ПОВОРОТНЫЙ СЕРВОКЛАПАН Российский патент 1997 года по МПК F02D9/16 

Изобретение относится к поворотному сервоклапану для управления дросселируемым проходным сечением трубопровода двигателя внутреннего сгорания.

Известен поворотный сервоклапан аналогичного типа, в котором, однако, из-за вихреобразования возникает свистящий шум и на характер регулирования которого отрицательно влияют скачки воздушного крутящего момента, образуемого во вращающейся заслонке.

Предлагаемый поворотный сервоклапан имеет то преимущество, что шумы, мешающие при прохождении потока через корпус заслонки, устранены и скачки воздушного крутящего момента больше не возникают. Кроме того, сам воздушный крутящий момент сокращается до небольшого значения порядка трения в опорах.

Посредством признаков, изложенных в пп.2-6, можно достигать целесообразных модификаций и улучшений поворотного сервоклапана, определенного в п. 1. Особенно целесообразно то, что выполненное в виде наклонного окна дроссельное отверстие имеет ограничители, расположенные наклонно к оси вала. Конструкция как выпускного, так и впускного штуцеров сбоку вала поворотного сервоклапана и, в частности, то, что поток проходит практически по касательной к валу сервоклапана, все это уменьшает образование вихрей в корпусе заслонки и, следовательно, дополнительно способствует сокращению шумов.

На фиг.1 представлен продольный разрез поворотного сервоклапана; на фиг. 2 вид на входной штуцер поворотного сервоклапана; на фиг.3 разрез по линии А-А на фиг.1; на фиг.4 поворотная заслонка.

Поворотный сервоклапан 1 для регулирования расхода воздуха сгорания холостого хода двигателя внутреннего сгорания имеет корпус 2 поворотной заслонки с кожухом 3, внутри которого размещен серводвигатель 4. У серводвигателя 4 имеется ротор 5, который воздействует на служащую дроссельным органов поворотную заслонку 6. Поворотная заслонка 6 через вал 7, опертый на два подшипника качения 8,9, соединяется с ротором 5. Поворотная заслонка 6 вставлена в отверстие 11 в корпусе 2 параллельное валу 7. В области поворотной заслонки 6 корпус 2 имеет сбоку в отверстии 11 выходящее дроссельное отверстие 12, которое соединено с входным штуцером 13 для состыковки с байпасным трубопроводом 14. Байпасный трубопровод 14 ведет к всасывающей трубе 15 с дроссельной заслонкой для регулирования расхода воздуха сгорания двигателя внутреннего сгорания. Входной штуцер 14 располагается под прямым углом к валу 7, однако его ось смещена так, что она проходит сбоку от вала 7 поворотной заслонки 6 и не пересекается с ним. В пристеночной области, противоположной дроссельному отверстию 12, отверстие 11 имеет выходное отверстие 17, имеющее сечение, отличное от дроссельного отверстия 12, которое связано с выходным штуцером 18. Ось 19 выходного штуцера 18 располагается как и ось входного штуцера 16 перпендикулярно валу 7, но смещена в бок. Оси 16 и 19 располагаются на одной линии.

Дроссельное отверстие 12 имеет, как видно из фиг.2, прямоугольную форму. Продольные ограничительные кромки 21 дроссельного отверстия 12 располагаются под острым углом к оси вала 7. Однако дроссельное отверстие может быть выполнено и в виде параллелограмма, вследствие чего более длинные ограничительные кромки опять-таки располагаются наклонно по отношению к оси вала 7, а более короткие кромки примерно под прямым углом к ним. Поворотная заслонка 6 состоит из соединенной с валом 7 гильзы 23, к которой двумя кронштейнами 24 прикреплен запирающий элемент 25. Он представляет собой параллелограммообразный вырез из поверхности цилиндрической обечайки. Запирающий элемент имеет переднюю управляющую кромку 26, которая в большей или меньшей мере перекрывает дроссельное отверстие 12 и, следовательно, определяет величину проходного зазора 27 дроссельного отверстия 12. Заостренная управляющая кромка 26 располагается как и ограничительные кромки 21 дроссельного отверстия 12 под острым углом к оси вала 7. Тыльная кромка 28, противоположная управляющей кромке 26, располагается относительно оси вала 7 под таким же углом. Ограничительные кромки 21 дроссельного отверстия 12, а также управляющая кромка 26 и тыльная кромка 28 поворотного золотника 6 наклонены относительно вала 7 в одну сторону.

На фиг.2 поворотная заслонка 6 представлена в состоянии покоя, в котором она находится при обесточенном серводвигателе 4. При регулировании расхода воздуха холостого хода дроссельное отверстие 12 можно полностью перекрыть вращением поворотной заслонки 6 по часовой стрелке (позиция 30 запирающего элемента 25 в штрихпунктирном изображении). При вращении ее против часовой стрелки дроссельное отверстие снова открывается (позиция 31 запирающего элемента в изображении линиями с крестиками). Проходной зазор 27 при любом положении поворотной заслонки 6 располагается наклонно по отношению к отверстию 11 и к оси вала 7. Наклонное положение ограничительных кромок 21 дроссельного отверстия и кромок 26, 28 запирающего элемента 25 согласовывается с толщиной вала 7 и соответственно гильзы 23, чтобы тем самым сократить до минимума свистящие шумы и скачки воздушного крутящего момента. При этом, в частности, даже тыльная наклонная кромка 28 препятствует вихреобразованию в непосредственно не пропускающей части отверстия 11. Обе конструктивные формы дроссельного отверстия 12 обладают дополнительно следующими эффектами: наклонно расположенное прямоугольное отверстие имеет слегка увеличенный установочный угол и неизменную по сравнению с уровнем техники утечку воздуха; параллелограммообразное дроссельное отверстие имеет неизменный установочный угол, но слегка увеличенную утечку воздуха.

Во время работы поворотного сервоклапана 1 серводвигатель 4 получает от устройства управления двигателя внутреннего сгорания сигнал на поворот ротора 5. Затем в соответствии с этом поворотом запирающий элемент 25 устанавливается в дроссельном отверстии 12. В зависимости от величины созданного проходного зазора 27 через входной штуцер 13 в корпус поворотной заслонки 2 проходит большее или меньшее количество воздуха. На фиг.3 штрих-пунктирными линиями потока 32 показано, что боковое смещение осей 16 и 19 входного и выходного патрубков 13 и 18 относительно вала 7 приводит к более или менее суженному в зависимости от дросселирования, но в основном прямолинейному безвихревому прохождению потока в корпусе 2 поворотного сервоклапана. Поток проходит к выходному штуцеру 18 сбоку от вала 7. Безвихревому течению помогает расположение дроссельного отверстия 12 у входного штуцера 13 и выходное отверстие 17, расширенное в сечении по сравнению с ним; при расположении дроссельного отверстия у выходного штуцера этот эффект не достигался бы.

Использование: поворотные сервоклапаны для управления дросселируемым проходным сечением гидропровода двигателя внутреннего сгорания. Сущность изобретения: на боковых противоположных сторонах поворотной заслонки поворотного сервоклапана двигателя внутреннего сгорания выполнены управляющая и тыльная кромки, расположенные наклонно по отношению к продольной оси вала серводвигателя. При этом продольные оси входного и выходного штуцеров расположены со смещением относительно вала серводвигателя. Ограничительные кромки дроссельного отверстия выполнены наклонно относительно продольной оси вала серводвигателя, а дроссельное отверстие может быть выполнено в виде параллелограмма или в виде прямоугольника. 4 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Поворотный сервоклапан преимущественно для управления рабочей средой двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с входным и выходным штуцерами, в котором выполнено дроссельное отверстие с ограничительными кромками, поворотную заслонку, размещенную внутри корпуса с возможностью взаимодействия с дроссельным отверстием, и серводвигатель с выходным валом, связанным с поворотной заслонкой, при этом дроссельное отверстие и взаимодействующая с ним поворотная заслонка размещены внутри корпуса между входным и выходным штуцерами, отличающийся тем, что на боковых противоположных сторонах поворотной заслонки выполнены управляющая и тыльная кромки, расположенные наклонно по отношению к продольной оси вала серводвигателя, а продольные оси входного и выходного штуцеров расположены со смещением относительно вала серводвигателя. 2. Сервоклапан по п.1, отличающийся тем, что ограничительные кромки дроссельного отверстия выполнены наклонно относительно продольной оси вала серводвигателя. 3. Сервоклапан по пп.1 и 2, отличающийся тем, что дроссельное отверстие выполнено в виде параллелограмма. 4. Сервоклапан по пп.1 и 2, отличающийся тем, что дроссельное отверстие выполнено в виде прямоугольника. 5. Сервоклапан по пп. 1 4, отличающийся тем, что поворотная заслонка выполнена реверсивной с возможностью регулирования в обе стороны вращения.