9.8. Магнитоэлектрический клапан с гидравлическим амортизатором

Из приведе)1ного ана-литического обзора устройств и принципов действия электроунравляемых клапанов для ГРМ очевидно, что задача разработки и построения таких устройств является крайне слож1юй и комплексной проблемой конструирования. Но научные и инженерные поиски продолжаются.

В последнее время наметилась тенденция к внедрению в устройство газораспределительного механизма поршневых двигателей электрогидраалических систем управления.

Гидравлика позволяет с любой степенью плавности и точности, как по жесткой , так и по адаптивной программе управления, достаточно оперативно (быстро) изменять скорость движения рабочего органа путем сброса или нагнетания давления рабочей жидкости в замкнутом объеме под гидраалическим рабочи.м поршнем.

Нетрудно себе представить, что если подвижный стержень газораспределительного клапана оснастить гидроцилиндром с управляемым давле1шем, то скорость и степень открывания (глубина хода) клапана станут также управляемыми.

На этом принципе создан ряд разновидностей газораспределительных клапанов с непосредственным гидроприводом [38]. Однако такие клапаны требуют для своей работы громоздкой гидравлической агншратуры управления и пока не находят применения в ГРМ современ}1Ых автомобильных двигателей.

Более перспективным является внедрение в конструкцию электроклапаиа миниатюрных гидравлических устройств, демпфирующих или амортизирующих в нем жесткие соударения и позволяющих управлять скоростью срабатывания и глубиной открывания электроклапана.

Наиболее рациональна установка гидроамортизатора в электромагнитном клапане без возвратной пружины, но с двумя смыкающимися тяговыми электромагнитами. Конструкция такого магнитного электроклапана приведена на рис. 9.7. Здесь дополнительно к двум тяговым электромагнитам установлены два постоянных магнита, поэтому такой электроклапан называют магнитоэлектрическим.

нижает потери в магнитопроводе на перемагничивание при высокой частоте срабатывания газораспределительного клапана.

Оригинально решен вопрос амортизации соударений. Нижнее амортизирую-niee устройство (АУН) предотврап1ает резкий удар якоря Я о нижний витой магнитопровод при открытии клапа)1а. При закрытии соударение головки клапана (ГК) о посадочную фаску (ФК) предотврашается верхним амортизируюшим устройством (ДУВ).

Основных недостатков три:

1. Отсутствие жесткой привязки стержня клапана (СК) к стержню якоря (СЯ).

2. Значительная упругость в нижнем а.мортизируюшем устройстве (ЛУН), что требуется для поднятия ГР-клапана вверх при закрытии.

3. Сложность наладки ЭМ-клапана на отсутствие соударений.

Электромагнитный клапан без возвратной пружины, с двумя электромагнитами, с устройствами для амортизации соударений и с управлением фаз газораспределения от ЭСАУ-Д хотя и удовлетворяет требованиям по массе, габаритным, энергетическим и частично акустическим показателям, но не обеспечивает регулировку скорости и глубины открывания клапанной головки.

Магнитопроводы CZ1 Литье ГВЦ

Клапан Е] Масло моторное

Рис. 9.7. Магнитоэлектрический клапан с гидравлическим амортизатором

В магнитоэлектрическом клапане уменьшение габаритных размеров и повышение надежности срабатывания достигаются значительным ослаблением упругости возвратной запорной пружины (или ее устранением), установкой второго закрывающего электромагнита (дополнительно к первому - открывающему) и увеличением тяговых сил обоих электромагнитов двумя постоянными магнитами, установленными в магпитопроводы обоих электромагнитов.

Более эффективное понижение 1пумности срабатывания клапана (по сравнению с резиновыми и пружинными а.мортизаторами) и возможность авто.матизации управления рабочими процессами достигаются установкой вовнутрь конструкции клапана двустороннего гидравлического а.морти-затора, наполненного технической жидкостью под давлением, например, моторным мас;10м от системы смазки бензинового двигателя или моторным топливо.м от Т0ПЛИВН010 насоса высокого давления дизельного двигателя.

Гидроа.мортизатор гасит жесткие соударения в клапане и позволяет автоматизировать управление процессами открытия и закрытия путем замедления или ускорения скорости перепускания технической жидкости между внутрепни.ми полостя.ми гид-роа.мортизатора.

Устройство и работа магнитоэлектрического кпаиана могут быть пояснены с помощью чертежа, показанного на рис. 9.7. Постоя1П1ые магниты 14 и 15 делают электромагниты 12 и 13 позиционными. Гидравлический амортизатор 11 - двустороннего действия. Катушки 16 и 17 электромагнитов установлены неподвижно в пазах .магнитопроводов электромагнитов 12 и 13, а постоянные магниты 14 и 15 закреплены в назах поршня 18 гидроамортизатора 11. Возможна установка постоянных магнитов в пазах под обмотками электро.магнитов. Сам поршень 18 жестко закреплен на клапанном стержне 3 при помощи фиксирующей трубки 19, прижимной шайбы 20 и затяжной гайки с контршайбой. Значительно ослабленная возвратная пружина 21 зажата между прижимной шайбой 20 и верхней крышкой гидравлического амортизатора И.

Цилиндрические полости (верхняя 22 и нижняя 23) внутри гидроамортизатора наполнены технической жидкостью под давлением, например моторным маслом, поступающим от системы смазки двигателя через подающий канал 24 с редукци-

онным клапаном. Посредство.м перепускных KajTMOposaHHMX жиклеров 25 верхняя 22 и нижняя 23 полости сообщаются меж/ту собой.

Трущиеся участки клапанного стержня 3 и поршня 18 смазываются моторным маслом в цилиндрических полостях 22 и 23. Когда электроклапан открывается, часть моторного .масла из нижней гюлости 23 выдавливается в виде тонкой пленки но стрежню 3 в полость 29, находящуюся под днищем корпуса гидроамортизатора 11. Здесь происходит смазка нижней части клапанного стержня 3 и направляющей втулки 30.

Для защиты камеры сгорания от излишнего проникновения в нее моторного масла через направляющую втулку 30, па нее сверху надет клапанный сальник 31. При закрывании клапана некоторая часть моторного масла аналогичным образом попадает из верхней полости 22 в пружинную полость 26, где смазывает витки ослабленной возвратной пружины 21.

Сверху возвратная пружина 21 накрыта герметичной крышкой 27, которая посредство.м натяжных пружин 28 надежно фиксирует гидравлический а.мортизатор И в углублении головки 33 блока цилиндров (ГБЦ) и тем самым препятствует возникновению вибраций корпуса гидроамортизатора И при работе электромагнитного к.-чапапа. Накопившиеся излишки моторного масла в полостях 26 и 29 возвращаются в масляный картер двигателя по сливному каналу 32. Пря.мой 24 и обратный 32 каналы проложе1пл внутри тела головки 33 блока цилиндров, благодаря чему наружная поверхность головки защищена от попадания на нее моторного масла и всегда остается сухой.

В такой конструкции .магнитоэлектрического юшпана пружинная фиксация гидроамортизатора на наружной поверхности ГБЦ способствует поддержанию зазоров в трущихся сочленениях электроклапаиа в оптимальном для их работы (в неперекошенном) состоянии. Это обеспечивает более плотную посадку клапанной головки 2 в посадочную фаску 4.

Магнитоэлектрический клана)! работает следуюпщ.м образо.м.

Когда оба электро.магнита (12 и 13) обесточены, клапан удерживается либо в закрыто.м состоянии возвратной пружиной 21 и постоянным магнитом 15, либо в открытом состоянии - постоянным магнитом 14. При открытии KjianaHa на его электро,магниты 12 и 13 одновременно или по заданной програ.м.ме управления от электронной автоматики подаются два управляющих сигнала в виде импульсов постоянного напряжения.

Управляющие сигнаты и.меют такую полярность, при которой постоянный магнит 14 притягивается элекгро.магнитом 12, а постоянтлй магнит 15 оггалкива-ется электромагнитом 13. Под действием возникающих таким образом магнитных взаимодействий клапанный стержень 3 перемещается вниз и открывает запорный узел 2, 4 магнитоэлектрического клапана.

Мгрювенному срабатыванию магнитоэлектрического к.чапана, которое присуще всем устройства.м с приводом от электромагнитов, препятствует гидроаморти-загор 11, так как техническая жидкость внутри него умеренно и плав1ю перепускается через калиброванные жиклеры 25 из нижней полости 23 в верхнюю полость 22. Когда порше1П:> 18 без жесткого соударения упрется в магнитопровод электромагнита 12, клапанная головка 2 полностью опустится вниз и к.лапан откроется.

С целью предотвращения соударений поршня 18 и магнитопровода электромагнита 12 между ними установлена эластичная шайба, например, из ударостойкой резины (на чертеже не показана).