Блок подачи топлива

Блок подачи топлива

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к блоку подачи топлива, т.е. карбюратору или системе впрыска топлива при низком давлении, для контроля подачи топливно-воздушной смеси в двигатель внутреннего сгорания. Блок подачи топлива включает в себя основной воздушный канал, который снабжен дроссельной заслонкой, установленной в нем, при этом дроссельная заслонка включает в себя дроссельный стержень, проходящий между двумя расположенными напротив друг друга сторонами стержня. Кроме того, изобретение относится к модулю управления блоком подачи топлива и его энергоснабжением и возможному взаимодействию с системой зажигания.

Уровень техники

Двигатели внутреннего сгорания двухтактного или четырехтактного типа обычно снабжены системой подачи топлива карбюраторного или инжекторного типа. В карбюраторе дроссельная заслонка карбюратора действует по требованию водителя таким образом, что полностью открытая дроссельная заслонка создает минимальное дросселирование в диффузоре карбюратора. Разрежение, создаваемое в диффузоре карбюратора проходящим воздухом, засасывает топливо в двигатель.

Карбюраторы диафрагменного типа являются особенно полезными в случае переносных применений двигателя, при которых двигатель может работать по существу в любом направлении, включая сверху вниз. Обычно подобные карбюраторы включают в себя топливный насос, который засасывает топливо из топливного бака и подает топливо к регулятору топливного давления через игольчатый клапан. Регулятор топливного давления обычно включает в себя камеру измерения расхода топлива, в которой находится топливо, поданное от топливного насоса, при этом камера измерения расхода топлива обычно отделена от атмосферы с помощью диафрагмы, которая регулирует давление топлива до постоянного давления. Игольчатый клапан открывает и закрывает топливный канал от топливного насоса к камере измерения расхода топлива при перемещении диафрагмы. Топливо доставляется из камеры измерения расхода топлива к основному воздушному каналу через основной канал и канал холостого хода. Основной канал ведет к основному соплу, расположенному в основном воздушном канале по текучей среде до дроссельной заслонки, тогда как канал холостого хода ведет к соплу холостого хода, расположенному по текучей среде сразу после дроссельной заслонки.

Местные условия окружающей среды, такие как температура и высота, также как нагрузка двигателя и используемый вид топлива, могут влиять на производительность двигателя. Например, двигатели, работающие в холодную погоду, требуют дополнительного топлива, поскольку холодные условия подавляют испарение топлива, при этом холодный воздух является более плотным и требует дополнительного топлива, чтобы достичь надлежащего соотношения топливо/воздух. На больших высотах воздух является менее плотным, при этом требуется меньше топлива, чтобы получить надлежащее соотношение топливо/воздух. Разное качество топлива также может влиять на соотношение воздух-топливо, например, за счет количества кислорода в топливе. Двигатель может также вести себя по-разному при старте, предпочтительно прогреве, при ускорении и при торможении. Все эти факторы оказывают влияние на количество топлива, требуемого для оптимального соотношения топливо-воздух; поэтому желательно легко влиять на соотношение воздух-топливо во время работы двигателя.

Традиционно, карбюраторные двигатели были снабжены стационарными соплами или соплами, регулируемыми вручную, чтобы регулировать соотношение воздух-топливо. Однако, поскольку возросли требования к пониженному потреблению топлива вместе с требованиями к более чистым выхлопным газам, были также предложены сопла, контролируемые электронным путем, например, за счет наличия электромагнитного клапана в канале между камерой замера расхода топлива и соплами в основном воздушном канале, как, например, в патенте США № 5732682. Хотя карбюраторы с электромагнитными клапанами являются эффективными в отношении сокращения вредных выбросов в атмосферу, они являются более дорогими и могут требовать больше времени для сборки, увеличивая за счет этого общие затраты, связанные с изготовлением карбюраторов. Другой проблемой использования топливных клапанов электромагнитного типа было возросшее потребление энергии.

В частности, когда двигатель работает на холостом ходу, создаваемая мощность является маленькой, и поэтому предпочтительно, чтобы можно было контролировать двигатель таким образом, чтобы потребление энергии оставалось низким во время холостого хода.

Одним параметром для контроля соотношения воздух-топливо является угловое положение дроссельной заслонки, которое может быть получено от датчика положения заслонки. Известный датчик положения заслонки включает в себя датчик Холла и магнит для определения полностью открытого положения двухстворчатой дроссельной заслонки, соответствующего полностью открытому состоянию дросселя двигателя внутреннего сгорания. Подвижный участок, снабженный магнитом, поворачивается вместе с дроссельной заслонкой и имеет конечное положение, соответствующее полностью открытому состоянию дроссельной заслонки. Выполнен и размещен датчика Холла цифрового типа, чтобы вырабатывать одно из двух возможных значений сигнала в зависимости от того, активируется ли он магнитом или не активируется. Магнит на подвижном участке расположен таким образом, чтобы активировать датчик Холла, когда подвижный участок находится в упомянутом конечном положении, за счет чего датчик Холла вырабатывает выходной сигнал, при этом выходной сигнал обрабатывается средством обработки сигнала. То что относится к датчику Холла, часто включает в себя и действующий датчик Холла, и усилитель на интегральных схемах (ИС).

Основным недостатком датчика положения дроссельной заслонки упомянутого выше типа является то, что он позволяет обнаружить только состояние полностью открытой дроссельной заслонки двигателя внутреннего сгорания, при этом не позволяя различить состояние частично открытой дроссельной заслонки и состояние холостого хода.

Обычный датчик положения дроссельной заслонки, который часто обозначают как детектор угла поворота, имеет также магнит, который поворачивается вместе с дроссельной заслонкой. В зависимости от угла магнита, напряженность магнитного поля будет изменяться с положением датчика Холла, при этом выходное напряжение датчика Холла непрерывно изменяется в соответствии с напряженностью магнитного поля, и также, следовательно, со степенью открытия дроссельной заслонки. Выходной сигнал датчика Холла может быть обработан с помощью средства обработки сигнала, чтобы быть переведенным в угол. Параметры датчика Холла изменяются, например, с изменением температуры, и, следовательно, может быть выполнен температурный датчик для измерения температуры датчика Холла так, чтобы применить правильную компенсацию к корректирующему средству при различных температурах датчика Холла. То что относится к датчику Холла, часто включает в себя как датчик Холла, так и усилитель на интегральных схемах (ИС).

Зачастую узлы подачи топлива, снабженные такими детекторами угла, являются дорогими и сложными и должны быть изготовлены, чтобы соответствовать требованиям конкретных применений, что означает, что они предлагаются только очень малым количеством поставщиков.

Краткое описание изобретения

Задача настоящего изобретения заключается в создании системы подачи топлива с малым потреблением топлива и малыми выбросами выхлопных газов. Эта задача решается посредством создания блока подачи топлива указанного выше типа, в котором модуль управления для подачи топлива установлен с одной из сторон вала блока подачи топлива. Модуль управления включает в себя датчик положения дроссельной заслонки для определения положения дроссельной заслонки, топливный клапан для контроля подачи топлива к основному воздушному каналу и, возможно, воздушный клапан для контроля подачи воздуха к основному воздушному каналу. Таким образом легче регулировать смесь воздух/топливо в двигателе для текущих условий, и, следовательно, потребление топлива снижается. Наличие надлежащей смеси воздух/топливо также позволяет получить более мощный двигатель, что очень предпочтительно, например, для инструмента с электроприводом, управляемого оператором, такого как цепные пилы.

Другой задачей изобретения является создание системы подачи топлива с низким потреблением энергии. Эта цель достигается с помощью топливного клапана и, возможно, также воздушного клапана для контроля подачи смеси воздух/топливо к двигателю внутреннего сгорания, по меньшей мере, один клапан которого снабжается энергией только при изменении состояния, т.е. при переключении из закрытого в открытое состояние или из открытого в закрытое состояние. Более конкретно, эта цель достигается с помощью клапана/клапанов электромагнитного типа, которые будут описаны далее. Малое потребление энергии является очень предпочтительным, поскольку тогда топливная система может снабжаться энергией от системы зажигания, что означает отсутствие необходимости, например, в батареи или в генераторе. Батарея или генератор добавляют изделию стоимость и вес, который не является благоприятным особенно для ручных или переносимых оператором инструментов с электроприводом. Отсутствие батареи или генератора также позволяет выполнить изделие с уменьшенными габаритами, что, конечно, является предпочтительным во многих случаях, и не только для изделий, переносимых оператором.

Еще одной задачей изобретения является создание системы подачи топлива с низким потреблением топлива и энергии, а также создание простого блока подачи энергии. Эта цель достигается наличием, по меньшей мере, нескольких из средств регулирования подачи смеси воздух/топлива к двигателю в модуле управления, при этом модуль управления установлен на узле подачи топлива, как определено выше. Таким образом, может быть использован блок подачи топлива стандартного типа, который может быть легко изготовлен по низкой цене любым изготовителем узлов подачи топлива. Наличие отдельного модуля управления также является полезным, если приходится заменять модуль управления или блок подачи топлива или при обслуживании системы подачи топлива.

Краткое описание чертежей

Далее изобретение будет описано более подробно посредством различных вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 - схематичный вид подачи топлива к диафрагменному карбюратору;

фиг. 2 и 3 - виды с разнесением деталей модуля управления, топливного клапана, первого варианта осуществления датчика положения дроссельной заслонки, клапана перепуска воздуха и основного корпуса карбюратора;

фиг. 4 - вид в перспективе модуля управления, на котором показан первый вариант осуществления датчика положения дроссельной заслонки;

фиг.5 - вид спереди модуля управления;

фиг.6 - вид сзади модуля управления;

Фиг. 7а и 7b - направляющая магнитного поля, которая является частью подвижного участка согласно первому варианту осуществления датчика положения дроссельной заслонки;

фиг. 8 - разрез клапана перепуска воздуха и первого варианта осуществления датчика положения дроссельной заслонки модуля управления, установленного на карбюраторе;

фиг. 9 - схематичный разрез топливного клапана;

фиг. 10а-10q - схематичные виды направляющей магнитного поля с конфигурацией согласно первому варианту осуществления датчика положения дроссельной заслонки;

фиг.11 - третий вариант осуществления датчика положения дроссельной заслонки; и

фиг. 12 - другой вид третьего варианта осуществления датчика положения дроссельной заслонки.

Подробное описание предпочтительного варианта осуществления изобретения

Фиг. 1 представляет собой схематичный вид, на котором показан блок подачи топлива в виде диафрагменного карбюратора. Основной корпус 1 карбюратора имеет основной воздушный канал 3, проходящий со стороны 23 воздушного впускного отверстия до стороны 24 выпускного воздушного отверстия. Воздух засасывается со стороны 23 впускного воздушного отверстия основного корпуса 1 через воздушную заслонку 10, диффузор 11 и направляется дроссельным клапаном 8, 9 по направлению к стороне 24 выпускного воздушного отверстия основного корпуса 1, как указано стрелками. Как видно на фиг. 2 и 3, основной корпус 1 имеет шесть сторон; сторона 23 впускного воздушного отверстия противоположна стороне 24 выпускного воздушного отверстия, сторона 4 топливного насоса противоположна стороне 5 регулятора топлива, и первая сторона 6 вала противоположна второй стороне 7 вала. Дроссельный клапан 8, 9 и воздушная заслонка 10 предпочтительно являются заслонками двухстворчатого типа со стержнем заслонки и пластиной заслонки, при этом дроссельная пластина обозначена ссылочной позицией 9, а стержень дроссельной заслонки обозначен ссылочной позицией 8. Расточное отверстие для стержня 8 дроссельной заслонки обозначено ссылочной позицией 110, при этом расточное отверстие для воздушной заслонки обозначено ссылочной позицией 111.

Топливный насос 20 размещен на стороне 4 топливного насоса основного корпуса и засасывает топливо из топливного бака 22. Топливный насос может быть известным диафрагменным насосом с контролируемой пульсацией топлива, управляемым импульсом давления, создаваемым картером двигателя, к которому карбюратор подает смесь воздуха и топлива. Топливный насос 20 доставляет топливо через игольчатый клапан 21 к камере 18 замера расхода топлива топливного регулятора 17, размещенного на противоположной стороне 5 топливного регулятора.

Топливодозирующая камера 18 отделена от атмосферного давления диафрагмой 19 и может удерживать заданное количество топлива. Канал 27 из топливодозирующей камеры 18 ведет к топливному клапану 60. Топливный клапан 60 открывает или закрывает место соединения между топливодозирующей камерой 18 и топливными трубопроводами 28, 29, ведущими к основному воздушному каналу 3. Наименьший канал 28 ведет к соплу 12 холостого хода, расположенному ниже по потоку от дроссельного клапана 8, 9, при этом более крупный канал 29 ведет к основному соплу 13, расположенному выше по потоку от дроссельной заслонки. За счет изменения давлений в основном воздушном канале 3, когда двигатель работает, топливо засасывается из топливодозирующей камеры 18 через основное сопло 13 и сопло 12 холостого хода; несомненно, когда топливный клапан 60 закрыт, засасывание топлива из топливодозирующей камеры 18 предотвращено. Когда дроссельная заслонка закрыта, топливо засасывается из сопла 12 холостого хода, при этом когда дроссельный клапан 8, 9 полностью открыт, топливо засасывается и из сопла 12 холостого хода, и из основного сопла 13, однако, поскольку больший топливный трубопровод 29, ведущий к основному соплу 13, значительно шире, чем более тонкий топливный трубопровод 28, ведущий к соплу 12 холостого хода, сопло 12 холостого хода почти не влияет на подачу топлива во время полностью открытого состояния дроссельной заслонки.

Топливный клапан 60 управляется электронным блоком 100 управления, который принимает входные сигналы датчика, такие как положение дроссельной заслонки от датчика (датчиков) 30; 300 положения дроссельной заслонки, скорость двигателя от датчика (датчиков) 101 скорости двигателя, и избирательно от дополнительного датчика (датчиков) 102, таких как, например, датчик (датчики) температуры. Электронный блок 100 управления может использовать эти входные сигналы от датчиков, чтобы решать, когда открывать или закрывать топливный клапан 60. Электронный блок 100 управления может также управлять клапаном 40 перепуска воздуха для перепуска воздуха над дроссельным клапаном 8, 9.

Электронный блок 100 управления размещен также, чтобы передавать информацию на систему зажигания двигателя внутреннего сгорания, информацию, которая получена от отслеживания состояния, по меньшей мере, одного из средств 30; 300, 40, 60, причем система зажигания выполнена с возможностью регулирования установки опережения зажигания с учетом упомянутой информации.

Электронный блок 100 управления также может быть размещен, чтобы передавать информацию к системе зажигания двигателя внутреннего сгорания, информацию, полученную от отслеживания состояния средств 30; 300 определения положения дроссельной заслонки, причем система зажигания выполнена с возможностью регулирования установки опережения зажигания с учетом упомянутой информации.

Система зажигания может быть выполнена с возможностью регулирования установки опережения зажигания в режиме холостого хода двигателя внутреннего сгорания для того, чтобы регулировать число оборотов холостого хода.

Как видно на фиг.2 и 3, топливный клапан 60, основные детали клапана 40 перепуска воздуха и датчик 30; 300 положения дроссельной заслонки предпочтительно установлены в модуле 2 управления. Предпочтительно электронный блок 100 управления (показанный только на фиг.1) и соответствующие электрические составляющие элементы, например конденсатор (конденсаторы), также установлены в модуле 2 управления, за счет чего модуль 2 управления может быть собран отдельно от карбюратора, то есть на отдельных производственных линиях. Модуль 2 управления установлен со второй стороны 7 вала, однако его можно установить на первой стороне 6 вала или на стороне 5 регулятора топлива, так что путь топливных трубопроводов 27, 28, 29 в основном корпусе 1 должен быть изменен. Модуль 2 управления предпочтительно состоит из одного единичного блока, хотя он может быть разделен на несколько блоков, при этом каждый блок может быть установлен на различных сторонах 4, 5, 6, 7, блока 1 подачи топлива.

В отношении топливного клапана 60 и клапана 40 перепуска воздуха, описанных ниже, направление «передний» и «задний» относятся к основному корпусу 1 карбюратора, где термин «передний» относится к элементам на торце, обращенном к основному корпусу 1, при этом «задний» относится к элементам, расположенным на противоположном торце.

Топливный клапан

Теперь будет описан топливный клапан 60 со ссылкой на фиг. 1-3, 5, 6 и 9. Топливный клапан 60 включает в себя корпус 73 клапана с камерой 63, проходящей вдоль оси, плунжер 61, подвижный вдоль оси и включающий в себя постоянный магнит 62, приводное электромагнитное средство 68а, 69b для приложения магнитной силы, чтобы переключать плунжер 61 между открытым и закрытым положением при подаче напряжения, и два противоположно расположенных ферромагнитных элемента 66, 67 на каждом продольном конце камеры 63.

Проходящая вдоль оси камера 63 проходит в направлении от основного корпуса 1 и имеет два противоположно расположенных седла 64, 65 клапана, ограничивающих осевое перемещение плунжера 61, при этом переднее седло 64 клапана на продольном конце, обращенном к основному корпусу 1, и заднее седло 65 клапана на противоположном продольном конце. На продольном конце, обращенном к основному корпусу 1, выполнены также два канала, первый канал 71 и второй канал 72, причем один из них, 72, работает как впускной канал топливного клапана, а другой, 71, как выпускной канал топливного клапана 60. Каналы соединены друг с другом по текучей среде, когда топливный клапан 60 открыт, образуя между собой проход для текучей среды.

Первый канал 71, предпочтительно впускной канал, выполнен как отверстие в переднем седле 64 клапана и соединяет топливный трубопровод 27, который имеет соединительное отверстие со второй стороны 7 вала основного корпуса 1. Передний конец плунжера 61 имеет поперечное сечение, выполненное с возможностью закрытия отверстия первого канала 71. Первый канал 71 предпочтительно является каналом с круглым поперечным сечением, соединяющим с топливным трубопроводом 27.

Второй канал 72, предпочтительно выпускной канал, выполнен рядом с передним седлом 64 клапана и соединяет с топливными трубопроводами 28, 29, которые имеют общее соединяющее отверстие на второй стороне 7 вала основного корпуса 1.

На каждом клапанном седле 64, 65 имеется ферромагнитный элемент 66, 67, передний ферромагнитный элемент 66 и задний ферромагнитный элемент 67, предпочтительно, в виде железных сердечников. Эти ферромагнитные элементы 66, 67 служат для обеспечения двух устойчивых положений заслонки, открытого положения, когда плунжер 61 упирается в заднее клапанное седло 65, и закрытого положения, когда плунжер 61 упирается в переднее клапанное седло 64. При закрытом положении передний конец плунжера 61 закрывает первый канал 71 на переднем клапанном седле 64, предотвращая вытекание текучей среды между первым 71 и вторым 72 каналами.

Передний ферромагнитный элемент 66, по меньшей мере, частично окружает канал первого канала 71 предпочтительно в виде железной трубки вокруг канала. То есть, предпочтительно передний ферромагнитный элемент 66 образует секцию канала первого канала 71.

Магнит 62 плунжера 61 представляет собой, по меньшей мере, секцию плунжера 61; предпочтительно весь плунжер 61 представляет собой магнит 62. Магнит 62 плунжера 61 является магнитно ориентированным в продольном направлении с передним магнитным полюсом 62а, обращенным к переднему клапанному седлу 64, который взаимодействует с передним ферромагнитным элементом 66, и с задним магнитным полюсом 62b, обращенным к заднему клапанному седлу 65, который взаимодействует с задним ферромагнитным элементом 67. Магнитные силы между магнитом 62 и, соответственно, ферромагнитными элементами 66, 67 управляются таким образом, что магнитная сила между передним полюсом 62а и передним ферромагнитный элементом 66 больше, чем магнитная сила между задним полюсом 62b и задним ферромагнитный элементом 67, когда плунжер 61 упирается в переднее клапанное седло 64, и таким образом, что магнитная сила между задним полюсом 62b и задним ферромагнитным элементом 67 больше, чем магнитная сила между передним полюсом 62а и передним ферромагнитным элементом 66, когда плунжер 61 упирается в заднее клапанное седло 65.

Магнитные силы между магнитом 62 и, соответственно, ферромагнитными элементами 66, 67 регулируются путем их дистанцирования от непосредственного контакта друг с другом, отделяя их с помощью переднего и, соответственно, заднего немагнитного материала 69, 70 переднего и, соответственно, заднего клапанных седел 64, 65. Основной причиной этого является необходимость устранения непосредственного контакта между ферромагнитными элементами 66, 67 и магнитом 62, поскольку магнитная сила между ферромагнитным элементом и магнитом возрастает экспоненциально, чем ближе они находятся; следовательно, за счет их дистанцирования крутизна кривой силы, действующей между ними, не является такой крутой, как если бы они были в непосредственном контакте, поэтому допуски при изготовлении не должны быть такими большими, как если бы они не были дистанцированы. Следует отметить, что дистанцирование может быть выполнено за счет наличия немагнитного материала на соответствующем конце плунжера 61 вместо помещения ферромагнитного элемента 66, 67 в клапанные седла 64, 65. Если дистанцирующий изолирующий материал является слишком тонким, то существует риск его износа, за счет чего может чрезмерно увеличиться магнитная сила. Предпочтительно дистанцирующий материал является полимером, имеющим толщину от 0,3 до 3 мм, более предпочтительно от 0,5 до 2 мм.

Плунжер предпочтительно является цилиндрическим с диаметром от 2 до 12 мм, более предпочтительно от 3 до 8 мм, и предпочтительно имеет длину, которая больше, чем диаметр.

Электромагнитное приводное средство 68а, 68b образовано двумя соленоидными катушками 68а, 68b, намотанными вокруг проходящей вдоль оси камеры 63 корпуса 73 клапана. Соленоидные катушки 68а, 68b намотаны с противоположными относительно друг друга направлениями обмоток, причем первая 68а из двух соленоидных катушек 68а, 68b предназначена для переключения открытого в закрытое положение, а вторая 68b - для переключения из закрытого в открытое положение. Можно использовать одну или более соленоидных катушек 68а, 68b, намотанных в одном и том же направлении, и вместо переключения направления тока переключать между двумя положениями. Следует отметить, что нет необходимости подавать напряжение на соленоидные катушки 68а, 68b, чтобы удерживать плунжер 61 в любом из двух устойчивых положений, так что топливный клапан 60 является бистабильным.

Клапан перепуска воздуха

Теперь будет описан клапан 40 перепуска воздуха со ссылкой на фиг. 2-3, 5, 6 и 8. Клапан 40 перепуска воздуха включает в себя корпус 52 клапана с проходящей вдоль оси камерой 43, подвижный вдоль оси плунжер 41, включающий в себя постоянный магнит 42, электромагнитное приводное средство 48а, 48b для воздействия магнитной силой, чтобы переключать плунжер 41 между открытым и закрытым положениями, когда подается напряжение, и два противоположно расположенных ферромагнитных элемента 46, 47 на каждом продольном конце камеры 43.

Проходящая вдоль оси камера 43 проходит в направлении от основного корпуса 1 и имеет два противоположно расположенных клапанных седла 44, 45, ограничивающих осевое перемещение плунжера 41, переднее клапанное седло 44 на продольном конце, обращенном к основному корпусу 1, и заднее клапанное седло 45 на противоположном продольном конце.

Плунжер 41 включает в себя переднюю секцию 54, изготовленную из немагнитного материала, предпочтительно полимерного материала, и заднюю секцию 55, причем задняя секция 55 включает в себя магнит 42. Передняя секция 54 выступает через отверстие 51 в клапанном седле в переднее клапанное седло 44, при этом отверстие 51 в клапанном седле имеет достаточно большое поперечное сечение, чтобы передняя секция 54 выступала через него, но достаточно маленькое, чтобы предотвратить выступание задней секции 55.

Пластина 9 дроссельной заслонки имеет отверстие 25 пластины заслонки на ободе пластины 9 заслонки, при этом основной корпус 1 карбюратора имеет расточное отверстие 26, ведущее к основному воздушному каналу 3, таким образом, что, если плунжер 41 и дроссельный клапан 8, 9 находятся в своих закрытых положениях, передний конец 53 передней секции 54 плунжера выполнен с возможностью в основном заполнять отверстие 25 пластины заслонки. Когда плунжер находится в своем закрытом положении, передний конец 53 отводится из отверстия 25 пластины заслонки, разрешая протекать потоку перепускного воздуха через дроссельный клапан 8, 9, даже когда он закрыт.

Площадь отверстия 25 пластины заслонки предпочтительно составляет от 1 до 12 мм², более предпочтительно от 2 до 8 мм².

На каждом клапанном седле 44, 45 имеется ферромагнитный элемент 46, 47, передний ферромагнитный элемент 46 и задний ферромагнитный элемент 47 предпочтительно в виде железных сердечников. Эти ферромагнитные элементы 46, 47 служат для обеспечения двух устойчивых положений заслонки, открытого положения, когда задняя секция 55 плунжера 41 упирается в заднее клапанное седло 45, и закрытого положения, когда задняя секция 55 плунжера 41 упирается в переднее клапанное седло 44.

Передний ферромагнитный элемент 46, по меньшей мере, частично окружает отверстие 51 в клапанном седле предпочтительно в виде железной трубки вокруг отверстия. То есть, предпочтительно передний ферромагнитный элемент 46 создает, по меньшей мере, секцию отверстия.

Магнит 42 плунжера 41 представляет собой, по меньшей мере, часть задней секции 55, предпочтительно почти всю заднюю секцию 55, не считая переднего конца задней секции 55, который предпочтительно выполнен из немагнитного материала, выполняя функцию переднего дистанцирующего элемента 49, отводящего магнит 42 от переднего ферромагнитного элемента 46. Магнит 42 является магнитно ориентированным в продольном направлении, с передним магнитным полюсом 42а, обращенным к переднему клапанному седлу 44 и который взаимодействует с передним ферромагнитным элементом 46, и задним магнитным полюсом 42b, обращенным к заднему клапанному седлу 45 и который взаимодействует с задним ферромагнитным элементом 47. Магнитные силы между магнитом 42 и, соответственно, ферромагнитным элементом 46, 47 регулируются таким образом, что магнитная сила между передним полюсом 42а и передним ферромагнитным элементом 46 больше, чем магнитная сила между задним полюсом 42b и задним ферромагнитным элементом 47, когда плунжер 41 упирается в переднее клапанное седло 44, и таким образом, что магнитная сила между задним полюсом 42b и задним ферромагнитным элементом 47 больше, чем магнитная сила между передним полюсом 42а и передним ферромагнитным элементом 46, когда плунжер 41 упирается в заднее клапанное седло 45. Передняя секция 54 плунжера 41 предпочтительно выполнена из немагнитного материала, более предпочтительно из полимерного материала.

Магнитные силы между магнитом 42 и, соответственно, ферромагнитным элементом 46, 47 регулируются путем их дистанцирования от непосредственного контакта друг с другом. Поэтому заднее клапанное седло 45 содержит задний дистанцирующий немагнитный материал 50 перед задним ферромагнитным элементом 47. Нет необходимости покрывать переднее клапанное седло 44 немагнитным материалом, поскольку передний конец задней секции, который контактирует с передней стенкой седла, является немагнитным. Основной причиной для этого является необходимость избегания непосредственного контакта между ферромагнитным элементом 46, 47 и магнитом 42, поскольку магнитная сила между ферромагнитным элементом и магнитом увеличивается экспоненциально, чем ближе они находятся; следовательно, за счет их дистанцирования кривизна кривой силы, действующей между ними, не является настолько крутой, как если бы они находились в непосредственном контакте, по этой причине допуски при производстве не должны быть такими большими, как если бы они не были дистанцированы. Следует заметить, что, несомненно, дистанцирование могло бы быть обеспечено за счет наличия немагнитного материала на любом из клапанных седел 44, 45 или на контактирующем участке плунжера 41. Если дистанцирующий изолирующий материал является слишком тонким, существует риск, что он износится, за счет чего чрезмерно возрастет магнитная сила. Предпочтительно дистанцирующий материал является полимером с толщиной от 0,3 до 3 мм, более предпочтительно от 0,5 до 2 мм.

Задняя секция 55 плунжера 41 предпочтительно является цилиндрической с диаметром в диапазоне от 2 до 12 мм, более предпочтительно от 3 до 8 мм, и предпочтительно с длиной, которая больше, чем диаметр.

Электромагнитное приводное средство 48а, 48b образовано двумя соленоидными катушками 48а, 48b, которые намотаны вокруг проходящей вдоль оси камеры 43 корпуса 52 клапана. Соленоидные катушки 48а, 48b намотаны c противоположными относительно друг друга направлениями обмоток, причем первая 48а из двух соленоидных катушек 48а, 48b выполнена для переключения из открытого в закрытое положение, а вторая 48b - для переключения из закрытого в открытое положение. Можно использовать одну или более соленоидных катушек 48а, 48b, намотанных в одном и том же направлении, и вместо переключения направления тока переключать между двумя положениями. Следует отметить, что нет необходимости подавать напряжение на соленоидные катушки 48а, 48b, чтобы удержать плунжер 41 в любом из двух устойчивых положений, так что клапан перепуска 40 воздуха является бистабильным.

Потребление энергии клапаном перепуска воздуха остается низким, поскольку на него следует подавать напряжение, только если происходит переключение между закрытым и открытым положениями. Имея бистабильный клапан перепуска воздуха, который потребляет мало энергии, его можно активно использовать во время холостого хода, чтобы компенсировать влияние на эксплуатационные качества двигателя различных условий, таких как, например, качество топлива, давление воздуха, состояние воздушного фильтра, внутреннее трение и т.п. При старте машины, использующей клапан перепуска воздуха, можно помочь старту, держа клапан перепуска воздуха открытым. Также несомненно, что наличие бистабильного клапана перепуска воздуха, как описанный выше, является выгодным для потребления энергии устройством, в котором он используется.

Датчик положения дроссельной заслонки

Теперь со ссылкой на фиг. 1-8 и 10а-q будет более подробно объяснен датчик 30 положения дроссельной заслонки. Как показано на фиг. 2-3 и 5-8, датчик 30 положения дроссельной заслонки по первому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя подвижный участок 34, который по существу имеет форму колпачка, разделенного на половинки вдоль центральной плоскости. Подвижный участок 34 является подвижным относительно блока 1 подачи топлива и неподвижного участка 33, показанного на фиг. 2-6 и 8, при этом подвижный участок 34 соединен со стержнем 8 дроссельной заслонки, как показано на фиг. 8. Стержень 8 дроссельной заслонки неподвижно соединен с пластиной 9 дроссельного клапана 8, 9 карбюратора двигателя внутреннего сгорания. Вместо карбюраторов могут быть использованы блоки 1 подачи топлива другого типа, например системы впрыска при низком давлении. Датчик 30 положения дроссельной заслонки предпочтительно соединен с выступающим концом стержня 8 дроссельной заслонки с одной стороны блока 1 подачи топлива, как показано на фиг. 8. Однако датчик 30 положения дроссельной заслонки может быть также соединен с двумя концами стержня 8 дроссельной заслонки или с некоторым другим средством, которое поворачивается в ответ, например, на действие дроссельного рычага.

Стержень 8 заслонки является деталью дроссельного клапана 8, 9 и неподвижно соединен с пластиной 9 дроссельной заслонки. Дроссельный клапан 8, 9, показанный на фиг.1 и 8, является клапаном двухстворчатого типа и имеет два конечных положения, представляющих собой открытое и закрытое положения, причем эти положения, в свою очередь, соответствуют состояниям холостого хода и полного открытия дроссельной заслонки двигателя внутреннего сгорания. В первом варианте осуществления настоящего изобретения конечные положения отделены угловым расстоянием приблизительно в 75°, хотя очевидно, что это расстояние может быть изменено. Между двумя конечными положениями находится диапазон состояния частичного открытия дроссельной заслонки.

Подвижный участок 34 и стержень 8 заслонки могут быть неподвижно соединены или соединены через элементы передачи движения, чтобы иметь согласованное движение. Это означает, что между стержнем 8 заслонки и подвижным участком 34 могут быть зубчатые передачи или другие элементы для передачи перемещения стержня 8 заслонки, позволяя подвижному участку 34 поворачиваться на большее или меньшее угловое расстояние относительно стержня 8 заслонки. Подвижный участок 34, например, может быть размещен, чтобы поворачиваться на 180° между двумя конечными положениями стержня 8 заслонки и дроссельного клапана 8, 9. Подобные элементы передачи движения не показаны на чертежах.

Неподвижный участок 33 закреплен относительно подвижного участка 34 и снабжен парами, состоящими из одного средства 31, вырабатывающего магнитный поток, и одного сенсорного магнитного элемента 32. Сенсорный магнитный элемент 32 активируется магнитным потоком от средства 31, вырабатывающего магнитный поток, из одной и той же пары, если магнитный поток не заслоняется направляющей 35 магнитного потока.

Направляющая магнитного потока 35 соединена с подвижным участком 34 или с его частью. Направляющая 35 магнитного потока по упомянутому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя пять зубцов 36а-е, как показано на фиг. 7а-b, и поворачивается вместе с подвижным участком 34 между двумя конечными положениями дроссельного клапана 8, 9 вдоль по существу круговой траектории движения. В альтернативном варианте траектория движения может быть размещена так, чтобы быть по существу линейной. Зубцы 36а-е направляющей 35 магнитного потока заслоняют и таким образом ослабляют магнитную индукцию на сенсорном магнитном элементе 32 от магнитного потока, поступающего от средства 31, вырабатывающего магнитный поток. В альтернативном варианте зубцы 36а-е могут быть размещены, чтобы усиливать магнитную индукцию на сенсорном магнитном элементе 32. В такой конфигура