополнительно увеличивать размеры (площадь поверхности) непосредственно масляного 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, МКИ F 02 B 77/13, опублик. 05.03.92; ЕПВ, 0497753, МКИ F 02 F 7/00, опублик. 05.08.92; заявка Японии, 63-61757, МКИ F 02 F 1/00, опублик. 17.03.88). Либо панель поддона снабжают специальными ребрами жесткости, как это известно (заявка Японии 1-247746, МКИ F 02 F 7/00, опублик. 03.10.89), или (патент СССР, 1083923 F 02 F 7/00, опублик. 30.03.84). В техническом решении (заявка Японии, 63-21010, МКИ F 02 B 77/13, опублик. 16.08.80), 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, излучаемого масляным поддоном ДВС (заявка Японии 3-25630, МКИ 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 уменьшение корпусного звука.

Дальнейшим совершествованием описанного выше устройства является техническое решение (заявка Японии, 3-48338, МКИ F 02 B 77/13, опублик. 24. 07.91), в котором на упругих элементах с обеих сторон сквозных отверстий (прорезей) выполнены ужесточающие, выпуклые участки. Кроме того, устройство содержит прижимы, которые благодаря создаваемому или статическому давлению на боковые поверхности упругих элементов прижимают эти 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 и донную часть масляного картера, что прямо влияет на усиление излучения им корпусного звука.

Известен масляный поддон блок-картера ДВС разъемного типа (заявка Германии, 4242513, МКИ 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 снизить корпусной звук.

Однако, этому техническому решению свойственны в той или иной степени уже отмеченные выше конструктивные, технологические и эксплуатационные недостатки. В частности, это достаточно высокая вибровозбудимость структуры поддона и передача соответствующего структурного шума в окружающую среду ввиду недостаточной и весьма ограниченной демпфирующей способности данной конструкции кассетного масляного фильтра.

В качестве прототипа выбран масляный поддон двигателя (авт. св. СССР N 1474294, кл. F 01 M 1/10, 23.04.83), из которого известен масляный поддон ДВС, выполненный в виде тонколистового корытообразного узла, содержащего донную и присоединительную части, между которыми размещен пластинчатый успокоитель-пеногаситель, выполненный в виде развитой конструкции (пластина, снабженная поперечными гофрами и продольными каналами), покрывающей присоединительную часть. Однако, увеличение площади поверхности успокоителя-пеногасителя приводит к соответствующему увеличению звуковой энергии, генерируемой этой поверхностью и излучаемой в окружающую среду.

Задача изобретения - снижение шума, излучаемого структурой поддона в окружающую среду, при одновременном обеспечении благоприятных условий охлаждения смазывающего масла путем эффективного теплоотвода от стенок зоны полости поддона, заполненной маслом, а также обеспечение простоты и высокой технологичности конструкции.

Сущность изобретения заключается в том, что в масляном поддоне, выполненном в виде единого тонколистового корытообразного узла, содержащего донную и присоединительную части, между которыми размещен пластинчатый успокоитель, выполненный в виде развитой конструкции, покрывающей присоединительную часть, успокоитель по крайней мере, с одной из сторон облицован двухслойным покрытием, включающим прилегающий к поверхности успокоителя слой вибродемпфирующего адгезионного материала, на котором закреплен слой жесткой фольги (или тонкостенной листовой панели), имеющий форму встречной поверхности панели успокоителя. Это двухслойное покрытие может быть с нахлестом неразъемно смонтировано и распространено частично по поверхности присоединительной и/или донной части поддона.

При таком конструктивном исполнении успокоитель представляет собой эффективную с развитой поверхностью шумовибродемпфирующую трехслойную конструкцию, включающую металлический слой (собственно стенку панели успокоителя), примыкающий к нему с высокой адгезией слой липкого вибродемпфирующего вязкоупругого вещества, на котором закреплен слой жесткой фольги (металлической или полимерной). Такая трехслойная конструкция успокоителя, образующаяся в верхней части масляного поддона, эффективно преобразует вибрационную энергию изгибных деформаций стенок в тепловую, что особенно актуально для присоединительной (наиболее вибронагруженной и шумоактивной) части поддона. Донная часть поддона является более жесткой и пассивной, 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, 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 металлической панели успокоителя в поддоне осуществляется неразъемным способом, например, точечной сваркой, специальным клеем и т.п., после чего на поверхность этой панели монтируется слой фольги, которая со стороны прилегания покрыта липким (адгезионным) вибродемпфирующим вязкоупругим составом. Причем этот слой может покрывать не только поверхность металлической панели успокоителя, но и распространяться на прилегающие к нему поверхности присоединительной и/или частично донной части поддона.

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

Масляный поддон закреплен на блок-картера 1 ДВС и выполнен в виде единого тонколистового узла, включающего донную 2 и присоединительную 3 части, между которыми размещен пластинчатый успокоитель, выполненный из штатной тонколистовой металлической панели 4, с технологическим отверстием 5 под заборник масла, на которой посредством слоя 6 адгезионного вибродемпфирующего вязкоупругого вещества крепится слой 7 жесткой фольги (полимерной или металлической).

Динамические процессы в ходе реализации рабочих процессов в ДВС в виде газовых сил, неуравновешенных сил и моментов инерции кривошипно-шатунного механизма и вспомогательных агрегатов ДВС 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, передаваемых от блок-картера 1 на внешние стенки масляного поддона развитым успокоителем, который представляет собой высокоэффективную, с развитой поверхностью, виброшумодемпфирующую трехслойную конструкцию (металл 4 - слой адгезионного вещества 6 - фольга 7).

Использование такой трехслойной конструкции успокоителя 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 адгезионном вязкоупругом слое 6 в процессе изгибных деформаций этой слоистой структуры с хорошей адгезией слоев, исключающей относительное проскальзывание металлических листов 4 и 7 а обеспечивающих сдвиговые деформации вязкоупругого слоя 6, характеризующиеся наиболее эффективным процессом рассеивания (преобразования) энергии.

Таким образом, успокоитель выполняет не только функцию гидравлического успокоителя охлаждаемого масла, но и функцию динамического успокоителя структурных вибраций и корпусного шума наиболее шумоактивной верхней, присоединительной части масляного поддона.

Донная часть 2 более слабо подвержена вибрационному и шумовому возбуждению, как более жесткая и массивная, и поскольку находящееся внутри донной части 2 масло одновременно частично выполняет функцию вибродемпфирования, а также в связи с тем, что на нее передается уже ослабленный поток вибрационной энергии от сильно задемпфированной присоединительной части. Одновременно с этим донная часть 2, выполненная из тонкого металлического листа, эффективно отводит тепло от своих стенок, уменьшая температуру масла в поддоне, что позволяет сохранить высокую эффективность выполнения этой прямой функции масляного поддона.

Таким образом, применение достаточно конструктивно простого и высокотехнологичного 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.

Формула изобретения

1. Масляной поддон двигателя внутреннего сгорания, выполненный в виде тонколистового корытообразного узла, содержащего донную и присоединительную части, между которыми размещен пластинчатый успокоитель, выполненный в виде развитой конструкции, покрывающей присоединительную часть, отличающийся тем, что успокоитель по крайней мере с одной из сторон облицован двухслойным покрытием, включающим прилегающий к поверхности успокоителя слой виброшумодемпфирующего адгезионного материала, на котором закреплен слой жесткой фольги, имеющей форму встречной поверхности панели успокоителя.

2. Поддон по п.1, отличающийся тем, что двухслойной покрытие с нахлестом распространено частично на поверхности присоединительной и/или донной части поддона.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2