CN104685193A - 用于控制阀的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种方法或相应的设备，其中，在第一规定操作模式中向阀致动器施用规定启动电压以便关闭阀，所述阀设有具有弹簧力的弹簧，所述致动器的致动力抵抗所述弹簧力而作用。在所述第一操作模式中，确定第一时间周期（T1），所述第一时间周期代表已经达到最大电流值（MAX）。此外，确定第二时间周期（T2），所述第二时间周期代表已经达到最小电流值（MIN）。在规定第二操作模式（AP）中，向所述致动器施用规定启动电压，直到达到所述第一时间周期（T1）结束为止，然后向所述致动器施用控制电压，直到达到所述第二时间周期（T2）结束为止，所述控制电压的平均值低于所述启动电压的平均值。

Description

用于控制阀的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于控制阀的方法和设备。
背景技术
这种阀例如用于高压泵中，为机动车辆的内燃机的蓄压型喷射系统递送流体。
这种阀会经受剧烈的应力，尤其是如果这些阀经受连续负载的话，诸如在例如高压泵的情况下。由于在柴油内燃机中高压泵会经受例如2000巴和更大的压力，所以对这种泵中的阀的要求较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种方法和相应的设备，该方法和设备准许精确地操作阀。
通过独立权利要求的特征，可以实现该目的。从属权利要求中指出了有利的改进。
本发明的特征在于一种用于控制阀的方法和相应的设备。该阀设有具有弹簧力的弹簧和具有致动力的致动器，该致动力抵抗该弹簧力。在预定义的第一操作模式中，向致动器施用预定义的启动电压以便关闭该阀。还确定最大电流值，所述最大电流值代表所施用的启动电压施加的电流的电流峰值。确定第一时间周期，所述第一时间周期代表施用启动电压与达到最大电流值之间经过的时间。确定最小电流值，所述最小电流值代表施加的电流的局部最小值。最小电流值在最大电流值之后。确定第二时间周期，所述第二时间周期代表施用启动电压与达到最小电流值之间经过的时间。在预定义的第二操作模式中，向致动器施用预定义的启动电压以便关闭该阀。在确定的第一时间周期中施用启动电压。然后，在第一时间周期之后，直到第二时间周期结束为止，通过预定义的控制电压来调整施加到致动器上的电流。控制电压的平均值低于启动电压的平均值。
在第一操作模式中获得例如诸如阀的关闭周期之类的关于阀的重要信息。使用这个信息以便在第二操作模式中驱动该阀。结果是，可以精确地驱动阀。另外，与常规的驱动相比，阀的功耗可能可以减少，并且因此，阀的使用寿命可以增加，而且还可以另外实现其他积极的附带结果，诸如关闭过程中阀产生的噪音减少。
根据一个有利的改进，依据确定的第一时间周期和/或确定的第二时间周期来确定控制电压。结果是，可以有效地驱动阀，因为可以通过调整控制电压对阀的属性（例如诸如关闭周期）做出反应。
根据另一有利的改进，在所述第一时间周期之后直到所述第二时间周期结束为止，通过所述控制电压来调整施加到所述致动器上的电流，调整的方式为使得在所述第二时间周期结束时，所述电流大概对应于预定义的下限值。例如，所述下限值是可以确保阀关闭的值。结果是，可能可以减少功耗。
根据另一有利的改进，在所述第一时间周期之后直到所述第二时间周期结束为止，通过续流阶段（Freilaufphase）来调整施加的电流，在所述续流阶段中，控制电压是零，并且在所述续流阶段中通过续流器（Freilauf）来调整电流。结果是，可以进一步减少功耗。
根据另一有利的改进，在所述第一时间周期之后直到所述第二时间周期结束为止，通过脉宽调制来调整控制电压。结果是，可以用简单的方式调整控制电压。
根据另一有利的改进，阀以入口阀的形式布置在高压泵中。
附图说明
下面的正文参照了示意图，正文中更详细地说明本发明的示例性实施例，其中：
图1示出了设有阀的泵的纵截面，
图2示出了通过阀的纵截面，
图3a示出了在控制阀的过程中的电流曲线，
图3b示出了在控制阀的过程中的另一电流曲线，
图4a示出了在控制阀的过程中的另一电流曲线，
图4b示出了在控制阀的过程中的另一电流曲线，以及
图5示出了电路图。
具体实施方式
各图中用相同的附图标记表示结构或功能相同的元件。
图1示出了泵10，泵10设有泵壳12。泵10采用高压泵的形式，尤其优选地是径向活塞泵的形式。泵活塞14可移动地安装在泵壳12中。压力室16位于泵壳12中的泵活塞14的一端上。为了能够在压力室16中填充流体，所述压力室设有流入管线18，入口阀形式的阀20优选地布置在流入管线18中。阀20优选地采用数字切换阀的形式。阀20有利于填充压力室16，并且阻止流体在填充过程中从该流入管线18中往回流出。压力室16还设有流出管线22，另一个出口阀形式的阀24布置在流出管线22中。因此，可以从压力室16中排出流体。
泵10还设有传动轴26，传动轴26操作性地连接到凸轮状主体28，凸轮状主体28为泵活塞14预定义一个凸轮状轮廓，并且传动轴26可以例如在旋转方向D上顺时针旋转。代替凸轮状主体28，也可以例如使用偏心环或凸轮轴，并且作为备选，泵10还可以设计成曲柄传动泵。
图2示出了阀20，阀20设有阀罩29，阀罩29设有凹口30。弹簧32、销34和密封元件36布置在凹口30中。弹簧32布置在凹口30的壁与销34之间。结果是，弹簧32产生的弹簧力F_1作用于销34上，结果，通过销34给密封元件36施用预应力。销34具有第一圆柱形部分34a和第二圆柱形部分34b，其中，第一部分34a的直径大于第二部分34b。
凹口30还包含密封座38，密封座38相对于阀罩29固定地布置，并且设有切口40。如果密封元件36不抵靠密封座38，流体就能够流经切口40。
将在下面的正文中说明泵10和阀20的操作方式：
由于传动轴26在旋转方向D上的旋转移动，泵活塞14借由凸轮状主体28朝传动轴26移动，直到所述泵活塞达到下止点为止。由于这个移动，压力室36中的压力减少。这使得作用于阀上的力改变，并且由于弹簧32的弹簧力F_1和流入管线18与压力室36之间的压力差，阀20最终打开。密封元件36从密封座38抬离。密封元件36从密封座38抬离的这个时间称为正常打开时间。
当阀20打开时，在压力室16中填充流体。由于传动轴26在旋转方向D上进一步旋转移动，所以泵活塞14通过凸轮状主体28从传动轴26移开，并且在这个过程中压缩压力室16中容纳的流体。在预定义的时间处，由于向致动器42施用电压，所以致动力F_2作用于销34上，致动力F_2会抵抗弹簧力F_1。由于致动力F_2和压力室36与流入管线18之间的压力差，所以销34在致动力F_2的方向上移动。结果是，密封元件36抵靠密封座38，并且阻止流体流过切口40。阀20以此方式关闭。在压力室16中压缩的流体现在能够经由另一出口阀形式的阀24从泵10中完全排出。
如果泵10是内燃机的喷射系统的高压燃料泵，则经受高压的燃料可以被传递到流体储器，流体储器采用高压燃料储器的形式，即所谓的共轨。
下面（图3a、图4a、图3b、图4b）将详细图解说明在正常打开的阀的情况下对阀20的控制。显而易见，这可以用相应方式应用于正常关闭的阀。
在预定义的第一操作模式MP中，向致动器42施用预定义的启动电压以便关闭阀20（图3a、图4a）。例如，第一操作模式MP是测量模式，测量模式例如发生在超限阶段。预定义的启动电压例如是电池电压或例如通过脉宽调制设置的电压。
通过启动电压将电流施加到致动器42上。确定最大电流值MAX，所述最大电流值代表所施加的电流的电流峰值。另外，确定第一时间周期T1，所述第一时间周期代表施用启动电压与达到最大电流值MAX之间经过的时间。此外，确定最小电流值MIN，所述最小电流值代表所施加的电流的局部最小值，其中，最小电流值MIN在最大电流值MAX之后。确定第二时间周期T2，所述第二时间周期代表施用启动电压与达到最小电流值MIN之间经过的时间。第一时间周期T1和第二时间周期T2可以用于获得关于阀20的重要信息，例如可以确定阀20是在缓慢地关闭还是快速地关闭。
在预定义的第二操作模式AP中，在第一确定的时间周期T1中向致动器42施用预定义的启动电压（图3b、图4b）。第二操作模式AP例如是施用模式。在第一时间周期T1过去之后，并且直到第二时间周期T2结束为止，通过预定义的控制电压来调整施加到致动器42上的电流。控制电压调整为使得控制电压的平均值低于启动电压的平均值。举例而言，依据第一时间周期T1和/或第二时间周期T2来确定控制电压。举例而言，依据第二时间周期T2与第一时间周期T1之间的差的幅值来调整控制电压，使得例如幅值较大时的控制电压高于幅值较小时的控制电压。
作为备选或者补充，可以通过续流阶段来调整控制电压，在这个续流阶段，控制电压为零，并且通过续流器来调整电流，诸如在图5中例如通过续流二极管FL和开关SW来执行调整。作为备选或者补充，可以向阀20施用大于零的控制电压，例如通过脉宽调制来调整所述控制电压。具体来说对于缓慢的阀20，可能必须施用大于零的控制电压。
在第二时间周期T2过去之后，电流值大概对应于预定义的下限值U_GW是有利的。下限值U_GW例如是一个确定的值，在这个值处，确保阀20关闭。因此，例如，控制电压可以被调整成使得施加到致动器42上的电流一直下降到其达到下限值U_GW为止。举例而言，可以首先用续流阶段来降低电流，然后用大于零的控制电压来降低电流。
例如，控制电压是脉宽调制后的电压。由于在脉宽调制的情况下，电压峰值可能正好与例如启动电压一样高，所以在这个方面，至少一个范围的控制电压的平均值与所得的致动力相关，以便将控制电压与启动电压比较。这也适用于如下情况：例如如果启动电压经过脉宽调制，并且因此在所述启动电压的情况下，平均值也是相关的。
所谓的保持模式通常在第二时间周期T2过去之后。在保持模式中，确保阀20关闭并且保持关闭。为此目的，例如通过两点控制器使电流保持在低水平。
可以通过在第二操作模式AP（例如施用模式）中驱动来减少阀20的能耗。因此可以避免阀20不必要地变热。以此方式，阀20的线圈使用寿命可以延长，并且CO2排放量可以减少。在第一时间周期过去之后直到第二时间周期T2过去为止的周期中的功率减少可能还可以确保噪声最小化。另外，可以依据第一时间周期T1和第二时间周期T2来确定关于阀20的关闭周期的信息，并且因此可以实现对泵的精确控制，因为可能必须在较晚的时候通过控制器来驱动快速的阀20，和/或可能必须在较早的时候通过控制器来驱动缓慢的阀20。
另外，通过第一定义的操作模式MP可以执行对阀20的例如磨损程度的诊断或对阀20的分析。结果是，如果（例如）在第一操作模式MP的前一时间周期中未实现最小电流值MIN，例如还可以延长第一操作模式MP。通过根据所确定的第一时间周期T1和第二时间周期T2的目标性驱动，还可以例如补偿各个阀20的制造差异。

Claims (7)

1. 一种用于控制阀（20）的方法，所述阀（20）设有具有弹簧力（F_1）的弹簧（32）和具有致动力（F_2）的致动器（42），所述致动力（F_2）抵抗所述弹簧力（F_1），在所述方法中：
- 为了在预定义的第一操作模式（MP）中关闭所述阀（20），
　-- 向所述致动器（42）施用预定义的启动电压，
　-- 确定最大电流值（MAX），所述最大电流值代表所施用的启动电压施加的电流的电流峰值，
　-- 确定第一时间周期（T1），所述第一时间周期代表施用所述启动电压与达到所述最大电流值（MAX）之间经过的时间，
　-- 确定最小电流值（MIN），所述最小电流值代表所施加的电流的局部最小值，其中，所述最小电流值（MIN）在所述最大电流值（MAX）之后，
　-- 确定第二时间周期（T2），所述第二时间周期代表施用所述启动电压与达到所述最小电流值（MIN）之间经过的时间，
- 为了在预定义的第二操作模式（AP）中关闭所述阀，
　-- 具体在所确定的第一时间周期（T1）中向所述致动器（42）施用所述预定义的启动电压，然后在所述第一时间周期（T1）之后直到所述第二时间周期（T2）结束为止，通过预定义的控制电压来调整施加到所述致动器（42）上的电流，其中，所述控制电压的平均值低于所述启动电压的平均值。
2. 根据权利要求1所述的方法，在所述方法中，依据所确定的第一时间周期（T1）和/或所确定的第二时间周期（T2）来确定所述控制电压。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，在所述方法中，在所述第一时间周期（T1）之后直到所述第二时间周期（T2）结束为止，通过所述控制电压来调整所述致动器（42）的电流，调整的方式为使得在所述第二时间周期（T2）结束时所述电流大概对应于预定义的下限值（U_GW）。
4. 根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，在所述第一时间周期（T1）之后直到所述第二时间周期（T2）结束为止，通过续流阶段来调整所述电流，在所述续流阶段中，所述控制电压是零，并且通过续流器来调整所述电流。
5. 根据前述权利要求中的一项所述的方法，在所述方法中，在所述第一时间周期（T1）之后直到所述第二时间周期（T2）结束为止，通过脉宽调制来调整所述控制电压。
6. 根据前述权利要求中的一项所述的方法，在所述方法中，所述阀（20）以入口阀的形式布置在高压泵中。
7. 一种用于控制阀（20）的设备，所述阀（20）设有具有弹簧力（F_1）的弹簧（32）和具有致动力（F_2）的致动器（42），所述致动力（F_2）抵抗所述弹簧力（F_1），其中，所述设备设计成：
- 确定最大电流值（MAX），所述最大电流值（MAX）代表所施用的启动电压施加的电流的电流峰值，
- 确定第一时间周期（T1），所述第一时间周期（T1）代表施用所述启动电压与达到所述最大电流值（MAX）之间经过的时间，
- 确定最小电流值（MIN），所述最小电流值（MIN）代表所施加的电流的局部最小值，其中，所述最小电流值（MIN）在所述最大电流值（MAX）之后，
- 确定第二时间周期（T2），所述第二时间周期（T2）代表施用所述启动电压与达到所述最小电流值（MIN）之间经过的时间，
- 具体在所确定的第一时间周期（T1）中向所述致动器（42）施用预定义的启动电压，然后在所述第一时间周期（T1）之后直到所述第二时间周期（T2）结束为止，通过预定义的控制电压来调整施加到所述致动器（42）上的电流，其中，所述控制电压的平均值低于所述启动电压的平均值。
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