9.7. Электромагнитный клапан без возвратной запорной пружины

Известно [36], что для ГРМ автомобильных порщневых двигателей с автоматическим электронным управлением более приемлема конструкция электроклапана, в которой отсутствует возвратная запорная пружина, так как в таком случае тяговая сила открывающего электромагнита может быть значительно понижена, а электромагнит при этом получается малогабаритны.м и с приемлемым потреблением электроэнергии. Однако при отсутствии запорной пружины возврат клапана в закрытое состояние с обеспечением требуемого механического контактного на-

из трехсекциониого соленоида 5, 6, 7, вовнутрь которого вставлена труба 8, выполняющая роль магнитопровода с тремя кольцеобразными полюсами 9, 10, 11. Через трубу 8 соосно с ней пропуще}! не.магнитный стержень 12, на который установлены два тяговых якоря 13 и 14, а между ними - один якорь 15, плавающий по стержню 12. Все три якоря по высоте соответствуют своим кольцеобразным полюсам, имеют цилиндрическую форму и выполнены из магнито.мягкого материала. Тяговые якоря 13, 14, 15 совместно с соленоидом 5, 6, 7, магнитопроводом 8 и кольцеобразными полюсами 9, 10, 11 Образуют открывающий электромагнит. При подаче импульсов постоянного напряжения (управляющих сигналов от ЭБУ) на секции 5, 6, 7 соленоида открывающий электромагнит срабатывает и открывает газораспределительный клапан 1. При этом элементы открывающего электромагнита зани.мают положение, показанное на рис. 9.4, б, и жесткая возвратная пружина 2 сжимается.

Теперь, чтобы клапан закрылся, достаточно обесточить секции 5 и 7 соленоида, и жесткая возвратная пружина вытолкнет всю подвижную часть электроклана-на вверх , а клапанная головка 1 плотно прижмется к посадочной фаске 16. Элементы отрывающего электромагнита занимают положение, показан}1ое на рис. 9.4, а. Чтобы посадка головки 1 в фаску 16 проходила гглавно, без соударений, электромагнитная секция полюс 10 - плавающий якорь 15 на время закрывания клапана остается под удерживающим токо.м. Это обеспечивает а.морти-зацию удара головки клапана о посадочную фаску, так как .малый соленоидный электромагнит совместно с пружинами 17 и 18 обеспечивают демпфирование движения клапана 1 в конце его хода. При открывании юлапана соударений в его подвижных частях ис происходит, так как в соленоидном электро.магпите нет жестких упоров в краевых положениях.

Но и такой электромагнитный клапан не свободен от существенных недостатков.

Во-первых, соленоидный электромагнит всегда имеет больщую протяженность магнитопровода и у.меньшенную тяговую силу по сравнению со смыкающимися электро.магнитами.

Во-вторых, движение ферромагнитного якоря в магнитном поле соленоида всегда сопровождается дрожанием (вибрационными колебаниями) якоря в точках его остановки и изменения направления движения.

В-третьих, и это основной ь[едостаток, с применением соленоида в электромагнитном приводе практически невозможно создать электроуправляемый к.-1апан ГРМ с регулируемым ходом (степенью и скоростью открывания).

i 1 Магнитопроводы ВШ Клапан Ш Воздух

Термоизоляция

Рис. 9.5. Электромагнитный клапан без возвратной запорной пружины

Как видно из чертежа, электромагнитный к;1апан содержит якорь 7, общий для обоих электромагнитов. Якорь 7 жестко закреплен иа клапанном стержне 3 с помощью натяжной гайки 9 с контршайбой и зажимных трубок 10, выполненных из немагнитного материала. Электро.магниты 6 и 8 зафиксированы в немагнитной гильзе 12, которая с по.мощью винтов через термоизоляцио1Н1ую прокладку 13 приворачивается к головке 14 блока цилиндров. Гильза 12 в нижней части имеет направляющую втулку 5 для кзапаниого стержня 3, а в верхней части - немагнитную крышку 11 с направляющей втулкой. Крышка И привернута к гильзе 12 винтами.

пряжения между клапанной головкой и посадочной фаской должен выполняться специальным закрывающим электромагнитом [39J.

На реализацию идеи создания электромагнитного клапана, надежно работающего без жесткой возвратной запорной пружины с управлением от электронной автоматики, направлены поиски специалистов многих западных автомобилестроительных фирм и отечественных изобретателей.

На рис. 9.5 показан газораспределительный юшпан, который работает без возвратной пружины, по с дву.мя электромагнитами, первый из которых (см. поз. 6) открывающий, а второй (см. поз. 8) закрывающий.

Электромагнитный к-чаиан без жесткой возвратной пружины и с управлением от электронной автоматики работает следуюн[им образом.

Когда оба электромагнита обесточены, то пружина 1, которая рассчитана только на преодоление массы подвижной части кланана, поднимает ее вверх и неплотно закрывает к.-1апан. Пружина 1 обеспечивает клапану верхнее (прикрытое) положение при выключенном зажигании двигателя. При включении зажигания, еще до пуска двигателя, каждый электромагнитный к-ланан в газораспределитель-пом механизме зани.мает рабочее положение (предиисаппое программой управления клапанами, заложенной в блоке памяти), которое задается к.,тапану его элект-ромагнита.ми. При подаче импульса постоянного напряжения от электронного ко.ммутатора кчапанов (ЭКК) на обмотку первого открывающего электромагнита 6 ферро.магнитный якорь 7 опускается вниз и открывает клапан. Клапан остается в устойчиво открыто.м состоянии до тех пор, пока электромагнит 6 включен (находится под током), а электромагнит 8 обесточен. Для .закрытия клапана электромагнит 6 (открывающий) обесточивается, а па электромагнит 8 (закрывающий) подается импульс постоянного напряжения (управляющий сигнал от ЭКК). При этом якорь 7 поднимается электромагнитом 8 вверх и клапанная головка 2 с требуемым усилием прижи.мается к посадочной фаске 4 - кчапан закрывается и остается в таком состоянии до очередного срабатывания открьп5ающего электромагнита 6.

Для предотвращения жестких соударений якоря 7 о выступающее ярмо электромагнита 6 при открывании клапана (или о ярмо электро.магнита 8 при закрытии) на якоре 7 установлено не менее трех отбойников 15 из жесткой ударостойкой резины. При приближении якоря 7 клюбо.му из двух краевых положений отбойники прижимаются к ограничительной шайбе 16 и несколько сплющиваются, благодаря чему происходит торможение якоря 7 перед его окончательным смыканием с ярмом электро.магнита 6 или 8. При обесточивании электромагнита резиновые отбойники работают на 01та.лкивание якоря ог ярма, чем способствуют быстрому их раз.мыканию.

Моменты открытия и закрытия электро-магнит)юго клапана формируются в вычис-лительно.м устройстве электроптюй системы автоматического управления поршневым двигателем (ЭСАУ-Д). При этом входными сигпа-шми, по которым адаптируется программа управления клапанами, являются сигналы входных датчиков для ЭСАУ-Д.

Аналогичную конструкцию и подобный принцип действия имеет газораспределительный клаиан, показанный па рис. 9.6.

Его принципиальное отличие от вышеописанного ЭМ-кланана с двумя электромагнитами (см. рис. 9.5) состоит в том, что .магпитопроводы (В.МП) его открывающего (Э.МО) и закрывающего (Э.МЗ) электромагнитов выполпены витыми из тонкой магни- Рис. 9.6. Электромагнитный клапан томягкой ферроленты. Это значительно по- с двумя электромагнитами