Устройство крепления каталитического коллектора системы выхлопа двигателя внутреннего сгорания

Авторы патента:

B60K13/04 - связанные с выпуском отработанных газов (оборудование для растапливания снега или льда с дорог или дорожных покрытий E01H 5/00,E01H 6/00; глушители выхлопа двигателей внутреннего сгорания как таковые F01N)

Полезная модель относится к области машиностроения, преимущественно автомобилестроению, в частности к средствам снижения токсичности отработавших газов двигателей внутреннего сгорания ДВС). Устройство содержит кронштейн, с которым разъемно сопрягается прижим, причем кронштейн и прижим снабжены держателями и выполнены в виде штампованных из металлического листа деталей, снабженных элементами взаимного крепления, при этом кронштейн снабжен элементами крепления к структуре корпуса ДВС. Новым в заявленном объекте является то, что кронштейн и прижим имеют плоские основания, которые при монтажном сопряжении располагаются в основном в одной плоскости Х-Х, монтажная поверхность держателей имеет форму в основном кругового цилиндра, торцы которого располагаются в одной плоскости Y-Y, в основном параллельной плоскости Х-Х, элементы крепления кронштейна выполнены в виде сопряженных с основанием и отогнутых в одну сторону фланцев, в которых выполнены сквозные отверстия под крепежные резьбовые элементы, держатели прижима и кронштейна выполнены в виде загнутых в одну сторону отбортовок своих оснований, таким образом, что при сопряжении их внутренняя поверхность соответствует форме наружной поверхности корпуса каталитического коллектора, при этом в плоском основании кронштейна, симметрично отверстиям его крепления к структуре корпуса ДВС выполнено фасонное углубление, стенки которого образуют элементы жесткости

основания кронштейна, на торцах основания прижима, сопряженного с его держателем, выполнены сквозные отверстия, оси которых, при сопряжении, совпадают с осями встречных отверстий в кронштейне, в которых смонтированы резьбовые крепежные элементы, например, приварные болты, при этом сопряжение кронштейна и прижима выполнено с гарантированным зазором. Отверстия крепления кронштейна к структуре корпуса ДВС выполнены в виде пазов с скругленными торцевыми стенками, удлиненных в сторону плоского основания кронштейна, при этом межцентровое расстояние между ними составляет 70 мм. Зазор -s- в сопряжении кронштейна и прижима составляет не менее 5 мм, а радиус -r- образованного в сопряжении держателя составляет 56-56,5 мм., а эксцентриситет -- оси фасонного углубления с центром радиуса монтажной поверхности держателя кронштейна составляет 18 мм., а межцентровое расстояние крепежных элементов в сопряжении составляет 142 мм.

где r - радиус кругового цилиндра монтажной поверхности держателей, мм

s - величина зазора в соединении кронштейна и держателя, мм

- эксцентриситет, мм.

Современные требования по допустимому уровню токсичности отработавших газов автомобильных ДВС обусловили введение в конструкцию тракта системы выхлопа каталитических нейтрализаторов.

В настоящее время получили широкое распространение каталитические коллекторы (катколлекторы), конструкция которых позволяет максимально приблизить каталитический носитель к выхлопному клапану ДВС, см. ЕПВ (ЕР) 0542002, F 01 N 3/28, 1993, либо путем размещения его непосредственно в полости выхлопного коллектора, см. DE 4236893, МПК 5 F 01 N 3/28, от 19.05. 93; US 5388407, МПК 5 F 01 N 3/20, от 14.02.95. В качестве более подрбного примера можно рассмотреть каталитический коллектор системы выхлопа ДВС, патент Японии №63016118, МПК 5 F 01 N 7/10, F 01 N 7/18, публ. 23.01.88, содержащий четыре отдельных трубопровода, входные концы которых подключены к выходным отверстиям в головке цилиндров двигателя внутреннего сгорания, а выходные концы сходятся в специальном кожухе, внутри которого размещен блок носитель каталитического вещества. Входные концы отдельных трубопроводов закреплены на головке цилиндров двигателя внутреннего сгорания посредством

фланцевого соединения с помощью болтов. Выходные концы закреплены в кожухе посредством сварного соединения.

В некоторых автомобилях производства Волжского автозавода в последнее время нашли применение катколлекторы, устанавливаемые в системе выхлопа ДВС, и защищенные свидетельством на полезную модель №30855, МПК 7 F 01 N 7/10, публ. 2003.07.10, содержащие две проточные трубы, одна из которых образована сходящимися на выходе патрубками первого и четвертого цилиндров ДВС, а другая образована сходящимися на выходе патрубками второго и третьего цилиндров, верхние концы которых соединены с впускными отверстиями ДВС через отверстия в присоединительном фланце, а нижние концы труб сходятся в общей газоприемной камере, снабженной установочным элементом управляющего датчика кислорода, выполненной заодно с корпусом каталитического носителя, на выходе которого смонтирована газосмесительная камера с присоединительным фланцем к тракту выхлопа ДВС. Каталитический носитель выполнен в виде единого металлического газопроницаемого цилиндрического моноблока, боковые стенки которого находятся в плотном контакте со стенками корпуса, общая газоприемная камера частично размещена внутри корпуса каталитического носителя, с образованием неразъемного телескопического соединения, при этом между наружными торцами газоприемной камеры и торцевыми стенками моноблока образован зазор, величина которого составляет не менее половины толщины стенки расположенной внутри корпуса части газоприемной камеры, установочный элемент управляющего датчика кислорода расположен по оси потока газа, входящего в корпус каталитического носителя и на равных расстояниях от выходных срезов, соответственно, патрубков первого и четвертого, и второго и третьего цилиндров, при этом газосмесительная камера снабжена установочным элементом диагностического датчика кислорода.

Как показала практика эксплуатации автомобилей с описанными выше катколлекторами, крепление последних в трассе системы выхлопа оказалось не надежным, в частности наблюдался массовый дефект поломки кронштейна крепления корпуса катколлектора к блоку цилиндров ДВС, либо происходила поломка самого корпуса катколлектора. Это вызвало необходимость доработки конструкции устройства крепления катколлектора к корпусу ДВС.

Техническое решение этой проблемы и является предметом заявляемой полезной модели.

Наиболее близким прототипом заявляемой полезной модели является устройство крепления приемной трубы глушителей выхлопа автомобиля ВАЗ-2108, см. Руководство по ремонту автомобиля ВАЗ-2108, ВАЗ-2109, Тольятти, 1990, с.13-14, рис.2.8. Само по себе устройство представляет собой кронштейн, с которым разъемно сопрягается прижим, причем кронштейн и прижим снабжены держателями и выполнены в виде штампованных из металлического листа деталей, снабженных элементами взаимного крепления, при этом кронштейн снабжен элементами крепления к структуре корпуса ДВС. Конструкция прототипа для ее применения в качестве устройства крепления катколлектора потребовала серьезной конструкторской, технологической и доводочной доработки, что подробно и будет описано ниже.

Решение технической задачи заключается в том, что предлагается устройство крепления описанного выше типа, отличающееся однако тем, что кронштейн и прижим имеют плоские основания, которые при монтажном сопряжении располагаются в основном в одной плоскости Х-Х, монтажная поверхность держателей имеет форму в основном кругового цилиндра, торцы которого располагаются в одной плоскости Y-Y, в основном параллельной плоскости Х-Х, элементы крепления кронштейна выполнены в виде сопряженных с основанием и отогнутых в одну сторону фланцев, в которых выполнены сквозные отверстия под крепежные резьбовые элементы, держатели прижима и кронштейна выполнены в виде загнутых в одну сторону отбортовок своих оснований, таким образом, что при сопряжении их внутренняя поверхность соответствует форме наружной поверхности корпуса каталитического коллектора, при этом в плоском основании кронштейна, симметрчно отверстиям его крепления к структуре корпуса ДВС выполнено фасонное углубление, стенки которого образуют элементы жесткости основания кронштейна, на торцах основания прижима, сопряженного с его держателем, выполнены сквозные отверстия, оси которых, при сопряжении, совпадают с осями встречных отверстий в кронштейне, в которых смонтированы резъбовые крепежные элементы, например, приварные болты, при этом сопряжение кронштейна и прижима выполнено с гарантированным зазором.

Зазор -s- в сопряжении кронштейна и прижима составляет не менее 5 мм, а радиус -r- образованного в сопряжении держателя составляет 56-56,5 мм., а эксцентриситет -- оси фасонного углубления с центром радиуса монтажной

поверхности держателя кронштейна составляет 18 мм., а межцентровое расстояние крепежных элементов в сопряжении составляет 142 мм.

где r - радиус кругового цилиндра монтажной поверхности держателей, мм

s - величина зазора в соединении кронштейна и держателя, мм

- эксцентриситет, мм

Отверстия крепления кронштейна к структуре корпуса ДВС выполнены в виде пазов с скругленными торцевыми стенками, удлиненных в сторону плоского основания кронштейна, при этом межцентровое расстояние между ними составляет 70 мм.

Благодаря этой особенности устройства крепления, как показали исследования опытных образцов, прекратился ранее существовавший дефект поломки элементов самого устройства крепления или непосредственно катколлектора.

Сравнение научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках МКИ показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна.

Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".

Другие особенности и преимущества настоящей полезной модели станут понятны из следующего детального описания, приведенного исключительно в форме не ограничивающего примера и со ссылкой на прилагаемые чертежи, иллюстрирующие предпочтительный вариант реализации, на которых;

Фиг.1 изображает устройство крепления в собранном виде (рабочем состоянии) каталитического коллектора системы выхлопа ДВС, являющееся предметом настоящей полезной модели;

Фиг.2 изображает еще один вид устройства крепления в собранном виде (рабочем состоянии) каталитического коллектора системы выхлопа ДВС, являющегося предметом настоящей полезной модели;

Фиг.3-9 изображают отдельные элементы заявляемой полезной модели в разобранном состоянии, с приведением отдельных сечений и видов, обозначенных на чертежах.

Практическое осуществление полезной модели детально описано ниже.

Устройство крепления, фиг.1 и 2, каталитического коллектора системы выхлопа двигателя внутреннего сгорания (ДВС) содержит кронштейн 1, с которым разъемно сопрягается прижим 2, причем кронштейн и прижим снабжены держателями 3 и 4 соответственно и выполнены в виде штампованных из металлического листа деталей, снабженных элементами взаимного крепления 5. Кронштейн снабжен элементами крепления к структуре корпуса ДВС. Кронштейн 1 и прижим 2, фиг.3-9, имеют плоские основания 6 и 7 соответственно, которые при монтажном сопряжении располагаются в основном в одной плоскости Х-Х, монтажная поверхность 8 и 9 держателей 3 и 4 имеет форму в основном кругового цилиндра, торцы 10 и 11 которого располагаются в одной плоскости Y-Y, в основном параллельной плоскости Х-Х. Элементы крепления кронштейна 1 выполнены в виде сопряженных с основанием 6 и отогнутых в одну сторону фланцев 12 и 13, в которых выполнены сквозные отверстия 14 и 15 под крепежные резьбовые элементы (условно показаны на фиг.5). Держатели 4 и 3 прижима 2 и кронштейна 1 выполнены в виде загнутых в одну сторону отбортовок своих оснований, таким образом, что при сопряжении их внутренняя поверхность соответствует форме наружной поверхности корпуса каталитического коллектора. В плоском основании 6 кронштейна 1, симметрчно отверстиям 14 и 15 его крепления к структуре корпуса ДВС выполнено фасонное углубление, стенки 16 и 17 которого образуют элементы жесткости основания 6 кронштейна. На торцах 18 и 19 основания 7 прижима 2, сопряженного с его держателем 4. выполнены сквозные отверстия 20 и 21, оси которых, при сопряжении, совпадают с осями встречных отверстий в кронштейне 1, в которых смонтированы резъбовые крепежные элементы, например, приварные болты 22 и 23, при этом сопряжение кронштейна и прижима выполнено с гарантированным зазором -s-, фиг.2.

Зазор -s- в сопряжении кронштейна 1 и прижима 2 составляет не менее 5 мм, а радиус -r- образованного в сопряжении держателя, составленного из элементов 8 и 9 составляет 56-56,5 мм., а межцентровое расстояние крепежных элементов в сопряжении составляет 142 мм. Отверстия 14 и 15 крепления кронштейна 1 к структуре корпуса ДВС, схематично показано на фиг.1, выполнены в виде пазов с скругленными торцевыми стенками, удлиненных в сторону плоского основания 6 кронштейна, при этом межцентровое расстояние между ними составляет 70 мм. Эксцентриситет -- оси фасонного углубления с центром радиуса монтажной поверхности держателя кронштейна составляет 18 мм.

Использование заявленного технического решения позволяет создать недорогую и компактную конструкцию эффективного устройства крепления такого ответственного элемента снижения токсичности выхлопных газов, как каталитический коллектор, повысить конкурентоспособность отечественных автомобилей за счет соответствия их экологической безопасности мировым стандартам, снизить загрязнение воздуха в населенных пунктах токсичными компонентами отработавших газов автотранспортных средств, силовой агрегат которых выполнен на базе двигателя внутреннего сгорания.

Разумеется, полезная модель не ограничивается описанным способом ее осуществления, показанным на прилагаемых фигурах. Остаются возможными изменения различных элементов либо замена их технически эквивалентными, не выходящие за пределы объема настоящей полезной модели.

Устройство крепления каталитического коллектора системы выхлопа двигателя внутреннего сгорания (ДВС), содержащее кронштейн, с которым разъемно сопрягается прижим, причем кронштейн и прижим снабжены держателями и выполнены в виде штампованных из металлического листа деталей, снабженных элементами взаимного крепления, при этом кронштейн снабжен элементами крепления к структуре корпуса ДВС, отличающееся тем, что кронштейн и прижим имеют плоские основания, которые при монтажном сопряжении располагаются в одной плоскости, монтажная поверхность держателей имеет форму кругового цилиндра, торец которого располагается в плоскости, параллельной плоскости расположения кронштейна и прижима, элементы крепления кронштейна выполнены в виде сопряженных с основанием и отогнутых в одну сторону фланцев, в которых выполнены сквозные отверстия под крепежные резьбовые элементы, держатели прижима и кронштейна выполнены в виде загнутых в одну сторону отбортовок своих оснований, таким образом, что при сопряжении их внутренняя поверхность соответствует форме наружной поверхности корпуса каталитического коллектора, при этом в плоском основании кронштейна, симметрично отверстиям его крепления к структуре корпуса ДВС выполнено фасонное углубление, стенки которого образуют элементы жесткости основания кронштейна, на торцах основания прижима, сопряженного с его держателем, выполнены сквозные отверстия, оси которых, при сопряжении, совпадают с осями встречных отверстий в кронштейне, в которых смонтированы резьбовые крепежные элементы, например, приварные болты, при этом сопряжение кронштейна и прижима выполнено с гарантированным зазором.