Устройство рециркуляции отработавших газов

 

Использование: в системах рециркуляции отработавших газов в двигателях внутреннего сгорания с электронной системой управления. Сущность изобретения: в клапанном устройстве рециркуляции отработавших газов с несколькими каналами рециркуляции, с собственными приводами шток каждого клапана размещен в направляющей втулке из теплопроводного материала, торец которой со стороны камеры отработавших газов защищен теплоизоляционным экраном, причем каждый клапан соединен с собственной камерой отработавших газов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области автомобилестроения, в частности к системам рециркуляции отработавших газов в двигателе внутреннего сгорания.

Известен электромагнитный клапан для рециркуляции выхлопных газов, содержащий управляющий орган в виде соленоида и запорное устройство. Корпус запорного устройства соединен с управляющим органом распорной трубкой с малой теплопроводностью, внутри которой размещен шток клапана.

Такая конструкция допускает попадание горячего газа во внутреннюю полость соленоида, что увеличивает его нагрев.

Известен клапан с электромеханическим управлением системы рециркуляции отработавших газов. Система содержит несколько соленоидных клапанов в трубопроводе, соединяющем систему выпуска и впускной коллектор. Система имеет общую камеру для отработавших газов. Управляющие соленоиды установлены на скобе соответственно каждому клапанному элементу. Шток каждого клапана переходит через отверстие в крышке камеры отработавших газов и через отверстие в скобе. В отверстии установлена втулка.

Данная конструкция нетехнологична, т. к. требует высокой точности по соосности посадочных мест якоря и штока.

Известно также принятое за прототип клапанное устройство рециркуляции выхлопных газов, содержащее основание, имеющее камеру выхлопных газов, входное отверстие, открывающееся в указанную камеру, по крайней мере одно выходное отверстие из указанной камеры и седло клапана, окружающее выходное отверстие, крышку, закрывающую камеру, которая имеет отверстие, шток, проходящий через это отверстие, и клапанный элемент, закрепленный на одном конце штока, на другом конце которого размещен привод для обеспечения возвратно-поступательного перемещения клапанного элемента. Это устройство включает перемещаемое в боковом направлении уплотнение, окружающее шток и пружину, которая обеспечивает контактирование уплотнения с крышкой для герметизации отверстия в крышке. Привод указанного устройства может быть выполнен в виде соленоидной катушки, внутри которой размещен якорь, жестко соединенный со штоком. Устройство характеризуется также тем, что привод катушки размещен на скобе так, что отверстие под шток на скобе соосно отверстию в крышке, и имеется перемещаемое в боковом направлении уплотнение, поджимаемое пружиной к скобе для герметизации отверстия в скобе.

Недостатком такого устройства является, во-первых, сложность и нетехнологичность конструкции, требующая тщательной обработки торцов уплотнений и посадочных мест на скобе и крышке для обеспечения заданной степени герметизации, а во-вторых, наличие общей камеры отработавших газов имеет сложный контур уплотняющей поверхности, что затрудняет ее наружное уплотнение и создает большую поверхность соприкосновения с горячим газом, т.е. увеличивает ее нагрев.

Предлагаемое клапанное устройство решает задачу снижения нагрева привода при одновременном повышении технологичности и ресурса изделия.

Сущность изобретения заключается в том, что в известное клапанное устройство рециркуляции отработавших газов, содержащее основание с камерой для отработавших газов, выходное отверстие, седло, запорный элемент, соединенный с одним концом штока, другим концом взаимодействующего с приводом возвратно-поступательного перемещения, введена теплоотводящая направляющая втулка для штока, а между указанной втулкой и основанием размещен теплоизолирующий экран.

Устройство отличается также тем, что в основании выполнено несколько камер для отработавших газов (по числу запорных элементов устройства). Привод клапанного устройства выполнен в виде соленоида, якорь которого жестко соединен со штоком и размещен в отверстии соленоида свободно, без контактирования со стенками магнитопровода и катушки.

На чертеже изображено предлагаемое клапанное устройство рециркуляции отработавших газов.

Клапанное устройство содержит основание 1 с камерами 2 отработавших газов. В основании выполнены выходные калиброванные отверстия 3, каждое из которых окружено седлом 4 клапана. Над каждым седлом клапана размещен привод 5 возвратно-поступательного движения, например соленоид, который содержит корпус 6, в котором размещены соленоидная катушка 7, патрубок 8, полюс 9 и якорь 10, который жестко закреплен на штоке 11, шарнирно соединенном с запорным элементом 12. Шарнирное соединение обеспечено за счет размещения сферического конца 13 штока в полости 14 аксиального выступа 15 запорного элемента 12 и его закрепления колпачком 16.

Шток 11 размещен в направляющей втулке 17, которая выполнена из материала с высоким коэффициентом теплопроводности и низким коэффициентом трения. Между направляющей втулкой 17 и основанием 1 размещен теплоизолирующий экран 18 тарельчатой формы, конгруэнтной торцу втулки, для защиты втулки от передачи тепла горячих газов от основания 1 и предкамеры 19, которая соединена отверстием 20 с камерой отработавших газов.

Корпус соленоида 6 зафиксирован на втулке 21. Направляющая втулка 17, теплоизолирующий экран 18 и торец втулки 21 поджаты к основанию 1 посредством пластины 22, которая одновременно служит для снятия тепла с втулки 17 и крепежных элементов 23, напримеp винтов.

Якорь 10 выполнен плавающим в магнитном поле, т.е. размещен внутри катушки свободно без контакта с боковыми стенками магнитопровода (отверстия втулки 21), что исключая боковое трение якоря, увеличивает ресурс клапана и снижает передачу тепла с якоря на катушку соленоида.

Таким образом, нагрев соленоида от горячих отработавших газов снижается последовательно, во-первых, за счет собственных (индивидуальных) камер отработавших газов для каждого запорного элемента, так как при неработающей камере (закрытом запорном элементе) уменьшается масса горячих газов, контактирующих с поверхностью основания; во-вторых, тепло, передающееся на шток, эффективно снимается массивной направляющей втулкой с высоким коэффициентом теплопроводности, а сама втулка защищена от нагрева теплоизолирующим экраном; в-третьих, тепло с якоря не передается катушке соленоида из-за отсутствия контакта между ними.

Клапан выполнен нормально закрытым, т.е. в обесточенном состоянии запорный элемент 12 поджат к седлу 4 с помощью возвратной пружины 24, которая размещена между торцом втулки 21 и заплечиком колпачка 25, закрепленным на якоре посредством стопорного кольца 26.

Величина рабочего воздушного зазора между якорем 10 и полюсом 6 регулируется при помощи резьбового соединения полюса 6 и патрубка 8. После окончания регулировки положение полюса 6 фиксируется.

Подвод питания к катушкам соленоида осуществляется через выводы 27.

Каждое выходное отверстие 3 выполнено ступенчатым, с расширенной нижней частью, чтобы все осадки, имеющие тенденцию скапливаться в отверстии, могли удаляться клапанным элементом в направлении потока в более широкую часть, снижая тем самым возможность забивки выходного отверстия.

Объем рециркуляции отработавших газов можно регулировать как подачей напряжения питания на привод устройства с различными проходными сечениями выходных отверстий и с различной комбинацией их включений, так и подачей импульсного напряжения, с широтной или частотной модуляцией.

Соотношение площадей калиброванных выходных отверстий клапанов выбирается обычно в виде бинарного ряда, например 1:2:4, или близко к этому соотношению.

Клапанное устройство рециркуляции отработавших газов работает следующим образом.

Отработавшие газы заполняют камеры 2. При подаче питания на катушку соленоида 7 соответствующего привода якорь 10 данного соленоида, преодолевая усилие пружины 24, втягивается внутрь катушки, отрывая запорный элемент 12 от седла 4 и давая проход отработавшим газам.

Преимуществом изобретения является тепловая разгрузка привода клапанных устройств при обеспечении высокой технологичности конструкции и повышении ее ресурса.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО РЕЦИРКУЛЯЦИИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ, содержащее основание с камерой отработавших газов и выходным отверстием, запорные клапаны, установленные в основании, каждый из которых снабжен седлом и штоком, перемещающимся в направляющей втулке, один конец которого связан с запорным элементом, а другой с приводным механизмом, выполненным с возможностью сообщения возвратно-поступательного перемещения запорному элементу, отличающееся тем, что оно снабжено теплоизолирующим экраном, размещенным между основанием и направляющей втулкой, причем последняя выполнена из материала с высоким коэффициентом теплопроводности.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительными камерами отработавших газов, размещенными в основании, причем их количество соответствует количеству запорных клапанов.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что теплоизолирующий экран выполнен тарельчатой формы, конгруэнтной торцу направляющей втулки.

РИСУНКИ

Рисунок 1