RU30856U1 - Выпускной коллектор для двигателя внутреннего сгорания - Google Patents

Description

«« ,.йй111

МПК7 F01N7/10

ВЫПУСКНОЙ КОЛЛЕКТОР ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО

Полезная модель относится к машиностроению, в частности двигателестроению и имеет отношение к конструкции элементов системы выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания (далее ДВС).

Известен выпускной коллектор ДВС автомобиля ВАЗ-2108, В.А. Вершигора и др. Автомобиль ВАЗ-2108, М., ЖОСААФ СССР, 1986, с. 27, который представляет собой литую массивную деталь из чугуна. Выпускной коллектор имеет присоединительные фланцы крепления, с одной стороны - к головке цилиндров двигателя, а с другой - к приёмной трубе тракта выпуска отработавших газов. В процессе работы ДВС коллектор подвергается значительному температурному воздействию со стороны выхлопных клапанов

Аналогичные конструкции выпускных коллекторов описаны в патентах США № 5347810, МПК5 F01N 7/10, 1994, № 5069036, МПК5 F01N 7/10, 1991, заявке ЕПВ (ЕР) 0049459, F02F 11/00, 1982.

Общим недостатком описанных выше устройств является их значительная металлоёмкость и теплоёмкость, т.е. в процессе работы ДВС их .массивная чугунная структура забирает значительное коли1Уес воАт л Ц которое необходимо в том случае, когда в трассе выхлопной системы предусмотрена установка каталитического нейтрализатора, что вызвано современными повышенными требованиями по предельно допустимому содержанию в отработавших газах ДВС вредных компонентов (продуктов неполного сгорания рабочей смеси).

Известны технические решения, позволяющие уменьшить теплоёмкость описанных конструкций коллекторов, см., например, заявку Японии № 63215809, МКИ4 F01N 7/10, 1988. Здесь во внутренней основной части

СГОРАНИЯ

коллектора, с образованием зазора относительно внутренних стенок коллектора, установлена тонкостенная труба. Но такой технический приём значительно усложняет конструкцию коллектора.

В современных конструкциях ДВС, в трассе выпуска которых предусмотрены каталитические нейтрализаторы, нашли широкое применение выпускные коллекторы облегчённой конструкции, штампованные из тонкого жаропрочного металлического листа, с приварными присоединительными фланцами, РСТ (WO) 90/06207, МКИ5 В23К 31/02, 1990; США № 4656830, МКИ4 F01N 3/18, 1987; Франция № 2644207, МКИ5 F01N 7/10, 1990; ФРГ № 4200611, МКИ5 F01N 7/10, 1993; ЕПВ (ЕР) 0623739, МКИ5 F01N 7/10, 1994.

Применение таких выпускных коллекторов, в сочетании с каталитическими нейтрализаторами различного типа, позволяет обеспечить выполнение жёстких международных требований по токсичности Евро-3 и Евро4. Технические трудности, которые возникают при изготовлении описанных коллекторов заключаются, в первую очередь в том, что необходимо соблюсти оптимальные с точки зрения гидравлических сопротивлений геометрические параметры - радиусы гиба отдельных труб, длины отдельных труб, их конкретное расположение в стеснённом пространстве моторного отсека и ряд других параметров. Поэтому, как правило, каждая из отдельных труб коллектора изготавливается путём сварки отдельных составляющих трубу элементов. При этом разъёмы могут быть как продольными, заявка Японии № 3-63644, МКИ5 F01N 7/10, 1991, (штампованные из двух половин), так и поперечными, ФРГ № 3720714, МКИ4 F01N 7/14, 1989 (когда каждая из труб сваривается из отдельных заранее формообразованных патрубков). Либо в законченной конструкции коллектора применены одновременно оба названных выше приёма, Франция № 2727466, МПК6 F01N 7/10, 1996.

В качестве прототипа выбран выпускной коллектор для ДВС легковых автомобилей, полезная модель России № 14974, МПК7 F01N 7/10, публ. в БИПМ № 25, от 10.09.2000, который содержит по крайней мере две проточные трубы, состоящие например из патрубков, скреплённых между собой сваркой, верхние концы которых соединены с впускными отверстиями ДВС через отверстия, по крайней мере одного фланца, а нижние концы патрубков, по крайней мере по два, соединены с коллекторными элементами, нижние концы

которых закреплены на нижнем выпускной фланце и через его отверстия сообщены с выпускными трубопроводами системы очистки газов, причём упомянутые патрубки обеих проточных труб выполнены из жаропрочного листового материала. Коллекторные элементы выполнены в виде воронок, при этом верхние концы обеих проточных труб закреплены на цельном впускном фланце. Нижний выпускной фланец выполнен из тонколистового материала, преимущественно из жаропрочной стали, с отбортовкой по его краям и отверстиям и вваренными бабышками в местах расположения крепёжных отверстий.

К недостаткам рассмотренного выпускного коллектора, как показала практика его эксплуатации на отдельных моделях автомобилей ВАЗ, следует отнести то, что изготовление отдельных труб коллектора из отдельных патрубков, которые в свою очередь сварены из нескольких коротких или прямолинейных отрезков труб, с последующей их сваркой, приводит к неоптимальным геометрическим параметрам коллектора в целом, что увеличивает гидравлические сопротивления в выпускном тракте ДВС, снижает его мощность и крутящий момент. В частности, в прототипе патрубок первого цилиндра сварен из двух изогнутых отрезков труб, патрубки второго и третьего цилиндров сварены из двух отрезков труб, а патрубок четвёртого цилиндра сварен из четырёх отрезков труб, два из которых прямолинейные, а два криволинейные, загнутые по радиусу.

Для устранения названного нежелательного явления, в известном выпускном коллекторе предлагается не только составить его конструкцию из цельных отдельных патрубков, но и оптимизировать при этом их геометрические параметры, особенно в зоне гиба ка кдого отдельного патрубка, с целью достижения минимальных гидропотерь в тракте системы выпуска отработавших газов.

Сущность полезной модели заключается в том, что в известном выпускном коллекторе, содержащем по крайней мере две проточные трубы, одна из которых образована сходящимися на выходе патрубками первого и четвёртого цилиндров ДВС, а другая образована сходящимися на выходе патрубками второго и третьего цилиндров, верхние концы которых соединены с впускными отверстиями ДВС через отверстия, по крайней мере одного фланца.

а нижние концы труб закреплены на нижнем выпускной фланце и через его отверстия сообщены с выпускными трубопроводами системы очистки газов, причём трубы выполнены из жаропрочного листового материала, каждый из отдельных патрубков выполнен из цельного отрезка тонкостенной жаропрочной трубы, при этом радиусы гиба патрубков первого и четвёртого цилиндров составляют 1,8...2,2 диаметра патрубка в месте его гиба, а патрубки второго и третьего цилиндров выполнены прямолинейными.

Сущность полезной модели иллюстрируется на фиг, 1 и 2.

Выпускной коллееторе содержит по крайней мере две проточные трубы 1 и 2, одна из которых образована сходящимися на выходе патрубками 3 и 4, соответственно первого и четвёртого цилиндров ДВС, а другая образована сходящимися на выходе патрубками 5 и 6, соответственно второго и третьего цилиндров, верхние концы которых соединены с впускными отверстиями ДВС через отверстия, по крайней мере одного фланца 7, а нижние концы труб закреплены на нижнем выпускной фланце 8 и через его отверстия сообщены с выпускными трубопроводами системы очистки газов, причём трубы 1 и 2 выполнены из жаропрочного листового материала. Каждый из отдельных патрубков 3...6 выполнен из цельного отрезка тонкостенной жаропрочной трубы, при этом радиусы гиба патрубков 3 и 4 первого и четвёртого цилиндров составляют 1,8...2,2 диаметра патрубка в месте его гиба, а патрубки 5 и 6 второго и третьего цилиндров выполнены прямолинейными.

При таком конструктивном исполнении достигаются минимальные гидропотери в тракте выпуска ДВС, что приводит к повышению мощности и увеличению крутящего момента ДВС.

Предложенное техническое решение промышленно применимо, поскольку оно может быть использовано промышленным способом в автомобилестроении и других областях народного хозяйства, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо.

Работает устройство обычным образом.

На такте выпуска отработавших газов из цилиндров двигателя, когда выпускной клапан открыт, горячие отработавшие газы вытесняются в выпускной коллектор, далее поступают в каталитический нейтрализатор, просачиваются через его активное вещество и в достаточной мере очищенные

от вредных веществ поступают в глушитель (тушители если в тракте выпуска их несколько), теряют при этом часть звуковой энергии, после чего выводятся в атмосферу.

Использование заявленного технического решения позволяет создать недорогую и компактную конструкцию эффективного выпускного коллектора, повысить конкурентоспособность отечественных автомобилей за счёт соответствия их экологической безопасности мировым стандартам, снизить загрязнение воздуха в населённых пунктах токсичными компонентами отработавших газов автотранспортных средств, силовой афегат которых выполнен на базе ДВС.

Claims (1)

1. Выпускной коллектор для двигателя внутреннего сгорания, содержащий по крайней мере две проточные трубы, одна из которых образована сходящимися на выходе патрубками первого и четвертого цилиндров ДВС, а другая образована сходящимися на выходе патрубками второго и третьего цилиндров, верхние концы которых соединены с впускными отверстиями ДВС через отверстия, по крайней мере одного фланца, а нижние концы труб закреплены на нижнем выпускной фланце и через его отверстия сообщены с выпускными трубопроводами системы очистки газов, причем трубы выполнены из жаропрочного листового материала, отличающийся тем, что каждый из отдельных патрубков выполнен из цельного отрезка тонкостенной жаропрочной трубы, при этом радиусы гиба патрубков первого и четвертого цилиндров составляют 1,8-2,2 диаметра патрубка в месте его гиба, а патрубки второго и третьего цилиндров выполнены прямолинейными.