SU907281A1

SU907281A1 - Ic engine exhaust manifold arrangement

Info

Publication number: SU907281A1
Application number: SU802877830A
Authority: SU
Inventors: Геннадий Сергеевич Носко; Семен Николаевич Талалаев
Original assignee: Ворошиловградский машиностроительный институт
Priority date: 1980-02-01
Filing date: 1980-02-01
Publication date: 1982-02-23

Description

1one

Изобретение относитс к машиностроению , а именно двигателестроению и, в частности к устройству выхлопных коллекторов двигателей внутреннего сгорани .The invention relates to mechanical engineering, namely engine building and, in particular, to the arrangement of exhaust manifolds of internal combustion engines.

Известны устройства дл смешивани потоков газа, содержащие выпускной трубопровоц, подключенный §ыходным участком тангенциально к цилиндрическому патрубку, впускной канал с конфузорным участком, к которому подсоединено выходное отверстие цилиндрического патрубка, и цилиндрическую трубу, установленную внутри патрубка соосно с ним и подключенную к дополнительному выпускному трубопроводу П .BACKGROUND OF THE INVENTION There are known devices for mixing gas streams, comprising an outlet pipe connected with an outlet section tangentially to a cylindrical pipe, an inlet channel with a confusing section to which the outlet of the cylindrical pipe is connected, and a cylindrical pipe installed inside the pipe coaxially with it and connected to an additional exhaust pipe P .

Однако в таких устройствах выходное отверстие цилиндрического патрубка жестко подсоединено к конфузорному участку, выходные участки трубопроводов выполнены цилиндрическими и только один из них подсоединен тангенциально к цилиндрическому патрубку , что приводит к увеличенным гидравлическим потер м, затрудн ет компоновку этих устройств с другими агрегатами и не позвол ет снижать температуру газов за счет добавлени воздуха из окружающей среды.However, in such devices, the outlet of the cylindrical pipe is rigidly connected to the confuser section, the pipe outlet sections are cylindrical and only one of them is connected tangentially to the cylindrical pipe, which leads to increased hydraulic losses, makes it difficult to assemble these devices with other units and does not allow reduce the temperature of the gases by adding air from the environment.

Известны также коллекторные устройства выхлопной системы двигател внутреннего сгорани дл перераспределени однородных потоков газа в Also known are the collector devices of the exhaust system of an internal combustion engine for redistributing homogeneous gas flows in

10 единый поток, содержащие основной выпускной трубопровод, подключенный выходньм участком к цилиндрическому патрубку, глушитель, снабженный впускньм каналом с конфузорным 10 a single stream containing the main exhaust pipe connected to the outlet to the cylindrical pipe, a silencer equipped with an inlet channel with confused

15 входным участком, в котором размещено выходное отверстие цилиндрического патрубка, и цилиндрическую оболочку , установленную внутри патрубка и соосно с ним 2.15 inlet section in which the outlet of the cylindrical pipe is placed, and a cylindrical shell installed inside the pipe and coaxially with it 2.

2020

Однако в таких устройствах не предусмотрена возможность дл подсоединени к одному глушителю дополнителгного выпускного трубопровола от вто3 рой энергетической устлновки (поршн вого двигател или газовой турбины ) а также не организовано эфек тивное завихривание и истечение с минимальными гидравлическими потер ми двух потоков от энергетических установок в один глушитель. Цель изобретени - снижение аэро динамического сопротивлени коллекторного устройства путем организации одностороннего вращени потоков газа во впускном канале глушител . Поставленна цель достигаетс тем, что устройство снабжено дополнительным выпускным, трубопроводом, причем выходные участки выпускных трубопроводов выполнены в виде конфузоров и подключены тангенциально: основной трубопровод - к цилиндрическому патрубку, а дополнительный к цилиндрической оболочке, и установлены в одном направлении по отношению к оси патрубка. На фиг, 1 изображено предлагаемо коллекторное устройство; на фиг, 2сечение А-А на фиг, 1, Устройство содержит основной выпускной трубопровод I, цилиндрический патрубок 2, глушитель 3, впускной канал 4 которого снабжен конфузорным входным участком 5, цилиндрическую оболочку 6, установленную соосно с патрубком 2, и дополнитель ный вьшускной трубопровод 7, Выходной участок 8 основного трубопро вода 1 и выходной участок 9 дополнительного трубопровода 7 выполнены в виде конфузоров и подключены тангенциально к цилиндрическому патруб ку 2 и к оболочке 6 соответственно, а также установлены в одном направлении по отношению к оси патрубка 2 Патрубок 2 и оболочка 6 снабжены днищами 10 и выходными отверсти ми 1 1 и I 2 , Устройство работает следующим об разом. Поток выпускных газов от выпускных трубопроводов 1 и 7 поршневого двигател или газовых турбин направ л етс в цилиндрический патрубок 2 и оболочку 6, образующими завихрива ющий переходник и выполн ющими совместно с выходными конфузорными участками 8 и 9 функцию активных {ускор ющих поток) сопел, В переход нике потоки газа приобретают закрут ку из-за подключени выходных участ ков 8 и 9 тангенциально к патрубку 1 2 и оболочке 6, При этом : ;зкру1ка псэтоков в выходных отверсти х 1 1 и 12, установленных в конфузорном входном участке 5, обеспечиваетс односторонн , благодар тому, что выходные участки 8 и 9 установлены в одном направлении по отношению к оси патрубка 2 и векторы скорости потоков направлены в одну сторону. За выходными отверсти ми 1 и 12 потоки газа расшир ютс , повьппенна скорость истечени обеспечивает эжектирование окружающего воздуха в зазор ме(ду входным участком 5 впускного канала 4 и патрубком 2, выполн ющим функцию пассивного сопла. Одновременна закрутка однородных потоков в канале 4 обеспечивает зависимость раскрыти струи только от величины закрутки самого потока , что способствует сокращению пути перемешивани подсасываемого воздуха из атмосферы с частицами газового потока в закрученной среде и сокращает геометрические размеры устройства . Поток, истекающий из патрубка 2, имеющего сужение в вьгходном отверстии 11, попадает во входной участок 5, где сильно прижимаетс к стенкам его канала. Это приводит к увеличению давлени на периферии и образованию разрежени в центральной части патрубка 2, т,е. больша часть потока движетс близко от стенок патрубка 2, как-бы образу кольцевой поток , в котором часть энергии тер етс на внутреннее трение и трение стенки канала. Затем поток направл етс к впускному каналу 4 глушител 3, Поток, истекающий из оболочки 6, попада во впускной канал 4, движетс в разреженной области канала, созданной пвриферий1п 1м .потоком, образованным наружной поверхностью оболочки 6 и внутренней поверхностью патрубка 2, При этом энерги газового потока тер етс на внутреннее трение сменных потоков, а трение о стенки канала 4 у центрального потока отсутствует ,что снижает аэродинамическое сопротивление. Кроме того, у центрального потока скорость будет вьщ1е, чем у периферийного как за выводным отверстием I1, так и за вьтускной кромкой впускного канала 2 глушител 3, расположенной в его полости, При,,равенстве выиодных отверстий 1 1 и 12 это обеспечит повьш1енную эжектирующую способность и надежность коллекторного устройства. При чем центрапьньй поток будет приж матьс к внутренним сло м перифери ного потока и поддерживать посто н но закрутку всего газового потока до состо ни единого вращающегос тела. Следовательно, такое выполнение устройства способствует упрощению конструкции, что позволит снизить расход дефицитных жаропрочных материалов дл коллекторного устройства . Предлагаемое устройство позволит снизить его аэродинамическое сопрот вление, а следовательно, и удельный расход топлива в двигателе, а также пс зволит снизить температуру выпускных газов, что приведет к повышению надежности и долговечности гдушител . Формула 1ьзобретени Коллекторное устройство выхлопной системы двигател внутреннего сгорани дл перераспределени одно родйьгх потоков газа в единый поток, содержащее основной выпускной трубо 16 провод, подключенньш выходным участ ком к цилиндрическому патрубку, глушитель , снабженный впускным каналом с конфузорным входным участком, в ко-г тором размещено выходное отверстие цилиндрического патрубка, и цилиндрическую оболочку, установленную внут ри патрубка и соосно с ним,о т л и чающеес тем, что, с целью снижени аэродинамического сопротивлени путем организации одностороннего вращени потоков во впускном канале глушител , устройство снабжено дополнительным выпускным трубопроводом , причем выходные участки вьтускных трубопроводов выполнены в виде конфузоров и подключены тангенциально: основной трубопровод - к цилиндрическому патрубку, а дополни (тельный - к цилиндрической оболочке, и установлены в одном направлении по отнощению к оси патрубка. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент CI11A № 4019834, кл. 417/84, опублик. 1977. 2.Авторское свидетельство СССР № 667760, кл. F 01 N 7/08, опублик. 1979 (прототип).However, such devices do not provide for the connection to one silencer of an additional exhaust pipe from the second energy installation (piston engine or gas turbine), and there is also no efficient twist and outflow with two hydraulic flows to the one silencer with minimal hydraulic losses . The purpose of the invention is to reduce the aerodynamic resistance of the collector device by organizing one-sided rotation of the gas flows in the inlet channel of the silencer. The goal is achieved by the fact that the device is equipped with an additional exhaust pipe, the outlet sections of the exhaust pipe lines are made as confusors and connected tangentially: the main pipe is connected to the cylindrical pipe, and additional to the cylindrical jacket, and is installed in the same direction with respect to the pipe axis. Fig, 1 shows the proposed collector device; Fig. 2, section A-A in Fig. 1, The device comprises a main exhaust pipe I, a cylindrical pipe 2, a silencer 3, the inlet channel 4 of which is provided with a confusing inlet section 5, a cylindrical jacket 6 installed coaxially with the pipe 2, and an additional outlet the pipeline 7, the outlet section 8 of the main pipeline 1 and the outlet section 9 of the additional pipeline 7 are made in the form of confusion and connected tangentially to the cylindrical pipe 2 and to the casing 6, respectively, and also installed in one direction and with respect to the axis of the nozzle 2 The nozzle 2 and the shell 6 are provided with bottoms 10 and outlet openings 1 1 and I 2. The device works as follows. The exhaust gas flow from the exhaust pipes 1 and 7 of the piston engine or gas turbines is directed to the cylindrical pipe 2 and the casing 6, forming a swirling adapter and performing, together with the outlet confuser sections 8 and 9, the function of the active (accelerating flow) nozzles, B In this transition, the gas flows acquire a twist due to the connection of the output sections 8 and 9 tangentially to the nozzle 1 2 and the casing 6. In this case: the screw of the psithok in the outlet openings 1 1 and 12 installed in the confuser inlet section 5 is provided one-way, due to the fact that the output portions 8 and 9 are mounted in the same direction with respect to the axis of the nozzle 2 and the flow velocity vectors are directed in the same direction. Gas outflows expand beyond outlet outlets 1 and 12. The ejection velocity ensures the ejection of ambient air into the gap (between the inlet section 5 of the inlet 4 and the outlet 2 performing the function of a passive nozzle. The simultaneous spin of uniform flows in channel 4 provides the dependence of the opening jets only on the magnitude of the twist of the flow itself, which contributes to the reduction of the mixing path of the drawn air from the atmosphere with the particles of the gas flow in a swirling medium and reduces Dimensions of the device. The flow from the pipe 2, which has a narrowing in the vent hole 11, enters the inlet section 5, where it is strongly pressed against the walls of its channel, resulting in an increase in pressure at the periphery and the formation of a vacuum in the central part of the pipe 2, t, e A large part of the flow moves close to the walls of the nozzle 2, as if to form an annular flow, in which part of the energy is lost to the internal friction and friction of the channel wall. Then the flow is directed to the inlet 4 of the silencer 3, the flow flowing out of the shell 6, into the inlet channel 4, moves in a rarefied channel area created by the periphery 1p 1m. The stream formed by the outer surface of the shell 6 and the inner surface of the nozzle 2. the gas flow is lost to internal friction of the exchangeable flows, and there is no friction against the walls of the channel 4 at the central flow, which reduces aerodynamic drag. In addition, the central flow will have a higher speed than the peripheral one, both behind the outlet opening I1, and behind the outlet edge of the inlet channel 2 of the silencer 3 located in its cavity. If the output openings 1 1 and 12 are equal, this will ensure increased ejection capacity and reliability of the collector device. At the same time, the central flow will adhere to the inner layers of the peripheral flow and maintain a constant twist of the entire gas flow to the state of a single rotating body. Therefore, such an embodiment of the device contributes to simplifying the design, which will allow reducing the consumption of scarce heat-resistant materials for the collecting device. The proposed device will make it possible to reduce its aerodynamic resistance and, consequently, the specific fuel consumption in the engine, as well as ps, to reduce the temperature of the exhaust gases, which will lead to an increase in the reliability and durability of the air dryer. Formula 1 Collector arrangement of the exhaust system of an internal combustion engine for redistributing single gas streams into a single stream containing the main exhaust pipe 16, connected to the cylindrical pipe by an outlet section to a cylindrical pipe, a silencer equipped with an inlet channel with a confusing inlet section, with a distributor inlet, with a distributor inlet section, with a distributor inlet, with a confuser inlet section, with a distributor fitting. the outlet of the cylindrical nozzle, and the cylindrical shell installed inside the nozzle and coaxially with it, so that, in order to reduce the aerodynamic resistance by organizing one-way rotation of the flow in the intake duct of the silencer, the device is equipped with an additional exhaust pipeline, the output sections of the exhaust pipelines are made as confusors and connected tangentially: the main pipeline to the cylindrical pipe and the additional pipe to the cylindrical jacket and installed in one direction with respect to the nozzle axis. Sources of information taken into account during the examination 1. Patent CI11A No. 4019834, cl. 417/84, published. 1977. 2. USSR author's certificate number 667760, cl. F 01 N 7/08, published 1979 (prototype).

fpuz-Zfpuz-Z

Claims

Claim

A manifold device for the exhaust system of an internal combustion engine for redistributing homogeneous gas flows into a single stream containing a main exhaust pipe 1 6 wire connected to the outlet pipe to a cylindrical pipe, a muffler equipped with an inlet channel with a confuser inlet, in which a pipe outlet of the cylinder pipe is placed, and a cylindrical shell installed inside the pipe and coaxially with it, which is characterized in that, in order to reduce aerodynamic drag by organization of one-way rotation of flows in the intake duct of the muffler, the device is equipped with an additional exhaust pipe5 wire, and the output sections of the exhaust pipelines are made in the form of confusers and are connected tangentially: the main pipeline is connected to the cylindrical pipe, and the additional pipe (to the cylindrical shell, and installed in one direction in relation to the axis of the pipe.