ДВИГАТЕЛЬ И СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ДВИГАТЕЛЯ
ENGINE AND METHOD FOR PRODUCING THE ENGINE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания и, в частности, к уменьшению потребления топлива двигателем вслед за запуском из холодного состояния.
Уровень техники
Хорошо известно в данной области техники, что вслед за запуском из холодного состояния, то есть запуском двигателя, когда температура двигателя близка к температуре окружающей среды, значительные потери происходят вследствие нахождения смазочного масла ниже оптимальной рабочей температуры. Эти потери повышают потребление топлива во время начального периода прогрева, в дополнение увеличивается износ, если масло находится ниже минимальной температуры, при которой присадки в масле становятся полностью активированными.
Несколько способов было предложено ранее, чтобы активно нагревать масло посредством использования нагревателей масла или посредством переноса тепла с выхлопными газами из двигателя, либо посредством пассивного нагрева, осуществляя рециркуляцию по меньшей мере некоторой части масла, которое уже пропущено через двигатель, тем самым, ускоряя нагрев масла, посредством использования секционированных масляных резервуаров, таких как показанные в опубликованной патентной заявке GB-A-2251889.
Проблема у всех таких предыдущих попыток заключается в том, что хотя температура масла может быть повышена посредством этих мер до того, как оно поступает в двигатель, очень большая тепловая масса двигателя по сравнению с тепловой массой масла означает в результате быстрое снижение температуры масла по мере того, как оно протекает через двигатель, посредством переноса тепла из масла в двигатель. Поэтому к тому времени, как масло достигает ключевых компонентов двигателя, требующих смазки, таких как главный подшипник коленчатого вала, его температура нормально будет близкой к температуре компонентов двигателя, через которые оно прошло. В дополнение высокая тепловая масса двигателя означает, что потребуется несколько минут, чтобы двигатель достигал нормальной рабочей температуры приблизительно 90°C после холодного запуска, и в течение этого периода времени масло, вероятно, будет более вязким и может иметь более низкие смазочные свойства, чем являются требуемыми для оптимальной эффективности использования топлива. Хотя это является конкретной проблемой после запуска из холодного состояния, оно может быть трудноразрешимой проблемой для некоторых двигателей, если масляные каналы подшипников расположены в холодной части двигателя, в которой температура двигателя во время нормальной эксплуатации двигателя остается ниже, чем требуется для оптимальной работы масла.
Задача изобретения состоит в том, чтобы предложить двигатель, имеющий пониженное потребление топлива, особенно после запуска из холодного состояния.
Вторая задача изобретения состоит в том, чтобы предложить способ для производства такого двигателя.
Раскрытие изобретения
Согласно первому аспекту изобретения, предложен двигатель, содержащий по меньшей мере один масляный перепускной канал, образованный в нем, через который течет масло при использовании, причем по меньшей мере один масляный перепускной канал содержит тепловой барьер, расположенный между маслом и двигателем, при этом тепловой барьер содержит трубку из пенопласта с закрытыми ячейками, изготовленную из материала, имеющего низкую теплопроводность.
Трубка из пенопласта с закрытыми ячейками может содержать наружную поверхность в контакте с масляным перепускным каналом и отверстие, образующее масляный проточный канал, через который течет масло при использовании.
Трубка из пенопласта с закрытыми ячейками может быть предварительно образованной трубкой из пенопласта с закрытыми ячейками, которая вставлена в масляный проточный канал.
В качестве альтернативы трубка из пенопласта с закрытыми ячейками может изготавливаться на месте посредством инжекции вспененного материала в масляный перепускной канал.
Трубка из пенопласта с закрытыми ячейками может насаживаться поверх внутренней трубки, образующей масляный проточный канал, через который течет масло при использовании.
Внутренняя трубка может быть сделана из теплостойкого и маслостойкого пластичного материала.
Внутренняя трубка может быть тонкой пластмассовой трубкой.
Трубка из пенопласта с закрытыми ячейками может быть расположена поверх внутренней трубки, образующей масляный проточный канал, через которое масло течет при использовании, а наружная трубка может быть расположена поверх трубки из пенопласта с закрытыми ячейками, чтобы трубка из пенопласта с закрытыми ячейками была расположена между внутренней и наружной трубками.
Наружная трубка может быть сделана из теплостойкого и маслостойкого пластичного материала.
Наружная трубка может быть тонкой пластмассовой трубкой.
Внутренняя трубка, наружная трубка и трубка из пенопласта с закрытыми ячейками могут быть предварительно образованы, а затем собраны вместе для образования составного трубного узла.
Внутренняя трубка и наружная трубка могут быть предварительно образованы, а трубка из пенопласта с закрытыми ячейками может быть изготовлена на месте посредством инжекции вспененного материала между внутренней и наружной трубками наряду с удерживанием внутренней и наружной трубок в заданном взаимном расположении.
Двигатель может иметь блок цилиндров, и по меньшей мере один масляный перепускной канал может быть основной магистралью, образованной в блоке цилиндров двигателя.
Двигатель может иметь головку блока цилиндров, и по меньшей мере один масляный перепускной канал может быть магистралью подачи масла, образованной в головке блока цилиндров двигателя.
Согласно второму аспекту изобретения, предложен способ производства двигателя, сконструированного в соответствии с упомянутым первым аспектом изобретения, при этом способ включает в себя этап, на котором изготавливают масляный перепускной канал в части двигателя и обеспечивают масляный перепускной канал тепловым барьером для снижения переноса тепла из масла, проходящего через масляный перепускной канал, в окружающий двигатель, при этом тепловой барьер содержит трубку из пенопласта с закрытыми ячейками.
Трубка из пенопласта с закрытыми ячейками может быть предварительно образована и вставлена в масляный перепускной канал для обеспечения теплового барьера.
Трубка из пенопласта с закрытыми ячейками может иметь отверстие, причем трубка из пенопласта с закрытыми ячейками может вставляться в масляный перепускной канал посредством втягивания в соответствующий масляный перепускной канал с использованием устройства, вставленного в отверстие трубки из пенопласта с закрытыми ячейками.
Обеспечение масляного перепускного канала тепловым барьером для уменьшения переноса тепла из масла, проходящего через масляный перепускной канал, в окружающий двигатель, может включать в себя этап, на котором образуют трубку из пенопласта с закрытыми ячейками на месте посредством инжекции вспененного материала в масляный перепускной канал и последующего образования отверстия в инжектированном пеноматериале.
В качестве альтернативы обеспечение масляного перепускного канала тепловым барьером для уменьшения переноса тепла из масла, проходящего через масляный перепускной канал, в окружающий двигатель может включать в себя этапы, на которых изготавливают составной трубный узел, содержащий внутреннюю трубку и наружную трубку из пенопласта с закрытыми ячейками, и вставляют составной трубный узел в масляный перепускной канал.
Вставка составного трубного узла в масляный перепускной канал может включать себя один из этапов, на которых втягивают и проталкивают составной трубный узел в масляный перепускной канал.
В качестве еще одной другой альтернативы обеспечение масляного перепускного канала тепловым барьером для уменьшения переноса тепла из масла, проходящего через масляный перепускной канал, в окружающий двигатель может включать в себя этапы, на которых изготавливают первую трубку, вторые трубки и трубки из пенопласта с закрытыми ячейками, собирают первую, вторые трубки и трубки из пенопласта с закрытыми ячейками друг с другом для образования составного трубного узла, в котором трубка из пенопласта с закрытыми ячейками расположена между первой и второй трубками, и вставляют составной трубный узел в масляный перепускной канал.
В качестве альтернативы обеспечение масляного перепускного канала тепловым барьером для уменьшения переноса тепла из масла, проходящего через масляный перепускной канал, в окружающий двигатель может включать в себя этапы, на которых изготавливают первую трубку и вторые трубки, и образуют трубку из пенопласта с закрытыми ячейками на месте посредством инжекции пеноматериала между первой и второй трубками для образования составного трубного узла, в котором трубка из пенопласта с закрытыми ячейками расположена между первой и второй трубками, и вставляют составной трубный узел в масляный перепускной канал.
Вставка составного трубного узла, состоящего из первой, второй трубок и трубки из пенопласта с закрытыми ячейками, в масляный перепускной канал может включать в себя один из этапов, на которых втягивают и проталкивают составной трубный узел в масляный перепускной канал.
Краткое описание чертежей
Далее изобретение в качестве примера будет описано со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых
фиг.1 представляет схематичное изображение двигателя, содержащего средство для уменьшения переноса тепла из масла, протекающего через двигатель, в двигатель, согласно первому аспекту изобретения;
фиг.2 - поперечный разрез в увеличенном масштабе области «A», показанной на фиг.1, показывающей часть масляного перепускного канала, в том числе первый вариант осуществления средства для уменьшения переноса тепла из масла в двигатель;
фиг.3 - поперечный разрез по линии X-X на фиг.2;
фиг.4 - поперечный разрез, подобный таковому по фиг.2, но показывающий второй вариант осуществления средства для уменьшения переноса тепла из масла в двигатель;
фиг.5 - поперечный разрез, подобный таковому по фиг.2, но показывающий третий вариант осуществления средства для уменьшения переноса тепла из масла в окружающую часть двигателя;
фиг.6,a-6,c - схематичные изображения, показывающие три ключевых этапа способа производства двигателя, который использует средство для уменьшения переноса тепла из масла в двигатель, как показано на фиг.2 и 3.
фиг.7,a показывает часть в увеличенном масштабе первого варианта осуществления устройства вставки, используемого в способе, показанном на фиг.6,a-6,c, показывая устройство в не приведенном в действие рабочем состоянии;
фиг.7,b - вид, подобный фиг.7,a, но показывающий устройство вставки в приведенных в действие рабочих состояниях;
фиг.8 показывает часть в увеличенном масштабе второго варианта осуществления устройства вставки, используемого в способе, показанном на фиг.6,a-6,c, показывая устройство вставки в не приведенном в действие рабочем состоянии; и
фиг.9 показывает часть устройства инжекции пеноматериала для использования при инжекции материала пенопласта с закрытыми ячейками в масляный перепускной канал двигателя, показанного на фиг.1.
Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
Прежде всего, со ссылкой на фиг.1 показан двигатель 5, содержащий блок 6 цилиндров и головку 7 блока цилиндров, и масляный циркуляционный насос 10 для прокачки масла через различные, образованные за одно масляные перепускные каналы 12, 12B; 14, 14B для использования при смазке различных подшипников (не показаны) двигателя. Следует принимать во внимание, что масло, подаваемое из насоса 10, также могло бы подаваться на один или более жиклеров охлаждения поршней или в один или более исполнительных механизмов изменения фаз кулачков.
Масляный циркуляционный насос 10 содержит приемный трубопровод 18, открывающийся в основной поддон 15 двигателя, и содержит нагнетательный канал 15, который осуществляет подачу в первую и вторую основные масляные магистрали, обозначенные 12 и 14, соответственно. Первая масляная магистраль является масляным перепускным каналом 12, образованным в головке 7 блока цилиндров двигателя. Масляный перепускной канал 12 имеет впускной конец 12A, присоединенный к нагнетательному каналу 15, и присоединен к некоторому количеству каналов 12B питания подшипников распределительного вала, образованных в головке 7 блока цилиндров. Концевые заглушки 21 используются для заделки дистальных концов масляного перепускного канала 12.
Масляный перепускной канал 12 подает масло в детали, связанные с головкой 7 блока цилиндров, которые требуют смазки и охлаждения, особенно все поверхности, связанные с клапанным механизмом, такие как подшипники распределительного вала, кулачки, следящие элементы, гидравлические толкатели и т.д. Масло из головки 7 блока цилиндров падает под действием силы тяжести через два дренажных канала 22 и 24 и в традиционном двигателе падало бы в основную часть поддона. Однако в этом случае для того, чтобы ускорять прогрев масла после холодного запуска, обратный канал 26 и возвратный трубопровод 28 присоединены к дренажным каналам 22, 24, так что возвратное масло из головки 7 блока цилиндров не падает в основной поддон 16, но втекает в небольшой перехватный объем 29, погруженный в основном поддоне 16 и окружающий приемный трубопровод 18 циркуляционного насоса 10. Масло из второй магистрали 14, используемой для смазки и охлаждения нижней стороны двигателя, как показано, может отводиться обратно в основную часть поддона 16.
В качестве альтернативы по меньшей мере часть масла из второй магистрали 14 может захватываться и подаваться в небольшой перехватный объем 29 через один из дренажных каналов 22, 24 или через дополнительный трубопровод (не показан).
Следует принимать во внимание, что изобретение не ограничено системой циркуляции масла, показанной на фиг.1. Заявка 2437089 на патент Великобритании, например, раскрывает альтернативную компоновку поддона, нацеленную на повышение температуры масла в течение периода прогрева.
Вторая масляная магистраль является масляным перепускным каналом 14, образованным в блоке 6 цилиндров двигателя. Масляный перепускной канал 14 имеет впускной конец 14A, присоединенный к нагнетательному каналу 15, и присоединен к некоторому количеству каналов 14B питания коренных подшипников, образованных в блоке 6 цилиндров.
Концевые заглушки 20 используются для заделки дистальных концов масляного перепускного канала 14.
В действии масло извлекается из перехватного объема 29 поддона и подается циркуляционным насосом 10 в два масляных перепускных канала 12 и 14. После использования по меньшей мере некоторое количество масла немедленно возвращается в перехватный объем 29 через дренажные каналы 22, 24, обратный канал 26 и 28 и еще раз втягивается в приемный трубопровод 18 циркуляционного насоса 10. То же самое масло поэтому сохраняет циркуляцию через двигатель 5 и быстро прогревается.
Для того чтобы гарантировать, что температура масла, отобранного из перехватного объема 29, поддерживается как можно более высокой, когда оно проходит через двигатель 5, по меньшей мере один из масляных перепускных каналов 12, 14 согласно этому изобретению содержит средство для уменьшения переноса тепла из масла в окружающую часть двигателя 5.
Средством для уменьшения переноса тепла является тепловой барьер, то есть оно является сопротивляющимся переносу тепла и образовано с использованием материала, имеющего низкую теплопроводность. Что касается этого изобретения, материал, имеющий низкую теплопроводность, является тем, у которого теплопроводность является такой, что тепло, переносимое из масла в двигатель, является значительно меньшим, чем если бы был непосредственный контакт между маслом и окружающей частью двигателя.
Далее со ссылкой на фиг.2 и 3 первый вариант осуществления средства для уменьшения переноса тепла из масла в окружающую часть 6 двигателя 5 в виде маслостойкой трубки 30 из пенопласта с закрытыми ячейками показан расположенным в масляном перепускном канале 14.
Трубка 30 из пенопласта с закрытыми ячейками расположена в масляном перепускном канале 14, чтобы внешняя поверхность 34 трубки 30 из пенопласта с закрытыми ячейками сопрягалась с цилиндрической стенкой 33, образующей масляный перепускной канал 14. Следует принимать во внимание, что изобретение не ограничено использованием в цилиндрическом канале и может с пользой применяться к масляным перепускным каналам отличающейся формы.
Масляный перепускной канал 14 образован в качестве неотъемлемой части блока 6 цилиндров любым подходящим способом, но, как хорошо известно в данной области техники, нормально образован посредством технологического процесса механической обработки, такого как бурение или сверление для создания чистовой поверхностной обработки, а затем заделывается на каждом конце посредством использования концевых заглушек 20. Вследствие присутствия трубки 30 из пенопласта с закрытыми ячейками масло больше не находится в непосредственном контакте с цилиндрической стенкой 33, а значит, можно, при определенных конструкциях двигателя, оставлять цилиндрическую стенку 33 в необработанном состоянии.
Трубка 30 из пенопласта с закрытыми ячейками имеет отверстие 35, образующее масляный проточный канал 31, через который масло течет при использовании в один или более коренных подшипников (не показаны) двигателя 5 через отдельные вспомогательные масляные перепускные каналы 14B, только один из которых показан на фиг.2. Каждый из вспомогательных масляных перепускных каналов 14B образован в блоке 6 цилиндров посредством технологического процесса механической обработки, такого как бурение или сверление, после того как трубка 30 из пенопласта с закрытыми ячейками находится на месте, так что соответствующие отверстия 32 формируются в трубке 30 из пенопласта с закрытыми ячейками, соединяющие масляный проточный канал 31 с различными вспомогательными масляными перепускными каналами 14B.
Так как пенопласт с закрытыми ячейками, из которой сделана трубка 30 из пенопласта с закрытыми ячейками, является плохим проводником тепла, то есть теплоизолятором, скорость переноса тепла из масла в блок 6 цилиндров значительно уменьшается по сравнению со случаем, при котором есть непосредственный контакт между маслом и стенкой 33 масляного перепускного канала 14. Как следствие этого уменьшенного переноса тепла, температура масла, достигающего коренных подшипников, будет поддерживаться более высокой, чем имела бы место там, где должен был быть непосредственный контакт между маслом и блоком 6 цилиндров, тем самым снижая трение и улучшая экономию топлива. Это особенно справедливо после холодного запуска двигателя, так как двигатель 5 тогда, вероятно, должен находиться при температуре окружающей среды, и займет значительный период времени для прогрева.
Трубка 30 из пенопласта с закрытыми ячейками обеспечивает изолирующий слой между маслом, протекающим через нее, и блоком 6 цилиндров, тем самым уменьшая перенос тепла из масла в блок 6 цилиндров. Трубка 30 из пенопласта с закрытыми ячейками поэтому формирует тепловой барьер между маслом и двигателем, обеспечивая слой материала, имеющий низкую теплопроводность.
Следует принимать во внимание, что подобное средство для уменьшения переноса тепла из масла в двигатель также могло бы быть включено в каждый из вспомогательных масляных перепускных каналов, если требуется. Более того, оно также могло бы использоваться в первой масляной магистрали 12.
Следует принимать во внимание, что двигатель, такой как двигатель 5, использующий трубку 30 из пенопласта с закрытыми ячейками, мог бы производиться различными способами, некоторые из которых описаны в дальнейшем.
В первом способе производства двигателя 5 блок 6 цилиндров отливают обычным образом, и масляный перепускной канал 14 создают в блоке 6 цилиндров либо в качестве части литейного технологического процесса, либо посредством последующей механической обработки.
Трубка 30 из пенопласта с закрытыми ячейками предварительно образована готовой для вставки в масляный перепускной канал 14.
Один из способов производства эластомерной трубки из пенопласта с закрытыми ячейками использует синтетическую каучуковую смесь, такую как нитрил-бутадиеновый каучук (NBR) и/или этилен-пропилен-диеновый мономер (EPDM), поливинилхлорид (PVC) и химический вспениватель. Эти три компонента комбинируются, и смесь затем направляется через прессовочное оборудование для образования требуемого объекта, типично круглой трубки или плоского листа. Прессованный объект затем нагревается в печи до специфичной температуры, которая заставляет химический вспениватель превращаться из твердого тела в газ. Когда это происходит, образуются тысячи небольших воздушных карманов, обычно указываемых ссылкой как ячейки. Объект затем охлаждается заданным образом, чтобы гарантировать, что закрытые ячейки остаются целыми и невредимыми. Прессованный объект затем обрезается до размера, готового для использования.
Альтернативный способ производства трубки из пенопласта с закрытыми ячейками раскрыт в качестве примера и без ограничения в публикации 2002/0036363 патента США. В этом технологическом процессе неорганический газ используется для создания ячеек вместо вспенивателя.
Трубка 30 из пенопласта с закрытыми ячейками поэтому может производиться непосредственно прессованием трубного профиля, как обсуждено выше, или изготовлением плоского листа, а затем скатывания плоского листа на формовщике и клеевого соединения кромок плоского листа для образования трубки 30 из пенопласта с закрытыми ячейками.
Вставку трубки 30 из пенопласта с закрытыми ячейками в масляный перепускной канал 14 выполняют посредством устройства вставки. Первый вариант осуществления устройства 37 вставки показан на фиг.6,a, 6,b, 6,c, 7,a и 7,b.
Прежде всего, со ссылкой на фиг.7,a и 7,b устройство 37 вставки содержит удлиненный стержень или трубку 38, из которой продолжается некоторое количество шипов 39. Шипы 39 ориентированы под углом относительно наружной поверхности удлиненного стержня или трубки 38, чтобы, когда устройство 37 вставки вставляют в отверстие 35 трубки 30 из пенопласта с закрытыми ячейками и перемещают в направлении D1 относительно трубки 30 из пенопласта с закрытыми ячейками, как показано на фиг.7,a, шипы 39 изгибаются, чтобы давать устройству 37 вставки возможность вставляться в отверстие 35 трубки 30 из ячеистого пенопласта с зарытой ячейкой. Тогда в свободном состоянии диаметральное расстояние между кончиками каждой пары противоположных шипов 39 является слегка большим, чем диаметр отверстия 35. Поэтому, когда устройство 37 вставки зацепляется с отверстием 35, шипы 39 изгибаются, чтобы создавать небольшое усилие, смещающее шипы 39 в соприкосновение с отверстием 35.
Однако когда устройство 37 вставки перемещается в направлении D2 относительно трубки 30 из пенопласта с закрытыми ячейками, как показано на фиг.7,b, шипы 39 зацепляются с или вонзаются в отверстие 35 трубки 30 из пенопласта с закрытыми ячейками, чтобы создавать выполненное с возможностью приведения в движение соединение между ними.
Далее со ссылкой на фиг.6,a устройство 37 вставки показано продолжающимся через масляный перепускной канал 14 и через трубку 30 из пенопласта с закрытыми ячейками, готовую для вставки трубки 30 из пенопласта с закрытыми ячейками в масляный перепускной канал 14.
На фиг.6,b трубка 30 из пенопласта с закрытыми ячейками показана частично вставленной в масляный перепускной канал 14. Для достижения этого, устройство 37 вставки втягивают на конце E1 или проталкивают с конца E2 с побуждением его перемещаться в направлении D2, тем самым, побуждая шипы 39 зацепляться с отверстием 35 трубки 30 из пенопласта с закрытыми ячейками, как только трубка 30 из пенопласта с закрытыми ячейками начинает сочленяться с масляным перепускным каналом 14. Продолжающееся перемещение устройства 37 вставки в направлении D2 заставляет трубку 30 из пенопласта с закрытыми ячейками втягиваться в масляный перепускной канал 14.
Трубка 30 из пенопласта с закрытыми ячейками имеет внешний диаметр слегка больший, чем диаметр масляного перепускного канала 14, и, значит, посадка с легким натягом или плотная посадка создается между ними, когда трубка 30 из пенопласта с закрытыми ячейками сочленяется с масляным перепускным каналом 14.
Когда трубка 30 из пенопласта с закрытыми ячейками расположена правильно внутри масляного перепускного канала 14 (как показано на фиг.6,c), направление движения устройства 37 вставки меняется на прямо противоположное, так что оно движется в направлении D1, показанном на фиг.6,c. Для достижения этого движения устройство 37 вставки втягивают на конце E2 или проталкивают с конца E1, побуждая его перемещаться в направлении D1. Это движение будет побуждать шипы 39 расцепляться с отверстием 35 трубки 30 из пенопласта с закрытыми ячейками, тем самым оставляя трубку 30 из пенопласта с закрытыми ячейками правильно расположенной внутри масляного перепускного канала 14. Следует принимать во внимание, что трубка 30 из пенопласта с закрытыми ячейками удерживается правильно расположенной в масляном перепускном канале 14 посредством посадки с легким натягом или плотной посадки между ними и/или посредством клея, если предварительно нанесен по меньшей мере на одну из наружной поверхности 34 трубки 30 из пенопласта с закрытыми ячейками или масляного перепускного канала 14.
После того как трубка 30 из пенопласта с закрытыми ячейками является правильно расположенной, каждый из вспомогательных масляных перепускных каналов 14B образуется в блоке 6 цилиндров, и одновременно отверстия 32 образуются в трубке 30 из пенопласта с закрытыми ячейками. Торцевая заглушка 20 затем устанавливается на каждый конец масляного перепускного канала 14, чтобы запечатывать его.
Фиг.8 показывает второй вариант осуществления устройства вставки, которое подразумевается прямой заменой для устройства 37 вставки и которое используется идентичным образом, чтобы втягивать трубку 30 из пенопласта с закрытыми ячейками в масляный перепускной канал 14.
Устройство 40 вставки содержит трубчатый элемент 41, содержащий некоторое количество удлиненных отверстий 47, образованных в нем, и элемент 42 привода, расположенный у отверстия трубчатого элемента 41. Элемент 42 привода содержит головку 43, используемую для шарнирной поддержки в этом случае двух шипов 44. Каждый из шипов шарнирно присоединен к головке 43 посредством соответствующего поворотного пальца 45.
Следует принимать во внимание, что могло бы быть несколько головок 43 и связанных шипов 44, расположенных на расстоянии вдоль элемента 42 привода.
Каждый из шипов 44 имеет скошенную поверхность 46, расположенную прилегающей к наклонной торцевой стенке 48 каждого удлиненного отверстия 47.
Когда элемент 42 привода перемещается в направлении D относительно трубчатого элемента 41, скошенные поверхности 46 шипов 44 зацепляются с наклонными торцевыми стенками 48 удлиненных отверстий 47, побуждая шипы 42 поворачиваться в направлении наружу из убранного положения, показанного на фиг.8.
Для использования устройства 40 вставки оно сначала проталкивается в отверстие 35 трубки 30 из пенопласта с закрытыми ячейками, причем шипы 44 полностью убраны, как показано на фиг.8. Элемент 42 привода затем втягивается в направлении стрелки D, побуждая шипы 44 зацепляться с отверстием 35 трубки 30 из пенопласта с закрытыми ячейками, чтобы создавать приводное соединение между ними.
Устройство 40 вставки наряду с прикрепленной трубкой 30 из пенопласта с закрытыми ячейками затем втягивается через масляный перепускной канал 14 с использованием элемента 42 привода до тех пор, пока трубка 30 из пенопласта с закрытыми ячейками не установлена правильно. Элемент 42 привода затем перемещается в противоположном направлении, предоставляя шипам 44 возможность расцепляться с отверстием 35 трубки 30 из пенопласта с закрытыми ячейками, и устройство 40 вставки выталкивается из отверстия 35 трубки 30 из пенопласта с закрытыми ячейками посредством перемещения элемента 42 привода.
После того как трубка 30 из пенопласта с закрытыми ячейками является правильно расположенной, каждый из вспомогательных масляных перепускных каналов 14B образован в блоке 6 цилиндров, так что отверстия 32 образованы в трубке 30 из пенопласта с закрытыми ячейками. Торцевая заглушка 20 затем устанавливается на каждый конец масляного перепускного канала 14, чтобы запечатывать его.
В качестве альтернативы упомянутому выше способу ячеистый пеноматериал инжектируют в масляный перепускной канал 14, чтобы полностью заполнять его. После того как пеноматериал отвердел или остыл, изготавливают отверстие 35, чтобы создавать масляный проточный канал 31. Отверстия 32 в трубке 30 из пенопласта с закрытыми ячейками, присоединяющие масляный проточный канал 31 к вспомогательным масляным перепускным каналам 14B, затем создают предпочтительно одновременно с тем, как вспомогательные масляные перепускные каналы 14B образуют в блоке 6 цилиндров.
Отверстие 35 может изготавливаться любым традиционным способом, таким как, например, и без ограничения, механическая обработка, лазерная резка и проплавление с использованием раскаленного инструмента.
Фиг.9 показывает схематичным образом оконечную часть устройства 50 инжекции пеноматериала, которое могло бы использоваться для инжекции пенопласта с закрытыми ячейками в масляный перепускной канал 14. Устройство 50 инжекции пеноматериала содержит удлиненный трубчатый стержень 51, поддерживающий инжекционную головку 52, в которой образовано некоторое количество отверстий 53. При использовании вспененный материал накачивают под давлением через удлиненный трубчатый элемент 53 в инжекционную головку 52 и выбрасывают через отверстия 53. Для образования трубки 30 из пенопласта с закрытыми ячейками в масляном перепускном канале 14 устройство 50 инжекции пеноматериала вставляют в масляный перепускной канал 14, чтобы оно продолжалось по существу на полную длину масляного перепускного канала 14. Материал, используемый для создания пеноматериала, затем накачивают в отверстия 53 и одновременно устройство 50 инжекции пеноматериала перемещают в направлении стрелки M, чтобы медленно извлекать его из масляного перепускного канала 14. По мере того как он проходит через масляный перепускной канал 14, слой вспененного материала накладывают на цилиндрическую стенку 33 масляного перепускного канала 14. В некоторых случаях устройство 50 инжекции пеноматериала могут одновременно извлекать и поворачивать, как указано стрелками M и R соответственно.
Когда вся цилиндрическая стенка 33 была покрыта вспененным материалом, осуществление потока вспененного материала в отверстия прекращают, и устройство 50 инжекции пеноматериала очищают или переносят в другой двигатель, требующий обработки. Блок 6 цилиндров затем нагревают, чтобы заставить пузырьки сформироваться во вспененном материале, или ячейки образуют посредством химической реакции, в любом случае слой пенопласта с закрытыми ячейками создают внутри масляного перепускного канала 14.
Отверстие затем образуют в материале пенопласта с закрытыми ячейками для создания трубки 30 из пенопласта с закрытыми ячейками.
Далее со ссылкой на фиг.4 показан второй вариант осуществления средства для уменьшения переноса тепла из масла в окружающую часть 6 двигателя 5 в форме составного трубного узла, включающего в себя трубку 130 из пенопласта с закрытыми ячейками, внутреннюю трубку 131 и наружную трубку 132.
Составной трубный узел 130, 131, 132 подразумевается прямой заменой для трубки 30 из пенопласта с закрытыми ячейками, показанной на фиг.2 и 3.
Как и ранее, вторая масляная магистраль в виде масляного перепускного канала 14 содержит трубку 137 из пенопласта с закрытыми ячейками, расположенную в нем, и масляный перепускной канал образован в качестве неотъемлемой части блока 6 цилиндров любым средством.
Трубка 130 из пенопласта с закрытыми ячейками образована между внутренней трубкой 131 и наружной трубкой 132. Трубка 130 из пенопласта с закрытыми ячейками поэтому располагает на расстоянии участки 131, 132 внутренней и наружной трубок.
Внутренняя трубка 131 имеет отверстие 135, образующая масляный проточный канал, через который масло течет при использовании в один или более коренных подшипников (не показаны) двигателя 5 через отдельные вспомогательные масляные перепускные каналы 14B (не показаны на фиг.4).
Внешняя поверхность 134 наружной трубки 132 зацепляется с цилиндрической стенкой 133, образующей масляный перепускной канал 14, чтобы удерживать составной трубный узел 130, 131, 132 правильно расположенным внутри масляного перепускного канала 14.
Предпочтительно внутренняя и наружная трубки 131 и 132 являются тонкими пластмассовыми трубками 131, 132 и типично могут изготавливаться посредством технологического процесса прессования. Прессованные отрезки трубки обрезаются по длине, чтобы подходить к конкретному масляному перепускному каналу 14, в который они предназначены для установки. Следует принимать во внимание, что материалы иные, чем пластмасса, могли бы использоваться, но пластмасса предпочтительна, так как она является теплоизоляционным материалом, имеющим низкую теплопроводность. Типичными пластмассами для внутренней и наружной трубок 131 и 132 являются полипропилен и Nylon 66, но можно использовать любую пригодную маслостойкую и теплостойкую пластмассу. Внутренняя и наружные трубки 131 и 132 усиливают трубку 130 из пенопласта с закрытыми ячейками и дают возможность более легкой сборки.
Трубка 130 из пенопласта с закрытыми ячейками образует значительный тепловой барьер между маслом и двигателем 5, имея низкую теплопроводность. Посредством использования составной трубки 130, 131, 132 перенос тепла из масла в окружающую часть 6 двигателя 5 значительно уменьшается. Это особенно имеет место, если внутренняя и наружная трубки 131 и 132 сделаны из материала, имеющего низкую теплопроводность, такого как пластмасса. Температура масла, достигающего коренных подшипников, поэтому будет поддерживаться более высокой, тем самым, уменьшая трение и улучшая экономию топлива. Поэтому меньшее количество тепла теряется из масла в двигатель 5, особенно в течение периода после запуска двигателя из холодного состояния, который является критическим периодом времени, т.к. связан с трением и износом.
Если материал, используемый для внутренней и наружной трубок 131 и 132, имеет низкую теплопроводность, то это будет обеспечивать дополнительный тепловой барьер между маслом и окружающей частью 6 двигателя 5.
Составной трубный узел 130, 131, 132 может производиться несколькими способами.
Во-первых, посредством изготовления всех трех компонентов 130, 131, 132, а затем их сборки посредством проталкивания или втягивания внутренней трубки 131 в отверстие 136 трубки 130 из пенопласта с закрытыми ячейками, а затем проталкивания или натягивания наружной трубки 132 поверх трубки 130 из пенопласта с закрытыми ячейками.
Во-вторых, посредством изготовления всех трех компонентов 130, 131, 132, а затем их сборки посредством проталкивания или втягивания внутренней трубки 130 в наружную трубку 132, а затем проталкивания или натягивания трубки 130 из пенопласта с закрытыми ячейками поверх внутренний трубки 131, чтобы зацеплять ее с отверстием 136 трубки 130 из пенопласта с закрытыми ячейками.
В-третьих, посредством инжекции пеноматериала между внутренней и наружной трубками 131 и 132 при удерживании внутренней и наружных трубок 131 и 132 в концентрически выровненном состоянии. После того как пеноматериал затвердел или остыл, образуется составной трубный узел 130, 131, 132.
Какой бы способ не использовался для производства составного трубного узла 130, 131, 132, составной трубный узел 130, 132, 134 затем проталкивается или втягивается в масляный перепускной канал 14 в заданное положение.
Каждый из вспомогательных масляных перепускных каналов 14B образован в блоке 6 цилиндров посредством технологического процесса механической обработки, такого как бурение или сверление.
Если вспомогательные масляные перепускные каналы 14B образованы в блоке 6 цилиндров до того, как составной трубный узел 130, 131, 132 был вставлен в масляный перепускной канал 14, то отверстия (не показаны) должны быть образованы отдельно в составном трубном узле 130, 131, 132 в заданных местоположениях до того, как он вставлен, чтобы соответствовать вспомогательным масляным перепускным каналам 14B.
Если вспомогательные масляные перепускные каналы 14B образованы в блоке 6 цилиндров после того, как составной трубный узел 130, 131, 132 был вставлен в масляный перепускной канал 14, отверстия образуют одновременно с вспомогательными масляными перепускными каналами 14B.
В любом случае, отверстия, образованные во внутренней и наружной трубке 131 и 132 и трубке 130 из пенопласта с закрытыми ячейками, соединяют масляный проточный канал 135 с вспомогательными масляными перепускными каналами 14B.
После правильного расположения составного трубного узла 130, 131, 132 в пределах масляного перепускного канала 14 торцевую заглушку 20 устанавливают на конец масляного перепускного канала 14, чтобы запечатать его.
Далее со ссылкой на фиг.5 показан третий вариант осуществления средства для уменьшения переноса тепла из масла в окружающую часть 6 двигателя 5 в форме составного трубного узла, содержащего трубку 230 из пенопласта с закрытыми ячейками и внутреннюю трубку 231.
Составной трубный узел 230, 231 подразумевается прямой заменой для трубки 30 из пенопласта с закрытыми ячейками, показанной на фиг.2 и 3. Как раньше, вторая масляная магистраль в виде масляного перепускного канала 14 образована в качестве неотъемлемой части блока 6 цилиндров любым средством.
Внутренняя трубка 231 используется в комбинации с наружной трубкой 230 из пенопласта с закрытыми ячейками для образования составного трубного узла 230, 231. Составной трубный узел 230, 231 расположен в масляном перепускном канале 14, чтобы наружная поверхность 234 трубки 230 из пенопласта зацеплялась с цилиндрической стенкой 233 блока 6 цилиндров, образующей масляный перепускной канал 14.
Трубка 230 из пенопласта с закрытыми ячейками обеспечивает хороший тепловой барьер между маслом, текущим через масляный проточный канал, образованный отверстием 236 внутренней трубки 231 и блоком 6 цилиндров.
Предпочтительно внутренняя трубка 231 является тонкой пластмассовой трубкой и, например, сделана из полипропилена или Nylon 66. Однако могла бы использоваться любая пригодная маслостойкая и теплостойкая пластмасса. Одно из преимуществ использования тонкой пластмассовой трубки состоит в том, что пластмасса имеет низкую теплопроводность.
Масло течет через масляный проточный канал при использовании в один или более коренных подшипников (не показаны) двигателя 5 через вспомогательные масляные перепускные каналы 14B и отверстия в составном трубном узле 230, 231 (не показанные на фиг.5), которые выровнены с вспомогательными масляными перепускными каналами 14B.
Комбинация пластмассовой внутренней трубки 231 и трубки 230 из пенопласта с закрытыми ячейками дает превосходный теплоизолятор и тепловой барьер между маслом и окружающей частью 6 двигателя 5. Такая комбинация поэтому дает значительное уменьшение переноса тепла из масла в блок 6 цилиндров по сравнению со случаем, в котором есть непосредственный контакт между маслом и цилиндрической стенкой 233 масляного перепускного канала 14. Как следствие этого уменьшенного переноса тепла, температура масла, достигающего коренных подшипников, будет поддерживаться более высокой, тем самым, снижая трение и улучшая экономию топлива. Это особенно верно после запуска двигателя из холодного состояния, при котором трение и износ являются проблемами, пока масло остается холодным, вследствие уменьшенных потерь тепла из масла в двигатель 5.
Составной трубный узел 230, 231 может производиться несколькими способами, два примера которых следуют в дальнейшем.
Во-первых, посредством изготовления двух компонентов 230, 231, а затем сборки их друг с другом. Составной трубный узел 230, 231 затем может проталкиваться или втягиваться в масляный перепускной канал 14 в заданное положение.
Во-вторых, посредством инжекции на месте пеноматериала между внутренней трубкой 231 и цилиндрической стенкой 233 масляного перепускного канала 14. Во время этого технологического процесса внутренняя трубка 231 удерживается в концентрически выровненном положении в пределах масляного перепускного канала 14, пока вспененный материал инжектируется для образования трубки 230 из пенопласта с закрытыми ячейками.
Каждый из вспомогательных масляных перепускных каналов 14B образован в блоке 6 цилиндров посредством технологического процесса механической обработки, такого как бурение или сверление.
Если вспомогательные масляные перепускные каналы 14B образованы в блоке 6 цилиндров до того, как составной трубный узел 230, 23 расположен на месте, то отверстия (не показаны) могут быть образованы раздельно в составном трубном узле 230, 231 в заданных местоположениях до вставки составного трубного узла 230, 231 в масляный перепускной канал 14, чтобы соответствовать вспомогательным масляным перепускным каналам 14B.
Если вспомогательные масляные перепускные каналы 14B образованы в блоке 6 цилиндров после того, как составной трубный узел 230, 231 расположен на месте, то отверстия могут быть образованы одновременно с вспомогательными масляными перепускными каналами 14B.
Соответствующие отверстия, образованные во внутренней трубке 231 и трубке 230 из пенопласта с закрытыми ячейками, используют для соединения масляного проточного канала 232 с вспомогательными масляными перепускными каналами 14B.
После правильного расположения составного трубного узла 230, 231 в масляном перепускном канале 14 торцевую заглушку 20 устанавливают на конец масляного перепускного канала 14, чтобы запечатать его.
Также следует принимать во внимание специалистам в данной области техники, что изобретение не ограничено использованием с рядным двигателем, как показано на фиг.1, но также могло бы применяться к другим конфигурациям двигателя, содержащим образованные за одно масляные перепускные каналы, например, такие как плоская конфигурация или V-образная конфигурация.
Следует принимать во внимание, что масляный циркуляционный насос мог бы быть установлен на двигателе, как показано, или мог бы быть отдельным устройством, присоединенным к двигателю, и мог бы приводиться в действие в любом случае двигателем или другим средством, например, такими как электродвигатель.
В соответствии со вторым аспектом изобретения, предусмотрен способ производства двигателя, содержащего некоторое количество масляных перепускных каналов 12, 14, образованных в нем, с уменьшенным потреблением топлива.
Способ в целом содержит изготовление одного или более масляных перепускных каналов 12, 14 в соответствующих частях 7, 5 двигателя 5 и обеспечение по меньшей мере одного масляного перепускного канала 12, 14 тепловым барьером для уменьшения переноса тепла из масла, проходящего через масляный перепускной канал 12, 14 в окружающую часть 7, 6 двигателя 5. Во всех случаях тепловой барьер содержит трубку из пенопласта с закрытыми ячейками.
Как пояснялось ранее, различные варианты осуществления теплового барьера могут использоваться в связи с полезным эффектом, в том числе трубка из пенопласта с закрытыми ячейками, расположенная в масляном перепускном канале 14, составной трубный узел, содержащий внутреннюю и наружную пластмассовые трубки 131, 132, расположенные на расстоянии посредством трубки 130 из пенопласта с закрытыми ячейками, расположенной в масляном проточном канале 14, и составной трубный узел, состоящий из внутренней пластмассовой трубки 231 и охватывающий трубку 230 из пенопласта с закрытыми ячейками, расположенной в масляном проточном канале 14.
В некоторых вариантах осуществления трубка из пенопласта с закрытыми ячейками, образующая тепловой барьер, изготавливается на месте, а в других случаях предварительно образована, а затем вставлена в масляный перепускной канал 14.
В других вариантах осуществления трубка из пенопласта с закрытыми ячейками предварительно образована, а затем собрана с другими компонентами, чтобы образовать составной трубный узел для вставки в масляный перепускной канал 14.
Кроме того, в других вариантах осуществления, трубка из пенопласта с закрытыми ячейками образована на месте в качестве части составного трубного узла, и составной трубный узел затем вставлен в масляный перепускной канал 14.
Термин «трубка из пенопласта с закрытыми ячейками» в качестве подразумеваемого в материалах настоящей заявки означает трубку из пенопласта с закрытыми ячейками, имеющую очень низкую теплопроводность. Такая «трубка из пенопласта с закрытыми ячейками» может производиться из полимерного или эластомерного материала, но могли бы использоваться другие материалы, такие как и без ограничения керамический пеноматериал. Одним из возможных материалов для керамического пеноматериала является глиноземная матричная структура, содержащая многочисленные внутренние закрытые ячейки. Такая матричная структура приобретает свои изолирующие свойства от многочисленных крошечных, наполненных воздухом ячеек внутри материала.
Следует принимать во внимание, что тепловая инерция блока цилиндров является гораздо большей, чем тепловая инерция поддона, а отсюда необходимость уменьшать тепловые потери в блоке цилиндров от масла, особенно в течение периода прогрева двигателя.
Специалистам в данной области техники, кроме того, следует принимать во внимание, что, хотя изобретение было описано в качестве примера со ссылкой на несколько вариантов осуществления, оно не ограничено раскрытыми вариантами осуществления, и что альтернативные варианты осуществления могли бы быть созданы, не выходя из объема изобретения, как определено в прилагаемой формуле изобретения.