CZ308286B6

CZ308286B6 - Ground exhaust vehicle engine cooling assembly

Info

Publication number: CZ308286B6
Application number: CZ2018-440A
Authority: CZ
Inventors: Jan Hradiský; Jan MertlĂk; Aleš LEMPERA; Marek SLOVÁK
Original assignee: Ĺ KODA AUTO a.s.
Priority date: 2018-08-30
Filing date: 2018-08-30
Publication date: 2020-04-15
Also published as: CN112601878B; CZ2018440A3; CN112601878A; WO2020043222A1

Abstract

The engine exhaust manifold cooling assembly includes a cylinder head (1) with a cylinder head flange (16), an exhaust manifold (2), and a catalyst (3). The first end of the exhaust manifold (2) is connected to the cylinder head flange (16) and the second end to the catalyst (3). The cylinder head flange (16) contains at least one coolant inlet port (9) connected to a central engine cooling system, at least one coolant outlet port (10) connected to a central engine cooling system, and an exhaust gas outlet (12) connected to the engine exhaust system . The exhaust manifold (2) includes an exhaust manifold housing (6) with at least one exhaust manifold cooling channel (17). The first end of the exhaust manifold (2) has at least one exhaust manifold inlet (18) connected to the exhaust manifold cooling channels (17), at least one exhaust manifold outlet aperture (19) connected to the exhaust manifold cooling channels (17) of the downpipe, and at least one exhaust opening (21) of the exhaust manifold. The first end of the exhaust manifold (2) is attached to the cylinder head flange (16) so that the exhaust manifold inlet (18) is attached to the coolant inlet (9). The exhaust opening (19) is attached to the coolant drain (10), and the exhaust port (21) is attached to the cylinder head exhaust (12).

Description

Sestava chlazení výfukového svodu motoru pozemních vozidelLand Vehicle Engine Exhaust Cooling Assembly

Oblast technikyField of technology

Vynález se týká oblasti dodatečného chlazení výfukového svodu mezi hlavou válců a katalyzátorem za účelem omezení vnitřního chlazení palivem a následným snížením spotřeby a emisí.The present invention relates to the field of after-exhaust cooling between the cylinder head and the catalytic converter in order to reduce internal fuel cooling and consequently reduce consumption and emissions.

Dosavadní stav technikyPrior art

Nedílnou součástí většiny motorových vozidel je pístový spalovací motor, který plní funkci hnacího agregátu tím, že přemění část vnitřní energie paliva na energii pohybovou a teplo. Toho je docíleno rozpínáním plynu vzniklého hořením paliva v prostoru válců. Při hoření paliva vznikají výfukové plyny, které je nutno odvádět z prostoru válců ven. K tomu je určen výfukový systém. Ten odvádí výfukové plyny přes výfukové ventily do výfukového svodu, přes který jsou výfukové plyny dále odváděny do katalyzátoru, kde probíhá přeměna škodlivých látek na méně toxické pomocí redoxní reakce. Aby byla zajištěna správná funkce katalyzátoru, nesmí být jeho teplota, a tedy i teplota výfukových plynů do něj proudících, příliš vysoká, což představuje v případě dnešních spalovacích motorů kvůli velkému množství odpadního tepla vzniklého spalováním paliva značný problém.An integral part of most motor vehicles is a reciprocating internal combustion engine, which performs the function of a propulsion unit by converting part of the internal energy of the fuel into kinetic energy and heat. This is achieved by expanding the gas produced by the combustion of the fuel in the cylinder space. When the fuel burns, exhaust gases are generated, which must be discharged from the cylinder space. The exhaust system is designed for this. It discharges the exhaust gases through the exhaust valves to the exhaust outlet, through which the exhaust gases are further discharged to the catalyst, where the harmful substances are converted into less toxic ones by means of a redox reaction. In order to ensure the correct function of the catalyst, its temperature, and thus also the temperature of the exhaust gases flowing into it, must not be too high, which is a significant problem in today's internal combustion engines due to the large amount of waste heat generated by fuel combustion.

U starších modelů automobilů se katalyzátor nacházel ve větší vzdálenosti od motoru, většinou v prostřední části podvozku vozidla, čímž byla nutnost chlazení výfukových plynů pro správnou funkci katalyzátoru vyřešena dlouhým výfukovým svodem. U některých modelů automobilů toho však z konstrukčního hlediska není možné dosáhnout, proto je katalyzátor umístěn v motorovém prostoru, tedy v bezprostřední blízkosti spalovacího motoru.In older car models, the catalytic converter was located at a greater distance from the engine, mostly in the middle of the vehicle chassis, which eliminated the need for exhaust gas cooling for the catalytic converter to function properly with a long exhaust pipe. However, in some car models it is not possible to achieve this from a constructional point of view, therefore the catalytic converter is located in the engine compartment, i.e. in the immediate vicinity of the internal combustion engine.

V současném stavu techniky se k chlazení výfukových plynů využívá cirkulující chladicí kapaliny v motoru tak, že část výfukových svodů je zabudována do hlavy válců, sdílí tedy chladicí systém s motorem. Toto řešení nedosahuje požadované účinnosti, proto se jako dodatečné chlazení využívá vnitřního chlazení palivem, kdy je při větším zatížení motoru do válců vstřikována směs bohatší na palivo, přičemž přebytečná část paliva neslouží k pohonu, ale k chlazení výfúkových plynů po opuštění válců, což je stále málo účinné, v rámci provozu vozidla neekonomické a v rámci snahy snižování emisí kontraproduktivní a také naráží na legislativní omezení.In the current state of the art, circulating coolants in the engine are used to cool the exhaust gases so that part of the exhaust pipes are built into the cylinder head, thus sharing a cooling system with the engine. This solution does not achieve the required efficiency, so the internal fuel cooling is used as additional cooling, where at higher engine load the mixture is injected into the cylinders richer in fuel, while excess fuel is not used for propulsion, but for cooling exhaust gases after leaving the cylinders, which is still inefficient, uneconomical in vehicle operation and counterproductive in reducing emissions, and also encounters legislative restrictions.

V patentovém spise číslo US 4638632 je popsán systém chlazení výfukového potrubí a výfúkových plynů, kde k chlazení dochází cirkulací okolního vzduchu tak, že kolem výfůkového potrubí je objímka, kde je díky její aerodynamice vháněn vzduch do prostoru mezi výfůkovým potrubím a objímkou. Účinnost tohoto chlazení závisí přímo úměrně na rychlosti pohybu vozidla, v případě jeho zastavení je tedy účinnost nulová.U.S. Pat. No. 4,638,632 discloses an exhaust and exhaust gas cooling system in which ambient air is circulated so that there is a sleeve around the exhaust pipe where air is blown into the space between the exhaust pipe and the sleeve due to its aerodynamics. The efficiency of this cooling depends directly on the speed of movement of the vehicle, so if it is stopped, the efficiency is zero.

V patentovém spise číslo US 5788547 je popsán systém chlazení výfukového potrubí a výfúkových plynů vodního skútru vodou, která je čerpadlem odebírána z vodní hladiny, po které se skútr pohybuje, a cirkuluje kolem výfukového potrubí. Uplatnění tohoto řešení je samozřejmě v případě automobilu nemožné.U.S. Pat. No. 5,788,547 discloses a system for cooling the exhaust pipe and exhaust gases of a water scooter with water, which is pumped from a water surface along which the scooter moves and circulates around the exhaust pipe. Applying this solution is, of course, impossible in the case of a car.

V patentovém spise číslo US 6141958 je popsán systém chlazení výfúkových plynů ve výfúkovém potrubí vedeném podél bočních stran automobilu. Toto řešení je výhodné jen jako způsob ochrany kabiny a posádky od tepla vycházejícího od výfukového potrubí a fúnguje spíše jako odstínění než efektivní chlazení.U.S. Pat. No. 6,141,958 discloses an exhaust gas cooling system in an exhaust pipe running along the sides of an automobile. This solution is advantageous only as a way of protecting the cabin and crew from the heat emanating from the exhaust pipe and functions as a shield rather than an effective cooling.

V patentovém spise číslo US 20120198841 je popsán systém chlazení výfukových plynůU.S. Pat. No. 20120198841 discloses an exhaust gas cooling system

- 1 CZ 308286 B6 proudících výfukovými svody pomocí tekutiny proudící externím chladicím systémem. Tento systém může být napojen na chladicí systém motoru, avšak pomocí externího potrubí napojeného přímo na chladič, což je z hlediska konstrukce náročné, drahé a složité. Navíc část potrubí, popisovaná v tomto patentovém spise, která je chlazena, je v dnešní době běžně zabudována v hlavě válců a chlazena chladicím systémem motoru.- 1 CZ 308286 B6 flowing through the exhaust pipes by means of a fluid flowing through an external cooling system. This system can be connected to the engine cooling system, but by means of an external pipe connected directly to the radiator, which is difficult, expensive and complicated in terms of construction. In addition, the portion of the piping described in this patent that is cooled is now commonly incorporated in the cylinder head and cooled by the engine cooling system.

Podstata vynálezuThe essence of the invention

Výše uvedené nedostatky do jisté míry odstraňuje sestava chlazení výfukového svodu motoru pozemních vozidel. Podstata výhody spočívá v tom, že systém dodatečného chlazení výfukového svodu zahrnující hlavu válců s přírubou hlavy válců, výfukový svod a katalyzátor, kde je výfukový svod svým prvním koncem připojen na přírubu hlavy válců a svým druhým koncem připojen na katalyzátor vyznačující se tím, že příruba hlavy válců zahrnuje alespoň jeden přítokový otvor hlavy válců napojený na centrální chladicí systém motoru, alespoň jeden odtokový otvor hlavy válců napojený na centrální chladicí systém motoru a výfukový otvor hlavy válců napojený na výfukový systém motoru, přičemž výfukový svod zahrnuje plášť výfukového svodu opatřený alespoň jedním chladicím kanálem výfukového svodu, přičemž první konec výfukového svodu je opatřen alespoň jedním přítokovým otvorem výfukového svodu připojeným na chladicí kanály výfukového svodu, alespoň jedním odtokovým otvorem výfukového svodu připojeným na chladicí kanály výfukového svodu a alespoň jedním výfukovým otvorem výfukového svodu, přičemž výfukový svod je svým prvním koncem připevněn na přírubu hlavy válců tak, že přítokový otvor výfukového svodu je připevněn na přítokový otvor hlavy válců, odtokový otvor výfukového svodu je připevněn na odtokový otvor hlavy válců a výfukový otvor výfukového svodu je připevněn na výfukový otvor hlavy válců. Tímto je zajištěn průtok chladicí kapaliny až ke katalyzátoru, čímž jsou výfukové plyny dostatečně chlazeny pro jeho bezpečný a účinný provoz.The above shortcomings are somewhat eliminated by the land vehicle engine exhaust cooling assembly. The essence of the advantage is that the exhaust after-cooling system comprising a cylinder head with a cylinder head flange, an exhaust pipe and a catalytic converter, wherein the exhaust pipe is connected at its first end to the cylinder head flange and connected to the catalytic converter at its second end, characterized in that the flange the cylinder head inlet comprises at least one cylinder head inlet connected to the central engine cooling system, at least one cylinder head outlet connected to the central engine cooling system and a cylinder head exhaust connected to the engine exhaust system, the exhaust manifold comprising an exhaust manifold provided with at least one cooling the first end of the exhaust duct is provided with at least one exhaust inlet opening connected to the exhaust exhaust cooling ducts, at least one exhaust outlet opening connected to the exhaust duct. m to the exhaust duct cooling ducts and at least one exhaust duct, the exhaust duct being attached at its first end to the cylinder head flange such that the exhaust inlet is fixed to the cylinder head inlet, the exhaust outlet is attached to the outlet the cylinder head and the exhaust manifold are attached to the cylinder head exhaust. This ensures the flow of coolant up to the catalytic converter, so that the exhaust gases are sufficiently cooled for its safe and efficient operation.

S výhodou se využívá, že je příruba hlavy válců připojena k prvnímu konci výfúkového svodu přes těsnění tak, že příruba hlavy válců doléhá na těsnění zahrnující alespoň jeden přítokový otvor těsnění, alespoň jeden odtokový otvor těsnění a alespoň jeden výfukový otvor těsnění, a zároveň výfukový svod svým prvním koncem doléhá na těsnění tak, že přítokový otvor hlavy válců doléhá na přítokový otvor těsnění, odtokový otvor hlavy válců doléhá na odtokový otvor těsnění, výfůkový otvor hlavy válců doléhá na výfukový otvor těsnění, a zároveň přítokový otvor těsnění doléhá na přítokový otvor 18 výfukového svodu, odtokový otvor těsnění doléhá na odtokový otvor výfukového svodu a výfukový otvor těsnění doléhá na výfukový otvor svodu. Tímto je zajištěno, že spojení mezi přírubou hlavy válců a výfukovým svodem je utěsněno, čímž chladicí kapalina při průtoku z hlavy válců do výfúkového svodu nebude v místě spojení hlavy válců a výfúkového svodu unikat.Preferably, the cylinder head flange is connected to the first end of the exhaust manifold via a seal such that the cylinder head flange abuts a seal comprising at least one seal inlet, at least one seal outlet and at least one seal outlet, and an exhaust outlet. with its first end abuts the seal so that the cylinder head inlet rests on the seal inlet, the cylinder head outlet rests on the seal outlet, the cylinder head outlet rests on the seal outlet, and at the same time the seal inlet rests on the exhaust inlet 18. outlet, the outlet of the seal abuts the outlet of the exhaust and the exhaust of the seal abuts the exhaust of the outlet. This ensures that the connection between the cylinder head flange and the exhaust manifold is sealed, so that the coolant does not escape at the connection between the cylinder head and the exhaust manifold as it flows from the cylinder head to the exhaust manifold.

S výhodou se využívá, že příruba hlavy válců zahrnuje čtyři přítokové otvory hlavy válců a dva odtokové otvory hlavy válců, těsnění zahrnuje čtyři přítokové otvory těsnění a dva odtokové otvory těsnění a výfukový svod zahrnuje čtyři přítokové otvory výfúkového svodu a dva odtokové otvory výfúkového svodu.Preferably, the cylinder head flange includes four cylinder head inlets and two cylinder head outlets, the seal includes four seal inlets and two seal outlets, and the exhaust manifold includes four exhaust inlets and two exhaust outlets.

Objasnění výkresůExplanation of drawings

Podstata vynálezu je dále objasněna na příkladech jeho uskutečnění, které jsou popsány s využitím připojených výkresů, kde je na:The essence of the invention is further elucidated on the basis of examples of its embodiment, which are described with the aid of the accompanying drawings, where:

Obr. 1 znázorněn průchod výfúkových plynů výfúkovým svodem z hlavy válců do katalyzátoru bez dodatečného chlazení výfúkového svoduGiant. 1 shows the passage of exhaust gases through the exhaust pipe from the cylinder head to the catalyst without additional cooling of the exhaust pipe

Obr. 2 znázorněn průchod výfúkových plynů výfúkovým svodem z hlavy válců doGiant. 2 shows the passage of exhaust gases through the exhaust pipe from the cylinder head to

-2CZ 308286 B6 katalyzátoru se sestavou dodatečného chlazení výfukového svodu-2GB 308286 B6 catalytic converter with exhaust manifold aftercooling assembly

Obr. 3 izometrický pohled na hlavu válců a přírubu dodatečného chlazení výfukového svoduGiant. 3 is an isometric view of the cylinder head and the exhaust after-exhaust cooling flange

Obr. 4 znázorněno těsnění sestavy dodatečného chlazení výfukového svoduGiant. 4 shows the seal of the exhaust after-cooling assembly

Obr. 5 řez bokorysem sestavy dodatečného chlazení výfukového svodu a znázornění směru proudění chladicí kapalinyGiant. 5 is a cross-sectional side view of the exhaust exhaust aftercooling assembly and illustrating the direction of coolant flow

Obr. 6 řez půdorysem sestavy dodatečného chlazení výfukového svodu a znázornění směru proudění chladicí kapalinyGiant. 6 is a cross-sectional plan view of the exhaust aftercooling assembly and illustrating the direction of coolant flow

Obr. 7 izometrický pohled na sestavy dodatečného chlazení výfukového svodu bez hlavy válců a znázornění směru proudění chladicí kapalinyGiant. 7 is an isometric view of an exhaust manifold aftercooling assembly without a cylinder head and showing the direction of coolant flow

Obr. 8 znázorněna kontaktní plocha pláště výfukového svodu s těsněním sestavy dodatečného chlazení výfukového svoduGiant. 8 shows the contact surface of the exhaust manifold housing with the seal of the exhaust after-cooling assembly

Obr. 9 izometrický pohled na plášť výfukového svoduGiant. 9 is an isometric view of the exhaust manifold

Obr. 10 schematicky znázorněno místo přítoku a odtoku chladicí kapaliny a její trajektorie z bočního pohleduGiant. 10 is a schematic side view of the coolant inflow and outflow point and its trajectory

Obr. 11 schematicky znázorněna trajektorie chladicí kapaliny v hlavě válců a kolem výfukového svodu z horního pohleduGiant. 11 is a schematic top view of the coolant trajectory in the cylinder head and around the exhaust manifold

Příklady uskutečnění vynálezuExamples of embodiments of the invention

V prvním příkladném provedení máme motorové vozidlo, které k přeměně na mechanickou energii využívá spalování směsi paliva a vzduchu ve válcích motoru. Při spalování směsi dochází k tvorbě výfukových plynů. Tyto plyny jsou odváděny výfukovým systémem motoru do katalyzátoru 3, kde dochází k přeměně zplodin na méně toxické látky, viz obr. 1.In the first exemplary embodiment, we have a motor vehicle that uses the combustion of a mixture of fuel and air in the engine cylinders to convert it into mechanical energy. Exhaust gases are formed during the combustion of the mixture. These gases are discharged through the engine exhaust system to the catalytic converter 3, where the exhaust gases are converted into less toxic substances, see Fig. 1.

K dosažení požadované účinnosti katalyzátoru 3 je potřeba, aby byla ve válcích spalována ideální směs paliva a vzduchu, čímž by se do výfukového systému dostávaly jen zplodiny, žádné palivo, a aby teplota průchozích výfukových plynů nepřekračovala určitou hodnotu. Ideální teplota výfukových plynů pro správnou fůnkci katalyzátoru 3 se pohybuje kolem hodnoty 400 °C.In order to achieve the desired efficiency of the catalyst 3, it is necessary that the ideal mixture of fuel and air is burned in the cylinders, so that only exhaust gases, no fuel enters the exhaust system, and that the temperature of the exhaust gases does not exceed a certain value. The ideal exhaust gas temperature for proper operation of Catalyst 3 is around 400 ° C.

Toho je docíleno tak, že výfukový svod 2 vedoucí z hlavy 1 válců do katalyzátoru 3 je dále napojen na chladicí systém motoru, čímž je využit plný potenciál chladicího systému, výfůkové plyny jsou tak dostatečně chlazeny a není třeba vnitřního chlazení palivem, čímž se sníží spotřeba paliva a emise škodlivých plynů, viz obr. 2.This is achieved by the exhaust pipe 2 leading from the cylinder head 1 to the catalytic converter 3 being further connected to the engine cooling system, thus exploiting the full potential of the cooling system, so that the exhaust gases are sufficiently cooled and internal fuel cooling is not required, reducing fuel consumption. fuels and harmful gas emissions, see Figure 2.

Na hlavě 1 válců se nachází příruba 16 hlavy válců. Na této přírubě 16 hlavy válců se nachází pět šroubových otvorů 11 hlavy válců, čtyři přítokové otvory 9 chladicího média, dva odtokové otvory 10 chladicího média a výfukový otvor 12 spalin, viz obr. 3. Na přírubě 16 hlavy válců se vždy musí nacházet alespoň jeden přítokový otvor 9 chladicího média, alespoň jeden odtokový otvor 10 chladicího média a alespoň jeden výfukový otvor 12 spalin. K přírubě 16 hlavy válců je připojeno těsnění 4. Na tomto těsnění 4 se nachází pět šroubových otvorů 13 těsnění, čtyři přítokové otvory 7 těsnění, dva odtokové otvory 8 těsnění a výfukový otvor 14 těsnění, viz obr. 4. Na tomto těsnění se vždy musí nacházet alespoň jeden přítokový otvor 7 těsnění, alespoň jeden odtokový otvor 8 těsnění a alespoň jeden výfůkový otvor 14 těsnění. K těsnění 4 je svým prvním koncem připojen výfůkový svod 2, viz obr. 5, obr. 6 a obr. 7. Součástí výfukového svodu 2 je plášť 6 výfukového svodu, pod kterým se nachází chladicí kanály 17 výfůkového svodu. TentoThere is a cylinder head flange 16 on the cylinder head 1. On this cylinder head flange 16 there are five cylinder head screw holes 11, four coolant inlet holes 9, two coolant outlet holes 10 and a flue gas exhaust hole 12, see Fig. 3. There must always be at least one coolant inlet port 9, at least one coolant outlet port 10 and at least one flue gas outlet port 12. A seal 4 is connected to the cylinder head flange 16. On this seal 4 there are five screw holes 13 of the seal, four inlet holes 7 of the seal, two outlet holes 8 of the seal and an exhaust hole 14 of the seal, see Fig. 4. find at least one seal inlet 7, at least one seal outlet 8 and at least one seal outlet 14. An exhaust pipe 2 is connected to the seal 4 with its first end, see Fig. 5, Fig. 6 and Fig. 7. Part of the exhaust pipe 2 is the casing 6 of the exhaust pipe, under which the cooling ducts 17 of the exhaust pipe are located. This

-3 CZ 308286 B6 výfukový svod 2 může být vyroben například jako odlitek z litiny. Na prvním konci výfukového svodu 2 se dále nachází pět šroubových otvorů 15 výfukového svodu, výfukový otvor 21 svodu, čtyři přítokové otvory 18 výfukového svodu navazující na chladicí kanály 17 výfukového svodu a čtyři odtokové otvory 19 výfukového svodu navazující na chladicí kanály 17 výfukového svodu, viz obr. 8 a obr 9. Na výfukovém svodu 2 se vždy musí nacházet alespoň jeden přítokový otvor 18 výfukového svodu alespoň jeden odtokový otvor 19 výfukového svodu a alespoň jeden výfukový otvor 21 výfukového svodu. Chladicími kanály 17 výfukového svodu protéká chladicí kapalina, viz obr. 5 a obr. 6, která dále ochlazuje proudící výfukové plyny. Na druhém konci výfukového svodu 2 se nachází katalyzátor 3, který je připevněn k druhému konci výfukového svodu 2.-3 CZ 308286 B6 the exhaust pipe 2 can be made, for example, as a cast iron casting. At the first end of the exhaust pipe 2 there are further five screw holes 15 of the exhaust pipe, an exhaust hole 21 of the exhaust pipe, four inlet openings 18 of the exhaust pipe connecting to the cooling ducts 17 of the exhaust pipe and four outlet openings 19 of the exhaust pipe connecting to the cooling ducts 17 of the exhaust pipe. Fig. 8 and Fig. 9. At least one exhaust inlet opening 18, at least one exhaust outlet 19 and at least one exhaust outlet 21 must always be located on the exhaust 2. Coolant flows through the exhaust passage cooling passages 17, see Fig. 5 and Fig. 6, which further cools the flowing exhaust gases. At the other end of the exhaust pipe 2 there is a catalyst 3, which is attached to the other end of the exhaust pipe 2.

Výfukové plyny po spálení směsi paliva odchází z válců přes ventily do výfukových kanálů 5 v hlavě 1 válců. Z výfukových kanálů 5 se výfukové plyny dostanou přes výfukový otvor 12 spalin, výfukový otvor 14 těsnění a výfukový otvor 21 výfukového svodu do výfukového svodu 2. Výfukový svod 2 vede výfukové plyny dále do katalyzátoru, kde dochází k chemickým reakcím. Výfukové plyny jsou před katalyzátorem 3 zchlazeny na potřebnou teplotu, která nesníží účinnost katalyzátoru 3. K tomuto chlazení slouží chladicí kanály 17 výfukového svodu nacházející se v plášti 6 výfukového svodu, skrze kterou proudí chladicí kapalina.After the combustion of the fuel mixture, the exhaust gases leave the cylinders via valves to the exhaust ducts 5 in the cylinder head 1. From the exhaust ducts 5, the exhaust gases enter through the exhaust flue port 12, the exhaust port 14 of the seal and the exhaust port 21 of the exhaust pipe to the exhaust pipe 2. The exhaust pipe 2 leads the exhaust gases further to the catalyst, where chemical reactions take place. The exhaust gases are cooled in front of the catalyst 3 to the required temperature, which does not reduce the efficiency of the catalyst 3. The cooling ducts 17 of the exhaust outlet located in the exhaust casing 6 through which the coolant flows serve.

Plášť 6 výfukového svodu jez funkčního hlediska součástí hlavy válců, díky čemuž je zajištěn plynulý průtok chladicí kapaliny. Chladicí kapalina z chladicích kanálů 20 hlavy válců vedených pod výfukovými kanály 5 přitéká ve spodní a boční části příruby 16 hlavy válců, viz obr. 10 a obr. 11, skrze přítokové otvory 7 hlavy válců, přítokové otvory 7 těsnění a přítokové otvory 18 výfukového svodu do chladicích kanálů 17 výfukového svodu. V těchto chladicích kanálech 17 výfukového svodu protéká chladicí kapalina až ke katalyzátoru 3. U katalyzátoru 3 se otáčí o 180° a pokračuje v chladicích kanálech 17 výfukového svodu směrem k horní části příruby 16 hlavy válců. Skrze odtokový otvor 19 výfukového svodu, odtokový otvor 8 těsnění a odtokový otvor 10 chladicího média chladicí kapalina pokračuje do hlavy 1 válců, kde se napojuje na chladicí kanály 20 hlavy válců vedoucí nad výfukovými kanály 5.The exhaust manifold housing 6 is functionally part of the cylinder head, which ensures a smooth flow of coolant. Coolant from the cylinder head cooling passages 20 leading below the exhaust passages 5 flows in the lower and side portions of the cylinder head flange 16, see Fig. 10 and Fig. 11, through the cylinder head inlet openings 7, seal inlet openings 7 and exhaust inlet openings 18. into the cooling ducts 17 of the exhaust manifold. In these exhaust cooling channels 17, the coolant flows up to the catalyst 3. At the catalyst 3, it rotates 180 ° and continues in the exhaust cooling channels 17 towards the upper part of the cylinder head flange 16. Through the exhaust outlet 19, the seal outlet 8 and the coolant outlet 10, the coolant continues to the cylinder head 1, where it connects to the cylinder head cooling passages 20 above the exhaust passages 5.

Díky tomuto provedení tvoří výfukový svod 2 s hlavou 1 válců z hlediska proudění chladicí kapaliny jeden funkční celek. Chladicí kapalina při proudění přes chladicí kanály 20 hlavy válců a chladicí kanály 17 výfukového svodu přesně kopíruje tvar výfukových kanálů 5 a výfukového svodu 2 až ke katalyzátoru. Chladicí kanály 17 výfukového svodu pod pláštěm 6 výfukového svodu, a směr proudění chladicí kapaliny v nich, účelně navazuje na vodní okruh hlavy válců 1 a chladicích kanálů 20 hlavy válců, čímž je zdokonalen původní princip chlazení výfukových kanálů 5 v hlavě 1 válců, kdy byly pro přetok z dolní části chladicích kanálů 20 hlavy válců do horní části chladicích kanálů 20 hlavy válců používány propojovací vývrty. Vzhledem k jednolitosti hlavy 1 válců, musely být vývrty vyvrtávány skrz horní část hlavy 1 válců, díky čemuž vzniknul otvor, skrz který by unikala chladicí kapalina z hlavy 1 válců ven. Tento otvor musel být následně při montážních operacích výroby dodatečně zaslepován. V tomto řešení postrádají tyto propojovací vývrty účel, tudíž součástí konstrukce hlavy válců 1 tohoto řešení nejsou.Thanks to this design, the exhaust manifold 2 with the cylinder head 1 forms one functional unit in terms of coolant flow. As the coolant flows through the cylinder head cooling passages 20 and the exhaust passage cooling passages 17, it exactly copies the shape of the exhaust passages 5 and the exhaust outlet 2 up to the catalyst. The exhaust manifold cooling passages 17 under the exhaust manifold housing 6, and the direction of coolant flow therein, expediently follow the water circuit of the cylinder head 1 and the cylinder head cooling passages 20, thereby improving the original principle of cooling the exhaust passages 5 in the cylinder head 1. connecting bores are used for overflow from the lower part of the cylinder head cooling channels 20 to the upper part of the cylinder head cooling channels 20. Due to the uniformity of the cylinder head 1, the bores had to be drilled through the upper part of the cylinder head 1, thus creating a hole through which the coolant would escape from the cylinder head 1 out. This opening subsequently had to be additionally blinded during the assembly operations of the production. In this solution, these connecting bores lack a purpose, therefore they are not part of the construction of the cylinder head 1 of this solution.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Výše popsanou sestavu dodatečného chlazení výfukového svodu motoru je možné využít v jakémkoliv dopravním prostředku se spalovacím motorem, kde je potřeba dodatečného chlazení výfukových plynů.The above-described engine exhaust after-cooling assembly can be used in any vehicle with an internal combustion engine where additional exhaust gas cooling is required.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS

1. Sestava chlazení výfukového svodu motoru pozemních vozidel zahrnující hlavu válců (1) s přírubou (16) hlavy válců, výfukový svod (2) a katalyzátor (3), kde je výfukový svod (2) svým prvním koncem připojen na přírubu (16) hlavy válců a svým druhým koncem připojen na katalyzátor (3), vyznačující se tím, že příruba (16) hlavy válců zahrnuje alespoň jeden přítokový otvor (9) chladicího média napojený na centrální chladicí systém motoru, alespoň jeden odtokový otvor (10) chladicího média napojený na centrální chladicí systém motoru a výfukový otvor (12) spalin napojený na výfukový systém motoru, přičemž výfukový svod (2) zahrnuje plášť (6) výfukového svodu opatřený alespoň jedním chladicím kanálem (17) výfukového svodu, přičemž první konec výfukového svodu (2) je opatřen alespoň jedním přítokovým otvorem (18) výfukového svodu připojeným na chladicí kanály (17) výfukového svodu, alespoň jedním odtokovým otvorem (19) výfukového svodu připojeným na chladicí kanály (17) výfukového svodu a alespoň jedním výfukovým otvorem (21) výfukového svodu, přičemž výfukový svod (2) je svým prvním koncem připevněn na přírubu (16) hlavy válců tak, že přítokový otvor (18) výfukového svodu je připevněn na přítokový otvor (9) chladicího média, odtokový otvor (19) výfukového svodu je připevněn na odtokový otvor (10) chladicího média a výfukový otvor (21) výfukového svodu je připevněn na výfukový otvor (12) hlavy válců.A land vehicle engine exhaust cooling assembly comprising a cylinder head (1) with a cylinder head flange (16), an exhaust manifold (2) and a catalytic converter (3), wherein the exhaust manifold (2) is connected to the flange (16) at its first end. cylinder head and connected at its other end to the catalytic converter (3), characterized in that the cylinder head flange (16) comprises at least one coolant inlet (9) connected to the engine central cooling system, at least one coolant outlet (10) connected to the central engine cooling system and an exhaust exhaust port (12) connected to the engine exhaust system, the exhaust manifold (2) comprising an exhaust manifold housing (6) provided with at least one exhaust manifold cooling channel (17), the first end of the exhaust manifold (2) ) is provided with at least one exhaust inlet opening (18) connected to the cooling ducts (17) of the exhaust outlet, at least through an exhaust outlet (19) connected to the exhaust cooling channels (17) and at least one exhaust outlet (21), the exhaust (2) being fixed at its first end to the cylinder head flange (16) so that the inlet the exhaust port (18) is attached to the coolant inlet (9), the exhaust outlet (19) is attached to the coolant outlet (10), and the exhaust port (21) is attached to the exhaust port (12) cylinder heads.

2. Sestava chlazení výfukového svodu motoru pozemních vozidel podle nároku 1, vyznačující se tím, že příruba (16) hlavy válců je připojena k prvnímu konci výfukového svodu (2) přes těsnění (4) tak, že příruba (16) hlavy válců doléhá na těsnění (4) zahrnující alespoň jeden přítokový otvor (7) těsnění, alespoň jeden odtokový (8) otvor těsnění a alespoň jeden výfukový otvor (14) těsnění, a zároveň výfukový svod (2) svým prvním koncem doléhá na těsnění (4) tak, že přítokový otvor (9) chladicího média doléhá na přítokový otvor (7) těsnění, odtokový otvor (10) chladicího média doléhá na odtokový otvor (8) těsnění, výfukový otvor (12) spalin doléhá na výfukový otvor (14) těsnění, a zároveň přítokový otvor (7) těsnění doléhá na přítokový otvor (18) výfukového svodu, odtokový otvor (8) těsnění doléhá na odtokový otvor (19) výfukového svodu a výfukový otvor (14) těsnění doléhá na výfukový otvor (21) svodu.Land vehicle engine exhaust cooling assembly according to claim 1, characterized in that the cylinder head flange (16) is connected to the first end of the exhaust manifold (2) via a seal (4) such that the cylinder head flange (16) abuts the a seal (4) comprising at least one seal inlet (7), at least one seal outlet (8) and at least one seal outlet (14), and at the same time the exhaust outlet (2) rests on the seal (4) with its first end so that that the coolant inlet opening (9) rests on the seal inlet opening (7), the coolant outlet opening (10) rests on the seal outlet opening (8), the flue gas outlet opening (12) rests on the seal outlet opening (14), and at the same time the inlet opening (7) of the seal rests on the inlet opening (18) of the exhaust outlet, the outlet opening (8) of the seal rests on the outlet opening (19) of the exhaust outlet and the exhaust opening (14) of the seal down rests on the exhaust opening (21) of the drain.

3. Sestava chlazení výfukového svodu motoru pozemních vozidel podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že příruba (16) hlavy válců zahrnuje čtyři přítokové otvory (9) chladicího média a dva odtokové otvory (10) chladicího média, těsnění (4) zahrnuje čtyři přítokové otvory (7) těsnění a dva odtokové otvory (8) těsnění a výfukový svod (2) zahrnuje čtyři přítokové otvory (18) výfukového svodu a dva odtokové otvory (19) výfukového svodu.Land vehicle engine exhaust cooling assembly according to claim 1 or 2, characterized in that the cylinder head flange (16) comprises four coolant inlets (9) and two coolant outlets (10), the seal (4) comprising four inlet openings (7) of the seal and two outlet openings (8) of the seal and the exhaust manifold (2) comprises four inlet openings (18) of the exhaust outlet and two outlet openings (19) of the exhaust outlet.