CN110843450A - 用于操控电磁阀的方法以及具有电磁阀的压缩空气设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于操控被气动压力介质加载的电磁阀(20)以减小作用在电磁阀(20)上的压力(psys)的方法，其中，电磁阀(20)无电流时占据关闭的切换位置并在以与所作用的压力(psys)相关的开关电流强度(Is(p))通电时占据完全打开的切换位置，其中，预先确定比开关电流强度(Is(p))小的第一上升电流最终值(I1)，其中，以跟随操控电流曲线(SV1、SV2)的操控电流为电磁阀(20)通电，操控电流曲线(SV1、SV2)包括第一上升阶段(TA1)和随后的第一保持阶段(TH1)，在第一上升阶段中，使操控电流提高到预先确定的第一上升电流最终值(I1)，在第一保持阶段中，使操控电流恒定地保持在第一上升电流最终值(I1)上。

Description

用于操控电磁阀的方法以及具有电磁阀的压缩空气设备
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于操控电磁阀的方法，以及具有电磁阀和控制单元的用于实施该方法的压缩空气设备。
背景技术
为了调整机动车的底盘高度的目的并且为了更舒适的行驶性能，目前使用空气弹簧系统。压缩空气设备基本上具有压缩机/压缩器，其通过气动的吸气管路从环境中吸入空气、对空气进行压缩并通过其它气动管路将空气转移到相应的空气弹簧中。此外，在压缩机和空气弹簧之间的管路中设有干燥器，干燥器从吸入的空气中除去湿气。这种设备例如从专利文献EP1243447A2中已知。
为了降低车辆底盘高度或者简单地为了使压缩机或其它部件不是一直处于压力下以便不会不必要地过度消耗其使用寿命，常常将压缩空气从系统中导出到环境中。但是，为了再生干燥器或为了完全清空，也从压缩空气设备中释放系统空气。为此，设置具有排气阀的气动的空气排出管路，空气排出管路与在压缩机和干燥器之间的管路相连接或者从中分支，并且伸延到车辆的环境中。另一方面，具有排气阀的空气排出管路也与干燥器和伸延到环境中的空气过滤器相连接。
由于压缩空气设备的体积处于高的系统压力下(高达20bar)，在排气阀打开时，第一排气冲击漏出到环境中。此时产生约90dB(A)的爆响。为了降低或减弱第一排气冲击的声学的响度，采取二级措施。
在专利文献DE 100 34 243 B4中，例如作为附加的构件将消声器增补到通向大气的空气排出管路上，以便减小噪声的产生。然而，这种措施意味着，必须设置附加的结构空间并且相应地带来更高的成本。
作为排气阀，通常使用电磁切换阀，其具有“关闭”或“完全打开”这些切换位置。无电流关闭的电磁阀包括衔铁，衔铁通过弹簧压靠阀座。在通电时，衔铁被抬起并且释放阀座的开口，从而产生通过流并且压力介质可漏出。正常情况下，在阀座上具有压缩空气设备的系统压力，并且在衔铁抬起时，通过另一开口产生到环境中的压力介质溢流。因此，在关闭的状态中，在该另一开口上具有大气压力。
在空气弹簧系统中，惯例使用这种阀，因为该阀可有利地制造并且需要最少的结构空间。例如，从专利文献DE 10 2010 054 702 A1的图4中已知这种压力加载的阀。然而，这种切换阀不能具有衔铁行程的中间位置。
这种阀类型的扩展是卸压的切换阀，在该切换阀中，一方面在阀座上并且另一方面也在另一压力腔中在阀衔铁的相对的侧上具有系统压力。所述另一压力腔通过卸压通道与阀座相连接。由此，相同的压力从两侧作用到阀衔铁上，由此，出现压力平衡。在所述另一压力腔中也设置弹簧，弹簧将阀衔铁向着阀座回压。
为了密封，在阀衔铁上设有环绕的弹性体密封部，弹性体密封部与引导套动态接触。因此，在此存在摩擦密封，摩擦密封产生附加的摩擦力，在为衔铁行程进行力设计时应考虑该附加的摩擦力。于是，同时也必须更大地设计电线圈的尺寸。因此，这种阀类型是第一所述的阀类型的更贵的扩展方案。例如，从专利文献DE 10 2010 054 702 A1中的图5和6中已知这种卸压阀。
另一阀类型是比例阀。比例阀可按比例地释放通过开口，并且由此调节通流量。例如从专利文献DE 198 12 804 C2中已知这种阀类型作为压力调节阀。然而，比例阀要求复杂的操控并且由于其由系统决定的结构而技术上非常复杂并且因此成本高。
此外，专利文献DE 10 2010 054 702 A1致力于在压缩空气设备放气时减小排气爆响或噪声干扰的目的。为此提出，以减小排气噪声的方式限制卸压阀的切换速度。这通过以下方式实现，即，在放气过程开始时，以短的脉冲操控电磁阀，从而阀仅短时接通/切换并且此时引起横截面的有限打开。因此，仅仅待放气的空气的小的体积流能溢流出。通过仅仅使少量的空气在短的时间间隔中溢流，可听到地减小了排气爆响。
根据PWM信号进行该电磁阀的操控。以短的脉冲操控该阀，在其中如此选择脉冲长度，使得磁铁电流达到切换阈值并且由此短暂地接通阀。由于该阀为卸压阀，电流始终等于切换阈值。短的脉冲引起阀的稍微打开，从而少量的空气溢流出。通过这种操控，简单地减少了系统压力，从而避免了在高的系统压力下的排气爆响。
但是，在卸压的电磁阀的这种操控方案中不利的是，通过每个开关脉冲完全抬起磁衔铁，并且由于频繁的切换频率而动态地剧烈加载设置在磁衔铁上的环绕的弹性体密封部。通过与引导套的持续重复的摩擦，不利地提高了密封部的磨损。
标准地，阀在压缩空气设备中的应用温度在-40℃至100℃。由于密封材料在该温度范围上改变其硬度以及进而摩擦力，这必须在电磁阀的操控中进行考虑，否则不再出现期望的声学效应。在低温时，密封弹性体比进行包围的引导套的钢更强地收缩。结果是更小的摩擦和附加的泄漏。因此，在操控保持不变时，磁衔铁进行更大的行程并且更多的压缩空气从系统中漏出。在卸压阀中，声学效应衰弱。
此外，弹性体密封部在使用寿命期间磨损，由此摩擦力更小并且在电流相同时，衔铁行程增大。因此，放出更多系统空气并且不再存在声学效应。
发明内容
因此本发明的目的是，提供一种压力加载的电磁阀的操控方案，其可听到地减小了压力介质排气声响并同时保护在电磁阀中使用的构件不受不必要的负载并且提高其使用寿命。
根据本发明，提供一种用于操控被气动压力介质加载的电磁阀以减小作用在电磁阀上的压力的方法，其中，电磁阀无电流时占据关闭的切换位置而在以与所作用的压力相关的开关电流强度/接通电流强度通电时占据完全打开的切换位置，其中，预先确定比开关电流强度小的第一上升电流最终值，其中，以跟随操控电流曲线的操控电流为电磁阀通电，操控电流曲线包括第一上升阶段和随后的第一保持阶段，在第一上升阶段中，将操控电流提高到预先确定的第一上升电流最终值，在第一保持阶段中，使操控电流恒定地保持在第一上升电流最终值上。优选地，保持阶段紧接在第一上升阶段后面。
为了打开电磁阀，必须使电磁阀的磁衔铁克服其回位弹簧的弹簧力运动。为此，为电磁阀的线圈通电，由此，产生吸引磁衔铁的磁力。附加地，作用在电磁阀的入口侧上的压力辅助地作用到磁衔铁上，该压力同样与弹簧力相反地作用。
操控的目的是，调整在磁衔铁上的磁力、弹簧力和压力的力平衡，从而磁衔铁至少如此程度地释放阀座，使得能进行压力介质溢流。这通过持续地以操控电流进行操控来实现，该操控电流低于为完全打开电磁阀所需的开关电流强度。
有利地，因此以沿着趋向于开关电流强度的操控电流曲线而变化的操控电流为电磁阀通电。操控电流曲线首先包括上升阶段，在上升阶段中操控电流增加到第一上升电流最终值，该第一上升电流最终值处于开关电流强度之下的可确定的值范围中。上升阶段用于，使磁力径直地接近开关电流强度，使得在磁衔铁上出现力平衡。虽然力平衡起作用，但是通过磁衔铁的阀封闭体在阀座上不引起密封作用，由此压力介质可溢流。这个力平衡可以可靠地在开关电流强度之下出现，从而磁衔铁仅仅如此程度地抬起或其阀封闭体稍微与阀座分离，使得此时进行压力介质溢流。由于磁衔铁不完全敞开，该稍微的压力介质溢流理解成泄漏。
由于压力介质溢流，作用在电磁阀上的压力减小。因此，辅助的压力更小，由此必须成比例地提高所产生的磁力。因此，在操控电流曲线的总作用时间期间，开关电流强度连续地在预压力减小的情况下增大。因此，开关电流强度与作用在电磁阀上的压力相关。
为了能在较长的时间段上进行期望的泄漏，设置有接着上升阶段的保持阶段。在保持阶段期间，使操控电流恒定地保持在第一上升电流最终值上。在保持阶段期间操控电流与第一上升电流最终值的1％至2％的稍微的偏差基本上被视为恒定的。由于此时压力下降，磁衔铁下降到阀座上并且再次给出密封效果。相对于现有技术，这以较小的速度进行，从而在阀封闭体的弹性体密封部上的磨损非常小。
此外，根据本发明的方法能使用成本适宜的气动压力加载的电磁阀，并且在此实现定义的压力介质溢流。以这种方式，可省去较昂贵的解决方案，如卸压阀或比例阀。
根据一种优选的实施方式，根据作用在电磁阀上的压力确定第一上升电流最终值。通过所设置的压力传感器，可在电磁阀工作时测量压力。通过测量当前作用在电磁阀上的压力，根据所储存的压力-操控电流-值表获取在该时刻所需的第一上升最终值，以引起所需的力平衡。
在阀系列投入运行之前，在多个系列测试中以预压力加载电磁阀。通过越来越强地以操控电流为线圈通电，磁衔铁在某一时刻运动到其完全打开的位置中。在该时刻，作用在电磁阀上的预压力突然下降，这通过压力测量来监控。为不同的预压力进行该过程。因此，可为单独的预压力确定此时适用的开关电流强度。根据该开关电流强度，确定低于该开关电流强度的上升最终值。如此选择上升最终值，使得不切换电磁阀，因为否则的话磁衔铁已经完全抬起并且过早出现排气冲击。上升最终值的大小典型地为开关电流强度的80％至98％。上升最终值的准确的大小也与相应的阀结构相关，因为摩擦、运动的质量和密封橡胶质量影响力平衡并因此影响期望的压力介质溢流。
优选地，在操控电流曲线开始时和/或在保持阶段期间，测量作用在电磁阀上的压力。有利地，通过在操控电流曲线开始时测量压力，根据所述表确定当前所需的第一上升最终值，并由此进行目标明确的电磁阀操控。对在操控电流曲线开始时在电磁阀上作用的压力的了解，允许操控电流刚好提高到，使得电磁阀不是完全打开，但是在磁衔铁上出现力平衡并且可直接进行期望的压力介质溢流。
在保持阶段期间的压力测量说明了，当前作用在电磁阀上的压力已经如何下降或减小。优选地，在保持阶段结束之前很短时间内进行压力测量。
根据另一优选的实施方式，预设第一上升电流最终值。如果在工作中未设置压力测量并且由此未知作用在电磁阀上的压力，则事先确定第一上升电流最终值。该上升电流最终值显著低于在最大系统压力(并且由此最大压力)下所需的开关电流强度。上升电流最终值的预设值例如在开关电流强度的80％至95％之间的值范围中。对于为了力平衡所需的该早期的上升电流最终值，电流强度例如为0.8A。对于最小系统压力，该值例如为1.9A。这些值适用于确定的阀系列。具有其它线圈设计方案的其它阀系列需要另外的电流强度。
根据另一优选的实施方式，在第一上升阶段期间线性地或突变式地提高操控电流。在第一上升阶段中操控电流的线性增加在一定的时间段上接近第一上升最终值。由此目的是，也目标精确地实现第一上升最终值并且不出现过度控制。
另一方面，通过使第一上升阶段的操控电流突变式地增加到第一上升最终值，可缩短操控电流曲线的总作用时间。如此快速地提高操控电流，使得操控电流表现为突变式的。然而，此时的风险是，操控电流波动超过第一上升最终值。因此应注意的是，使第一上升最终值显著低于开关电流强度，使得不会导致不期望的电磁阀打开。当根据对当前作用的压力进行的压力测量已知合适的开关电流强度并且由此可选择较可靠的第一上升电流最终值时，应用操控电流的突变式增加。
根据另一优选的实施方式，预先确定第一上升阶段和第一保持阶段的持续时间。上升和保持阶段的时间长度与相应的阀结构相匹配。例如，上升阶段的持续时间在1ms和100ms之间，而保持阶段的持续时间在100ms和5000ms之间。尤其是，保持阶段的持续时间看确定有多少压力介质能够溢流。在上升和保持阶段中进行压力介质溢流的持续时间与阀名义宽度和由此得到的阀座的周长相关。在相同压力下，在周长较大时，单位时间内进行更大的压力介质溢流。阀封闭体的所使用的橡胶密封部也影响压力介质溢流。在相同的力下，软的橡胶比硬的橡胶密封更好。因此，这些阶段的时间参数分别通过之前的系列测试与所用的阀相匹配。
根据另一优选的实施方式，操控电流曲线包括接着第一保持阶段的第二上升阶段。为了引起继续的压力介质溢流并且由此进一步减小作用在电磁阀上的压力，进行第二上升阶段。例如，当在第一上升阶段期间没有进行压力介质溢流时，还需要第二上升阶段，因为已经如此低地选择了第一上升电流最终值，使得不出现力平衡并且由此也没有进行压力介质溢流。
优选地，在第二上升阶段期间，将操控电流提高到可确定的第二上升电流最终值。为了保证压力介质溢流，在第二上升阶段中，使操控电流增加到第二上升电流最终值。第二上升电流最终值大于第一上升电流最终值并且小于开关电流强度。为了确定第二上升电流最终值明确地小于开关电流强度，例如在第一保持阶段期间或在第一保持阶段结束时的压力测量是有帮助的。当在第二上升阶段中提高操控电流之前，压力测量对作用在电磁阀上的压力给出说明。因此，可根据压力-操控电流-值表获取用于第二上升电流最终值的值。
如果未设置压力测量，同样也预设第二上升电流最终值。第二上升电流最终值根据所使用的阀系列的经验值来确定，在其中可保证，在第一上升和保持阶段的持续时间之后，所作用的压力仅仅如此程度地减小，使得第二上升电流最终值的值不导致电磁阀的切换。
尤其优选地，操控电流曲线包括接着第二上升阶段的第二保持阶段，在第二保持阶段中，使操控电流恒定地保持在第二上升电流最终值上，其中，第二上升电流最终值小于开关电流强度。
通过这种具有交替的上升和保持阶段的操控方法，一定程度上趋向于持续增加的开关电流强度。通过此时出现的泄漏，电磁阀上的压力逐渐减小。由此，有利地，作用在电磁阀上的压力并不是冲击式地下降，而是在操控阶段中不断下降。由此，在电磁阀完全打开时第一压力介质排气冲击的声响不再严重。
备选地，尤其优选地，在第二上升阶段期间，将操控电流线性地或突变式地提高到开关电流强度。通过将操控电流增加到开关电流强度，使磁衔铁完全抬起并且电磁阀打开，从而可完全消除作用在电磁阀上的压力。此时产生的排气爆响轻到使得其声响不再被认为是干扰的，例如为65db(A)。增加到开关电流强度也被称为剩余电流上升，并且当所作用的压力已经减小到使得电磁阀可完全打开时进行。例如当操控电流曲线的总作用时间应保持短时，这例如通过操控电流的线性增加或者通过突变式增加来实现。
根据另一优选的实施方式，操控电流曲线与附加的信号曲线(抖动)叠加。优选地，该信号曲线是正弦形的。通过附加的信号，可将磁衔铁置于持续激励的状态中，以产生最小运动(颤动)并且由此避免附着摩擦。由此，磁衔铁应更简单地与阀座分离。
在包括电磁阀和控制单元的压缩空气设备中进行根据本发明的方法。优选地，压缩空气设备在封闭的空气供给运行中工作。
该方法尤其适合用于通过排气阀排出压缩空气设备的压力，从而排气声响不超过声学的极限值并且不被认为是干扰的。
因此，根据另一优选的实施方式，压缩空气设备包括空气压缩机和至少一个压力介质腔，其中，压力介质腔通过气动主管路与空气压缩机相连接，其中，主管路与包括排气阀的空气排出管路相连接，其中，电磁阀实施成排气阀。
优选地，在电磁阀的入口侧上作用有压缩空气设备的系统压力。
尤其优选地，不存在消声器。由于根据本发明的方法有利于压缩空气设备的空气排气声响，可省去贵的且需要结构空间的消声器。
附图说明
从从属权利要求和以下根据附图对实施例的描述中得到本发明的其它优选的实施方式。
其中：
图1示出了开放式压缩空气设备的气动线路图，
图2示出了封闭式压缩空气设备的气动线路图，
图3示出了压力加载的电磁阀，
图4示出了操控电流曲线的第一实施例，
图5示出了操控电流曲线的第二实施例，以及
图6示出了系统压力-剩余电流图。
具体实施方式
图1示出了空气弹簧系统形式的压缩空气设备1的第一气动线路图。压缩空气设备1包括空气压缩机2，空气压缩机通过马达M驱动。作为压力介质腔，示意性地示出了四个空气弹簧4，这些空气弹簧作为气动调节单元被分别分配给机动车的一个车轮。空气弹簧4通过相应的阀和气动的主管路8与空气压缩机2的压力侧相连接。空气压缩机2的吸入侧通过一管路与车辆的环境或大气A相连接，从而空气压缩机2能以这种方式从环境中吸入空气。被吸入的空气通过设置在主管路8中的空气干燥器5干燥，也就是说吸收处于空气中的湿气。为了调整车辆底盘高度的目的，干燥的空气通过压缩机的工作转移到空气弹簧4中。这种运行方式理解成开放式空气供给(OLV)。
间或必须清洁饱和的空气干燥器5，为此，通过主管路8以来自空气弹簧4的逆流的压缩空气穿流该空气干燥器，以便该穿流的压缩空气可从空气干燥器5中吸收湿气。压缩空气通过空气排出管路9排出到大气A或环境中，其中，空气排出管路9与位于空气压缩机2和空气干燥器5之间的主管路8相连接或从中分支。为使压缩空气不能通过空气排出管路9从系统中漏出，在空气排出管路中设置有无电流关闭的排气阀3。为了能受控地从设备中排出压缩空气或系统空气，控制单元S通过信号线路SL操控排气阀3，从而在通电时排气阀3打开并且释放空气排出管路9。也为了完全清空系统的目的而通过排气阀3释放空气排出管路9。
在排出系统空气或放气时，通常产生声学噪声或爆响，这通常被认为是不舒服的。因此，应使该声学干扰保持尽可能小。
在图2中，通过第二气动线路图示出了压缩空气设备1的修改方案。压缩空气设备1包括附加的元件，如压力蓄存器6和切换阀装置7。压力蓄存器6构造成另一压力介质腔，以储备高度压缩的压缩空气并且在有调节需求时释放。为此，需要切换阀装置7，切换阀装置包括四个二位二通阀，以实现或切换在空气压缩机2、空气弹簧4和压力蓄存器6之间的不同的气动连接。此外，还设置有压力传感器，以能够确定作用在空气弹簧4上的系统压力。
附加的压力蓄存器6和切换阀装置7实现了，例如在空气弹簧4中进行调节过程，而空气压缩机2不必从环境中吸入空气。为了抬高车辆，一方面可行的是，借助于压缩机2，将压缩空气从空气弹簧4通过压缩机2转移到压力蓄存器6中并压缩。在压力蓄存器6的压缩空气相对于空气弹簧4的压缩空气的相应的压力差下，也就是说相对于在空气弹簧4中低的压力水平在压力蓄存器6中具有高的压力水平，压缩空气也可以在无需压缩机2工作的条件下从压力蓄存器6通过切换阀装置7溢流到空气弹簧4中，以便例如抬高车辆车身。该运行方式也被称为封闭式空气供给(GLV)。
与图1的开放式压缩空气设备相似地，封闭式压缩空气设备1具有空气排出管路9，该空气排出管路具有用于放气的排气阀3，其中，可通过控制单元S利用信号线路SL切换排气阀3。在此，在放气时也应保持排气爆响尽可能小。例如，当在封闭的系统中的空气量通过加热而显著增大时，这是必须的。
根据图3，在图1和2的压缩空气设备中使用的排气阀实现成气动压力加载的电磁阀20。
电磁阀20的原理性结构如下，即，电磁阀20包括作为壳体的轭架体25，轭架体通过轭环28与阀容纳装置33相连接。在轭架体25的内部中，在轭环28上套上有圆筒形的磁套36，在磁套上嵌入有塞子形的磁芯21。在磁套26和轭环28内可动地布置有以回位弹簧24加载的活塞式的磁衔铁22。回位弹簧24布置在磁衔铁22的中心孔中，并且作为压簧支撑在磁芯21的面对磁衔铁22的面上。为了减弱冲击，在磁衔铁22上向着磁芯21设置有减振元件27。围绕磁套26，在轭架体25内设置有线圈23，可通过信号线路SL为线圈通电。
磁衔铁22继续延伸到阀套32中，阀套以上端部与轭环28相连接。为此，将轭环28与阀套32一起置入阀容纳装置33的容纳孔中。在该孔内也嵌入有阀座29，阀座与阀套32的下端部相连接。阀套32在周向上具有多个开口，这些开口用于压力介质溢流。阀座29具有通孔30，磁衔铁22以位于其上的、作为阀封闭体31的密封元件封闭该通孔。密封元件是阀座29上的静态密封部并且被置入磁衔铁22的为此设计的凹口中。
电磁阀20用于，在阀容纳装置33中使入口侧34与出口侧35相连接或分离。入口34设计成阀容纳装置33中的孔并且通入阀座29的通孔30中。通过入口34，未示出的压缩机或压力介质腔与压缩空气设备的空气排出管路相连接。出口35作为孔从阀容纳装置33伸延到环境中。因此，在电磁阀20上在入口侧34上具有系统压力psys并且在出口侧35上具有大气压力pA。由于仅在入口侧34上有系统压力作用到磁衔铁22上，电磁阀20被认为是压力加载的阀。
在所示的形式中，电磁阀20的磁衔铁22处于无电流关闭的位置中或基础位置中并因此封闭阀座29的开口横截面。在以开关电流为线圈23通电时，磁衔铁22经历朝向磁芯21方向的衔铁行程，从而释放阀座29的开口横截面。由此，电磁阀20位于完全打开的位置中。在此，进行从入口侧34到出口侧35的压力介质溢流。通过衔铁行程的接通持续时间确定通流量。如果停止通电，磁衔铁22由于弹簧24的回位力下降并且压到阀座29上。此时，弹簧力必须与最大系统压力psys相当，以使得磁衔铁22不会无意中被系统压力psys抬起。另一方面，必须如此确定线圈23的磁力的大小，使得能克服回位弹簧24的弹簧力并且将磁衔铁22抬起到打开的位置中。
阀容纳装置33例如可以是铝制成的块体，该块体是空气压缩机的壳体并且同时具有穿孔而成的通道作为与多个压力介质腔的气动连接管路。
图4示出了用于操控电磁阀的操控电流曲线SV1的第一实施例。沿着横坐标轴示出了时间t并且纵坐标给出了电流值I，以及作用在电磁阀上的压力p。实线示出了操控电流的曲线SV1，并且虚线示出了作用在电磁阀上的系统压力psys。
在以开关电流IS为电磁阀的线圈通电时，由于磁衔铁由所产生的磁力抬起，无电流关闭的电磁阀释放阀座的开口横截面。作用到磁衔铁上的系统压力的压力辅助磁力以抬起磁衔铁。随着在电磁阀上的压力下降，辅助的压力减小，由此，为完全打开磁衔铁所需的磁力必须提高。因此，在低的系统压力时需要比在高的系统压力时更高的开关电流强度IS。因此，在压力加载的阀中，完全打开所需的开关电流强度IS始终与在确定的时刻作用在电磁阀上的压力相关。因此，尤其是在系统压力psys下降时，与压力相关的开关电流强度IS(其以操控电流的时间曲线SV1来变化)的附图标记IS(p)提高。
根据例子，提出一种应趋向于开关电流强度IS(p)的操控电流曲线SV1，而应实现作用在电磁阀上的系统压力psys的压力下降。操控电流曲线SV1包括多个操控阶段，这些操控阶段分别包括一个上升阶段以及一个随后的保持阶段。在上升阶段期间，将操控电流提高到上升电流最终值，该上升电流最终值始终低于开关电流强度IS(p)。电磁阀的操控应导致磁衔铁的轻松抬起，由此，可实现一定的压力介质溢流，从而减少压力介质。
为使压力介质能溢流出期望的量，紧接在上升阶段之后设置保持阶段。在保持阶段中，上升电流最终值在一定的时间段上保持恒定，从而在保持阶段期间溢流出更多的压力介质量。由于此时系统压力psys下降，辅助地作用到磁衔铁上的压力也下降，由此磁衔铁慢慢地再次下降到阀座上并且阻止压力介质溢流。
为了系统压力psys继续下降的目的，重复操控阶段，其中，持续地继续提高操控电流。到达了如下时刻，即，从该时刻起能完全打开电磁阀。当系统压力psys达到了一定的压力值(从该压力值开始电磁阀的完全打开不导致通常被认为是干扰的排气爆响)时，出现该时刻。在该时刻，已经如此程度地降低了系统压力psys，使得电磁阀能毫无困难地完全打开并且通过气体排出产生的声响不再是干扰的。
因此，为了结束操控电流曲线SV1，操控电流通过剩余电流上升被提高到当前有效的开关电流强度IS(p)，该开关电流强度与在该时刻出现的系统压力psys相关并且导致磁衔铁的完全打开。
具体地，如下示出了示例性的曲线SV1。在操控电流曲线SV1开始时，从开始时刻t0起进行第一上升阶段TA1。在该第一上升阶段TA1中，操控电流线性地从0A直至第一时刻t1上升到确定的第一上升电流最终值I1。第一上升电流最终值I1从第一时刻t1起在第一保持阶段TH1期间直至第二时刻t2为止保持恒定。在该第一操控阶段中已经能实现系统压力psys的稍微下降。
在接下来的曲线中，在第一保持阶段TH1之后，从第二时刻t2起，进行第二上升阶段TA2直至第三时刻t3。在第二上升阶段TA2中，操控电流从第一上升电流最终值I1线性地继续增加到第二上升电流最终值I2。随后直至第四时刻t4，第二上升电流最终值I2在直至第四时刻t4的第二保持阶段TH2中保持恒定。在该第二操控阶段中，实现系统压力psys的显著下降。
现在，另一操控阶段以第三上升阶段TA3继续，在该第三上升阶段中，操控电流从第二上升电流最终值I2直至第五时刻t5提高到第三上升电流最终值I3。在紧接着的第三保持阶段TH3期间，第三上升电流最终值I3直至第六时刻t6为止保持恒定。此时，也实现系统压力psys的压力继续下降。
例如，系统压力psys在第三操控阶段中下降到，使得电磁阀的完全打开不导致不舒适的排气爆响。因此，作为最后的操控阶段，操控电流在第四上升阶段TA4中被提高到在第七时刻t7达到的开关电流强度IS(p)。在达到或超过该开关电流强度IS(p)时，磁衔铁才抬起到其完全打开的位置中。
以低于开关电流强度IS(p)的一定的操控电流值操控电磁阀引起，磁衔铁仅仅如此程度地抬起，使得在阀座上出现泄漏。磁衔铁的该轻易抬起导致在阀座的密封部位上的期望的泄漏，但是不导致阀的完全切换。也就是说，通过在上升阶段期间操控电流的增加，引起阀封闭体有目的地与阀座分离，从而稍微释放阀座的开口横截面。
在随后的保持阶段中，将磁衔铁保持在该位置中，从而泄漏继续进行。因此，在保持阶段期间可进行压力介质溢流，由此减小系统压力psys并且由此降低在磁衔铁完全打开时的排气爆响。
例如，当存在最大系统压力pmax时，使用操控电流曲线SV1。操控电流在0A时开始并且经过具有多个上升阶段和保持阶段的操控电流曲线SV1，在这些阶段中，上升电流最终值小于与系统压力psys相关的开关电流强度IS(p)。作为边界条件，应始终避免超过开关电流强度IS(p)，并且尽管如此，施加了导致磁衔铁运动的操控电流，从而作为泄漏实现压力介质溢流。
图5示出了用于操控电磁阀的操控电流曲线SV2的第二实施例。在此，也在时间t上示出了电流值I和压力p。可看出，如在图4中那样作为实线的操控电流曲线SV2以及作为虚线的作用在电磁阀上的系统压力psys。
操控电流曲线SV2同样包括多个操控阶段，这些操控阶段分别包括上升阶段和保持阶段，在其期间，操控电流增加到确定的上升电流最终值并且保持在此。
为了缩短操控电流曲线SV2的总时间，从开始时刻t0起，作为第一上升阶段TA1，突跃式地上升到第一上升电流最终值11。由于在不需要多长时间的情况下直接达到该第一上升电流最终值I1，突跃式地示出了操控电流的增加。因此，达到第一上升电流最终值I1的第一时刻t1也被视为开始时刻。通过以第一上升电流最终值I1通电，使磁衔铁稍微抬起，从而为了泄漏目的可实现压力介质溢流。该压力介质溢流在紧接着的第一保持阶段中也进行，在该保持阶段期间，至第二时刻t2为止一直保持第一上升电流最终值I1恒定。
从第二时刻t2起，在第二上升阶段TA2中，操控电流线性增加到第二上升电流最终值I2，直至达到第三时刻t3。在第二上升阶段TA2期间，已经实现系统压力psys的显著的压力下降。为了使其能继续进行，接着是直至第四时刻t4的第二保持阶段TH2，在第二保持阶段期间第二上升电流最终值I2保持恒定。
为了继续压力下降的目的，进行第三操控阶段，第三操控阶段具有：从第四时刻t4起使操控电流的线性增加到第三上升电流最终值I3的第三上升阶段TA3；以及从第五时刻t5起直至第六时刻t6的第三保持阶段TH3，其中，第三上升电流最终值I3保持恒定。
如果例如在该第三操控阶段期间系统压力psys低于了临界的压力值，电磁阀可完全打开。因此，在第六时刻t6，作为最后的且第四上升阶段TA4，剩余电流突变到开关电流强度IS(p)。该操控电流上升的持续时间也如此短，使得第四上升阶段TA4是突变式的。剩余电流突变到开关电流强度IS(p)上导致完全打开电磁阀并且由此第二操控电流曲线SV2结束。
当系统压力psys已经减小到使得总作用时间能缩短时，使用操控电流曲线SV2。
优选地，图4和5的示例的操控曲线用于控制在压缩空气设备中用作排气阀的电磁阀，以便排出压缩空气并且减小系统压力，使得此时减小排气声响。为此，操控曲线存储在压缩空气设备的控制单元中。
图6示出了系统压力-剩余电流图，在其中，绘出了极限值，该极限值应表明如下系统压力，即，在该系统压力下空气的排出被认为过响或者从该系统压力起空气排出不再被认为是干扰的。
该图示出了最小系统压力pmin、最大系统压力pmax和处于它们之间的声学极限压力pgrenz，其中，在右侧的是被归类为响亮的压力plaut。
如果在上升阶段或保持阶段之后应达到用于完全打开电磁阀的剩余的开关电流强度，所存在的系统压力当然是临界的。在达到开关电流强度时，磁衔铁完全打开。因此，在系统压力还过高时，出现排气冲击，这被认为过响。由于阀公差，在不同的剩余电流值IR1/IR2时发生完全打开。
第一剩余电流上升IA1示出从最大系统压力pmax起到第一剩余电流值IR1上的剩余电流上升。在IR1时，当前系统压力plaut还如此之高，使得在电磁阀完全打开时空气的排出被认为过响。仅当从最大系统压力pmax起剩余电流上升还大到使得剩余电流上升可到达大于第一剩余电流IR1的第二剩余电流IR2时，才能达到表示声学极限值的系统压力pgrenz，低于该极限值在电磁阀完全打开时排气不被认为过响。
在错误定义剩余电流上升的情况下，视阀公差范围而定，可能超过声学的排气极限值。为了避免这种情况，必须如此设计上升和保持时间，使得在具有小的剩余开关电流的阀中，也已经如此程度地减小了系统压力，使得遵守声学的排气极限值。
这例如通过第二剩余电流上升IA2示出。虽然到第一剩余电流值IR1上的缓慢的剩余电流上升IA2引起长的作用时间，然而从最大系统压力pmax开始，足够的压力介质作为泄漏漏出，由此遵守了期望的排气声响。在具有高的剩余电流值IR2的阀中，该缓慢的操控电流上升IA2对于声学的排气极限值来说不重要，这是因为直至在最小剩余系统压力pmin下达到剩余电流上升为止，已经遵守了该排气极限值。
可通过以下方式减小总作用时间，即，可根据函数IR＝f(p)为每个阀校准/标定剩余电流值，并且由此将上升和保持时间优化到短的作用时间上。可单次地在压缩空气设备的制造过程期间进行校准。但是，由此不能补偿在使用寿命期间的公差变化。因此，当在系统中设有压力测量时，也可持续地在压缩空气设备的运行中进行校准，由此能识别出和补偿在使用寿命期间的变化。
附图标记列表：
1 压缩空气设备
2 空气压缩机
3 排气阀
4 空气弹簧
5 空气干燥器
6 压力蓄存器
7 切换阀装置
8 主管路
9 空气排出管路
20 电磁阀
21 磁芯
22 磁衔铁
23 线圈
24 回位弹簧
25 轭架体
26 磁套
27 减振元件
28 轭环
29 阀座
30 通孔
31 阀封闭体
32 阀套
33 阀容纳装置
34 入口侧
35 出口侧
A 大气
I 操控电流
I1 第一上升电流最终值
I2 第二上升电流最终值
I3 第三上升电流最终值
IA1 第一剩余电流上升
IA2 第二剩余电流上升
IR1 第一剩余电流值
IR2 第二剩余电流值
IS(p) 开关电流
M 马达
pA 大气压力
pgrenz 声学的极限压力
plaut 响的系统压力
pmin 最小系统压力
pmax 最大系统压力
S 控制单元
SL 信号线路
SV1 操控电流曲线1
SV2 操控电流曲线2
t0 开始时刻
t1 第一时刻
t2 第二时刻
t3 第三时刻
t4 第四时刻
t5 第五时刻
t6 第六时刻
t7 第七时刻
TA1 第一上升阶段
TA2 第二上升阶段
TA3 第三上升阶段
TA4 第四上升阶段
TH1 第一保持阶段
TH2 第二保持阶段
TH3 第三保持阶段

Claims (15)

1.一种用于操控被气动压力介质加载的电磁阀(20)以减小作用在电磁阀(20)上的压力(psys)的方法，其中，所述电磁阀(20)无电流时占据关闭的切换位置并在以与所作用的压力(psys)相关的开关电流强度(Is(p))通电时占据完全打开的切换位置，其特征在于，预先确定比开关电流强度(Is(p))小的第一上升电流最终值(I1)，其中，以跟随操控电流曲线(SV1、SV2)的操控电流为电磁阀(20)通电，所述操控电流曲线(SV1、SV2)包括第一上升阶段(TA1)和随后的第一保持阶段(TH1)，在第一上升阶段中，使操控电流提高到预先确定的第一上升电流最终值(I1)，在第一保持阶段中，使操控电流恒定地保持在第一上升电流最终值(I1)上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据作用在电磁阀(20)上的压力(psys)确定第一上升电流最终值(I1)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述操控电流曲线(SV1、SV2)开始时和/或在保持阶段(TH1)期间，对作用在电磁阀(20)上的压力(psys)进行压力测量。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，预给定第一上升电流最终值(I1)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在第一上升阶段(TA1)期间线性地或突变式地提高所述操控电流。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，预先确定第一上升阶段(TA1)和第一保持阶段(TH1)的持续时间。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述操控电流曲线(SV1、SV2)包括接在第一保持阶段(TH2)后面的第二上升阶段(TA2)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在第二上升阶段(TA2)期间，使所述操控电流提高到能确定的第二上升电流最终值(I2)。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述操控电流曲线(SV1、SV2)包括接在第二上升阶段(TA2)后面的第二保持阶段(TH2)，在第二保持阶段(TH2)中，使操控电流恒定地保持在第二上升电流最终值(I2)上，其中，第二上升电流最终值(I2)小于开关电流强度(Is(p))。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在第二上升阶段(TA4)期间，使操控电流线性地或突变式地提高到开关电流强度(Is(p))上。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，使所述操控电流曲线(SV1、SV2)与附加的、尤其是正弦形的信号曲线(抖动)叠加。
12.一种包括电磁阀(20)和控制单元(S)的压缩空气设备(1)，其特征在于，在所述压缩空气设备中进行根据权利要求1至11中任一项所述的方法。
13.根据权利要求12所述的压缩空气设备(1)，其特征在于，所述压缩空气设备(1)包括空气压缩机(2)和至少一个压力介质腔(4、6)，其中，所述压力介质腔(4、6)通过气动的主管路(8)与空气压缩机(2)相连接，其中，所述主管路(8)与包括排气阀(3)的空气排出管路(9)相连接，其中，电磁阀(20)实施成排气阀(3)。
14.根据权利要求12或13所述的压缩空气设备，其特征在于，压缩空气设备(1)的系统压力(psys)作用在电磁阀(20)的入口侧(34)上。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的压缩空气设备(1)，其特征在于，不存在消声器。
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