Электромагнитный клапан механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания
Полезная модель относится к двигателестроению и может быть использована в качестве привода впускных и выпускных клапанов механизма газораспределения, отсечных газовых клапанов, а также различного рода электромагнитных форсунок. Электромагнитный клапан механизма газораспределения ДВС содержит корпус 1, открывающий электромагнит 2 и закрывающий электромагнит 3, направляющую втулку 4, установленную в полости корпуса 1, дисковый якорь 5, расположенный между электромагнитами 2 и 3. Направляющая втулка 4 в средней части имеет кольцевой выступ 8, в котором равномерно по окружности выполнены пазы 9, а дисковый якорь 5 выполнен с равномерно расположенными по окружности выступами 10, Выступы 10 установлены в пазах 9 с возможностью возвратно-поступательного перемещения. С внешней стороны электромагнитов 2 и 3 установлены соответственно пружины 11 и 12, а с внутренней стороны электромагнитов 2 и 3 установлены соответственно пружины 13 и 14. Пружины 11, 12, 13, и 14 установлены коаксиально электромагнитам 2 и 3. Между выступом 8 втулки 4 и пружинами 11 и 12 установлены упругие кольца 15 и 16. Технический результат: значительно увеличен ресурс работы электромагнитного клапана за счет плавной посадки дискового якоря на электромагниты.
Полезная модель относится к двигателестроению и может быть использована в качестве привода впускных и выпускных клапанов механизма газораспределения, отсечных газовых клапанов, а также различного рода электромагнитных форсунок.
Известен электромагнитный клапан, в конструкции которого отсутствуют витые упругие пружины, а их функцию выполняет симметричный двухкамерный пневмоамортизатор, при этом амортизация механических соударений в электромагнитном клапане осуществляется за счет управляемого перепуска из специального ресивера в верхнюю или нижнюю пневмокамеру сжатого воздуха (см. патент DE 197.33.186. A1, кл F 01 L 9/04, публ. 04.02.1999 г.).
Известный электромагнитный клапан требует применения в своей конструкции пневмонасоса, датчиков давления и обладает значительными габаритами, что не позволяет применять его в многоклапанных головках цилиндров двигателя.
Известен электромагнитный клапан, в котором кроме открывающего и закрывающего клапан электромагнитов содержится постоянный кольцевой магнит, способствующий удержанию якоря в среднем и крайнем положениях (см. патент US №6,216,653 В1, 2001, кл. F 01 L 9/04).
Известная конструкция позволяет снизить электропотребление и ударные нагрузки в приводе, однако периодически возникающее взаимодействие магнитных полей электромагнитов и постоянного магнита приводит к размагничиванию последнего и снижению срока службы всего электромагнитного клапана.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является электромагнитный клапанный привод, содержащий корпус, дисковый якорь, жестко связанный со штоком клапана, расположенные над и под якорем соответственно закрывающий и открывающий электромагниты коаксиально которым расположены пружины, при этом одна пружина установлена с внешней стороны закрывающего электромагнита, а другая - с внутренней стороны открывающего электромагнита.(см. патент JP 3431786 B2 10196327 А, МПК 7 F 01 L 9/04, опубл. ИСМ, вып.64, №7, 2004 г., стр.44).
Недостатком известного технического решения является низкий ресурс его работы из-за жесткой посадки якоря на электромагниты.
Была поставлена задача повысить ресурс работы электромагнита путем обеспечения более плавной посадки якоря.
Поставленная задача достигается тем, что в электромагнитном клапане механизма газораспределения ДВС, содержащем корпус, закрывающий и открывающий электромагниты коаксиально которым расположены пружины, при этом одна пружина установлена с внешней стороны закрывающего
электромагнита, а другая - с внутренней стороны открывающего электромагнита, дисковый якорь, жестко связанный со штоком клапана, последний дополнительно снабжен расположенными коаксиально электромагнитам двумя пружинами одна из которых установлена с внутренней стороны закрывающего электромагнита, а другая - с внешней стороны открывающего электромагнита и установленной в полости корпуса направляющей втулкой, имеющей в средней части кольцевой выступ, в котором равномерно по окружности выполнены пазы, при этом дисковый якорь выполнен с равномерно расположенными по окружности выступами, установленными в упомянутых пазах с возможностью возвратно-поступательного перемещения, кроме того, между выступом направляющей втулки и внешними пружинами установлены упругие кольца.
Наличие в электромагнитном клапане пружин, установленных с внешних сторон открывающего и закрывающего электромагнитов обеспечивает снижение скорости якоря в непосредственной близости от электромагнитов и более плавную его посадку, что значительно увеличивает ресурс работы электромагнитного клапана в целом.
Наличие в электромагнитном клапане пружин, установленных с внутренней стороны открывающего и закрывающего электромагнитов обеспечивает нейтральное положение якоря.
Установленная в полости корпуса втулка, имеющая в средней части кольцевой выступ, в котором равномерно по окружности выполнены пазы,
служит направляющей для дискового якоря, выступы которого установлены в пазах втулки и удерживает электромагниты от осевого перемещения.
Установленные между выступом направляющей втулки и внешними пружинами упругие кольца обеспечивают снижение ударных нагрузок.
Анализ известных технических решений по научно-технической и патентной документации показал, что совокупность существенных признаков заявляемого решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности «новизна».
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами:
на фиг.1 изображен электромагнитный клапан механизма газораспределения ДВС, в разрезе;
на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1;
на фиг.3 изображен электромагнитный клапан механизма газораспределения ДВС в закрытом состоянии;
на фиг.4 то же открытом состоянии.
Электромагнитный клапан механизма газораспределения ДВС содержит корпус 1, открывающий электромагнит 2 и закрывающий электромагнит 3. В полости корпуса 1 установлена направляющая втулка 4. Корпус 1 и втулка 4 изготовлены из алюминиевого сплава с поверхностным слоем окиси алюминия, обеспечивающим повышенную твердость и износостойкость.
Между электромагнитами 2 и 3 расположен дисковый якорь 5, который жестко связан с клапаном 6 посредством резьбового соединения с контргайкой 7. Контактные поверхности электромагнитов 2 и 3 и дискового
якоря 5 на глубину 20-25 мкм насыщены азотом, кислородом, алюминием и углеродом. Это химическое соединение обладает немагнитными свойствами и обеспечивает беспрепятственное размыкание подвижных деталей магнитопровода после прекращения подачи питающего напряжения.
Направляющая втулка 4 в средней части имеет кольцевой выступ 8, в котором равномерно по окружности выполнены пазы 9, а дисковый якорь 5 выполнен с равномерно расположенными по окружности выступами 10, Выступы 10 установлены в пазах 9 с возможностью возвратно-поступательного перемещения.
С внешней стороны открывающего электромагнита 2 и закрывающего электромагнита 3 установлены соответственно амортизирующие пружины 11 и 12, а с внутренней стороны электромагнитов 2 и 3 установлены соответственно пружины 13 и 14. Пружины 11, 12, 13, и 14 установлены коаксиально электромагнитам 2 и 3.
Между выступом 8 направляющей втулки 4 и пружинами 11 и 12 установлены упругие кольца 15 и 16.
Электромагнитный клапан работает следующим образом.
В выключенном состоянии дисковый якорь 5 под действием пружин 13 и 14 находится в нейтральном положении, клапан 6 полуоткрыт.
При подаче напряжения на обмотку открывающего электромагнита 2 к нему под действием магнитодвижущей силы притягивается дисковый якорь 5 и клапан 6 открывается. При этом при приближении якоря 5 к посадочной поверхности электромагнита 2 выступы якоря 5, выдвигаясь из
направляющей втулки 4, вступают во взаимодействие через упругое кольцо 15 с амортизирующей пружиной 11.
Для закрытия клапана 6 электромагнит 2 выключается с одновременной подачей напряжения на обмотку закрывающего электромагнита 3. Дисковый якорь 5 под действием сил упругости пружин 11 и 13 и магнитодвижущей силы начинает движение к закрывающему электромагниту 3 при приближении к поверхности которого якорь 5 вступает во взаимодействие через упругое кольцо 16 с амортизирующей пружиной 12. Клапан 6 закрывается.
Заявляемое техническое решение обеспечивает плавную посадку дискового якоря на электромагниты, что позволяет значительно увеличить ресурс работы электромагнитного клапана.
Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании.
1. Электромагнитный клапан механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус, закрывающий и открывающий электромагниты коаксиально которым расположены пружины, при этом одна пружина установлена с внешней стороны закрывающего электромагнита, а другая - с внутренней стороны открывающего электромагнита, дисковый якорь, жестко связанный со штоком клапана, отличающийся тем, что клапан дополнительно снабжен расположенными коаксиально электромагнитам двумя пружинами одна из которых установлена с внутренней стороны закрывающего электромагнита, а другая - с внешней стороны открывающего электромагнита, и установленной в полости корпуса направляющей втулкой, имеющей в средней части кольцевой выступ, в котором равномерно по окружности выполнены пазы, при этом дисковый якорь выполнен с равномерно расположенными по окружности выступами, установленными в упомянутых пазах с возможностью возвратно-поступательного перемещения, кроме того, между выступом направляющей втулки и внешними пружинами установлены упругие кольца.
2. Электромагнитный клапан по п.1, отличающийся тем, что дисковый якорь жестко связан со штоком клапана посредством резьбового соединения с контргайкой.
