Выпускной коллектор двигателя внутреннего сгорания
Полезная модель относится к области двигателестроения и может быть использована при проектировании и изготовлении коллекторов выпускаемых двигателей внутреннего сгорания у которых впускная труба и выпускной коллектор крепятся к одной и той же плоскости головки цилиндров.
Технический результат - повышение надежности и долговечности работы выпускного коллектора, улучшение условия сборки и снятия коллектора на двигателе.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что выпускной коллектор двигателя внутреннего сгорания, состоящий из выпускных патрубков, фланцев крепления их к головке блока цилиндров, причем фланцы второго и третьего патрубка объединены в один и фланца единого для всех патрубков отвода отработавших газов, содержит ребра жесткости: А именно на патрубках первого и четвертого цилиндра с верхней стороны выполнено по одному ребру жесткости в виде площадок шириной равной ширине патрубка и толщиной равной толщине стенки патрубка, которые при приближении к фланцам крепления патрубков к головке цилиндров плавно переходят в два ребра с передней и задней стороны патрубка. С противоположной стороны ребра соединяются с ребрами толщиной 1,2-1,6 толщины стенок патрубка, которые по касательной плоскости опускаются соответственно от патрубка второго цилиндра на патрубок первого цилиндра и от патрубка третьего цилиндра на патрубок четвертого цилиндра. Кроме этого между патрубками второго и третьего цилиндра расположено ребро жесткости, а на первом и четвертом патрубке с задней стороны параллельно осевой линии патрубка от входного фланца расположено ребро жесткости под углом 25-30 градусов.
Полезная модель относится к области двигателестроения и может быть использована при разработке выпускных коллекторов двигателей внутреннего сгорания.
Известна конструкция коллектора выпускного для двигателей с креплением выпускного коллектора и впускной трубы к одной плоскости головки цилиндров, имеющая отдельно образованные детали патрубка для каждого цилиндра двигателя. При этом, два выходных фланца, с относящимся к ним патрубками отвода отработавших газов, и выходным фланцем образуют взаимосвязанную, между ними, часть коллектора. [Патент DE 19818390 A1 дата публикации 24.04.98 г., Int. C1.6F01N 7/10]
Недостатком этой конструкции является то, что использование коллектора с двумя отдельными частями, приводит к увеличению вибрации системы, к интенсивному шумоизлучению. При работе такой конструкции при высоких температурах, в следствии тепловых линейных расширений, возникает возможность перемещения фланцев по плоскости крепления к головке цилиндров и как следствие возникают усилия на элементы крепления выпускного коллектора. Кроме этого, применение конструкции выпускного коллектора из двух отдельных частей усложняет монтаж деталей при сборке и ремонте двигателя внутреннего сгорания.
Наиболее близкой конструкцией того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является конструкция коллектора выпускного для двигателей внутреннего сгорания, с креплением выпускного коллектора и впускной трубы к одной плоскости головки цилиндров, имеющего отдельные патрубки для каждого цилиндра. Патрубки, по парно, первого и четвертого и соответственно второго и третьего цилиндра в нижней части соединены с фланцами коллектора и через их выходные отверстия сообщаются с трубами выпускной системы автомобиля. Две отдельные части выпускного коллектора крепятся к головке и трубам выпуска по отдельности. [Автомобиль ГАЗ-3110 «Волга». Устройство, особенности эксплуатации и руководство по ремонту двигателей ЗМЗ 4062.10, 402.10, 4021.10. м.: Атласы автомобилей, 2000 г, стр. 21]
Недостатком данной конструкции выпускного коллектора является то, что при работе известного устройства в зоне высоких температур, вследствие тепловых линейных расширений, возникает возможность изменения геометрии патрубков газопровода. Из-за этих изменений возникают перемещения фланцев патрубков относительно плоскости крепления к головке цилиндров. Возникающие перемещения приводят к повышенному короблению выпускного коллектора и как следствие нарушение герметичности выпускного канала, ухудшение условий демонтажа деталей коллектора при ремонте и к высокой вероятности образования трещин. Кроме того нижний фланец коллектора состоящий из двух отдельных фланцев с отдельными отверстиями затрудняет присоединение к нему нейтрализатора отработавших газов, необходимого для выполнения норм (Евро 4, Евро 5) по токсичности выхлопных газов двигателем в составе автомобиля.
Сущность полезной модели состоит в том, чтобы препятствовать изменению геометрии патрубков выпускного коллектора из-за термического напряжения за счет введения в конструкции коллектора элементов жесткости в виде специально расположенных ребер.
Техническим результатом является повышенная надежность и долговечность работы выпускного коллектора в составе автомобиля, улучшение условий монтажа при сборке и ремонте двигателя внутреннего сгорания.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что выпускной коллектор двигателя внутреннего сгорания, состоящий из выпускных патрубков, фланцев крепления их к головке блока цилиндров, причем фланцы второго и третьего патрубка объединены в один и фланца единого для всех патрубков отвода отработавших газов, содержит ребра жесткости. А именно на патрубках первого и четвертого цилиндра с верхней стороны выполнено по одному ребру жесткости в виде площадок шириной равной ширине патрубка и толщиной равной толщине стенки патрубка, которые при приближении к фланцам крепления патрубков к головке цилиндров плавно переходят в два ребра с передней и задней стороны патрубка. С противоположной стороны ребра соединяются с ребрами толщиной 1,2-1,6 толщины стенок патрубка, которые по касательной плоскости опускаются соответственно от патрубка второго цилиндра на патрубок первого цилиндра и от патрубка третьего цилиндра на патрубок четвертого цилиндра. Кроме этого между патрубками второго и третьего цилиндра расположено ребро жесткости, а на первом и четвертом патрубке с задней стороны параллельно осевой линии патрубка от входного фланца расположено ребро жесткости под углом К=25-30 градусов.
Сущность полезной модели поясняется чертежами:
фиг. 1 - общий вид выпускного коллектора;
фиг. 2 - сечение А-А;
фиг. 3 - сечение Г-Г;
фиг. 4 - общий вид выпускного коллектора со стороны фланца крепления к головке;
фиг. 5 - вид Д;
фиг. 6 - вид Е;
фиг. 7 - сечение Б-Б;
фиг. 8 - сечение В-В.
Выпускной коллектор для двигателя внутреннего сгорания содержит патрубки первого цилиндра 1, второго цилиндра 2, третьего цилиндра 3, четвертого цилиндра 4 с фланцами 5, 6, 7. Все патрубки сходятся в общий фланец 8 присоединения нейтрализатора. На патрубках 1 и 4 с верхней стороны выполнено ребро жесткости 9 в виде площадки шириной равной ширине патрубка и толщиной равной толщине стенки патрубка. При приближении ребер 9 к фланцам 5 и 7 соответственно они каждый плавно переходят в ребро жесткости 10 с передней и в ребро жесткости 11 с задней стороны патрубков 1 и 4. С противоположной стороны ребра 9 соединяются с ребрами 13 толщиной равной 1,2-1,6 толщины стенок патрубка, которые по касательной плоскости к патрубку 2 опускаются, на патрубок 1 и аналогично по касательной плоскости к патрубку 3 опускаются на патрубок 4. Кроме этого между патрубками 2 и 3 расположено ребро жесткости 14, которое соединяет эти патрубки. На патрубках 1 и 4 с задней стороны параллельно осевой линии патрубка от входных фланцев 5 и 7 расположены ребра жесткости 12 под углом К=25-30 градусов.
Работа выпускного коллектора осуществляется следующим образом:
Отработавшие газы из цилиндров проходят по выпускным каналам 1, 2, 3, 4 внутренние отверстия которых соединяются в отверстии 15 фланца 8 крепления нейтрализатора. При прохождении отработавших газов по патрубкам 1, 2, 3, 4 стенки выпускного коллектора нагреваются и термические расширения стремятся изменить геометрию каналов 1, 2, 3, 4, изменения которой влекут смещение фланцев 5, 6, 7 и 8, но ребра 9 плавно переходящие в ребра 10 и 11 совместно с ребрами 12 не дают возможности изменению геометрии патрубков 1 и 4, тем самым устраняя перемещения фланцев 5 и 7 крепления к головке блока цилиндров. Также ребра жесткости 13 совместно с перемычкой 14, образуя арочную конструкцию, препятствуют изменению геометрии при нагреве патрубков 2 и 3, тем самым устраняя перемещения фланца 6 крепления к головке цилиндров и фланца 8 крепления нейтрализатора отработавших газов.
Преимущество заявленной полезной модели состоит в том, что по сравнению с известными конструкциями выпускных коллекторов для двигателей, у которых впускная труба и выпускной коллектор крепятся к одной и той же плоскости головки цилиндров, повышается надежность и долговечность работы выпускного коллектора, улучшаются условия сборки и снятия коллектора на двигателе. Это достигается выполнением на выпускных патрубках ребер жесткости, при этом они имеют определенное сечение, расположение и конфигурацию и находящиеся в зависимости от толщины стенки патрубка.
1. Выпускной коллектор двигателя внутреннего сгорания, состоящий из выпускных патрубков, фланцев крепления выпускных патрубков, отличающийся тем, что 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.
2. Выпускной коллектор двигателя внутреннего сгорания по п. 1, отличающийся тем, что ребра жесткости, выполненные на патрубках первого и четвертого цилиндров в виде площадок, имеют ширину, равную ширине патрубка, и толщину, равную толщине стенки патрубка.
