коллектор-парообразователь

Формула изобретения

Коллектор-парообразователь, имеющий общий фланец для крепления к двигателю, который выхлопными патрубками соединен с выхлопным корпусом, а всасывающими патрубками соединен с всасывающим корпусом, отличающийся тем, что всасывающий корпус расположен внутри выхлопного корпуса и они объединены общим фланцем, на котором расположен карбюратор, причем между корпусами выполнена герметичная полость, кроме того, к наружному корпусу пристыкованы патрубки с фланцем для крепления выхлопной трубы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к двигателестроению.

Известен коллектор-парообразователь, имеющий общий фланец для крепления к двигателю, который выхлопными патрубками соединен с выхлопным корпусом (центральная часть выхлопного коллектора прямоугольной формы), а всасывающими патрубками соединен с всасывающим корпусом (центральная часть всасывающего коллектора прямоугольной формы) патент Англии N 1439832, F 02 M 31/08, оп. 1976.

В известном коллекторе-парообразователе выхлопной корпус расположен под всасывающим, на фланце последнего расположен карбюратор.

Известное устройство имеет низкую эффективность вследствие низкой утилизации тепловой энергии выхлопных газов. Известный коллектор не позволяет снизить токсичность выхлопных газов.

Задача изобретения - повышение эффективности.

Поставленная задача достигается тем, что в коллекторе-преобразователе, имеющем общий фланец для крепления к двигателю, который выхлопными патрубками соединен с выхлопным корпусом, (корпус выхлопного коллектора), а всасывающими патрубками соединен с всасывающим корпусом (корпус всасывающего коллектора), всасывающий корпус расположен внутри выхлопного корпуса и они объединены общим фланцем, на котором расположен карбюратор, причем, между корпусами выполнена герметичная полость, кроме того, к наружному корпусу пристыкованы патрубки с фланцем для крепления выхлопной трубы.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1, 2 и 3 коллектор-парообразователь изображен в трех проекциях; на фиг. 4 дано вертикальное сечение корпусов коллектора по оси одного из каналов карбюратора; на фиг. 5 - вертикальное сечение корпусов коллектора по оси двух каналов карбюратора; на фиг. 6 изображен вид корпусов коллектора сверху и пунктирными линиями показано расположение всасывающих и выхлопных патрубков; на фиг. 7, 8 и 9 показаны те же сечения и вид корпусов коллектора с дополнительными трубками теплообменниками во внутреннем корпусе.

Коллектор-парообразователь состоит из общего фланца 1, к которому приварены выхлопные патрубки 2 и всасывающие патрубки 3. Противоположными концами выхлопные патрубки приварены к выхлопному (наружному) корпусу 4 коллектора. Общий фланец 1 коллектора имеет отверстия 5 для крепления его к двигателю (головке цилиндров двигателя) с помощью шпилек. Фланец 1, кроме того, имеет щели (не показаны) между патрубками для компенсации температурных расширений.

Всасывающие патрубки 3 противоположными концами герметично приварены к всасывающему (внутреннему) корпусу 6 коллектора. Причем, всасывающие патрубки проходят через стенки выхлопного (наружного) 4 корпуса с обеспечением их взаимной герметичности.

Внутренний и наружный корпуса коллектора в верхней части приварены к общему фланцу 7 таким образом, что между ними образована герметичная полость 8.

На фланце 7 через прокладку 9 и уплотнение 10 установлен карбюратор (не показан). Карбюратор крепится к фланцу с помощью шпилек 11, которые закреплены на фланце 7.

Прокладка 9 является стандартной и она выполнена из пластмассы.

В нижней части выхлопного (наружного) корпуса в его днище вварены патрубки 12, имеющие общий фланец 13 для крепления к стандартной выхлопной трубе (не показана).

Таким образом, внутренний и наружный корпусы коллектора образуют теплообменник. Для повышения эффективности теплопередачи во всасывающем (внутреннем) корпусе могут быть установлены сквозные газопроводные трубки 14.

Газопроводные трубки установлены по оси выхлопных патрубков и они вварены в стенки внутреннего корпуса герметично. Для увеличения пути движения выхлопных газов в герметичной полости установлен экран 15, обеспечивающий направленное движение выхлопных газов в выхлопную трубу. Внутренний корпус имеет полость 16, из которой топливовоздушная смесь по патрубкам 3 подается в двигатель.

Коллектор-парообразователь выполнен сварным из стальных или дюралевых труб или и он изготавливается литым из чугуна, или алюминиевого сплава. Весь коллектор с выхлопными и всасывающими патрубками вместе с наружным корпусом может иметь теплоизоляцию (из пористой керамики, стекловаты или углеволокна). Теплоизоляция не показана для упрощения иллюстраций.

Коллектор-парообразователь крепят с помощью шпилек общим фланцем 1 к головке цилиндров стандартного автомобильного двигателя (например, ВАЗ-2108) через обычную прокладку. На фланец 7 через прокладку 9 устанавливают карбюратор, а к фланцу 13 пристыковывают выхлопную трубу. После чего коллектор готов к работе. Первые минуты его работы, когда теплообменник не прогрелся; коллектор работает, как стандартный автомобильный коллектор. Но благодаря высокой температуре выхлопных газов около 600-650^oC на входе в патрубки коллектора, они интенсивно прогреваются, что вызывает прогрев корпусов коллектора и всасывающих патрубков.

Выхлопные газы, выходя из выхлопных патрубков в герметичную полость 8 между корпусами 6 и 4, интенсивно нагревают стенки всасывающего (внутреннего) корпуса 6. Причем, выхлопные газы направлены не на всю плоскость стенки корпуса, а на его угол или на грань корпуса, которые затеняют только половину или четверть сечения выхлопного патрубка. Поэтому не возникает обратной ударной волны в выхлопной патрубок, которая могла бы резко увеличить сопротивление движению выхлопных газов.

Для уменьшения аэродинамического сопротивления и лучшей теплопередачи во внутреннем корпусе могут быть установлены газопроводные трубки 14. Экран 15 обеспечивает наиболее полное омывание выхлопными газами внутреннего корпуса, улучшая теплообмен газов: выхлопных в вакуумной полости и рабочей смеси во внутренней полости 16 внутреннего корпуса.

Рабочая смесь от карбюратора поступает в полость 16, где из бензовоздушной смеси (мелкодисперсного аэрозольного состояния) превращается в паровоздушную смесь. В полости 16 может быть установлен турбулизатор (неподвижные лопатки, не показаны).

Стенки внутреннего корпуса нагреваются выхлопными газами до высокой температуры, обеспечивающей полное испарение бензина.

Температура нагрева стенок более 200^oC. Хорошая теплопередача металла и нагрев всасывающих патрубков обеспечивает сохранение бензина (и других жидких топлив) в парообразном состоянии на всем их пути до камеры сгорания. Температура более 200^oC нужна для полного парообразования. Некоторые фракции бензина полностью выкипают при температуре около 200^oC.

Самовоспламенение бензина возникает при температурах более 500^oC, поэтому возгорание его во внутренней полости коллектора и патрубках не происходит.

В полости 16 и в горячих всасывающих патрубках выхлопными газами двигателя, создается бензогаз из аэрозольной рабочей топливовоздушной смеси, посредством ее перегрева выше температуры испарения топлива.

Предлагаемый коллектор позволяет обычному автомобильному двигателю с батарейным зажиганием работать на авиационном керосине, на тракторном керосине или на дизтопливе.

В случае работы на солярке в газообразующей камере образуется газообразная топливовоздушная смесь, легко воспламеняемая в цилиндре при невысокой степени сжатия (7-10) с помощью стандартной свечи зажигания.

Предложенное устройство обеспечивает полное парообразование топливной смеси. Оно снижает токсичность выхлопных газов благодаря интенсивному процессу горения бензопара в камере сгорания. Кроме того, снижается уровень шума выхлопных газов вследствие потери выхлопными газами их энергии на теплообмен и на сопротивление в теплообменнике.