CN103115186B - 一种开关电磁阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开关电磁阀，所述双线圈开关电磁阀包括阀体以及与阀体输入端连接的保护装置；所述线圈总成包括线圈骨架、大电阻维持线圈和小电阻动作线圈，所述维持线圈和动作线圈的四根进线穿出外壳后连接保护装置，保护装置的输入端通过联接器连接电源；所述保护装置包括依次连接的限流模块、电源模块、分流模块以及控制模块，所述控制模块的输出端与动作线圈的一端连接，动作线圈的另一端连接电源；所述维持线圈的一端连接电源，维持线圈的另一端接地。本发明在保证阀体正常可靠工作的基础上，避免了电磁力的损失，解决了由于长时间通电而产生大量热量烧坏阀体现象的发生，提高了工作可靠性以及使用寿命，为汽车的安全行驶提供可靠保障。

Description

一种开关电磁阀

技术领域

本发明属于发动机燃油控制系统领域，特别是该系统中一种开关电磁阀。

背景技术

发动机燃油控制系统领域中的开关电磁阀是一种应用较为普遍的通过电磁力控制负载的器件，常见的开关电磁阀通常包括设置在壳体内的线圈以及设置在线圈中心的阀芯，阀芯一端设置有复位弹簧，阀芯的另一端用于连接受控器件。其工作原理是：当线圈得电时产生磁场，从而带动线圈内的阀芯克服弹簧的弹力而产生位移，从而达到控制负载的目的；开关电磁阀在断电情况下，阀芯则失去磁场力的作用靠弹簧的回复力进行复位。

现有的开关电磁阀结构都较为简单，根据使用环境的不同，分为两种工作模式：一种是常开状态，即开关电磁阀在通电的瞬间阀芯动作，动作一定时间后，无论开关电磁阀是否得电阀芯均复位；另一种是常闭状态，即开关电磁阀需要长时间通电才能维持阀芯一直动作，从而保证受控器件的持续工作，因此常闭式开关电磁阀应用较为广泛。

但是常闭式开关电磁阀的线圈由于长时间通电会产生大量的热量，从而使线圈的阻值增加、磁场力减弱、吸合力下降，严重时还会导致线圈烧坏短路，致使开关电磁阀的失效，给汽车的安全行驶带来故障隐患。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种开关电磁阀，在实现常闭式控制的前提下，避免线圈长时间通电产生大量热量而导致开关电磁阀烧毁现象的发生，为汽车的安全行驶提供可靠保障。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种开关电磁阀，所述双线圈开关电磁阀包括阀体以及与阀体输入端连接的保护装置；

所述阀体包括外壳以及设置在外壳内的线圈总成，线圈总成的中心设置有带动受控器件动作的阀芯，阀芯与一端设置在外壳的弹簧连接；所述线圈总成包括设置在外壳内的线圈骨架，线圈骨架靠近阀芯的一侧设置有大电阻维持线圈，维持线圈与外壳内壁之间设置有小电阻动作线圈，所述维持线圈和动作线圈的四根进线穿出外壳后连接保护装置，保护装置的输入端通过联接器连接电源；

所述保护装置包括限流模块、电源模块、分流模块以及控制模块，所述限流模块的输入端通过联接器连接电源，限流模块的输出端连接电源模块的输入端，电源模块的输出端连接分流模块的输入端，分流模块的输出端连接控制模块的输入端，控制模块的输出端与动作线圈的一端连接，动作线圈的另一端连接电源；所述维持线圈的一端连接电源，维持线圈的另一端接地。

所述限流模块的具体结构为：所述限流模块包括第一二极管和第一电阻，所述第一二极管的正极通过联接器连接电源，第一二极管的负极连接第一电阻的一端，第一电阻的另一端连接电源模块的输入端。

所述电源模块的具体结构为：所述电源模块包括稳压管、第一电容和第二电容，所述稳压管的输入端连接第一电阻，稳压管的输出端连接分流模块；所述第一电容连接在稳压管的输入端与地之间，第二电容连接在稳压管的输出端与地之间。

所述分流模块的具体结构为：所述分流模块包括并联连接的第二电阻和第二二极管，所述第二二极管的负极分别与稳压管的输出端以及控制模块的输入端连接，第二二极管的正极接地。

所述控制模块的具体结构为：所述控制模块包括第三二极管、第三电阻、第三电容、第四电阻、第五电阻、第一三极管、第四电容、第四二极管、第六电阻、第二三极管、继电器以及受继电器控制的开关；所述第三二极管的负极、第四二极管的负极、第三电阻的一端、第五电阻的一端与继电器的一端相接后与第二二极管的负极连接；所述第三电容的正极分别与第三二极管的正极、第三电阻的另一端以及第四电阻的一端相接，第三电容的负极接地；所述第一三极管的基极连接第四电阻的另一端，第一三极管的发射极连接第五电阻的另一端，第一三极管的集电极经第四电容接地；第四电容的负极接地，第四电容的正极连接第六电阻的一端；所述第二三极管的基极连接第六电阻的另一端，第二三极管的集电极分别与第四二极管的正极与继电器的另一端连接，第二三极管的发射极接地；所述开关的一端接地，另一端连接动作线圈。

由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。

本发明所述阀体的线圈总成采用双线圈结构以及线圈总成的输入端采用保护装置控制线圈进行工作状态的转换，在保证阀体正常可靠工作的基础上，避免了电磁力的损失，又能够解决由于长时间通电而产生大量热量烧坏阀体现象的发生，提高了本发明的工作可靠性以及使用寿命，为汽车的安全行驶提供可靠保障。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明所述阀体的结构示意图。

图3为本发明所述线圈总成的结构图。

图4为本发明所述保护装置的电路图。

其中：1.联接器，2.保护装置，3.阀体，4.阀芯，5.弹簧，6.防尘罩，10.外壳，11.线圈总成，12.腰型孔，13.轭铁，14.铜管，15.线圈骨架；21.限流模块，22.电源模块，23.分流模块，24.控制模块；

电路图中：D1.第一二极管, D2.第二二极管，D3.第三二极管，D4.第四二极管，R1.第一电阻，R2.第二电阻，R3.第三电阻，R4.第四电阻，R5.第五电阻，R6.第六电阻，V1.稳压管，C1.第一电容，C2.第二电容，C3.第三电容，C4.第四电容，Q1.第一三极管，Q2.第二三极管，RE.继电器，K1.开关，L1.动作线圈，L2.维持线圈。

具体实施方式

下面将结合具体实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。

一种开关电磁阀，如图1所示，包括联接器1、保护装置2和阀体3，联接器的输入端连接电源，联接器的输出端连接保护装置的输入端，保护装置的输出端连接阀体的输入端，阀体的阀芯连接受控器件。

阀体3如图2所示，包括外壳10、线圈总成11、轭铁13、铜管14、阀芯4以及弹簧5。线圈总成11的结构如图3所示，包括线圈骨架15、维持线圈L2和动作线圈L1，线圈骨架15设置在外壳内，维持线圈L2和动作线圈L1设置在线圈骨架15，动作线圈L1紧贴外壳内壁，维持线圈L2设置在动作线圈L1内；维持线圈L2采用大电阻线圈制作，动作线圈L1采用小电阻线圈制作，维持线圈L2和动作线圈L1的四根进线穿出外壳10后连接保护装置2的输出端；线圈总成通过固定连接在外壳一端的轭铁压紧在外壳内。铜管14靠近维持线圈L2的内圈设置，阀芯4部分设置在铜管14内，阀芯的一端伸入铜管外，用于连接受控器件。弹簧的外端连接弹簧5的一端，弹簧5的另一端设置在外壳10上，弹簧用于在线圈总成失电时复位阀芯。

阀体3的外壳10上设置有腰型孔12，便于将阀体安装在受控器件的主体上。阀体3外壳10外侧设置有防尘罩6，用于覆盖阀芯和弹簧，防止尘土污染阀体。

保护装置的电路图如图4所示，包括限流模块21、电源模块22、分流模块23以及控制模块24，所述限流模块的输入端通过联接器连接电源Vcc，限流模块的输出端连接电源模块的输入端，电源模块的输出端连接分流模块的输入端，分流模块的输出端连接控制模块的输入端，控制模块的输出端与动作线圈L1的一端连接，动作线圈L1的另一端连接电源Vcc；所述维持线圈L2的一端连接电源Vcc，维持线圈L2的另一端接地。

其中限流模块21包括第一二极管D1和第一电阻R1，所述第一二极管D1的正极通过联接器连接电源Vcc，第一二极管D1的负极连接第一电阻R1的一端，第一电阻R1的另一端连接电源模块的输入端。

电源模块22包括稳压管V1、第一电容C1和第二电容C2，所述稳压管V1的输入端连接第一电阻R1，稳压管V1的输出端连接分流模块23；所述第一电容C1连接在稳压管V1的输入端与地之间，第二电容C2连接在稳压管V1的输出端与地之间。第一电容C1与第二电容C2作为稳压管V1的旁路电容，用于滤除干扰信号。

分流模块23包括并联连接的第二电阻R2和第二二极管D2，所述第二二极管D2的负极分别与稳压管V1的输出端以及控制模块的输入端连接，第二二极管D2的正极接地。

控制模块24包括第三二极管D3、第三电阻R3、第三电容C3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一三极管Q1、第四电容C4、第四二极管D4、第六电阻R6、第二三极管Q2、继电器RE以及受继电器控制的开关K1。所述第三二极管D3的负极、第四二极管D4的负极、第三电阻R3的一端、第五电阻R5的一端与继电器RE的一端相接后与第二二极管D2的负极连接；所述第三电容C3的正极分别与第三二极管D3的正极、第三电阻R3的另一端以及第四电阻R4的一端相接，第三电容C3的负极接地；所述第一三极管Q1的基极连接第四电阻R4的另一端，第一三极管Q1的发射极连接第五电阻R5的另一端，第一三极管Q1的集电极经第四电容C4接地；第四电容C4的负极接地，第四电容C4的正极连接第六电阻R6的一端；所述第二三极管Q2的基极连接第六电阻R6的另一端，第二三极管Q2的集电极分别与第四二极管D4的正极与继电器RE的另一端连接，第二三极管Q2的发射极接地；所述开关K1的一端接地，另一端连接动作线圈L1。

本发明的工作原理如下所述。

联接器1接通电源，电流经保护装置2控制后对线圈总成11供电，动作线圈L1与维持线圈L2同时产生电磁力，使阀芯4克服弹簧的弹力运动，将阀芯4吸合到底，吸合过程中动作线圈L1起主要作用。

当阀芯完全吸合后，动作线圈L1在保护装置2的作用下断开，维持线圈L2则一直通电工作，使得阀芯4仍然吸合到阀体3底部。当外部电源全部断开时，维持线圈L2断电，阀芯4在弹簧5的回复力下复位。

维持线圈L2电阻大，产生的热量小，开关电磁阀可以连续长时间工作，且不会出现由于大电流产生的热量而被烧坏现象的发生，从而提高了本发明的工作可靠性。

保护装置的具体控制过程为：

当保护装置接通电源Vcc时，电源Vcc经限流模块限流后，输出端给电源模块；第一二极管D1的作用可以在电源正负极接反的情况下，不烧坏元器件，起到限流的作用。

经限流后的电源Vcc经稳压管V1稳压后输出给分流模块；本实施例中电源电压Vcc采用 24V，经稳压管V1后变为12V，向后面电路与继电器RE提供工作电压。

分流模块将电压分为两路分别控制动作线圈和维持线圈进行动作。分流模块中的第二二极管D2用于消除动作线圈L1与维持线圈L2在断电时产生的反向电动势。

分流模块输出的用于控制动作线圈的电压输出给控制模块，对控制模块的第三电阻R3与第三电容C3充电，同时使第一三极管Q1导通，导通的第一三极管Q1对第四电容C4进行充电。当第二三极管Q2导通时，稳压管V1的输出端Vout与继电器RE到地接通。继电器RE工作，使得继电器控制开关K1从常闭状态断开。从而使电源Vcc与动作线圈L1与地断开，即动作线圈L1失电。而维持线圈L2则始终处于通电工作状态。控制模块中的第三二极管D3用于消除掉第三电容C3上的电荷，第四二极管D4用于消除继电器RE在断电时产生的反向电动势。

Claims (5)

1.一种开关电磁阀，其特征在于：包括阀体（3）以及与阀体（3）输入端连接的保护装置（2）；

所述阀体（3）包括外壳（10）以及设置在外壳内的线圈总成（11），线圈总成的中心设置有带动受控器件动作的阀芯（4），阀芯与一端设置在外壳的弹簧（5）连接；所述线圈总成（11）包括设置在外壳内的线圈骨架（15），线圈骨架靠近阀芯的一侧设置有大电阻维持线圈（L2），维持线圈（L2）与外壳内壁之间设置有小电阻动作线圈（L1），所述维持线圈（L2）和动作线圈（L1）的四根进线穿出外壳后连接保护装置，保护装置的输入端通过联接器连接电源；

所述保护装置包括限流模块（21）、电源模块（22）、分流模块（23）以及控制模块（24），所述限流模块的输入端通过联接器连接电源（Vcc），限流模块的输出端连接电源模块的输入端，电源模块的输出端连接分流模块的输入端，分流模块的输出端连接控制模块的输入端，控制模块的输出端与动作线圈（L1）的一端连接，动作线圈（L1）的另一端连接电源（Vcc）；所述维持线圈（L2）的一端连接电源（Vcc），维持线圈（L2）的另一端接地。

2.根据权利要求1所述的一种开关电磁阀，其特征在于：所述限流模块（21）包括第一二极管（D1）和第一电阻（R1），所述第一二极管（D1）的正极通过联接器连接电源（Vcc），第一二极管（D1）的负极连接第一电阻（R1）的一端，第一电阻（R1）的另一端连接电源模块的输入端。

3.根据权利要求2所述的一种开关电磁阀，其特征在于：所述电源模块（22）包括稳压管（V1）、第一电容（C1）和第二电容（C2），所述稳压管（V1）的输入端连接第一电阻（R1），稳压管（V1）的输出端连接分流模块（23）；所述第一电容（C1）连接在稳压管（V1）的输入端与地之间，第二电容（C2）连接在稳压管（V1）的输出端与地之间。

4.根据权利要求3所述的一种开关电磁阀，其特征在于：所述分流模块（23）包括并联连接的第二电阻（R2）和第二二极管（D2），所述第二二极管（D2）的负极分别与稳压管（V1）的输出端以及控制模块的输入端连接，第二二极管（D2）的正极接地。

5.根据权利要求4所述的一种开关电磁阀，其特征在于：所述控制模块（24）包括第三二极管（D3）、第三电阻（R3）、第三电容（C3）、第四电阻（R4）、第五电阻（R5）、第一三极管（Q1）、第四电容（C4）、第四二极管（D4）、第六电阻（R6）、第二三极管（Q2）、继电器（RE）以及受继电器控制的开关（K1）；所述第三二极管（D3）的负极、第四二极管（D4）的负极、第三电阻（R3）的一端、第五电阻（R5）的一端与继电器（RE）的一端相接后与第二二极管（D2）的负极连接；所述第三电容（C3）的正极分别与第三二极管（D3）的正极、第三电阻（R3）的另一端以及第四电阻（R4）的一端相接，第三电容（C3）的负极接地；所述第一三极管（Q1）的基极连接第四电阻（R4）的另一端，第一三极管（Q1）的发射极连接第五电阻（R5）的另一端，第一三极管（Q1）的集电极经第四电容（C4）接地；第四电容（C4）的负极接地，第四电容（C4）的正极连接第六电阻（R6）的一端；所述第二三极管（Q2）的基极连接第六电阻（R6）的另一端，第二三极管（Q2）的集电极分别与第四二极管（D4）的正极与继电器（RE）的另一端连接，第二三极管（Q2）的发射极接地；所述开关（K1）的一端接地，另一端连接动作线圈（L1）。