ВЫПУСКНОЙ КОЛЛЕКТОР ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к двигателестроению, а именно к конструкции системы выпуска отработавших газов в двигателях внутреннего сгорания.
Известен выпускной коллектор двигателя внутреннего сгорания, содержащий присоединительный фланец для крепления к головке цилиндров двигателя внутреннего сгорания и выпускной фланец для крепления к нейтрализатору отработавших газов или к приемной трубе тракта выпуска отработавших газов, соединенные выпускными патрубками различной длины, при этом коллектор выполнен литьем с минимальными заливами толщин стенок в сопрягаемых зонах выпускных патрубков и выпускного фланца, а соединение внутренних сечений выпускных патрубков перед выпускным фланцем выполнено на разных уровнях, причем выпускной патрубок первого цилиндра расположен ниже других патрубков (см. патент на полезную модель RU №106659 U1, МПК F01N 13/10 (2010.01), опубликовано 20.07.2011).
Известен 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, каждый из которых 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 торцам, 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 (см. патент на полезную модель RU №72274 U1, МПК F01N 7/10 (2006.01), опубликовано 10.04.2008).
Известен выпускной коллектор для многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания, содержащий трубопровод с патрубками, расположенный параллельно коленчатому валу, причем патрубки имеют фланцы для присоединения к цилиндрам двигателя (см. патент на изобретение JP №4568582 В2, МПК F01N 13/10 (2006.01), опубликовано 27.10.2010).
4
Известна выпускная система двигателя внутреннего сгорания, содержащая выпускной коллектор с подводящими патрубками, каждый из которых связан с выпускным патрубком одного цилиндров и образует с ним газовый канал с участком сужения, и с расположенной в торце этого участка камерой смешения, к которой подсоединена дополнительная емкость, причем участок сужения выполнен в торце каждого выпускного патрубка цилиндра, а дополнительная емкость разделена на секции по числу цилиндров двигателя и каждая секция выполнена заодно с камерой смешения в виде полости, размещенной в стыке между участком сужения одного из выпускных патрубков цилиндра с подводящим патрубком коллектора (см. ав. св. SU№1474303 А1, МПК F02B 37/02, опубликовано 23.04.1987).
Известен сварной коллектор двигателя внутреннего сгорания, содержащий присоединительные фланцы, соединенные несколькими трубами различной длины, составленными из отдельных патрубков, при этом патрубки менее длинных труб выполнены сборными, из трех телескопически смонтированных отрезков труб, которые сварены по торцам последовательно, образуя зигзаг (см. патент на изобретение RU №2242622 С2, МПК F01N 7/10 (2000.01), опубликовано 20.12.2004).
Известен воздушный коллектор, содержащий полый корпус, имеющий впускное отверстие для прохода потока воздуха в полость внутри корпуса, выпускные отверстия для прохода воздуха из упомянутой полости в каналы в головке цилиндров двигателя, в корпусе коллектора выполнен топливный канал для поступления газообразного топлива, в топливном канале у его входа расположен штуцер для присоединения топливного трубопровода, на пересечении с топливным каналом в корпусе коллектора выполнены гнезда для установки форсунок для впрыска газообразного топлива в потоки воздуха, направляемые через выпускные отверстия коллектора в головку цилиндров двигателя (см. патент на полезную модель RU №159513 U1, МПК F02M 21/02 (2006.01), F02M 35/10 (2006.01), опубликовано 10.02.2016).
Известен выпускной коллектор для двигателя, содержащий литой корпус, задающий по меньшей мере два выхлопных патрубка для выведения выхлопных газов и общее выпускное отверстие для выхлопных газов, причем каждый из выхлопных патрубков имеет соответствующий фланец для прикрепления выпускного коллектора к двигателю, при этом между смежными фланцами вставлена по существу жесткая прокладка для осуществления их тугой посадки в холодном выпускном коллекторе, которая зафиксирована в положении между смежными фланцами (см. патент на изобретение №2606461 С2, МПК F01N 13/10 (2010.01), F01N 13/18 (2010.01), опубликовано 10.01.2017).
5
Известен выпускной коллектор для двигателя внутреннего сгорания, содержащий основную трубу, состоящая из наружной трубы и тонкостенной внутренней трубы с кольцевым пространством между ними, трех патрубков с фланцами, при этом секции патрубков являются относительно короткими и одинаковой длины, так что ось центральной линии основной трубы проходит параллельно крепежным фланцам (см. патент на изобретение DE №4200611 А1, МПК F16L 9/18, опубликовано 15.07.1993).
Известен выпускной коллектор двигателя внутреннего сгорания, состоящий из выпускных патрубков, фланцев крепления выпускных патрубков, при этом содержит ребра жесткости, которые выполнены между патрубками второго и третьего цилиндров, на патрубках первого и четвертого цилиндров, причем на патрубках первого и четвертого цилиндров ребра выполнены таким образом, что по одному ребру жесткости выполнено параллельно осевой линии патрубков от входного фланца и по одному ребру жесткости, расположенного с верхней стороны патрубка, выполнено в виде площадок, которые при приближении к фланцам крепления патрубков к головке цилиндров плавно переходят в два ребра с передней и задней стороны патрубка, а с противоположной стороны ребра соединяются с ребрами, которые опускаются по плоскостям, касательным к патрубкам второго и третьего цилиндров, соответственно от патрубка второго цилиндра на патрубок первого цилиндра и от патрубка третьего цилиндра на патрубок четвертого цилиндра (см. патент на полезную модель №151680 U1, МПК F01N 13/10 (2010.01), опубликовано 10.04.2015).
4
4
Известен выпускной коллектор двигателя внутреннего сгорания, содержащий трубопровод и по меньшей мере два криволинейных впускных патрубка для подключения к цилиндрам двигателя, подсоединенных к трубопроводу под острым углом, при этом в трубопроводе рядами установлены пластины, параллельные его оси и перпендикулярные плоскости, проходящей через оси впускных патрубков, причем каждый ряд пластин образует кривую, лежащую на продолжении наиболее удаленной от центра кривизны стенки патрубка (см. ав. св. SU №1262071 А1, МПК F01N 7/10, F02B 37/02, опубликовано 07.10.1986).
4
Известен выпускной коллектор двигателя внутреннего сгорания, содержащий трубу с открытым и глухим торцами с выпускными патрубками цилиндров и наружного кожуха, установленного с зазором относительно трубы, при этом в зазоре установлены перегородки, разделяющие его на продольные отсеки (см. ав. св. SU №1377424 А1, МПК F01N 7/14, опубликовано 29.02.1988).
Известен выпускной коллектор дизеля, содержащий корпус с патрубками и фланцами, при этом коллектор снаружи снабжен пустотелой камерой с крышкой для размещения патрона, между камерой и коллектором выполнена воздушная полость, а крышка имеет пароотводящее отверстие (см. ав. св. SU №909240, МПК T01N 7/10, опубликовано 28.02.1982).
4
4
Прототипом к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является выпускной коллектор двигателя внутреннего сгорания, содержащий трубопровод и по меньшей мере два криволинейных впускных патрубка с фланцами для подключения к цилиндрам двигателя, подсоединенных к трубопроводу под острым углом, при этом в трубопроводе рядами установлены пластины, дополнительно установлен реактор, охватывающий пластины и выполненные с окнами, центры которых расположены на осях патрубков, а пластины снабжены перемычками, связанными с реактором с образованием блоков сотовой структуры (см. ав. св. SU №1679042 А2, МПК F01N 7/10, F01N 3/10, опубликовано 23.09.1991).
Известные решения в большинстве случаев не обеспечивают надежность, кроме того при работе в зоне высоких температур, вследствие тепловых линейных расширений возникает возможность изменения геометрии патрубков, к повышению коробления выпускного коллектора, а так же к нарушению герметичности выпускного канала, тем самым ухудшая условия демонтажа деталей коллектора при ремонте и к высокой вероятности образования трещин.
Задачей данной полезной модели является повышение надежности и долговечности.
Поставленная задача достигается тем, что выпускной коллектор двигателя внутреннего сгорания, содержащий трубопровод, к которому подсоединены патрубки с фланцами крепления к головкам цилиндров двигателя, выполнен составным и дополнительно снабжен компенсатором с вкладышем, расположенным между частями трубопровода, при этом компенсатор закреплен с двух сторон U-образными хомутами, оси патрубков расположены перпендикулярно оси трубопровода, а на двух фланцах патрубков имеются ребра жесткости. В частном случае исполнения на одной из частей трубопровода выполнен фланец для соединения с турбокомпрессором, причем на фланце расположено ребро жесткости.
Совокупность отличительных признаков, заключающаяся в том, что выпускной коллектор двигателя внутреннего сгорания выполнен составным и дополнительно снабжен компенсатором с вкладышем, расположенным между частями трубопровода, при этом компенсатор закреплен с двух сторон U-образными хомутами, оси патрубков расположены перпендикулярно оси трубопровода, а на двух фланцах патрубков имеются ребра жесткости, позволяет повысить надежность и долговечность.
Анализ известных технических решений, проведенный по научно-технической и патентной документации, показал, что совокупность существенных признаков заявляемого технического решения не известна из уровня техники, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности полезной модели «новизна».
Полезная модель поясняется следующими чертежами:
фиг. 1 - выпускной коллектор двигателя внутреннего сгорания, общий вид спереди;
фиг. 2 - то же, в разрезе;
фиг. 3 - то же, в сборе с турбокомпрессором на двигателе внутреннего сгорания.
Выпускной коллектор двигателя внутреннего сгорания выполнен составным из жаропрочного чугуна. Выпускной коллектор двигателя внутреннего сгорания содержит трубопровод 1, шесть патрубков 2, 3, 4, 5, 6, 7 с фланцами 8, 9, 10, 11, 12, 13 крепления к головкам цилиндров двигателя внутреннего сгорания. Оси патрубков 2, 3, 4, 5, 6, 7 расположены перпендикулярно оси трубопровода 1. За патрубком 4 установлен компенсатор 14 с вкладышем 15, который расположен между частями трубопровода 1 и закреплен с двух сторон U-образными хомутами 16. На фланцах 11, 12 патрубков 5, 6 для придания жесткости и прочности расположены ребра жесткости 17. На одной из составных частей трубопровода 1 выполнен фланец 18 для соединения с турбокомпрессором 19. На фланце 18 в месте крепления к турбокомпрессору 19 имеются ребра жесткости 20.
Патрубки 2, 3, 4, 5, 6, 7 с фланцами 8, 9, 10, 11, 12, 13 трубопровода 1 соединены с головками цилиндров двигателя внутреннего сгорания при помощи болтового соединения.
Компенсатор 14 совместно с U-образными хомутами 16 обеспечивают надежность соединения, имеющиеся ребра жесткости 17 на фланцах в совокупности признаков обеспечивают надежность и долговечность работы выпускного коллектора в целом, исключая образование трещин на деталях, кроме того, отсутствуют перемещения фланцев патрубков относительно плоскости крепления к головке цилиндров двигателя, тем самым повышая срок службы работы.
Работа выпускного коллектора осуществляется следующим образом.
При работе двигателя внутреннего сгорания при высоких температурах, отработавшие газы проходят через внутреннюю полость патрубков 2, 3, 4, 5, 6, 7, а затем по кривой, образованной поверхностью блоков, плавно изменяют направление течение и поступают в трубопровод 1, далее через трубопровод 1 поступает в турбокомпрессор 12, раскручивая тем самым колесо турбины. Далее отработавшие газы через систему выпуска выходят в атмосферу.
Заявляемое техническое решение позволяет обеспечить герметичность и надежность соединения, что в совокупности признаков увеличивает срок службы работы выпускного коллектора.
Заявляемая полезная модель соответствует требованию промышленной применимости, его реализация возможна на стандартном технологическом оборудовании с применением ранее освоенных технологий.