ВЫПУСКНОЙ КОЛЛЕКТОР ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к области двигателестроения, а именно, к конструкциям выпускных коллекторов многоцилиндровых двигателей внутреннего сгорания (в дальнейшем - ДВС) и предназначена для двигателей работающих на бензине и битопливе.
Известны конструкции выпускных коллекторов ДВС содержащие присоединительные фланцы для крепления к головке цилиндров ДВС и выпускной фланец для крепления к нейтрализатору отработавших газов (ОГ) или к приемной трубе тракта выпуска ОГ, соединенные выпускными патрубками различной длины, выполненные сварными, облегченной конструкции, штампованные из тонкого жаропрочного металлического листа, с приварными присоединительными фланцами (США №4656830, МПК F01N 3/18, 1987 г., Франция №2644207, МПК F01N 7/10, 1990 г., ФРГ №4200611, МПК F01N 7/10, 1993 г.).
Недостатком описанных коллекторов является необходимость соблюдения оптимальных с точки зрения гидравлических сопротивлений геометрические параметров-радиусов гиба отдельных труб, длин 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, так и поперечными, либо в законченной конструкции коллектора применены одновременно оба названных выше приема.
Известен выпускной коллектор ДВС содержащий присоединительные фланцы для крепления к головке цилиндров ДВС и выпускной фланец для крепления к нейтрализатору ОГ или к приемной трубе тракта выпуска ОГ, соединенные выпускными патрубками различной длины, составленными из отдельных патрубков,: причем патрубки менее длинных труб выполнены сборными, из трех телескопически смонтированных отрезков труб, сваренных по торцам последовательно друг с другом, образуя при этом зигзаг. При этом материал, из которого изготовлен промежуточный отрезок трубы телескопического соединения, имеет коэффициент линейного расширения по величине меньший, чем соответствующий коэффициент материала сопрягаемых с ним отрезков труб телескопического соединения соответствующего патрубка (см. патент на изобретение RU №2242622 от 5.12.02 г. МПК F01N 7/10).
К недостаткам известного выпускного коллектора ДВС следует отнести сложную технологию изготовления (штамповка отдельных патрубков, точность изготовления патрубков в части поворотов, изгибов, сварок отдельных частей), использование дорогостоящих материалов (жаропрочная, листовая легированная сталь).
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности существенных признаков является выпускной коллектор ДВС, содержащий присоединительные фланцы для крепления к головке цилиндров ДВС и выпускной фланец для крепления к нейтрализатору ОГ или к приемной трубе тракта выпуска ОГ, соединенные выпускными патрубками различной длины, 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 со 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 (см. патент на полезную модель RU №72274 от 15.06.2007 г. МПК F01N 7/10).
Недостатком известного выпускного коллектора ДВС, принятого за прототип, является то, что выходные концы всех патрубков сходятся в общей газосмесительной камере, полость которой имеет значительный объем в соотношении с объемом патрубков, что ведет к увеличению сопротивления и температуры, снижению скорости продавливания отработавших газов.
Сущность представленной полезной модели заключается в разработке выпускного коллектора ДВС выполненного литьем с минимальными заливами толщин в сопрягаемых зонах выпускных патрубков и выпускного фланца, что уменьшает массу коллектора и значительно снижает количество тепла на разогрев самого коллектора в том случае, когда в трассе выпускной системы предусмотрена установка нейтрализатора ОГ, а соединение внутренних сечений выпускных патрубков перед выпускным фланцем выполненных на разных уровнях позволяет снизить сопротивление в выпускном тракте за счет частичной эжекции и при минимальных габаритных размерах и массе сохранить мощностные и энергетические показатели ДВС.
Технический результат - уменьшение массы выпускного коллектора, сокращение время разогрева нейтрализатора ОГ, снижение сопротивления в выпускном тракте за счет частичной эжекции. При минимальных габаритных размерах сохраняются мощностные и энергетические показатели ДВС, конструкция выпускного коллектора является технологичной.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в выпускном коллекторе ДВС, содержащем присоединительные фланцы для крепления к головке цилиндров ДВС и выпускной фланец для крепления к нейтрализатору ОГ или приемной трубе тракта выпуска ОГ, соединенные выпускными патрубками различной длины, особенностью является то, что коллектор выполнен литьем с минимальными заливами толщин стенок в сопрягаемых зонах выпускных патрубков и выпускного фланца, что уменьшает массу коллектора и значительно снижает количество тепла на разогрев самого коллектора в том случае, когда в трассе выпускной системы установлен каталитический нейтрализатор ОГ, а соединение внутренних сечений выпускных патрубков перед выпускным фланцем выполнено на разных уровнях, что позволяет снизить сопротивление в выпускном тракте за счет частичной эжекции, причем выпускной патрубок первого цилиндра расположен ниже других, в целях снижения массы присоединительного фланца, технологической обработки и сборки.
Выполнение выпускного коллектора ДВ С описанным выше образом с использованием всей предложенной совокупности существенных признаков позволяет: снизить сопротивление в выпускном тракте за счет частичной эжекции, уменьшенная масса коллектора сокращает время разогрева нейтрализатора, за счет технологичности изготовления получить изделие с относительно низкой себестоимостью. При минимальных габаритных размерах и массе сохраняются мощностные и энергетические показатели ДВС.
Для пояснения настоящей полезной модели приведены следующие иллюстрации:
фиг.1 - выпускной коллектор
фиг.2 - вид сечений каналов выпускных патрубков.
Выпускной коллектор ДВС содержит четыре выпускных патрубка 3, 4, 5, 6, верхние входы которых соединены с впускными отверстиями ДВС(на рис.не показаны) через отверстия присоединительного фланца 1, а нижние выходы патрубков соединены на нижнем выпускном фланце 2, и через его отверстие сообщены с нейтрализатором ОГ (на рис. не показан) или приемной трубой (на рис.не показана) тракта выпуска ОГ, причем соединение внутренних сечений S7, S8, S9, S10 соответственно выпускных патрубков 3, 4, 5, 6 перед выпускным фланцем 2, выполнены на разных уровнях относительно центров, а выпускной патрубок 3 первого цилиндра выполнен ниже последующих, образуя при этом зигзаг, между присоединительным фланцем 1 и выпускным фланцем 2.
Выпускной коллектор ДВС работает следующим образом. На такте выпуска отработавшие газы из цилиндров двигателя, когда выпускные клапаны открыты, вытесняются в выпускной коллектор, содержащий присоединительный фланец 1, выпускные патрубки 3, 4, 5, 6 и выпускной фланец 2, а затем в нейтрализатор ОГ или в приемную трубу тракта выпуска ОГ. В объединяемой зоне сечений выпускных патрубков выполненных на разных уровнях при работе двигателя получается эффект частичной эжекции, что позволяет полнее очищать цилиндры от отработавших газов, далее газы поступают в каталитический нейтрализатор ОГ (или приемную трубу тракта выпуска ОГ), просачиваются через его активное вещество и достаточной мере очищенные от вредных веществ поступают в глушитель, теряют при этом часть звуковой энергии, после чего выводятся в атмосферу.
Преимущество полезной модели состоит в том, что по сравнению с известными выпускными коллекторами ДВС предложенная конструкция выпускного коллектора позволяет снизить сопротивление в выпускном тракте ОГ за счет частичной эжекции, а также за счет уменьшения массы коллектора сократить время разогрева нейтрализатора ОГ и при минимальных габаритных размерах и массе сохранить мощностные и энергетические показатели ДВС, снизить себестоимость получения изделия.