RU72274U1

RU72274U1 - EXHAUST MANIFOLD FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: RU72274U1
Application number: RU2007122649/22U
Authority: RU
Inventors: Вениамин Владимирович Гребнев (RU); Вениамин Владимирович Гребнев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "РОССКАТавто"
Priority date: 2007-06-15
Filing date: 2007-06-15
Publication date: 2008-04-10

Abstract

1. Выпускной коллектор для двигателя внутреннего сгорания, содержащий присоединительный фланец крепления коллектора к корпусу двигателя внутреннего сгорания и фланец крепления коллектора к трассе выпуска отработавших газов, при этом в окнах присоединительного фланца смонтированы отдельные выпускные патрубки, выполненные из жаропрочного листового материала, отличающийся тем, что каждый из отдельных патрубков выполнен из цельного отрезка тонкостенной жаропрочной трубы, окна присоединительного фланца и размещенная в них присоединительная часть выпускных патрубков имеют сечение в виде продолговатых отверстий с скругленными боковыми торцами, сопряженными прямолинейными участками, присоединительная часть каждого из патрубков сопрягается с его цилиндрической частью посредством диффузорного участка, выходные концы всех выпускных патрубков сходятся в общей газосмесительной камере, на выходе которой смонтирован присоединительный фланец с общим выпускным отверстием, при этом газосмесительная камера образована двумя симметричными, отштампованными из жаропрочного листового материала полукорпусами, скрепленными между собой, а также с выходными концами патрубков и присоединительным фланцем неразъемно, например, сваркой.2. Выпускной коллектор по п.1, отличающийся тем, что фланцы снабжены кронштейнами крепления термозащитнго экрана.1. An exhaust manifold for an internal combustion engine, containing a connecting flange for attaching the manifold to the body of the internal combustion engine and a flange for attaching the manifold to the exhaust gas outlet, while separate exhaust pipes are mounted in the windows of the connecting flange, made of heat-resistant sheet material, characterized in that each of the individual branch pipes is made of a single piece of a thin-walled heat-resistant pipe, the openings of the connecting flange and the connecting part of the outlet pipes placed in them have a cross section in the form of oblong holes with rounded side ends, conjugated by straight sections, the connecting part of each of the pipes is mated with its cylindrical part by means of a diffuser section, the outlet ends of all outlet pipes converge in a common gas mixing chamber, at the outlet of which a connecting flange with a common outlet is mounted, while the gas mixing chamber The ra is formed by two symmetrical half-shells stamped from heat-resistant sheet material, fastened to each other, as well as to the outlet ends of the branch pipes and the connecting flange, inseparably, for example, by welding. The exhaust manifold according to claim 1, characterized in that the flanges are equipped with brackets for fastening the heat shield.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, а именно двигателестроению и имеет отношение к конструкции элементов системы выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания (далее ДВС), в состав которой, для выполнения жестких норм по токсичности, входит подпольный каталитический нейтрализатор.The utility model relates to mechanical engineering, namely engine building, and relates to the design of the elements of the exhaust system of an internal combustion engine (hereinafter ICE), which, in order to meet stringent toxicity standards, includes an underground catalytic converter.

Предшествующий созданию заявляемой полезной модели уровень техники включает следующую патентную информацию.Prior to the creation of the claimed utility model, the prior art includes the following patent information.

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 приемной трубе тракта выпуска отработавших газов. В процессе работы ДВС коллектор подвергается значительному температурному воздействию со стороны выхлопных клапанов ДВС.A well-known exhaust manifold of the internal combustion engine of a VAZ-2108 automobile, V.A. Vershigor, etc. "VAZ-2108 automobile", M., ZhOSAAF USSR, 1986, p.27, which is a massive cast part made of cast iron. The exhaust manifold has mounting flanges, on the one hand to the cylinder head of the engine, and on the other hand to the exhaust pipe of the exhaust pipe. During the operation of the internal combustion engine, the collector is exposed to significant temperature effects from the exhaust valves of the internal combustion engine.

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.Similar designs of exhaust manifolds are described in US patents No. 5347810, IPC5 F01N 7/10, 1994, No. 5069036, IPC5 F01N 7/10, 1991, application EPO (EP) 0049459, F02F 11/00, 1982.

Общим недостатком описанных выше устройств является их значительная металлоемкость и теплоемкость, т.е. в процессе работы ДВС их массивная чугунная структура забирает значительное количество тепла, 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).A common drawback of the devices described above is their significant metal consumption and heat capacity, i.e. during the operation of the internal combustion engine, their massive cast-iron structure takes a significant amount of heat, which is necessary if a catalytic converter is provided in the exhaust system, which is caused by modern high requirements for the maximum permissible content of internal combustion engine exhaust gases (products of incomplete combustion of the working mixture )

Известны технические решения, позволяющие уменьшить теплоемкость описанных конструкций коллекторов, см., например, заявку Known technical solutions to reduce the heat capacity of the described designs of the collectors, see, for example, application

Японии №63-215809, МКИ4 F01N 7/10, 1988. Здесь во внутренней основной части коллектора, с образованием зазора относительно внутренних стенок коллектора, установлена тонкостенная труба. Но такой технический прием значительно усложняет конструкцию коллектора.Japan No. 63-215809, MKI4 F01N 7/10, 1988. Here, in the inner main part of the collector, with the formation of a gap relative to the inner walls of the collector, a thin-walled pipe is installed. But this technique greatly complicates the design of the collector.

В современных конструкциях ДВС, в трассе выпуска которых предусмотрены каталитические нейтрализаторы, нашли широкое применение выпускные коллекторы облегченной 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.In modern ICE designs, with catalytic converters provided for in the exhaust route, exhaust manifolds of lightweight construction, stamped from a thin heat-resistant metal sheet, with welded connecting flanges, PCT (WO) 90/06207, MKI5 V23K 31/02, 1990 are widely used; US No. 4656830, MKI4 F01N 3/18, 1987; France No. 264207, MKI5 F01N 7/10, 1990; Germany No. 4200611, MKI5 F01N 7/10, 1993; EPO (EP) 0623739, MKI5 F01N 7/10, 1994.

Применение таких выпускных коллекторов, в сочетании с каталитическими нейтрализаторами различного типа, позволяет обеспечить выполнение жестких международных требований по токсичности Евро-3 и Евро-4. 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 стесненном пространстве моторного отсека и ряд других параметров. Поэтому, как правило, каждая из отдельных труб коллектора изготавливается путем сварки отдельных составляющих трубу элементов. При этом разъемы 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 приема, Франция №2727466, МПК6 F01N 7/10, 1996.The use of such exhaust manifolds, in combination with various types of catalytic converters, makes it possible to meet the stringent international toxicity requirements of Euro-3 and Euro-4. The technical difficulties that arise in the manufacture of the described collectors are, first of all, that it is necessary to observe the geometric parameters that are optimal from the point of view of hydraulic resistances - the bending radii of individual pipes, the lengths of individual pipes, their specific location in the cramped space of the engine compartment and a number of other parameters . Therefore, as a rule, each of the individual pipes of the collector is made by welding the individual components of the pipe elements. In this case, the connectors can be either longitudinal, Japanese application No. 3-63644, MKI5 F01N 7/10, 1991, (stamped from two halves), and transverse, Germany No. 3720714, MKI4 F01N 7/14, 1989 (when each of the pipes welded from individual preformed pipe fittings). Or in the finished design of the collector, both of the above techniques are applied simultaneously, France No. 2727466, IPC6 F01N 7/10, 1996.

Анализ уровня техники по России дал следующие результаты.An analysis of the state of the art in Russia gave the following results.

Известен выпускной коллектор для ДВС легковых автомобилей, преимущественно семейства ВАЗ, свидетельство на полезную модель №10783, МПК6 F01N 7/10, опубликовано 16.08.1999, содержащий две проточные трубы, верхние концы которых соединены с выпускными отверстиями цилиндров ДВС, а нижние соединены с коллекторными элементами, нижние концы которых закреплены на нижнем фланце и через его отверстия сообщаются с выпускными трубопроводами. Проточные трубы состоят из патрубков, скрепленных между собой сваркой, верхние концы которых соединены с вышеупомянутыми выпускными отверстиями ДВС через отверстия во фланцах, на которых закреплены патрубки, при этом верхние концы патрубков первой проточной трубы закреплены на боковых соединительных фланцах и сообщены через отверстия с отверстиями первого и четвертого цилиндров ДВС, а верхние концы патрубков второй проточной трубы закреплены на среднем соединительном фланце и сообщены через его отверстия с отверстиями второго и третьего цилиндров ДВС, причем вышеупомянутые коллекторные элементы выполнены в форме тройника, а оба патрубка второй проточной трубы соединены между собой по линии контакта наиболее удаленной от цилиндров части стенки посредством сварки. Патрубки обеих проточных труб выполнены из жаропрочного листового материала, а фланцы выполнены из обычной углеродистой стали, например СТ-20.Known exhaust manifold for the internal combustion engine of cars, mainly the VAZ family, certificate for utility model No. 10783, MPK6 F01N 7/10, published 08.16.1999, containing two flow pipes, the upper ends of which are connected to the exhaust openings of the internal combustion engine cylinders, and the lower ones are connected to the manifold elements whose lower ends are fixed to the lower flange and through its openings are in communication with the exhaust pipes. Flow pipes consist of nozzles fastened together by welding, the upper ends of which are connected to the aforementioned ICE exhaust openings through holes in the flanges on which the pipes are fixed, while the upper ends of the pipes of the first flow pipe are fixed to the side connecting flanges and communicated through holes with openings of the first and the fourth cylinder of the internal combustion engine, and the upper ends of the nozzles of the second flow pipe are fixed on the middle connecting flange and communicated through its openings with holes of the second and third cylinder of the internal combustion engine, the aforementioned manifold elements being made in the form of a tee, and both nozzles of the second flow pipe are interconnected along the contact line of the wall part farthest from the cylinders by welding. The nozzles of both flow tubes are made of heat-resistant sheet material, and the flanges are made of ordinary carbon steel, for example ST-20.

Известен выпускной коллектор для ДВС легковых автомобилей, преимущественно семейства ВАЗ, свидетельство на полезную модель №14975, МПК7 F01N 7/10, опубликовано 10.09.2000, содержащий две проточные трубы, одна из которых состоит из патрубков, соединенных между собой посредством сварки, верхние концы которых закреплены на верхних боковых впускных соединительных фланцах и сообщены через отверстия в них с отверстиями первого и четвертого цилиндров ДВС, при этом верхние концы другой проточной трубы закреплены на верхнем среднем впускном соединительном фланце и соединены через отверстия в нем с отверстиями второго и третьего цилиндров ДВС, а нижние концы проточных труб соединены с коллекторными элементами.Known exhaust manifold for the internal combustion engine of cars, mainly the VAZ family, certificate for utility model No. 14975, MPK7 F01N 7/10, published 10.09.2000, containing two flow pipes, one of which consists of nozzles interconnected by welding, the upper ends which are fixed on the upper lateral inlet connecting flanges and communicated through holes in them with the holes of the first and fourth cylinders of the engine, while the upper ends of the other flow pipe are fixed on the upper middle inlet connecting m flange and connected through holes in it with the holes of the second and third cylinders of the internal combustion engine, and the lower ends of the flow pipes are connected to the collector elements.

нижние концы которых закреплены на нижнем выпускном фланце и через его отверстия сообщены с выпускными отверстиями трубопровода системы очистки газов, причем коллекторный элемент выполнен в форме тройника, при этом проточные трубы выполнены из жаропрочного листового материала. Одна из проточных труб и коллекторный элемент выполнены как одно целое в форме тройника, два конца которого закреплены на названных верхних впускных фланцах, а третий конец трубопровода соединен с упомянутым нижним выпускным фланцем. Верхние впускные фланцы и нижний выпускной фланец выполнены не менее чем из двух пластин, причем, например, нижняя пластина нижнего выпускного фланца соединена с нижними концами коллекторных элементов сваркой, а верхние пластины нижнего выпускного фланца, по крайней мере не менее одной, выполнены накладными, с возможностью их соединения с его нижней пластиной, посредством сварки.the lower ends of which are mounted on the lower outlet flange and through its openings are in communication with the outlet openings of the pipeline of the gas treatment system, the collector element being made in the shape of a tee, while the flow pipes are made of heat-resistant sheet material. One of the flow pipes and the collector element are made in one piece in the form of a tee, the two ends of which are fixed to the said upper inlet flanges, and the third end of the pipeline is connected to the said lower outlet flange. The upper inlet flanges and the lower outlet flange are made of at least two plates, and, for example, the lower plate of the lower outlet flange is connected to the lower ends of the collector elements by welding, and the upper plates of the lower outlet flange of at least one are made overhead, with the possibility of their connection with its lower plate, by welding.

Известен выпускной коллектор для ДВС легковых автомобилей, преимущественно семейства ВАЗ, свидетельство на полезную модель №27409, МПК7 F01N 7/10, опубликовано 27.01.2003, содержащий две проточные трубы, один конец которых закреплен на одном верхнем фланце и соединен с выпускными отверстиями цилиндров ДВС, а нижние, по крайней мере по два, соединены с коллекторными элементами, нижние концы которых закреплены на нижнем фланце и через его отверстия сообщаются с выпускными трубопроводами. Данный выпускной коллектор снабжен компенсирующими элементами температурных деформаций, смонтированными на проточных трубах. Компенсирующий элемент температурных деформаций может быть выполнен в виде зиговки, сварных чашек, имеющих диаметр больше диаметра проточной трубы, либо в виде сильфона.Known exhaust manifold for the internal combustion engine of cars, mainly the VAZ family, certificate for utility model No. 27409, MPK7 F01N 7/10, published January 27, 2003, containing two flow pipes, one end of which is mounted on one upper flange and connected to the exhaust openings of the internal combustion engine cylinders and the lower, at least two, are connected to the collector elements, the lower ends of which are mounted on the lower flange and through its openings communicate with the exhaust pipelines. This exhaust manifold is equipped with compensating elements of thermal deformations mounted on flow pipes. The compensating element of thermal deformations can be made in the form of zigovka, welded cups having a diameter greater than the diameter of the flow pipe, or in the form of a bellows.

Известен выпускной коллектор для ДВС, свидетельство на полезную модель №30856, МПК7 F01N 7/10, опубликовано 10.07.2003, 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 Known exhaust manifold for internal combustion engines, certificate for utility model No. 30856, MPK7 F01N 7/10, published July 10, 2003, containing at least two flow pipes, one of which is formed by converging outlet pipes of the first and fourth internal combustion engine cylinders, and the other is formed by converging at the outlet with nozzles of the second and third cylinders, the upper ends of which

соединены с впускными отверстиями ДВС через отверстия, по крайней мере одного фланца, а нижние концы труб закреплены на нижнем выпускном 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.connected to the inlet of the internal combustion engine through the openings of at least one flange, and the lower ends of the pipes are fixed to the lower outlet flange and through its openings communicated with the exhaust pipes of the gas cleaning system, the pipes are made of heat-resistant sheet material, characterized in that each of the individual the nozzles are made of an integral segment of a thin-walled heat-resistant pipe, while the bending radii of the nozzles of the first and fourth cylinders are 1.8-2.2 of the diameter of the nozzle in the place of its bending, and the nozzles of the second and third th cylinders are made rectilinear.

Известен выпускной коллектор для ДВС, свидетельство на полезную модель №30857, МПК7 F01N 7/10, опубликовано 10.07.2003, содержащий по крайней мере две проточные трубы, одна из которых образована сходящимися на выходе патрубками первого и четвертого цилиндров ДВС, а другая образована сходящимся на выходе газоприемным тройником второго и третьего цилиндров, верхние концы которых соединены с впускными отверстиями ДВС через отверстия, по крайней мере одного фланца, а нижние концы труб и газоприемного тройника закреплены на нижнем выпускном фланце и через его отверстия сообщены с выпускными трубопроводами системы очистки газов, причем трубы выполнены из жаропрочного листового материала, отличающийся тем, что патрубки первого и четвертого цилиндров выполнены из цельного отрезка тонкостенной жаропрочной трубы, при этом радиусы гиба патрубков первого и четвертого цилиндров составляют 1,4-1,6 диаметра патрубка в месте его гиба и каждый из радиусов гиба расположен в одной плоскости, при этом нижний выпускной фланец представляет собой вырубную деталь из жаропрочного металлического материала.Known exhaust manifold for internal combustion engines, certificate for utility model No. 30857, MPK7 F01N 7/10, published July 10, 2003, containing at least two flow pipes, one of which is formed by converging at the outlet nozzles of the first and fourth cylinders of the internal combustion engine, and the other is formed by converging at the exit by a gas intake tee of the second and third cylinders, the upper ends of which are connected to the intake openings of the internal combustion engine through the openings of at least one flange, and the lower ends of the pipes and the gas intake tee are mounted on the lower exhaust flange and Without its openings, it is connected with the exhaust pipelines of the gas purification system, the pipes being made of heat-resistant sheet material, characterized in that the nozzles of the first and fourth cylinders are made of an integral segment of a thin-walled heat-resistant pipe, while the bending radii of the nozzles of the first and fourth cylinders are 1.4- 1.6 diameters of the pipe in the place of its bending and each of the bending radii is located in one plane, while the lower outlet flange is a die-cutting part made of heat-resistant metal material a.

Известен выпускной коллектор для ДВС, свидетельство на полезную модель №30858, МПК7 F01N 7/10, опубликовано 10.07.2003, содержащий по крайней мере две проточные трубы, одна из которых образована сходящимися на выходе патрубками первого и четвертого Known exhaust manifold for ICE, utility model certificate No. 30858, MPK7 F01N 7/10, published July 10, 2003, containing at least two flow pipes, one of which is formed by converging outlets of the first and fourth

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 всех патрубков одинаковые и каждый из радиусов гиба лежит в одной плоскости, а величина радиуса гиба составляет 1,4-1,6 наружного диаметра патрубка в месте гиба.ICE cylinders, and the other is formed by converging at the outlet pipes of the second and third cylinders, the upper ends of which are connected to the inlet of the ICE through the holes of at least one flange, and the lower ends of the pipes are fixed to the lower outlet flange and through its openings are in communication with the exhaust pipes of the system gas purification, and the pipes are made of heat-resistant sheet material, characterized in that each of the individual nozzles is made of an entire segment of a thin-walled heat-resistant pipe, while the bending radii all nozzles are the same and each of the bend radii lies in one plane, and the value of the bend radius is 1.4-1.6 of the outer diameter of the nozzle at the bend.

Известен 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, скрепленных 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, причем 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 крепежных отверстий.Known exhaust manifold for internal combustion engines of cars, utility model of Russia No. 14974, MPK7 F01N 7/10, publ. in BIPM No. 25, dated 10.09.2000, which contains at least two flow pipes, for example, consisting of nozzles fastened together by welding, the upper ends of which are connected to the intake openings of the internal combustion engine through the openings of at least one flange, and the lower ends of the pipes at least two are connected to the collector elements, the lower ends of which are fixed on the lower outlet flange and through its openings are in communication with the exhaust pipelines of the gas purification system, the above-mentioned pipes of both flow pipes being made of heat durable sheet material. The collector elements are made in the form of funnels, while the upper ends of both flow tubes are mounted on a solid inlet flange. The lower outlet flange is made of sheet material, mainly of heat-resistant steel, with flanging along its edges and holes and welded beads at the locations of the mounting holes.

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, The disadvantages of the considered exhaust manifold, as shown by the practice of its operation on individual models of VAZ automobiles, are the fact that the manufacture of individual manifold pipes from separate nozzles, which in turn are welded from several short or straight pipe sections, followed by their welding,

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 четвертого цилиндра сварен из четырех отрезков труб, два из которых прямолинейные, а два - криволинейные, загнутые по радиусу. Следует отметить и то, что смешение потоков выпускных газов от крайних и средних цилиндров ДВС осуществляется уже за нижним выпускным фланцем, для чего в систему выпуска отработавших газов необходимо введение дополнительного элемента - газосмесительной камеры, а это существенно увеличивает осевые размеры трассы системы выпуска и увеличивает ее материалоемкость (вес конструкции). Кроме того, входные окна (отверстия) в присоединительном к корпусу ДВС фланце имеют круглое сечение, как и примыкающие к фланцу стенки входных участков патрубков проточных труб, а именно в этом месте необходимо учитывать процессы формирования гидравлических сопротивлений, сводя их, по возможности, к минимуму.leads to non-optimal geometric parameters of the collector as a whole, which increases the hydraulic resistance in the exhaust path of the internal combustion engine, reduces its power and torque. In particular, in the prototype, the nozzle of the first cylinder is welded from two curved pipe segments, the nozzles of the second and third cylinders are welded from two pipe segments, and the nozzle of the fourth cylinder is welded from four pipe sections, two of which are straight, and curved, bent along the radius. It should be noted that the mixing of the exhaust gas flows from the extreme and middle cylinders of the internal combustion engine is already carried out behind the lower exhaust flange, which requires the introduction of an additional element, the gas mixing chamber, into the exhaust gas exhaust system, which significantly increases the axial dimensions of the exhaust system path and increases it material consumption (construction weight). In addition, the inlet windows (openings) in the flange connecting to the ICE case have a circular cross-section, as well as the walls of the inlet sections of the flow pipe nozzles adjacent to the flange, and it is in this place that the formation of hydraulic resistances must be taken into account, minimizing them as much as possible .

Технический результат, который достигается заявляемой полезной моделью, заключается в повышении акустических качеств системы выпуска отработавших газов, снижении гидравлических сопротивлений в тракте системы выпуска отработавших газов, уменьшении ее осевых габаритов и материалоемкости, увеличении на повышенных оборотах эффективной мощности ДВС, а также, как дополнительный технический результат, придании выпускному коллектору дополнительных функций.The technical result, which is achieved by the claimed utility model, is to improve the acoustic qualities of the exhaust system, reduce hydraulic resistance in the path of the exhaust system, reduce its axial dimensions and material consumption, increase the effective engine power at higher speeds, and also as an additional technical result, giving the exhaust manifold additional functions.

Для достижения указанного технического результата, в известном выпускном коллекторе предлагается оптимизировать форму сечения входных окон во фланце крепления коллектора к корпусу ДВС, выполнить отдельные патрубки цельными и минимальной длины и образовать в составе конструкции коллектора общую для всех патрубков газосмесительную камеру. Дополнительно предлагается ввести в To achieve the specified technical result, it is proposed in the well-known exhaust manifold to optimize the cross-sectional shape of the inlet windows in the flange of the manifold to the ICE housing, to make individual nozzles integral and of minimum length and form a gas mixing chamber common to all nozzles in the structure of the collector. Additionally, it is proposed to introduce

конструкцию обоих фланцев средства крепления к выпускному коллектору термозащитного экрана.the design of both flanges of the fastener to the exhaust manifold of the heat shield.

Сущность полезной модели заключается в том, что в известном выпускном коллекторе для двигателя внутреннего сгорания, содержащем присоединительный фланец крепления коллектора к корпусу двигателя внутреннего сгорания и фланец крепления коллектора к трассе выпуска отработавших газов, при этом в окнах присоединительного фланца смонтированы отдельные выпускные патрубки, выполненные из жаропрочного листового материала, каждый из отдельных патрубков выполнен из цельного отрезка тонкостенной жаропрочной трубы, окна присоединительного фланца и размещенная в них присоединительная часть выпускных патрубков имеют сечение в виде продолговатых отверстий с скругленными боковыми торцами, сопряженными прямолинейными участками, присоединительная часть каждого из патрубков сопрягается с его цилиндрической частью посредством диффузорного участка, выходные концы всех выпускных патрубков сходятся в общей газосмесительной камере, на выходе которой смонтирован присоединительный фланец с общим выпускным отверстием, при этом газосмесительная камера образована двумя симметричными, отштампованными из жаропрочного листового материала полукорпусами, скрепленными между собой, а также с выходными концами патрубков и присоединительным фланцем неразъемно, например, сваркой.The essence of the utility model lies in the fact that in the known exhaust manifold for an internal combustion engine containing a connecting flange for attaching the manifold to the body of the internal combustion engine and a flange for attaching the manifold to the exhaust path, separate outlet pipes made of heat-resistant sheet material, each of the individual nozzles is made of an integral segment of a thin-walled heat-resistant pipe, the window of the connecting fl Anza and the connecting part of the outlet pipes located in them have a section in the form of oblong holes with rounded side ends mated with straight sections, the connecting part of each of the pipes is mated to its cylindrical part by means of a diffuser section, the output ends of all the outlet pipes converge in a common gas mixing chamber, the outlet of which is mounted a mounting flange with a common outlet, while the gas mixing chamber is formed by two symmetrical half-shells stamped from heat-resistant sheet material, fastened together, as well as with the outlet ends of the nozzles and the connecting flange, are inseparable, for example, by welding.

Фланцы заявляемого коллектора могут быть снабжены кронштейнами крепления термозащитного экрана.The flanges of the inventive manifold can be equipped with brackets for mounting a heat shield.

Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".Comparison of the claimed technical solution with the prior art in scientific, technical and patent documentation as of the priority date in the main and related sections shows that the set of essential features of the claimed solution was not known, therefore, it meets the patentability condition of “novelty”.

Предложенное техническое решение может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо, The proposed technical solution can be manufactured industrially, efficiently, feasibly,

воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость". При этом промышленный выпуск полезной модели возможен на стандартном оборудовании с применением известных, хорошо отработанных технологий.reproducibly, therefore, meets the patentability condition “industrial applicability”. At the same time, the industrial production of a utility model is possible on standard equipment using well-known, well-established technologies.

Другие особенности и преимущества заявляемой полезной модели станут понятны из следующего детального описания, приведенного исключительно в форме не ограничивающего примера и со ссылкой на прилагаемые чертежи, иллюстрирующие предпочтительный вариант реализации, на которых показана схема заявляемого выпускного коллектора и его отдельных составляющих элементов.Other features and advantages of the claimed utility model will become apparent from the following detailed description, given solely in the form of a non-limiting example and with reference to the accompanying drawings, illustrating a preferred embodiment, which shows a diagram of the claimed exhaust manifold and its individual constituent elements.

На фиг.1-5 изображен заявляемый выпускной коллектор с выделением отдельных элементов его конструкции;Figure 1-5 shows the inventive exhaust manifold with the allocation of individual elements of its structure;

На фиг.6 и 7 показан присоединительный фланец крепления коллектора к корпусу ДВС;6 and 7 show the connecting flange of the collector to the engine body;

На фиг.8 и 9 показан фланец крепления коллектора к трассе выпуска отработавших газов;On Fig and 9 shows the flange of the mounting of the manifold to the exhaust path;

На фиг.10-12 представлена конструкция одного из выпускных патрубков;Figure 10-12 shows the design of one of the exhaust pipes;

На фиг.13-15 показана конструкция нижнего полукорпуса газосмесительной камеры (верхний полукорпус имеет зеркальное изображение).On Fig-15 shows the design of the lower half-housing of the gas mixing chamber (the upper half-housing has a mirror image).

Выпускной коллекторе содержит присоединительный фланец 1 крепления коллектора к корпусу ДВС (не показан) и фланец 2 крепления коллектора к трассе (не показана) выпуска отработавших газов. В окнах 3-6 присоединительного фланца 1 смонтированы отдельные выпускные патрубки 7-10, выполненные из жаропрочного листового материала. Каждый из отдельных патрубков 7, 8, 9 и 10 выполнен из цельного отрезка тонкостенной жаропрочной трубы. Окна 3-6 присоединительного фланца и размещенная в них присоединительная часть 11-14 выпускных патрубков 7-10 имеют сечение в виде продолговатых отверстий с скругленными боковыми торцами, The exhaust manifold comprises a connecting flange 1 for securing the manifold to the engine body (not shown) and a flange 2 for securing the manifold to the exhaust path (not shown). In the windows 3-6 of the connecting flange 1, separate outlet pipes 7-10 are mounted, made of heat-resistant sheet material. Each of the individual nozzles 7, 8, 9 and 10 is made of a single piece of thin-walled heat-resistant pipe. The windows 3-6 of the connecting flange and the connecting part 11-14 of the outlet pipes 7-10 located in them have a section in the form of elongated holes with rounded side ends,

сопряженными прямолинейными участками. Присоединительная часть 11-14 каждого из патрубков 7-10 сопрягается с его цилиндрической частью посредством диффузорного участка 15. Выходные концы 16-19 всех выпускных патрубков 7-10 сходятся в общей газосмесительной камере 20, на выходе которой смонтирован присоединительный фланец 2 с общим выпускным отверстием 21, при этом газосмесительная камера 20 образована двумя симметричными, отштампованными из жаропрочного листового материала полукорпусами 22 и 23, скрепленными между собой, а также с выходными концами патрубков и присоединительным фланцем неразъемно, например, сваркой.conjugate rectilinear sections. The connecting part 11-14 of each of the nozzles 7-10 is mated to its cylindrical part by means of a diffuser portion 15. The output ends 16-19 of all the outlet nozzles 7-10 converge in a common gas mixing chamber 20, at the outlet of which a connecting flange 2 with a common outlet is mounted 21, while the gas mixing chamber 20 is formed by two symmetrical, stamped from heat-resistant sheet material, half-shells 22 and 23, fastened together, as well as with the outlet ends of the nozzles and the connecting flange one-piece, for example, by welding.

Фланцы 1 и 2 снабжены кронштейнами 24-26 крепления термозащитного экрана (не показан).Flanges 1 and 2 are provided with brackets 24-26 for attaching a heat shield (not shown).

Работает устройство обычным образом.The device works in the usual way.

На такте выпуска отработавших газов из цилиндров ДВС, когда выпускной клапан открыт, горячие отработавшие газы вытесняются в выпускной коллектор, далее поступают, например, в подпольный каталитический нейтрализатор, просачиваются через его активное вещество и в достаточной мере очищенные от вредных веществ поступают в глушитель (глушители если в тракте выпуска их несколько), теряют при этом часть звуковой энергии, после чего выводятся в атмосферу.At the exhaust gas exhaust cycle from the internal combustion engine cylinders, when the exhaust valve is open, hot exhaust gases are displaced into the exhaust manifold, then enter, for example, an underground catalytic converter, leak through its active substance and are sufficiently cleaned of harmful substances into the muffler (silencers if there are several of them in the exhaust path), at the same time they lose part of the sound energy, after which they are released into the atmosphere.

В предлагаемом выпускном коллекторе каждый из отдельных патрубков выполнен из цельного отрезка тонкостенной жаропрочной трубы, окна присоединительного фланца и размещенная в них присоединительная часть выпускных патрубков имеют сечение в виде продолговатых отверстий с скругленными боковыми торцами, сопряженными прямолинейными участками, присоединительная часть каждого из патрубков сопрягается с его цилиндрической частью посредством диффузорного участка. Такой технический прием позволяет компенсировать возможные погрешности при установке коллектора на корпусе ДВС, обеспечить более ламинарный вход отработавших газов в патрубки, компенсировать температурные и вибрационные нагрузки на систему выпуска транспортного средства, поскольку диффузорные In the proposed exhaust manifold, each of the individual nozzles is made of an integral segment of a thin-walled heat-resistant pipe, the windows of the connecting flange and the connecting part of the exhaust nozzles located in them have a section in the form of oblong holes with rounded side ends mated with straight sections, the connecting part of each of the nozzles mates with its the cylindrical part by means of a diffuser section. This technique allows you to compensate for possible errors when installing the collector on the engine housing, to provide a more laminar exhaust gas inlet to the pipes, to compensate for temperature and vibration loads on the vehicle exhaust system, since the diffuser

участки патрубков выполняют дополнительно и функцию термокомпенсаторов. Выходные концы всех выпускных патрубков сходятся в общей газосмесительной камере, полость которой имеет значительный объем, то есть фактически выполняет функцию ресивера, который выполняет разобщающее (разделяющее) действие возбужденных воздушных объемов в отдельных патрубках и ослабляет их волновое влияние, что приводит к уменьшению гидравлического сопротивления на резонансных режимах и уменьшает работу по продавливанию отработавшего газа, а это в свою очередь повышает коэффициент наполнения цилиндров ДВС. Размещение в коллекторе общей смесительной камеры для всех четырех патрубков позволяет уменьшить длину патрубков, а это не только упрощает их конструкцию, но и приводит к повышению эффективного крутящего момента ДВС на высоких оборотах. Одновременно с этим улучшаются массо-габаритные показатели системы выпуска отработавших газов в целом.sections of pipes also perform the function of temperature compensators. The output ends of all exhaust pipes converge in a common gas mixing chamber, the cavity of which has a significant volume, that is, it actually acts as a receiver that performs the uncoupling (separating) action of the excited air volumes in individual pipes and weakens their wave effect, which leads to a decrease in hydraulic resistance by resonant modes and reduces the work of forcing the exhaust gas, and this in turn increases the filling factor of the internal combustion engine cylinders. Placing a common mixing chamber in the manifold for all four nozzles reduces the length of the nozzles, and this not only simplifies their design, but also leads to an increase in the effective engine torque at high speeds. At the same time, the overall dimensions of the exhaust system are improving.

Помимо своей основной функции, заявляемый выпускной коллектор выполняет еще и функция установочного элемента для термозащитного экрана (на чертежах не показан), защищающего днище кузова, обработанное как правило, антикоррозионной мастикой от его перегрева, для чего фланцы снабжены кронштейнами крепления термозащитного экрана.In addition to its main function, the claimed exhaust manifold also performs the function of an installation element for a heat shield (not shown in the drawings) that protects the underbody, which is usually treated with anti-corrosion mastic from overheating, for which the flanges are equipped with brackets for attaching the heat shield.

Использование заявленного технического решения позволяет создать недорогую и компактную конструкцию эффективного выпускного коллектора, повысить конкурентоспособность отечественных автомобилей за счет соответствия их экологической безопасности мировым стандартам, снизить загрязнение воздуха в населенных пунктах токсичными компонентами отработавших газов автотранспортных средств, силовой агрегат которых выполнен на базе ДВС.Using the claimed technical solution allows you to create an inexpensive and compact design of an effective exhaust manifold, increase the competitiveness of domestic cars due to their environmental safety according to international standards, reduce air pollution in settlements with toxic components of exhaust gases of vehicles, the power unit of which is based on ICE.

Claims

1. An exhaust manifold for an internal combustion engine, comprising a connecting flange for attaching the manifold to the body of the internal combustion engine and a flange for attaching the collector to the exhaust path, wherein separate outlet pipes made of heat-resistant sheet material are mounted in the windows of the connecting flange, characterized in that each of the individual nozzles is made of an integral segment of a thin-walled heat-resistant pipe, the windows of the connecting flange and placed in them the most part of the outlet pipes have a section in the form of oblong holes with rounded side ends mated with straight sections, the connecting part of each of the pipes is mated to its cylindrical part by means of a diffuser section, the outlet ends of all the discharge pipes converge in a common gas mixing chamber, at the outlet of which a connecting flange is mounted with a common outlet, while the gas mixing chamber is formed by two symmetrical, stamped from heat-resistant l of the raw material with half-shells fastened together, as well as with the outlet ends of the nozzles and the connecting flange, one-piece, for example, by welding.

2. The exhaust manifold according to claim 1, characterized in that the flanges are equipped with brackets for attaching a heat shield.