CN102084311B - 利用振荡的阀门运动来运行流体阀的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行控制或调节流体（24）的流体阀（1）的方法，其有至少一个能运动的阀部件，该阀部件可以借助至少一个电触发信号移动，该电触发信号包含至少一个第一触发信号成分，该第一触发信号成分引起阀部件的振荡的阀运动。规定在流体（24）中检测通过振荡的阀运动产生的压力振动，并将所述压力振动应用于借助第一触发信号成分引起的对振荡的阀运动的调节（31）。此外本发明还涉及一种用于运行流体阀（1）的控制器。

Description

利用振荡的阀门运动来运行流体阀的方法

技术领域

本发明涉及一种用来运行控制或调节流体的流体阀的方法，该流体阀带有至少一个能运动的阀部件，该阀部件能够借助至少一个电触发信号发生位移，该电触发信号包含至少一个第一触发信号成分（Ansteuersignalanteil），该第一触发信号成分引起阀部件的振荡的阀运动。

背景技术

液压系统借助电动液压触发装置的执行机构主要以流动调节的方式（stromgeregelt）设计。对液压系统中的干扰参量的调节，例如供压系统的波动，在流动控制的系统中通常经由固定的液压节流板和公差完成。因此，让液压系统适应不同的温度非常麻烦并且无法调节改变系统的影响量，如污物、碎屑和老化现象。为了克服流动控制的液压系统的缺陷，用压力控制取代流动控制。在压力控制的液压系统中，可以对干扰参量进行调节以及对其进行简单地转化。在此，缺陷在于，所需的相应的执行机构通常具有特别高的非线性、不连续性和非单一性。

与这种控制装置是否是流动控制或压力控制无关的是，液压系统的电动液压控制装置的执行机构也具有非线性的行为方式，例如静态摩擦到滑动摩擦的过渡，这些行为方式在调节时对导引或干扰特性造成不利影响。为了克服这一点，执行机构配设有低频的运动叠加，其使执行机构的流动控制式运动的部件始终保持运动。以此方式避免了静摩擦到滑动摩擦的过渡。运动叠加配设有很小的摆幅，以便不会引起造成干扰的压力变化。为了能够有针对性且有效地使用这种运动叠加，需要对执行机构的摩擦参数有准确的了解，前提是在其生产时有恒定的环境条件以及执行机构有低参数散射。在此在对运动叠加调节时也可以不用考虑长期运行影响，如老化现象。

由WO 2006037715已知一种上述类型的方法。借助脉宽调制信号控制磁阀，其中，将振动信号添加入脉宽调制信号，所述振动信号可以使磁阀的衔铁有针对性地以恒定的小幅振动绕中间位置振动。

由US 5222417已知一种振动信号，该振动信号将阀置于振动，其中，振动信号借助通过阀的流量进行调节。

EP 0929020记载了一种来调节成比例的电磁调压阀的方法，带有用于运动叠加的振动。运动叠加对通过调压阀调节的压力无任何影响。

发明内容

有必要提供一种方法，其以简单的方式引起运动叠加，尽管存在环境条件变化、执行机构的参数散射和长期运行影响如老化现象，这种运动叠加仍然保持不变。

按照本发明规定，在流体中检测通过振荡的阀运动产生的压力振动，并且将压力振动应用于借助第一触发信号成分引起的对振荡的阀运动的调节。借助振荡的阀运动的调节－运动叠加－，直接调节流体阀对流体的效用。相对流动控制的方式，在此必定不存在对流体阀中摩擦参数的认识，以便达到高度精确的调节结果。通过检测压力振动，也同时一起检测流体阀的所有的非线性、不连续性和非单一性，从而也考虑到改变了的环境条件、在制造时基于参数散射的参数偏差以及在调节时对流体阀的长期运行影响。在此特别有利的是，基于本发明，能够针对大批量的流体阀实行稳定的（robust）参数化和调节器配设，其中大批量的流体阀伴有在很大程度上由制造引起的巨大的参数散布（Parameterstreuungen）。此外还可能的是，流体阀业已在生产时就能够配设有粗略的公差，由此在生产时降低流体阀的次品率。此外在压力控制的调节中，应用费用相对在振荡的阀运动的流动控制的调节中有所降低。此外，只要流体阀上出现调节差，就能识别流体阀的故障。按本发明的方法的应用特别是在压力控制的液压系统中有利，因为业已存在压力的检测。

按照本发明的一项扩展设计规定，控制和/或调节流体的体积流量和/或压力。

按照本发明的一项扩展设计规定，阀部件为控制或调节流体而借助触发信号的至少一个第二触发信号成分实施基本运动，所述基本运动导致流体内的基本压力变化。第二触发信号成分促使阀部件移动，亦即基本运动，该移动或基本运动触发流体内所期望的控制或调节效果。基于基本运动，在流体中产生基本压力变化。基本运动被振荡的阀运动叠加，从而共同产生一个总运动。

按照本发明的一项扩展设计规定，基本运动和振荡的阀运动共同或分开地借助至少一个额定值进行调节。基本运动和振荡的阀运动的共同的调节导致多参量调节，因而导致很好的总导引特性和总干扰特性，这带来高调节质量。可以借助简单的调节方法造成基本运动和振荡的阀运动的分开调节。尤其是可以为振荡的阀运动的调节规定一种简单的线性的调节，如按比例调节。使用这种简单的调节方法致使能够极为成本低廉、简单和稳定地转化按本发明方法。

按照本发明的一项扩展设计规定，基本压力变化和压力振动的总和是流体的总压力变化。在叠加振荡的阀运动和基本运动时，也叠加了由此引起的流体压力的变化，因而形成总压力变化。总压力变化的形成使得可以简单地检测总运动的效果，因为仅须检测在流体中单个部位上的单个压力。

按照本发明的一项扩展设计规定，通过计算或过滤从总压力变化中求出压力振动。当特定的基本压力变化公知和/或可预测时，就特别能够实现从总压力变化中求出压力振动。在这种情况下，仅须将公知的基本压力变化从总压力变化中减去即可。此外还可能的是，基于阀运动的振动特性，借助相应的滤波器，例如带通滤波器，从总压力变化中滤出周期性的成分。例如可以用低通滤出与振荡的阀运动相比极为缓慢的基本运动。这种过滤实现了分开地调节基本运动和振荡的阀运动。

按照本发明的一项扩展设计规定，振荡的阀运动借助压力振动的振幅进行调节。将压力振动的振幅用作调节参量允许简单且可靠地推断出振荡的阀运动的振幅。基于振荡的阀运动和压力振动之间的这种十分直接和简单的物理关系，仅需很低的调节费用就能产生极高的调节质量。在将压力振动的振幅用作调节参量时，可以尤其规定，压力振动的已检测到的值通过附加的滤波器、评估和近似进一步得到改善，从而进一步改善调节质量。然后作为额定值向调节过程输入一个额定振幅。

按照本发明的一项扩展设计规定，将压力振动和/或额定值中的跳跃式的变化曲线线性化。基于非线性化的影响，例如在流体阀中的机械间隙，在压力振动中会出现跳跃式的变化曲线。此外，能够预期形式为额定值的跳跃式变化曲线的极快的额定值变化。这种跳跃式的变化曲线在调节时是不利的，因为它们会导致不如意的调节状态和强烈的振动。因此有利的是，尤其是在跳跃式的变化曲线输送给调节过程之前，将其线性化。可以例如由此实现线性化，即，首先延缓跳跃式的变化曲线，然后在延缓中完成形式为斜面的线性过渡。

按照本发明的一项扩展设计规定，使用液压阀作为流体阀。

按照本发明的一项扩展设计规定，使用磁阀作为流体阀。磁阀的应用实现了触发信号的简单的转化，因此实现了形式为振荡的电信号的触发信号成分的转化，这些触发信号成分为形成触发信号而相互叠加。

按照本发明的一项扩展设计规定，使用脉宽调制信号作为触发信号。这种调节导致在低成本情况下实现高耐用性和高灵活性。

按照本发明的一项扩展设计规定，电输出级接收触发信号，然后产生一个阀调整信号，该阀调整信号使得磁阀的线圈通电。电输出级能够借助触发信号提供阀调整信号，所述阀调整信号具有足够的电能来借助线圈移动磁阀的阀部件。因此可以用低电能生成触发信号，反之，高电能耗费局限于磁阀。

按照本发明的一项扩展设计规定，阀调整信号具有调整频率，并且通过降低该调整频率能够引起振荡的阀运动。规定电输出级作为阀调整信号提供一种周期性的信号，例如是一种带载频的载波信号。调整频率降低，直至阀部件能够用阀运动来追随下降的调整频率。可以设想的是，调整频率例如通过将调整信号与附加的低频信号叠加而下降。

按照本发明的一项扩展设计规定，阀信号用降低调整频率以产生振荡的阀运动来使得线圈通电。

按照本发明的一项扩展设计，流体阀应用在特别是车辆的自动变速器中。流体阀在自动变速器中的应用导致在成本下降的同时高度精确地控制自动变速器，因为可以使用有更大公差的流体阀。此外，自动变速器的使用寿命得到提高，因为通过调节考虑到了阀的长期运行影响并且在很长一段时间内保持了这种高调节质量。

按照本发明的一项扩展设计规定，自动变速器中的流体阀操纵传动系制动器和/或传动系离合器。操纵传动系制动器或传动系离合器时，流体阀的高度精确性导致了精准的换档过程。这最小化了自动变速器的磨损以及因而提高了其使用寿命。此外，流体阀基于对传动系制动器或传动系离合器的精准的操纵，还可以用于明显加速自动变速器中的换档过程。

按照本发明的一项扩展设计规定，为传动系制动器和/或传动系离合器配设至少一个节流板，并且就流动技术而言检测该节流板前和/或后的总压力变化。传动系制动器或传动系离合器通常由液压系统控制。在该液压系统内布置有节流板，所述节流板放慢了从节流板的一个流动侧到节流板的另一个流动侧的压力平衡，以及由此滤出干扰影响因子，如液压系统中的高频振动。检测节流板后的总压力变化实现了对总压力变化的检测，此时通过节流板业已移除了干扰的影响因子。由此得出，可以简化或完全忽略为高调节质量而对已检测的总压力变化所做的后处理。检测节流板前的总压力变化实现了一种特别完整的总压力变化检测，因为无法通过节流板进行过滤。此外还可以设想的是，既在节流板前又在节流板后检测总压力变化，以及通过比较两个值来滤出干扰。

按照本发明的一项扩展设计规定，振荡的阀运动基本上是一种正弦运动。由此实现对由此引起的压力振动的一种特别简单的检测，所述压力振动同样具有正弦特性。此外在此还可以实现从已检测的总压力变化中简单地过滤出压力振动。最后，可以通过将正弦运动用作振荡的阀运动来实现一种十分简单和稳定的调节。

此外本发明还涉及一种尤其是按前述方法之一来运行控制和调节流体的流体阀的控制器，其中，流体阀具有至少一个能运动的阀部件，该阀部件能够借助至少一个电触发信号被控制器移动，以及电触发信号具有至少一个第一触发信号成分，该第一触发信号成分导致阀部件的振荡的阀运动，其中，流体基于振荡的阀运动具有压力振动，控制器和压力振动及触发信号共同形成阀运动调节。

附图说明

附图借助实施例示出了本发明，附图中：

图1是调节振荡的阀运动的方块图，以及

图2是调节振荡的阀运动的扩展方块图。

具体实施方式

图1示出了按本发明用于运行流体阀1的方法，所述流体阀1位于车辆的未示出的自动变速器的同样未示出的液压系统中的一个调节回路2中。流体阀1包含未示出的阀部件，该阀部件可以借助触发信号发生位移。额定值P_1ref经由箭头3输入到调节回路2，为此将额定值P_1ref移交给调节装置4。触发信号经由箭头5进一步转送给调节系统6。调节系统6具有电输出级7，触发信号经由箭头5移交给该电输出级。此外，电输出级7经由箭头8获得供电电压U_Batt。电输出级7产生一个阀调整信号，所述阀调整信号经由箭头9作用到流体阀1上。流体阀1设计成磁阀10，该磁阀是液压阀11。供给压力p_VD借助管路13从蓄压器12输送给流体阀1。流体阀1经由管路14将总压力p₁转送给压力放大器15。为压力放大器15配设一个蓄压器16，所述蓄压器借助管路17为压力放大器15提供系统压力p_sys。 压力放大器15放大总压力p₁，并且因此产生放大后的压力p₂，所述放大后的压力p₂经由管路18转送给自动变速器的传动系离合器19。也可以考虑的是，将用于触发的压力p₂转送给传动系制动器，而不是转送给传动系离合器19。管路14具有与管路21连接的支路20，管路21将总压力p₁进一步传递给压力传感器22。压力传感器22检测总压力p₁的值以及将这些值经由箭头23移交给调节装置4。管路13、14、17、18和21含有流体24。

图示的调节回路2经由流体阀1调节总压力p₁。为此目的，将额定值P_1ref移交给调节装置4。调节装置4因此产生触发信号，该触发信号被电输出级7放大，由此产生阀调整信号。阀调整信号能使流体阀1的阀部件移动，以便能以此方式对总压力p₁产生影响。阀部件的移动导致供给压力p_VD从蓄压器12中完全或部分导入到管路14。通过支路20和连接在该支路上的管路21将这样调整后的总压力p₁转递到压力传感器22。压力传感器22测量总压力p₁以及将这样检测到的，亦即测量到的值又送回到调节装置4。为了能在自动变速器内达到一种效果，借助压力放大器15放大总压力p₁。为此目的，为压力放大器15配设蓄压器16。压力放大器15经由管路17获得来自蓄压器16的系统压力p_sys，该系统压力用于放大总压力p₁。压力放大器15因此产生放大后的压力p₂，该放大后的压力p₂能够经由管路18操纵传动系离合器19。

图2示出了用于运行图1所示流体阀1的方法，其中详细示出了调节装置4。调节装置4用虚线示出，并且包含多个部件。它包含调压器25，额定值P_1ref经由箭头3移交给该调压器。调压器25产生一个调整信号，该调整信号经由箭头26转送给脉宽调制发生器27。脉宽调制发生器27产生脉宽调制信号，该脉宽调制信号充当第二触发信号并且经由箭头28转送给叠加点29。此外，脉宽调制发生器27借助箭头30将脉宽调制信号转送给方块31，该方块经由箭头38获得形式为额定振幅的额定值。方块31产生第一触发信号，其经由箭头32被转送给叠加点29。叠加点29借助箭头5与电输出级7连接并且将第一触发信号成分与第二触发信号成分叠加，由此产生触发信号。将被压力传感器22检测到的值从压力传感器22出发经由箭头23移交给调节装置4。在此，箭头23汇入支路33，所述支路经由箭头34将所述值移交给方块31，并且经由另一个箭头35将所述值移交给滤波器36。所述滤波器可以例如是低通滤波器。滤波器36过滤所述值或借助来自箭头35的值进行计算并且借助箭头37将结果转送给调压器25。此外可以考虑的是，为了计算，使用来自方块31的值，例如压力振动。

在调节装置4中分开调节流体阀1的基本运动和振荡的阀运动。方块31具有调节器，其调节振荡的阀运动，反之调压器25仅用于调节基本运动。因此在调节装置4内产生了两条调节路径。第一调节路径始于调压器25，所述调压器借助其调整信号经由脉宽调制发生器27产生第二触发信号成分，该第二触发信号成分引起阀部件的基本运动。通过阀部件的基本运动在总压力p₁中产生了基本压力变化。基本压力变化的值和总压力变化的值一起被压力传感器22检测到并且转送给滤波器36。因此可以借助滤波器36从总压力变化中滤出基本压力变化，又将该基本压力变化送回到调压器25，由此关闭第一调节路径。第二调节路径始于支路33，然后经由方块31朝着调节系统6延伸。借助箭头21和23经由压力传感器22产生在第二调节路径内的返回。方块31具有带通滤波器，该带通滤波器从已检测的总压力变化的值中滤出压力振动。将压力振动的振幅与来自箭头38的预定的额定振幅相比较，并且借助包含在方块31中的调节器进行调节。该调节器可以例如设计成简单的线性的调节器。在方块31中这样来改变脉宽调制信号，使存在一个第一触发信号成分。该第一触发信号成分在叠加点29中与第二触发信号成分叠加，从而形成触发信号。和在第一调节路径中一样，从叠加点29直至支路33，实现到方块31的返回。被压力传感器22检测到的总压力变化的值从支路33移交给方块31，由此关闭第二调节路径。基于分开调节基本运动和振荡的阀运动，也可能在振荡的阀运动的方块31的调节器中实现特别良好的调节质量。为了能够确保特别良好的调节，还可以考虑的是，在压力传感器22中检测总压力的不连续的变化曲线时，将不连续的区域线性化。因而阻止了方块31中的调节器试图调节不连续性，这通常会导致其调节参量，亦即第一触发信号成分，升高直至调节参量界限。

此外可以考虑的是，经由箭头3将总额定值移交给调节装置4。总额定值因此同时包含额定值P_1ref以及额定振幅。为了使总额定值既能用于调压器25也能用于调节31的调节器，首先将总额定值划分成（未示出）额定值p_1ref和额定振幅。它们被相应地移交给调压器25和方块31的调节器。这种划分例如可以通过滤波实现，正如在调节装置4中用来自压力传感器22的已检测的值进行的划分那样。

Claims (17)

1.一种用于运行控制或调节流体（24）的流体阀（1）的方法，所述流体阀具有至少一个能运动的阀部件，该阀部件能够借助至少一个电触发信号移动，该电触发信号包含至少一个第一触发信号成分，所述第一触发信号成分引起所述阀部件的振荡的阀运动，其中所述阀部件的振荡的阀运动导致流体（24）中的压力振动，其特征在于，

-所述阀部件为了控制或者调节流体而借助于所述电触发信号的至少一个第二触发信号成分来实施基本运动，所述基本运动导致流体（24）内的基本压力变化，

-其中基本压力变化和压力振动的总和是所述流体（24）的总压力变化，

-其中所述总压力变化是在总压力管路（14）中的总压力（p1）的变化，所述流体阀（1）通过所述总压力管路（14）将总压力（p1）转送给压力放大器（15），

-其中设置了第一调节路径以用于形成所述第二触发信号成分并且

-设置了第二调节路径以用于形成所述第一触发信号成分，

-其中设置了调节系统（6），该调节系统不仅是所述第一调节路径的部分而且也是所述第二调节路径的部分，

-其中所述调节系统（6）具有所述流体阀（1）以及电输出级（7）并且所述电输出级（7）通过阀调整信号来触发所述流体阀（1），并且

-其中设置了压力传感器（22），所述压力传感器被布置在所述调节系统（6）之外并且通过管路（21）和支路（20）与所述总压力管路（14）连接，并且

-其中借助于所述压力传感器（22）检测在流体（24）中通过振荡的阀运动产生的压力振动，并且将所述压力振动应用于借助所述第一触发信号成分引起的对振荡的阀运动的调节（31），并且

-其中借助于所述压力传感器（22）检测在流体（24）中通过所述基本运动产生的基本压力变化，并且将所述基本压力变化在所述第二调节路径中应用于借助所述第二触发信号成分引起的对所述阀部件的基本运动的调节（25）。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，控制和/或调节流体（24）的体积流量和/或压力。

3.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基本运动和所述振荡的阀运动共同地或分开地借助至少一个额定值调节。

4.按权利要求1所述的方法，其特征在于，通过计算或过滤从总压力变化中求出压力振动。

5.按权利要求1所述的方法，其特征在于，借助压力振动的振幅来调节振荡的阀运动。

6.按权利要求3所述的方法，其特征在于，将压力振动和/或额定值中跳跃式的变化曲线线性化。

7.按权利要求1所述的方法，其特征在于，使用液压阀（11）作为流体阀（1）。

8.按权利要求1所述的方法，其特征在于，使用磁阀（10）作为流体阀（1）。

9.按权利要求1所述的方法，其特征在于，应用脉宽调制信号作为第二触发信号成分。

10.按权利要求1所述的方法，其特征在于，电输出级接收所述电触发信号并产生阀调整信号，所述阀调整信号使得磁阀的线圈通电。

11.按权利要求1所述的方法，其特征在于，阀调整信号具有调整频率，并且通过降低该调整频率能够引起振荡的阀运动。

12.按权利要求10所述的方法，其特征在于，阀调整信号利用降低的调整频率使得线圈通电以产生振荡的阀运动。

13.按权利要求1所述的方法，其特征在于，流体阀（1）应用在自动变速器中。

14.按权利要求13所述的方法，其特征在于，流体阀（1）在自动变速器中操纵传动系制动器和/或传动系离合器（19）。

15.按权利要求14所述的方法，其特征在于，为传动系制动器和/或传动系离合器（19）配设至少一个节流板，并且在流动技术上检测该节流板前和/或后的总压力变化。

16.按权利要求1所述的方法，其特征在于，振荡的阀运动基本上是正弦运动。

17.用于按前述方法之一来运行控制或调节流体的流体阀的控制器，其中，所述流体阀具有至少一个能运动的阀部件，所述阀部件能够被控制器借助至少一个电触发信号移动，所述电触发信号具有至少一个第一触发信号成分，所述第一触发信号成分引起阀部件的振荡的阀运动，其中所述阀部件的振荡的阀运动导致流体（24）中的压力振动，其特征在于，流体基于振荡的阀运动而具有压力振动并且控制器和压力振动以及第一触发信号成分一起构成阀运动调节，

-其中所述阀部件为了控制或者调节流体而借助于所述电触发信号的至少一个第二触发信号成分来实施基本运动，所述基本运动导致流体（24）内的基本压力变化，

-其中基本压力变化和压力振动的总和是所述流体（24）的总压力变化，

-其中所述总压力变化是在总压力管路（14）中的总压力（p1）的变化，所述流体阀（1）通过所述总压力管路（14）将总压力（p1）转送给压力放大器（15），

-其中设置了第一调节路径以用于形成所述第二触发信号成分并且

-设置了第二调节路径以用于形成所述第一触发信号成分，

-其中设置了调节系统（6），该调节系统不仅是所述第一调节路径的部分而且也是所述第二调节路径的部分，

-其中所述调节系统（6）具有所述流体阀（1）以及电输出级（7）并且所述电输出级（7）通过阀调整信号来触发所述流体阀（1），并且

-其中设置了压力传感器（22），所述压力传感器被布置在所述调节系统（6）之外并且通过管路（21）和支路（20）与所述总压力管路（14）连接，并且

-其中借助于所述压力传感器（22）检测在流体（24）中通过振荡的阀运动产生的压力振动，并且将所述压力振动应用于借助所述第一触发信号成分引起的对振荡的阀运动的调节（31），并且

-其中借助于所述压力传感器（22）检测在流体（24）中通过所述基本运动产生的基本压力变化，并且将所述基本压力变化在所述第二调节路径中应用于借助所述第二触发信号成分引起的对所述阀部件的基本运动的调节（25）。