Клапан дозирования топливных паров для двигателя внутреннего сгорания транспортного средства

 

Изобретение относится к двигателестроению. Технической задачей является снижение шума работы электромагнитного клапана без ухудшения электромеханического усилия. Сущность изобретения заключается в том, что клапан дозирования топливных паров содержит корпус с двумя патрубками - подвода и отвода топливных паров. Внутри корпуса расположен электромагнит в виде соленоида с металлическим сердечником, который может совершать возвратно-поступательные движения с заданной частотой в осевом направлении внутри соленоида. С одной стороны движение ограничено неподвижным регулирующимся упором, а с другой - торцом одного из патрубков, выведенного внутрь корпуса, с возможностью перекрытия его проходного сечения, при этом один из взаимно соприкасающихся концов металлического сердечника или регулирующегося упора имеет прокладку из эластичного материала, а металлический сердечник и упор соосны. Отличие заключается в том, что взаимно соприкасающиеся концы металлического сердечника и регулирующегося упора представляют собой усеченные конусы, расположенные один в другом, при осевом их сближении, а боковые поверхности обоих конусов эквидистантны с зазором, причем вогнутый усеченный конус заполнен эластичным материалом, высота которого меньше высоты усеченного конуса так, что между большим основанием усеченного конуса и эластичным материалом образован зазор. 3 ил.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам дозирования топливных паров для двигателя внутреннего сгорания (д.в.с.) транспортного средства при продувке адсорбера (накопителя паров топлива, выходящих из бензобака транспортного средства).

Известны устройства дозирования топливных паров, например по заявке ФРГ N 3344056 (Кл. МКИ F 02 M 25/08). Устройство содержит корпус с двумя патрубками - подвода и отвода топливных паров, внутри корпуса расположен электромагнит с катушкой 22, магнитопровод 20 и 21 и рабочий (притягиваемый) элемент в виде пластины 18, который является клапаном. Клапан может совершать возвратно-поступательные движения с заданной частотой и таким образом дозировать топливные пары, поступающие из одного патрубка в другой, которые соответственно связаны с адсорбером и системой впуска воздуха (д.в.с.).

Недостатком этого устройства является то, что концы магнитопровода и пластины (клапана), т. е. места соприкосновения при включенном магните не снабжены звукопоглощающей эластичной прокладкой, что при многократном соприкосновении (возможно с частотой до 30 Гц) вызовет звук (стук), слышимый в салоне транспортного средства, что ухудшает его потребительские качества.

Другое устройство по патенту США N 4830333, МКИ F 16 K 31/06, публ. 16.05.89 г. (прототип), представляющее собой также корпус с двумя патрубками подвода и отвода паров топлива, внутри которого расположен электромагнит в виде соленоида с металлическим сердечником, который может совершать возвратно-поступательные движения с заданной частотой. Сердечник 30 при осевом перемещении внутри соленоида ограничен с двух сторон - регулируемым в осевом направлении упором 40 и седлом 36 патрубка 20. Для предотвращения стука об упор и седло сердечник с двух сторон снабжен эластичными шумопоглощающими прокладками, что выгодно отличает его от предыдущего нами рассмотренного устройства.

Недостатком этого устройства является то, что соприкосновение упора и сердечника через эластичную прокладку происходит по плоской поверхности, что несмотря на плохие звукоизлучающие свойства эластичной прокладки вызывает звук (стук), слышимый в салоне транспортного средства. Кроме того, стремление увеличить магнитный поток, проходящий через сердечник, с целью увеличения электромеханического усилия электромагнита путем уменьшения зазора между упором и сердечником (т.е. уменьшения толщины эластичной прокладки), приводит к снижению демпфирующих свойств прокладки и как следствие дополнительному увеличению звука (стука). Увеличение толщины прокладки уменьшит амплитуду звуковых колебаний, но снизит электромеханическое усилие электромагнита в связи с увеличением зазора в магнитопроводе.

Решение технической задачи предусматривает снижение звукоизлучения сердечника и упора при их соприкосновениях в соленоиде при сохранении электромеханического усилия электромагнита.

Поставленная цель достигается тем, что клапан дозирования топливных паров (КДТП) для д. в. с. транспортного средства содержит корпус с двумя патрубками - подвода и отвода топливных паров, внутри которого расположен электромагнит в виде соленоида с металлическим сердечником, который может совершать возвратно-поступательные движения с заданной частотой в осевом направлении внутри соленоида, ограниченные с одной стороны неподвижным регулирующимся упором, а с другой - торцем одного из патрубков, выведенного внутрь корпуса, с возможностью перекрытия его проходного сечения, причем один из взаимно соприкасающихся концов металлического сердечника или регулирующегося упора имеет прокладку из эластичного материала, а металлический сердечник и упор соосны.

Отличительной особенностью является то, что взаимно соприкасающиеся концы металлического сердечника и регулирующегося упора представляют собой усеченные конусы, расположенные один в другом, при осевом их сближении, а боковые поверхности обоих конусов эквидистантны с зазором, при этом вогнутый усеченный конус заполнен эластичным материалом, высота которого меньше высоты усеченного конуса так, что между большим основанием усеченного конуса и эластичным материалом образован зазор.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлен КДТП в разрезе; на фиг. 2 представлено место взаимно соприкасающихся концов в увеличенном виде; на фиг. 3 представлена схема системы улавливания паров бензина.

КДТП по фиг. 1 содержит корпус 1 с двумя патрубками - подвода 2 и отвода 3 паров топлива. Внутри корпуса 1 расположен электромагнит в виде соленоида 4 с металлическим сердечником 5. Соленоид 4 состоит из электрической катушки 6 и магнитопровода 7. Ось 8 металлического сердечника 5 совпадает с осью электрической катушки 6, а сам сердечник 5 свободно с зазором может совершать возвратно-поступательные движения в катушке 6. Соосно с сердечником 5 в катушке 6 расположен регулирующийся упор 9 цилиндрической формы. Один конец металлического сердечника 5 снабжен эластичным уплотнителем 10, а другой его конец выполнен в виде выпуклого усеченного конуса 11, верхнее основание которого имеет площадь "S". Один конец регулирующегося упора 9 снабжен винтом 12, а другой его конец представляет собой вогнутый усеченный конус 13. Выпуклый усеченный конус 11 металлического сердечника 5 может входить в вогнутый усеченный конус 13 упора 9, т.к. образующие обоих конусов эквидистантны, а металлический сердечник 5 и упор 9 соосны. Вогнутый усеченный конус 13 упора 9 заполнен эластичным материалом 14, высота которого меньше высоты усеченного конуса 13 так, что между большим основанием усеченного конуса 13 и эластичным материалом 14 образован зазор "А". Это дает возможность при сближении металлического сердечника 5 и упора 9 войти один в другой с зазором "H".

На фиг. 3 представлена схема работы системы улавливания паров бензина транспортного средства. Внутренняя полость 15 топливного бака 16 связана трубопроводом 17 с угольной канистрой (адсорбером) 18, который соединен с КДТП. В свою очередь КДТП соединен трубопроводом с системой впуска воздуха 19 д. в. с. Адсорбер 18 имеет штуцер 20, соединяющий внутреннюю его часть с атмосферой.

Работает клапан обычным образом.

Топливные пары, образующиеся во внутренней полости 15 топливного бака 16 под действием температуры окружающей среды, при стоянке транспортного средства с выключенным д. в. с. , вследствие возникающего избыточного давления поступают в трубопровод 17 и далее в адсорбер 18, где происходит их адсорбция (удержание) за счет физических свойств адсорбента (как правило адсорбентом является активированный уголь). При работе д.в.с. во впускной системе 19 создается разряжение (давление меньше атмосферного), что продувает (захватывает) пары топлива через патрубок 20 связанного с атмосферой адсорбера 18 и направляет их в д.в.с., где они и сгорают. Таким образом происходит десорбция (продувка) адсорбера.

Описанная схема работы широко применяется в автомобилестроении и необходима для предотвращения выхода паров топлива из топливного бака в атмосферу, с целью уменьшения токсичности транспортных средств.

Дозирование топливных паров, поступающих из адсорбера 18 в д.в.с. при его работе, осуществляется КДТП 1. Дозирование (количество паров, поступающих в д.в.с. в единицу времени) необходимо для оптимизации работы д.в.с. по мощностным характеристикам и токсичности выхлопа транспортного средства. С помощью электронного блока (не показан), формирующего электрические сигналы, сердечник 5 соленоида 4 совершает возвратно-поступательные движения с заданной электронным блоком частотой, в корпусе 6 с магнитопроводом 7 вдоль оси 8. Сердечник 5 ограничен в своих движениях с одной стороны торцем патрубка отвода 3, выведенного внутрь корпуса 1, а с другой стороны, упором 9, который с помощью винта 12 регулирует ход сердечника 5 в осевом направлении для обеспечения заданных характеристик КДТП по расходу паров топлива.

При движении сердечника 5 в сторону упора 9 топливные пары из адсорбера 18 проходят в патрубок 2, затем в патрубок отвода 3 и далее через впускную систему 19 в д.в.с. При движении сердечника 5 в сторону торца патрубка отвода 3 проход паров прекращается, а герметичность обеспечивается эластичным уплотнителем 10.

Эластичный уплотнитель 10 также уменьшает амплитуду звуковых колебаний (стук) при ударах сердечника 5 об торец патрубка отвода 3. Из-за этого эластичный уплотнитель 10 выполнен сравнительно больших размеров (толщины), достаточных для погашения звука, возникающего от вибрации частей сердечника 5 и торца патрубка отвода 3, при их соударении. Конфигурация эластичного уплотнителя 10 при этом повторяет поперечное сечение сердечника 5. Другой конец сердечника 5 при движениях также соударяется с упором 9 и вызывает стук с тем лишь отличаем, что эластичный материал 14 в этом месте должен быть минимизирован по причине значительного влияния величины магнитного потока, возникающего в соленоиде, имеющем электрическую катушку 6, по которой проходит электрический ток, сердечник 5, упор 9 и магнитопровод 7 от зазора "H" (фиг. 2) между металлическими частями сердечника 5 и упора 9, при их сближении. С увеличением зазора "H" между сердечником 5 и упором 9 магнитный поток уменьшается и соответственно уменьшается электромеханическое усилие (сила притяжения) электромагнита.

Для увеличения электромеханического усилия электромагнита взаимно соприкасающиеся концы металлического сердечника 5 и упора 9 представляют собой усеченные конусы соответственно 11 и 13, расположенные один в другом с минимальным зазором "H" при их осевом 8 сближении. Это достигается тем, что эластичный материал 14, заполняющий вогнутый усеченный конус минимизирован, причем его высота меньше высоты усеченного конуса на величину "А". Уменьшение звука (стука) при соударении выпуклого конуса сердечника 5 об эластичный материал 14 упора 9 достигается тем, что площадь соударяющихся частей равна площади меньшего основания усеченного конуса "S". Чем меньше "S", тем меньше стук (уровень звука). Необходимо принять во внимание, что значительное уменьшение площади "S" (например, острие), также неприемлемо, т.к. вызовет разрушение эластичного материала 14 из-за больших удельных нагрузок при соударении.

Минимизация эластичного материала 14 за счет конусных поверхностей концов сердечника 5 и упора 9, вызывающая уменьшение стука (уровня звука) и одновременно увеличивающая электромеханическое усилие (силу притяжения) электромагнита, и создает положительный эффект изобретения.

Формула изобретения

Клапан дозирования топливных паров для двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, содержащий корпус с двумя патрубками - подвода и отвода топливных паров, внутри которого расположен электромагнит в виде соленоида с металлическим сердечником, который может совершать возвратно-поступательные движения с заданной частотой в осевом направлении внутри соленоида, ограниченные с одной стороны неподвижным регулирующимся упором, а другой торцом одного из патрубков, выведенного внутрь корпуса, с возможностью перекрытия его проходного сечения, причем один из взаимно соприкасающихся концов металлического сердечника или регулирующегося упора имеет прокладку из эластичного материала, а металлический сердечник и упор соосны, отличающийся тем, что взаимно соприкасающиеся концы металлического сердечника и регулирующегося упора представляют собой усеченные конусы, расположенные один в другом, при осевом их сближении, а боковые поверхности обоих конусов эквидистантны с зазором, при этом вогнутый усеченный конус заполнен эластичным материалом, высота которого меньше высоты усеченного конуса так, что между большим основанием усеченного конуса и эластичным материалом образован зазор.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3