Каталитический коллектор системы выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания

Полезная модель относится к двигателестроению, в частности к конструкциям систем выхлопа двигателей внутреннего сгорания (ДВС), снабженных каталитическим нейтрализатором, и может быть использовано для снижения токсичности отработавших газов ДВС. Каталитический коллектор отработавших газов ДВС, содержит корпус моноблока, выполненный укороченным, овальной формы, с размещенным в нем каталитическим носителем. На выходе корпус соединен с газосмесительной камерой с присоединительным фланцем к тракту выхлопа двигателя внутреннего сгорания. На входе в корпус выполнена газоприемная камера с патрубками подвода отработавших газов от цилиндров двигателя внутреннего сгорания. Патрубки подвода отработавших газов от цилиндров выполнены одногибовымии. Два центральных патрубка направлены вдоль продольной оси моноблока. Корпус газоприемной камеры выполнен в виде сваренных по осевому разъему полукорпусов. Фланцы сварного корпуса газоприемной камеры увеличены и являются ребрами жесткости. Технический результат от использования полезной модели заключается в т повышении эффективности работы каталитического коллектора, обеспечении показателя коэффициента однородности скоростей потока 0,92 и более за счет оптимизации направления потока отработавших газов, повышении прочности и жесткости конструкции.

Полезная модель относится к двигателестроению, в частности к конструкциям систем выхлопа двигателей внутреннего сгорания (ДВС), снабженных каталитическим нейтрализатором, и может быть использовано для снижения токсичности отработавших газов ДВС.

Известен каталитический коллектор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус моноблока с каталитическим носителем, снабженный установленным с зазором относительно него теплоизолирующим кожухом, на выходе которого имеется газосмесительная камера с присоединительным фланцем к тракту выхлопа двигателя внутреннего сгорания, а на входе - газоприемная камера с патрубками подвода отработавших газов от цилиндров двигателя внутреннего сгорания. Корпуса моноблока с каталитическим носителем, газоприемной и газосмесительной камер выполнены в виде сваренных по продольному осевому разъему полукорпусов, а полукорпуса моноблока с каталитическим носителем, газоприемной и газосмесительной камер выполнены в виде единой штампованной детали, (см. патент РФ 73035, МПК F01N 3/28 (2006.01), 2008 г.)

Известен каталитический коллектор системы выпуска ОГДВС, содержащий корпуса каталитического носителя, выполненного в виде единого металлического газопроницаемого цилиндрического моноблока, на выходе которого образована газосмесительная камера с присоединительным фланцем крепления к тракту выпуска ОГ ДВС, а на входе - газоприемная камера, принимающая патрубками подвода отработавших газов от цилиндров ДВС. При этом корпус каталитического носителя и входной конический патрубок охвачены с образованием воздушного зазора тепло - звукоизолирующим кожухом, (см. патент РФ 69160 МПК F01N 3/28 (2006.01), 2007 г.)

Известен каталитический коллектор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус моноблока с каталитическим носителем, снабженный установленным с зазором относительно него теплоизолирующим кожухом, на выходе которого имеется газосмесительная камера с присоединительным фланцем к тракту выхлопа двигателя внутреннего сгорания, а на входе - газоприемная камера с патрубками подвода отработавших газов от цилиндров двигателя внутреннего сгорания, причем корпуса моноблока с каталитическим носителем, газоприемной и газосмесительной камер выполнены в виде сваренных по продольному осевому разъему полукорпусов (см. патент РФ на полезную модель 30855, МПК 7 F01N 3/28, 2003 г.). Данное решение принято за прототип.

Все приведенные выше решения обладают существенным недостатками:

1. поскольку боковые патрубки подвода отработавших газов от цилиндров двигателя внутреннего сгорания расположены практически на одной линии напротив друг друга, такое конструктивное решение приводит, во-первых, к возникновению турбулентности в газоприемной камере, а также проникновению газов из одной трубы в другую (поскольку выпуск в разных цилиндрах происходит в разное время), что влечет за собой повышение сопротивления на входе в каталитический нейтрализатор и последующее снижение мощности двигателя;

2. значительная разница в длине патрубков подвода отработавших газов от цилиндров ДВС приводит к разным температурным расширениям и знакопеременному воздействию на корпус КН, что ведет к снижению его прочности.

Задача, решаемая полезной моделью - повышение эффективности работы каталитического коллектора, обеспечение коэффициента однородности скоростей потока 0,92 и более за счет оптимизации направления потока отработавших газов, снижение влияния на мощность двигателя, повышение прочности и жесткости конструкции.

Технический результат заключается в повышении ряда основных технических характеристик каталитического коллектора, а именно, повышении его работоспособности и эффективности в части снижения содержания высокотоксичных компонентов (СО, СН, NOx), находящихся в продуктах сгорания ДВС в окружающую среду, уменьшении газодинамических сопротивлений в тракте выпуска ОГ ДВС, и незначительном влиянии на снижение мощности ДВС.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном каталитическом коллекторе отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащем корпус моноблока с каталитическим носителем, на выходе которого имеется газосмесительная камера с присоединительным фланцем к тракту выхлопа двигателя внутреннего сгорания, а на входе - газоприемная камера с патрубками подвода отработавших газов от цилиндров двигателя внутреннего сгорания, причем корпус газоприемной камеры выполнен в виде сваренных по осевому разъему полукорпусов, в соответствии с полезной моделью, патрубки подвода отработавших газов от цилиндров выполнены одногибовымии, причем два центральных патрубка направлены вдоль продольной оси моноблока, а моноблоке каталитическим носителем выполнен укороченным, овальной формы,

Фланцы сварного корпуса газоприемной камеры увеличены и являются ребрами жесткости.

Технический результат от использования полезной модели заключается в том, что использование всей совокупности существенных признаков полезной модели позволяет повысить эффективность работы каталитического коллектора, обеспечить показатель коэффициента однородности скоростей потока 0,92 и более за счет оптимизации направления потока отработавших газов, повысить прочность и жесткости конструкции.

Выполнение моноблока с укороченным каталитическим носителем овальной формы, дает возможность увеличить общий объем газоприемной камеры, что позволяет улучшить процесс газосмешивания потоков ОГ, поступающих в общую газоприемную камеру и обеспечивает коэффициента однородности скоростей потока на входе в моноблок каталитического нейтрализатора 0,92 и более.

Выполнение патрубков подвода отработавших газов от цилиндров одногибовымии, из которых два центральных патрубка направлены вдоль продольной оси моноблока, практически параллельно друг другу, позволяет снизить сопротивление на входе в моноблок, что ведет к минимизации влияния на снижение мощности двигателя, а также дополнительно обеспечивает улучшение процесса газосмешивания. Такое выполнение патрубков позволяет также обеспечить коэффициент однородности скоростей потока на входе в моноблок каталитического нейтрализатора 0,92 и более.

Наличие увеличенных фланцев сварного корпуса газоприемной камеры, являющихся ребрами жесткости, обеспечивает повышение жесткости и прочности конструкции.

Фиг.1 - общий вид заявляемого каталитического коллектора;

Фиг.2 - сечение А-А фиг.1.

Каталитический коллектор отработавших газов ДВС, содержит корпус моноблока 1 с каталитическим носителем (КН). На выходе корпус соединен с газосмесительной камерой 2 с присоединительным фланцем 3 к тракту выхлопа двигателя внутреннего сгорания. На входе в корпус 1 выполнена газоприемная камера 4 с патрубками 5, 6, 7 8 подвода отработавших газов от цилиндров двигателя внутреннего сгорания. Патрубки 5, 6, 7, 8 подвода отработавших газов от цилиндров выполнены одногибовымии. Два центральных патрубка 6, 7 направлены вдоль продольной 9 оси моноблока.

Корпус газоприемной камеры 4 выполнен в виде сваренных по осевому разъему полукорпусов 10, 11. Фланцы 12 сварного корпуса газоприемной камеры 4 увеличены и являются ребрами жесткости.

Корпус моноблока 1 с каталитическим носителем выполнен укороченным, овальной формы, при этом его за счет овальной формы поперечного сечения объем КН не уменьшается. Большая ось 13 овала корпуса моноблока 1 лежит в плоскости разъема полукорпусов 10, 11 газоприемной камеры 4.

Выполнение моноблока каталитического нейтрализатора укороченным возможно за счет использования в нем более эффективных каталитических носителей, при этом снижается не только длина КН, но его вес, что обеспечивает снижение вибронагрузок, передаваемых на кузов автомобиля.

При этом за счет уменьшения длины корпуса моноблока 1 несколько увеличивается длина газоприемной камеры 4, что оптимизирует процесс смешивания ОГ, поступающих из разных патрубков, поскольку позволяет объединить потоки из всех патрубков, а затем произвести расширение потока при поступлении его в КН, что увеличивает коэффициент однородности скоростей потока до значения 0,92 и более.

Газоприемная камера 4 снабжена установочным элементом 14 управляющего датчика кислорода. Газосмесительная камера 2 снабжена установочным элементом 15 диагностического датчика кислорода.

Работает каталитический коллектор обычным образом.

Отработавшие газы поступают через патрубки 5, 6, 7, 8 в полость газоприемной камеры 4, проходят через каталитический носитель моноблока 1. Поскольку использован более эффективный вид каталитического носителя, уменьшение длины моноблока 1 дает возможность оптимально приблизить блок к камере сгорания, что способствует более быстрому прогреву каталитического носителя и более эффективной его работе. Отработавшие газы очищаются при этом от токсичных веществ до требуемого стандартами уровня и отводятся через газосмесительную камеру 2 в трассу системы выпуска и далее в атмосферу.

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

При этом промышленный выпуск полезной модели возможен на стандартном известном технологическом оборудовании с применением известных, хорошо отработанных технологий.

1. Каталитический коллектор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус моноблока с каталитическим носителем, на выходе которого имеется газосмесительная камера с присоединительным фланцем к тракту выхлопа двигателя внутреннего сгорания, а на входе - газоприемная камера с патрубками подвода отработавших газов от цилиндров двигателя внутреннего сгорания, причем корпус газоприемной камеры выполнен в виде сваренных по осевому разъему полукорпусов, отличающийся тем, что патрубки подвода отработавших газов от цилиндров выполнены одногибовыми, причем два центральных патрубка направлены вдоль продольной оси моноблока, а моноблок с каталитическим носителем выполнен укороченным, овальной формы.

2. Каталитический коллектор по п.1, отличающийся тем, что фланцы сварного корпуса газоприемной камеры увеличены и являются ребрами жесткости.