CN1050811C - 控制一种电磁阀的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

控制一种电磁阀，尤其是具有防堵转保护和/或传动打滑调节的制动装置的一种电磁阀的方法及装置，在转换到通流位置时这样地控制阀，即在第一阶段中在预定时间(DT)上使电流按照第一函数下降并在第二阶段中使电流随时间保持近似恒定。

Description

控制一种电磁阀的方法及装置
现有技术
本发明涉及一种电磁阀，尤其是具有防堵转保护和/或传动打滑调节的制动装置的一种电磁阀的控制方法及其装置。
这样一种方法及这样一种装置例如已由DE-A-4141354公知了。在那里描述了一种方法及一种装置，其中通过频率、脉冲宽度或脉冲持续时间/脉冲停止时间比的改变这样地控制阀，即使得阀针占据一个游移位置，而不是完全开通或完全闭合的位置。
另外由DE-A-4110254公知了用以控制一种电磁阀的装置。在那里阀控制器的控制电流一次或多次地中断，以便作到电磁阀的平稳闭合并防止液力的干扰噪音。
在具有防堵转保护和/或传动打滑调节的液压制动装置上，尤其是在电磁阀打开及闭合时出现噪音。这种噪音不能通过根据现有技术的装置予以避免。
本发明的任务
本发明的任务在于：在开始技术领域部分所述类型的一种电磁阀的控制方法及装置中避免由电磁阀的开关而出现的噪音。本发明的概述
按照本发明提供一种控制电磁阀的方法，其中该阀在通以第一电流值时取得第一位置及在通以第二电流值时取得第二位置，其中：在阀的转换控制时可以这样地进行控制，即在第一阶段中在预定时间上使电流按照第一函数从第一电流值过渡到第三电流值，及在第二阶段中近似地保持电流恒定或电流跟随压力随时间的变化，其中第三电流值处于第一电流值及第二电流值之间。本发明的优点
通过根据本发明的控制电流波形的形成，可以避免电磁阀阀针对阀档的强烈撞击，因为行程较小且不是很快的行进。同时也不会产生通常在打开时形成的液力振荡，并由此显著地减少了声波的发射。
附图
以下将借助于在附图中描绘的实施形式对本发明进行说明。附图为：
图1：根据本发明装置的基本元件的概图；及
图2a、2b：各种随时间变化所记录的信号。
实施例的描述
已经公知了：为了对装有防堵转保护或传动打滑调节的机动车的各个轮制动装置的压力进行调节，使用了电操作的进入阀及排出阀。对此最好使用两行程阀，也就是仅具有两个开关位置(开或关)的液压阀。通过脉冲序列及可变的脉冲持续时间/脉冲停止时间之比的控制可以达到所需的压力上升或下降梯度。
插入在制动压力发送器或主汽缸及轮制动装置之间的制动导管中的进入阀通常在其静止位置时转换在导通状态，而用于降低压力的排出阀在静止位置时阻断通往回输泵或通往压力平衡容器的压力介质通路。
也可以使用具有三开关位置(升压，恒压保持，降压)的阀结构来取代进入阀/排出阀对。
此外公知了所谓正比阀，它释放与控制信号成正比的开通孔径。这类正比阀价格昂贵并且需要高成本的控制装置。
借助快速开关阀的公知调节的缺点在于：由于快速的衔铁运动，液压流体的局部延时及加速形成了很大的噪音。这种噪音将被防堵转保护或传动打滑调节部分作为干扰接收。当借助传动打滑调节执行有效制动干预尤其是用于车速度限制或车速调节时，这种噪音特别是一种干扰。
在图1中表示譬如一个防堵转保护和/或传动打滑调节装置的进入阀的状态。所述的控制并不限制在具有防堵转保护和/或传动打滑调节的制动装置的进入阀控制上。但是在这种进入阀上在噪声发射的范围中可得到最大的改善。所述的优选方式也可应用在出现相应问题的制动装置的范围上或用于另外的应用。
进入阀100通过其第一接口及通过第一导管105与主制动汽缸110相连接。在第一导管中支配的压力为P1。该电磁阀100的第二接口通过第二导管115与轮制动器120相连接。在第二导管115中支配压力为P2。
图示的电磁阀涉及一种所谓的2/2电磁阀，它可以占据两个终端位置。在静止位置，即只要无电流(第二值)流过时，电磁阀100在第一导管105及第二导管115之间释放贯流。在该位置上电磁阀的衔铁由弹簧125保持住。通过线圈130通以第一值I1的电流，将施加了一个抵抗弹簧力FF的力，该力使阀进入其关闭位置。根据本发明的优选方式也可应用在其通电状态是释放贯流的电磁阀上
线圈130的第一电端子与供电电压Ubat相连接，它的第二端子与一个开关元件140相连接。最好使用一个场效应晶体管作为该开关元件。开关元件的控制端子即场效应管140的栅极端子与控制单元150相连接。通过开关元件的导通，将释放从供电电压经过线圈130并经过开关元件140到地端子的电流。
在线圈130的第一及第二端子之间接有一个续流二极管160。这里该二极管的阴极与供电电压相连接，而阳极与开关元件相连接。
控制单元150最好涉及一种防制动堵转和/或传动打滑调节装置。它处理来自各个传感器及另外控制单元，例如车速调节装置或车速限制装置的各种信号。
控制单元150根据这些未在图中示出的信号来确定用于控制电磁阀100的线圈130的信号。如果线圈130被通以电流，则线圈130产生一个力FM。该力FM使电磁阀过渡到其第二位置即关闭位置。在此情况下，在第一导管105及第二导管115之间将不会有压力的平衡。
由此形成了一个压力差，它相当于压力值P1及P2之间的差值。其中压力P2小于压力P1。
最好开关元件140由控制单元150提供一种脉宽调制信号，但也可以采用另一种控制信号。根据脉宽调制信号的占空比PWM在线圈130上流过相应的电流I。对于线圈所产生的力FM具有下式：
FM＝A×I+B式中A及B为常数量。
为了使电磁阀抵抗弹簧力FF而运动，必须形成一个合力FZ。为了使合力FZ产生电磁阀衔铁的运动，需要一个第三电流值I2，它根据下列等式给出：
I2＝(FF+FD-FZ-B)/A式中力FD与第一导管105中压力P1及第二导管115中压力P2之间的压力差有关。
电磁阀将受到这样的控制，从其关闭位置不是完全地过渡到其打开位置，而是占据一个中间位置。该中间位置取决于合力FZ。通过将电流值调节在值I2上可以在已知压力差也即已知力FD的情况下调节到一个预定的合力并由此调节到一个预定的阀开通截面和压力梯度。
对值I2这样地选择，即它处于第一电流值I1及第二电流值之间。第一电流值I1将电磁阀保持在其关闭位置上。而第二电流值使电磁阀保持在其打开位置上。在图解的实施形式上该第二电流值为零。
为了实现一定的压力下降，将要根据第一导管中的压力P1及第二导管中的压力P2之间的压力差来预给定一个电流I2。在该优选实施例中是这样地实现的，即用脉宽调制信号的确定占空比来控制开关元件140。该占空比相当于脉宽调制控制信号的导通持续时间与周期持续时间之比。
换一种形式，即取代脉宽调制信号的控制，可以设计通过使用一种合适的开关元件尤其是晶体三极管来作到，通过预给定一个相应的控制电压来调节相应的电流波形。
在图2中表示出脉宽调制信号的占空比PWM随时间的变化，流经电磁阀的电流I及压力P1和P2随时间的变化。
在图2a中用实线表示脉宽调制信号的占空比，用虚线表示合成电流I。在图2b中压力P1用虚线表示，而压力P2用实线表示。
压力P1通过一次近似后设为一个恒定值。压力P2在电磁阀关闭时为一低值，并然后在电磁阀打开时几乎线性地上升到第二值，该值比压力P1的值低一些。在一定时间内压力升高的值被称为压力梯度。尤其在时间点T2及T3之间压力也可以取得随时间变化的另外波形。
直到时间点T1预给定了一个占空比，该占空比产生出具有第一值I1的电流。最好这时预给定的占空比为1，这意味着开关元件140持续地导通。电流值I1是使电磁阀保持在其关闭位置所需的电流值。
在时间点T1上电磁阀处于其关闭状态。在时间点T1及T2之间电磁阀打开。在图2中描绘的情况是电磁阀刚好在时间点T2紧前面被打开。
在时间点T1上控制单元150预给出一个信号，它应使得在轮制动器中的压力P2上升。因此在时间点T1上将使占空比回到一个较小的值。在图示的例中从时间点T1开始预定占空比为0，这意味着开关元件140关断。由于续流二极管接续了流过线圈130的电流I，使其随时间t指数地下降到第三值I2，它大于使电磁阀处于其完全开通位置的第二值。
在时间点T2上电流达到其所期望的第三值I2。在该时间点起将给定维持电流I2所需的占空比。对该占空比PWM将作出相应的选择。
对于时间点T1及T2之间的时间间隔DT，在图示的具有续流二极管及脉宽调制控制装置上具有以下关系：
DT＝-T*1n(PWM)其中PWM的量涉及通过下列关系式确定的占空比：
PWM＝I2/I1量T涉及一个常数，它实质上取决于线圈的电感值及欧姆电阻值。
从时间点T2开始开关元件140重新被脉宽调制信号控制。对占空比将这样地选择，即调节成电流I2。对时间点T1及T2之间的时间间隔DT这样地选择，即调节到确定的第二电流值I2并由此调节到确定的压力介质贯流量。
这将导致压力P2随时间地升高。对于时间间隔DT具有关系式：
DT＝-T*1n((FF+FD-FZ-B)/A*I2)
为了能调节到确定的合力值FZ及由此达到确定的压力梯度，必须对第一及第二导管之间的压力差进行计算和/或测量。其余的量是常数并可预先固定地给出。在已知压力差的情况下可通过预给定时间DT调节到任意的电流值I2并由此调节到任意的合力，并由此调节到一个确定的压力梯度。
借助于将开关元件140关断的时间DT的预给定，将电流调节到一个预定的值I2上。电流值I2是使电磁阀保持在配给剂量位置上也即调节到所需的压力梯度所需的电流值。
在时间点T2及T3之间，电磁阀处于关闭位置及开通位置之间的一个中间位置。在该时间中压力P2随时间以一定的斜率上升，该斜率被称为压力梯度。该压力上升斜率与电流值I2有关，并可通过时间DT的预给定和/或通过占空比的预给定来调节。时间点T2及T3之间的时间间隔确定了压力P2的值并由此确定了制动力。根据时间间隔DT电流可衰减到不同的值I2。由此可获得不同的压力梯度及实现压力P2不同快慢的压力上升。时间间隔DT愈长，电流衰减愈厉害，并且电磁阀的开口愈大。在这个阶段该2/2电磁阀被这样地控制，就如同具有一个正比阀的特性。
在时间点T3上占空比又重新上升到值1，其结果是流过线圈130的电流按照指数函数又上升到原始值I1，并使该电磁阀又过渡到其关闭位置。这导致了压力P保持在恒定水准上。电流I在该阶段重新指数地上升到它的终止值。
在该优选实施例中，图中以实线表示的占空比在时间点T2及T3之间随时变有些下降。其后果是流过电磁阀的电流同样有些下降。这样做的原因是，压力差即压力P2及P1之间的差在该时间阶段中减小了。由此使与压力差有关的力FD减小了。因此仅需由线圈130产生一个较小的磁力FM，就能使电磁阀保持在其已取得的位置上。这意味着，在时间点T2及T3之间的第二阶段中电流跟随着压力随时间的变化。时间点T2及T3之间的电流下降小于时间间隔DT中的电流下降。

Claims (5)

1、控制一种具有防堵转保护和/或传动打滑调节的制动装置的电磁阀的方法，其中该阀在通以第一电流值(I1)时取得第一位置及在通以第二电流值(0)时取得第二位置，其特征在于：在阀的转换控制时可以这样地进行控制，即在第一阶段中在预定时间(DT)上使电流按照第一函数从第一电流值(I1)过渡到第三电流值(I2)，及在第二阶段中保持电流恒定或电流跟随压力随时间的变化，其中第三电流值(I2)处于第一电流值(I1)及第二电流值(0)之间。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：这样地选择第一函数，即在给定时间(DT)后使电流达到预定的第三电流值(I2)。
3、根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：第三电流值(I2)和/或预定时间(DT)是根据至少一个压力差值和/或所需的压力梯度值来预先给定的。
4、根据上述权利要求1或2所述的方法，其特征在于：该电磁阀涉及在具有防制动堵转和/或传动打滑调节的制动装置上的进入阀。
5、根据上述权利要求中3所述的方法，其特征在于：该电磁阀涉及在具有防制动堵转和/或传动打滑调节的制动装置上的进入阀。
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