RU2118692C1

RU2118692C1 - Manifold-evaporator

Info

Publication number: RU2118692C1
Application number: RU94010070A
Authority: RU
Inventors: Юрий Васильевич Макаров
Original assignee: Юрий Васильевич Макаров
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 1994-03-18
Publication date: 1998-09-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines. SUBSTANCE: manifold-evaporator has common flange for connection to engine with exhaust and suction branch pipes. Exhaust branch pipes are connected with exhaust housing, and suction branch pipes, with suction housing. Suction (inner) housing is arranged inside exhaust (outer) housing. Housings form hermetically sealed space and are united by common flange on which carburetor is mounted. Two branch pipes with flange are welded to outer (exhaust) housing. Exhaust pipe with muffler is connected to this flange. EFFECT: complete evaporation of fuel mixture, reduced toxicity of exhaust gases, reduced exhaust noise. 9 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению. The invention relates to engine building.

Известен коллектор-парообразователь, имеющий общий фланец для крепления к двигателю, который выхлопными патрубками соединен с выхлопным корпусом (центральная часть выхлопного коллектора прямоугольной формы), а всасывающими патрубками соединен с всасывающим корпусом (центральная часть всасывающего коллектора прямоугольной формы) патент Англии N 1439832, F 02 M 31/08, оп. 1976. Known collector-steam generator having a common flange for fastening to the engine, which is connected by exhaust pipes to the exhaust housing (the central part of the exhaust manifold is rectangular in shape), and by suction pipes connected to the suction body (the central part of the intake manifold is rectangular) England patent N 1439832, F 02 M 31/08, op. 1976.

В известном коллекторе-парообразователе выхлопной корпус расположен под всасывающим, на фланце последнего расположен карбюратор. In the known steam collector, the exhaust housing is located under the suction, a carburetor is located on the flange of the latter.

Известное устройство имеет низкую эффективность вследствие низкой утилизации тепловой энергии выхлопных газов. Известный коллектор не позволяет снизить токсичность выхлопных газов. The known device has low efficiency due to the low utilization of thermal energy of the exhaust gases. Known collector does not reduce exhaust toxicity.

Задача изобретения - повышение эффективности. The objective of the invention is to increase efficiency.

Поставленная задача достигается тем, что в коллекторе-преобразователе, имеющем общий фланец для крепления к двигателю, который выхлопными патрубками соединен с выхлопным корпусом, (корпус выхлопного коллектора), а всасывающими патрубками соединен с всасывающим корпусом (корпус всасывающего коллектора), всасывающий корпус расположен внутри выхлопного корпуса и они объединены общим фланцем, на котором расположен карбюратор, причем, между корпусами выполнена герметичная полость, кроме того, к наружному корпусу пристыкованы патрубки с фланцем для крепления выхлопной трубы. This object is achieved in that in the converter manifold having a common flange for mounting to the engine, which is connected to the exhaust housing by exhaust pipes (exhaust manifold housing), and the intake manifolds are connected to the intake housing (intake manifold housing), the suction housing is located inside exhaust housing and they are combined by a common flange on which the carburetor is located, moreover, a tight cavity is made between the housings, in addition, nozzles with flanges are docked to the outer housing ntsem for fastening the exhaust pipe.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1, 2 и 3 коллектор-парообразователь изображен в трех проекциях; на фиг. 4 дано вертикальное сечение корпусов коллектора по оси одного из каналов карбюратора; на фиг. 5 - вертикальное сечение корпусов коллектора по оси двух каналов карбюратора; на фиг. 6 изображен вид корпусов коллектора сверху и пунктирными линиями показано расположение всасывающих и выхлопных патрубков; на фиг. 7, 8 и 9 показаны те же сечения и вид корпусов коллектора с дополнительными трубками теплообменниками во внутреннем корпусе. The invention is illustrated in the drawing, where in FIG. 1, 2 and 3, the collector-steam generator is depicted in three projections; in FIG. 4 shows a vertical section of the collector bodies along the axis of one of the carburetor channels; in FIG. 5 is a vertical section of the collector bodies along the axis of two carburetor channels; in FIG. 6 shows a top view of the collector bodies and dashed lines show the location of the suction and exhaust pipes; in FIG. 7, 8 and 9 show the same section and view of the collector bodies with additional tubes and heat exchangers in the inner case.

Коллектор-парообразователь состоит из общего фланца 1, к которому приварены выхлопные патрубки 2 и всасывающие патрубки 3. Противоположными концами выхлопные патрубки приварены к выхлопному (наружному) корпусу 4 коллектора. Общий фланец 1 коллектора имеет отверстия 5 для крепления его к двигателю (головке цилиндров двигателя) с помощью шпилек. Фланец 1, кроме того, имеет щели (не показаны) между патрубками для компенсации температурных расширений. The collector-steam generator consists of a common flange 1, to which the exhaust pipes 2 and the suction pipes 3 are welded. At the opposite ends, the exhaust pipes are welded to the exhaust (outer) body 4 of the collector. The common collector flange 1 has openings 5 for fastening it to the engine (engine cylinder head) using studs. Flange 1, in addition, has slots (not shown) between the nozzles to compensate for thermal expansion.

Всасывающие патрубки 3 противоположными концами герметично приварены к всасывающему (внутреннему) корпусу 6 коллектора. Причем, всасывающие патрубки проходят через стенки выхлопного (наружного) 4 корпуса с обеспечением их взаимной герметичности. Suction nozzles 3 opposite ends hermetically welded to the suction (inner) body 6 of the collector. Moreover, the suction pipes pass through the walls of the exhaust (external) 4 housing with ensuring their mutual tightness.

Внутренний и наружный корпуса коллектора в верхней части приварены к общему фланцу 7 таким образом, что между ними образована герметичная полость 8. The inner and outer collector bodies in the upper part are welded to a common flange 7 in such a way that a tight cavity 8 is formed between them.

На фланце 7 через прокладку 9 и уплотнение 10 установлен карбюратор (не показан). Карбюратор крепится к фланцу с помощью шпилек 11, которые закреплены на фланце 7. A carburetor (not shown) is mounted on flange 7 through gasket 9 and seal 10. The carburetor is attached to the flange using studs 11, which are mounted on the flange 7.

Прокладка 9 является стандартной и она выполнена из пластмассы. Gasket 9 is standard and it is made of plastic.

В нижней части выхлопного (наружного) корпуса в его днище вварены патрубки 12, имеющие общий фланец 13 для крепления к стандартной выхлопной трубе (не показана). In the lower part of the exhaust (outer) body, pipes 12 are welded into its bottom having a common flange 13 for attachment to a standard exhaust pipe (not shown).

Таким образом, внутренний и наружный корпусы коллектора образуют теплообменник. Для повышения эффективности теплопередачи во всасывающем (внутреннем) корпусе могут быть установлены сквозные газопроводные трубки 14. Thus, the inner and outer manifold bodies form a heat exchanger. To increase the efficiency of heat transfer in the suction (inner) body can be installed through gas pipes 14.

Газопроводные трубки установлены по оси выхлопных патрубков и они вварены в стенки внутреннего корпуса герметично. Для увеличения пути движения выхлопных газов в герметичной полости установлен экран 15, обеспечивающий направленное движение выхлопных газов в выхлопную трубу. Внутренний корпус имеет полость 16, из которой топливовоздушная смесь по патрубкам 3 подается в двигатель. Gas pipes are installed along the axis of the exhaust pipes and they are hermetically welded into the walls of the inner casing. To increase the path of movement of exhaust gases in a sealed cavity mounted screen 15, which provides directional movement of exhaust gases into the exhaust pipe. The inner housing has a cavity 16, from which the air-fuel mixture is supplied through the nozzles 3 to the engine.

Коллектор-парообразователь выполнен сварным из стальных или дюралевых труб или и он изготавливается литым из чугуна, или алюминиевого сплава. Весь коллектор с выхлопными и всасывающими патрубками вместе с наружным корпусом может иметь теплоизоляцию (из пористой керамики, стекловаты или углеволокна). Теплоизоляция не показана для упрощения иллюстраций. The collector-steam generator is made of welded steel or duralumin pipes or it is made of cast iron or aluminum alloy. The entire collector with exhaust and suction pipes together with the outer casing can be insulated (made of porous ceramic, glass wool or carbon fiber). Thermal insulation is not shown for simplicity of illustration.

Коллектор-парообразователь крепят с помощью шпилек общим фланцем 1 к головке цилиндров стандартного автомобильного двигателя (например, ВАЗ-2108) через обычную прокладку. На фланец 7 через прокладку 9 устанавливают карбюратор, а к фланцу 13 пристыковывают выхлопную трубу. После чего коллектор готов к работе. Первые минуты его работы, когда теплообменник не прогрелся; коллектор работает, как стандартный автомобильный коллектор. Но благодаря высокой температуре выхлопных газов около 600-650^oC на входе в патрубки коллектора, они интенсивно прогреваются, что вызывает прогрев корпусов коллектора и всасывающих патрубков.The collector-steam generator is attached using pins with a common flange 1 to the cylinder head of a standard automobile engine (for example, VAZ-2108) through a conventional gasket. A carburetor is installed on the flange 7 through the gasket 9, and the exhaust pipe is docked to the flange 13. Then the collector is ready for operation. The first minutes of its operation when the heat exchanger has not warmed up; the collector works like a standard automobile collector. But due to the high temperature of the exhaust gases at about 600-650 ^o C at the entrance to the manifold pipes, they are heated up intensively, which causes the heating of the manifold bodies and the suction pipes.

Выхлопные газы, выходя из выхлопных патрубков в герметичную полость 8 между корпусами 6 и 4, интенсивно нагревают стенки всасывающего (внутреннего) корпуса 6. Причем, выхлопные газы направлены не на всю плоскость стенки корпуса, а на его угол или на грань корпуса, которые затеняют только половину или четверть сечения выхлопного патрубка. Поэтому не возникает обратной ударной волны в выхлопной патрубок, которая могла бы резко увеличить сопротивление движению выхлопных газов. The exhaust gases, leaving the exhaust pipes in a sealed cavity 8 between the housings 6 and 4, intensively heat the walls of the suction (inner) housing 6. Moreover, the exhaust gases are directed not to the entire plane of the housing wall, but to its angle or to the edge of the housing, which obscure only half or quarter cross-section of the exhaust pipe. Therefore, there is no back shock wave in the exhaust pipe, which could dramatically increase the resistance to movement of the exhaust gases.

Для уменьшения аэродинамического сопротивления и лучшей теплопередачи во внутреннем корпусе могут быть установлены газопроводные трубки 14. Экран 15 обеспечивает наиболее полное омывание выхлопными газами внутреннего корпуса, улучшая теплообмен газов: выхлопных в вакуумной полости и рабочей смеси во внутренней полости 16 внутреннего корпуса. To reduce aerodynamic drag and better heat transfer, gas tubes 14 can be installed in the inner case 14. The screen 15 provides the most complete washing by the exhaust gases of the inner case, improving the heat exchange of gases: exhaust in the vacuum cavity and the working mixture in the inner cavity 16 of the inner case.

Рабочая смесь от карбюратора поступает в полость 16, где из бензовоздушной смеси (мелкодисперсного аэрозольного состояния) превращается в паровоздушную смесь. В полости 16 может быть установлен турбулизатор (неподвижные лопатки, не показаны). The working mixture from the carburetor enters the cavity 16, where from a gas mixture (fine aerosol state) is converted into a vapor-air mixture. A turbulator can be installed in the cavity 16 (fixed blades, not shown).

Стенки внутреннего корпуса нагреваются выхлопными газами до высокой температуры, обеспечивающей полное испарение бензина. The walls of the inner case are heated by exhaust gases to a high temperature, which ensures the complete evaporation of gasoline.

Температура нагрева стенок более 200^oC. Хорошая теплопередача металла и нагрев всасывающих патрубков обеспечивает сохранение бензина (и других жидких топлив) в парообразном состоянии на всем их пути до камеры сгорания. Температура более 200^oC нужна для полного парообразования. Некоторые фракции бензина полностью выкипают при температуре около 200^oC.The temperature of the walls is more than 200 ^o C. The good heat transfer of the metal and the heating of the suction pipes ensures the preservation of gasoline (and other liquid fuels) in a vaporous state along their entire path to the combustion chamber. A temperature of more than 200 ^o C is needed for complete vaporization. Some fractions of gasoline completely boil away at a temperature of about 200 ^o C.

Самовоспламенение бензина возникает при температурах более 500^oC, поэтому возгорание его во внутренней полости коллектора и патрубках не происходит.Self-ignition of gasoline occurs at temperatures above 500 ^o C, so its ignition in the inner cavity of the collector and nozzles does not occur.

В полости 16 и в горячих всасывающих патрубках выхлопными газами двигателя, создается бензогаз из аэрозольной рабочей топливовоздушной смеси, посредством ее перегрева выше температуры испарения топлива. In the cavity 16 and in the hot suction nozzles by the exhaust gases of the engine, gas gas is created from the aerosol working air-fuel mixture by overheating it above the temperature of fuel evaporation.

Предлагаемый коллектор позволяет обычному автомобильному двигателю с батарейным зажиганием работать на авиационном керосине, на тракторном керосине или на дизтопливе. The proposed collector allows a conventional automotive engine with battery ignition to work on aviation kerosene, tractor kerosene or diesel fuel.

В случае работы на солярке в газообразующей камере образуется газообразная топливовоздушная смесь, легко воспламеняемая в цилиндре при невысокой степени сжатия (7-10) с помощью стандартной свечи зажигания. When working on diesel fuel, a gaseous air-fuel mixture is formed in the gas-generating chamber, which is easily flammable in the cylinder at a low compression ratio (7-10) using a standard spark plug.

Предложенное устройство обеспечивает полное парообразование топливной смеси. Оно снижает токсичность выхлопных газов благодаря интенсивному процессу горения бензопара в камере сгорания. Кроме того, снижается уровень шума выхлопных газов вследствие потери выхлопными газами их энергии на теплообмен и на сопротивление в теплообменнике. The proposed device provides complete vaporization of the fuel mixture. It reduces the toxicity of exhaust gases due to the intensive combustion process of the gas pair in the combustion chamber. In addition, the noise level of the exhaust gases is reduced due to the loss by the exhaust gases of their energy for heat transfer and resistance in the heat exchanger.

Claims

A steam generator having a common flange for attachment to an engine, which is connected by an exhaust pipe to an exhaust body, and a suction pipe is connected to a suction body, characterized in that the suction body is located inside the exhaust body and they are united by a common flange on which the carburetor is located, wherein a tight cavity is made between the housings, in addition, pipes with a flange for attaching the exhaust pipe are docked to the outer housing.