RU2035610C1

RU2035610C1 - Device for recirculating exhaust gases

Info

Publication number: RU2035610C1
Application number: RU92010865A
Authority: RU
Inventors: И.М. Коростышевский; Б.М. Гусев; А.В. Полицын
Original assignee: Фирма "Авангард Лтд"
Priority date: 1992-12-09
Filing date: 1992-12-09
Publication date: 1995-05-20

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: device has several recirculation valves provided with own drives. The rod of each valve is set in the guide bushing made of heat conducting material. The face of the bushing is protected from the side of chamber of exhaust gases with a heat insulating shield. Each valve is connected with its own chamber of exhaust gases. EFFECT: enhanced efficiency. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области автомобилестроения, в частности к системам рециркуляции отработавших газов в двигателе внутреннего сгорания. The invention relates to the field of automotive industry, in particular to exhaust gas recirculation systems in an internal combustion engine.

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. Known solenoid valve for exhaust gas recirculation, containing a control element in the form of a solenoid and a locking device. The housing of the locking device is connected to the control body by a spacer tube with low thermal conductivity, inside of which the valve stem is located.

Такая конструкция допускает попадание горячего газа во внутреннюю полость соленоида, что увеличивает его нагрев. This design allows hot gas to enter the internal cavity of the solenoid, which increases its heating.

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. A known valve with electromechanical control of an exhaust gas recirculation system. The system contains several solenoid valves in the pipeline connecting the exhaust system and the intake manifold. The system has a common exhaust chamber. The control solenoids are mounted on a bracket corresponding to each valve element. The stem of each valve passes through an opening in the cover of the exhaust chamber and through an opening in the bracket. A sleeve is installed in the hole.

Данная конструкция нетехнологична, т. к. требует высокой точности по соосности посадочных мест якоря и штока. This design is low-tech, because it requires high accuracy in alignment of the armature and rod seats.

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. Also known is a prototype exhaust gas recirculation valve device comprising a base having an exhaust chamber, an inlet opening into said chamber, at least one outlet from said chamber, and a valve seat surrounding the outlet, a cover covering the chamber, which has a hole, a rod passing through this hole, and a valve element mounted on one end of the rod, on the other end of which is placed the actuator to provide a reciprocating movement Valve element. This device includes a laterally movable seal surrounding the stem and spring, which allows the seal to contact the cap to seal the opening in the cap. The drive of this device can be made in the form of a solenoid coil, inside which an anchor is placed, rigidly connected to the rod. The device is also characterized in that the coil drive is placed on the bracket so that the hole for the rod on the bracket is coaxial with the hole in the cover, and there is a laterally movable seal pressed by the spring to the bracket to seal the hole in the bracket.

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. The disadvantage of this device is, firstly, the complexity and low-tech design, requiring careful processing of the ends of the seals and seats on the bracket and cover to ensure a given degree of sealing, and secondly, the presence of a common exhaust chamber has a complex contour of the sealing surface, which makes it difficult its external seal creates a large contact surface with hot gas, i.e. increases its heating.

Предлагаемое клапанное устройство решает задачу снижения нагрева привода при одновременном повышении технологичности и ресурса изделия. The proposed valve device solves the problem of reducing the heating of the drive while improving the manufacturability and resource of the product.

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. The essence of the invention lies in the fact that in the known valve device for recirculation of exhaust gases containing a base with a chamber for exhaust gases, an outlet, a seat, a locking element connected to one end of the rod, the other end interacting with the actuator reciprocating movement, introduced a heat sink guide a sleeve for the rod, and between the specified sleeve and the base there is a heat-insulating screen.

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. The device also differs in that in the base there are several chambers for exhaust gases (according to the number of locking elements of the device). The drive of the valve device is made in the form of a solenoid, the anchor of which is rigidly connected to the rod and placed in the hole of the solenoid freely, without contacting the walls of the magnetic circuit and coil.

На чертеже изображено предлагаемое клапанное устройство рециркуляции отработавших газов. The drawing shows the proposed valve exhaust gas recirculation device.

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. The valve device comprises a base 1 with exhaust chambers 2. At the base, calibrated output holes 3 are made, each of which is surrounded by a valve seat 4. Above each valve seat, a reciprocating drive 5 is placed, for example, a solenoid, which includes a housing 6 in which a solenoid coil 7, a pipe 8, a pole 9, and an armature 10 that are rigidly mounted on a rod 11 pivotally connected to the locking element 12 are placed. A swivel connection is provided by placing the spherical end 13 of the rod in the cavity 14 of the axial protrusion 15 of the locking element 12 and securing it with a cap 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. The rod 11 is placed in the guide sleeve 17, which is made of a material with a high coefficient of thermal conductivity and low coefficient of friction. Between the guide sleeve 17 and the base 1, there is a plate-shaped heat-insulating screen 18, congruent to the end face of the sleeve, to protect the sleeve from the transfer of heat of hot gases from the base 1 and the precamera 19, which is connected by an opening 20 to the exhaust chamber.

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. The solenoid housing 6 is fixed on the sleeve 21. The guide sleeve 17, the heat-insulating screen 18 and the end face of the sleeve 21 are pressed against the base 1 by means of a plate 22, which simultaneously serves to remove heat from the sleeve 17 and the fasteners 23, for example screws.

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. Anchor 10 is made floating in a magnetic field, i.e. placed inside the coil freely without contact with the side walls of the magnetic circuit (bore holes 21), which excludes lateral friction of the armature, increases valve life and reduces heat transfer from the armature to the coil of the solenoid.

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. Thus, the heating of the solenoid from hot exhaust gases is reduced sequentially, firstly, due to its own (individual) exhaust gas chambers for each shut-off element, since with an inoperative chamber (closed shut-off element) the mass of hot gases in contact with the base surface decreases; secondly, the heat transferred to the rod is effectively removed by a massive guide sleeve with a high coefficient of thermal conductivity, and the sleeve itself is protected from heating by a heat-insulating screen; thirdly, heat from the anchor is not transferred to the solenoid coil due to the lack of contact between them.

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. The valve is made normally closed, i.e. in a de-energized state, the locking element 12 is pressed against the seat 4 with the help of a return spring 24, which is placed between the end face of the sleeve 21 and the shoulder of the cap 25, mounted on the anchor by means of the locking ring 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. The size of the working air gap between the armature 10 and the pole 6 is regulated by means of a threaded connection of the pole 6 and the pipe 8. After adjustment, the position of the pole 6 is fixed.

Подвод питания к катушкам соленоида осуществляется через выводы 27. The power supply to the coils of the solenoid is carried out through conclusions 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. Each outlet 3 is made stepped, with an expanded lower part, so that all precipitation, which tends to accumulate in the hole, can be removed by the valve element in the direction of flow to the wider part, thereby reducing the possibility of clogging of the outlet.

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. The volume of exhaust gas recirculation can be adjusted both by supplying a supply voltage to the device drive with various flow areas of the outlet openings and with a different combination of their inclusions, and by applying a pulse voltage, with latitudinal or frequency modulation.

Соотношение площадей калиброванных выходных отверстий клапанов выбирается обычно в виде бинарного ряда, например 1:2:4, или близко к этому соотношению. The ratio of the areas of calibrated valve outlet openings is usually selected in the form of a binary row, for example 1: 2: 4, or close to this ratio.

Клапанное устройство рециркуляции отработавших газов работает следующим образом. The exhaust gas recirculation valve device operates as follows.

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. The exhaust gases fill the chambers 2. When power is supplied to the coil of the solenoid 7 of the corresponding drive, the armature 10 of this solenoid, overcoming the force of the spring 24, is pulled into the coil, tearing off the locking element 12 from the seat 4 and giving the passage to the exhaust gases.

Преимуществом изобретения является тепловая разгрузка привода клапанных устройств при обеспечении высокой технологичности конструкции и повышении ее ресурса. An advantage of the invention is the thermal unloading of the valve device drive while ensuring high technological design and increasing its resource.

Claims

1. EXHAUST GAS RECIRCULATION DEVICE, comprising a base with an exhaust chamber and an outlet, shut-off valves installed in the base, each of which is equipped with a seat and a rod moving in the guide sleeve, one end of which is connected to the shut-off element, and the other to the drive mechanism made with the possibility of reporting reciprocating movement to the locking element, characterized in that it is equipped with a heat-insulating screen placed between the base and the guide sleeve, pr whereby the latter is made of a material with a high coefficient of thermal conductivity.

2. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with additional exhaust chambers located at the base, and their number corresponds to the number of shut-off valves.

3. The device according to claims 1 and 2, characterized in that the heat-insulating screen is made in a plate shape congruent to the end of the guide sleeve.