楊立平

（北京電子科技職業(yè)學(xué)院汽車(chē)工程學(xué)院，北京 100016）

汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)濕式油底殼的完善與改造
—— 一種汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼新型實(shí)用專(zhuān)利

楊立平

（北京電子科技職業(yè)學(xué)院汽車(chē)工程學(xué)院，北京 100016）

當(dāng)汽車(chē)在剎車(chē)、加速、上下陡坡行駛時(shí)，傳統(tǒng)油底殼會(huì)發(fā)生吸油口無(wú)油現(xiàn)象，常此以往就會(huì)直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和壽命。在傳統(tǒng)油底殼基礎(chǔ)上進(jìn)行改造的新型發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼，很好地解決了吸油空缺的問(wèn)題。

濕式油底殼；完善；改造

CLC NO.:U464 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)15-52-03

前言

發(fā)動(dòng)機(jī)作為汽車(chē)的核心部件，其性能的好壞對(duì)汽車(chē)的整體性能具有較大的影響。發(fā)動(dòng)機(jī)主要由引擎、曲軸箱和潤(rùn)滑系統(tǒng)組成，發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼是曲軸箱的下半部分。它的作用是封閉曲軸箱，防止雜質(zhì)進(jìn)入其內(nèi)，并且作為潤(rùn)滑系統(tǒng)中儲(chǔ)油槽的外殼，收集和存儲(chǔ)由發(fā)動(dòng)機(jī)各摩擦表面流回的潤(rùn)滑油，散去部分熱量，防止?jié)櫥脱趸?/p>

1 現(xiàn)有濕式發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼存在的問(wèn)題與解決方法

1.1 存在的問(wèn)題

當(dāng)汽車(chē)在行駛過(guò)程中，會(huì)遇到不同的路況。駕駛員根據(jù)路面的各種情況，可能采取剎車(chē)、啟動(dòng)，或路面形成的坡道，而使發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼內(nèi)的潤(rùn)滑油在自身慣性或重力作用下，容易發(fā)生油流波動(dòng)或油流飛濺的現(xiàn)象。

油流的波動(dòng)或飛濺可引起以下兩方面的問(wèn)題：一是使得潤(rùn)滑油滲入引擎中的氣缸內(nèi)，潤(rùn)滑油在氣缸內(nèi)燃燒不充分造成缸內(nèi)積碳；二是使得油底殼的吸油口出現(xiàn)瞬時(shí)真空吸油狀態(tài)，影響潤(rùn)滑油的供油連續(xù)性，造成整個(gè)潤(rùn)滑系統(tǒng)出現(xiàn)短暫的無(wú)潤(rùn)滑現(xiàn)象。

1.2 解決方法

針對(duì)上述存在的問(wèn)題，現(xiàn)有的技術(shù)中通常是在油底殼內(nèi)部固定設(shè)置擋油板。雖然可以對(duì)油流起到一定的穩(wěn)定作用，但是當(dāng)油流波動(dòng)比較劇烈，如緊急制動(dòng)或上下坡道時(shí)，則會(huì)造成吸油空白甚至油流飛濺，其穩(wěn)定效果不理想。另外，現(xiàn)有技術(shù)中汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼多數(shù)為深槽狀，深槽狀的發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼雖然可以對(duì)潤(rùn)滑油的供油連續(xù)性起到一定的作用，但是深槽狀的油底殼會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)的重心提高進(jìn)而造成整個(gè)車(chē)輛的重心升高，影響了汽車(chē)的平穩(wěn)性和速度的提升。因此，一種能夠改善供油連續(xù)性和防止?jié)櫥惋w濺而造成缸內(nèi)積碳的發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼亟待出現(xiàn)。

2 新型油底殼的基本思路

該油底殼的設(shè)計(jì)是加裝可移動(dòng)的擋油板，其目的是可將現(xiàn)有帶有深槽的油底殼，變成平底的油底殼而降低發(fā)動(dòng)的整體高度，最終降低整車(chē)的高度，近一步改善汽車(chē)的提速和穩(wěn)定性。移動(dòng)擋油板可以將由于汽車(chē)剎車(chē)造成的油流沖擊，或陡坡造成的傾斜形成的油量局部減少（油泵的吸油口處）迅速回流，防止吸油口出現(xiàn)真空狀態(tài)而造成瞬時(shí)空吸油狀態(tài)。同時(shí)，移動(dòng)式擋油板還可以降低潤(rùn)滑油的飛濺高度（不超過(guò)正常飛濺潤(rùn)滑的高度），從而有效降低氣缸內(nèi)的積碳量。

3 新型油底殼的構(gòu)成與作用

3.1 新型油底殼的基本構(gòu)成

如圖1所示，新型油底殼主要由殼體1，側(cè)擋塊2，壓力開(kāi)關(guān)3，前側(cè)板4，滾輪5和9，弧形移動(dòng)擋板6，底板擋塊7，水平移動(dòng)擋板8，底板10，連接繩11，換向?qū)л?2等組成。

圖1

3.2 各部件的作用

移動(dòng)板擋塊的作用是，分別限制弧形回油板和水平移動(dòng)擋油板行程和非工作時(shí)的位置；工作狀態(tài)顯示開(kāi)關(guān)的作用是時(shí)時(shí)顯示移動(dòng)擋油板是否在工作，開(kāi)關(guān)接通或斷開(kāi)顯示燈，以便告訴司機(jī)是否有故障；弧形回油板的功用是將沖擊到油底殼壁上的油盡快導(dǎo)流回到油底殼底部，以快速將吸油口處短缺的油回補(bǔ)；滾動(dòng)輪的作用是帶動(dòng)弧行板和水平移動(dòng)擋油板順暢移動(dòng)減小移動(dòng)阻力；水平移動(dòng)擋油板的功用是阻止由于沖擊或道路傾斜造成的油流前移（剎車(chē)或下坡）或后移（加速或上坡），保證吸油口處盡快恢復(fù)足夠的油量；換向?qū)л喌墓τ檬菍⒒⌒位赜桶宓倪\(yùn)動(dòng)方向反向傳遞給水平移動(dòng)擋油板，使由于剎車(chē)或加速造成的吸油口處減少的油流迅速回補(bǔ)；導(dǎo)軌的作用是讓移動(dòng)擋油板和弧形回油板按照規(guī)定的線路移動(dòng)；回位彈簧的功用是使移動(dòng)擋油板迅速回到初始位置，以便下個(gè)工作循環(huán)；拉線的作用是連接弧形回油板與水平擋油板，同時(shí)與換向輪配合使水平擋油板與弧形回油板形成反向運(yùn)動(dòng)。

4 新型油底殼的工作原理

車(chē)輛在行駛過(guò)程中，車(chē)輛無(wú)非就是啟動(dòng)、剎車(chē)對(duì)于油箱的燃油造成波動(dòng)，或是汽車(chē)在上、下坡道時(shí)，造成油流前傾后涌。這四種情況是造成燃油吸油不利的根本原因，下面就這四種情況下油箱的工作原理進(jìn)行分析。

4.1 剎車(chē)

當(dāng)汽車(chē)采取剎車(chē)時(shí)由于慣性所致，導(dǎo)致底殼中的油會(huì)向前沖擊，從而造成油泵吸油口處出現(xiàn)短時(shí)的無(wú)油狀態(tài)。為避免該現(xiàn)象，采用了移動(dòng)式擋油板和弧形回油板。其過(guò)程是：當(dāng)剎車(chē)時(shí)，慣性使得潤(rùn)滑油向前沖擊，同時(shí)正是慣性也使得弧形回油板向前上方移動(dòng)，在移動(dòng)時(shí)有兩個(gè)現(xiàn)象形成。其一，是將前沖的潤(rùn)滑油在弧形回油板上降低飛濺高度。如果沒(méi)有弧形板，就沒(méi)有緩沖（直接飛濺到與低部形成900的在油底殼側(cè)壁上導(dǎo)致沖擊過(guò)大飛濺高度增加）。其二，弧形回油板可以迅速將沖擊到其上的潤(rùn)滑油反向回流到油底殼（油隨著弧形回油板高度的上升會(huì)增加其勢(shì)能，因此很快地反流到油底殼）。這里有兩層意思：其一是弧形回油板上升自身的勢(shì)能增加，將附著在上面的油迅速回流到油底殼，是相對(duì)于原由油底殼垂直殼體而言的，因該板不動(dòng)只能依靠油的自重回流當(dāng)然速度就慢；其二是指由于弧形板向前上方移動(dòng)，縮短了油流的沖擊距離，加之弧形板在油底殼水平板與垂直板所形成的直角處，有一定的擋油作用，減少了飛濺油的數(shù)量，且降低了飛濺高度，因此油的回流速度則增快。

與此同時(shí)，水平移動(dòng)擋油板在弧形回油板的帶動(dòng)下，會(huì)向與之相反的方向移動(dòng)。一方面阻止?jié)櫥拖蚯皼_擊。同時(shí)為防止相向運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的飛濺現(xiàn)象，在水平移動(dòng)擋油板上設(shè)有穿行孔。其目的是減少反方向運(yùn)動(dòng)造成的沖擊力而形成飛濺，但又有阻擋油流前沖的功能。保證油泵吸油口處有足夠高度的潤(rùn)滑油，防止吸油真空狀態(tài)，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑效果。

4.2 下陡坡時(shí)

當(dāng)車(chē)行進(jìn)在比較陡的下坡道時(shí)，油底殼的潤(rùn)滑油也會(huì)前沖而造成與剎車(chē)時(shí)同樣的問(wèn)題。此時(shí)，水平擋油板會(huì)將前沖油流擋回到吸油口處，避免出現(xiàn)無(wú)油的現(xiàn)象。

4.3 提速或上坡時(shí)

當(dāng)車(chē)的加速度很大或是下陡坡時(shí)，油底殼中的油會(huì)向后沖擊或移動(dòng)。同樣出現(xiàn)吸油口處無(wú)油或是飛濺等狀況。此時(shí)在油底殼后部的移動(dòng)式擋油板裝置會(huì)和前擋油板一樣的原理，進(jìn)行工作并反向推動(dòng)油流回到吸油口或防止飛濺。

5 各部件的設(shè)計(jì)思路

產(chǎn)品在設(shè)計(jì)時(shí)，各部件的形狀和彼此間的連接與配合需要嚴(yán)格的控制。首先水平移動(dòng)擋油板與油底殼底部的間隙，應(yīng)在保證水平移動(dòng)板能順暢移動(dòng)前提下，盡可能的小一些，以便確有阻擋油流的作用。

移動(dòng)擋油板通過(guò)滾動(dòng)輪與箱體的滑道連接，形成可移動(dòng)的擋油板。輪子的功用是讓擋油板有快速的響應(yīng)，以便滿(mǎn)足回油和防飛濺的作用。

弧形回油板也是通過(guò)滾輪和箱體滑道相連接，同時(shí)，將板制作成弧形的目的是緩和由于剎車(chē)或下陡坡和加速或上陡坡時(shí)造成的油流的沖擊和迅速讓油回流到吸油口處。

拉線采用高抗拉強(qiáng)度的鋼絲線，為防止由于斷裂而損壞發(fā)動(dòng)機(jī)，采用暗埋在箱體的孔中。

滾輪采用滾珠滾動(dòng)軸承，該類(lèi)軸承的摩擦系數(shù)低潤(rùn)滑好，有利于移動(dòng)板的有效移動(dòng)。

滑道則采用焊接式，由上蓋板、側(cè)面板組成。

轉(zhuǎn)向滑輪采用帶溝槽的標(biāo)準(zhǔn)件，該輪安裝在箱體上的固定軸銷(xiāo)上。

回位彈簧采用標(biāo)準(zhǔn)件，要求具有足夠的回拉力但又不能造成太大前行阻力。

移動(dòng)板擋塊焊接在箱體前側(cè)板和箱體底板適當(dāng)位置（保證回油有效推力即可）。

工作狀態(tài)顯示開(kāi)關(guān)，采用壓力開(kāi)關(guān)。只有移動(dòng)板正常工作時(shí)，開(kāi)關(guān)才會(huì)接通顯示燈才會(huì)閃亮。當(dāng)有沖擊或坡道時(shí)，顯示燈無(wú)閃亮則說(shuō)明裝置損壞。

6 該專(zhuān)利油箱的有益效果

通過(guò)上述改造，解決了傳統(tǒng)深槽油底殼特別是平底油底殼，由于剎車(chē)或下陡坡、加速或上陡坡時(shí)造成的吸油口處出現(xiàn)無(wú)油現(xiàn)象，從而改善了發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)無(wú)潤(rùn)滑的問(wèn)題。短時(shí)間無(wú)潤(rùn)滑現(xiàn)象，若長(zhǎng)此以往就會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和壽命。

同時(shí)，由于水平移動(dòng)擋油板和弧形回油板的作用，穩(wěn)定了油流的波動(dòng)并防止了過(guò)高的飛濺。從而可大大減少由于飛濺到缸體內(nèi)的機(jī)油的燃燒而形成的積碳。因此，該方案的有益效果是提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑效率；減少發(fā)動(dòng)機(jī)的積碳，最終改善了其性能并提高了壽命。

[1] 川崎昌美,新型V6發(fā)動(dòng)機(jī)的開(kāi)發(fā)[J].國(guó)內(nèi)內(nèi)燃機(jī),200739（2）：30～33

[2] 陸克久,DLC薄膜在發(fā)動(dòng)機(jī)滑動(dòng)摩擦副上的應(yīng)用[J].汽車(chē)工藝材料.2007（11）：68～69.

Improvement and Transformation of Wet Oil Sump for Automobile Engine——A New Practical Patent of Wet Oil Sump for Automobile Engine

Yang Liping
( College of Automotive Engineering, Beijing Polytechnic, Beijing 100016 )

When the car is braking, accelerating and running up and down steep slopes, there will be no oil in the suction port of a traditional oil sump. Over time the performance and useful life of the engine will be directly affected. A new type of engine oil pan based on the traditional one solves the problem of oil absorption vacancy very well.

wet sump; improvement; transformation

U464

A

1671-7988 (2017)15-52-03

楊立平，就職于北京電子科技職業(yè)學(xué)院。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.15.019