АСПИРАТОР ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С СОВМЕЩЕННЫМИ ПЕРЕПУСКНЫМ И ОБРАТНЫМ КЛАПАНАМИ Российский патент 2020 года по МПК B60T13/46 B60T17/02 F02M35/10 F02M35/104 

Область техники

[0001] Предлагаемое изобретение относится в целом к впускным коллекторам двигателей внутреннего сгорания. Более конкретно око касается аспиратора, выполняющего совмещенные функции перепускного и обратного клапана с целью улучшения характеристик усиления тормоза.

Известный уровень техники

[0002] Действие тормозных систем транспортных средств основано на работе усилителя тормоза, соединенного с впускным коллектором транспортного средства. Бывает трудно регулировать суммарный расход воздуха, поступающего во впускной коллектор, на холостых оборотах и в режиме малых нагрузок двигателя. Традиционное решение в таких случаях состоит в использовании регулирующего клапана с дорогостоящим электроприводом. Регулирующий клапан и система управления нужны для перекрытия движущего потока в режиме малых нагрузок и на холостых оборотах двигателя.

[0003] Другой выход из этой ситуации заключается в установке специального аспиратора между вакуумным усилителем тормоза и коллектором. Такой аспиратор создает узкий зазор для ввода воздуха из всасываемого потока в основной (движущий) поток, который действует при низком вакуумметрическом давлении вплоть до значения минус 60 кПа.

[0004] В некоторых рабочих режимах двигателя (например, на холостых оборотах) давление в бачке усилителя тормоза может оказаться выше, чем во впускном коллекторе. Узкий зазор аспиратора предотвращает возникновение большого расхода из бачка усилителя тормоза во впускной коллектор. Соответственно, для быстрого отвода воздуха из бачка усилителя тормоза с целью достижения нужных характеристик требуется наличие отдельного обводного пути потока.

[0005] В отдельном обводном пути потока, требуемом в известных тормозных системах, используют дополнительный компонент, что ведет к удорожанию системы. Кроме того, необходимость использования отдельного обводного пути потока вынуждает использовать в тормозной системе транспортного средства еще один элемент, который подвержен поломкам. Помимо этого, добавление отдельного обводного пути потока создает дополнительные проблемы при компоновке моторного отсека.

[0006] Таким образом, известные тормозные системы, содержащие аспираторы, нуждаются в усовершенствовании. Поэтому необходимо создание тормозной системы для транспортного средства, которая выгодно отличалась бы от существующих.

Краткое изложение сущности изобретения

[0007] Благодаря предложенной идее изобретения удается устранить проблемы, свойственные известным системам усиления тормоза. Эта идея предусматривает в общих чертах использование в тормозной системе специального аспиратора, выполняющего совмещенные функции перепускного и обратного клапана, для автомобильной промышленности с получением при этом разных отверстий для всасываемого потока в соответствии с разными рабочими режимами двигателя, что позволяет улучшить характеристики усиления тормоза.

[0008] Предложенная идея изобретения предусматривает использование тормозной системы транспортного средства, включающей в себя вакуумный усилитель тормоза, двигатель с впускным коллектором, аспиратор с подвижным суживающимся соплом, причем аспиратор соединен с коллектором, и вакуумную магистраль, соединяющую усилитель с аспиратором. Аспиратор имеет корпус с внутренней торцевой стенкой. Между подвижным суживающимся соплом и внутренней торцевой стенкой корпуса аспиратора установлен смещающий элемент типа пружины.

[0009] В корпусе аспиратора выполнен канал потока воздуха, имеющий верхнюю по потоку зону и нижнюю по потоку зону. Подвижное суживающееся сопло располагается в верхней зоне канала потока. Аспиратор соединен с впускным коллектором в месте расположения входного выступа.

[0010] Предложенная идея изобретения позволяет снизить производственные затраты путем устранения необходимости в обводном пути потока и соответствующем обратном клапане благодаря созданию достаточного расхода всасываемого потока в условиях низкого вакуумметрического давления.

[0011] Перечисленные выше и иные преимущества и признаки с очевидностью следуют из нижеследующего детального описания предпочтительных вариантов осуществления, которое рассматривается в комбинации с приложенными чертежами.

Краткое описание чертежей

[0012] Для более четкого понимания сущности изобретения обратимся к вариантам его осуществления, которые более детально иллюстрируются на приложенных чертежах и описываются с помощью соответствующих примеров. На этих чертежах:

[0013] фиг. 1 представляет собой схематическое изображение существующей конструкции аспиратора для работы с усилителем тормоза и впускным коллектором двигателя транспортного средства;

[0014] фиг. 2 представляет собой схематическое изображение конструкции аспиратора в соответствии с предложенной идеей изобретения для работы с усилителем тормоза и впускным коллектором двигателя транспортного средства;

[0015] фиг. 3 представляет собой вид в разрезе совмещенного многофункционального аспиратора в соответствии с предложенной идеей изобретения при работе в обычных рабочих режимах;

[0016] фиг. 4 представляет собой вид в разрезе совмещенного многофункционального аспиратора в соответствии с предложенной идеей изобретения при работе в режиме глубокого вакуума.

Детальное описание предпочтительного варианта осуществления

[0017] Специалистам в данной области должно быть очевидно, что различные признаки вариантов осуществления, иллюстрируемые и описываемые применительно к любому из чертежей, могут комбинироваться с признаками, иллюстрируемыми на одном или более других чертежей, с целью получения альтернативных вариантов осуществления, которые явным образом не иллюстрируются и не описываются. Иллюстрируемые комбинации признаков служат основой для характерных вариантов осуществления в типовых областях применения. Однако для отдельных областей применения или практической реализации могут понадобиться различные комбинации и модификации признаков, отвечающие принципам настоящего изобретения.

[0018] На фиг. 1 представлена схема традиционной известной системы усиления тормоза, а на фиг. 2-4 - усилитель тормоза и аспиратор согласно предложенной идее изобретения. Следует понимать, что конструкция и иллюстрируемые формы компонентов согласно предложенной идее изобретения являются лишь рекомендательными и не рассматриваются как ограничительные, поскольку возможны и иные модификации предложенной идеи изобретения при условии сохранения сущности и объема предложенных принципов в том виде, в каком они здесь проиллюстрированы, описаны и заявлены.

[0019] На фиг. 1 представлено схематическое изображение существующей конструкции системы усиления тормоза. Эта система, обозначенная в целом позицией 10, включает в себя узел 12 вакуумного усилителя и двигатель 14, имеющий впускной коллектор 16. Двигатель 14 снабжен также выпускным коллектором 18, который связан с трехступенчатым каталитическим нейтрализатором 20 и глушителем 22. Впускной коллектор 16 связан с корпусом 24 дроссельной заслонки и охладителем 26 наддувочного воздуха. Окружающий воздух 28 поступает в охладитель 26 наддувочного воздуха с последующей его подачей в корпус 24 дроссельной заслонки.

[0020] Между узлом 12 вакуумного усилителя и впускным коллектором 16 проходит воздушная магистраль 30, в которой установлен обратный клапан 32. Эта воздушная магистраль 30 имеет участок 34 от усилителя к аспиратору и участок 36 от аспиратора к впускному коллектору. Кроме того, между узлом 12 вакуумного усилителя и впускным коллектором 16 проходит обводная магистраль 38, снабженная обратным клапаном 40.

[0021] Воздушная магистраль 30 дополнительно включает в себя аспиратор 42. Этот аспиратор 42 имеет входной конец 44, куда поступает окружающий воздух, создающий движущий поток, и выходной конец 46. В аспираторе 42 предусмотрен зазор 48 для ввода воздуха из всасываемого потока. Этот зазор 48 для ввода воздуха из всасываемого потока имеет сообщение по текучей среде с участком 34 воздушной магистрали 30 от усилителя к аспиратору. Кроме того, зазор 48 для ввода воздуха из всасываемого потока располагается по контуру сообщения по текучей среде между входным концом 44 аспиратора и выходным концом 46 аспиратора.

[0022] На фиг. 2 приведено схематическое изображение системы усиления тормоза, включающей в себя аспиратор в соответствии с предложенной идеей изобретения. Эта система, обозначенная в целом позицией 50, содержит двигатель 54, имеющий впускной коллектор 56. Двигатель 54 включает в себя выпускной коллектор 58, связанный с трехступенчатым каталитическим нейтрализатором 60 и глушителем 62. Впускной коллектор 56 связан с корпусом 64 дроссельной заслонки и охладителем 66 наддувочного воздуха. Окружающий воздух 68 поступает в охладитель 66 наддувочного воздуха с последующей его подачей в корпус 64 дроссельной заслонки.

[0023] Между узлом 52 вакуумного усилителя и впускным коллектором 56 проходит воздушная магистраль 70 от вакуумного усилителя, снабженная разветвителем 72 воздушной магистрали. Этот разветвитель 72 делит воздушную магистраль на два канала потока - основной канал 74 потока от вакуумного усилителя, снабженный обратным клапаном 76 для основного канала потока от вакуумного усилителя, и вспомогательный канал 78 потока от вакуумного усилителя, снабженный обратным клапаном 80 для вспомогательного канала потока от вакуумного усилителя.

[0024] Как основной канал 74 потока от вакуумного усилителя, так и вспомогательный канал 78 потока от вакуумного усилителя имеют сообщение по текучей среде с аспиратором 82, выполняющим совмещенные функции перепускного и обратного клапана в соответствии с предложенной идеей изобретения. Аспиратор 82 прикреплен к впускному коллектору 56, например, посредством сварки. Благодаря аспиратору 82 согласно предложенной идее изобретения устраняется необходимость в отдельной линии для перепуска потока типа используемой в известных системах, о которой говорилось выше при рассмотрении фиг. 1, иллюстрирующей предшествующий уровень техники.

[0025] На фиг. 3 и 4 представлены виды в разрезе аспиратора 82 для разных рабочих режимов. В частности, аспиратор 82, показанный на фиг.3, работает в обычных рабочих режимах, при которых P_вак.<P_колл.. Что же касается аспиратора 82 на фиг.4, то он работает на холостых оборотах и в режиме малых нагрузок двигателя, когда P_вак.>P_колл..

[0026] Как видно на фиг. 3, аспиратор 82 имеет корпус 84 с основным патрубком 86 впуска вакуума, который прикреплен к основному каналу 74 потока от вакуумного усилителя, и вспомогательным патрубком 88 впуска вакуума, который прикреплен к вспомогательному каналу 78 потока от вакуумного усилителя. Корпус 84 аспиратора снабжен расширяющимся соплом 89. Основной патрубок 86 впуска вакуума и вспомогательный патрубок 88 впуска вакуума обеспечивают поступление всасываемого потока вакуума в аспиратор 82.

[0027] Вспомогательный канал 78 потока от вакуумного усилителя заканчивается полостью 90. Это полость 90 имеет сообщение по текучей среде с центральной расточкой 92, выполненной в середине расширяющегося сопла 89, имеющего узкое впускное отверстие 94 и коническое выпускное отверстие 96, через канал 97.

[0028] Корпус 84 аспиратора имеет также два расположенных один напротив другого патрубка 98 и 98' для впуска атмосферного воздуха, в которые поступают потоки 100 и 100' воздуха из окружающей среды. Имеется воздушный фильтр (не показан), прикрепленный к противолежащим патрубкам 98 и 98' для впуска атмосферного воздуха. Эти патрубки 98 и 98' для впуска атмосферного воздуха располагаются в верхней по потоку зоне центральной расточки 92.

[0029] На верхнем по потоку конце корпуса 84 аспиратора выполнена осевая расточка 102, имеющая нижнюю по потоку стенку 104 и противоположную верхнюю по потоку стенку 105. Имеется подвижное суживающееся сопло 106, имеющее сообщение по текучей среде с основным патрубком 86 впуска вакуума. Это подвижное суживающееся сопло 106 имеет широкий входной конец 108 и узкий конический выходной конец 110. От подвижного суживающегося сопла 106 отходят стопоры 112 и 112'. Эти стопоры 112 и 112' могут иметь любую форму, в частности, кольцевую.

[0030] Между торцевой стенкой 104 осевой расточки 102 и стопорами 112 и 112' расположены два предварительно нагруженных смещающих элемента 114 и 114'. Хотя на чертежах предварительно нагруженные смещающие элементы 114 и 114' показаны в форме пружин, вполне можно применить и элементы иной формы. Подвижное суживающееся сопло 106 находится в верхней по потоку зоне корпуса 84 аспиратора, а предварительно нагруженные смещающие элементы 114 и 114' смещают это подвижное суживающееся сопло 106 в направлении вверх по потоку.

[0031] Как показано на фиг. 3, в обычных рабочих режимах, при которых P_вак.<P_колл., подвижное суживающееся сопло 106 проталкивается в сторону, противоположную находящемуся ниже по потоку расширяющемуся соплу 89, и в направлении вверх по потоку предварительно нагруженными смещающими элементами 114 и 114', пока стопоры 112 и 112' не упрутся в верхнюю по потоку стенку 105. В этом положении подвижное суживающееся сопло 106 отстоит от узкого впускного отверстия 94 центральной расточки 92 расширяющегося сопла 89. Благодаря этому расхождению становится возможным поступление входящего потока воздуха из обоих противолежащих патрубков 98 и 98' для впуска атмосферного воздуха, который соединяет поток воздуха в тормозной вакуумный бачок, идущий из основного канала 74 и поступающий в основной патрубок 86 впуска вакуума, с потоком из вспомогательного канала 78, поступающим во вспомогательный патрубок 88 впуска вакуума. При этом смешавшийся поток поступает во впускной коллектор 56.

[0032] Как видно на фиг.3, положение суживающегося сопла 106 обусловливает появление перепада давлений между атмосферой и впускным коллектором 56, направляющего движущий поток и создающего низкое статическое давление на узком коническом выходном конце 110. Поскольку статическое давление на узком коническом выходном конце 110 меньше давления в узле 52 вакуумного усилителя, воздух, находящийся в тормозном бачке, начинает циркулировать по основному каналу 74 потока от вакуумного усилителя и вспомогательному каналу 78 потока от вакуумного усилителя, в сторону впускного коллектора 56. В результате этого в узле 52 вакуумного усилителя генерируется вакуум.

[0033] Однако при работе в других рабочих режимах двигателя, и в частности, при очень низком давлении во впускном коллекторе 56, когда P_вак.>P_колл.., давление во впускном коллекторе оказывается меньшим, нежели вакуумметрическое давление в узле 52 вакуумного усилителя. Более высокое давление в подвижном суживающемся сопле 106 преодолевает силу сопротивления предварительно нагруженных смещающих элементов 114 и 114', проталкивая подвижное суживающееся сопло 106 в направлении вниз по потоку, в сторону расширяющегося сопла 89, пока конический выходной конец 110 не придет в соприкосновение с узким впускным отверстием 94 центральной расточки 92 расширяющегося сопла 89, перекрывая тем самым путь движущему потоку. В результате изменения пути потока, создаваемого движением подвижного суживающегося сопла 106 в направлении вниз по потоку воздух, находящийся в узле 52 вакуумного усилителя, циркулирует по основному каналу 74 потока от вакуумного усилителя и вспомогательному каналу 78 потока от вакуумного усилителя к впускному коллектору 56. Возможна оптимизация баланса сил посредством изменения размеров предварительно нагруженных смещающих элементов 114 и 114' на основе рабочего режима двигателя и конкретной ситуации применения.

[0034] Описанное выше предлагаемое изобретение позволяет решить проблемы, свойственные известным системам усиления тормоза, путем устранения необходимости в дополнительной обводной линии и в использовании дорогостоящего обратного клапана и связанного с ним привода. Однако из приведенного выше обсуждения и приложенных чертежей специалистам должна быть совершенно очевидна возможность внесения в это решение различных изменений, модификаций и вариантов при условии сохранения сущности и объема изобретения, заявленных в нижеследующих пунктах формулы изобретения.

Предложен аспиратор для тормозной системы, выполняющий совмещенные функции перепускного и обратного клапанов для применения в автомобильной промышленности с получением при этом разных отверстий для всасываемого потока в соответствии с разными рабочими режимами двигателя, что позволяет улучшить характеристики усиления тормоза. Тормозная система включает в себя вакуумный усилитель тормоза, двигатель с впускным коллектором, причем аспиратор снабжен подвижным суживающимся соплом, при этом аспиратор соединен с коллектором, и вакуумную магистраль, соединяющую усилитель с аспиратором. Аспиратор имеет корпус с внутренней торцевой стенкой. Между подвижным суживающимся соплом и внутренней торцевой стенкой корпуса аспиратора установлен смещающий элемент типа пружины. В корпусе аспиратора выполнен канал потока воздуха, имеющий верхнюю по потоку зону и нижнюю по потоку зону. Подвижное суживающееся сопло расположено в верхней по потоку зоне канала потока. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Тормозная система транспортного средства, содержащая:

вакуумный усилитель тормоза;

двигатель, имеющий впускной коллектор;

аспиратор, имеющий осевую расточку и расширяющееся сопло, причем участок указанной расточки выполнен проходящим через указанное сопло, а указанный аспиратор соединен с указанным коллектором;

суживающееся сопло, расположенное с возможностью перемещения, по меньшей мере частично, в указанной осевой расточке; и

вакуумную магистраль, соединяющую указанный усилитель с указанным аспиратором.

2. Тормозная система транспортного средства по п. 1, в которой в указанном аспираторе выполнен канал потока воздуха, причем указанный канал имеет верхнюю по потоку зону и нижнюю по потоку зону, при этом указанное подвижное суживающееся сопло расположено в указанной верхней по потоку зоне указанного канала потока.

3. Тормозная система транспортного средства по п. 2, в которой указанное расширяющееся сопло образует указанную нижнюю по потоку зону указанного аспиратора.

4. Тормозная система транспортного средства по п. 1, в которой указанный аспиратор дополнительно включает в себя входной выступ для крепления указанного аспиратора к указанному впускному коллектору.

5. Тормозная система транспортного средства по п. 1, в которой указанный аспиратор дополнительно включает в себя внутреннюю торцевую стенку.

6. Тормозная система транспортного средства по п. 5, дополнительно содержащая смещающий элемент, установленный между указанным подвижным суживающимся соплом и указанной внутренней торцевой стенкой.

7. Тормозная система транспортного средства по п. 6, в которой указанный смещающий элемент представляет собой пружину.

8. Аспиратор для использования в системе управления тормозом транспортного средства, содержащий усилитель тормоза и впускной коллектор, при этом аспиратор содержит:

корпус;

патрубок для впуска окружающего воздуха, выполненный в указанном корпусе;

впускной патрубок вакуумной магистрали, выполненный в указанном корпусе;

порт крепления к впускному коллектору, выполненный в указанном корпусе; и

подвижное суживающееся сопло, расположенное в указанном корпусе.

9. Аспиратор для использования в системе управления тормозом транспортного средства по п. 8, в котором в указанном корпусе выполнена осевая расточка.

10. Аспиратор для использования в системе управления тормозом транспортного средства по п. 9, в котором по меньшей мере участок указанного подвижного суживающегося сопла расположен в указанной осевой расточке.

11. Аспиратор для использования в системе управления тормозом транспортного средства по п. 9, в котором в указанном расширяющемся сопле выполнена расточка конической формы.

12. Аспиратор для использования в системе управления тормозом транспортного средства по п. 9, в котором указанный корпус имеет внутреннюю торцевую стенку, причем указанный аспиратор дополнительно включает в себя смещающий элемент, расположенный между указанной внутренней торцевой стенкой и указанным подвижным суживающимся соплом.

13. Аспиратор для использования в системе управления тормозом транспортного средства по п. 12, в котором указанный смещающий элемент представляет собой пружину.

14. Аспиратор для использования в системе управления тормозом транспортного средства по п. 12, в котором указанное подвижное суживающееся сопло снабжено стопором.

15. Аспиратор для использования в системе управления тормозом транспортного средства по п. 14, в котором указанный смещающий элемент расположен между указанной внутренней торцевой стенкой и указанным стопором.

16. Узел совмещенного аспиратора для транспортного средства, содержащий:

вакуумный усилитель тормоза;

двигатель, имеющий впускной коллектор;

канал потока между указанным усилителем и указанным коллектором;

аспиратор, расположенный в указанном канале потока, причем указанный аспиратор включает в себя нижнюю по потоку зону; и

суживающееся сопло, расположенное с возможностью перемещения в указанной нижней по потоку зоне.

17. Узел совмещенного аспиратора для транспортного средства по п. 16, в котором указанный аспиратор имеет верхнюю по потоку зону, а указанное подвижное суживающееся сопло расположено в указанной верхней по потоку зоне.

18. Узел совмещенного аспиратора для транспортного средства по п. 16, в котором указанный аспиратор имеет корпус, причем указанный корпус имеет внутреннюю торцевую стенку.

19. Узел совмещенного аспиратора для транспортного средства по п. 18, дополнительно содержащий смещающий элемент, установленный между указанным подвижным суживающимся соплом и указанной внутренней торцевой стенкой.

20. Узел совмещенного аспиратора для транспортного средства по п. 16, в котором указанный корпус имеет боковую стенку и включает в себя патрубок для впуска окружающего воздуха, выполненный в указанной боковой стенке.