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秦炳爽李延鹏:发动机塑料油底壳应用与分析
设计研究
发动机塑料油底売应用与分析
Application and Analysis About Plastic Oil Pan in Engine
秦炳爽李延鹏
(奇瑞汽车股份有限公司)
〔摘要〕油底壳是现代汽车发动机润滑系统中不可缺少的组成部分,直接与发动机相连,
承担和传递着来自发动机的振动和噪声。随着材料技术的发展,塑料被逐渐应用在发动机零部件
上。塑料与全属材料相比,具有密度小、耐腐蚀、隔音和隔热等特点,可以成型形状复杂的零件
且制作成本低。可以说,塑料技术的进步为油底壳塑料化提供了基础。本文着重从技术角度,对
油底壳塑料化应用做简要概述和分析。
〔关键词〕发动机塑料油底売碎石冲击
Abstract Oil pan is the importment component in lubraciton systerm, whic contract with the en-
gine, and transfer the vibration and noise. With the development of the material technology, plastic is
now more
more applied in engines parts. Compare to the mental material, plastic has smaller di
enty, corrosion resisrance, sound insulation and heat insulation, can be applied in making complex
parts and lower cost. In a word, the development of the plastic provide a base for plastic oil pan. This ar
ticle is research on the application of plastic oil pan from technical point.
Key words: Engine Plastic oil pan Stone impact
0前
型的钢制油底壳和压铸成型的铝合金油底壳两种。
油底壳是现代汽车发动机润滑系统中不可缺少其中冲压油底壳成本低、重量轻,生产效率比较
的组成部分,直接与发动机相连,承担和传递着来高,但只适合结构简单的产品,同时NVH也比较
自发动机的振动和噪声。目前发动机设计和生产差。压铸油底壳目前主要采用铝合金压铸方式,重
中,应用较多的材料是铸铁和铸铝等金属材料。这量轻,刚度高,适合结构比较复杂的产品,另外成
些材料具有强度高、刚度好、耐高温等优点,这些品通过加工方式实现,目前广泛的应用在发动机行
优点可以满足发动机设计的需要。但是由于金属材业中。
料的密度大导致发动机的重量会很大。资料显示,
随着材料技术的发展,塑料技术已经取得突破
汽车每减重10%,油耗可降低6%~8%;随着
发展。其中塑料材料与金属材料相比,具有密度
科技的发展和能源的紧张、金属材料价格的也在不小、比强度高、耐腐蚀、隔音、隔热等特点,可以
成型形状复杂的零件且制作成本低2。目前塑料
断攀升、以及越来越严格的排放要求,发动机设计
产品已大批量应用在发动机零部件上,比如:塑料
者在满足设计要求的条件下,开始寻求用其它的材
收集器(吸油盘)、进气歧管、气门室罩盖、正时
料来取代一些金属材料,比如塑料。这些材料的应
链条罩盖等等。这些塑料部件在保证功能的前提
用不仅使发动机的重量大大减轻,也降低了发动机大大降低了发动机的重量,提高了发动机效率和燃
的油耗,同时节约了生产成本。
油经济性,同时由于塑料件的可回收利用,也降低
1油底壳应用现状
了对环境的污染。油底壳作为发动机主要的零部件
油底壳在工程应用阶段,目前主要有:冲压成之一,日前是唯一未能大批量塑料化的部件,塑料
万数据
内燃机与配件
2015年第3期
化前景非常广泛。
为了防止车辆运行过程中,飞起的异物撞击油
塑料油底壳的工程应用,目前国内外均在持续底壳,要求油底壳必须有一定的防撞击能力;同时
研究。部分柴油发动机上,已有大批量应用,比如考虑到发动机在装配过程中的支持作用,也要求油
康明斯ISF系列2.8升和3.8升4缸柴油发动机,底壳能够承受一定的静载荷能力。
锡柴CA6L发动机、重汽WD615发动机等等。3油底壳布置形式和使用工况介绍
2塑料油底壳应用的优缺点
3.1油底壳的形式
2.1塑料油底壳应用的优势
在零部件重量方面,与铝合金压铸油底壳相
比,塑料油底壳的重量会减轻30%~60%。在生
产成本方面,塑料油底壳不仅可以减少模具制造的
油底亮
油底壳
费用,而且也省略了铝合金油底壳压铸后的机械加
工工序,仅塑料模具一项可以节约的费用就相当可
图1
观,塑料模具的使用寿命是铝合金模具使用寿命的
图1:油底壳仅存储机油。
10倍,其生产成本应比铝合金油底壳低10%
图2:油底壳存储机油同时,承担结构件的
40%。在模块化设计方面,塑料油底壳还可以集成功能。
收集器、机油滤清器座及机油挡板等,进一步减少3.2油底売使用工况要求
了空间占用、生产制造费用和装配费用。另外塑料
1)存储机油。要求具有耐机油,抗外部水分、
油底壳噪声方面,明显优于冲压和压铸油底壳。
盐分的腐蚀能力。
2)保证一定的安装精度和尺寸稳定性。在
近几年,塑料油底壳的材料取得较大的发展,40℃-150℃的温度范围内,满足功能性,同时保
各主机厂可根据使用工况,选择合理的材料。其中
Dupont利用已有的PA66、PA6PPA等尼龙材料正尺寸的稳定型。
增加新聚酯结构?,大大提升了材料性能,在耐
3)具备一定的机械性能(强度和刚度)。例
高温方面取得明显成果。其他材料厂家如DSM、
如:耐爆破压力、抵抗跌落、碎石冲击能力、耐久
Rhodia等,在材料配方上也有不错选择,目前最
性、无泄露(抗蠕变性)等等。
新SAE文献显示,已开发出一款新尼龙材料,4国内外塑料油底壳技术应用情况
在各方面性能都不错,预计会推动未来塑料化进
目前塑料油底壳主要应用在柴油机方面,油底
步发展。可以说材料技术的不断革新,为油底壳的壳功能简单,部分塑料油底壳也集成了其他零部
塑料化提供了坚实基础。
件,比如:吸油盘、机油滤清器座、密封垫片、固
2.2塑料油底壳应用的风险点
定螺栓等。与同尺寸铝制油底壳相比,成本能节约
塑料油底壳在应用过程中,同样存在着问题。5%-25%。目前批产的塑料油底売产品有:康
主要是由于油底売设计日益复杂化,在承担存储机明斯L10发动机、 Navistar NGD发动机、 Detroit60
油功能同时,也承担着结构件的功能。譬如:与变发动机,国内的一汽锡柴CA6DL发动机、重汽
速箱体连接、为外围部件提供固定点、承担发动机WD615发动机等等。下面简单介绍下各量产油底
的支撑点等等。主要涉及的问题点有
壳的情况。
1)强度问题。
4.1国外塑料油底壳应用情况
与变速箱壳体连接的强度、对周围部件提供固
4.1.1康明