Выхлопное устройство, содержащее головку блока цилиндров с интегрированным и термически изолированным выхлопным коллектором

Авторы патента:

 


Владельцы патента RU 2439356:

РЕНО С.А.С (FR)

Изобретение относится к выхлопному устройству многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания. Выхлопное устройство содержит головку (10) блока цилиндров указанного двигателя, в которой выполнены выхлопные каналы (12), первый конец (14) каждого из которых соединен с камерой (16) сгорания указанного двигателя, а вторые концы (18) которых выходят в полость или воздухосборную камеру (20) выхлопного коллектора (22), интегрированного в головку (10) блока. Согласно изобретению полость или воздухосборная камера коллектора (20) выполнена во элементе (26), установленном внутри головки (10) блока, причем указанный вставной элемент (26) термически изолирован от головки (10) блока цилиндров при помощи средств (28) термической изоляции. Вставной элемент (26) представляет собой трубчатую вставку (26) с отверстиями (34) и выходным каналом (24), установленную в приемное отверстие (32) головки (10) блока цилиндров. Отверстия (34) сообщаются со вторыми концами (18) выхлопных каналов (12), а выходной канал (24) выходит наружу из головки (10) блока цилиндров. Выходной канал (24) выхлопного коллектора снаружи соединен с устройством очистки выхлопных газов выхлопного трубопровода автомобиля. Изобретение позволяет создать устройство, содержащее коллектор, расположенный в головке блока цилиндров максимально близко к камерам сгорания, и обеспечить термическую изоляцию коллектора по отношению к головке блоков цилиндра. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к выхлопному устройству многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания автомобиля, содержащему головку блока цилиндров, в которой выполнены выхлопные каналы, первый конец каждого из которых соединен с камерой сгорания указанного двигателя, а второй конец выходит в полость или воздухосборную камеру выхлопного коллектора, интегрированного в головку блока, при этом выходной канал коллектора снаружи соединен с устройством очистки выхлопных газов выхлопного трубопровода автомобиля.

Известны многие примеры устройств этого типа.

Как известно, выхлопные устройства содержат выхлопные каналы, выполненные в головке блока цилиндров двигателя, совпадающие с каналами коллектора, расположенными напротив выхлопных каналов. Коллектор содержит по меньшей мере один выходной канал, соединенный с выхлопным трубопроводом автомобиля.

Известно, что для снижения содержания загрязняющих веществ в газообразных продуктах сгорания в выхлопном трубопроводе устанавливают устройства очистки, в частности катализаторы, которые позволяют преобразовывать загрязняющие вещества, присутствующие в газообразных продуктах сгорания, в частности несгоревшие углеводороды НС и оксиды азота NOx.

Однако во время запуска холодного двигателя возникает проблема.

Действительно, эффективность устройств очистки существенно зависит от их рабочей температуры. Удаленность этих устройств от камер сгорания двигателя замедляет повышение их температуры на первых минутах работы двигателя и снижает их эффективность, тогда как именно в эти первые минуты работы двигателя выделяется самое большое количество загрязнителей.

Для устранения этого недостатка было предложено выполнять выхлопные коллекторы частично или полностью интегрированными в головку блока двигателя, что позволяет значительно сократить расстояние между камерами сгорания и устройством очистки, которое в данном случае непосредственно примыкает к головке блока на выходе коллектора.

В документе FR 2738289, в частности, описан коллектор такого типа, в котором выхлопные каналы головки блока цилиндров выходят в полость или воздухосборную камеру, выполненную наполовину в коллекторе, а наполовину в головке блока.

В документе DE А 3815408 описан коллектор, выполненный полностью в головке блока цилиндров за одно целое с ней путем литья.

Однако эти известные коллекторы характеризуются многими недостатками.

Так, если коллектор такого типа выполнен в головке блока цилиндров лишь частично, расстояние между камерами сгорания и устройством очистки не сокращается до минимума, и поэтому эффективность устройства очистки обеспечивается неполностью.

Кроме того, когда коллектор интегрирован в головку блока, он подвергается воздействию высоких температур и поэтому, как и материал головки блока, претерпевает значительное расширение по мере повышения его температуры. По этой причине практически невозможно соединить такой коллектор с остальной частью выхлопного трубопровода, если он не оборудован охлаждающими полостями, соединенными с полостями циркуляции жидкости охлаждения головки блока.

Эта концепция отрицательно сказывается, с одной стороны, на производительности двигателя, так как она приводит к снижению теплового КПД двигателя из-за необходимости охлаждения коллектора, а, с другой стороны, практически сводит на нет выигрыш в результате сближения коллектора и камер сгорания, поскольку охлаждение коллектора не позволяет обеспечить быстрое повышение его температуры, которое должно повысить эффективность устройства очистки.

Задачей изобретения является устранение этого недостатка за счет создания устройства описанного выше типа, в котором коллектор, интегрированный в головку блока цилиндров двигателя, оборудован средствами термической изоляции по отношению к указанной головке блока.

В этой связи объектом изобретения является описанный выше коллектор, в котором полость или воздухосборная камера коллектора выполнена во вставном элементе, устанавливаемом внутри головки блока, причем указанный элемент термически изолирован от головки блока цилиндров при помощи средств термической изоляции.

Согласно другим отличительным признакам изобретения:

- вторые концы выхлопных каналов сообщаются с приемным отверстием, выполненным в головке блока цилиндров, в которое заходит трубчатая вставка, установленная внутри головки блока, образуя вставной элемент, в которой выполнены отверстия для сообщения со вторыми концами выхлопных каналов, и которая содержит выходной канал, выходящий наружу головки блока;

- трубчатая вставка выполнена из нержавеющей стали;

- трубчатая вставка установлена без зазора в приемном отверстии головки блока;

- средства термической изоляции расположены в головке блока вокруг трубчатой вставки и между по меньшей мере двумя расположенными друг за другом выхлопными каналами;

- средства термической изоляции содержат по меньшей мере одну полость, выполненную в материале головки блока цилиндров вокруг приемного отверстия и выходящую в указанное отверстие;

- в устройстве выполнены две полости: полость вокруг приемного отверстия между каждой парой расположены друг за другом выхлопных каналов и полость вокруг приемного отверстия между концевым выхлопным каналом и наружной концевой стороной головки блока;

- каждая полость выполнена в процессе литья головки блока цилиндров.

Другие особенности и преимущества настоящего изобретения будут более понятны из последующего описания со ссылками на чертеж, на котором схематично показана головка блока цилиндров для выхлопного устройства в соответствии с настоящим изобретением.

На чертеже показана головка 10 блока цилиндров выхлопного устройства, выполненного в соответствии с настоящим изобретением.

Как известно, выхлопные каналы 12 выполняют в головке 10 блока цилиндров. Первый конец 14 каждого канала 12 соединен с камерой 16 сгорания двигателя, а второй конец 18 каждого канала 12 выходит в полость 20 или воздухосборную камеру выхлопного коллектора 22, встроенного в головку 10 блока цилиндров. Выходной канал 24 коллектора 22 снаружи соединен с устройством (не показано) очистки выхлопных газов выхлопного трубопровода (не показан) автомобиля. Между каждой камерой 16 сгорания головка 10 блока цилиндров содержит полости 30 для циркуляции охлаждающей жидкости двигателя.

Согласно изобретению полость 20 или воздухосборная камера коллектора 22 выполнена в элементе 26, расположенном внутри головки 10 блока цилиндров, причем указанный элемент 26 термически изолирован от головки 10 блока цилиндров при помощи средств 28 термической изоляции.

В частности, вторые концы 18 выхлопных каналов 12 выходят в приемное отверстие 32, выполненное в головке 10 блока цилиндров. В это отверстие 32 заходит трубчатая вставка 26, образующая вставной элемент 26, который установлен внутри головки блока цилиндров и в котором выполнены отверстия 34 для сообщения со вторыми концами 18 выхлопных каналов 12. Вставной элемент 26 также содержит выходной канал 24, выходящий наружу из головки 10 блока цилиндров.

В данном варианте осуществления изобретения трубчатая вставка 26 выполнена из нержавеющей стали, так как характеристики теплового расширения этого материала обеспечивают удовлетворительную герметичность его соединения с устройством очистки, причем при любой температуре. Следует отметить, что для осуществления изобретения можно использовать любой другой материал с аналогичными характеристиками.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения трубчатую вставку 26 устанавливают без зазора в приемное отверстие 32 головки 10 блока цилиндров, вставляя ее в отверстие 32, например, путем запрессовки.

Предпочтительно средства 28 термической изоляции расположены в головке 10 блока цилиндров вокруг трубчатой вставки 26 и по меньшей мере между двумя расположенными рядом выхлопными каналами 12.

В частности, средства 28 термической изоляции представляют собой по меньшей мере одну полость, выполненную в материале головки 10 блока цилиндров вокруг приемного отверстия 32 и сообщающуюся с указанным отверстием 32. Эту полость заполняют водой, и таким образом она обеспечивает термическую изоляцию вставки 26 по отношению к головке блока цилиндров и препятствует распространению тепла от головки 10 блока цилиндров к вставке 26 за счет теплопроводности.

Предпочтительно, как показано на чертеже, в устройстве имеется полость 28, расположенная вокруг приемного отверстия 32 между каждой парой расположенных рядом выхлопных каналов 12, и полость 28, расположенная вокруг приемного отверстия 32 между концевым выхлопным каналом 12 и концевой наружной стороной 36 головки 10 блока цилиндров.

Для выполнения полостей 28 можно использовать любой способ. Вместе с тем, в предпочтительном варианте осуществления изобретения каждую полость 28 выполняют в процессе литья головки 10 блока цилиндров.

Таким образом, изобретение позволяет получить устройство, содержащее коллектор 26, расположенный в головке 10 блока цилиндров максимально близко к камерам 16 сгорания, что позволяет оптимизировать характеристики устройства очистки, соединенного с его выходным каналом 24, и устранить недостатки известных встроенных коллекторов за счет его термической изоляции по отношению к головке 10 блока цилиндров.

1. Выхлопное устройство многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания автомобиля, содержащее головку (10) блока цилиндров указанного двигателя, в которой выполнены выхлопные каналы (12), первый конец (14) каждого из которых соединен с камерой (16) сгорания указанного двигателя, а вторые концы (18) которых сообщаются с полостью или воздухосборной камерой (20) выхлопного коллектора (22), интегрированного в головку (10) блока цилиндров, при этом выход выходного канала (24) выхлопного коллектора соединен с устройством очистки выхлопных газов выхлопного трубопровода автомобиля, а полость или воздухосборная камера (20) коллектора выполнена во вставном элементе (26), расположенном внутри головки (10) блока, причем указанный вставной элемент (26) термически изолирован от головки (10) блока цилиндров при помощи средств (28) термической изоляции, отличающееся тем, что вставной элемент (26) представляет собой трубчатую вставку (26) с отверстиями (34) и выходным каналом (24), установленную в приемное отверстие (32) головки (10) блока цилиндров, причем указанные отверстия (34) сообщаются со вторыми концами (18) выхлопных каналов (12), а выходной канал (24) выходит наружу из головки (10) блока цилиндров.

2. Выхлопное устройство по п.1, отличающееся тем, что трубчатая вставка (26) выполнена из нержавеющей стали.

3. Выхлопное устройство по любому из пп.1 или 2, отличающееся тем, что трубчатая вставка (26) установлена без зазора в приемном отверстии (32) головки (10) блока.

4. Выхлопное устройство по п.3, отличающееся тем, что средства (28) термической изоляции расположены в головке (10) блока цилиндров вокруг трубчатой вставки (26) и по меньшей мере между двумя расположенными друг за другом выхлопными каналами (12).

5. Выхлопное устройство по п.4, отличающееся тем, что средства (28) термической изоляции представляют собой по меньшей мере одну полость (28), выполненную в материале головки (10) вокруг приемного отверстия (32) и сообщающуюся с указанным отверстием (32).

6. Выхлопное устройство по п.5, отличающееся тем, что содержит полость (28), выполненную вокруг приемного отверстия (32) между каждой парой установленных друг за другом выхлопных каналов (12), и полость (28), выполненную вокруг приемного отверстия (32) между концевым выхлопным каналом (12) и наружной концевой стороной (36) головки (10) блока цилиндров.

7. Выхлопное устройство по любому из пп.5 или 6, отличающееся тем, что каждая полость (28) образована в процессе литья головки (10) блока цилиндров.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к двигателестроению. .

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в качестве основной корпусной детали двигателя внутреннего сгорания, а именно, в качестве блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к поршневым машинам для преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение вала и наоборот, и может быть использовано при конструировании и изготовлении двигателей или компрессоров.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в механизмах газораспределения двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано в двигателе внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в системах газообмена двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к поршневым двигателям внутреннего сгорания, в частности к конструкциям крышек цилиндров форсированных ДВС

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к составам чугунов с пластинчатым графитом

Изобретение относится к двухтактным поршневым дизелям с прямоточной продувкой. Двухтактный поршневой дизель содержит цилиндр с продувочными окнами, размещенный в нем поршень со штоком, крышку цилиндра с одним выпускным клапаном и установленными в нее одной или двумя форсунками, при этом в крышке цилиндра устанавливается (запрессовывается) стальная вставка с торцевыми выступами в виде кольца с тангенциальными прорезями, образующими каналы, соединяющими зону вытеснения объема воздуха, ограниченного между наружным диаметром кольца вставки и диаметром цилиндра и плоскими участками вставки и днища поршня с камерой сгорания, а вектор скоростей имеет одинаковое направление, кольцо вставки входит в цилиндрическую часть углубления в днище поршня при положении поршня в верхней мертвой точке. Закругленная кромка выполнена из жаростойкой стали, запрессованной в днище поршня в виде кольца или покрыта жаростойкой сталью, например, методом плазменного напыления. Изобретение обеспечивает увеличение мощности, улучшение экологических показателей. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Модуль управления по меньшей мере для одного клапана газораспределения двигателя внутреннего сгорания содержит крышку (10) головки цилиндров и по меньшей мере один распределительный вал (14), в частности, шлицевой вал с по меньшей мере одним расположенным на распределительном вале (14) кулачком (16, 17). Крышка (10) головки цилиндров имеет для установки распределительного вала (14) по меньшей мере одну разъемную опору (12), которая имеет базовую часть (28) опоры и крышку (30) опоры, которые образуют, соответственно, отверстие опоры с расположенной радиально внутри опорной поверхностью (32). По меньшей мере один кулачок (16, 17) имеет опорный элемент (26), который расположен в опоре (12) радиально между распределительным валом (14) и опорной поверхностью (32). Раскрыт способ сборки модуля управления. Технический результат заключается в упрощении монтажа модуля и в возможности изменения подъема кулачка. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Головка (1) блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания содержит выходящие на одну сторону головки цилиндров впускные и выпускные каналы (2) и (3) с клапанами (4) и (5) и размещенную в ней камеру (6) сгорания с поверхностями (11) и (12) вытеснителей. Камера (6) сгорания на плоскости прилегания головки (1) цилиндров к блоку имеет форму, образованную дугой (7) радиусом R =(0,63-0,65) диаметра D цилиндра, с центром, отстоящим от центра цилиндра на расстоянии Г=(0,28-0,30) диаметра D цилиндра в сторону свечи зажигания. Дуга (7) сопряжена радиусами R1=(0,30-0,32) диаметра D цилиндра с диаметром, проведенным из центра цилиндра и равным диаметру цилиндра. С противоположной стороны форма камеры (6) образована диаметром, равным диаметру D цилиндра, сопряженному с радиусами R1 =(0,30-0,32) диаметра D цилиндра с центрами, лежащими на оси (15) клапанов, отстоящей от оси (16) цилиндров на расстоянии В=(0,06-0,08) диаметра D цилиндра. Радиусы R1 сопряжения ограничены линией, отстоящей от оси (16) цилиндров на расстоянии Б=(0,35-0,37) диаметра D цилиндра. Стенки камеры (6) сгорания наклонены к днищу камеры и имеют соответственно в плоскости поперечной оси (14) цилиндра наклон 14°…16° и радиус перехода 12-14 мм. В плоскости по оси (15) клапанов наклон составляет 4°…6° и радиус перехода 5-7 мм. От одного сечения к другому по контуру камеры обеспечивается плавный переход по углу и радиусу. Технический результат заключается в снижении гидравлического сопротивлении смеси в камере сгорания. 3 ил.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, предназначенных для транспортных средств. Цилиндр двигателя включает в себя по меньшей мере один впускной канал (4) и свечу (1) зажигания с массовым электродом (2). Свеча (1) зажигания и цилиндр включают в себя средства для расположения и закрепления свечи зажигания в цилиндре таким образом, чтобы открытый конец (3) массового электрода (2) свечи (1) зажигания был ориентирован в определенном направлении относительно впускного канала (4) цилиндра. Ориентация в определенном направлении позволяет охлаждать массовый электрод (2) воздушным потоком впускного канала (4) при эксплуатации двигателя. Раскрыты способ изготовления цилиндра, средства для изготовления цилиндра, свеча зажигания для цилиндра, двигатель внутреннего сгорания и транспортное средство. Технический результат заключается в улучшении охлаждения массового электрода. 6 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх