КОЖУХ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности транспортного машиностроения и представляет собой конструкцию верхнего декоративного шумоизолирующего кожуха двигателя внутреннего сгорания (далее ДВС).
Для снижения шума ДВС и, в частности корпусного шума, излучаемого его верхней зоной (газораспределительным механизмом, клапанной крышкой, головкой цилиндров, впускным и выхлопным коллектором) корпуса широко применяются кожухи, содержащие внешнюю несущую оболочку из полимерного материала, выполняющую   попутную  функцию  декоративного  дизайна   подкапотного пространства, закрепленную к отдельным деталям ДВС, и внутреннюю звукопоглощающую  панель  (внутреннюю  футеровку  несущей  оболочки), выполняющую непосредственную функцию элемента шумоглушения ДВС.
Несущая декоративная оболочка из плотного полимерного материала, которую содержит верхний шумоизолирующий кожух ДВС, представляет собой твердое тело распределенной поверхностной массы и изгибной жесткости в виде механической колебательной  системы  с распределенными  параметрами,  подвергаемое интенсивным   механическим   упругим   деформациям   изгиба   и   сдвига, сопровождаемым   как  излучением  звуковой   энергии,   возбуждая  среду распространения (воздух), прилегающую к колеблющейся оболочке, так и потери механической энергии вследствие реализации процессов внутреннего трения деформируемого материала оболочки кожуха с преобразованием их в тепловую энергию и характеризуемые коэффициентом потерь.
Применение конструктивных материалов оболочки кожуха с низкими значениями величины коэффициента потерь вызывает необходимость применения
развитого скелета оребрения оболочки кожуха и/или применения эффективных, футерующих оболочку экрана, вибродемпфирующих материалов. Эти принципы, в частности, реализованы в известных технических решениях по патентам РФ: № 2172853 (кл. F 02 В 77/13, F 02 F 7/10) и № 2209326 (кл. F 02 В 77/13, F 02 F 7/00), предусматривающих применение дополнительных вибродемпфирующих прокладок из плотного вязкоупругого шумовибродемпфирующего материала, смонтированных на внутренней поверхности несущей декоративной панели в зонах максимальных амплитуд виброперемещений этой панели, причем площадь футерующих вибродемпфирующих прокладок составляет не менее 10% от площади этой части панели (пат. РФ № 2172853). Согласно описания патента РФ № 2209326 в несущей оболочке кожуха предусмотрено применение аналогичного типа футерующих вибродемпфирующих прокладок располагаемых беззазорно в междуреберных пространствах  оболочки  кожуха,  что  усиливает  протекание  процессов виброшумодепфирования сообщением несущей структуре кожуха высоких значений модуля Юнга (Е) и коэффициента потерь (***). Однако, известные технические решения по приведенным выше патентам РФ № 2172853 и № 2209326, обладают рядом существенных недостатков, связанных с увеличением трудоемкости изготовлении   шумоизолирующих  экранов,   связанных  с  необходимостью изготовления дополнительных деталей кожуха (вибродемпфирующих прокладок), их монтажа в заданных зонах внутренней поверхности оболочки кожуха. Также, ввиду неплоских (изогнутых, рельефных)зон футеровки внутренней поверхности оболочки кожуха, монтаж относительно жестких вибродемпфирующих накладок может оказаться весьма затруднительным, а также требует дорогостоящего клеевого вещества с высокой адгезионной способностью сохраняющего свои высокие адгезионные свойства в условиях воздействия высоких температур (до +80°С) и вибраций оболочки кожуха. Также немаловажным фактором является сохранение адгезионных свойств клеевого слоя сопрягаемых с поверхностью оболочки вибродемпфирующих накладок известных кожухов в условиях резких колебаний эксплуатационных температур транспортного средства оборудованного ДВС с верхним шумоизолирующим кожухом.
Согласно патента РФ № 2209326, МПК7 F 02 B 77/13, 2003 г. - ПРОТОТИП, также предусматривается применение увеличенного расхода конструкционного материала оболочки, что сокращает величины зазоров между поверхностями
верхнего шумоизолирующего кожуха и поверхностями капота (обивки капота), что, в свою очередь, влечет возможность жестких контактных соприкосновений с ухудшением эксплуатационных характеристик транспортного средства на режимах больших виброперемещений ДВС на элементах подвески (режим холостого хода, резкие разгоны и торможения транспортного средства, движение по несовершенным дорожным покрытием, (пересеченной местности, агрофонам и пр.).
Технический результат, который проявляется при использовании предлагаемой полезной модели выражается, в частности, в упрощении изготовления кожуха и удешевления его конструкции.
Решение технической задачи заключается в том, что в известном шумоизолирующем кожухе ДВС транспортного средства, содержащем несущую декоративную оболочку из плотного полимерного материала, на внутренней поверхности которой приклеена звукопоглощающая панель из пористого материала, облицованного снаружи тонкой звукопрозрачной защитной пленкой, несущая декоративная оболочка заданной толщины стенки выполнена из вязкоупругого полимерного материала с коэффициентом потерь не ниже 0,05 в температурном диапазоне материала декоративной оболочки +40...+80°С.
Сущность полезной модели как технического решения выражается в совокупности приведенных в независимом пункте формулы существенных признаков, достаточной для достижения обеспечиваемого полезной моделью технического результата, который приведен выше.
Сравнение научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках МКИ показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".
Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".
Графически шумоизолирующий кожух представлен на фиг. 1 и 2, где несущая декоративная оболочка показана поз.1, звукопоглощающая панель из полристого материала показана поз.2, тонкая звукопрозрачная защитная плёнка показана поз.3.
Заявляемая полезная модель предусматривает устранение вышеуказанных технических недостатков, присущих известным кожухам ДВС, связанных с применение дополнительных вибродемпфирующих прокладок, за счет выполнения структуры несущей декоративной оболочки заданной толщины стенки кожуха ДВС из вязкоупругого полимерного материала с коэффициентом потерь не ниже 0.05 в эксплуатационном температурном диапазоне материала несущей декоративной оболочки +40...80°С. В качестве конструкционных материалов несущей оболочки кожуха могут быть использованы различные полимерные материалы, в частности, стеклонаполненный полиамид, арамид, мегаамид и другие полимерные материалы, коэффициент потерь которых находится в заданном заявляемом диапазоне - не ниже 0,05 при температурах +40...80°С. Величина коэффициента потерь полимерных материалов определяется их химическим строением и молекулярной подвижностью, внутри - и межмолекулярным взаимодействием. Определение значения коэффициента потерь материала в заданном температурном диапазоне может быть произведено различными известными в технике экспериментальными методами, в частности, методом Оберет. В этом случае, производится динамическое возбуждение изгибных колебаний консольно закрепленного образца полимерного материала - плоской пластины толщиной равной толщине стенки несущей оболочки кожуха заданных размеров (например, 360х20мм) с последующей регистрацией амплитудно-частотной характеристики отклика на подводимое динамическое возбуждение (синусоидальным сигналом, «белым шумом»), определение величин демпфирований на резонансных частотах откликов и приведение их к «опорной» частоте  колебаний  200Гц  (приведенный  коэффициент  потерь).  Данная технологическая процедура определения производится при разогреве исследуемого образца материала до заданных контрольных температур (например, +40, +60, +80°С). Естественно, что могут использоваться и другие известные методы определения коэффициента потерь (приведенного коэффициента потерь) на образцах материалов (например, методом реверберации). Значения величин коэффициентов потерь различных материалов приводятся в различной специальной технической литературе (справочниках) и могут использоваться специалистами в процессах   проектирования   низкошумных  машин   и   механизмов   путем соответствующего выбора типа материала.
Работает заявляемое устройство следующим образом. При совершении рабочего процесса поршневого ДВС его корпус совершает колебательные движения (вибрации) с излучением структурного (корпусного) шума. Для ослабления корпусного шума, генерируемого вибрирующими стенками корпусных элементов ДВС и, в частности, скомпонованными в верхней зоне корпуса ДВС (клапанной крышкой, впускным и выхлопным коллектором, головкой цилиндров), ДВС оборудуется кожухом в виде закрепленной к корпусным деталям ДВС несущей полимерной декоративной оболочки с внутренней стороны футерованной звукопоглощающей панелью. Закрепление несущей полимерной оболочки кожуха к вибрирующим поверхностям деталей ДВС вызывает передачу вибрационной энергии от корпусных деталей ДВС через опорные связи непосредственно на структуру несущей оболочки кожуха. Несущая оболочка кожуха, выполненная из плотного полимерного материала колеблется от динамического возбуждения от подводимых вибрационных мостиков (элементов крепления кожуха к деталям ДВС), совершая изгибные колебания, вызывает излучение дополнительного шума в виде вторичного источника излучения. Для ослабления амплитуд совершаемых изгибных колебаний несущей оболочки кожуха и, в особенности, на резонансных частотах колебаний оболочки кожуха как самых энергоемких, структура несущей оболочки кожуха с заданной толщиной стенки (по определяемым конструктивным прочностным и жесткостным характеристикам) выполняется из полимерного материала с коэффициентом потерь не ниже 0,05 в эксплуатационном температурном диапазоне +40...80°С (преимущественный эксплуатационный температурный диапазон оболочки экрана двигателя легкового автомобиля). Применение такой структуры полимерного материала с относительно высоким внутренним трением, характеризуемым коэффициентом потерь (вязкими потерями), позволяет эффективно демпфировать резонансное излучение звука оболочки экрана на ее низших изгибных собственных формах колебаний (низших собственных модах) за счет преобразования энергии механических деформации структуры оболочки в рассеиваемую тепловую энергию необратимых потерь в структуре полимерного материала с высоким внутренним трением, определяемых механическим гистерезисом и релаксационным эффектом. Таким образом, кожух ДВС, выполняя полезные функции звукопоглощающего элемента (за счет применения    внутренней    звукопоглощающей    панели    из    пористого звукопоглощающего материала облицованного тонкой защитной звукопрозрачной
пленкой демонтированной на внутренней поверхности кожуха) и декоративного элемента (элемента дизайна подкапотного пространства транспортного средства) не будет производить негативное «паразитное» шумовое излучение оболочкой кожуха от подводимых к ней механических колебаний через присоединительные твердые опорные связи со стороны вибрирующих корпусных деталей ДВС.