Рис. 9.2. Электромагнитный клапан с пружинным ударным устройством
Основная идея этого изобретения состоит в том, что вышеописанный электроклапан (рис. 9.1), которому на рис. 9.2 соответствуют позиции 1, 2, 3, 6, 7, 8, дополнен пружинным ударным устройством (на рис. 9.2 поз. 4, 9, 10, 11, 12). Ударное устройство взводится втяжным электромагнитом 5, 9, 10, 11, а спускается «на удар» спусковым электромагнитом (на рис. 9.2 поз. 14, 15, 16, 17, 18) и возвратной пружиной 12, ослабленной по сравнению с основной пружиной 8.
Управление электромагнитным приводом клапана осуществляется без применения распределительного вала — от электрических сигналов, сформированных в релейно-электронном устройстве управления, что позволяет изменять фазы газораспределения. Когда клапан закрыт, все три электромагнита обесточены и клапанная головка 6 надежно и плотно прижата к посадочной фаске 20 возвратной запорной пружиной 8. Фиксирующий шток 14, установленный на якоре 15 спускового электромагнита, находится в зажатом состоянии под головкой 11 якоря пружинного ударного устройства. Когда клапан открывается, электромагниты в определенной последовательности включаются на срабатывание путем подачи импульсов постоянного напряжения на их обмотки от релейно-электронного блока управления. Последовательность срабатывания электромагнитов при открывании клапана следующая. Сначала, с очень коротким опережением, срабатывают втяжной и спусковой электромагниты. Под воздействием втяжного электромагнита головка 11 вместе с якорем 9, 10 поднимается вверх, а фиксирующий шток 14 под воздействием спускового электромагнита втягивается якорем 15 в катушку 18, тем самым массивный якорь 9, 10, 11 подготавливается для срабатывания «на удар». Далее включается основной открывающий электромагнит и одновременно отпускается (обесточивается) втяжной электромагнит, а спусковой электромагнит остается в состоянии удержания якоря 15 в катушке 18. В результате такой коммутации открывающий электромагнит напрягает основную возвратную запорную пружину 8 и после ударного (сталкивающего) воздействия со стороны массивного якоря 9, 10, 11 (который после обесточивания катушки 5 втяжного электромагнита приводится в мгновенное движение возвратной пружиной 12) перемешает основной якорь 7 и клапанную головку 6 «вниз» — газораспределительный клапан открывается и удерживается в открытом состоянии, пока открывающий электромагнит находится под током.
При закрывании клапана сначала отпускается (обесточивается) спусковой электромагнит и под действием малой возвратной пружины 16 его якорь 15 выталкивается из катушки 18, а фиксирующий шток 14 перемешается под головку 11 массивного якоря 9, 10, 11. Далее одновременно обесточиваются (отпускаются) основной открывающий и втяжной электромагниты. Основная возвратная запирающая пружина 8 поднимает якорь 7 и клапанную головку 6 «вверх» — клапан закрывается, а массивный якорь 9, 10, 11 обесточенного втяжного электромагнита под действием возвратной пружины 12 несколько опускается «вниз» до упора головки 11 в фиксирующий шток 14. Последним движением реализуется фиксация пружинного ударного устройства (массивного якоря 9, 10, 11 и возвратной пружины 12) во взведенном состоянии до следующего срабатывания клапана на открывание.
Целью описанного изобретения было снижение потребляемой электрической мощности электромагнитным клапаном, которая достигнута оригинальным способом — ударом по якорю слаботочного и относительно небольшого открывающего электромагнита массивным якорем пружинного ударного устройства.
Однако такой электромеханический клапан не может быть использован в ГРМ автомобильных двигателей, так как значительные шумы, возникающие при его срабатывании от соударений подвижных компонентов, здесь не устранены. Функциональная надежность электромагнитного клапана с пружинным ударным устройством также недостаточно высокая, так как для его устойчивой работы требуется синхронизация удара массивного якоря с началом движения якоря открывающего электромагнита.
Реализовать синхронность двух механических взаимодействий при отсутствии между ними постоянной кинематической связи и при высокой скорости срабатывания практически невозможно.