RU2115814C1

RU2115814C1 - Oil sump of internal combustion engine

Info

Publication number: RU2115814C1
Application number: RU96117641A
Authority: RU
Inventors: М.И. Фесина; А.В. Соколов; А.С. Матяев
Original assignee: Акционерное общество "АвтоВАЗ"
Priority date: 1996-08-29
Filing date: 1996-08-29
Publication date: 1998-07-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; base members of internal combustion engines. SUBSTANCE: oil sump secured on cylinder block-and-crankcase unit is made in form of solid thin-sheet trough-type member consisting of bottom and connecting parts with plate damper placed in between. Damper is made of vibration-and-noise damping material (composite three-layer "metal-plastic-metal" material). Peripheral zones of damper are made in form of flanges to suit surface of trough-type member. Damper is secured on the latter by flanges. EFFECT: reduced noise, improved performance characteristics of automobile. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к корпусным деталям двигателя внутреннего сгорания (ДВС). The invention relates to engine building, in particular to body parts of an internal combustion engine (ICE).

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). As a rule, an oil ICE is made in the form of a single part - a cast one, which accepts part of the loads deforming the lower part of the cylinder block (crankcase), and increases its rigidity (block crankcase), or a lightweight thin-walled all-stamped sheet metal part fixed through a gasket to block-crankcase of the engine and dynamically easily deformable in the area of connection to the mounting zone of the crankcase. Oil pan designs (MP), which are oil collectors, must satisfy at least two basic requirements; good heat dissipation of the outer surface for oil cooling and low noise emitted by the vibrating walls of the sump into the environment (low body sound).

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. Known oil pan ICE VA-2108, V.A. Vershigora et al. "Car VAZ-2108", M., DOSAAF USSR, 1986, p. 67, fig. 32, item 20, which is a single-layer thin-walled, one-piece stamped from a metal sheet part, equipped with a mounting flange to the engine block of the engine. The crankcase has the required heat removal surface area, and motor oil is contained inside its cavity.

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. The design of the described oil sump provides a sufficiently efficient heat sink, however, supported by strong vibration, a dynamically deformable, oscillating thin-walled metal sump having a developed surface is a sufficiently efficient emitter of sound energy into the environment, which is its significant structural drawback.

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. This disadvantage is partially eliminated in the technical solution described in the application of France 2398887, cl. F 02 F 11/00, 1979, where the pallet is attached to the crankcase through special intermediate elastic vibration-isolating elements, partially weakening the dynamic excitation of the walls and accordingly reducing the structural sound emitted by the pallet.

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. However, structurally, this is a rather complicated solution that increases the material consumption and product range, while the case sound is not sufficiently suppressed, due to the limited vibration-isolating qualities of elastic elements and the loss of these qualities during operation due to high-temperature and dynamic loads.

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. From Japanese application 63-18019, cl. F 02 F 7/00, 1988, BI 5-451, an oil sump made of a three-layer composite metal-plastic-metal (MPM) composite is known. Due to the sufficiently high vibration damping properties of carbon filaments and the viscoelastic properties of a plastic layer with a low softening temperature, the energy of vibrations is dissipated and the internal noise of the internal combustion engine is reduced in the medium and high frequencies of the sound spectrum.

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. Being effective from the point of view of improving noise-vibration-damping qualities, MPM material at the same time is quite expensive to manufacture, it is technologically poorly susceptible to deep drawing (there are known difficulties in the production of oil pallets), which can increase the number of defects in the manufacture of pallets from MPM, and also has a deteriorated heat sink due to the presence of an insulating plastic layer in the material, which either forces the use or increase of the performance of the oil cooler, or Use additional means for cooling the engine oil, for example, directed intensive forced blowing of the sump.

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). Numerous technical solutions are known in which, to one extent or another, both of the indicated problems are simultaneously solved, in particular, improving heat dissipation from the walls of the sump and reducing the vibrational excitation of the walls of the sump and, thus, reducing body noise emitted by the oil sump into the environment. In particular, to reduce vibrational excitation, various types of stop-dampers and reinforcing elements are used (German application 4027242, class F 02 B 77/13, 1992, EPO 0497753, class F 02 F 7/00, 1992, Japanese application 63- 61757, CL F 02 F 1/00, 1988). Or the pallet panel is equipped with special stiffeners, as is known from Japanese application 1-247746, class. F 02 F 7/00, 1989, or in the USSR copyright certificate 1083923. In the technical solution on the application of Japan 63-21010, cl. F 02 B 77/13, 1980, the bottom of the oil sump is made of two panels (walls) placed with a gap and vibration-insulated from each other.

Однако описанные технические решения достаточно сложны и материалоемки. However, the described technical solutions are quite complex and material-intensive.

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. A device is known to reduce the noise of the oil pan of the engine, Japanese application 3-25630, cl. F 02 F 7/000, 1991, containing slots made in the side walls of the pallet attached to the lower part of the engine crankcase. In the slots mounted special elastic elements. A distinctive feature of the indicated technical solution is that ribs are made between adjacent slots, elongated from the mounting surface of the pallet to its bottom. This design provides an increase in the bending stiffness of the walls of the pallet and, as a result, a decrease in its vibrational activity and a decrease in body sound.

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. A further improvement of the device described above is the technical solution described in Japanese application 3-48338, cl. F 02 B 77/13, 1991, in which convex portions are made on elastic elements on both sides of the through holes (slots). In addition, the device contains clamps, which, due to the pressure created by them on the side surfaces of the elastic elements, press the sections against the side edge of the casing. The device is characterized by sufficient ease of installation of elastic elements and provides reliable sealing.

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. However, even in these technical solutions, vibrations from the mating zone of the engine block crankcase are transmitted insufficiently weakened to the connecting bottom of the oil sump, which directly affects the amplification of the radiation of the body noise.

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. Known oil pan of the engine crankcase, split type, described in the application of Germany 4242513, class. F 02 F 7/00, 1994, made in the form of two interconnected parts, one of which is the bottom of the pallet, and the other is the upper part, through which the pallet is attached to the engine crankcase. A cassette oil filter is installed in the connector plane of the bottom and top parts, which, along with its direct function (oil cleaning), also contributes to some damping of vibrations of the pallet structure, which to some extent reduces its vibration activity and body sound.

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. However, this technical solution is characterized, to one degree or another, by the design, technological and operational disadvantages already noted above. In particular, this is the increased vibrational excitation of the pallet structure and the transmission of the corresponding structural noise to the environment, due to the insufficient damping ability of this design of the cassette oil filter.

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. As a prototype, the VAZ-2121 engine oil sump was selected (see V. A. Vershigora et al. VAZ-2121 Niva Automobile, Moscow, Transport, 1980, pp. 6-7, Fig. 2-3) made in the form of a single sheeted trough-like part, hermetically mounted on the engine block crankcase. Functionally, the sump contains the bottom, in which the engine oil is located, and the connecting parts, as well as a plate damper located between the named parts and allowing to reduce the splashing and foaming of the oil. In addition, the damper increases the rigidity of the trough-like part of the pallet, which to some extent reduces the emission of structural noise by this part.

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. The purpose of the invention is to reduce the noise emitted by the structure of the sump into the environment, while ensuring the cooling of the lubricating oil by efficient heat removal from the walls of the sump, as well as ensuring the simplicity and high technological design.

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. The essence of the invention lies in the fact that in the well-known MP, made in the form of a single thin-sheet trough-like part containing a bottom and connecting parts, between which a plate damper is placed, the latter is made of vibration-damping material, in particular, a three-layer metal-plastic-metal composite material while its peripheral zones are made in the form of flanges having the shape of the oncoming surface of the trough-shaped part, by means of which it is permanently attached to it.

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. With this design, the upper connecting part of the pallet, as the most dynamically loaded, due to the rigid fastening of the damper made of composite material MPM (having high vibration-damping ability) on it, becomes vibration-noise-damped and high-tech in manufacturing (since there is no blind and deep drawing operation ), which practically eliminates marriage, which is very important, since the material of the MMM is expensive). The bottom of the sump is filled and partially damped, in turn, with the oil in it and, in this regard, emits noise rather weakly. This is further facilitated primarily by a slight transfer of vibrations from the connecting part to the bottom part from the side of the engine block crankcase, since the connecting part and the damper (in this case, the vibration damping element) installed in the transition zone of the bottom part to the connecting part significantly reduce vibration the stream transmitted from the engine block to the bottom of the crankcase. At the same time, the thin metal sheet from which the bottom part is made and in which the heated engine oil is located, effectively removes heat to the environment, especially when it is deliberately organized by blowing it with a counter directional air flow, which, at least in cars, can be specially provided.

Крепление успокоителя в поддоне осуществляется неразъемным способом, например, точечной сваркой, специальным клеем и т.п. Fixing the damper in the pan is carried out in one piece, for example, by spot welding, with special glue, etc.

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. The flange of the damper can be made continuous, or have an intermittent shape, for example, the shape of a comb. The flanges can be mounted along the entire length of the perimeter of the trough-shaped part at the place of placement of the flanges, or only on a part of this length.

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. In FIG. 1 shows a portion of an engine block crankcase on which an oil pan is attached; in FIG. 2 shows a top view of a damper; in FIG. 3 shows a fragment of a cross section of a damper plate.

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. The oil pan is mounted on the engine block 1 of the engine and is made in the form of a single sheet-metal part, including the bottom 2 and the connecting 3 parts, between which the plate damper 4 is placed. The latter is made of a three-layer metal-plastic-metal composite material, while its peripheral zones made in the form of flanges 5 having the shape of the oncoming surface of the trough-like details of the pallet, by means of which it is permanently connected to it, in particular by spot welding.

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. Dynamic processes during the implementation of working processes in the internal combustion engine in the form of gas forces, unbalanced forces and moments of inertia of the crank mechanism cause dynamic deformation of the engine block 1 of the internal combustion engine, with corresponding excitation and transmission of oscillatory processes and bending dynamic deformations in the body parts attached to it and mounted mounted components of the internal combustion engine, with the corresponding re-emission of this vibrational energy into the energy of elastic sound waves emitted into the environment in the form of a body sound, vlyayuschegosya undesired noise pollution.

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. In the proposed oil pan, a significant part of the vibrational energy is converted into heat rather than sound energy due to the effective damping of the vibration stream from the crankcase 1, the damper plate 4, which is made of high-performance noise vibration damping material MPM.

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. The MPM used as a structural material allows one to ensure effective vibration damping of structural bending vibrations of thin-walled sheet structures and corresponding suppression of body sound by this rigid structure (pallet part), due to the conversion of mechanical vibrational energy associated with various bending deformations of external metal sheets into thermal energy released into the inner plastic viscoelastic layer of the MPM in the process of bending deformations of this layered structure with oshey adhesion layers, eliminating the relative slippage of metal sheets MMM and providing shear deformation of the viscoelastic layer, characterized by the most effective dissipation process (conversion) energy.

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. The bottom part 2 is less susceptible to vibrational and noise excitation, since the oil inside the bottom part 2 simultaneously partially performs the function of vibration damping, and the already attenuated flow of vibrational energy is transmitted to it by the connecting part. At the same time, the bottom part 2, made of a thin metal sheet, effectively removes heat from its walls, reducing the temperature of the oil in the sump.

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. Thus, the use of a fairly structurally simple and high-tech technical solution allows you to effectively solve simultaneously two conflicting problems in engine building, namely, reducing the noise of the engine and the car and improving its performance, by ensuring efficient heat removal from elements that need forced cooling.

Claims

1. The oil sump of the internal combustion engine, made in the form of a sheet trough-like part containing a bottom and connecting parts, between which a plate damper is located, characterized in that the damper is made of vibration-damping material, while its peripheral zones are made in the form of oncoming flanges the surface of the trough-like part, by means of which it is permanently attached to it.

2. The pallet according to claim 1, characterized in that the damper is made of a composite three-layer metal-plastic-metal material.