Электрический привод клапана двигателя внутреннего сгорания

 

Использование: в двигателестроению, в частности охлаждаемые поршни судовых дизелей. Сущность изобретения: поршень прикреплен к поршневому штоку 18 с помощью кольцевого ребра 5 передачи усилия , выполненного одно целое с днищем 1 поршня. Кольцевое пространство между боковой стенкой 2 поршня и ребром 5 имеет несколько отверстий 12, отстоящих друг от друга на одинаковом расстоянии и проходящих параллельно оси поршня. Эти отверстия на своих концах 17. обращенных к днищу, имеют вогнутую криволинейную вершину, а их противоположные концы выходят в нижнюю кольцевую камеру 13 для охладителя поршня. Каждое отверстие соединяется с центральной полостью 15 поршня с помощью соответствующего канала 16, проходящего от области, где ребро 5 переходит в днище 1, до закрытого конца 17 отверстия 12. Во время работы двигателя охладителя поршня проходит через канал 20 поршневого штока 18 в центральную полость 15 и перетекает через каналы 16 в отверстия 12, причем здесь создается его интенсивное вращение, в результате чего получается усиленный теплоотвод от поршня к охладителю, отчего достигается улучшенное охлаждение поршня. 3 з. п. ф-лы, 3 ил. ел С

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РеспуБлик (з1)з F 01 L 9/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4851318/06 (22) 17.07.90 (46) 07.04.93. Бюл, М 13 (71) Харьковский политехнический институт (72) С; Г. Ломов, В. Г. Семенов и И. B. Севрук (56) Патент США М 4779582. кл. F 01 L 9/04, 1990. (54) ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД КЛАПАНА

ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ. (57) Сущность изобретения: якорь-диск из неферромагнитного материала снабжен

Изобретение относится к двигателестроению, R механизмам газораспределения, обеспечивающим впуск в цилиндр свежего заряда и выпуск иэ него-отработавших газов.

Цель изобретения — повышение экономичности за счет быстродействия привода.

На фиг. 1 показан общий вид привода клапана двигателя внутреннего сгорания; на фиг. 2 а показаны токи, протекающие по обмоткам первой и второй катушек; 2 б силы, действующие на клапаны; 2в — hepeмещение клапана; 2 г — управляющие импульсы, поступающие на блок управления от микропроцессорного модуля управления режимами работы двигателя.

Электрический привод содержит корпус

1 с размещенными в нем по оси привода первой 2 и второй электрическими катушками, причем вторая катушка выполнена из двух секций 3 и 4 одинаковой длины, якорьдиск 5 из неферромагнитного материала, жестко связанный со штоком 6 клапана 7 и сдвинутой в направлении движения клапана 7 на 1/4 длины первой секции 3 второй катушки, взаимодействующий с пружиной

Ä.„ Ö „„1808095 АЗ гильзой из электропроводного материала, жестко связанной с боковой поверхностью последнего. Привод имеет электрическую катушку из двух секций одинаковой длины, имеющих электрическую связь с блоком управления, а последний имеет электрическую связь с микропроцессорным модулем управления режимами работы двигателя.

Изобретение позволяет повысить экономичность двигателя за счет повышения быстродействия привода. 4 з. и. ф-лы, 2 ил.

8., Якорь-диск снабжен гильзой 9 из электро. прбводного материала, жестко связанной с боковой поверхностью якоря-диска, Первая катушка 2 установлена в выточке 10 торцовой поверхности корпуса 1, обращенной к якорь-диску 5, при этом первая катушка 2 охватывается второй секцией 4 второй катушки. На торцовой поверхности якоря-диска 5, обращенной к торцовой поверхности первой катушки 2, выполнена выборка с возможностью прилегания торцовой части якоря-диска 5 к торцовой поверхности пер вой катушки 2 при полном открывании клапана 7, причем ширина периферийной части якоря-диска 5 выполнена не менее максимального хода клапана 7. Блок 11 управления выполнен стремя выходами. первым 12, вторым 13, третьим 14 и пятью входами 15, 16, 17, 18, 19 для подключения к источнику питания (на фиг. 1 не показан) и микропроцессорному модулю 20 управления режимами работы двигателя, причем первый 12, второй 13 и третий 14 выходы блока 11 управления подключены соответственно к первой секции 3 и второй секции 4 второй катушки, а также к выводам первой катушки

1808095

2, при этом последняя установлена,в выточке 10, выполненной из ферромагнитного материала, к которой прилегает вставка 21 якоря-диска 5, также выполненная из ферромагнитного материала. Корпус 1 в торцовой части со стороны, противоположной клапану 7, имеет крышку 22, выполненную из неферромагнитного материала.

Электрический привод клапана работает следующим образом.

B постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) микропроцессорного модуля 20 управления режимами работы двигателя введены матрицы оптимальных характеристик движения клапана (интервал времени от ВМТ до момента открывания клапана

Лт1о(см, фиг. 2в) и время выдержки клапана в открытом состоянии Лt), а также реактивные силы упругости пружины 8 и давления газов на тарелку клапана 7 во всем требуемом диапазоне скоростных и нагрузочных режимов работы двигателя.

При поступлении в модуль 20 сигналов от датчиков ВМТ, оборотов и положения рейки топливного насоса дизеля (либо дроссельной заслонки в бензиновых двигателях) он на каждом обороте каленвала двигателя определяет реальный скоростной и нагрузочный режимы работы двигателя и путем сравнения с оптимальными характеристиками движения клапана на данном режиме (находящимися в ПЗУ) выдает по входам

16-19 управляющие импульсы (см. фиг, 2 г) втакой временной последовательности,,которая при поступлении в блок 11 управления позволяет обеспечить оптимальную характеристику движения клапана 7 на данном реальном режиме работы двигателя как в установившемся, так и в переходном режимах.

С помощью фиг. 2 рассматривают более подробно действие электрического привода клапана.

Управляющий импульс от модуля 20 по входу 16 поступает в.блок 11 управления, в котором через интервал времени Л t4 после

ВМТ формируется униполярный синусоидальный импульс тока l21. с амплитудой

Ьмакс и длительностью At, Этот импульс тока по выходу 12 передается из блока 11 управления в обмотку первой секции 3 второй катушки. При протекании импульса тока по обмотке секции 3 вокруг последней возникает импульс магнитного поля, сцепленный с токопроводящей гильзой 9, Под действием импульса магнитного поля в гильзе 9 наводятся вихревые токи, при взаимодействии которых с магнитным полем секции 3 возникает импульс электродинамической силы Fz>. имеющий форму, близкую к синусоиде с амплитудой Fz1»«и длительностью Л tn. Этот импульс силы действует на якорь-диск 5 и соответственно на клапан 7 в тех же временных границах, что и импульс тока lz<, В момент т5 через интервал времени Ьt

Амплитуда и длительность импульса электродинамической силы Fz> выбираются такими, чтобы обеспечить полное открывание клапана за интервал времени Att npu максимальном давлении газов на тарелку клапана 7.

Через интервал времени Ate после ВМТ модуль 20 по входу 18 подает управляющий импульс на блок 11 управления, под действием которого через выход 14 обмотка первой катушки 2 включается на постоянный ток I>, который, протекая по обмотке катушки 2, создает постоянный магнитный поток, который при полностью открытом клапане 7

40 замыкается rio ферромагнитным выточке 10 и вставке 21, В результате создается сила электромагнитного притяжения F1, которая удерживает клапан в открытом состоянии при прекращении действия электродинами45 ческой силы Гг1 до тех пор, пока через обмотку катушки 2 протекает ток 1< Интервал времени Лt5 рассчитывается модулем 20 для каждого режима работы двигателя таким образом, чтобы к моменту полного открывания клапана (A t

2 закончился и установился ток 1ма«создающий удерживающую электромагнитную силу Ft»Kc.

Через интервал времени Л t7 после ВМТ модуль 20 по входу 19 подает управляющий импульс на блок 11 управления, под дейст-вием которого через выход 14 отключается постоянный ток 11, протекающий через об1808095 мотку катушки 2, Если не предусмотреть никаких дополнительных мер, то клапан начинает движение на закрывание под действием силы упругости пружины 8 и дифференциального давления газов на тарелку клапана 7. Характеристика движения клапана на закрывание в этом случае будет

"вялая" вследствие незначительных величин возвратных сил. Для интенсификации процесса закрывания клапана используется вторая секция 4 второй катушки.

Через интервал времени h te nocne

BMT по входу 17 модуль 20 подает управляющий импульс на блок 11 управления, который формирует импульс тока Izz, аналогичный импульсу тока lz>, и по выходу

13 передает этот импульс в обмотку секции

4 второй катушки. Возникновение электродинамического импульса силы Гд аналогично выше описанному. Поскольку величина, импульса силы больше, чем суммарная величина возвратных сил упругости пружины

8 и дифференциального давления газов на тарелку клапана 7, то время движения клапана на закрывание (Лтз) под действием силы Р значительно уменьшается и остается практически постоянным на любом режиме работы двигателя.

Соотношение между интервалами времени Ate и Лтт управляющих импульсов рассчитывается для каждого режима таким образом, чтобы обеспечивалось оптимальное время открытого состояния клапана при минимально возможном времени Ьtg движения клапана на закрывание.

Формула изобретени я

1, Электрический привод клапана двигателя внутреннего сгорания с блоком управления, содержащий корпус с размещенными в нем по оси привода первой и второй электрическими катушками, якорь-диск, жестко связанный со штоком клапана. взаимодействующий с пружиной, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения экойомичности за счет быстродействия привода, якорь-диск снабжен гильзой из электропроводного материала, жестко связанной с боковой поверхностью якоря-диска, вторая

5 катушка выполнена из двух секций одийаковой длины, первая катушка установлена в выточке торцовой поверхности корпуса, обращенной к якорю-диску, при этом первая катушка охватывается второй секцией вто10 рой катушки, на торцовой поверхности якоря-диска, обращенной к торцовой поверхности первой катушки, выполнена выборка с возможностью прилегания торцовой части якоря-диска к торцовой поверхно15 сти первой катушки при полном открытии клапана, причем ширина периферийной части якоря-диска выполнена не менее максимального хода клапана, блок управления выполнен с тремя выходами и пятью входа20 ми для подключения к источнику питания и микропроцессорному модулю управления режимами работы двигателя, причем пер вый, второй и третий выходы блока управления подключены соответственно к первой и

25 второй секциям второй катушки и к выводам первой катушки.

2, Привод по п.1, отличающийся тем, с -.ага что первая катушка установлена в выточке, выполненной из ферромагнитного материа30 ла.

3. Приводпо п,1,отли ча ющийся тем, что часть якоря-диска, прилегающая к торцовой поверхности первой катушки, выполнена к торцовой поверхности первой ка35 тушки, выполнена из ферромагнитного материала.

4. Привод по пп. 1 и 3. о т л и ч а юшийся тем, что гильза на боковой поверхности якоря-диска выполнена из мате40 риала с более высокой. чем у стали, электропроводностью.

5. Привод попп.1иЗ,отличаюшийся тем. что якорь-диск сдвинут в направлении движения клапана на 1/4 дли45 ны первой секции второй катушки, 1808095

1808095

9ь4 Р 2

Составитель С. Ломов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор А. Мотыль

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 1399 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5