УСТРОЙСТВО КРЕПЛЕНИЯ КЛАПАНА ПРОДУВКИ АДСОРБЕРА СИСТЕМЫ УЛАВЛИВАНИЯ ПАРОВ БЕНЗИНА АВТОМОБИЛЯ

Полезная модель (далее ПМ) относится к автомобилям, имеющим двигатель внутреннего сгорания (далее ДВС), в частности к устройствам системы улавливания паров бензина (далее СУПБ), а именно к клапанам продувки адсорбера (далее КПА) и устройствам, предназначенным для его крепления.
7
4
6
6
5
6
Известно устройство КПА по патенту США №6830232 (Int. CI.F16K 31/02, дата публ. 14.12.2004), где КПА содержит корпус с двумя штуцерами: подвода и отвода газообразного бензинового пара (далее газа), соединенные трубопроводами соответственно с адсорбером и впускной системой ДВС. Внутри корпуса имеется электрический соленоид, подвижный сердечник которого может открывать или закрывать проходное сечение одного из штуцеров. Снаружи корпус имеет элемент его крепления. Недостаток данного устройства заключается в том, что элемент крепления выполнен за одно с корпусом (как единое целое). Как правило КПА помещается внутри моторного отсека и закрепляется на кузовных деталях автомобиля. Штуцер отвода газа корпуса КПА соединен с штуцером впускной системы ДВС с помощью трубопровода, на конце которого имеется соединитель с уплотнителем (не показано). Если трубопровод изготовлен из пластмассы (что в большинстве случаях встречается на современных ДВС), имеющей достаточно большую изгибную жесткость (например большую чем у резинового шланга), то при работе ДВС уплотнитель подвергается вибрационной нагрузке, в результате чего, по истечении времени, произойдет нарушение герметичности в данном соединении и выход токсичного газа (состоящего в основном из углеводородов топлива НС) в окружающее пространство, что не допустимо, т.к. это увеличивает токсичность автомобиля. Такими же недостатками обладают устройства по патентам США №4901974 (int. CI. F16K 31/06, дата 20.02.1990), США №5967487 (int. CI. F16K 31/06, дата 19.10.1999), США №5 562 084 (int. CI. F02M 33/02, дата 08.10.1996). Все вышеперечисленные устройства содержат элементы крепления, выполненные за одно целое с корпусом КПА. Устройства по патентам США №5326070 (int. CI. F16K 31/06, дата 05.07.1994), США №5538219 (int. CI. F16K 31/06, дата 23.06.1996) содержащие аналогичные вышеперечисленным устройствам признаки частично лишены указанного недостатка, т.к. элемент крепления КПА имеет резиновый демпфер, гасящий виброколебания от работающего ДВС. Общим недостатком упомянутых устройств является то, что резиновый демпфер не работоспособен в условиях больших виброперемещений, которые в районе подсоединения трубопровода к впускной системе ДВС, могут достигать на современных ДВС, величину, доходящую до 20 миллиметров.
5
Прототипом является устройство КПА СУПБ, описанное в патенте на ПМ РФ №105373 (int. CI. F02M 37/00, публикация 10.06.2011, бюл. №16). Данное устройство содержит корпус с двумя штуцерами подвода и отвода газа соединенные трубопроводами соответственно с адсорбером и впускной системой ДВС. Снаружи корпус имеет элемент его крепления, неподвижно связанный с данным корпусом (выполненный за одно целое с корпусом) Трубопровод соединяющий отводящий штуцер корпуса КПА с впускной системой ДВС выполнен из жесткого полимерного материала, а соединение указанного трубопровода с штуцером впускной системы ДВС осуществляется с помощью соединителя, внутри которого имеется резиновый уплотнитель. Недостатком данного устройства является так же низкая надежность уплотнителя соединителя. Это объясняется тем, что в процессе работы ДВС данное соединение подвергается высоким вибрационным нагрузкам (виброперемещениям до 20 мм, виброускорением до 20g), что приводит к выходу из строя уплотнителя и разгерметизации соединения. Это не допустимо, т.к. выход токсичного газа в окружающую среду увеличивает токсичность автомобиля.
Задача ПМ направлена на повышение надежности крепления КПА, увеличение его общего ресурса, снижение токсичности топливной системы.
Технический результат, получаемый при реализации устройства, заключается в разработке конструкции устройства крепления КПА СУПБ автомобиля, которое одновременно и обеспечивает надежное крепление КПА и компенсирует воздействие высоких вибрационных нагрузок, как непосредственно на корпус КПА, так и на соединения КПА с деталями топливной системы.
зэ
зэ
кпа
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что в устройстве крепления клапана продувки адсорбера СУПБ автомобиля, содержащем установочный, присоединительный и захватный элементы, выполненном в виде детали формообразованной из полимерного материала, присоединительный и захватный элементы устройства выполнены с возможностью ограниченного перемещения, установленного в них КПА, монтажная поверхность которого имеет преимущественно цилиндрическую форму, за счет выполнения захватного элемента с радиусом R в соответствии с зависимостью R=(0,7-0,95)R
кпа
где R - радиус цилиндрической монтажной поверхности корпуса клапана продувки адсорбера.
ПМ поясняется графически, при этом конструктивное исполнение не обязательно ограничивается данным приведенным графическим примером.
На Фиг. 1 изображен КПА СУПБ автомобиля.
На Фиг. 2 изображено устройство крепления.
На Фиг. 3, 4 изображено сечение А-А по Фиг. 1.
На Фиг. 5, 6 изображен КПА СУПБ с неподвижным креплением.
На Фиг. 7, 8 изображен КПА СУПБ с подвижным креплением в устройстве крепления.
1
2
зэ
кпа
зэ1
зэ2
КПА СУПБ (Фиг. 1), устанавливаемый как правило в моторном отсеке автомобиля, содержит: корпус 1, преимущественно цилиндрической формы, с двумя штуцерами подвода 2 и отвода 3 газообразного топливного пара, на которые установлены трубопроводы 4 и 5 соединенные соответственно с адсорбером 6 и впускной системой ДВС 7, имеющей штуцер 8. Внутри корпуса 1 имеется электрический соленоид 9 и подвижный сердечник 10, который может открывать или закрывать проходное сечение 11 штуцера 2. Трубопровод 5 выполнен из пластмассы и имеет на конце соединитель 12 с эластичным уплотнителем 13. Боковую поверхность корпуса 1 (которая является монтажной поверхностью) охватывает устройство крепления 14 (Фиг. 1, 2, 3, 4, 7, 8) имеющее захватные элементы 15, присоединительный элемент 16 и установочный элемент 17, для установки на неподвижные части кузова автомобиля. Корпус 1 КПА имеет возможность перемещаться в устройстве крепления 14, при колебаниях ДВС и соответственно впускной системы 7 с штуцером 8 (Фиг. 7, 8). Если корпус 1 КПА не перемещается в устройстве крепления 14, (корпус 1 жестко связан с деталями кузова 18), то штуцер 8 деформирует уплотнитель 13, соединителя 12. (Фиг. 5, 6). Результирующая сила прижатия корпуса КПА захватными элементами 15, устройства крепления 14 P>P (Фиг. 3, 4). Установочный элемент 17 кронштейна 14 присоединяется к кузовной детали 18 автомобиля. R - радиус захватных элементов 15, R - радиус корпуса 1 КПА, R<R - радиусы меньшей и большей захватных элементов 15, кронштейна 14 (Фиг. 3, 4).
1
2
1
2
зэ
1
зэ1
зэ2
Устройство крепления КПА СУПБ автомобиля работает обычным, известным способом. При работе ДВС (не показан) подвижный сердечник 10, соленоида 9, КПА, под воздействием электро-магнитных сил, открывает проходное сечение 11, штуцера 2 и газообразные топливные пары, скопившиеся в адсорбере 6, под воздействием разрежения (давления меньше атмосферного), которое возникает во впускной системе 7 ДВС, проходят по трубопроводу 4, штуцеру 2, корпуса 1 КПА, штуцеру 3, трубопровода 5, через штуцер 8 во впускную систему 7 (Движение топливного пара показано стрелкой) и далее в цилиндры ДВС где и сгорают. Топливные пары поступают в адсорбер 6 из топливного бака (не показан) при не работающем ДВС. Эластичный уплотнитель 13 обеспечивает герметичность соединителя 12 и штуцера 8, т.к. поток газообразных топливных паров имеет пульсирующий характер и может выйти в окружающее пространство, увеличивая при этом токсичность автомобиля, что не допустимо. Эластичный уплотнитель 13 подвергается воздействию знакопеременных сил от штуцера 8, впускной системы 7 ДВС. Это происходит вследствие вибрации ДВС при его работе. Амплитуда виброперемещения при этом в районе штуцера 8 впускной системы 7, составляет до 20 мм, а виброускорение до 20g. Это достаточно высокие значения, которые в значительной степени уменьшают надежность и работоспособность уплотнителя 13 в следствие ускоренного износа трущихся пар деталей. Усугубляющим фактором уменьшающим надежность в соединении штуцер 8 - соединитель 12 - эластичный уплотнитель 13, является тот факт, что при виброперемещениях штуцера 8, усилия, которые воспринимает эластичный уплотнитель 13 возрастает на величину упругой деформации трубопровода 5. При этом корпус 1 КПА остается неподвижным (Фиг. 5, 6), т.к. кронштейн 14 неподвижен относительно корпуса 1, а установочная часть 17, кронштейна 14 жестко связана с кузовной деталью 18 автомобиля. Как следует из вышеописанного, задача по обеспечению работоспособности КПА и его надежности в данном случае сводится к нахождению оптимальных значений усилий упругих деформаций элементов данного устройства. Если предположить, что конструкция трубопровода 5 и эластичного уплотнителя 13, соединителя 12 неизменны, то оптимального значения усилия упругой деформации можно достичь за счет элементов конструкции кронштейна 14, а именно: Амплитуда колебания корпуса 1 КПА в кронштейне 14 зависит от прижимного усилия захватных элементов 15 (Фиг. 2), при установке корпуса 1 в устройство крепления 14 и фиксации его в присоединительном элементе 16. Слишком большое результирующее усилие (больше P, Фиг. 3) может привести к неподвижности корпуса 1 КПА в устройстве крепления 14 и как следствие повышенной деформации эластичного уплотнителя 13, соединителя 12, что приведет к его преждевременному выходу из строя. Маленькая же результирующая сила (меньше P, Фиг. 4) может привести к поломке самого устройства крепления 14, из-за больших виброперемещений корпуса 1 КПА в устройстве крепления 14. Прижимное усилие P и P зависит от величины радиуса захватных элементов 15 (R), устройства крепления 14 (Фиг. 3, 4). Большему прижимному усилию P соответствует меньший радиус (R) захватных элементов 15, а меньшему прижимному усилию соответствует больший радиус (R) захватных элементов 15, кронштейна 14. Оптимальное значение прижимного усилия в зависимости от радиуса захватного элемента, предусмотренное конструкцией предлагаемого устройства, определяется из соотношения:
зэ
кпа
R=(0,7-0,95)R
зэ
Где R - радиус захватных элементов устройства крепления.
кпа
R - радиус цилиндрической монтажной поверхности корпуса КПА.
зэ
кпа
зэ
кпа
На Фиг. 3, 4 схематично показаны варианты исполнения захватных элементов 15, а именно: При R=0,7R (Фиг. 3). При R=0,95R (Фиг. 4)
Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности по критерию «Новизна». Предложенное техническое решение может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности по критерию «Промышленная применимость». При этом промышленный выпуск изделий по данной полезной модели возможен на оборудовании и с применением технологий массового производства. Полезность предложенного технического решения заключается в обеспечении надежности соединения, увеличении ресурса, что достигается оптимизацией геометрии.