Электромагнитный привод клапанов газораспределения двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1982 года по МПК F01L9/04 

(54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРИВОД КЛАПАНОВ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО

1

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для привода клапанов газораспределения в двигателе внутреннего сгорания.

Известен электромагнитный привод клапанов газораспределения двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус магнитопровода, обмотки электромагнитов, взаимодействующий с ними якорь, жестко связанный с штоком клапана, и систему управления обмотками с источником высокого напря- ю жения 1.

V Однако в известной конструкции не обеспечивается снижение скорости клапана при его посадке на седло, а также при полном выходе клапана происходит удар якоря о торец взаимодействующего с ним электромагнита, что приводит к снижению долговечности работы клапана и его привода.

Ударная посадка клапанов в известных электромагнитных приводах объясняется еле- 20 дующим. Тяговое усилие электромагнита возрастает при уменьшении рабочего зазора между якорем и торцом электромагнита. Поэтому в конце хода якорь приобретает максимальную скорость.

СГОРАНИЯ

Кроме того, удержание клапана газораспределения на седле обеспечивается только силой электромагнита, что приводит к повышенным затратам -энергии.

Цель изобретения - обеспечение долговечности клапана и его привода путем снижения скорости клапана в конце его хода при подъеме и посадке.

Поставленная цель достигается тем, что корпус выполнен составным из двух частей, и обмотки электромагнитов размещены в каждой из частей по две, якорь выполнен из материала с меньщим электрическим сопротивлением, чем материал корпуса, а система управления снабжена накопительными конденсаторами, установленными в цепи источника высокого напряжения.

В корпусе магнитопровода может быть установлен постоянный магнит, охватывающий шток клапана.

На фиг. 1 показан привод, поперечный разрез; на фиг. 2 - схема системы управления обмотками; на фиг. 3 - токовые диаграммы и кривые перемещения клапана.

Электромагнитный привод клапанов газораспределения содержит корпус, состоящий из двух магнитопроводов 1 и 2 с изолирующей прокладкой 3 между ними, обмотки 4, 5 и б, 7 электромагнитов и взаимодействующий с ними якорь 8, жёстко связанный с штоком клапана 9. Якорь 8 выполнен из низкоуглеродистой стали с гальваническим обмеднеНием поверхности, а части корпуса - магнитопроводы 1 и 2 выполнены из никельцинкового феррита, чем достигается высокое электрическое сопротивление неподвижных частей магнитопровода и низкое сопротивление якоря 8. Схема системы управления обмотками содержит тиристорные токовые ключи 10 и 11 и транзисторные токовые ключи 12 и 13, и источники высокого 14 и низкого 15 напряжения, причем в цепи высокого напряжения предусмотрены накопительные конденсаторы 16 и 17. В верхней части корпуса размещен постоянный магнит 18 с отверстием для штока клапана 9. В цепи высокого напряжения установлены ограничивающие ток резисторы 19, 20 и развязывающие диоды 21 и 22. Управляющие электроды тиристорных токовых ключей 10 и 11 подключены к вторичным обмоткам 23 и 24 импульсных трансформаторов через диоды 25 и 26, Первичные обмотки 27 и 28 импульсных трансформаторов подключены через усилители-формирователи 29 и 30 к датчикам 31 и 32 крайнего положения клапанов. Базы транзисторных токовых ключей 12 и 13 подключены к блоку 33 задатчика, а их коллекторы соединены через обмотки 5 и 7 с источником 15 низкого напряжения. Диаграммы (фиг. 3) показывают характер изменения токов в обмотках электромагнитов и трансформаторов, а на кривых перемещения клапана обозначены зоны 34 и 35 действия обмоток 4 и 6. Привод работает следующим образом. В исходном состоянии клапан 9 прижат к седлу постоянным магнитом 18. При включении источников питания в цепи высокого напряжения от источника 14 через резисторы 19 и 20 и развязывающие диоды 21 и 22 заряжаются накопительные конденсаторы 16 и 17. По фронту импульса от блока 33 задатчика через базу транзисторного токового ключа 12 проходит ток, и транзистор открывается. От источника 15 низкого напряжения ток проходит через обмотку 7 электромагнита и открытый ключ 12. Обмотка электромагнита притягивает якорь 8 и одновременно перемагничивает щток клапана. В результате поле постоянного магнита 18 выталкивает щток из охватывающего его зазора. Ход клапана продолжается до упора якоря в магнитопровод 2. При входе якоря в зону 34 действия обмотки 4 срабатывает датчик 32 крайнего положения, регистрирующий полный выход клапана. Импульс от датчика 32 проходит усилитель-формирователь 30 и передается на управляющий электрод тиристорного токового ключа 11 через обмотки 23 и 24 импульсного трансформатора и диод 26. Ключ 11 разряжает конденсатор 17 через обмотку б электромагнита. Разряд конденсатора происходит с крутым фронтом. В результате обмоткой 6 на обмедненной, низкоомной поверхности якоря наводится ток, который образует магнитное поле, противоположное по направлению магнитному полю обмотки 6. В результате скорость клапана 9 уменьшается. Перечисленные силы действуют только во время разряда конденсатора 17. После окончания разряда ключ 11 запирается из-за снижения тока через него до уровня меньщего, чем ток удержания. Ограничение тока обеспечивается резистором 20. Погасив скорость, якорь 8 с клапаном 9 опускается на внутренний торец магнитопровода 2 под действием магнитных сил обмотки 7 и удерживается в этом положении. Сигнал на посадку клапана поступает от блока 33 задатчика. В этом случае обесточивается токовый ключ 12 и открывается транзисторный токовый ключ 13. Якорь под воздействием тока, протекающего в обмотке 5, расположенной в магнитопроводе 1, притягивается к последнему, и перемагниченный щток клапана втягивается в зазор магнита 18. При входе якоря в зону 35 срабатывает датчик 31, и его импульс через усилитель-формирователь 29, обмотки 27 и 23 импульсного трансформатора и диод 25 поступает на управляющий электрод ключа 10. Последний открывается и разряжает конденсатор 16 на обмотку 4. После разряда конденсатора он запирается, так как величина силы тока для удержания его в открытом состоянии мала из-за наличия в цепи источника 14 высокого напряжения резистора 19. Во время разряда конденсатора на обмедненной, имеющей малое сопротивление поверхности якоря 8, обмоткой 4 наводится. ток, поле которого противоположно полю обмотки 4. Электродинамические силы снижают скорюсть клапана 9. Удержание клапана на седле обеспечивается постоянным магнитом 18, поэтому до следующего цикла работы обмотка 5 обесточивается. Формула изобретения 1. Электромагнитный привод клаланов газораспределения двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус магнитопровода, обмотки электромагнитов, взаимодействующий с ними якорь, жестко свгязанный с щтоком клапана, и систему управления обмотками с источником высокого напряжения, отличающийся тем, что, с целью повыщения долговечности путем снижения скорости клапана в конце его хода при подъеме и посадке, корпус выполнен составным из двух частей, и обмотки электромагнитов размещены в каждой из частей по две, якорь выполнен

из материала с меньшим электрическим сопротивлением, чем материал корпуса, а система управления снабжена накопительными конденсаторами, установленными в цепи источника высокого напряжения.

2. Привод по п. 1, отличающийся тем, что в корпусе магнитопровода установлен постоянный магнит, охватывающий шток клапана.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3882833, кл. 123-90,11, опублик. 1975.