Výfukový systém spaľovacieho motora

Číslo patentu: E 1246

Dátum: 12.01.2004

Autori: Bühler Frank, Diez Rainer

Je ešte 4 strany.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Predložený vynález sa týka výfukového systému spaľovacieho motora s minimálne jedným kolenom výfukového potrubia s viacerými sacími rúrami na pripojenie k výfukovým otvorom spaľovacieho motora a s akumulačným zariadením na združenie sacich rúrok, ktorý obsahuje výfukový otvor, ktorý je spojený s následne zaradenými prvkami výfukového systému, vrátane telesa katalyzátora, pričom akumulačné zariadenie je vytvorené ako jednodielne akumulačné teleso.Výfukové plyny vystupujúce z výfukov spaľovacieho motora sú zvyčajne sústreďované cez kolená výfukového potrubia do jedného alebo viacerých hlavných výfukových potrubí. Koleno výfukového potrubia obsahuje na tento účel viaceré sacie rúry a jedno akumulačné zariadenie s výfukovým otvorom, ktoré je spojené s pokračujúcou výñikovou rúrou alebo priamo s katalyzátorom výfukových plynov. Vedenie výfukových plynov v kolene výfukového potrubia má pritom význam pre protitlak výfukových plynov. Okrem požiadavky na jeho optimálne stvárnenie je ale aj dôležité, aby bola vhodným spôsobom obtekaná takzvaná lambda sonda potrebná na reguláciu motora. Cieľom je pritom to, aby bola lambda sonda obtekaná jednotlivými prúdmi výfukových plynov zo všetkých sacích rúrok pokiaľ možno rovnomeme, aby sa ziskali pre každýjeden valec spaľovacieho motora rovnaké pomery. Okrem toho by mal byť prítok k následne zaradenému katalyzátoru pokiaľ možno rovnomemý.Výfukový systém v úvode uvedeného typu je známy z US-A 1-6,082,l 03. V EP-A 2-1 247 954 sú sacie rúry spoločne vedené v sacom lieviku na telese katalyzátora.Spis EP-A 2-733 788 opisuje spojenie dvoch výfukových rúr pomocou rozvetvenia rúr. Akumulačné teleso tu nie je uverejnené. To isté plati aj pre DE-U-296 17 304, ktoré ukazuje spojenie štyroch výfukových rúr.Úlohou predloženého vynálezu je vylepšiť výfukový systém úvodom uvedeného typu. Najmä má byť dosiahnutý výhodný prítok k lambda sonde a ku katalyzátora. Okrem toho má byť výroba čo najjednoduchšie a má byť dosiahnutá čo najvyššia životnosť výfukového systému.Táto úloha bola vyriešená znakmi podľa nároku l. Skonštruovaním akumulačného zariadenia vo forme oddeleného akumulačného telesa je možné dosiahnutie výhodného usporiadania výfukového systému. Najmä je potom zjednodušená výroba, pretože jednodielne akumulačné teleso je možné napriklad výhodne vyrobiť vnútomým vysokotlakovým tvámením vrátane vyústenia na pripojenia rúr a sú dodatočne potrebné už len jednoduché rúry. Pritom obsahuje akumulačné teleso minimálne dva, výhodnejšie tri otvory na pripojenie sacich rúr a jeden výfukový otvor, cez ktorý je akumulačné teleso spojené s následne zaradenými časťami výfukových systémov.Výhodná je aj kombinácia podľa vynálezu pozostávajúca z jedného akumulačného telesa z neohybného materiálu so sacími rúrami vyrobenými z relativne ohybnejšieho materiálu, ktoré na základe odlišnej tepelnej rozťažnosti umožňujú kompenzáciu dĺžky. Sacie rúry môžu byť vytvorené ako relatívne krátke, takže akumulačné teleso je možné umiestniť veľmi blízko výfukových otvorov spaľovacieho motora. Toto šetrí miesto a výhodným spôsobom zvyšuje teplotu výfukových plynov v následne zaradenom katalyzátore.Zvlášť výhodné je okrem toho, ak akumulačné teleso dodatočne obsahuje jeden otvor na vloženie lambda sondy. Lambda sonda sa tak nachádza v priestore, do ktorého pritekajú prúdy výfukových plynov zo všetkých sacich rúr výfukového systému, takže je možné dosiahnutie rozsiahlo rovnomerne pritekanie k lambda sonde rôznymi prúdmi výfukových plynov. Okrem tohto je možné dosiahnuť nové formovanie prúdu výfukových plynov pre prítok ku katalyzátoru za lambda sondou, teda oddelene od prítoku k lambda sonde. Týmto oddelením je možné vždy špecificky optimalizovať obidva pritokové prúdy.Podľa ďalšieho uskutočnenia vynálezu je k výfukovému otvoru akumulačného telesa pripojená výfuková rúra, ktorá je vytvorená najmä vo forme prívodnej rúry katalyzátora. Výfuková rúra tak plní dvojitú funkciu a je možné dosiahnutie dobrého prítoku ku katalyzátoru.Zvlášť výhodné je, ak je prívodná rúra katalyzátora vyvedená až do tesnej blizkosti pred katalyzátorom, pričom teleso katalyzátora je priamo spojené s akumulačným telesom pomocou rúry zvlášť s tvarom lievika, ktorá obopína privodnú rúru katalyzátora. Týmto vznikne dvojstenné vedenie výfukových plynov v prstencovom priestore vytvorenom medzi výfukovou rúrou-2 akumulačného telesa a sacim lievikom katalyzátora, ktorý je pripojený k prúdu výfukových plynov len paralelne. Tento priestor preto pôsobí ako tepelná izolácia prúdu výfukových plynov, čím je možné zvýšiť teplotu výfukových plynov V katalyzátore.Otvory v akumulačnom telese sú podľa ďalšieho uskutočnenia vynálezu minimálne čiastočne vyrazené. Týmto je možné výrobu zjednodušiť a zlacniť.Podľa ďalšieho uskutočnenia vynálezu ústia sacie rúry do akumulačného telesa takým spôsobom, že smery prúdov výfukových plynov všetkých prúdov výfukových plynov sa zbiehajú v jednom styčnom bode. Takouto konštrukciou výfukového systému sa optimalizuje prúdenie výfukových plynov. Najmä sa týmto získa možnosť usporiadať lambda sondu jej snímacím hrotom v tom bode, do ktorého v podstate rovnomeme pritekajú jednotlivé prúdy výfukových plynov všetkých pripojených sacích rúr. Týmto je možné želaným spôsobom zlepšiť reguláciu motora.Sacie rúry ústia do akumulačného telesa výhodnejšie takým spôsobom, že smery prúdov výfukových plynov sú vždy naklonené voči rovine prebiehajúcej kohno k smeru prúdov výfukových plynov vo výfukovom otvore, a síce takým spôsobom, že smery prúdov výfukových plynov sacích rúrok sú naklonene na tú istú stranu tejto roviny ako smer prúdu výfukových plynov vo výfukovom otvore. Výstup výfukových plynov cez výfukový otvor je týmto zlepšený a je možné redukovať protitlak výfukových plynov.Výhodné usporiadanie lambda sondy je na strane akumulačného telesa, ktorá je odvrátená od výfukového otvoru. Po prvé je možné takýmto spôsobom dobre dosiahnuť usporiadanie hrotu sondy do styčného bodu prúdov výfukových plynov a za ďalšie je prúdenie výfukových plynov relatívne málo ovplyvňované. Okrem toho je toto konštrukčne výhodné.Sacie rúry ústia do akumulačného telesa najlepšie takým spôsobom, že sa styčný bod prúdov výfukových plynov nachádza vo vnútri akumulačného telesa. Takouto konštrukciou sa prítok k lambda sonde uskutočňuje vo vnútri akumulačněho telesa a pred novým nasmerovaním prúdu výfukových plynov pre výstup z katalyzátora. Týmto oddelením sa ďalej zlepšia prítoky k lambda sonde a ku katalyzátoru.Výhodnejšie obsahuje akumulačné teleso vytvarované pripojovacie hrdlo pre sacie rúry a/alebo pre výfukovú rúru. Táto konštrukcia má konštrukčné výhody a okrem toto je zjednodušene zmontovanie výfukového systému. Predovšetkým táto konštrukcia umožňuje zvarenie akumulačného telesa so sacími rúrami a s výfukovou rúrou na vonkajšej strane. Týmto je možné zamedziť vniknutiu výpotkov do vnútra výfukového systému a s tým spojeným problémom, najmä nebezpečenstvu negatívneho vplyvu na katalyzátor.Podľa ďalšieho uskutočnenia vynálezu je akumulačné teleso minimálne čiastočne zrkadlovo symetrické k rovine, ktorá prechádza kolmo k spojovacej línii výfukových otvorov spaľovacieho motora. Týmto je možné ďalej vyrovnať prúdenie výfukových plynov a najmä prítok k lambda sonde.Podľa zvlášť výhodného ďalšieho uskutočnenia vynálezu sú aj sacie rúry a/alebo lambda sonda umiestnené a stvámené zrkadlovo symetricky. Po prvé je týmto možné ešte viac vyrovnať prúdenie výfukových plynov. Okrem tohto má táto konštrukcia tú výhodu, že je možné unifikovať konštrukčné časti výfukového systému. Obzvlášť je možné použitie rovnakých konštrukčných súčiastok pre rôzne potrubné vedenia výfukových plynov. Tak môžu byť napriklad kolená u výfukových systémov s dvomi kolenami výfukového potrubia podľa vynálezu minimálne čiastočne rovnako skonštruované napriek zvyčajne odlišnej situácii zabudovania na rôznych výstupoch spaľovacieho motora. Týmto je možne ušetriť náklady a zjednodušiť skladovanie.Sacie rúry sú výhodnejšie minimálne po úsekoch vytvorené s oválnym prierezom. Týmto sa zabezpečí vysoká defonnovateľnosť sacích rúrok, ktorou sa môže uskutočňovať lepšia dlžková kompenzácia pri odlišnej tepelnej rozpínavosti.Lepšia deformovateľnosť na dlžkovú kompenzáciu sa získa aj vtedy, ak sú sacie rúry vyrobené podľa ďalšieho uskutočnenia vynálezu metódou vnútomého vysokotlakového tvárnenia.Príklady uskutočnení vynálezu sú zobrazené na obrázkoch a sú následne opisané. TuObr. 1 pohľad na časť výfukového systému podľa vynálezu z prvého smeru,-3 Obr. 2 pohľad na časť z obrázku 1 zo smeru pootočeného k tomuto o 90 °, Obr. 3 detail z obrázku 1 v zväčšenom a čiastočne rozrezanom zobrazení, Obr. 4 pohľad V reze podľa linie rezu B-B na obrázku 1, Obr. 5 pohľad na akumulačné teleso výfukového systému podľa vynálezu aObr. 6 pohľad na iné akumulačné teleso skonštruované jednodielne s prívodnou rúrouvýfukového systému podľa vynálezu.Výfukový systém čiastočne zobrazený na obrázku 1 a 2 obsahuje dve trojprúdové kolená výfukového potrubia 1, 1 °, ktore sú na vstupnej strane spojené s jednou prirubou motora 2, 2 ° a na výstupnej strane cez sací lievik 3 a, 3 a° s telesom katalyzátora 3, 3 °. Na teleso katalyzátora 3, 3 ° nadväzuje vždy jedna pokračujúca výfukové rúra 4, 4 °, ktorá je na svojej strane spojená pomocou príruby 5, 5 ° k pripojeniu pokračujúceho potrubného vedenia výfukových plynov.Kolená výfukového potrubia 1, 1 ° obsahujú vždy tri sacie rúry 6, 6 °, 7, 7 ° a 8, 8 ° z relatívne mäkkého prípadne chybného materiálu, ktoré sú usporiadané na strane prívodu výfukových plynov vždy v otvore príslušnej príruby motora 2, 2 ° a na strane výstupu výfukových plynov sú spojené s akumulačným telesom 9, 9 °. Akumulačné teleso 9, 9 ° obsahuje steny, do ktorých sú vytvarovane pripojovacie hrdlá 10, 10 °, 11, 11 ° a 12, 12 °, aje vyrobené z relatívne tuhého materiálu.Ako je mďmé rozpoznať na obrázkoch 3 až 6, vymedzujú steny akumulačného telesa 9, 9 ° akumulačný priestor 13, do ktorého sú vedené prúdy výfukových plynov zo sacích rúr 6, 6 °, 7, 7 °, 8,8 °. Smery prúdov výfukových plynov I, H, III sú pritom nasmerované k spoločnému styčnému bodu 14 vo vnútri akumulačného priestoru 13. Steny akumulačného telesa 9, 9 ° okrem toho obsahujú vybranie 15, do ktorého je nasadená lambda sonda 16, 16 °. A síce je lambda sonda 16, 16 ° do vybrania 15 nasadená takým spôsobom, že sa jej hrot sondy 17 nachádza V oblasti styčného bodu 14.Nezávisle od toho, z ktorého valca práve pochádzajú výfukové plyny, je tak prívodný prúd k lambda sonde 16 neustále minimálne približne rovnomemý. U všetkých troch sacích rúr 6, 6 °, 7,7 ° a 8, 8 ° pripojených na kolená výfukového potrubia l, l sú tak výsledkom tohto v podstate rovnomemé pomery prívodného prúdenia. Týmto je možné zodpovedajúce zlepšenie regulácie motora.Tak ako je zobrazené na obrázkoch 3 a 4, môže byť naskrutkovaná lambda sonda 16, 16 do vybrania 15. Na tento účel má lambda sonda 16, 16 ° vonkajší závit 18 a vybranie 15 obsahuje vnútomý závit 1.9.Ako je rozpoznateľné na obrázku 3, je okrem toho do stien akumulačného telesa 9, 9 ° vytvarovane pripojovacie hrdlo 20 rozprestierajúce sa okolo výfukového otvoru 20 a určené pre výíukovú rúru 21, ktorá môže byt vytvorená najmä ako prívodná rúra ku katalyzátoru. Výfuková rúra 21 môže byť ale aj vytvarovaná na akumulačnom telese 9, 9 ° v jednom kuse tak, ako je zobrazené na obrázku 6. V obidvoch prípadoch je prívodná rúra 21 vytvarovaná tak, aby bol prúd výfukových plymov optimálne privádzaný ku katalyzátoru.Prívodná rúra 21 je okrem toho vedená až do blízkosti pred teleso katalyzátora 3 b. Týmto sa vytvorí medzi ýñikovou rúrou 21 a sacim lievikom 3 a, 3 a° telesa katalyzátora 3, 3 ° prstencový priestor 21 a, ktorý je paralelne pripojený k prúdu výfukových plynov a ktorý pôsobí ako izolácia pre prúd výfukových plynov.Sacie rúry 6, 6 °, 7, 7 ° a 8, 8 ° sú s akumulačným telesom 9, 9 ° spojené vždy zvarenim. To isté platí pre výñlkovú rúru 21 u variantu zobrazeného na obrázkoch l až 5, zatiaľ čo variant na obrázku 6 má, ako bolo uvedené, výfukowí rúru 21 vytvarovanú s akumulačným telesom 9, 9 ° z jedného kusu. Zvarový spoj sa nachádza vždy na vonkajšej strane výfukového systému, takže sa počas zvárania nemôžu do vnútra výfukového systému dostať žiadne nečistoty. To iste platí pre pripojenie sacích rúrok 6, 6 °, 7, 7 ° a 8, 8 ° privarenim na príruby motora 2, 2 °.Sacie rúry 6, 6 °, 7, 7 ° a 8, 8 ° sú vždy vyrobené výhodnejšie vnútomým vysokotlakovým tvámením a obsahujú v ich strednej oblasti medzi ich príslušným sacim koncom a ich príslušným-4 výfukovým koncom oválny prierez. Uvedeným spôsobom výroby a týmto vytvarovaním s oválnym prierezom vznikne relatívna vysoká deformovateľnosť sacich rúrok 6, 6 °, 7, 7 ° a 8, 8 °, takže pri zohriatí môže dochádzať k dĺžkovej kompenzácii.Ako je možne na obrázkoch rozpoznať, sú kolená výñikového potrubia l, 1 ° so sacimi rúrami 6, 6 °, 7, 7 a 8, 8 ° ako aj akumulačné teleso 9, 9 °, ale bez výfukovej rúry 21, vytvarované zrkadlovo symetricky voči rovine IV, ktorá súčasne tvori pozdlžnu strednú rovinu prirub motora 2,2 °. Taktiež vybranie 15 pre lambda sondu 16 a lambda sonda 16 samotná sú vytvarované zrkadlovo symetrícky k tejto rovine IV. Ako je zrejmé, sú takto obidve kolená výfukového potrubia 1 a 1 ° vzájomne identické v širokom rozsahu, aj ked následne zaradené prvky výfukového systému ako je výfukové rúra 21 a teleso katalyzátora 3, 3 ° sú vytvarované odlišne.Sacie rúry 6, 6 °, 7, 7 ° a 8, 8 ° sú okrem toho vytvarované tak, že nie len zaisťujú dobrú prístupnosť otvorov pre skrutku 22 na upevnenie prírub motora 2, 2 ° na bloku motora, ale aj tak, že prúdy výfukových plynov I, II a III prebiehajú s odklonom k rovine V, ktorá je kolmá k smeru prúdu výfukových plynov VI vo výfukovej rúre 21. Odklon je pritom volený tak, aby smery prúdov výfukových plynov I, II a III pri vstupe do akumulačného telesa 9, 9 ° smerovali na tú istú stranu roviny V, ako je tomu u smeru prúdu výfukových plynov VI vo výfukovej rúre 21. Týmto sa dosiahne dobré vedenie prúdov výfukových plynov s nízkym protitlakom.Celkovo sa získa výfukový systém s dobrým vedením prúdov výfukových plynov, ktorý predovšetkým spája rovnomemý prívod prúdu k lambda sonde 16, 16 ° s relatívne nízkym tlakom výfukových plynov. Okrem toho je možné docieliť lepší prítok ku katalyzátoru, pretože dochádza k novému formovaniu prúdenia za lambda sondou 16, 16 ° a obidve prívodná prúdenia je preto možné vytvárať vzájonme oddelene.Zvlášť výhodná je kombinácia pozostávajúca z akumulačného telesa 9, 9 ° vyrobená z relatívne tuhého materiálu a z relatívne mäldcých sacich rúr 6, 6, 7, 7 °, 8, 8 °. Akumulačné teleso 9,9 a sacie rúry 6, 6 °, 7, 7 ° 8, 8 ° sú relatívne jednoducho vyrobiteľné, pričom je možné dodržať vysokú presnosť. Okrem toho je možné týmto vytvoriť mimoriadne kompaktné usporiadanie s katalyzátorom v blizkosti motora.Zoznam vzťahových značiek l, 1 ° koleno výfukového potrubia 2, 2 ° priruba motora

MPK / Značky

MPK: F01N 7/00, F01N 3/28, F01N 7/10

Značky: systém, výfukový, spaľovacieho, motora

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/12-e1246-vyfukovy-system-spalovacieho-motora.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Výfukový systém spaľovacieho motora</a>

Podobne patenty