Электромагнитный клапан для запуска двигателя

Электромагнитный клапан — электромеханическое устройство для дистанционного управления потоками газов и жидкостей.

В автотракторной технике электромагнитные клапаны применяются в различных системах:

— В пневматической системе;
— В гидравлической системе;
— В топливной системе;
— Во вспомогательных системах — для дистанционного управления агрегатами трансмиссии, самосвальной платформой, навесными агрегатами и другими устройствами.

При этом электромагнитные клапаны решают две основных задачи:

— Управление потоками рабочей среды — подача сжатого воздуха или масла на различные агрегаты в зависимости от режима работы системы;
— Отключение подачи рабочей среды в аварийных ситуациях.

Данные задачи решаются различными по типам и конструкции электромагнитными клапанами, о чем необходимо рассказать подробнее.

Что такое соленоидный электромагнитный клапан

Электромагнитный клапан – это классический электромеханический узел, основное назначение которого состоит в оперативном управлении потоками жидких или газообразных сред. Благодаря этому устройству указанный процесс удается частично или полностью автоматизировать. Окончательное решение об открытии или закрытии соленоида принимает оператор или логика контроллера.

Находясь у пульта управления, оператор нажимает кнопку «открыть» клапан, тем самым подаёт напряжение на катушку электромагнита. Последняя за счет протекающего по ней тока втягивает шток клапана, переводя вентиль в режим «Открыто» (при нормально закрытом типе клапана). Для совершения обратного действия оператору достаточно нажать кнопку «Закрыть». После этого напряжение с катушки снимается и шток под действием возвратной пружины занимает своё нормальное безопасное положение.

• пластиковый вентильный кран;
• пластиковая переходная муфта с наружной резьбой;
• клеевая заглушка;
• пластиковая болванка;
• стальной прут 4,5 мм;
• эмалированная медная проволока 0,6 мм;
• кнопочный выключатель;
• гермоввод для кабеля;
• светодиод;
• резистор 10 кОм;
• двужильный провод.

Необходимо разобрать пластиковый вентильный кран.

От него потребуется только корпус и прокладка.

Вместо узла с вентилем в корпус будет вкручиваться пластиковый переходник для размещения внутри соленоида.

Из пластиковой болванки вытачивается сердечник для катушки в виде трубки с внутренним диаметром 4,8 мм. В центре его наружный диаметр делается 9 мм, а с краев таким, чтобы обеспечить плотное вхождение в переходную муфту.

Сразу же подготавливается отрезок стального прутка сечением 4,5 мм, который послужит штоком запорного механизма.

На сердечник наматывается эмалированная проволока. Чтобы она не разматывалась, витки подклеиваются. Готовая катушка забивается в переходник.

Теперь нужно разобрать кнопочный выключатель, и извлечь из него пружину.

Далее собирается запорный механизм.

На ранее подготовленный прут приклеивается штатный уплотнитель с крана. Затем надевается пружина, и шток вставляется в катушку.

Резьба переходника смазывается силиконом, и он вкручивается в корпус крана. В пластиковой заглушке просверливаются отверстия под светодиод и гермоввод для кабеля.

В заглушку вклеивается гермоввод и светодиод. Причем к светодиоду нужно предварительно подпаять к одной ножке резистор, и затем провода питания. В гермоввод заводится кабель.

Теперь нужно вставить в муфту кусок трубки, чтобы закрыть катушку и поставить заглушку.

Провода из гермоввода и от светодиода с резистором скручиваются, затем спаиваются с обмоткой катушки. После этого заглушка ставится на трубку.

В спокойном состоянии такой электромагнитный клапан всегда перекрыт. Стоит подать на катушку постоянный ток 12 В, и шток втянется, открыв воду.

Таким образом, можно организовать дистанционное управление потоком, или настроить его открывание через реле времени.

Электромагнитный клапан ГБО

Он имеет довольно простое устройство, а обслуживание не представляет проблем. Важно выполнять профилактические работы вовремя. Тогда клапан отработает свои задачи стабильно и исправно. Все такие устройства разных производителей имеют примерно одинаковую конструкцию. Есть варианты исполнения в виде отдельного узла ГБО или составляющей части газового редуктора-испарителя.

Устройство и работа

Исходя из решаемых задач, электромагнитный клапан ГБО (ЭМК) состоит из двух частей – электрической и фильтрующей. Первая представляет собой электромагнитную катушку, управляющую перемещением штока с запорным клапаном. Он открывает или прекращает поток газа к редуктору в зависимости от своего положения.

Внутреннее устройство клапана

При отсутствии напряжения 12 вольт на катушке, клапан прижимается к пропускному отверстию усилием пружины. Это случается, когда двигатель заглушен, или работает на бензине. Активация катушки происходит в двух случаях.

Во-первых, когда холодный двигатель при запуске прогрелся до нужной температуры. В этот момент на катушку автоматически подается напряжение. Возникающее магнитное поле преодолевает сопротивление пружины, и заставляет шток перемещается вверх. Клапан, расположенный на штоке, открывает пропускное отверстие. Газ начинает поступать к редуктору. В таком положении электромагнитный клапан ГБО будет находиться до исчезновения напряжения.

Когда это произойдет, он обратно закроется. Значит, газ высокого давления в подающем трубопроводе будет находиться только от баллона до клапана. В этом состоит функция безопасности (пропан-бутан во время стоянки автомобиля имеет ограниченное распространение).

Второй вариант таких действий имеет место, когда водитель принудительно использует кнопку изменения видов топлива «газ-бензин». Все происходит аналогично.

Очистка газового топлива

Это вторая функция, которую выполняет электромагнитный клапан ГБО. В его отдельной камере устанавливается фильтр грубой очистки. Здесь от используемого пропан-бутана отделяются вредные примеси. Это могут быть металлические включения, пыль или грязь. Их нужно задержать от дальнейшего продвижения по системе ГБО. Тем самым обеспечивается решение двух задач.

Фильтрующий элемент подлежит замене через установленное время или по необходимости

Во-первых, сохранность элементов редуктора и его исправная работа. Во-вторых, уменьшается нагрузка на далее расположенный по ходу газа фильтр тонкой очистки. Значит он сможет обеспечить чистым пропан-бутаном форсунки и сам двигатель.

Само по себе засорение фильтра не вызывает нарушение основной функции ЭМК – управление подачей газа. Однако следить за состоянием фильтрующего элемента крайне важно. При необходимости или через каждые 10 000 километров пробега автомобиля его обязательно следует заменить. Технология замены проста и не требует специальной подготовки. При желании это можно сделать самостоятельно, подобрав необходимую его марку.

Электромагнитный клапан ГБО в составе редуктора

Многие производители современного газового оборудования для автомобилей включают электромагнитный клапан в состав самого редуктора.

Электромагнитный клапан ГБО может входить в состав конструкции редуктора-испарителя

В таком случае отпадает необходимость устанавливать его как отдельный узел. Все функции этого устройства остаются теми же и выполняются идентично.

Какие еще есть варианты

Есть случаи, когда при монтаже ГБО установщик предлагает смонтировать несколько электромагнитных клапанов. Это подразумевает создание более надежной защиты и очистки газа перед его сжиганием в цилиндрах двигателя.

Например, кроме ЭМК в составе редуктора, можно установить еще один такой клапан. Имеется в виду его традиционное место после мультиклапана в моторном отсеке перед редуктором. Получается двойная защита, как по давлению газа, так и по очистке.

Размещение ЭМК по традиционной схеме в моторном отсеке автомобиля

Иногда предлагается еще более мощный вариант обезопасить владельца автомобиля. Здесь, к выше перечисленному, электромагнитный клапан ГБО устанавливается также следом за мультиклапаном. Однако он монтируется рядом с баллоном в багажнике.

Мультиклапан и ЭМК, исполненные в одном блоке

Это дает возможность, во-первых, отсекать газ высокого давления от трубопровода, идущего под днищем автомобиля. Во-вторых, создается еще одна степень грубой очистки от примесей.

Электромагнитный клапан ГБО, установленный вместе с мультиклапаном на тороидальном баллоне для хранения пропан-бутана

Все эти варианты по мере их усиления, с одной стороны, увеличивают стоимость ГБО. Это также касается и затрат на его обслуживание. Правда, по ЭМК они не так велики. С другой стороны, повышается уверенность в том, что загрязненное топливо не повредит форсунки и двигатель. Да и ограничение подачи газа высокого давления в довольно протяженный трубопровод под автомобилем, снижает риски.

Нужно ли так сложно

Не стоит доводить уровень подготовки газа и обеспечения безопасности до абсурдных вариантов. Этот вопрос должен рассматриваться, а решения приниматься обосновано. Если постоянно заправляться газом где попало, а ездить постоянно по пересеченной местности, возможно в этом будет смысл. В остальном, как показывает практика, электромагнитный клапан ГБО достаточно использовать в традиционном варианте комплектации газового оборудования автомобиля.

Автор: Сергей Морозов

Внимание! Эта статья защищается законом об авторском праве в цифровую эпоху (DMCA). Запрещается любое копирование без моего разрешения.

Возможные неисправности

Часто из-за поломок газового электроклапана, в работе газобаллонного оборудования происходят сбои. Такие как:

• не устойчивая работа мотора на холостом ходу;
• повышенный расход/утечка газа;
• отказ газовой системы из-за нехватки давления.

Причины неисправностей, из-за которых узел не держит и пропускает газ:

1. засоренный фильтр грубой очистки;
2. заклинивание/залипание сердечника;
3. износ (потеря свойств, ослабление) возвратной пружины;
4. выход из строя резинового уплотнения или седла клапана;
5. неисправность катушки.

В карбюраторной схеме, где присутствует бензиновый эл. клапан, ко всему прочему может добавиться завышенный расход/утечка бензина или отказ работы двигателя на штатном топливе.
Выявить утечку можно сняв бензошланг с карбюратора на заведенном авто или методом продувки клапана (в закрытом состоянии) насосом/компрессором.

Установка и подключение

По типу расположения газовые клапаны бывают:

1. Выносные;
2. встроенные.

Выносной электроклапан ГБО, как правило, монтируют в подкапотном пространстве автомобиля, либо ставят непосредственно на газовый редуктор через переходник. Встраиваемый, расположен в корпусе испарителя.

Встроенный и выносной электроклапаны

Иногда, для большей безопасности устанавливают сразу два клапана, после мультиклапана (в расходной магистрали до испарителя) и на редукторе.

Подключение происходит при помощи проводки газового оборудования, согласно схеме, которая прилагается в комплекте ГБО. При установке 2-го поколения жгут прокладывается от кнопки управления к соленоиду. В ходе установки 4-го поколения, кабель идёт от блока управления ГБО к клапану. Разницы, куда подключать клеммы на катушке, нет.

Электромагнитный клапан для запуска двигателя

• Электромагнитные клапаны 41
• Шаровые краны с электроприводом 17
• Запорная арматура из нержавеющей стали 45
• Затворы дисковые с электроприводом 1
• Таймеры полива 12
• Системы от протечек воды 10
• Системы контроля от утечки газа 9

• Системы полива домашних растений 1
• Поплавковые выключатели 13
• Насосы для перекачки масла, топлива и воды 9
• WiFi умные шаровые краны и датчики 10
• Товары для умного дома 47
• Электрические помпы для бутыли 19л 14
• Арматура для агрессивных сред 6

• Системы обогрева 4
• Реле и датчики 7
• Пневматические клапаны 4
• Комплектующие 27
• Бытовые товары 7
• Редукторы давления 1

Устройство электромагнитного (соленоидного) клапана

Электромагнитный клапан (клапан соленоидный) состоит из следующих основных деталей: корпуса, крышки, мембраны (поршня), пружины, плунжера, штока и электрической катушки (соленоида). Корпуса и крышки клапанов отливают из латуни, нержавеющей стали, чугуна или полимеров: полипропилена, эколона, нейлона и др. Клапаны рассчитаны для использования при различных рабочих средах, давлениях и температурах. Для плунжеров и штоков применяют специальные магнитные материалы. Электрокатушки (соленоиды) для клапанов изготовливают в пылезащищенном или герметичном корпусе. Обмотка катушек выполнена высококачественным эмаль проводом из электротехнической меди. Присоединение к трубопроводу резьбовое или фланцевое. Для подключения к электрической сети используется штекер. Управление осуществляется подачей напряжения (или импульса) на катушку.

Напряжения питания:
Переменного тока, AC: 24В, 110В, 220В;
Постоянного тока, DC: 12В, 24В;
Допуск по напряжению: ± 10%.
Класс защиты: IP65.

Основные рабочие положения:
Клапаны электромагнитные по исполнениям бывают: «НЗ» – нормально закрытые клапаны, «НО» – нормально открытые клапаны и «БС» – бистабильные (импульсные) клапаны, переключающиеся с открытого на закрытое положение по управляющему импульсу.

По принципу действия:
Для различных условий эксплуатации применяют клапаны прямого действия, срабатывающие при нулевом перепаде давлении и пилотные клапаны (непрямого действия) – срабатывающие только при минимальном перепаде давления. Так же электромагнитные клапаны подразделяются на запорные (2/2 ходовые), распределяющие трехходовые (3/2 ходовые), и переключающие клапаны (2/3 ходовые).

Мембраны и уплотнения:
Мембраны клапанов изготовлены из эластичных полимерных материалов специальной конструкции и химического состава – EPDM, NBR, FKM, а уплотнения из PTFE или TEFLON. Так же в конструкции клапанов используются новейшие составы силиконовых резин – VMQ и другие полимеры.

Свойства материалов:

EPDM – Этилен-пропилен-диен-каучук. Недорогой, химически и износостойкий эластичный полимер. Высокая устойчивость к старению и атмосферным воздействиям. Устойчив к кислотам, щелочам, окислителям, соленым растворам, воде, пару низкого давления, нейтральным газам. Неустойчив к бензину, бензолу и углеводородами. Температура применения −40… +140 °С.

NBR – Нитрил-бутадиен-каучук. Распространенный и недорогой эластичный полимер, нейтральный к воздействию бензина, минерального масла, дизельного топлива, растворов щелочей, неорганических кислот, пропана, бутана и воды. Температурный диапазон −30… +100 °С. Разрушается бензолом, окислителями и ультрафиолетом.

FKM – Фторкаучук. Термостойкий и эластичный синтетический полимер. Высокая стойкость к старению, озону и ультрафиолету. Химически устойчивый для кислотных и щелочных сред, нефтепродуктов, для топлива и углеводородов. Применяется для спиртов, воды, воздуха и пара низкого давления при температуре −30… +150 °С. Разрушается эфирами, органическими кислотами.

PTFE – Политетрафторэтилен. Фторполимер, один из самых химически стойких полимерных материалов. Применяется в химической промышленности для кислот и их смесей высокой концентрации, щелочей, растворителей. Устойчив к бензолу, окислителям, маслам и топливам. Используется для агрессивных газов, углеводородов, воздуха, воды и пара. Температурный диапазон −50… +200 °С. Разрушается трифторидом хлора и жидкими щелочными металлами.

TEFLON – Политетрафторэтилен. Запатентованное название фторполимера, на основе PTFE с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Рабочая температура применения в диапазоне −50… +250 °С.

Принцип действия пилотного электромагнитного клапана

Клапан нормально закрытый
В статичном положении напряжение на катушке отсутствует – электро клапан закрыт. Запорный орган (мембрана или поршень, в зависимости от типа клапана) герметично прижат, силой действия пружины и давления рабочей среды к седлу уплотнительной поверхности. Пилотный канал закрыт подпружиненным плунжером. Давление в верхней полости клапана (над мембраной) поддерживается через перепускное отверстие в мембране (или через канал в поршне) и равно давлению на входе в клапан. Клапан электромагнитный находится в закрытом положении, пока катушка не окажется под напряжением.

Для открытия клапана напряжение подается на катушку. Плунжер, под воздействием магнитного поля поднимается и открывает пилотный канал. Так как диаметр пилотного канала больше перепускного, давление в верхней полости клапана (над мембраной) понижается. Под действием разницы давлений, мембрана или поршень поднимается вверх и клапан открывается. Клапан останется в открытом положении, пока катушка находится под напряжением.

Клапан нормально открытый
Принцип действия нормально открытого клапана наоборот – в статичном положении клапан находится в открытом положении, а при подаче напряжения на катушку клапан закрывается. Для удержания нормально открытого клапана в закрытом состоянии, напряжение необходимо подавать на катушку долговременно.

Для правильной работы любых клапанов пилотного действия необходим минимальный перепад давления, ΔP – разница давлений на входе и на выходе клапана. Пилотные клапаны назвают клапанами непрямого действия, т.к. кроме подачи напряжения, необходимо выполнение условия по перепаду давления. Подходит в большинстве случаев, для эксплуатации в системах водоснабжения, отопления, системах ГВС, системах пневмоуправления и др. – везде, где присутствует давление в трубопроводе.

Принцип действия клапана электромагнитного прямого действия

У электромагнитного клапана прямого действия пилотный канал отсутствуют. Эластичная мембрана в центре имеет жесткое металлическое кольцо и через пружину соединена с плунжером. При открытии клапана, под воздействием магнитного поля катушки, плунжер поднимается вверх и снимает усилие с мембраны, которая моментально поднимается и открывает клапан. При закрытии (отсутствии магнитного поля), подпружиненный плунжер опускается и с усилием прижимает мембрану, через кольцо к уплотнительной поверхности.

Для клапана электромагнитного прямого действия, минимальный перепад давления на клапане не требуется, ΔPmin=0 бар. Клапаны прямого действия, могут работать как в системах с давлением в трубопроводе, так и на сливных емкостях, накопительных ресиверах и в других местах, где давление минимально или отсутствует.

Принцип действия бистабильного клапана

Бистабильный клапан имеет два устойчивых положения: «Открыто» и «Закрыто». Переключение между ними осуществляется последовательно, подачей короткого импульса на катушку клапана. Особенностью управления является необходимость подачи импульсов переменной полярности, поэтому бистабильные клапаны работают только от источников постоянного тока. Для удержания открытого или закрытого положения подавать напряжение на катушку не требуется! Конструктивно, бистабильные импульсные клапаны выполнены как пилотные клапаны, т.е. необходим минимальный перепад давления.

Клапан электромагнитный соленоидный (англ. solenoid valve) – это функциональная и надежная трубопроводная арматура. Ресурс работы специальных электромагнитных катушек составляет до 1 миллиона включений. Время, необходимое для срабатывания мембранного магнитного клапана в среднем составляет от 30 до 500 миллисекунд, в зависимости от диаметра, давления и исполнения. Клапаны электромагнитные можно применять как запорные устройства дистанционного управления, так и для безопасности, в качестве отсечных, переключающих или отключающих электроклапанов.