CN104064408A - 一种车用大功率预热继电器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车用大功率预热继电器，包括输入控制部分、电磁系统、传动机构及输出接触系统，输入控制部分包括骨架、缠绕在骨架上的线圈、设置在骨架上的两个平行间隔排列的电极；电磁系统包括包裹在骨架外的外壳、上端盖、下端盖、设置在上端盖与下端盖之间、两个线圈之间间隔内的动磁芯、环绕在动磁芯外围的隔磁环；传动机构包括设置在动磁芯内部的传动杆、设置在传动杆顶部的反力弹簧；输出接触系统包括设置在传动杆上靠近其顶部的主触点、设置在电极上的静触点。通过上述方式，本发明成本低、节能环保、安全可靠、使用寿命长，满足了国内对柴油发动机辅助预热装置的需求。

Description

一种车用大功率预热继电器

技术领域

本发明涉及柴油发动机辅助预热起动领域，特别是涉及一种车用大功率预热继电器。

背景技术

节能及新能源汽车是我国汽车产业今后的发展方向，节能汽车即节能减排汽车，是相对于目前不符合节能减排标准的汽车相对而言的。节能汽车就是利用诸如“高压共轨系统”、“涡轮增压系统”以及“EGR”等新技术手段，使燃油燃烧更加充分、能量转换效率更高、排放符合国Ⅳ或更高标准的新型汽车。随着国家推行排放标准阶段的要求越来越高，节能及新能源汽车将逐步取代目前排放不达标的车型。

柴油发动机由于采用压缩空气升温使柴油自燃产生动力的工作方式，因此在低温（零度以下）时，压缩终了的空气温度和压力比在常温条件下低，当温度低到喷射到气缸内的柴油不能自燃时，发动机也就不能正常起动了。所以柴油机汽车在低温时,需预热后起动。对于近几年发展的符合国Ⅳ及以上排放标准的柴油车，须采用高压共轨系统的柴油发动机，同时在常温下为了改善柴油发动机的起动性能，使缸内的压力和温度不再是突然地增加，有利于降低燃烧噪音和保护发动机的关键核心部件，在常温下也需要对发动机气缸进行预热处理，因此预热系统在柴油车上的应用将由原先的选装件系统提升为标准件系统，其市场潜在需求量很大。

目前柴油机汽车预热系统主要有两种方式：火焰预热和电加热。火焰预热方式是使喷射到预热塞（表面温度达850℃以上）表面的柴油雾化燃烧，将进入发动机的气体加热。该装置的预热塞有良好的点燃性与续燃性, 可以很好地预热进入柴油机汽缸的空气。但这种预热方式在工作过程中需要消耗发动机内部氧气，与高压共轨系统的工作原理存在冲突，在国Ⅳ及以上标准的车上将不能使用，因此该系统将全面退出市场，电加热预热方式将成为预热系统的发展趋势。

该预热系统中的主要部件电加热器功率在1000W-3200W，因此系统工作时的电流也很大，预热继电器的带负载能力要求达到90A-150A，这对预热继电器的负载能力提出了更高的要求，要求预热继电器既能够在大功率负荷条件下工作，又要有极高的可靠性。

目前，国内各柴油机厂家选用的预热继电器主要是德国BOSCH的预热继电器，该继电器工作额定电流150A，寿命较长，在技术上基本可以满足使用要求。但存在价格高，配套商务条件苛刻等问题，各家整机厂家及发动机厂家均对该继电器的使用配套存在抱怨，使该产品国产化的意愿十分强烈。目前国内也有少部分企业在向发动机厂及整机厂供货类似的产品，但由于都存在可靠性不高及安全隐患等问题，因此都只是在少量试用。

因此，亟需提供一种车用的柴油发动机辅助预热装置来解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种车用大功率预热继电器，成本低，节能环保，适用于车用柴油发动机辅助预热。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种车用大功率预热继电器，包括输入控制部分、电磁系统、传动机构及输出接触系统，输入控制部分包括骨架、缠绕在骨架上的线圈、设置在骨架上的两个平行间隔排列的电极；电磁系统包括包裹在骨架外的外壳、上端盖、下端盖、设置在上端盖与下端盖之间、两个线圈之间间隔内的动磁芯、环绕在动磁芯外围的隔磁环；传动机构包括设置在动磁芯内部的传动杆、设置在传动杆顶部的反力弹簧；输出接触系统包括设置在传动杆上靠近其顶部的主触点、设置在电极上的静触点。

本发明的有益效果是：本发明通过电磁系统电磁加热作为预热方式，节能环保，通过输出接触系统设计，解决了大电流分断问题，安全可靠、使用寿命长，另外本发明成本低，满足了国内对柴油发动机辅助预热装置的需求。

在本发明一个较佳实施例中，输入控制部分中线圈的正极和负极分别焊接在两个电极上，从而形成一个电磁感应系统。

在本发明一个较佳实施例中，为保证释放电压≥2.5Vdc，满足用户要求，电磁系统中上端面与动磁芯的端面间距为3±0.05mm。

在本发明一个较佳实施例中，为保证触点间有效接触，在电磁系统的上端面与动磁芯之间环绕传动杆设有顶紧弹簧。

在本发明一个较佳实施例中，输出接触系统的主触点与静触点的接触面为弧形面，不仅可以在接触时进行有效接触，还可以在同等压力下产生更大的压强，破坏在触电表面生成的氧化膜，有效灭弧。

附图说明

图1是本发明车用大功率预热继电器一较佳实施例的结构示意图。

图2是所述输入控制部分的结构示意图。

图3是所述电磁系统的结构示意图。

图4是所述传动结构的结构示意图。

图5是所述输出接触系统的结构示意图。

图6是预热继电器的外部接线图。

图7是预热继电器的工作原理图。

附图中各部件的标记如下：1、骨架，2、电极，3、线圈，4、上端盖，5、下端盖，6、外壳，7、动磁芯，8、传动杆，9、反力弹簧，10、顶紧弹簧，11、主触点，12、静触点，13、隔磁环。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1，本发明实施例包括：

一种车用大功率预热继电器，包括输入控制部分、电磁系统、传动结构和输出接触系统，下面分别具体介绍各部分的结构。

输入控制部分包括骨架1、电极2及线圈3，请参阅图2。骨架1上设有两个平行间隔排列的电极2，在骨架1上均匀、精密地缠绕有线圈3，线圈3的正极和负极分别焊接在两个电极2上。骨架1的材料应保证在标准要求温度下球压压痕超过2mm，或者是850℃灼热丝试验起火后不熄，提升预热继电器的耐热和耐火性能，从而保护整个预热辅助起动系统正常工作。为满足额定电压为24Vdc，最大工作电流为1.5A的技术要求，线圈3需选用规格为φ0.31mm的高温漆包线，线圈3匝数为1020圈，其静态电阻为20±1Ω，工作电压为24Vdc，通过计算及测试，线圈3电流为0.95A—1.26A，通过选用耐高温、绝缘度高、材质较好的高规格漆包线既解决线圈3发热超标的问题，也使预热继电器的电流减小为0.95A—1.26A。节能环保，安全系数高。

电磁系统由动磁芯7、隔磁环13、上端盖4、下端盖5及外壳6组成，请参阅图3。外壳6包裹在两个骨架1外层，形成一圆柱体，动磁芯7设置在上端盖4与下端盖5之间、骨架1的中部柱体内，可在该柱体内上下运动，为减少动磁芯7向上运动时即电磁系统即将导通时急剧增大的电磁力，使整个电磁力变得平稳，在动磁芯7的外围设有隔磁环13。为保证释放电压≥2.5Vdc，满足用户要求，设计时，上端盖4与动磁芯7的端面间距3±0.05mm。输入控制部分的线圈3通电，产生磁场后，磁力线延电磁系统形成完整回路，并保持电磁力，所述预热继电器通过电磁系统将电流转化为电磁力来保证预热继电器的稳定工作。

传动机构通过传动杆8及反力弹簧9实现，请参阅图4。传动杆的下半部设置在动磁芯7内部，反力弹簧9设置在传动杆8的顶部。输出接触系统由主触点11和静触点12组成，主触点11设置在传动杆8上靠近其顶部的两侧，静触点12设置在两个电极2上。请参阅图5，当输入控制部分和电磁系统产生的电磁力推动动磁芯7向上运动时，传动杆8带动主触点11同时向上运动，反力弹簧9被压缩，直至主触点11与静触点12接触；为保证触点间有效接触，在电磁系统的上端面与动磁芯7之间的空间内，环绕传动杆8设有顶紧弹簧10，顶紧弹簧10被压缩，保持一定的压紧力。当线圈3断电后电磁力消失，传动杆8及动磁芯7、主触点11在反力弹簧9的作用下回复原位。传动机构实现了预热继电器中输出接触系统的功能，使主触点11与静触点12充分接触。输出接触系统的主触点11与静触点12的接触面为弧形面，不仅可以在接触时进行有效接触，还可以在同等压力下产生更大的压强，破坏在触电表面生成的氧化膜；在触点间产生电弧时，电弧可以延弧形表面的切线方向消散，有效灭弧，解决了预热继电器的可靠性问题和短路失效后的主动保护问题，进而延长预热继电器的寿命。主触点11与静触点12需选用合理的触点直径和触点银层厚度，避免出现触点粘连的问题，另外，触点的材料需耐磨强度高，防止出现触点接触不良的问题。预热继电器通过输出接触系统设计，解决了大电流分断问题，安全可靠。

所述车用预热继电器的工作原理是：

请参阅图6，在一较佳实施例中，预热继电器的输入端接ECU中央控制单元，输出端接电源和电子加热器，ECU中央控制单元为预热继电器提供电压和输入端控制信号，电子加热器是负载。请参阅图7，当输入控制电压加到输入端控制电路时，输入控制部分的线圈通电，产生磁场，电磁系统的动磁芯7动作，通过传动机构使主触点11与静触点12接触，由断开状态转换为闭合状态，使预热继电器接通，接通外电路，并通过整个电磁力系统保持输出端接通状态；当施加在输入端控制信号去除时，电磁力消失，主触点11靠弹簧等反力机构提供的反力由接通状态转换为断开状态，切断主回路。预热继电器就是通过输入端的低电压小电流控制信号来实现输出端的高电压、大电流的接通、保持和切断负载回路的目的。

本发明成本低、节能环保、安全可靠、使用寿命长，满足了国内对柴油发动机辅助预热装置的需求，填补了该产品国产化的空白。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种车用大功率预热继电器，其特征在于，包括输入控制部分、电磁系统、传动机构及输出接触系统，输入控制部分包括骨架、缠绕在骨架上的线圈、设置在骨架上的两个平行间隔排列的电极；电磁系统包括包裹在骨架外的外壳、上端盖、下端盖、设置在上端盖与下端盖之间、两个线圈之间间隔内的动磁芯、环绕在动磁芯外围的隔磁环；传动机构包括设置在动磁芯内部的传动杆、设置在传动杆顶部的反力弹簧；输出接触系统包括设置在传动杆上靠近其顶部的主触点、设置在电极上的静触点。

2.根据权利要求1所述的一种车用大功率预热继电器，其特征在于，输入控制部分中线圈的正极和负极分别焊接在两个电极上。

3.根据权利要求1所述的一种车用大功率预热继电器，其特征在于，电磁系统中上端面与动磁芯的端面间距为3±0.05mm。

4.根据权利要求1所述的一种车用大功率预热继电器，其特征在于，在电磁系统的上端面与动磁芯之间环绕传动杆设有顶紧弹簧。

5.根据权利要求1所述的一种车用大功率预热继电器，其特征在于，输出接触系统的主触点与静触点的接触面为弧形面。