КАТАЛИТИЧЕСКИЙ КОЛЛЕКТОР СИСТЕМЫ ВЫПУСКА ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Область техники
Полезная модель относится к области машиностроения, преимущественно автомобилестроению, в частности к средствам снижения токсичности отработавших газов двигателей внутреннего сгорания (далее ДВС).
Уровень техники
В качестве аналога была выбрана, защищенная патентом № 91110 U1 полезная модель Каталитический коллектор системы выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, МПК F01N 3/28, которая опубликована 27.01.2010. Каталитический коллектор ДВС содержит разветвленный проточный трубопровод, составленный из отдельных патрубков, число которых соответствует числу цилиндров ДВС, входные концы которых закреплены в присоединительном фланце крепления каталитического коллектора к корпусу ДВС, а выходные - на общей газоприемной камере, снабженной установочным элементом управляющего датчика кислорода, и телескопически неразъемно сопряженной с корпусом каталитического носителя, выполненного в виде, по крайней мере, одного газопроницаемого блока, на выходе которого телескопически неразъемно установлена выполненная из двух фасонно отштампованных и неразъемно соединенных между собой вдоль продольной оси половин газосмесительная камера, снабженная установочным элементом диагностического датчика кислорода и присоединительным фланцем крепления к тракту выхлопа ДВС, причем проточный трубопровод и газоприемная камера выполнены совместно из двух фасонно отштампованных и неразъемно соединенных между собой вдоль продольной оси половин. Отличительной особенностью является то, что каталитический носитель выполнен в виде керамического блока и снабжен по наружной боковой поверхности плотно прилегающей к корпусу каталитического носителя теплоизолирующей прокладкой, которые совместно плотно запрессованы в корпусе каталитического носителя..
В качестве другого аналога была выбрана, защищенная патентом № 120467, МПК F01N 3/28, опубликована 20.09.2012, полезная модель Каталитический коллектор системы выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, в частности рядного четырехцилиндрового, содержащего разветвленный проточный трубопровод, присоединительный фланец крепления каталитического коллектора к корпусу двигателя внутреннего сгорания, к которому закреплены входные концы названных газопроводящих патрубков, выходные концы которых сходятся в общей штампованной газоприемной камере, в стенках которой сформированы соответствующие газопроводящим патрубкам направляющие газовых потоков, установочный элемент управляющего датчика кислорода, смонтированный в зауженном сечении газоприемной камеры, сопряженной с корпусом каталитического носителя, на выходе которого смонтирована газосмесительная камера, снабженная установочным элементом диагностического датчика кислорода, присоединительный фланец крепления каталитического коллектора к остальным элементам системы выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания.
Недостатками известных решений являются то, что каталитический носитель в поперечном сечении выполнен в форме овала, терморасширяющаяся прокладка находящаяся между корпусом и блоком не имеет постоянной плотности из-за разности радиусов эллипса, это в свою очередь приводит к уменьшению ресурса коллектора, а установочный элемент управляющего датчика кислорода расположен не оптимально, так как не находится в зоне схождения газовых потоков, что затрудняет настройку электронной системы управления двигателя и увеличивает расход топлива.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является, защищенная патентом № 135726 U1, МПК F01N 3/28, опубликована 20.12.2013 г. полезная модель Каталитический коллектор системы выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания.
Каталитический коллектор системы выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащий разветвленный проточный трубопровод, изготовленный из отдельных газопроводящих патрубков, присоединительный фланец крепления каталитического коллектора к корпусу двигателя внутреннего сгорания, к которому закреплены входные концы газопроводящих патрубков, выходные концы которых сходятся в общей газоприемной камере, в стенках которой сформированы соответствующие газопроводящим патрубкам направляющие газовых потоков, установочный элемент управляющего датчика кислорода, газоприемная камера сопряжена с корпусом каталитического носителя, на выходе которого смонтирована газосмесительная камера, присоединительный фланец крепления каталитического коллектора к остальным элементам системы выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, при этом установочный элемент управляющего датчика кислорода расположен на верхней стенке газоприемной камеры в центре между выходными концами газопроводящих патрубков, а установочный элемент диагностического датчика кислорода - на боковой стенке корпуса каталитического носителя.
Недостатками данного технического решения является следующее:
1. использование нержавеющих труб и листового металла при изготовлении газоприемной и газосмесительной камер каталитического коллектора влечет за собой повышенный уровень шума на рабочих оборотах ДВС, что снижает потребительские характеристики автомобиля в целом;
2. расположение диагностического датчика на корпусе каталитического носителя конструктивно невозможно при применении каталитического носителя (субстрата) в виде моноблока.
Раскрытие полезной модели
Техническая проблема заключается в создании каталитического коллектора с пониженным уровнем шума на рабочих оборотах ДВС и повышении потребительских характеристик автомобиля в целом.
Технический результат направлен на уменьшение шума выхлопа отработанных газов в ДВС при использовании газоприемной и газосмесительной камер каталитического коллектора, выполненных из чугуна.
Технический результат достигается тем, что каталитический коллектор системы выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащий разветвленный проточный трубопровод, состоящий из отдельных газопроводящих патрубков, неразрывно присоединенный к фланцу крепления каталитического коллектора для установки на корпус двигателя внутреннего сгорания, с которым неразрывно соединены входные концы газопроводящих патрубков, выходные концы которых сходятся в газоприемной камере, внутри которой имеются соответствующие газопроводящим патрубкам направляющие каналы газовых потоков, а в верхней части расположен установочный элемент управляющего датчика кислорода, при этом газоприемная камера неразрывно сопряжена с корпусом каталитического носителя, на выходе которого смонтирована газосмесительная камера с присоединительным фланцем крепления каталитического коллектора к элементам системы выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, установочный элемент диагностического датчика, а разветвленный проточный трубопровод и соединенные с ним присоединительный фланец и газоприемная камера, газосмесительная камера и соединенный с ней фланец крепления каталитического коллектора к элементам системы выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания выполнены из чугуна.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображен общий вид с местным разрезом каталитического коллектора системы выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, где
1. присоединительный фланец;
2, 3, 4, 5. газопроводящие патрубки;
6. корпус газоприемной камеры;
7. установочный элемент управляющего датчика кислорода;
8. корпус каталитического носителя;
9. каталитический носитель;
10. корпус газосмесительной камеры;
11. установочный элемент диагностического датчика;
12. присоединительный фланец.
Осуществление полезной модели
Каталитический коллектор системы выпуска отработавших газов ДВС, в частности рядного четырехцилиндрового, содержит присоединительный фланец 1 крепления каталитического коллектора к присоединительной плоскости головки блока ДВС (не показан), разветвленный проточный трубопровод, изготовленный из отдельных газопроводящих патрубков 2, 3, 4, 5 (последние два - не показаны), корпус газоприемной камеры 6, на котором смонтирован установочный элемент 7 управляющего датчика кислорода. Корпус газоприемной камеры 6 сопряжен с корпусом 8, в котором установлен каталитический носитель 9 в виде моноблока. На выходе корпуса каталитического носителя 8 смонтирован корпус газосмесительной камеры 10с, расположенным на боковой поверхности установочным элементом диагностического датчика 11, а на выходе - присоединительным фланцем 12 крепления каталитического коллектора к остальным элементам системы выпуска отработавших газов ДВС.
Работает каталитический коллектор системы выпуска отработавших газов ДВС, как и в выбранном прототипе, обычным, для такого типа устройств, образом. Отработавшие газы поступают из цилиндров ДВС (не показаны) по отдельным газопроводящим патрубкам 2-5 разветвленного проточного трубопровода в газоприемную камеру 6, проходят через каталитический носитель 9 (субстрат) в виде моноблока 9, где происходит очистка от токсичных веществ до необходимого уровня, и затем через газосмесительную камеру 10 отводятся в систему выпуска отработавших газов автомобиля.
Использование заявленного технического решения позволяет создать недорогую и компактную конструкцию эффективного каталитического коллектора, повысить конкурентоспособность отечественных автомобилей за счет уменьшения шума выхлопа отработанных газов в ДВС при использовании верхней и нижней газоприемной камер каталитического коллектора, выполненных из чугуна. Предлагаемая конструкция каталитического коллектора позволяет использовать его на восьми- и шестнадцатиклапанных ДВС производства ПАО АвтоВаз.