RU2166114C1

RU2166114C1 - Fuel vapor metering valve for vehicle internal combustion engine

Info

Publication number: RU2166114C1
Application number: RU99117095A
Authority: RU
Inventors: Е.В. Лысенко; А.Н. Васильчук; Ф.С. Корчев; Ю.Г. Андронов; В.В. Лаптев
Original assignee: Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ"
Priority date: 1999-08-04
Filing date: 1999-08-04
Publication date: 2001-04-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering; engines. SUBSTANCE: fuel vapor metering valve has housing with fuel inlet and outlet branch pipes. Housing accommodates electromagnet in form of solenoid with metal core installed for reciprocating inside solenoid at preset frequency in axial direction. Movement of core is limited at one side by adjustable stop, and at other side, by end face of one of branch pipes brought into the housing for overlapping its passage area. One of relatively contacting ends of metal core or adjustable stop is provided with elastic material gasket. Metal core and stop are installed coaxially. Design peculiarity lies in the fact that relatively contacting ends of metal core and adjustable stop are made in form of truncated cones arranged one inside the other at their axial movement towards each other, and side surfaces of both cones are equidistant with clearance. Concave truncated cone is filled up with elastic material whose height is less than height of truncated cone thanks to which clearance is formed between larger base of truncated cone and elastic material. EFFECT: reduced noise in operation of valve without reduction of electromechanical force. 3 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам дозирования топливных паров для двигателя внутреннего сгорания (д.в.с.) транспортного средства при продувке адсорбера (накопителя паров топлива, выходящих из бензобака транспортного средства). The invention relates to engine building, in particular to a device for dispensing fuel vapors for an internal combustion engine (combustion engine) of a vehicle while purging the adsorber (accumulator of fuel vapor leaving the vehicle’s gas tank).

Известны устройства дозирования топливных паров, например по заявке ФРГ N 3344056 (Кл. МКИ F 02 M 25/08). Устройство содержит корпус с двумя патрубками - подвода и отвода топливных паров, внутри корпуса расположен электромагнит с катушкой 22, магнитопровод 20 и 21 и рабочий (притягиваемый) элемент в виде пластины 18, который является клапаном. Клапан может совершать возвратно-поступательные движения с заданной частотой и таким образом дозировать топливные пары, поступающие из одного патрубка в другой, которые соответственно связаны с адсорбером и системой впуска воздуха (д.в.с.). Known devices for dispensing fuel vapors, for example, according to the application of Germany N 3344056 (Cl. MKI F 02 M 25/08). The device comprises a housing with two nozzles - supply and removal of fuel vapor, an electromagnet with a coil 22 is located inside the housing, a magnetic circuit 20 and 21 and a working (attracted) element in the form of a plate 18, which is a valve. The valve can perform reciprocating movements with a given frequency and thus dispense fuel vapors coming from one pipe to another, which are respectively connected to the adsorber and the air intake system (air intake).

Недостатком этого устройства является то, что концы магнитопровода и пластины (клапана), т. е. места соприкосновения при включенном магните не снабжены звукопоглощающей эластичной прокладкой, что при многократном соприкосновении (возможно с частотой до 30 Гц) вызовет звук (стук), слышимый в салоне транспортного средства, что ухудшает его потребительские качества. The disadvantage of this device is that the ends of the magnetic circuit and the plate (valve), i.e., the contact points when the magnet is turned on, are not equipped with a sound-absorbing elastic gasket, which when touched repeatedly (possibly with a frequency of up to 30 Hz) will cause a sound (knocking) heard in vehicle interior, which affects its consumer qualities.

Другое устройство по патенту США N 4830333, МКИ F 16 K 31/06, публ. 16.05.89 г. (прототип), представляющее собой также корпус с двумя патрубками подвода и отвода паров топлива, внутри которого расположен электромагнит в виде соленоида с металлическим сердечником, который может совершать возвратно-поступательные движения с заданной частотой. Сердечник 30 при осевом перемещении внутри соленоида ограничен с двух сторон - регулируемым в осевом направлении упором 40 и седлом 36 патрубка 20. Для предотвращения стука об упор и седло сердечник с двух сторон снабжен эластичными шумопоглощающими прокладками, что выгодно отличает его от предыдущего нами рассмотренного устройства. Another device according to US patent N 4830333, MKI F 16 K 31/06, publ. 05/16/89 (prototype), which is also a body with two nozzles for supplying and removing fuel vapor, inside of which there is an electromagnet in the form of a solenoid with a metal core that can perform reciprocating movements with a given frequency. The core 30 during axial movement inside the solenoid is bounded on both sides by an axially adjustable stop 40 and a seat 36 of the nozzle 20. To prevent knocking on the stop and the seat, the core is equipped with elastic sound-absorbing gaskets on both sides, which distinguishes it from the previous device.

Недостатком этого устройства является то, что соприкосновение упора и сердечника через эластичную прокладку происходит по плоской поверхности, что несмотря на плохие звукоизлучающие свойства эластичной прокладки вызывает звук (стук), слышимый в салоне транспортного средства. Кроме того, стремление увеличить магнитный поток, проходящий через сердечник, с целью увеличения электромеханического усилия электромагнита путем уменьшения зазора между упором и сердечником (т.е. уменьшения толщины эластичной прокладки), приводит к снижению демпфирующих свойств прокладки и как следствие дополнительному увеличению звука (стука). Увеличение толщины прокладки уменьшит амплитуду звуковых колебаний, но снизит электромеханическое усилие электромагнита в связи с увеличением зазора в магнитопроводе. The disadvantage of this device is that the contact of the stop and the core through the elastic gasket occurs on a flat surface, which in spite of the poor sound-emitting properties of the elastic gasket causes a sound (knock) heard in the passenger compartment. In addition, the desire to increase the magnetic flux passing through the core in order to increase the electromechanical force of the electromagnet by reducing the gap between the stop and the core (i.e., reducing the thickness of the elastic gasket) leads to a decrease in the damping properties of the gasket and, as a result, an additional increase in sound (knocking) ) An increase in the thickness of the gasket will reduce the amplitude of sound vibrations, but will reduce the electromechanical force of the electromagnet due to an increase in the gap in the magnetic circuit.

Решение технической задачи предусматривает снижение звукоизлучения сердечника и упора при их соприкосновениях в соленоиде при сохранении электромеханического усилия электромагнита. The solution to the technical problem involves reducing the sound radiation of the core and emphasis when they touch the solenoid while maintaining the electromechanical force of the electromagnet.

Поставленная цель достигается тем, что клапан дозирования топливных паров (КДТП) для д. в. с. транспортного средства содержит корпус с двумя патрубками - подвода и отвода топливных паров, внутри которого расположен электромагнит в виде соленоида с металлическим сердечником, который может совершать возвратно-поступательные движения с заданной частотой в осевом направлении внутри соленоида, ограниченные с одной стороны неподвижным регулирующимся упором, а с другой - торцем одного из патрубков, выведенного внутрь корпуса, с возможностью перекрытия его проходного сечения, причем один из взаимно соприкасающихся концов металлического сердечника или регулирующегося упора имеет прокладку из эластичного материала, а металлический сердечник и упор соосны. This goal is achieved by the fact that the valve for dispensing fuel vapor (KTPP) for d. from. the vehicle contains a housing with two nozzles for supplying and discharging fuel vapors, inside of which there is an electromagnet in the form of a solenoid with a metal core, which can make reciprocating movements with a given frequency in the axial direction inside the solenoid, limited on one side by a fixed adjustable stop, and on the other hand, with the end face of one of the nozzles brought into the inside of the housing, with the possibility of overlapping its passage section, moreover, one of the mutually contacting ends is metallic The core or the adjustable stop has a gasket made of elastic material, and the metal core and the stop are aligned.

Отличительной особенностью является то, что взаимно соприкасающиеся концы металлического сердечника и регулирующегося упора представляют собой усеченные конусы, расположенные один в другом, при осевом их сближении, а боковые поверхности обоих конусов эквидистантны с зазором, при этом вогнутый усеченный конус заполнен эластичным материалом, высота которого меньше высоты усеченного конуса так, что между большим основанием усеченного конуса и эластичным материалом образован зазор. A distinctive feature is that the mutually contacting ends of the metal core and the adjustable stop are truncated cones located one in the other when they are axially approaching, and the lateral surfaces of both cones are equidistant with a gap, while the concave truncated cone is filled with elastic material, the height of which is less than the height of the truncated cone so that a gap is formed between the large base of the truncated cone and the elastic material.

Изобретение поясняется чертежами. The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 представлен КДТП в разрезе; на фиг. 2 представлено место взаимно соприкасающихся концов в увеличенном виде; на фиг. 3 представлена схема системы улавливания паров бензина. In FIG. 1 presents KTTP in the context; in FIG. 2 shows the place of mutually touching ends in an enlarged view; in FIG. 3 is a diagram of a gas vapor recovery system.

КДТП по фиг. 1 содержит корпус 1 с двумя патрубками - подвода 2 и отвода 3 паров топлива. Внутри корпуса 1 расположен электромагнит в виде соленоида 4 с металлическим сердечником 5. Соленоид 4 состоит из электрической катушки 6 и магнитопровода 7. Ось 8 металлического сердечника 5 совпадает с осью электрической катушки 6, а сам сердечник 5 свободно с зазором может совершать возвратно-поступательные движения в катушке 6. Соосно с сердечником 5 в катушке 6 расположен регулирующийся упор 9 цилиндрической формы. Один конец металлического сердечника 5 снабжен эластичным уплотнителем 10, а другой его конец выполнен в виде выпуклого усеченного конуса 11, верхнее основание которого имеет площадь "S". Один конец регулирующегося упора 9 снабжен винтом 12, а другой его конец представляет собой вогнутый усеченный конус 13. Выпуклый усеченный конус 11 металлического сердечника 5 может входить в вогнутый усеченный конус 13 упора 9, т.к. образующие обоих конусов эквидистантны, а металлический сердечник 5 и упор 9 соосны. Вогнутый усеченный конус 13 упора 9 заполнен эластичным материалом 14, высота которого меньше высоты усеченного конуса 13 так, что между большим основанием усеченного конуса 13 и эластичным материалом 14 образован зазор "А". Это дает возможность при сближении металлического сердечника 5 и упора 9 войти один в другой с зазором "H". KDTP of FIG. 1 contains a housing 1 with two nozzles - supply 2 and exhaust 3 fuel vapor. An electromagnet is located inside the housing 1 in the form of a solenoid 4 with a metal core 5. The solenoid 4 consists of an electric coil 6 and a magnetic core 7. The axis 8 of the metal core 5 coincides with the axis of the electric coil 6, and the core 5 itself can freely reciprocate with a gap in the coil 6. Coaxially with the core 5 in the coil 6 is an adjustable emphasis 9 of a cylindrical shape. One end of the metal core 5 is equipped with an elastic seal 10, and the other end is made in the form of a convex truncated cone 11, the upper base of which has an area of "S". One end of the adjustable stop 9 is provided with a screw 12, and the other end is a concave truncated cone 13. The convex truncated cone 11 of the metal core 5 can enter the concave truncated cone 13 of the stop 9, because the generators of both cones are equidistant, and the metal core 5 and emphasis 9 are coaxial. The concave truncated cone 13 of the abutment 9 is filled with elastic material 14, the height of which is less than the height of the truncated cone 13 so that a gap “A” is formed between the large base of the truncated cone 13 and the elastic material 14. This makes it possible, when the metal core 5 and the stop 9 approach each other, to enter one another with a gap "H".

На фиг. 3 представлена схема работы системы улавливания паров бензина транспортного средства. Внутренняя полость 15 топливного бака 16 связана трубопроводом 17 с угольной канистрой (адсорбером) 18, который соединен с КДТП. В свою очередь КДТП соединен трубопроводом с системой впуска воздуха 19 д. в. с. Адсорбер 18 имеет штуцер 20, соединяющий внутреннюю его часть с атмосферой. In FIG. 3 shows the operation scheme of a vehicle gas vapor recovery system. The internal cavity 15 of the fuel tank 16 is connected by a pipe 17 with a coal canister (adsorber) 18, which is connected to the KTPP. In turn, KDTP is connected by a pipeline to the air intake system of 19 d. from. The adsorber 18 has a fitting 20 connecting its inner part with the atmosphere.

Работает клапан обычным образом. The valve operates in the usual way.

Топливные пары, образующиеся во внутренней полости 15 топливного бака 16 под действием температуры окружающей среды, при стоянке транспортного средства с выключенным д. в. с. , вследствие возникающего избыточного давления поступают в трубопровод 17 и далее в адсорбер 18, где происходит их адсорбция (удержание) за счет физических свойств адсорбента (как правило адсорбентом является активированный уголь). При работе д.в.с. во впускной системе 19 создается разряжение (давление меньше атмосферного), что продувает (захватывает) пары топлива через патрубок 20 связанного с атмосферой адсорбера 18 и направляет их в д.в.с., где они и сгорают. Таким образом происходит десорбция (продувка) адсорбера. Fuel vapors generated in the internal cavity 15 of the fuel tank 16 under the influence of ambient temperature when the vehicle is parked with the engine off from. , due to the excess pressure that occurs, they enter the pipeline 17 and then to the adsorber 18, where they are adsorbed (retained) due to the physical properties of the adsorbent (as a rule, activated carbon is the adsorbent). When working dvs a vacuum is created in the intake system 19 (pressure is less than atmospheric), which blows (captures) the fuel vapor through the pipe 20 of the adsorber 18 connected to the atmosphere and directs them to the combustion engine, where they burn. Thus, desorption (purging) of the adsorber occurs.

Описанная схема работы широко применяется в автомобилестроении и необходима для предотвращения выхода паров топлива из топливного бака в атмосферу, с целью уменьшения токсичности транспортных средств. The described operation scheme is widely used in the automotive industry and is necessary to prevent the release of fuel vapor from the fuel tank into the atmosphere, in order to reduce vehicle toxicity.

Дозирование топливных паров, поступающих из адсорбера 18 в д.в.с. при его работе, осуществляется КДТП 1. Дозирование (количество паров, поступающих в д.в.с. в единицу времени) необходимо для оптимизации работы д.в.с. по мощностным характеристикам и токсичности выхлопа транспортного средства. С помощью электронного блока (не показан), формирующего электрические сигналы, сердечник 5 соленоида 4 совершает возвратно-поступательные движения с заданной электронным блоком частотой, в корпусе 6 с магнитопроводом 7 вдоль оси 8. Сердечник 5 ограничен в своих движениях с одной стороны торцем патрубка отвода 3, выведенного внутрь корпуса 1, а с другой стороны, упором 9, который с помощью винта 12 регулирует ход сердечника 5 в осевом направлении для обеспечения заданных характеристик КДТП по расходу паров топлива. Dosing of fuel vapors coming from adsorber 18 to the engine during its operation, the KTPP is carried out 1. Dosing (the number of vapors entering the internal combustion engine per unit time) is necessary to optimize the operation of the internal combustion engine by power characteristics and vehicle exhaust toxicity. Using an electronic unit (not shown) that generates electrical signals, the core 5 of the solenoid 4 makes a reciprocating motion with a frequency set by the electronic unit, in the housing 6 with the magnetic circuit 7 along axis 8. The core 5 is limited in its movements on one side by the end of the branch pipe 3, brought inside the housing 1, and on the other hand, an emphasis 9, which with the help of a screw 12 regulates the stroke of the core 5 in the axial direction to ensure the specified characteristics of the KTPP in terms of fuel vapor consumption.

При движении сердечника 5 в сторону упора 9 топливные пары из адсорбера 18 проходят в патрубок 2, затем в патрубок отвода 3 и далее через впускную систему 19 в д.в.с. При движении сердечника 5 в сторону торца патрубка отвода 3 проход паров прекращается, а герметичность обеспечивается эластичным уплотнителем 10. When the core 5 moves towards the stop 9, the fuel vapors from the adsorber 18 pass into the pipe 2, then into the pipe 3 and then through the intake system 19 in the engine. When the core 5 moves towards the end of the branch pipe 3, the passage of vapors ceases, and the tightness is ensured by an elastic seal 10.

Эластичный уплотнитель 10 также уменьшает амплитуду звуковых колебаний (стук) при ударах сердечника 5 об торец патрубка отвода 3. Из-за этого эластичный уплотнитель 10 выполнен сравнительно больших размеров (толщины), достаточных для погашения звука, возникающего от вибрации частей сердечника 5 и торца патрубка отвода 3, при их соударении. Конфигурация эластичного уплотнителя 10 при этом повторяет поперечное сечение сердечника 5. Другой конец сердечника 5 при движениях также соударяется с упором 9 и вызывает стук с тем лишь отличаем, что эластичный материал 14 в этом месте должен быть минимизирован по причине значительного влияния величины магнитного потока, возникающего в соленоиде, имеющем электрическую катушку 6, по которой проходит электрический ток, сердечник 5, упор 9 и магнитопровод 7 от зазора "H" (фиг. 2) между металлическими частями сердечника 5 и упора 9, при их сближении. С увеличением зазора "H" между сердечником 5 и упором 9 магнитный поток уменьшается и соответственно уменьшается электромеханическое усилие (сила притяжения) электромагнита. The elastic seal 10 also reduces the amplitude of sound vibrations (knocking) when the core 5 strikes the end of the branch pipe 3. Because of this, the elastic seal 10 is made of relatively large sizes (thickness), sufficient to damp the sound arising from the vibration of the core parts 5 and the pipe end branch 3, with their collision. The configuration of the elastic seal 10 in this case repeats the cross-section of the core 5. The other end of the core 5, when moving, also collides with the stop 9 and causes a knock, only distinguishing that the elastic material 14 in this place should be minimized due to the significant influence of the magnitude of the magnetic flux arising in a solenoid having an electric coil 6, through which an electric current passes, the core 5, the stop 9 and the magnetic core 7 from the gap "H" (Fig. 2) between the metal parts of the core 5 and the stop 9, when they come together. With an increase in the gap "H" between the core 5 and the stop 9, the magnetic flux decreases and, accordingly, the electromechanical force (attractive force) of the electromagnet decreases.

Для увеличения электромеханического усилия электромагнита взаимно соприкасающиеся концы металлического сердечника 5 и упора 9 представляют собой усеченные конусы соответственно 11 и 13, расположенные один в другом с минимальным зазором "H" при их осевом 8 сближении. Это достигается тем, что эластичный материал 14, заполняющий вогнутый усеченный конус минимизирован, причем его высота меньше высоты усеченного конуса на величину "А". Уменьшение звука (стука) при соударении выпуклого конуса сердечника 5 об эластичный материал 14 упора 9 достигается тем, что площадь соударяющихся частей равна площади меньшего основания усеченного конуса "S". Чем меньше "S", тем меньше стук (уровень звука). Необходимо принять во внимание, что значительное уменьшение площади "S" (например, острие), также неприемлемо, т.к. вызовет разрушение эластичного материала 14 из-за больших удельных нагрузок при соударении. To increase the electromechanical force of the electromagnet, the mutually contacting ends of the metal core 5 and the stop 9 are truncated cones 11 and 13, respectively, located in each other with a minimum clearance "H" when they axially approach 8. This is achieved by the fact that the elastic material 14 filling the concave truncated cone is minimized, and its height is less than the height of the truncated cone by a value of "A". The reduction of sound (knocking) during the collision of the convex cone of the core 5 on the elastic material 14 of the stop 9 is achieved by the fact that the area of the colliding parts is equal to the area of the smaller base of the truncated cone "S". The smaller the "S", the less the knock (sound level). It must be taken into account that a significant reduction in the area “S” (for example, a tip) is also unacceptable, since will cause the destruction of the elastic material 14 due to the large specific loads in the collision.

Минимизация эластичного материала 14 за счет конусных поверхностей концов сердечника 5 и упора 9, вызывающая уменьшение стука (уровня звука) и одновременно увеличивающая электромеханическое усилие (силу притяжения) электромагнита, и создает положительный эффект изобретения. The minimization of the elastic material 14 due to the conical surfaces of the ends of the core 5 and the stop 9, causing a decrease in knock (sound level) and at the same time increasing the electromechanical force (attractive force) of the electromagnet, and creates a positive effect of the invention.

Claims

A fuel vapor metering valve for an internal combustion engine of a vehicle, comprising a housing with two nozzles for supplying and removing fuel vapor, inside of which there is an electromagnet in the form of a solenoid with a metal core that can reciprocate with a given frequency in the axial direction inside the solenoid, limited on one side by a fixed adjustable emphasis, and the other by the end face of one of the nozzles brought inside the case, with the possibility of blocking its passage cross-section, wherein one of the mutually contacting ends of the metal core or the adjustable stop has a gasket of elastic material, and the metal core and the stop are coaxial, characterized in that the mutually contacting ends of the metal core and the adjustable stop are truncated cones located one in the other, their axial approach, and the lateral surfaces of both cones are equidistant with a gap, while the concave truncated cone is filled with elastic material, the height of which is less the height of the truncated cone so that a gap is formed between the large base of the truncated cone and the elastic material.