RU2350762C2 - Electromagnetic drive of piston engine gas control valve - Google Patents
Electromagnetic drive of piston engine gas control valve Download PDFInfo
- Publication number
- RU2350762C2 RU2350762C2 RU2007116324/06A RU2007116324A RU2350762C2 RU 2350762 C2 RU2350762 C2 RU 2350762C2 RU 2007116324/06 A RU2007116324/06 A RU 2007116324/06A RU 2007116324 A RU2007116324 A RU 2007116324A RU 2350762 C2 RU2350762 C2 RU 2350762C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- valve
- drive
- magnetic
- piston engine
- electromagnet
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к поршневым двигателям внутреннего сгорания (ДВС), а более конкретно к устройствам электромагнитного привода клапанов в газораспределительном механизме, который работает без распределительного вала. Может быть использовано в ДВС с программным электронным управлением фазами газораспределения и с акселерацией через впускные клапаны.The invention relates to piston internal combustion engines (ICE), and more particularly to devices for electromagnetic valve drive in a gas distribution mechanism that operates without a camshaft. It can be used in internal combustion engines with electronic programmed control of the gas distribution phases and with acceleration through the intake valves.
Известно устройство электромагнитного привода клапанов с двумя противоположно действующими смыкающимися электромагнитами и общим подпружиненным с обеих сторон тяговым ферромагнитным якорем, который установлен над клапаном и сочленен с ним посредством кольцевых фиксаторов (см. патент ФРГ №2630512, М. кл. F02D 13/02, опубл. 1976 г.).A device for electromagnetic valve drive with two oppositely acting closing electromagnets and a common traction ferromagnetic armature spring-loaded on both sides, which is mounted above the valve and articulated with it through ring clips (see Germany patent No. 2630512, M. class. F02D 13/02, publ. . 1976).
В такой конструкции электропривода нижний электромагнит открывает клапан, а верхний закрывает его, при этом две демпфирующие пружины, одна над якорем, а другая под ним, установлены с некоторым сжатием и таким образом замедляют скорость приближения якоря к краевым опорам (стопам).In this design of the electric drive, the lower electromagnet opens the valve, and the upper one closes it, while two damping springs, one above the anchor and the other below it, are installed with some compression and thus slow down the speed of the anchor approaching the edge supports (feet).
Недостатками данного электромагнитного привода являются возможность исключения ударов клапана при его закрытии о клапанное седло, что связано с динамическими нагрузками на клапан, а также значительные тепловые нагрузки из-за близости привода к камере сгорания поршневого двигателя. Кроме этого, в такой конструкции привода невозможно реализовать управление величиной хода клапана.The disadvantages of this electromagnetic drive are the possibility of eliminating valve shocks when it is closed on the valve seat, which is associated with dynamic loads on the valve, as well as significant thermal loads due to the proximity of the drive to the combustion chamber of the piston engine. In addition, in such a drive design, it is not possible to realize control of the valve stroke amount.
Известно также устройство электромагнитного привода для впускного клапана, в котором реализована возможнось акселераторного управления величиной его хода (см. патент ФРГ №3911496, М. кл. F01L 9/04, опубл. 1998 г.).There is also known an electromagnetic drive device for an inlet valve, which implements the possibility of accelerator control of its stroke value (see Germany patent No. 3911496, M. class.
Управление величиной хода клапана в данном случае реализовано с применением двух эксцентриковых валов, которые воздействуют на подвижные платформы, установленные под открывающим электромагнитом, и приводятся во вращение посредством двух шаговых электродвигателей с управлением от электронного блока управления клапанами. Так достигается регулирование количества всасываемого воздуха непосредственно впускным клапаном без применения дроссельной заслонки. При выключении зажигания, когда оба электромагнита обесточиваются, а шаговые двигатели устанавливают валы в положение наименьшего эксцентриситета, две демпфирующие пружины, действуя друг против друга, устанавливают клапан в незначительно приоткрытое состояние, чем обеспечивается облегченный пуск двигателя.The control of the valve stroke in this case is implemented using two eccentric shafts that act on the movable platforms installed under the opening electromagnet and are driven into rotation by two stepper motors controlled by the electronic valve control unit. Thus, regulation of the amount of intake air directly by the intake valve is achieved without the use of a throttle valve. When the ignition is turned off, when both electromagnets are de-energized, and the stepper motors set the shafts to the lowest eccentricity position, two damping springs, acting against each other, set the valve in a slightly ajar state, which facilitates easy engine starting.
Недостатком этого устройства является наличие в конструкции демпфирующих пружин, работа которых требует дополнительных затрат электроэнергии, конструктивная сложность привода и низкая его надежность.The disadvantage of this device is the presence in the design of damping springs, the operation of which requires additional energy costs, the structural complexity of the drive and its low reliability.
Наиболее близким техническим решением, принятым в качестве прототипа, является электромагнитный клапан с устройством управления (см. патент РФ №2045662, М. кл. F01L 9/04, опубл. 1992 г.).The closest technical solution adopted as a prototype is an electromagnetic valve with a control device (see RF patent No. 2045662, M. class.
В состав устройства входят немагнитный корпус привода с установленным в нем трехсекционным соленоидом, внутри которого расположена труба, выполняющая роль магнитопровода с тремя кольцевыми полюсами. Таким образом, трехсекционный соленоид в совокупности с трехполюсным магнитопроводом и соответствующими полюсам тремя якорями, установленными на центральном подвижном сердечнике, представляют собой три электромагнита, два из которых выполнены как приводные открывающие, а третий - как фиксирующий с функцией демпфера. Подвижный сердечник в качестве рабочего органа привода связан с газораспределительным клапаном с помощью механизма сочленения. При этом фиксирующий электромагнит расположен между двуми приводными открывающими электромагнитами, а его якорь выполнен плавающим по подвижному сердечнику. Кроме этого, в состав привода входит жесткая возвратная пружина. При подаче управляющего напряжения от устройства управления сразу на оба приводных открывающих электромагнита они срабатывают, и клапан открывается, при этом возвратная пружина сжимается. Когда приводные открывающие электромагниты обесточиваются, клапан закрывается под действием возвратной пружины. Сила удара клапана о клапанное седло демпфируется третьим фиксирующим электромагнитом, который находится под напряжением еще некоторое время после обесточивания приводных открывающих электромагнитов. При этом скорость движения клапана снижается и его посадка в клапанное седло происходит при пониженных динамических нагрузках.The device includes a non-magnetic drive casing with a three-section solenoid installed inside it, inside of which there is a pipe acting as a magnetic circuit with three annular poles. Thus, a three-section solenoid in combination with a three-pole magnetic circuit and the corresponding poles, three anchors mounted on the central movable core, are three electromagnets, two of which are designed as drive opening, and the third as locking with a damper function. The movable core as a working member of the drive is connected to the gas distribution valve using the articulation mechanism. In this case, the locking electromagnet is located between the two drive opening electromagnets, and its anchor is made floating along the movable core. In addition, the drive includes a rigid return spring. When a control voltage is applied from the control device to both drive opening electromagnets at once, they operate and the valve opens, and the return spring is compressed. When the drive opening electromagnets are de-energized, the valve closes under the action of a return spring. The force of impact of the valve on the valve seat is damped by the third locking electromagnet, which is energized for some time after the power of the drive opening electromagnets is de-energized. In this case, the valve speed decreases and its landing in the valve seat occurs at reduced dynamic loads.
Недостатками прототипа при обеспечении пониженных динамических нагрузок на привод являются значительные тепловые нагрузки на элементы привода из-за их расположения в высокотемпературной зоне под клапанной крышкой, дополнительные затраты электроэнергии при открытии клапана на сжатие жесткой возвратной пружины, а также отсутствие возможности управления ходом клапана. Кроме этого, такая конструкция привода приводит к необходимости увеличения вертикального габарита (высоты) поршневого двигателя.The disadvantages of the prototype while providing reduced dynamic loads on the actuator are significant thermal loads on the actuator elements due to their location in the high temperature zone under the valve cover, additional energy costs when opening the valve to compress a rigid return spring, and the inability to control the valve stroke. In addition, this design of the drive leads to the need to increase the vertical dimension (height) of the piston engine.
Технической задачей, решаемой изобретением, является снижение тепловых нагрузок на элементы электромагнитного привода при условии обеспечения минимальных динамических нагрузок на газораспределительный клапан при его закрытии, снижение затрат электроэнергии, потребляемой из бортовой сети автомобиля на открытие клапана, обеспечение возможности управления величиной хода клапана без применения дроссельной заслонки, а также обеспечение возможности увеличения вертикального размера электромагнитного привода, не приводящего к увеличению высоты поршневого двигателя.The technical problem solved by the invention is to reduce the thermal loads on the elements of the electromagnetic actuator, provided that the minimum dynamic loads on the gas distribution valve when it is closed, reduce the cost of electricity consumed from the vehicle’s on-board network to open the valve, and provide control over the valve stroke without the use of a butterfly valve , as well as providing the possibility of increasing the vertical size of the electromagnetic drive, not leading to increased ju height of the piston engine.
Решение поставленной технической задачи достигается тем, что электромагнитный привод газораспределительного клапана поршневого двигателя, содержащий немагнитный корпус с размещенными в нем тремя электромагнитами, два из которых - приводные, а один - фиксирующий, рабочий орган привода, связанный с газораспределительным клапаном поршневого двигателя с помощью механизма сочленения и выполненный в виде подвижного сердечника, составленного из трех ферромагнитных якорей, установленных последовательно на общем немагнитном стержне с возможностью взаимодействия каждого из них с соответствующим электромагнитом и устройство управления, согласно изобретению первый приводной электромагнит с соответствующим ферромагнитным якорем выполнен в виде открывающего электромагнитного соленоида и установлен в верхней части немагнитного корпуса со стороны его крышки с возможностью скользящего возвратно-поступательного перемещения его статора вдоль общего подвижного сердечника внутри полости между крышкой немагнитного корпуса и статором второго приводного электромагнита посредством попеременной подачи рабочей жидкости, соответственно, в верхнюю или нижнюю части полости, образованные над и под открывающим электромагнитным соленоидом, второй приводной электромагнит с соответствующим ферромагнитным якорем выполнен в виде закрывающего электромагнитного соленоида и установлен в средней части немагнитного корпуса на заданном расстоянии от статора открывающего электромагнитного соленоида с жесткой фиксацией относительно немагнитного корпуса, третий - фиксирующий электромагнит выполнен в виде смыкающегося электромагнита и установлен на донце немагнитного корпуса, а его ферромагнитный якорь закреплен на нижнем конце общего немагнитного стержня и выполнен в виде диска, при этом ферромагнитные якори электромагнитных соленоидов установлены внутри их статоров с заданным радиальным технологическим зазором относительно последних, немагнитный корпус с рабочим органом привода размещен на наружной боковой поверхности поршневого двигателя, а механизм сочленения рабочего органа привода с газораспределительным клапаном выполнен в виде механического передаточного звена, состоящего из штанги и клапанного коромысла с конструктивно заданным передаточным отношением, при этом штанга и клапанное коромысло шарнирно соединены между собой, а также с клапаном и рабочим органом привода, причем третий фиксирующий электромагнит дополнительно снабжен регулировочным винтом, установленным с упором со стороны донца, а немагнитный корпус выполнен герметичным и с наружным охлаждением.The solution of the technical problem is achieved by the fact that the electromagnetic drive of the gas distribution valve of the piston engine, containing a non-magnetic housing with three electromagnets located in it, two of which are drive, and one is a locking, working member of the drive connected to the gas distribution valve of the piston engine using the articulation mechanism and made in the form of a movable core composed of three ferromagnetic anchors mounted in series on a common non-magnetic rod with the possibility of the interaction of each of them with the corresponding electromagnet and the control device, according to the invention, the first drive electromagnet with the corresponding ferromagnetic armature is made in the form of an opening electromagnetic solenoid and is installed in the upper part of the non-magnetic housing from the side of its cover with the possibility of sliding reciprocating movement of its stator along a common movable core inside the cavity between the cover of the non-magnetic case and the stator of the second drive electromagnet By alternately supplying the working fluid, respectively, to the upper or lower parts of the cavity formed above and below the opening electromagnetic solenoid, the second drive electromagnet with the corresponding ferromagnetic armature is made in the form of a closing electromagnetic solenoid and is installed in the middle part of the non-magnetic housing at a predetermined distance from the opening electromagnetic stator the solenoid with rigid fixation relative to the non-magnetic body, the third - the locking electromagnet is made in the form of a closing e the electromagnet and is mounted on the bottom of the non-magnetic body, and its ferromagnetic anchor is mounted on the lower end of the common non-magnetic rod and made in the form of a disk, while the ferromagnetic anchors of the electromagnetic solenoids are installed inside their stators with a predetermined radial technological gap relative to the latter, a non-magnetic body with a working drive on the outer side surface of the piston engine, and the mechanism of articulation of the working body of the drive with the gas distribution valve is made in the form of a mechanical transmission link, consisting of a rod and a rocker arm with a structurally specified gear ratio, while the rod and valve rocker are pivotally connected to each other, as well as to the valve and the actuator, the third fixing electromagnet is additionally equipped with an adjusting screw mounted with an emphasis on the side the bottom, and the non-magnetic case is sealed and with external cooling.
Поставленная техническая задача решается также тем, что в частном случае привод выполнен с возможностью одновременного управления группой из двух-трех однотипных газораспределительных клапанов, при этом клапанное коромысло механического передаточного звена выполнено в виде рычажной вилки.The stated technical problem is also solved by the fact that in a particular case the actuator is capable of simultaneously controlling a group of two or three of the same type of gas distribution valves, while the rocker arm of the mechanical transmission link is made in the form of a lever fork.
Поставленная техническая задача решается и тем, что в частном случае наружное охлаждение немагнитного корпуса выполнено в виде собственного охлаждающего контура, подключенного к охлаждающему контуру системы охлаждения поршневого двигателя.The stated technical problem is also solved by the fact that in a particular case the external cooling of the non-magnetic housing is made in the form of its own cooling circuit connected to the cooling circuit of the piston engine cooling system.
В другом частном случае наружное охлаждение немагнитного корпуса выполнено посредством его установки непосредственно в охлаждающем контуре системы охлаждения поршневого двигателя.In another particular case, the external cooling of the non-magnetic housing is carried out by installing it directly in the cooling circuit of the piston engine cooling system.
Решение поставленной технической задачи становится достижимым благодаря размещению электромагнитного привода газораспределительного клапана на наружной боковой поверхности поршневого двигателя, т.е. в зоне, характеризующейся меньшим уровнем нагрева, нежели зона в области головки камеры сгорания. Конструкция электромагнитного привода предусматривает обеспечение минимальных динамических (ударных) нагрузок на клапан, поскольку позволяет регулировать зазор между статором и дисковым якорем третьего электромагнита, что обеспечивается наличием регулировочного винта. При этом установка регулировочным винтом зазора L в пределах 0,3-0,5 мм позволяет осуществлять закрытие клапана с большой степенью надежности и с гарантированным поджатием клапана к седлу без соударения. Благодаря предусмотренной внутри немагнитного корпуса полости, поделенной на две части, в которой статор открывающего электромагнитного соленоида имеет возможность возвратно-поступательного перемещения под действием попеременной подачи рабочей жидкости в соответствующие части полости, появляется возможность управления величиной хода клапана без применения дроссельной заслонки. Поскольку конструктивное исполнение электромагнитного привода не содержит в своем составе жесткой возвратной пружины, как в прототипе, появляется возможность снизить затраты электроэнергии на открытие клапана. При этом, поскольку электромагнитный привод размещен снаружи поршневого двигателя, а не под его клапанной крышкой, появляется возможность увеличения вертикальных габаритов привода, не приводящих к увеличению высоты поршневого двигателя. Снижению тепловых нагрузок на элементы привода способствует также организация охлаждения немагнитного корпуса привода как в случае его выполнения в виде собственного охлаждающего контура, подключенного к охлаждающему контуру системы охлаждения поршневого двигателя, так и в случае установки немагнитного корпуса непосредственно в охлаждающий контур системы охлаждения поршневого двигателя.The solution of the technical problem becomes feasible by placing the electromagnetic drive of the gas distribution valve on the outer side surface of the piston engine, i.e. in an area characterized by a lower level of heating than the area in the area of the head of the combustion chamber. The design of the electromagnetic drive provides for minimal dynamic (shock) loads on the valve, since it allows you to adjust the gap between the stator and the disk armature of the third electromagnet, which is provided by the presence of an adjusting screw. At the same time, setting the clearance L with the adjusting screw within 0.3-0.5 mm allows the valve to be closed with a high degree of reliability and with guaranteed pressing of the valve to the seat without collision. Thanks to the cavity provided inside the non-magnetic body, divided into two parts, in which the stator of the opening electromagnetic solenoid has the possibility of reciprocating movement under the action of alternating supply of the working fluid to the corresponding parts of the cavity, it becomes possible to control the valve stroke without the use of a butterfly valve. Since the design of the electromagnetic actuator does not contain a rigid return spring, as in the prototype, it is possible to reduce the cost of electricity for opening the valve. Moreover, since the electromagnetic drive is located outside the piston engine, and not under its valve cover, it becomes possible to increase the vertical dimensions of the drive, not leading to an increase in the height of the piston engine. The reduction of thermal loads on the drive elements is also facilitated by the organization of cooling of the non-magnetic drive casing both in the case of its implementation in the form of its own cooling circuit connected to the cooling circuit of the piston engine cooling system and in the case of installing a non-magnetic case directly in the cooling circuit of the piston engine cooling system.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена схема конструкции электромагнитного привода газораспределительного клапана поршневого двигателя, когда клапан открыт; на фиг.2 приведена компоновка электромагнитного привода двух газораспределительных клапанов на одном цилиндре поршневого двигателя; на фиг.3 приведено изображение в частном случае выполнения клапанного коромысла в виде рычажной вилки; на фиг.4 представлено положение рабочего органа электромагнитного привода, когда газораспределительный клапан открыт; на фиг.5 - то же, но в период, когда газораспределительный клапан закрыт и зафиксирован в клапанном седле; на фиг.6 - то же, но когда газораспределительный клапан приоткрыт.The invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a design diagram of an electromagnetic drive of a piston engine gas distribution valve when the valve is open; figure 2 shows the layout of the electromagnetic drive of two gas valves on one cylinder of a piston engine; figure 3 shows the image in the particular case of the execution of the rocker arm in the form of a lever fork; figure 4 presents the position of the working body of the electromagnetic drive when the valve is open; figure 5 is the same, but at a time when the gas distribution valve is closed and fixed in the valve seat; 6 is the same, but when the gas control valve is ajar.
На чертежах приняты следующие обозначения: h - максимальное расстояние между статорами подвижного открывающего и неподвижного закрывающего электромагнитных соленоидов при полном открытии клапана; δ - максимальный рабочий зазор между статором и якорем третьего фиксирующего электромагнита, определяемый максимальным ходом клапана; L - регулируемый зазор между якорем и статором третьего фиксирующего электромагнита, когда он выключен, а закрывающий электромагнитный соленоид - включен; Δ - радиальный технологический зазор между ферромагнитными якорями и статорами открывающего и закрывающего электромагнитных соленоидов; N1 и N2 - плечи клапанного коромысла.The following notation is used in the drawings: h is the maximum distance between the stators of the moving opening and fixed closing electromagnetic solenoids when the valve is fully open; δ is the maximum working gap between the stator and the armature of the third fixing electromagnet, determined by the maximum stroke of the valve; L is the adjustable gap between the armature and the stator of the third fixing electromagnet when it is turned off, and the closing electromagnetic solenoid is turned on; Δ is the radial technological gap between the ferromagnetic anchors and the stators of the opening and closing electromagnetic solenoids; N1 and N2 are the shoulders of the rocker arm.
Электромагнитный привод газораспределительного клапана поршневого двигателя (см. фиг.1) содержит немагнитный корпус 1, например, алюминиевый, с размещенными в нем тремя электромагнитами. Первый электромагнит 2 составлен из магнитопроводного статора 3 и токопроводной катушки 4, внутри которых расположен ферромагнитный якорь 5. Второй электромагнит 6 составлен из магнитопроводного статора 7 и токопроводной катушки 8, внутри которых расположен ферромагнитный якорь 9. Третий электромагнит 10 составлен из магнитопроводного статора 11 и токопроводной катушки 12, над которыми расположен ферромагнитный якорь 13, выполненный в виде диска. Внутри корпуса 1 по оси его симметрии расположен рабочий орган 14, связанный с газораспределительным клапаном поршневого двигателя с помощью механизма сочленения (на фиг.1 не показан). Рабочий орган 14 выполнен в виде подвижного сердечника 15, который составлен из трех ферромагнитных якорей 5, 9 и 13, установленных последовательно на общем немагнитном стержне 16 из нержавеющей стали с использованием алюминиевых распорных втулок 17, 18 и 19 с возможностью взаимодействия каждого из ферромагнитных якорей 5, 9 и 13 с соответствующим магнитопроводным статором 3, 7 или 11 электромагнитов 2, 6 и 10. При этом два электромагнита 2 и 6 функционально являются приводными, а электромагнит 3 - фиксирующим.The electromagnetic drive of the piston engine gas distribution valve (see Fig. 1) contains a
Согласно изобретению первый приводной электромагнит 2 выполнен в виде открывающего электромагнитного соленоида со своим ферромагнитным якорем 5, а второй приводной электромагнит выполнен в виде закрывающего электромагнитного соленоида 6 со своим ферромагнитным якорем 9. При этом открывающий электромагнитный соленоид 2 установлен в верхней части немагнитного корпуса 1 со стороны его крышки 20 с возможностью скользящего возвратно-поступательного перемещения его статора 3 вдоль общего подвижного сердечника 15 внутри полости (на черт. не обозначена) между крышкой 20 из немагнитного материала, например из алюминия, и статором 7 закрывающего электромагнитного соленоида 6 посредством попеременной подачи рабочей жидкости в верхнюю или нижнюю части 21 и 22 полости, соответственно, образованные над и под открывающим электромагнитным соленоидом 2. Для подачи рабочей жидкости, а также для ее отбора предусмотрены штуцеры 23 и 24 в немагнитном корпусе 1. Закрывающий электромагнитный соленоид 6 установлен в средней части немагнитного корпуса 1 на заданном расстоянии h от статора 3 открывающего электромагнитного соленоида 2 с жесткой фиксацией относительно немагнитного корпуса 1, для чего предусмотрено основание 25, выполненное из немагнитного материала, например из алюминия, которое жестко закреплено внутри немагнитного корпуса 1. Ферромагнитные якори 5 и 9 электромагнитных соленоидов 2 и 6 установлены внутри их статоров 3 и 7, соответственно, с заданным радиальным технологическим зазором Δ относительно последних. Третий - фиксирующий электромагнит 10 выполнен в виде смыкающегося электромагнита и установлен на немагнитном донце 26 немагнитного корпуса 1. При этом ферромагнитный якорь 13 третьего электромагнита 10 закреплен на нижнем конце общего немагнитного стержня 16 и выполнен в виде диска.According to the invention, the first drive electromagnet 2 is made in the form of an opening electromagnetic solenoid with its
Немагнитный корпус 1 с рабочим органом 14 привода размещен на наружной боковой поверхности 27 поршневого двигателя 28 (см. фиг.2), а механизм сочленения (на черт. не обозначен) рабочего органа 14 привода с газораспределительным клапаном 29 выполнен в виде наружного механического передаточного звена (на черт. не обозначен), состоящего из штанги 30 и клапанного коромысла 31 с конструктивно заданным передаточным отношением его плеч N1 и N2, при этом штанга 30 и клапанное коромысло 31 шарнирно соединены между собой, а также с клапаном 29 и рабочим органом 14 привода посредством втулок 32. В описываемом устройстве, в частном случае, применено передаточное отношение плеч N1 и N2 клапанного коромысла 31, равное единице.
Кроме этого, в конструкции привода (см. фиг.1) предусмотрены элементы 33 и 34 уплотнения, обеспечивающие герметичность немагнитного корпуса 1, а третий фиксирующий электромагнит 10 дополнительно снабжен регулировочным винтом 35, установленным с упором относительно донца 26, для регулировки положения его магнитопроводного статора 11 относительно дискового ферромагнитного якоря 13 с использованием эластичной прокладки 36. При наладке поршневого двигателя 28. регулировочным винтом 35 осуществляется установка минимального зазора L между клапаном 29 и клапанным седлом 37. В устройстве предусмотрена также сливная полость 38 для рабочей жидкости. Для предотвращения перекрытия проходных сечений штуцеров 23 и 24 подвижным статором 3 при его возвратно-поступательном перемещении в полости между частями 21 и 22 в них предусмотрены упоры 39 и 40. При этом немагнитный корпус 1 выполнен герметичным и с наружным охлаждением.In addition, in the design of the drive (see Fig. 1), sealing elements 33 and 34 are provided to ensure the tightness of the
Электромагнитный привод может быть выполнен с возможностью одновременного управления группой из двух-трех однотипных газораспределительных клапанов 29, при этом клапанное коромысло 31 механического передаточного звена выполнено в виде рычажной вилки 41 (см. фиг.3).The electromagnetic drive can be configured to simultaneously control a group of two or three of the same type of
В частном случае наружное охлаждение немагнитного корпуса 1 привода может быть реализовано, например, в виде собственного охлаждающего контура 42, подключенного к охлаждающему контуру 43 (см. фиг.1 и 2) системы охлаждения (на черт. не показана) поршневого двигателя 28 с помощью штуцеров 44 и 45.In a particular case, external cooling of the
В другом частном случае наружное охлаждение немагнитного корпуса 1 может быть выполнено посредством его установки непосредственно в охлаждающем контуре 43 системы охлаждения поршневого двигателя 28 (см. фиг.2).In another particular case, external cooling of the
Применительно к одному клапану электромагнитный привод работает следующим образом.For a single valve, the electromagnetic actuator operates as follows.
Когда ключ зажигания автомобиля выключен, сигнал управления не формируется. При этом рабочий орган 14 электромагнитного привода и связанный с ним клапан 29 находятся в произвольном положении, т.к. токопроводные катушки 4, 8 и 12 соответствующих электромагнитов 2, 6 и 10 обесточены (см. фиг.1 и 2). После включения ключа зажигания, но при неработающем поршневом двигателе, от устройства управления (на черт. не показано) поступает сигнал, по которому срабатывает закрывающий электромагнитный соленоид 6, и его ферромагнитный якорь 9 занимает центральное положение в статоре 7 (см. фиг.6). При этом рабочий орган 14 устанавливается в промежуточное положение, при котором клапан 29 остается приоткрытым, не доходя до клапанного седла 37 на расстояние, несколько превышающее размер теплового клапанного зазора. В таком приоткрытом состоянии клапан 29 посредством механического передаточного звена, составленного из штанги 30 и клапанного коромысла 31, и рабочего органа 14 (см. фиг.2), зафиксированного ферромагнитным якорем 9 в магнитном поле токопроводной катушки 8 (см. фиг.1), удерживается неподвижно до момента страгивания коленвала поршневого двигателя 28 с места. С этого момента устройство управления осуществляет управление работой клапана согласно стандартной программе. При этом управляющие импульсы напряжения от устройства управления подаются на токопроводные катушки 4, 8, и 12 электромагнитов 2, 6 и 10 поочередно в последовательности, соответствующей порядку работы поршневого двигателя 28.When the car ignition key is turned off, a control signal is not generated. In this case, the working
Так при поступлении сигнала на открывающий электромагнитный соленоид 2 его ферромагнитный якорь 5 занимает центральное положение в статоре 3, а рабочий орган 14 занимает верхнее положение (см. фиг.4), при этом благодаря наличию механического передаточного звена, выполненного в виде штанги 30 и клапанного коромысла 31 (см. фиг.2), газораспределительный клапан 29 открывается. Для впускного клапана это соответствует такту «Впуск», а для выпускного - такту «Выпуск».So when the signal arrives at the opening electromagnetic solenoid 2, its
При последующей подаче сигнала на закрывающий электромагнитный соленоид 6 его ферромагнитный якорь 9 занимает центральное положение в статоре 7, а рабочий орган 14 - промежуточное положение (см. фиг.6), при котором клапан 29 посредством механического передаточного звена в виде штанги 30 и клапанного коромысла 31 (см. фиг.2) закрывается, но не полностью, так как остается некоторый зазор (на черт. не обозначен) между клапаном 29 и клапанным седлом 37. Размер этого зазора задается конструктивно так, чтобы он превышал естественный тепловой клапанный зазор, и при наладке поршневого двигателя устанавливается регулировочным винтом 35, закрепленным в донце 26 (см. фиг.1), в пределах 0,3-0,5 мм как и зазор L между дисковым ферромагнитным якорем 13 и статором 11 третьего фиксирующего электромагнита 10 (см. фиг.6). Равенство пределов указанных зазоров в данном случае обеспечивается передаточным отношением плеч N1 и N2 клапанного коромысла 31, равным единице. Зазор L устанавливается при обесточенных токопроводных катушках 4 и 12, но при включенной под напряжение сигнала токопроводной катушке 8. В процессе работы поршневого двигателя 28 благодаря зазору L обеспечивается бесшумная остановка клапана перед окончательным его закрытием, что происходит при последующей подаче управляющего сигнала на третий фиксирующий электромагнит 10. По этому сигналу дисковый ферромагнитный якорь 13 фиксирующего электромагнита 10 смыкается со статором 11, и рабочий орган 14 занимает крайнее нижнее положение (см. фиг.5), при этом клапан 29 плотно прижимается к клапанному седлу 37 (см. фиг.2) и полностью закрывается.When the signal is subsequently applied to the closing electromagnetic solenoid 6, its
Подачей сигнала на закрывающий электромагнитный соленоид 6 по специальной программе управления клапанами можно обеспечить требуемое перекрытие клапанов, а также стабильный холостой ход поршневого двигателя.By supplying a signal to the closing electromagnetic solenoid 6 according to a special valve control program, the required valve overlap can be ensured, as well as a stable idling of the piston engine.
Благодаря тому, что в конструкции привода внутри немагнитного корпуса 1 между его крышкой 20 и закрывающим электромагнитным соленоидом 6 предусмотрена полость, состоящая из верхней и нижней частей 21 и 22, соответственно, статор 3 открывающего электоромагнитного соленоида 2 имеет возможность перемещаться возвратно-поступательно вдоль общего подвижного сердечника 15 под действием попеременной подачи рабочей жидкости в верхнюю или нижнюю части 21 или 22 упомянутой полости через соответствующие штуцеры 23 и 24. В результате у привода появляется новое свойство, а именно, возможность управления величиной хода (степенью открытия) клапана 29 в процессе его работы. Таким образом, необходимость в дроссельной заслонке отпадает.Due to the fact that in the design of the drive inside the
Максимальное расстояние h между подвижным статором 3 и неподвижным статором 7 соответствующих электромагнитных соленоидов 2 и 6 задается конструктивно, так, чтобы оно было не меньше высоты статора 3. Поскольку соответствующие открывающему и закрывающему электромагнитным соленоидам 2 и 6 ферромагнитные якори 5 и 9 установлены на немагнитном стержне 16 с заданным радиальным технологическим зазором Δ относительно соответствующих магнитопроводных статоров 3 и 7, то из частей 21 и 22 общей полости рабочая жидкость через зазоры Δ и по скользящему внутри основания 25 подвижному сердечнику 15 поступает в сливную полость 38. При этом рабочая жидкость дополнительно выполняет функцию смазки для всех подвижных элементов привода. При этом немагнитный корпус 1, благодаря скольжению с посадочным уплотнением рабочего органа 14 в крышке 20, обладает достаточной степенью герметичности, что предотвращает потери рабочей жидкости.The maximum distance h between the
Оптимальным вариантом установки описанной конструкции электромагнитного привода газораспределительного клапана 29 является размещение немагнитного корпуса 1 с рабочим органом 14 на наружной боковой поверхности 27 поршневого двигателя 28 (см. фиг.2), а не под его клапанной крышкой. Это дает возможность снизить тепловые нагрузки на элементы привода, а также позволяет значительно уменьшить вертикальный размер (высоту) поршневого двигателя 28. Снижению тепловых нагрузок на привод в целом способствует также и то, что немагнитный корпус 1 выполнен с наружным охлаждением, которое может быть выполнено с использованием разных конструктивных вариантов.The best option for installing the described design of the electromagnetic drive of the
При установке электромагнитного привода на наружной боковой поверхности 27 поршневого двигателя 28 механизм сочленения рабочего органа 14 с клапаном 29 выполнен в виде наружного механического передаточного звена, состоящего из штанги 30 и клапанного коромысла 31 с конструктивно заданным передаточным отношением плеч N1 и N2, при этом штанга 30 и клапанное коромысло 31 шарнирно посредством втулок 32 соединены между собой, а также с клапаном 29 и рабочим органом привода 14, чем надежно обеспечивается передача возвратно-поступательных перемещений рабочего органа 14 на газораспределительный клапан 29 с заданном передаточным отношением. Изменение передаточного отношения плеч N1 и N2 дает возможность получать требуемый максимальный ход клапана при уменьшенном перемещении рабочего органа 14 электромагнитного привода. Внутри немагнитного корпуса 1 возвратно-поступательное перемещение статора 3 открывающего электромагнитного соленоида 2, в режиме управления ходом клапана без применения дроссельной заслонки, надежно обеспечено наличием упоров 39 и 40, которые предотвращают перекрытие проходных сечений штуцеров 23 и 24.When installing an electromagnetic drive on the
В частном случае клапанное коромысло 31 может быть выполнено в виде рычажной вилки 41 (см. фиг.3). Это дает возможность электромагнитному приводу управлять группой из двух-трех однотипных газораспределительных клапанов и тем самым значительно упростить конструкцию многоклапанного газораспределительного механизма (на черт. не показан) поршневого двигателя 28.In the particular case of the
Наружное охлаждение немагнитного корпуса 1 привода в частном случае может быть реализовано с применением собственного охлаждающего контура, выполненного, например, в виде цилиндрической колбы 42 с уплотнителями 33 и 34, подключенной штуцерами 44 и 45 к охлаждающему контуру 43 системы охлаждения поршневого двигателя 28 (см. фиг.1 и 2).External cooling of the
В другом частном случае наружное охлаждение немагнитного корпуса 1 может быть выполнено посредством его установки непосредственно в охлаждающем контуре 43 системы охлаждения поршневого двигателя 28 (см. фиг.2).In another particular case, external cooling of the
Оба варианта реализации наружного охлаждения немагнитного корпуса 1 обеспечивают надежное охлаждение электромагнитного привода в целом, в дополнение к охлаждению за счет расположения привода на боковой поверхности 27 поршневого двигателя 28.Both options for the external cooling of the
Таким образом, изобретение позволяет снизить тепловые нагрузки на элементы электромагнитного привода при условии обеспечения минимальных динамических нагрузок на газораспределительный клапан при его закрытии, снизить затраты электроэнергии, потребляемой из бортовой сети автомобиля на открытие клапана, обеспечить возможность управления величиной хода клапана без применения дроссельной заслонки, а также обеспечить возможность увеличения вертикального размера электромагнитного привода, не приводящего к увеличению высоты поршневого двигателя.Thus, the invention allows to reduce thermal loads on the elements of the electromagnetic actuator, provided that the minimum dynamic loads on the gas distribution valve are ensured when it is closed, to reduce the cost of electricity consumed from the vehicle electrical system to open the valve, to provide the ability to control the valve stroke without the use of a butterfly valve, and also provide the possibility of increasing the vertical size of the electromagnetic drive, not leading to an increase in the height of the piston about the engine.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007116324/06A RU2350762C2 (en) | 2007-05-02 | 2007-05-02 | Electromagnetic drive of piston engine gas control valve |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007116324/06A RU2350762C2 (en) | 2007-05-02 | 2007-05-02 | Electromagnetic drive of piston engine gas control valve |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007116324A RU2007116324A (en) | 2008-11-10 |
RU2350762C2 true RU2350762C2 (en) | 2009-03-27 |
Family
ID=40543114
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007116324/06A RU2350762C2 (en) | 2007-05-02 | 2007-05-02 | Electromagnetic drive of piston engine gas control valve |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2350762C2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111098327B (en) * | 2020-01-10 | 2022-11-25 | 中国矿业大学 | Electric permanent magnet type mechanical arm tool hand quick changer |
-
2007
- 2007-05-02 RU RU2007116324/06A patent/RU2350762C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007116324A (en) | 2008-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4794890A (en) | Electromagnetic valve actuator | |
JP4206198B2 (en) | Engine valve operation control system | |
US5669341A (en) | Valve operating system for internal combustion engine | |
US6725821B2 (en) | Apparatus and method for starting an engine | |
US7270093B2 (en) | Internal combustion engine with electronic valve actuators and control system therefor | |
Zhao et al. | A fully flexible valve actuation system for internal combustion engines | |
US10385797B2 (en) | Linear motor valve actuator system and method for controlling valve operation | |
CN108798820B (en) | Seating buffer type electromagnetic fully-variable valve system applied to internal combustion engine | |
US6964270B2 (en) | Dual mode EGR valve | |
US4908731A (en) | Electromagnetic valve actuator | |
US9739229B2 (en) | Linear valve actuator system and method for controlling valve operation | |
EP3030817B1 (en) | Linear valve actuator system and method for controlling valve operation | |
RU2350762C2 (en) | Electromagnetic drive of piston engine gas control valve | |
CN110905764B (en) | Small-size quick compressor based on electromagnetic control | |
JP2005176595A (en) | Electromagnetic valve actuator system | |
US6896236B2 (en) | Controlled leakage hydraulic damper | |
RU2406831C2 (en) | Device for control over drive of valve of internal combustion engine | |
JP6035441B1 (en) | Internal combustion engine | |
KR101362262B1 (en) | Hybrid magnet engine valve actuator | |
EP1318279B1 (en) | A permanent magnet enhanced electromagnetic valve actuator | |
KR20030060469A (en) | Linear type generating system directly drived by rectilinear reciprocating motion engine | |
CN201106460Y (en) | Electric spiracula for internal combustion engine | |
CN101135256A (en) | Electric valve for internal-combustion engine | |
JP5614305B2 (en) | Variable valve operating apparatus and internal combustion engine provided with the same | |
KR100320533B1 (en) | Electro mechanical valve train |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170503 |