ГРАВИТАЦИОННЫЙ КЛАПАН

Полезная модель относится к области машиностроения, и может быть использована как в сепараторах топливных систем автомобилей, так и в пожарной технике и в любых устройствах, где необходимо предотвратить перетекание жидкости при опрокидывании.
Известен гравитационный клапан плунжерного типа для амортизаторов, имеющий корпус с упором, плунжер с отверстиями для перетекания жидкости, отличающийся тем, что он оснащен закрепленной на плунжере конической тарелкой, опирающейся на коническое отверстие в корпусе, причем корпус имеет две втулки, одна из которых закреплена на разделительной стенке двух гидравлических камер амортизатора, а внутри другой втулки установлен плунжер с конической тарелкой, при этом отверстия в плунжере смещены на расстояние от конического отверстия в корпусе, достаточное для стабильного перетекания жидкости через клапан (см. патент РФ №34667, МПК 7 F16F 9/34, 2003 г.).
Однако данное решение гравитационного клапана не может быть использовано в указанной области, т.к. предназначено для выполнения иных функций.
Известен клапан для топливной системы транспортного средства, содержащий корпус, запорный орган в виде шарика, крышку с патрубком, и пропускным отверстием, фиксатор (см. патент РФ на полезную модель №49598, МПК 7 F16K 17/36, F02M 25/08, 2005 г.)
Недостатком известного устройства является сложность конструкции, возможность заклинивания шарика в момент переворачивания и, как следствие, сбой срабатывания клапана.
Известен гравитационный клапан, предотвращающий вытекание топлива из бака в топливную систему двигателя при опрокидывании автомобиля, содержащий корпус, соединенный с крышкой, входной и выпускной патрубки и запирающее устройство (см. копию материала, опубликованного в Интернете - www.automan.ru/vaz/010 www/chevy.dopinfo.com/11)
Недостатком данного клапана является выполнение его состоящим из двух частей с двумя патрубками, что уменьшает эффективность работы клапана, т.к. он предназначен для установки отдельно от сепаратора.
Недостатком данного решения является также изготовление корпуса клапана из металлических частей, что приводит к снижению срока службы клапана из-за воздействия коррозии.
Известен гравитационный клапан, содержащий корпус, донышко, основание клапана со встроенным бензостойким клапаном и установленной в нем пружиной, причем корпус снабжен отводящим патрубком и кольцевым выступом в верхней части. Корпус снабжен дополнительным кольцевым выступом, расположенным ниже и образующим посадочное место, причем часть корпуса, расположенного ниже второго выступа выполнена конусообразной (см. копии прилагаемых чертежей). Данный клапан в настоящее время выпускается серийно и используется на автомобилях семейства ВАЗ-1118. Известное решение принято за прототип.
Недостатком прототипа является крепление к бачку сепаратора только с помощью резинового кольца-уплотнителя, и выполнение нижней части корпуса клапана конусообразной, что отражается на герметичности системы улавливания паров бензина.
Задача, решаемая полезной моделью - создание конструкции клапана, обеспечивающего его надежную работу по предотвращению переливания бензина в систему топливоподачи двигателя при опрокидывании автомобиля, а также надежное крепление клапана к сепаратору для обеспечения герметичности системы улавливания паров бензина.
Поставленная задача решается за счет того, что в известном гравитационном клапане, содержащем корпус, снабженный отводящим патрубком и кольцевым выступом в верхней части, донышко, основание клапана со встроенным бензостойким клапаном и установленной в нем пружиной, в соответствии с полезной моделью, корпус ниже выступа выполнен цилиндрическим, а соотношение диаметра выступа к его толщине составляет от 8:1 до 12:1.
Технический результат от использования полезной модели заключается в том, что за счет выполнения кольцевого выступа на корпусе с определенным соотношением толщины выступа к его диаметру обеспечивается надежное крепление клапана к сепаратору. Это обеспечивается тем, что при термосоединении расплавляется кольцевая зона торцевой наружной части кольцевого выступа с образованием ступеньки на внутренней части выступа, прилегающей к корпусу, что обеспечивает надежное соединение с горловиной
сепаратора, и, соответственно, герметичность данного соединения, исключая таким образом попадание паров бензина в атмосферу.
Кроме того, за счет выполнения корпуса ниже выступа цилиндрическим, достигается более надежная посадка клапана в горловине сепаратора.
Фиг.1 -общий вид гравитационного клапана.
Гравитационный клапан 1 содержит корпус 2, снабженный отводящим патрубком 3, в котором выполнено сквозное отверстие 4. Патрубок 3 связан с системой улавливания паров бензина. В центральной части корпуса 2 выполнен кольцевой выступ 5. Соотношение диаметра выступа к его толщине составляет от 8:1 до 12:1. Минимально допустимое соотношение толщины и диаметра 12:1 выступа обеспечивает необходимую надежность термосоединения корпуса с сепаратором (не показан). Дальнейшее увеличение толщины выступа (при соотношении более чем 8:1) экономически и технологически нецелесообразно, поскольку при обеспечении максимально возможной надежности увеличение толщины приведет к увеличению расхода материала, а также к технологическим проблемам изготовления при литье под давлением.
Корпус 2 ниже кольцевого выступа 5 выполнен цилиндрическим, без заужений. В нижней части корпуса установлено донышко 6, в котором выполнены сквозные отверстия 7, предназначенные для попадания паров бензина из системы улавливания паров в сепаратор. В верхней части основания 8 клапана встроен бензостойкий клапан 9, а в пазах 10 основания, опираясь на донышко 6, установлена пружина (условно не показана). В бензостойком клапане 9 выполнено глухое отверстие 11.
Корпус клапана может быть выполнен из экструзионного материала, что позволяет использовать термосоединение с сепаратором и обеспечивать герметичность данного соединения.
После сборки гравитационного клапана он присоединяется к сепаратору (условно не показан). При соединении гравитационного клапана с сепаратором используют термосварку, для чего с помощью специального оборудования расплавляют (размягчают) наружную торцевую часть 5а выступа 5 с образованием кольцевого расплавленного слоя. Таким образом, в зоне расплава толщина выступа несколько уменьшается. Часть выступа 5в, прилегающая к корпусу, остается в твердом состоянии. Далее устанавливают клапан на подготовленное таким же образом (расплавленное по кромке) приемное отверстие сепаратора, диаметр которого соответствует внутреннему диаметру
кольцевого расплава на выступе корпуса. За счет того, что часть выступа 5в, прилегающая к корпусу, остается твердой (не расплавленной), при соединении с сепаратором эта часть выступа проходит внутрь отверстия и образует кольцевое уплотнение.
Корпус выполняется литьем под давлением из экструзионного материала. Остальные детали клапана могут быть изготовлены с применением известных технологий на известном оборудовании.
Гравитационный клапан работает следующим образом. При работе в обычном режиме пары из системы улавливания паров поступают через патрубок 3 внутрь корпуса 2 гравитационного клапана и далее в сепаратор, где частично конденсируются. При опрокидывании автомобиля топливо из сепаратора, соединенного с топливным баком, попадает внутрь гравитационного клапана через отверстия 7 и давит на бензостойкий клапан 9, в том числе и через глухое отверстие 12, прижимая его к отверстию 4 патрубка 3, предотвращая, таким образом, попадание излишков топлива через систему улавливания паров к форсункам двигателя.
Топливо подается из бака, установленного под днищем в районе задних сидений. Топливный бак - стальной, состоит из двух сваренных между собой штампованных половин. Заливная горловина соединена с баком резиновым бензостойким шлангом, закрепленным хомутами. Пробка герметична.
Бензонасос - электрический, погружной, роторный, двухступенчатый, установлен в топливном баке. Развиваемое давление - не менее 3 бар (3 атм). Бензонасос включается по команде контроллера системы впрыска (при включенном зажигании) через реле. Для доступа к насосу под задним сиденьем в днище автомобиля имеется лючок. От насоса по гибкому шлангу топливо под давлением подается к фильтру тонкой очистки и далее - через стальные топливопроводы и резиновые шланги - к топливной рампе. Фильтр тонкой очистки топлива -неразборный, в стальном корпусе, с бумажным фильтрующим элементом. На корпусе фильтра нанесена стрелка, которая должна совпадать с направлением движения топлива.
Топливная рампа служит для подачи топлива к форсункам и закреплена на впускном коллекторе. С одной стороны на ней находится штуцер для контроля давления топлива, с другой - регулятор давления. Последний изменяет давление
в топливной рампе - от 2,8 до 3,2 бар (2,8-3,2 атм) - в зависимости от разрежения в ресивере, поддерживая постоянный перепад между ними. Это необходимо для точного дозирования топлива форсунками.
Регулятор давления топлива представляет собой топливный клапан, соединенный с подпружиненной диафрагмой. Под действием пружины клапан закрыт. Диафрагма делит полость регулятора на две изолированные камеры -"топливную" и "воздушную". "Воздушная" соединена вакуумным шлангом с ресивером, а "топливная" - непосредственно с полостью рампы. При работе двигателя разрежение, преодолевая сопротивление пружины, стремится втянуть диафрагму, открывая клапан. С другой стороны на диафрагму давит топливо, также сжимая пружину. В результате клапан открывается, и часть топлива стравливается через сливной трубопровод обратно в бак. При нажатии на педаль "газа" разрежение за дроссельной заслонкой уменьшается, диафрагма под действием пружины прикрывает клапан - давление топлива возрастает. Если же дроссельная заслонка закрыта, разрежение за ней максимально, диафрагма сильнее оттягивает клапан - давление топлива снижается. Перепад давлений задается жесткостью пружины и размерами отверстия клапана, регулировке не подлежит. Регулятор давления - неразборный, при выходе из строя его заменяют.
Форсунки крепятся к рампе через уплотнительные резиновые кольца. Форсунка представляет собой электромагнитный клапан, пропускающий топливо при подаче на него напряжения, и запирающийся под действием возвратной пружины при обесточивании. На выходе форсунки имеется распылитель, через который топливо впрыскивается во впускной коллектор. Управляет форсунками контроллер системы впрыска. При обрыве или замыкании в обмотке форсунки ее следует заменить. При засорении форсунок их можно промыть без демонтажа на специальном стенде СТО.
В системе впрыска с обратной связью применяется система улавливания паров топлива. Она состоит из адсорбера, установленного в моторном отсеке, сепаратора, клапанов и соединительных шлангов. Пары топлива из бака частично конденсируются в сепараторе, конденсат сливается обратно в бак. Оставшиеся пары проходят через гравитационный и двухходовой клапаны. Гравитационный клапан предотвращает вытекание топлива из бака при опрокидывании
автомобиля, а двухходовой препятствует чрезмерному повышению или понижению давления в топливном баке.
Затем пары топлива попадают в адсорбер, где поглощаются активированным углем. Второй штуцер адсорбера соединен шлангом с дроссельным узлом, а третий - с атмосферой. Однако на выключенном двигателе третий штуцер перекрыт электромагнитным клапаном, так что в этом случае адсорбер не сообщается с атмосферой. При запуске двигателя контроллер системы впрыска начинает подавать управляющие импульсы на клапан с частотой 16 Гц. Клапан сообщает полость адсорбера с атмосферой и происходит продувка сорбента: пары бензина отсасываются через шланг в ресивер. Чем больше расход воздуха двигателем, тем больше длительность управляющих импульсов и тем интенсивнее продувка. В системе впрыска без обратной связи система улавливания паров топлива состоит из сепаратора с двухходовым обратным клапаном.
Воздушный фильтр установлен в передней левой части моторного отсека на трех резиновых держателях (опорах). Фильтрующий элемент -бумажный, при установке его гофры должны располагаться параллельно оси автомобиля. После фильтра воздух проходит через датчик массового расхода воздуха и попадает во впускной шланг, ведущий к дроссельному узлу. Дроссельный узел закреплен на ресивере. Нажимая на педаль "газа", водитель приоткрывает дроссельную заслонку, изменяя количество поступающего в двигатель воздуха, а значит, и горючей смеси -ведь подача топлива рассчитывается контроллером в зависимости от расхода воздуха. Когда двигатель работает на холостом ходу и дроссельная заслонка закрыта, воздух поступает через регулятор холостого хода -клапан, управляемый контроллером. Последний, изменяя количество подаваемого воздуха, поддерживает заданные (в программе компьютера) обороты холостого хода. Регулятор холостого хода - неразборный, при выходе из строя его заменяют.