CN103620197A - 用于控制阀的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种阀（20），包括：带有弹簧力（F_1）的弹簧（32）；带有与弹簧力（F_1）相反地作用的促动器力（F_2）的促动器（42）；可借助促动器（42）操纵的推杆（34）。阀（20）还包括可与推杆（34）耦接或已耦接密封件（36）及密封座（38），从而当密封件（36）贴靠在密封座（38）上时，阀（20）关闭。针对常开阀在阀（20）的关闭阶段之后，或者针对常闭阀在打开阶段之后，在预定的时段期间对促动器（42）施加具有预定走势的电流，该电流起于电流的初始值（I_0），终于电流的预定的终止值（I_END）。在此，电流的初始值（I_0）小于终止值（I_END）。

Description

用于控制阀的方法和装置

本发明涉及用于控制阀的方法和装置。

这种阀优选在高压泵中用于输送汽车内燃机蓄存器喷射系统的流体。

这种阀特别是当它比如在高压泵中遭受持久的负荷时受到严重的应力。由于高压泵受到例如2000巴或更大的压力，对这种泵中的阀提出了高的要求。这种阀无论在关闭时还是在打开时都会产生噪声。

本发明的目的在于，提出用于控制阀的方法和装置，其能实现阀的精确的且成本低廉的工作。

所述目的通过独立权利要求的特征得以实现。本发明的有利设计在从属权利要求中给出。

本发明的特点是用于控制阀的方法和对应的装置。该阀包括具有弹簧力的弹簧、具有与弹簧力相反地作用的促动器力的促动器和可借助促动器操纵的推杆。该阀还包括密封件和密封座，密封件可与推杆耦接或已耦接，从而当密封件贴靠在密封座上时，阀关闭。针对常开阀在阀的关闭阶段之后，或者针对常闭阀在打开阶段之后，在预定的时段期间对促动器施加具有预定走势的电流，其起于电流初始值，终于电流的预定的终止值。在此，电流的初始值小于终止值。

这具有的优点是，阀可以缓慢地打开或关闭，从而可以实现使得阀产生的噪声保持较小，却能实现可靠地且足够快地打开或关闭阀。还可以将阀的磨损保持较小。此外，可以实现成本低廉地设计阀。因此，促动器具有两个功能。一方面，促动器具有阀调节件的功能。此外，促动器能实现阻抑推杆与密封座和/或与密封件相遇，和/或促动器能实现阻抑密封件与终点位置限制件例如与阀壳体壁相遇。促动器优选具有电磁铁。在用于为推杆减速的促动器激活的所在时段期间，推杆可以从促动器的磁场中至少部分地移出，从而推杆从磁场移出的距离越远，作用到推杆上的促动器力就越是减小。这种效应可以有利地通过上升的起于初始值而终于终止值的电流曲线得到补偿，且可以使得促动器力近乎保持恒定。

根据一种有利的设计，探测常开阀的阀打开的开始，一旦识别到阀打开的开始，就根据识别到的阀打开的开始来预定所述时段的起始。可以检测推杆沿着推杆纵轴线的运动，由此探测阀打开的开始。例如，一旦识别到推杆从推杆初始位置朝向推杆终止位置移动，就起始所述时段，在所述初始位置，推杆允许阀打开，或者阀关闭，而在所述终止位置，推杆不允许阀关闭，或者阀打开。此外，所述时段的起始可以根据阀类型和/或根据阀的至少一个工作参数来预定。

根据另一有利的设计，探测常闭阀的阀关闭的开始，一旦识别到阀关闭的开始，就根据识别到的阀关闭的开始来预定所述时段的起始。例如，一旦识别到推杆从推杆初始位置朝向推杆终止位置移动，就起始所述时段，在所述初始位置，推杆允许阀关闭，或者阀打开，而在所述终止位置，推杆不允许阀打开，或者阀关闭。

根据另一有利的设计，根据推杆与密封件的耦接方式来预定所述时段的持续时间。这能实现在阀的打开过程或关闭过程中使得推杆的和/或密封件的通过促动器力引起的减速效果适应于阀类型和/或应用领域。

根据另一有利的设计，阀设置在泵的入口区域中，且推杆直接与密封件耦接。在此，所述时段的持续时间近乎等于泵的输送阶段的持续时间的15%~20%。

根据另一有利的设计，阀设置在泵的入口区域中，且推杆可与密封件耦接。在此，所述时段的持续时间近乎等于泵的输送阶段的持续时间的50%。

根据另一有利的设计，电流的终止值根据弹簧的弹簧力来预定。这能有利地实现适当地预定电流的终止值，使得阀能够足够快地打开或关闭，且可以保证阀打开或关闭。

根据另一有利的设计，规定电流曲线为阶梯状。电流曲线可以具有多个在时间上相继的区段，其中，每个区段都分别具有一个电流值且电流走势基本恒定，在时间上处于前一区段之后的区段的电流值大于前一区段。这具有的优点是，电流曲线具有简单的易于产生的形状。

下面参照示意图详述本发明的实施例。其中：

图1为带有根据第一实施例的阀的泵的纵剖视图；

图2为带有根据第二实施例的阀的泵的纵剖视图；

图3A-3C示出处于三种工作状态下的阀的第三实施例；和

图4示出电流曲线和推杆位置的时间曲线。

相同构造或功能的部件在附图中一致地标有相同的附图标记。

图1示出带有泵壳体12的泵10。该泵10特别是被构造成高压泵，优选被构造成径流式活塞泵。在泵壳体12中可活动地支撑着泵活塞14。在泵壳体12中，在泵活塞14的一端有个压力腔16。为了能给压力腔16装填流体，它具有流入管路18，在该流入管路上设置有被构造成输入阀的阀20。被构造成输入阀的阀20优选是数字切换的阀。该阀20便于装填压力腔16，且在装填时防止流体从流入管路18回流。压力腔16还具有流出管路22，在该流出管路上设置有被构造成输出阀的另一阀24。由此能从压力腔16中推出流体。

泵10还具有驱动轴26，该驱动轴与偏心环28作用连接，且可沿旋转方向D顺时针地旋转。代替偏心环28，也可以采用凸轮轴。替代地，泵10也可以是曲轴驱动泵。

图1示出阀20的第一实施例。该阀20包括阀壳体29，阀壳体具有内凹30。在该内凹30中设置有弹簧32、推杆34和密封件36。弹簧32支撑在内凹30的壁上，由此通过推杆34将密封件36预压紧。密封件36和推杆34直接机械地耦接。推杆34包括柱形的第一部分34a和柱形的第二部分34b，其中，第一部分34a的直径大于第二部分34b。

在内凹30中还有一个相对于阀壳体29固定地设置的密封座38，该密封座具有贯通内凹40。当密封件36未贴靠在密封座38上时，流体可以流经所述贯通内凹40。

阀20还具有促动器42，该促动器尤其被构造成磁性线圈。推杆34的第一部分34a至少部分地设置在促动器42中，且可以受促动器42操纵。

无论阀20在打开时还是在关闭时，都会由于机械的和液压的原因而在阀20上产生噪声。推杆34利用弹簧32的弹簧力F_1移向密封座38。在密封座38和推杆34特别是推杆34的第一部分34a相遇时，就会产生噪声。例如在推杆34到达其终点位置之前不久激活促动器42，此时，阀20最大程度地打开，推杆34的第一部分34a贴靠在密封座38上，这可以实现能使得推杆34减速，且能阻抑推杆34与密封座38相遇。

图2示出阀20的第二实施例。相比于第一实施例，推杆34和密封件36并未直接机械地耦接。此外，内凹具有终点位置限制件44，其被设置和设计用来限制推杆34和/或密封件36朝向压力腔16轴向地移动。终点位置限制件44具有其它内凹46，流体可以经由所述内凹流入到压力腔16中。

无论阀20在打开时还是在关闭时，都会由于机械的和液压的原因而在阀20上产生噪声。在阀20打开时，在第一步骤中，密封件36与终点位置限制件44接触，由此会产生第一种噪声。接下来，推杆34利用弹簧32的弹簧力F_1移向密封件36。在密封件36与推杆34相遇时，就会产生第二种噪声。例如在推杆34与密封件36相遇之前不久激活促动器42，这可以实现能使得推杆34减速，且能阻抑推杆34与密封件36相遇。

图3A示出阀20的第三实施例。阀20具有阀壳体29，该阀壳体具有内凹30。在内凹30中设置有弹簧32、推杆34和密封件36。弹簧32支撑在内凹30的壁上，由此通过推杆34将密封件36预压紧。密封件36和推杆34直接机械地耦接。密封件36和推杆34优选一体地构造。阀壳体29包括密封座38。密封座38和密封件36锥形地构造，从而当密封件36贴靠在密封座38上时，阀20关闭。阀20还包括终点位置限制件44，其被设置和设计用来限制推杆34和密封件36朝向压力腔16轴向地移动。终点位置限制件44具有其它内凹46，流体可以经由所述内凹流入到压力腔16中。

在阀20打开时，密封件36与终点位置限制件44接触，由此会产生噪声。如果推杆34和密封件36共同地一体构造，则会通过推杆34与密封件36的共同的质量非常明显地形成噪声。

下面针对常开阀20详述阀的控制（图3A-3C）。不言而喻，这种情况也能以相应的方式适用于常闭的阀。

在泵10的输送阶段期间（图3A），驱动轴26沿旋转方向D旋转运动，由此通过偏心环28使得泵活塞14移动离开驱动轴26，且在这种情况下对位于压力腔16中的流体进行压缩。在预定的时间点对促动器42施加电流，由此使得阀20关闭，从而能够使得与弹簧力F_1相反地作用的促动器力F_2作用到推杆34上。由于推杆34沿促动器力F_2的方向移动，且由于在阀20前后产生的压力状况，密封件36贴靠在密封座38上，由此抑制流体从流入管路18流入到压力腔16中。在压力腔16中被压缩的流体于是可以通过被构造成输出阀的另一阀24完全从泵10中被推出。在输送阶段结束时，泵活塞14已到达其上止点。

若泵10是内燃机喷射设备的燃油高压泵，则被施加以高压的燃油可以到达被构造成高压燃油蓄存器的流体蓄存器，即所谓的共轨。

在泵10的抽吸阶段开始时（图3B），驱动轴26沿旋转方向D继续旋转运动，由此借助偏心环28使得泵活塞14朝向驱动轴26移动。在此，基于弹簧32的弹簧力F_1和阀20前后的压差，阀20开始打开。

在阀20的关闭阶段之后，或者在泵10的输送阶段之后，在预定的时段期间，对促动器42施加具有预定走势的电流，其起于电流的初始值I_0，终于电流的预定的终止值I_END，其中，电流的初始值I_0小于终止值I_END。该时段例如可以在输送阶段结束后马上开始，或者在稍后的时刻开始，在该时刻，推杆34已经移动和/或密封件36已经至少部分地离开密封座38。

例如可以探测阀20的阀打开的开始，一旦识别到阀打开的开始，就根据所识别的阀打开的开始来预定该时段的起始。该起始在时间上可以紧接于识别到阀打开的开始之后，或者在识别到开始之后一段短暂的时间之后。这段短暂的时间例如可以根据阀20的平均的阀打开时间来预定。

由被施加以电流的促动器42产生的促动器力F_2与弹簧力F_1及压差相反地作用，从而减缓推杆34和/或密封件36的运动。由此减缓推杆34朝向密封座38的运动（图1）和/或推杆34朝向密封件36的运动（图2）或者推杆34和密封件36朝向终点位置限制件44的运动（图3B）。由于速度减缓，可以明显地减小相撞噪声。由于推杆34缓慢地运动，可以将阀20产生的噪声保持得很小，而阀20却能可靠地足够快速地打开。此外，由于推杆34缓慢地运动，可以将阀20的磨损保持得较小。

预定的上升的电流曲线起于电流的初始值I_0，终于电流的预定的终止值I_END，这能实现对推杆从促动器42的磁场中至少部分地移出予以补偿，由此使得促动器力F_2近乎保持恒定。例如可以规定电流曲线为阶梯状。参照推杆34的令常开阀20关闭的初始位置，图4示出电流曲线的示意图和推杆34的位置POS的时间曲线。

所述时段的持续时间例如可以根据推杆34与密封件36的耦接方式来预定。如果例如推杆34直接与密封件36耦接，则所述时段的持续时间可以近乎等于泵10的输送阶段的持续时间的15%~20%。

如果推杆34与密封件36未直接机械地耦接，而是可耦接地布置，则所述时段的持续时间可以近乎等于泵10的输送阶段的持续时间的50%。

电流的终止值I_END例如可以根据弹簧32的弹簧力F_1来预定。电流的初始值I_0例如可以为零。

在泵10的抽吸阶段（图3C）的持续期间，驱动轴26沿旋转方向D持续地继续旋转运动，由此借助偏心环28使得泵活塞14继续朝向驱动轴26移动。阀20打开。压力腔16于是被充有流体。

Claims (9)

1. 一种用于控制阀（20）的方法，该阀具有：带有弹簧力（F_1）的弹簧（32）；带有与弹簧力（F_1）相反地作用的促动器力（F_2）的促动器（42）；可借助促动器（42）操纵的推杆（34）；可与推杆（34）耦接或已耦接密封件（36）；密封座（38），从而当密封件（36）贴靠在密封座（38）上时，阀（20）关闭，其中，

- 针对常开阀在阀（20）的关闭阶段之后，或者针对常闭阀在打开阶段之后，在预定的时段期间对促动器（42）施加具有预定走势的电流，该电流起于电流的初始值（I_0），终于电流的预定的终止值（I_END），其中，电流的初始值（I_0）小于终止值（I_END）。

2. 如权利要求1所述的方法，其中，探测常开阀的阀打开的开始，一旦识别到阀打开的开始，就根据识别到的阀打开的开始来预定所述时段的起始。

3. 如权利要求1所述的方法，其中，探测常闭阀的阀关闭的开始，一旦识别到阀关闭的开始，就根据识别到的阀关闭的开始来预定所述时段的起始。

4. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，根据推杆（34）与密封件（36）的耦接方式来预定所述时段的持续时间。

5. 如权利要求4所述的方法，其中，阀（20）设置在泵（10）的入口区域中，且推杆（34）直接与密封件（36）耦接，所述持续时间近乎等于泵（10）的输送阶段的持续时间的15%~20%。

6. 如权利要求4所述的方法，其中，阀（20）设置在泵（10）的入口区域中，且推杆（34）可与密封件（36）耦接，所述持续时间近乎等于泵（10）的输送阶段的持续时间的50%。

7. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，电流的终止值（I_END）根据弹簧（32）的弹簧力（F_1）来预定。

8. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，规定电流曲线为阶梯状。

9. 一种用于控制阀（20）的装置，该阀具有：带有弹簧力（F_1）的弹簧（32）；带有与弹簧力（F_1）相反地作用的促动器力（F_2）的促动器（42）；可借助促动器（42）操纵的推杆（34）；可与推杆（34）耦接或已耦接密封件（36）；密封座（38），从而当密封件（36）贴靠在密封座（38）上时，阀（20）关闭，其中，该装置经过设计，

- 针对常开阀在阀（20）的关闭阶段之后，或者针对常闭阀在打开阶段之后，在预定的时段期间对促动器（42）施加具有预定走势的电流，该电流起于电流的初始值（I_0），终于电流的预定的终止值（I_END），其中，电流的初始值（I_0）小于终止值（I_END）。

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