CN102829240B - 电磁阀和监控该电磁阀的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用来监控电磁阀操作的方法，电磁阀具有衔铁和接合到衔铁的提动头，包括如下步骤：给阀中的线圈通电，以产生反映电流‑时间关系的电流信号；检测电流信号中的第一拐点，其中第一拐点出现在衔铁开始从打开和关闭位置中的一个位置朝打开和关闭位置中的另一个位置运动的时刻；以及检测电流信号中的第二拐点。第二拐点出现在衔铁完全运动到打开和关闭位置中的另一个位置的时刻。在一个实施例中，第一拐点表示阀何时开始打开，从而能够精确地确定阀的所经历的打开时间。

Description

电磁阀和监控该电磁阀的方法
技术领域
本发明涉及种监控电磁阀操作的方法和一种其操作特性便于以本发明的方法监控的阀结构。
背景技术
电磁阀具有很多应用，包括但不限于燃料蒸气控制。当电磁线圈由施加在线圈上的致动电压通电时，希望监控衔铁在关闭和打开位置之间的运动。典型地，衔铁在线圈中的电流增加到足够水平时开始移动。衔铁然后移动至到达其完全停止在打开位置的结束位置处。
为了监控螺线管的运动设置电路——该电路通过检测线圈电流的电流信号的突变来检测阀是打开还是关闭。更具体而言，在衔铁到达完全打开位置时电流信号具有明显的突变(例如，电流电平的急降)，且电流信号在衔铁到达完全关闭位置时具有类似的突变。目前已知的监控方法比较衔铁行进路径中对应于结束位置或硬停/急停(hard stop)位置的时间值之间的实际电流信号和预定电流信号。
虽然现有方法可以通过测量电流和硬停之间的持续时间来确定阀门是否正确运行，但是目前没有方法检测阀门开始打开(即“啪的一声”打开)的时间，因为例如由于形成足够电流来移动衔铁和/或在衔铁中出现任何猛烈运动所需的时间，在线圈通电的时间和衔铁开始打开阀门的时间之间可能存在延迟。换句话说，现有方法仅仅检测衔铁运动中的硬停，而非两个硬停(位置)之间的任意细微/不明显的衔铁运动。因此，没有方法精确地确定衔铁实际运动的时间长度，由此难以准确地确定阀门在给定的通电循环期间实际打开多长时间。
希望存在一种可以精确地检测阀门何时啪地一声打开以及阀门何时完全打开的方法，以提供例如可被用来改进燃料蒸气控制系统的操作或改善阀门运行于其中的系统的诊断性能的附加信息。
发明内容
本发明的实施例涉及一种用于监控电磁阀操作的方法，该电磁阀具有衔铁和接合到该衔铁并设置在阀座上的提动头，其中衔铁能够在打开位置和关闭位置之间移动。该方法包括下述步骤：给阀中的线圈通电，以产生反映电流-时间关系的电流信号；检测电流信号中的第一拐点，其中第一拐点出现在衔铁开始从打开和关闭位置中的一个位置朝打开和关闭位置中的另一个位置运动的时刻；以及检测电流信号中的第二拐点，其中第二拐点出现在衔铁完全运动到打开和关闭位置中的另一个位置的时刻。
本发明的实施例还涉及一种电磁阀，该电磁阀包括：线圈；衔铁，其在线圈断电时的关闭位置和线圈通电时的打开位置之间运动；提动头，其接合到衔铁上，其中在提动头和衔铁之间设置有间距；以及阀座。线圈通电时该阀具有电流信号，并且衔铁和提动头之间的间距使得电流信号在衔铁开始向打开位置运动且提动头开始提升离开阀座时具有第一拐点。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的阀的横截面示意图；
图2是阀的电流信号，以图示根据本发明的一个实施例的方法。
具体实施方式
图1是位于燃料蒸气控制阀11中的电磁阀10的一部分的代表性示意图，图2图示出在操作期间阀10的螺线管感应电流信号12(电流-时间)的示例。图1中的阀10图示为处于断电位置。阀10包括电磁线圈14和衔铁16。衔铁16可在关闭位置(如图1所示)和打开位置之间移动。在一个实施例中，滑动提动头18可设在衔铁16的端部并在衔铁16处于关闭位置时与阀座20接合。衔铁16和提动头18之间的间距22形成一位于衔铁16和提动头18之间的小的游隙或“空隙”。预载弹簧23可抵靠提动头18设置以将提动头18压靠在阀座20上，因此阀10即使在加压条件下仍可保持关闭。
图1所示实施例是常闭阀10，其中在线圈14断电时衔铁16处于关闭位置并且提动头18与阀座20接合。然而，本发明所属领域的普通技术人员将理解，在不背离本发明范围的情况下可以使用其他阀结构。
当线圈14上施加电压时，线圈14通电，并且通过线圈14的电流增加，如图2中部分A所示。在这期间，线圈14中的电流增大，直至电流水平高到足以产生足够的磁力来移动衔铁16。衔铁16朝向打开位置运动并且闭合衔铁16和提动头18之间的间距22，直至衔铁16接触提动头18的顶部。在此刻，衔铁16和提动头18紧密地接合在一起。
当电流继续流经线圈14时，衔铁16继续朝向打开位置运动，衔铁16紧密地接合至提动头18。衔铁16的继续向上运动使提动头18远离阀座20地提升。在此刻，阀10“啪的一声”打开(即刚刚开始打开)。电流信号通过第一拐点26反映出阀状态的这个变化。第一拐点26出现在电流信号12的斜率下降时。第一拐点26可能是细微/不明显的，如图2所示，但是在较高压力场合中，第一拐点26可能更明显甚至足够显著以至于所施加的蒸气压力的级别可以被检测到。
应当指出，第一拐点26是衔铁16和提动头18之间松动接合的结果。更具体而言，松动接合允许检测阀10的最初打开，因为当衔铁16从单独运动转变为与提动头18一起运动时电流信号改变。在典型电磁阀中，衔铁和提动头通过桩式接合或压配合紧密地接合、或甚至形成为一体构造，使得衔铁和提动头大体一体地一起运动。通过松动地接合衔铁16和提动头18，本发明的结构实现一电流信号，其使得阀10啪地一声打开时更容易被检测到。松动接合还在提动头18的密封操作方面提供额外的自由度，从而更容许阀10中的公差叠加。
当衔铁16继续朝向打开位置运动时，电流继续上升并且电流信号反映阀的上升时间打开响应，如图2中部分B所示。部分B中的信号12反映出在阀开始打开时与完全打开时期间流经阀10的电磁线圈14的感应电流分布。取决于阀10的特定操作特性，电流信号12的斜率在部分B中增加。当衔铁16在整个行程之后到达其最终停止位置并且阀10完全打开时，电流信号12反映出第二拐点28。
因为部分B由分别反映出阀10开始打开的时间和阀10完全打开的时间的第一和第二拐点26，28限界，所以部分B精确地反映出衔铁16在从关闭位置到打开位置的单个行程期间的行程时间(即所经历的开启时间)。与现有技术不同，本发明确保了对阀10何时打开不存在不确定性。
所经历的开启时间提供可用于不同应用的重要信息。例如，在燃料排放系统中，所经历的开启时间可被用来计算特定压力条件下由阀10释放的燃料蒸气脉冲质量，或结合阀两侧的动态压降来计算由阀10释放的燃料蒸气脉冲质量。所经历的开启时间还可用于需要计量(例如燃料喷射)的任意场合、或与期望的开启时间作比较以诊断阀操作是否正确。
虽然上述实施例基于常闭阀，但本发明的构思可用于其他类型的阀而不背离本发明的范围，只要电流信号在衔铁开始改变位置时形成第一拐点并在衔铁于新位置处硬停时形成第二拐点。两个拐点之间的所经历的操作时间提供了关于衔铁在给定操作循环期间何时实际运动的重要信息。
虽然已经详细描述了实现本发明的最佳方式，本领域技术人员将意识到落在所附权利要求范围内的、用于实施本发明的不同的可选设计和实施例。

Claims (9)

1.一种用于监控电磁阀操作的方法，该电磁阀具有衔铁和接合到该衔铁并设置在阀座上的提动头，其中衔铁能够在打开位置和关闭位置之间移动，该方法包括：
给阀中的线圈通电，以产生足够的磁力来移动衔铁并产生反映电流－时间关系的电流信号；
检测电流信号中的第一拐点，其中第一拐点出现在衔铁开始从打开和关闭位置中的一个位置朝打开和关闭位置中的另一个位置运动的时刻，并且其中，第一拐点对应于电流信号的斜率的下降；
检测电流信号中的第二拐点，其中第二拐点出现在衔铁完全运动到打开和关闭位置中的所述另一个位置的时刻；
其中，第一拐点和第二拐点分别反映了阀开始打开的时间和阀完全打开的时间，并且第一拐点和第二拐点之间的时间反映衔铁在从关闭位置到打开位置的单个行程期间的行程时间。
2.如权利要求1所述的方法，其中，第二拐点对应于衔铁的硬停。
3.如权利要求1所述的方法，其中，该阀是常闭阀，其中第一拐点出现在衔铁开始向打开位置运动的时刻，第二拐点出现在衔铁处于完全打开位置的时刻。
4.如权利要求3所述的方法，其中，在衔铁和提动头之间存在间距，其中提动头设置在阀座上，第一拐点出现在当衔铁开始朝打开位置运动时衔铁与提动头接合并且开始从阀座提升该提动头的时刻。
5.如权利要求4所述的方法，进一步包括计算第一拐点和第二拐点之间的时间差以获得所经历的打开时间。
6.如权利要求1所述的方法，进一步包括计算第一拐点和第二拐点之间的时间差以获得所经历的操作时间。
7.一种电磁阀，包括：
线圈；
衔铁，其在线圈断电时的关闭位置和线圈通电时的打开位置之间运动；
提动头，其接合到衔铁上，其中在提动头和衔铁之间设置有间距；和阀座，
其中，线圈通电时该阀具有电流信号，并且衔铁和提动头之间的间距使得电流信号在衔铁开始向打开位置运动且提动头开始提升离开阀座时具有第一拐点；并且
其中，电流信号包括对应于阀完全打开的第二拐点，并且第一拐点和第二拐点之间的时间对应于衔铁在从关闭位置到打开位置的单个行程期间的行程时间。
8.如权利要求7所述的电磁阀，其中，第二拐点出现在衔铁在打开位置硬停的时刻。
9.如权利要求7所述的电磁阀，进一步包括将提动头压靠到阀座上的弹簧。
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