Масляный поддон двигателя внутреннего сгорания - RU2115007C1

Чертежи

Описание

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 более дешевого в изготовлении варианта в виде легкой тонкостенной цельноштампованной детали из листовой стали, прикрепленной через уплотнительную прокладку к блоку-картеру двигателя и динамически легко деформируемой в зоне присоединения к монтажной зоне - плоскости разъема блок-картера. Конструкции масляных поддонов, являющиеся сборниками масла, должны удовлетворять по крайней мере двум основным требованиям: хорошим теплоотводом наружной поверхности стенок для охлаждения масла и малым уровнем шума, излучаемым вибрирующими стенками поддона в окружающую среду (низким корпусным звуком).

Известен масляный поддон двигателя ВАЗ-2121 (Вершигора Б.А. и др. Автомобиль ВАЗ-2121 "Нива". М.: Транспорт, 1980, с. 6 - 7, рис. 2 - 3), выполненный в виде 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.

Поддон имеет простую, дешевую, высокотехнологичную конструкцию. Однако его развитая внешняя поверхность в виде сильно вибрирующей оболочки излучает значительное количество звуковой энергии в окружающую среду.

Известен масляный поддон ДВС, закрепленный на нижней плоскости разъема блок-картера двигателя и выполненный в виде тонколистовой корытообразной детали, содержащей донную и присоединительную части, и размещенный в донной части успокоитель, выполненный в виде объемной кассеты, образованной по крайней мере набором вертикальных продольных и поперечных пластин и снабженной открытыми со стороны блок-картера полостями под установку элементов подачи масла в систему смазки двигателя [1].

Однако в известной конструкции недостаточно эффективно происходит снижение шума, излучаемого структурой поддона в окружающую среду, недостаточно эффективен теплоотвод от стенок поддона.

Задача изобретения - снижение шума, излучаемого структурой поддона в окружающую среду при одновременном обеспечении охлаждения смазывающего масла, путем эффективного теплоотвода от стенок поддона, улучшение работы системы вентиляции картера при обеспечении простоты и высокой технологичности конструкции.

Поставленная задача достигается тем, что в масляном поддоне ДВС, закрепленном на нижней плоскости разъема блока-картера двигателя и выполненном в виде тонколистовой корытообразной детали, содержащей донную и присоединительную части, и размещенный в донной части успокоитель, выполненный в виде объемной кассеты, образованной по крайней мере набором вертикальных продольных и поперечных пластин и снабженной открытыми со стороны блок-картера полостями под установку элементов подачи масла в систему смазки двигателя, пластины выполнены перфорированными и закреплены на общем перфорированном основании, с зазором, смонтированном на внутренней поверхности поддона с минимальным контактом с названной поверхностью.

Кроме того, успокоитель может быть дополнительно снабжен горизонтальными перфорированными пластинами, пересекающими вертикальные перфорированные пластины.

По крайней мере перфорированное основание кассеты выполнено из виброшумодемпфирующего материала, например пористого сетчатого материала (ПСМ), или же по крайней мере перфорированное основание кассеты выполнено из композитного, виброшумодемпфирующего, трехслойного материала металл - пластик - металл.

Кассета может быть выполнена в виде моноблока из виброшумодемпфирующего материала.

При таком конструктивном исполнении кассета выполняет функции:
- пространственного демпфера структурных вибраций всей поверхности оболочки поддона;
- образующегося активного глушителя шума, заполняющего все замкнутое пространство поддона и поглощающего акустическую энегию, аккумулируемую в замкнутом пространстве масляного поддона;
- эффективного успокоителя масла ввиду дробления пространства, заполненного маслом, структурой кассеты на отдельные малые объемы;
- эффективного гасителя газовых пульсаций, демпфируемых как локальными объемами каркаса кассеты, так и газопроницаемыми стенками каркаса кассеты, обеспечивающего улучшение функционирования системы вентиляции картера, ввиду подавления пульсирующей составляющей газового потока.

На фиг. 1 показана часть блока-картера двигателя, на котором закреплен масляный поддон; на фиг. 2 - фрагмент донной части поддона; на фиг. 3 - установленная в поддоне кассета с горизонтальными перегородками; на фиг. 4 - то же, вид слева; на фиг. 5 - выполненные в кассете специальные полости под маслоприемник и масляный насос; на фиг. 6 - узел I на фиг. 5.

Масляный поддон закреплен на нижней плоскости разъема блок-картера 1 ДВС и выполнен в виде тонколистовой корытообразной детали, включающей донную 2 и присоединительную 3 части, и размещенные в донной части успокоитель 4 и элементы подачи масла в систему смазки ДВС, в частности маслоприемник 5 и масляный насос 6. Успокоитель 4 выполнен в виде объемной кассеты, образованной вертикальными продольными 7 и вертикальными поперечными 8 перфорированными пластинами, которые закреплены на общем перфорированном основании 9, с зазором, смонтированном на внутренней поверхности поддона (донной части поддона), с минимальным контактом с названной поверхностью. На фиг. 3 и 4 успокоитель имеет ячеистую структуру, образованную пересечением пластин 7 и 8 горизонтальными перфорированными пластинами 10. Кассета (фиг. 1 и 5) имеет открытые со стороны блок-картера полости 11 и 12 под установку элементов подачи масла в систему смазки двигателя соответственно под маслоприемник 5 и масляный насос 6. По крайней мере часть кассеты, например ее перфорированное основание, может быть выполнено из виброшумодемпфирующего материала, например пористого сетчатого материала, или может быть выполнено из композитного виброшумодемпфирующего материала, например трехслойного материала металл - пластик - металл. Крепление успокоителя 4 к донной и присоединительной частям поддона может осуществляться точечной сваркой, специальным клеем, упругой запрессовкой и прочее. Кассета может быть целиком выполнена в виде литого моноблока из виброшумодемпфирующего материала.

Динамические процессы в ходе реализации рабочих процессов в ДВС в виде газовых сил, неуравновешенных сил и моментов инерции кривошипно-шатунного механизма вызывают динамические деформации структуры блок-картера 1 ДВС с соответствующим возбуждением и передачей колебательных процессов и изгибных динамических деформаций в присоединенные к нему корпусные детали и смонтированные навесные узлы 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.

С другой стороны, замкнутая внутренняя полость, образуемая блок-картером двигателя и масляным поддоном, динамически возбуждается газовыми пульсациями картерных газов, прорывающихся из надпоршневого пространства кривошипно-шатунного механизма и пульсациями переменного газового объема, вследствие возвратно-поступательного движения поршней ДВС.

Ввиду того, что структура объемной кассеты, как элемент наложения ограничительных динамических связей, взаимодействует с многочисленными контактными зонами стенки (оболочки) по всей поверхности масляного поддона, обеспечивается увеличение изгибной жесткости масляного поддона в целом, уменьшается динамическая подвижность стенки (оболочки), что благоприятно сказывается на снижении корпусных вибраций и шума стенки. Такое многоточечное взаимодействие структур стенки поддона и элементов объемной кассеты эффективно и с точки зрения преобразования структурных деформаций стенки поддона в соответствующие демпфирующие деформации объемной структуры пространственной виброшумодемпфирующей кассеты.

В предлагаемом масляном поддоне значительная часть вибрационной энергии преобразуется в тепловую, а не в звуковую за счет эффективного демпфирования потока вибраций, трансформируемого от блок-картера 1, к структуре стенки масляного поддона пластинами успокоителя 4, выполненного в виде объемной кассеты, образованной перфорированными пластинами 7, 8 и 10, которые смонтированы на общем перфорированном основании 9. Кассеты выполнены из высокоэффективного шумовибродемпфирующего материала ПСМ. Более того, за счет использования успокоителя в виде объемной перфорированной кассеты из виброшумодемпфирующего материала (пористого или прессованного сетчатого материала), обладающего свойствами газопроницания и звукопоглощения воздушных звуковых волн и рассеивания энергии газовых пульсаций, удается дополнительно поглотить звуковую энергию, передающуюся воздушным путем из зоны блок-картера в замкнутое внутреннее пространство масляного поддона, что, таким образом, дополнительно к структурной составляющей уменьшает шум, излучаемый стенками масляного поддона. Т.е. пластины 7, 8 и 10 кассеты и ее основание 9 начинают помимо своей основной функции (предотвращение взбалтывания и вспенивания масла) выполнять попутно еще одну полезную функцию - активной фрикции глушителя воздушного шума и активного рассеивателя структурных вибраций стенки поддона. Одновременно с этим наличие в пластинах кассеты и ее основании отверстий перфорации позволяет дополнительно регулировать степень демпфирования пульсаций картерных газов, что благоприятно сказывается на работе системы вентиляции картера двигателя вследствие снижения гидравлических сопротивлений транспортирования по трассе картерных газов с ослабленной пульсирующей составляющей.

Используемый в качестве конструкционного материал ПСМ позволяет обеспечить дополнительное эффективное вибродемпфирование структурных изгибных вибраций листовых тонкостенных конструкций и соответствующее подавление корпусного звука этой жесткой структурой (стенкой поддона) за счет более эффективного преобразования механической вибрационной энергии, связанной с изгибными деформациями структуры успокоителя в тепловую энергию, выделяемую во внутреннем волокнистом сетчатом слое ПСМ в процессе изгибных деформаций этой пористой структуры и трения пульсирующего газового и звукового потоков в пористой и перфорированной структуре успокоителя.

Наличие зазора между донной частью 2 поддона и перфорированным основанием 9, а также минимальный взаимный контакт этих элементов обеспечивают свободный доступ горячего масла к поверхности стенки донной части 2, с которой эффективно осуществляется теплоотвод.

Со стороны блок-картера 1 кассета имеет технологические полости 11 и 12 соответственно под установку маслоприемника 5 и масляного насоса 6. В случае необходимости могут быть сформированы и дополнительные полости, например, под специальный локальный подогреватель масла для его предварительного подогрева при запуске холодного двигателя при отрицательной температуре окружающей среды.

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

Реферат

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к корпусным деталям ДВС. Поддон закреплен на блок-картере ДВС и выполнен в виде тонколистовой детали, включающей донную и присоединительную части. В донной части размещен успокоитель, выполненный в виде объемной кассеты, образованной вертикальными продольными и поперечными перфорированными пластинами, которые закреплены на общем перфорированном основании, с зазором, смонтированном на внутренней поверхности поддона с минимальным контактом с названной поверхностью. Кассета снабжена открытыми со стороны блок-картера полостями под установку элементов подачи масла в систему смазки двигателя. Успокоитель может быть снабжен горизонтальными перфорированными пластинами, пересекающими вертикальные перфорированные пластины. Кассета полностью или частично может быть выполнена из высокоэффективного виброшумодемпфирующего материала. Изобретение позволяет снизить шум двигателя и улучшить работу системы вентиляции картера двигателя. 4 з.п.ф-лы, 6 ил.

Формула