CN1840870A - 强制响应铸铝油底壳中隔音外壳的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种改进的油底壳，其充当辐射噪音降低装置。更具体地，本发明涉及结构刚性铸铝发动机油底壳的宽频强制响应声音辐射。该改进的油底壳包括与油底壳相连的泡沫橡胶隔离层和与泡沫橡胶隔离层相连的氨基甲酸乙酯外隔板。油底壳具有侧壁，侧壁包括多个尺寸不同的平板。振动隔离局部地发生在油底壳表面，而不是连接油底壳和发动机的连接处。最终结果是油底壳辐射效率显著降低，为想要的2kHz频率范围或以上。

Description

强制响应铸铝油底壳中隔音外壳的装置和方法
技术领域
本发明通常涉及一种车辆动力传动系。更具体地，本发明涉及一种减少例如油底壳的铸铝发动机元件辐射噪音的方法和装置。
背景技术
通常的油底壳位于内燃机气缸体和曲轴的下方。油底壳用于接收排出油的或气缸体和曲轴和/或支撑曲轴的主轴承排出的油。油聚集在油底壳的贮槽中，然后从贮槽收集位置(sump pick-up location)泵入发动机的润滑系统。油底壳承受发动机发出的高噪音和振动。
降低发动机部件发出噪音的传统方法包括衰减结构共振、通过吸音盖进行吸音、以及使发动机部件与输入能量的振源在连接处隔离。
在确定发出的噪音是由共振响应或强制响应导致的之后，就可以正确地选择最有效的方案。共振响应指在与系统固有振动频率相匹配的频率大于其他频率系统时系统扩大振动能量的趋势，即系统在系统共振频率时发出更大的噪音。强制响应指系统在宽频率范围内发出噪音。与共振响应不同，在强制响应中没有主辐射频率。
油底壳不能使用吸音盖，吸音盖的材料会被车底部环境损坏，包括盐、水、石头、公路碎石以及在狭窄的可用空间中靠近高温排放系统部件。设置发动机部件的隔离层的方法也不适于铸铝油底壳，因为它们是必须承受动力传动系弯曲力的结构部件。
发明内容
本发明提供一种改进的油底壳，其充当辐射噪音降低装置。更具体地，本发明涉及结构刚性铸铝发动机油底壳的宽频强制响应声音辐射。本发明提供一种独特的隔离机构，其可以防止油底壳的振动铸铝板发出较高频率的声能。
在油底壳表面的局部进行振动隔离，而不是在连接油底壳和发动机的连接处。最终结果是油底壳辐射效率显著降低，为想要的2kHz频率范围或以上。
改进的油底壳包括与油底壳相连的隔离层和与隔离层相连的外隔板。在本发明的另一方面，油底壳具有侧壁，侧壁包括多个尺寸不同的平板，隔离层与侧壁的平板相连。
在本发明的另一方面，油底壳具有形状不定的底板，其限定了底壁，油底壳的侧壁和底壁具有结构肋。在本发明的另一方面，油底壳的平板是铸铝的，外隔板是氨基甲酸乙酯的，隔离层是泡沫橡胶。
在本发明的另一方面，隔离层的厚度大约在2.00和3.00mm之间。在本发明的另一方面，外隔板是耐高温的，其熔点至少为华氏300°(大约摄氏149°)。还提供了一种降低发动机油底壳发出的噪音的方法。
本发明的最优设计由选择的材料特性确定，即硬度计、弹性模量等、以及隔离泡沫橡胶层和氨基甲酸乙酯外隔板的厚度。
从下面结合附图的最优模式的详细说明可以看出本发明的上述特征和其他特征及优点。
附图说明
图1是具有强制响应隔音外壳的改进的油底壳的示意透视图；
图2是图1所示改进的油底壳沿轴A的局部示意截面图；以及
图3是改进的油底壳频率响应图表，示出了频率变化时所发出的声功率值。
具体实施方式
提出一种降低结构刚性的铸铝发动机油底壳发出噪音的装置和方法。参见图1，示出了具有强制响应隔音外壳的油底壳10的透视图。
油底壳10具有内壁12以及包括形成侧壁16的多个不同尺寸的平板14。平板14振动并且发出声音。油底壳10的平板14优选地由铸铝制成。也可以使用其他适于制成油底壳的材料。
油底壳10具有形状不定的底板18，其限定了底壁。底板18具有高底板端20和低底板端，低底板端还被定义为油底壳贮槽22。油底壳10在底板18或底壁上具有沿着侧壁16的外结构肋24。外结构肋24提供硬度和结构刚度，以足够地抵抗动力传动系的弯曲力。油底壳具有放油塞26，用于排出油底壳贮槽22收集的油。主轴承横螺栓凸台28和支架连接凸台30用于固定油底壳10的结构。
图1中以圆点形式示出的氨基甲酸乙酯(urethane)外隔板32通过天然胶(natural adhesion)粘接在油底壳10的侧壁16下部和底板18上。氨基甲酸乙酯外隔板32可在室温下喷射到油底壳10上。氨基甲酸乙酯外隔板32耐高温且熔点至少为华氏300°(大约摄氏149°)。优选地该外隔板是薄层以避免增加油底壳10的重量。在优选实施例中，外隔板由氨基甲酸乙酯组成。但是也可以使用其他适于制成外隔板的材料。
图2是图1所示的强制响应隔音外壳油底壳10沿轴A的局部示意截面图。图2不是按比例示出的。如图2所示，薄泡沫橡胶隔离层34插入在氨基甲酸乙酯外隔板32和油底壳10的内壁12之间。该薄泡沫橡胶隔离层34可为独立元件，其通过粘接、涂刷、模制或喷射方式直接连接到油底壳10的外表面36上。该薄泡沫橡胶隔离层34可覆盖油底壳10的大部分外表面36，包括铸铝平板14。薄泡沫橡胶隔离层34可覆盖或不覆盖外结构肋24。氨基甲酸乙酯外隔板32粘附在薄泡沫橡胶隔离层34上以及油底壳10没有覆盖薄泡沫橡胶隔离层34的其他表面。
油底壳10刚性连接在发动机气缸体(未示出)上。其承受发动机发出的高噪音和振动。箭头E指示通过油底壳连接件传递到油底壳10的发动机振动输入。箭头O指示从油底壳10辐射出的已削弱的声音。削弱的声音是宽频强制响应声音辐射。强制响应指一种在宽频范围内辐射噪音的系统，其没有主辐射频率。由于泵入的能量，油底壳10是“强制”响应。
油底壳10不能停止振动，但是油底壳10辐射的噪音基本上被削弱。振动隔离局部地发生在油底壳表面，而不是连接油底壳和发动机的连接处。最终结果是油底壳辐射效率显著降低，为想要的2kHz频率范围或以上。
薄泡沫橡胶隔离层34和氨基甲酸乙酯外隔板32为可以连接到油底壳侧壁16和底板18上的任意厚度。优选地薄泡沫橡胶隔离层34和氨基甲酸乙酯外隔板32的厚度最优化以削弱频率大于2千赫。油底壳10的内壁12的厚度为4.50mm。在优选实施例中，氨基甲酸乙酯外隔板厚度大约为2.00mm，薄泡沫橡胶隔离层的厚度在2.00和3.00mm之间。
因此，降噪装置包括油底壳10、与油底壳相连的泡沫橡胶隔离层34和与泡沫橡胶隔离层34相连的氨基甲酸乙酯外隔板32。由于连接移动性(interconection mobilities)的选择差异，即由于每个部件的材料特性导致的不同辐射效率，在特定板位置，铸铝油底壳表面高频振动的主要部分通过薄泡沫橡胶隔离层34与氨基甲酸乙酯外隔板32隔离。
通过可选择的材料特性，即硬度计、弹性模量等、以及隔离泡沫橡胶层34和氨基甲酸乙酯外隔板32的厚度，实现本发明的最优设计。
另一个优点是氨基甲酸乙酯外隔板32不能有效地辐射高频能量，即在高频段其具有与铝相比较低的辐射效率。任何通过铝油底壳传递的高频能量都不会通过氨基甲酸乙酯外隔板进一步传递。因此，由于基甲酸乙酯外隔板的辐射效率的优化频率范围，耐高温的氨基甲酸乙酯外隔板辐射的高频声音被进一步削弱。
参见附图3，示出了本发明的频率响应图表。频率响应是测量任何系统在输入可变频率信号时的输出响应。图3示出了改进的油底壳10在可变频率时发出声音的功率值(power level)。x轴表示范围在230Hz到大约8000Hz的输入频率(Hz)。y轴表示范围在40到80dBA的发出声音功率值(dBA)。
线U表示未处理的传统油底壳的频率响应。线I表示具有连接到油底壳的薄泡沫橡胶隔离层34和连接到泡沫橡胶隔离层34的氨基甲酸乙酯外隔板32的改进的油底壳10的频率响应。如图3所示，在频率超过2000Hz时改进的油底壳10(线I)与未处理的传统油底壳(线U)相比发出的噪音较小。
在结果中显示，氨基甲酸乙酯外隔板的厚度大约为2.00mm，薄泡沫橡胶隔离层的厚度在2.00和3.00mm之间。该结果是在负载的标准工作条件下得出的，发动机的转数为2500转每分钟，发动机负荷/工作负荷为124Nm。0dBA的基线相当于1pW或10-12W。
提出一种降低内燃机噪音的方法，包括油底壳10、将薄泡沫橡胶隔离层34连接到油底壳10上，以及将氨基甲酸乙酯外隔板32连接到薄泡沫橡胶层34上。
已经详细说明了执行本发明的最优模式，本领域技术人员可以理解，实现本发明的各种可选择的设计都在权利要求限定的范围内。

Claims (17)

1、一种内燃机的降噪装置，包括：
油底壳；
与所述油底壳相连的隔离层；以及
与所述隔离层相连的外隔板。
2、根据权利要求1的装置，其特征在于：所述油底壳具有侧壁，侧壁包括多个尺寸不同的平板。
3、根据权利要求2的装置，其特征在于：所述隔离层是与所述侧壁的平板相连的泡沫橡胶。
4、根据权利要求2的装置，其特征在于：所述油底壳具有形状不定的底板，其限定了底壁；以及
所述油底壳的所述侧壁和所述底壁具有结构肋。
5、根据权利要求2的装置，其特征在于：所述油底壳的所述平板是铸铝的。
6、根据权利要求1的装置，其特征在于：所述外隔板是氨基甲酸乙酯的。
7、根据权利要求1的装置，其特征在于：所述隔离层是泡沫橡胶。
8、根据权利要求7的装置，其特征在于：所述泡沫隔离层的厚度大约在2.00和3.00mm之间。
9、根据权利要求1的装置，其特征在于：所述外隔板是耐高温的，其熔点至少为华氏300°。
10、一种降低内燃机油底壳噪音辐射的方法，包括：
将泡沫橡胶层连接到所述油底壳；以及
将氨基甲酸乙酯层连接到所述泡沫橡胶层。
11、根据权利要求10的方法，还包括使所述油底壳具有侧壁，在连接所述层之前该侧壁包括多个尺寸不同的平板。
12、根据权利要求11的方法，其特征在于：所述平板成形在所述油底壳的侧部，且所述泡沫橡胶层连接在位于所述油底壳侧部的所述平板上。
13、根据权利要求11的方法，还包括在不定形状的具有侧壁底壁上成形所述平板；以及
在所述侧壁和底壁上成形结构肋。
14、根据权利要求11的方法，其特征在于：所述油底壳的所述平板是铸铝的。
15、根据权利要求10的方法，其特征在于：所述泡沫隔离层的厚度大约在2.00和3.00mm之间。
16、根据权利要求10的方法，其特征在于：所述氨基甲酸乙酯层形成外隔板，其是耐高温的，且熔点至少为华氏300°。
17、根据权利要求10的方法，其特征在于：所述氨基甲酸乙酯层的厚度大约为2.00mm。
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