CN108457717A - 发动机量油尺 - Google Patents

Abstract

本申请涉及发动机量油尺，提供了一种具有发动机外壳和量油尺的发动机。该量油尺延伸到该发动机外壳中并且具有自由端。该自由端的设计可以被选择以使得该量油尺的固有频率不与该发动机的工作频率共振。该量油尺还可以被定向成使得该自由端不接触该发动机。

Description

发动机量油尺

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年2月17日提交的英国专利申请号1702629.5的权益。以上引用的申请出于所有目的以其全文通过援引并入文本。

技术领域

本说明书总体上涉及用于具有发动机外壳和量油尺(dipstick)的发动机的方法和系统。

背景技术

通常，当量油尺安装在发动机中时，量油尺延伸穿过朝向发动机的顶部设置的开口，并且穿过发动机外壳的一个或多个部分。例如，量油尺可以延伸穿过凸轮罩、汽缸盖、汽缸体并且进入梯型框架外壳中。量油尺的自由端被定位在发动机底部的油底壳中容纳的油中。

由于量油尺所要求的特征，诸如其材料特性和其细长形状，它特别容易弯曲和振动。例如，在发动机外壳的这些部分设有供量油尺穿过的简单通孔的情况下，可能发生潜在的噪声、振动和不平顺性(NVH)问题。例如，在发动机工作期间，量油尺的一部分可能自由振动并且甚至可能共振。另外，由于量油尺的自由端靠近油底壳，量油尺的自由端可能振动并且与油底壳的内壁接触，这可能在发动机工作期间导致严重的卡嗒噪声。

发明内容

在一个示例中，上述问题可以由用于包括发动机外壳和量油尺的发动机的系统解决，该量油尺具有在该量油尺安装到该发动机外壳上时延伸到该发动机外壳中的自由端，其中该量油尺被适配成使得该量油尺的自由端的最低固有频率(natural frequency)高于该发动机的最高工作频率(operational frequency)。可以选择该量油尺的自由端的形状、构型以及质量分布中的至少一个，使得该量油尺的自由端的最低固有频率高于该发动机的最高工作频率。以此方式，可以选择该量油尺的频率和取向，使得该量油尺的噪声、振动和不平顺性被减小。

作为一个示例，量油尺在它延伸到发动机中时可以接触发动机外壳的多个部分。这些接触点可以使该量油尺的那个自由端定向成使得它不接触发动机外壳的壁。此外，这些接触点可以改变量油尺的振动特征。例如，这些接触点可以减小量油尺的不受约束的部分以及量油尺振动频率。

应当理解，提供以上发明内容来以简单形式引入在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。这并不意味着识别要求保护的主题的关键或本质特征，所要求保护的主题的范围由随附于具体实施方式的权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题并不局限于解决以上或本公开中任何部分所记录的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出了发动机的截面。

图2示出了该发动机的下部的部分截面。

图3示出了显示力的量油尺的简化图。

图4示出了这些量油尺的实施例。

图5示出了接触两个突出部的量油尺的实施例。

图6示出了接触发动机外壳壁和突出部的量油尺的实施例。

图1-6大致按比例示出。

具体实施方式

以下描述涉及用于减小量油尺的NVH的系统和方法。本公开的实施例包括用于减小量油尺的振动频率的系统和方法。进一步的实施例修改量油尺的取向以防止自由端接触有问题的区域。这些实施例可以表征为量油尺接触发动机外壳的特定区域以减小自由端长度和振动。进一步的实施例包括使量油尺成形为具有突出部或弯曲部以修改NVH特征。附图将描绘说明书中讨论的某些示例性实施例。

发动机外壳可以包括被配置成接纳量油尺的开口，诸如通孔或凹陷部。该开口可以包括被配置成接合量油尺的壁。量油尺与该开口的壁可以协作以限定量油尺的延伸到发动机外壳中的自由端。发动机的工作可能致使量油尺的自由端例如以发动机的一个或多个特定工作频率振动。该开口的壁与量油尺之间的协作可以确保量油尺的自由端不能在发动机的工作期间共振。例如，可以限定自由端的长度，从而选择振动频率范围。

发动机外壳可以包括被配置成接合量油尺的第一突出部。第一突出部可以是该开口的倾斜壁的边缘，或者该开口的弯曲表面的顶点。第一突出部可以包括被配置成在量油尺安装到发动机外壳中时接合量油尺的脊部、隆起部或凸起。第一突出部可以被定位在发动机外壳上，以便在量油尺安装到发动机外壳上时确定量油尺的自由端的长度。

第一突出部可以被配置成在量油尺安装在发动机外壳中时使量油尺的自由端偏转(deflect)远离发动机外壳的内壁。例如，第一突出部可以被配置成使量油尺的自由端偏转远离油底壳的内壁。由第一突出部引起的量油尺的偏转可能足以防止量油尺的自由端接触发动机外壳的内壁。

第一突出部可以与发动机外壳一体形成。例如，第一突出部可以是在制造发动机外壳期间形成的特征件。第一突出部也可以与发动机外壳分开形成并且随后组装到发动机外壳上。

量油尺可以包括被配置成接合发动机外壳的第二突出部。第二突出部可以是量油尺的表面的突起部。这个突起部可以由于量油尺的曲率而形成。实施例的特征还可以在于由曲率形成的突出部和突起部。第二突出部可以被定位在量油尺上，以便在量油尺安装到发动机外壳上时确定量油尺的自由端的长度。第一突出部和第二突出部可以协作以在量油尺安装在发动机外壳中时确定量油尺的自由端的长度。第二突出部可以被配置成在量油尺安装到发动机外壳上时使量油尺的自由端偏转远离发动机外壳的内壁。由第二突出部引起的量油尺的偏转可能足以防止量油尺的自由端接触发动机外壳的内壁。

第二突出部可以与量油尺一体形成。例如，第二突出部可以是在制造量油尺期间形成的特征。第二突出部可以与量油尺分开形成并且随后组装到量油尺上。

量油尺可以被配置成使得量油尺的自由端的断面惯性矩(second moment ofarea)被选择以确保量油尺的自由端的固有频率高于发动机的工作频率。例如，量油尺可以被配置成具有影响量油尺的自由端的固有频率的非均匀截面。其他实施例可以选择量油尺的自由端的长度以确定频率范围。

量油尺可以被配置成使得，选择量油尺的自由端的弹性模量以确保量油尺的自由端的最低固有频率高于发动机的最高工作频率。例如，量油尺可以被配置成具有影响量油尺的自由端的固有频率的弹性模量。量油尺的自由端可以由与量油尺的剩余部分不同的材料制造。

量油尺可以包括朝向量油尺的自由端设置的质量块。可以选择质量块的位置与材料中的至少一个，以确保量油尺的自由端的最低固有频率高于发动机的最高工作频率。质量块可以是在制造量油尺期间形成的特征件。质量块可以与量油尺分开形成并且随后组装到量油尺上。

发动机外壳可以由凸轮罩、汽缸盖、汽缸体、梯型框架外壳以及油底壳中的至少一个形成。开口可以是梯型框架外壳中的被配置成支撑发动机的平衡轴总成的开口。

根据本公开的另一方面，提供了一种包括发动机外壳和量油尺的发动机，量油尺具有在量油尺安装到发动机外壳上时延伸到发动机外壳中的自由端，其中发动机外壳和量油尺中的至少一个具有突出部，该突出部被配置成使量油尺的自由端偏转远离发动机外壳的靠近自由端终止地方的内壁。

突出部可以被配置成使量油尺偏转远离发动机外壳的内壁的量足以在量油尺共振时防止量油尺的自由端与内壁之间接触。

根据本公开的另一方面，提供了一种设计包括发动机外壳和量油尺的发动机的方法，量油尺具有在量油尺安装到发动机外壳上时延伸到发动机外壳中的自由端，该方法包括：进行适配以使得量油尺的自由端的最低固有频率高于发动机的最高工作频率。

适配量油尺的步骤可以包括选择量油尺的自由端的形状、构型以及质量分布中的至少一个。

发动机外壳可以包括被配置成接纳量油尺的开口。适配发动机外壳的步骤可以包括选择该开口的形状和构型中的至少一个。

也可以选择多个开口以影响量油尺。也可以选择这些开口的角度。此外，可以选择这些开口以影响量油尺穿过这些开口的角度。可以选择该开口以影响不与发动机外壳接触的量油尺的长度。这些自由长度可以影响量油尺的振动频率。

本公开提供了包括发动机外壳103和量油尺105的发动机101。图1和图2示出了组装构型下的发动机101的截面图。在图1和图2所示的布置中，发动机外壳103包括多个外壳部分，诸如凸轮罩107、汽缸盖109、汽缸体111、梯型框架外壳113以及油底壳115。然而，取决于发动机的构型，发动机外壳103可以包括任何适当数量和/或类型的外壳部分。

每个外壳部分设有被配置成接纳量油尺105的开口117，开口117被对准以形成延伸穿过发动机外壳103的通道119。量油尺105被插入发动机外壳103的顶部中。量油尺向下延伸穿过发动机外壳103，使得量油尺105的自由端121终止于油底壳115中。量油尺105可以测量油底壳115中的油的水平。在图1和图2示出的布置中，通道119沿垂直方向延伸穿过发动机外壳103。然而，在一个或多个其他布置(未示出)中，通道119可以沿允许量油尺105插入到发动机外壳103中的任何适当方向延伸。

为了在量油尺105安装到发动机101上时将量油尺固定在适当位置，发动机外壳103被配置成使得由开口117形成的通道119起作用以在量油尺105插入通道中时使量油尺105变形。例如，图1的发动机外壳103中的通道119被形成为使得穿过发动机外壳103的通道119的曲率大于未安装状态下的量油尺105的纵向曲率。以此方式，通道119被配置成在一个或多个点处约束量油尺105，在这些点处通道119的壁接合量油尺105。

量油尺105还可以通过当处于未安装状态时的曲率来表征。该曲率可以通过使量油尺弯曲、选择特定材料或通过其他手段来形成。量油尺的曲率可以致使量油尺以期望的方式接触通道119的多个部分。此方法可以不包括改变通道119的形状。

量油尺可以沿着通道在两个或更多个点处被约束，例如在形成于凸轮罩中的通道部分处以及在形成于汽缸体中的通道部分处被约束。然而，由于量油尺受到约束的方式，量油尺的自由端在发动机工作期间振动是常见的。在一些情况下，量油尺的自由端可能以发动机的一个或多个工作频率共振，这引起不想要的噪声、振动和不平顺性(NVH)问题。量油尺的自由端与发动机外壳的油底壳的内壁接触可能加剧NVH问题。

根据本公开的发动机101被配置成防止与量油尺105的振动相关联的不想要的NVH问题，诸如当量油尺105以发动机101的一个或多个工作频率共振时。这通过以下方式实现：将发动机外壳103、量油尺105或两者配置成使得它们协作以确保量油尺105的自由端121的最低固有频率高于发动机101的最高工作频率。

在图1和图2示出的布置中，通道119被配置成约束量油尺105，使得确保量油尺105的自由端121足够短以避免量油尺105的不受约束的末端121的最低固有频率与发动机101的工作频率相冲突。然而，可以以调整量油尺105以使得量油尺105在发动机101的工作期间不共振的任何适当方式配置发动机外壳103和量油尺105。例如，可以选择量油尺105的形式以确定量油尺105的自由端121具有合适的断面惯性矩(second moment of area)以避免量油尺105在发动机101工作期间共振。此外或可替代地，制造量油尺105或至少量油尺105的自由端121的材料具有弹性模量，选择该弹性模量以避免量油尺105在发动机101工作期间共振。

在其他布置中，量油尺105可以包括朝向量油尺105的自由端设置的材料主体。该材料主体相对于量油尺105的自由端121的位置确保量油尺105的自由端121的最低固有频率高于发动机101的最高工作频率。也可以选择制造主体的材料来影响频率。以此方式，本公开提供了一种发动机101，其中结合量油尺105自身的至少一个特征(诸如量油尺105的形式)或者独立于该特征选择发动机外壳103的至少一个特征(诸如量油尺105穿过的开口117的形状)，以确保量油尺105在发动机101工作期间不共振。

在图1和图2示出的布置中，开口117a的壁125被配置成在量油尺105插入发动机外壳103中时接合并引导量油尺105。例如，壁125可以包括倾斜表面，该倾斜表面接合量油尺105以引导量油尺105的自由端121远离油底壳115的内壁127。以此方式，量油尺105与开口117a的壁125协作以限定量油尺105的不受约束端/自由端121。也可以选择此开口的定位来影响量油尺的自由端121的长度。自由端121的长度可以影响振动的频率和NVH。类似地，壁125的倾斜表面可以进一步向下朝着油底壳115延伸以影响自由端121的长度。

在图1和图2示出的布置中，梯型框架外壳113中的开口117a包括通孔，该通孔被配置成允许量油尺105穿过梯型框架外壳113的与汽缸体109接合的壁。在一个或多个其他布置中，开口117可以是允许量油尺105穿过其中形成有开口117的部件的任何适当形式。例如，开口117a可以包括发动机外壳103的壁的凹陷部分。就此而言，应当理解，发动机外壳103上的开口117可以形成穿过发动机外壳103的通道。在图1和图2所示的布置中，开口117a的倾斜表面推动量油尺105远离油底壳113的内壁127。然而，开口117a可以包括被配置成使量油尺105的自由端121偏转远离内壁127的任何适当的特征件。例如，开口117a可以包括被配置成接合量油尺105并使其偏转的突出部，诸如脊或任何突起部。此外或替代性地，量油尺105可以包括被配置成用于接合发动机外壳103的突出部，诸如脊或弯曲部。以此方式，本公开提供了发动机外壳103和量油尺105总成，该总成被配置成在发动机101工作期间防止量油尺105的自由端121接触发动机外壳的内壁。

图3示出了有力30作用于其上的发动机量油尺105的实施例的简图。这些力30可以由发动机外壳的壁上的外壳接触点50和51引起。这些力也可以是因为与发动机外壳的壁接触。量油尺105可以具有材料弹性，使得其在不变形时以直线方式延伸。然而，作用在量油尺105上的力30可能引起量油尺偏转。图5描绘了在安装时量油尺可以如何偏转。作用在量油尺上的力30还可以影响自由端121的取向。此外，力30还可以影响量油尺105在安装时的振动频率。

图4描绘了量油尺105的实施例。量油尺105的一个实施例包括量油尺突出部40。这些量油尺突出部40可以以许多不同的方式成形。量油尺突出部40还可以被设计成使得它们与发动机外壳的壁的外壳接触点50和51相互作用。此外，量油尺突出部40可以影响量油尺105的振动频率。如图4中描绘的量油尺突出部40将影响量油尺105的重量分布和振动频率。另外的实施例可以增加自由端121的重量以进一步影响振动频率。

图4还描绘了具有曲线45的量油尺105的实施例。可以在制造量油尺过程中(诸如通过弯曲或材料选择)产生量油尺的曲线45。该曲线可以影响量油尺105与发动机外壳的相互作用。更具体地，曲线45可以允许量油尺与外壳接触点50和51更有效地相互作用。与外壳接触点50和51的这种相互作用可以致使自由端121被定向成远离发动机外壳的壁。此外，曲线45以及与外壳接触点50和51的相互作用可以引起量油尺105的振动频率改变。

图5描绘了发动机外壳中的量油尺105的实施例。对发动机外壳的描述已被简化以强调量油尺105与外壳的元件之间的相互作用。例如，量油尺105被描绘为与外壳接触点50和51相互作用。外壳接触点50和51引起量油尺105的偏转。所描绘的实施例中所描绘的包括引起偏转的两个外壳接触点50和51，但是其他组合同样是有可能的。下外壳接触点50使自由端121偏转远离发动机外壳的壁。下外壳接触点50包括突出部。如果下外壳接触点50不存在，则自由端121可以自由地靠着壁振动，从而引起NVH。另外，下外壳接触点50引起量油尺的自由端121的长度变化。自由端121的长度的这种变化可以影响量油尺的振动频率。下外壳接触点50使自由端121偏转，但允许自由端121达到油位60以下。

上外壳接触点50使量油尺105偏转，从而使得量油尺与下外壳接触点50相互作用。如果上外壳接触点51不存在，则量油尺105与下外壳接触点50的相互作用可能受到限制。例如，量油尺105将不受约束地移动远离下外壳接触点50。上外壳接触点51可以包括突出部。上外壳接触点51也可以影响量油尺105的振动频率。上外壳接触点51影响量油尺105的不受约束的长度。不受约束的长度的变化可能影响振动频率。在所描绘的实施例中，下外壳接触点50与插入点之间的长度将不受约束以在没有上外壳接触点50的情况下振动。

图5中描绘的实施例是许多可能实施例中的一个。进一步的实施例可以表征为不同数量的外壳突出部。它们还可以表征为与这些外壳突出部相互作用的量油尺突出部。此类量油尺突出部可以包括影响振动频率的重量。量油尺还可以被弯曲以影响量油尺与外壳突出部之间的相互作用。进一步的实施例(诸如外壳突出部和量油尺突出部的不同形状)也是有可能的。发动机外壳可以被成形为使得量油尺与外壳壁在没有突出部的情况下相互作用。在不偏离本公开的情况下，许多更多的实施例是有可能的。

图6中描绘了一个这样的进一步实施例。量油尺105与发动机外壳壁在接触点61处相互作用。发动机外壳的取向是这样的，使得量油尺将弯曲以接触点61。外壳接触点50也与量油尺105相互作用。点61和接触点50影响量油尺105的不受约束的长度以及固有频率。点61和接触点50也使自由端121远离发动机外壳壁定向。

以此方式，可以减小量油尺的噪声、振动和不平顺性。常规量油尺可能与发动机在共振频率下自由振动并且靠着发动机外壳壁振动，从而产生噪声。本公开的实施例影响量油尺的振动频率。修改后的频率可以产生较少的NVH，并且防止与发动机共振。此外，本公开的实施例定向成使得自由端不接触外壳并且不受约束的长度被减小。

图1至图6示出了具有各种部件的相对定位的示例性构型。如果示出的是彼此直接连接或直接联接，则至少在一个示例中，此类元件可以分别被称为直接连接或直接联接。类似地，至少在一个示例中，以彼此连续或相邻示出的元件可以分别是彼此连续的或相邻的。举例来讲，以彼此共面接触布置的部件可以被称为共面接触。另举一例，至少在一个示例中，彼此隔开定位的元件并且仅其之间仅有一定空间而没有其他部件的元件可以被如此称谓。再举一例，在彼此上方或下方、彼此在相反侧或彼此位于左/右示出的元件可以被称为相对彼此如此。此外，如在图中所示出的，至少在一个示例中最上面的元件或元件的点可以被称为部件的“顶部”并且最底部的元件或元件的点可以被称为部件的“底部”。如本文所用，顶部/底部、上/下、上方/下方可以相对于附图的纵轴并且被用来描述附图中元件相对彼此的定位。如此，在一个示例中，示出在其他元件上方的元件是在竖直方向上定位于其他元件上方。又举一例，附图中所描述的元件形状可以被称为具有那些形状(例如，像圆形的、直的、平面的、弯曲的、修圆的、倒角的、成角度的等等)。此外，在至少一个示例中，彼此交叉示出的元件可以被称为相交元件或彼此交叉。再进一步地，在一个示例中，在另一个元件内示出的或在另一个元件外示出的元件可以被称为如此。

应当理解，在此公开的构型和例程性质上是示例性的，且这些具体实施例不应被视为具有限制意义，因为许多变体是可能的。例如，可以将以上技术应用到V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸发动机和其他发动机类型。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和构型、以及其它特征、功能和/或特性的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。

以下权利要求具体地指出了被认为新颖且非显而易见的某些组合及子组合。这些权利要求可以引用“一个”元件或“一个第一”元件或其等效物。此类权利要求应当被理解为包括一个或多个此类元件的结合，既不要求也不排除两个或更多个此类元件。可以通过本权利要求的修改或通过此申请或相关申请中的新权利要求的陈述来要求保护所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合或子组合。此类权利要求，与原权利要求书相比在范围上无论更宽、更窄、对等、还是不同，同样被认为是被包括在本公开的主题之中。

Claims (20)

1.一种发动机，其包括发动机外壳和量油尺，

所述量油尺具有在所述量油尺安装到所述发动机外壳上时延伸到所述发动机外壳中的自由端，

其中所述量油尺的所述自由端的最低固有频率高于所述发动机的最高工作频率。

2.根据权利要求1所述的发动机，其中所述发动机外壳包括被配置成接纳所述量油尺的开口，所述量油尺与所述开口的壁协作以限定延伸到所发动机外壳中的所述量油尺的所述自由端。

3.根据权利要求2所述的发动机，其中所述发动机外壳包括被配置成接合所述量油尺的第一突出部，其中所述第一突出部被定位在所述发动机外壳上，以便在所述量油尺安装到所述发动机外壳上时确定所述量油尺的所述自由端的长度。

4.根据权利要求3所述的发动机，其中所述第一突出部被配置成在所述量油尺安装到所述发动机外壳上时使所述量油尺的所述自由端偏转远离所述发动机外壳的内壁。

5.根据权利要求4所述的发动机，其中所述量油尺包括被配置成接合所述发动机外壳的第二突出部，其中所述第二突出部被定位在所述量油尺上，以便在所述量油尺安装到所述发动机外壳上时确定所述量油尺的所述自由端的长度。

6.根据权利要求5所述的发动机，其中所述第二突出部被配置成在所述量油尺安装到所述发动机外壳上时使所述量油尺的所述自由端偏转远离所述发动机外壳的内壁。

7.根据权利要求6所述的发动机，其中选择所述量油尺的所述自由端的弹性模量以确保所述量油尺的所述自由端的最低固有频率高于所述发动机的最高工作频率。

8.根据权利要求7所述的发动机，其中所述量油尺包括朝向所述量油尺的所述自由端设置的质量块，并且选择所述质量块的位置和所述质量块的材料中的至少一个以确保所述量油尺的所述自由端的最低固有频率高于所述发动机的最高工作频率。

9.一种发动机，其包括：

发动机外壳；

量油尺，其被配置为延伸到所述发动机外壳中；

所述发动机外壳具有定位成接触所述量油尺的多个接触点；

所述接触点中的一个被定位成偏转所述量油尺；

所述量油尺的自由端在所述接触点下方并且被定向成延伸远离发动机外壳壁。

10.根据权利要求9所述的发动机，其中一个或多个接触点被定位成偏转所述量油尺。

11.根据权利要求10所述的发动机，其中所述量油尺被偏转，使得所述量油尺的曲率在相反方向上定向。

12.一种发动机，包括：

发动机外壳；

量油尺，所述量油尺被配置成延伸到所述发动机外壳中；

所述发动机外壳具有被定位成接触所述量油尺的接触点；

所述接触点被定位成使所述量油尺偏转；

所述量油尺的位于所述接触点下方的自由端远离发动机外壳壁延伸。

13.根据权利要求12所述的发动机，其中第二接触点被定位成使所述量油尺偏转。

14.根据权利要求13所述的发动机，其中所述第一接触点和所述第二接触点被定向成朝相反方向。

15.根据权利要求14所述的发动机，其中所述第一接触点和所述第二接触点包括斜坡形状。

16.根据权利要求12所述的发动机，其中所述量油尺包括多个突出部。

17.根据权利要求12所述的发动机，其中所述量油尺在不安装在所述发动机外壳中时包括弯曲部。

18.根据权利要求13所述的发动机，其中所述第一接触点或所述第二接触点中的一个被定位在汽缸下方。

19.根据权利要求18所述的发动机，其中所述第一接触点或所述第二接触点中的一个包括突出部并且被定位在油底壳中。

20.根据权利要求19所述的发动机，其中所述量油尺的所述自由端小于所述量油尺的长度的四分之一。