CN1147766C - 检测和/或调节阀的方法和装置 - Google Patents

Abstract

提出了一种检测和/或调节阀、尤其是内燃机的喷射阀的方法和装置，该阀被施加一个确定的控制信号，以便确定表征燃料流量的信号(QK)。该阀被供入一种气态介质。在此要测出表征气态介质流量的第一参数(QPN)和/或第二参数(IAN、IAB)。

Description

检测和/或调节阀的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于调节和/或检测阀的方法和装置。

背景技术

已经公开过调节和/或检测阀、尤其是内燃机的喷射阀的方法。为了调节喷射阀的动态流量，在制造中液体流量被测量和调节。

在调节阀的动态流量方面，采用高度精确的、以下表示为测试汽油的液体介质供入阀内。通过流量的确定控制和测量，实际流量被读取。而阀这样来调节，即在确定的操纵控制中调节确定的流量。

测试汽油具有恒定的密度和粘度及高的纯度。由于这个原因，这些测试汽油很贵。此外，由于测试汽油蒸发，因此对环境和车间人员造成污染。采用其它介质检测也存在问题，因为其它介质的液态特性与燃料的不同。

发明内容

本发明的目的在于，在检测及调节阀的方法中，要降低成本并减轻环境污染。

根据本发明，提出一种检测阀的方法，其中，该阀被施加一个确定的控制信号，以便确定表征工作介质流量的信号，其中，该阀被供入一种气体介质，以获取表征气体介质流量的第一参数和至少一个第二参数。

根据本发明，提出一种检测阀的装置，具有一个控制单元，该控制单元将确定的控制信号施加到阀上，以确定表征工作介质流量的信号，其中，设置了压缩机，该压缩机通过一个流量测量装置与该阀的出口或入口连接并将一种气态介质供给该阀，并且，借助该流量测量装置可获取一个表征气体介质流量的第一参数，借助一个与该阀连接的电流测量元件可获取至少一个第二参数。

在本发明的形式中，阀中采用的是气体介质。其中，表征气体介质流量的第一参数和/或至少一个第二参数被读取。通过这种形式，可大大减少成本和降低对环境及车间人员的污染。

尤其具有优点的是，作为第二参数的使阀打开和/使阀关闭的电流值被读取。

本发明还包含其它有利的和符合目的的实施形式和改进方案。

附图说明

下面将参照图中所示的实施形式对本发明进一步说明。

图1为本发明装置的简化示意图，

图2和3为说明本发明方法的流程框图。

具体实施方式

图1中简化示出了本发明的装置。简图中示出了一电磁阀100。该电磁阀具有一个阀座105和一个阀室110，在正常运行时，燃料通过入口115到达阀室110内。一个弹簧用120代表，而阀针用125代表。为移动阀针，设有一个线圈130。此外，还设有用于调整弹簧力的元件135和用于调节电磁阀针125行程的装置140。阀的出口通过一个流量测量装置165而与一个压缩机145相连。

线圈130借助一个开关元件150被施加一供电电压U。线圈130的第二端子通过一个电流测量元件155接地。

此外设有一个控制单元160。该控制单元160对开关元件150施加信号并对流量测量装置165和电流测量元件155的输出信号进行处理，并在优先实施例中也向调节装置140和135以相应的参数加载。

在未通电状态下，弹簧120将阀针125压在阀座105内。在这种未通电状态下，阀切断入口115与出口的联系。通过在线圈130中通入电流，产生一电磁力，它起到抗弹簧力及机械力的作用。该力导致阀针125从阀座105升起。阀座105与阀针125之间的间隔表示为行程H。

本发明并不仅局限于上述形式的阀。它也可用于其它控制形式的阀，其中，借助一控制信号释放一确定的体积。因此本发明也可用于这样的阀，即它由一个弹簧保持打开状态，并在未通电状态下释放流量。

如果电磁阀被施加一确定的电压，即施加一固定长度的控制信号，则阀针必定以某一确定的行程释放流量。在该控制期间流过阀的体积取决于多个因素。其一是使电磁阀开启的速度，即行程从零上升到最大值的速度。该量值确定了电磁阀的动态流量。它主要取决于弹簧120。借助调节元件135可调节该速度。借助调节元件135，使得对动态流量的调节成为可能。

此外，在确定的控制电流下经一定时间后产生的行程对于不同的喷射阀而言是不同的。因此设有一个调节装置140，利用该装置，静止状态下的行程可被调整到一个预先给定的值。在此，电磁阀被始终通入电流，静态流量被测出，而调节装置140这样来调节，即调整到一确定的所希望的静态流量。

调节工作通过采用燃料，尤其是高精度的液体介质进行。在此最好采用庚烷。采用烃会因各种原因而出现问题。

从本发明中可以看出，也可采用压缩空气测动态流量。

与脉冲周期、静态流量及机械力与磁力之差的时间分布相比，在动态控制时阀的特性主要取决于控制脉冲的长度(控制脉冲持续时间)。

控制脉冲宽度与阀线圈通入电流的时间有关。脉冲周期宽度与阀通电流及不通电流的时间总和有关。静态流量是在一定延续时间内流过完全打开的阀的量。动态流量是当以某一确定的工作比控制时在一定延续时间内流过阀的量。工作比代表控制脉冲宽度与脉冲周期宽度之比。动态流量及静态流量的值对于燃料和气态物质而言通常是不同的。

按照本发明，磁力与机械力之间的力差随时间的变化连同燃料的动态流量一起可通过气体动态流量QPN的测量而获得。

对气体动态流量QPN可理解为以确定的比流过阀的气体量。

各单个电磁阀之间的区别，尤其是磁回路方面的差别按照本发明可通过测量静态起动电流和释放电流而获得。

气体动态流量QPN、起动电流IAN及释放电流IAB可以简单方式测出。基于以气体介质测得的这些参数可得出燃料QK的动态流量。为此，对于少数阀而言，首先测量燃料流量。接下来获得气体动态流量QPN、起动电流IAN和释放电流IAB，并确定相应的换算因子。

在测得燃料动态流量时省去液体介质是有宜的，因为可采用易得的且有利于环境的大气作为气体介质来测量该流量。缓慢且昂贵的液体量测量由快速且便宜的气体流量测量替代。静态的起动电流及释放电流的测量通过简单的测量及读数方法求得。

参数起动电流IAN、释放电流IAB及气体动态流量QPN与燃料流量有很强的依赖关系并能非常简单且快速地连续确定。

图1所示的装置适用于此。压缩机145产生预先确定的压力，该压力被施加给阀出口。在压缩机与阀出口之间设有流量测量装置165。作为压力测量元件最好采用测量孔板。该测量也是通过迎着通常流动方向对阀施以气体压力实施，该压力值最好在约600毫巴(1毫巴＝102帕)。

为测量给出气体动态流量并表征气体介质流量的第一参数，以一预先确定的工作比对线圈130施载。例如，线圈通电3微秒，而周期时间，即两次通电之间的间隔为6微秒。在这种例子中控制频率为166.7Hz。

在这种控制形式下，电磁阀以上述频率打开并关闭。采用这种动态控制，磁力对气体动态流量有很大影响。当快速打开时形成大的流量，当由于弹簧力大而慢速打开时形成小流量。

另外，测得描述为起动电流IAN和/或释放电流IAB的第二参数。在此，加在线圈130上的电压U连续提高。同时，由电流测量元件155测出线圈电流。当流量突然提高时，喷射阀的打开被获知，它通过在压缩机145部位或流量测量装置165部位的压力降获知，该压力降在大约25毫巴范围内变动。

随后电压下降，获得阀又关闭的时间点。电磁阀开启的电流值用起动电流IAN描述、电磁阀关闭的电流值用释放电流IAB描述。

这种测量可自动地由控制单元160、手动地或者半自动地进行。例如可规定，阀的测量和调节由控制单元160自动进行。但也可以是，测量由控制单元160而调节由手动进行。甚至可以不需控制单元。即，用合适的信号发生器向该阀施以控制信号，并且测量和调节以手动进行。

由本发明获知，在燃料动态流量QK与气体动态流量QPN、起动电流IAN以及释放电流IAB之间存在一个固定的关系。以下公式适用于这种关系：

QK＝A-B*IAN-C*IAB+D*QPN

参数A，B，C和D是常量，它们必须由相同结构的少数喷射阀样本确定。为此，燃料动态流量QK和参数起动电流IAN，释放电流以及气体动态流量QPN借助压力空气在少数同类结构阀中在相同的控制信号下测出。由这些测定值确定出换算因子A，B，C和D。量值A，B和C有相近的数量级而D值则小得多。

图2的流程图描述了按照本发明的调节阀的方法。在第一步骤200中，将阀装入测量装置并施加确定的控制信号。其中，它可迎着或沿阀的通常流动方向装配。在步骤210中测量起动电流IAN，并且在步骤220中测量释放电流IAB。这两个第二参数的测量在图3中详细描述。

在随后的步骤230中以一个固定的工作比向该电磁阀加载。随后在步骤240中借助于流量测量装置165对被描述为气体动态流量QPN的第一参数进行测量。

接着在步骤245中，由这三个参数借助上面给出的公式确定出与这些参数相应的燃料动态流量QK。步骤250进行比较，该值QK是否与期望的额定值QKS有偏差。为此，例如检测燃料动态流量QK与期望的额定值QKS之差是否小于阈值S。若是，则喷射阀被正确调节并且测试一及调节过程在步骤270结束。

若所计算的燃料流量值QK与期望值QKS有偏差，则在步骤260对电磁阀进行调节。对此以合适的方式调节该调节元件135和/或调节装置140。随后重新进行步骤210至250。

在一个特别有利的实施形式中，首先在几个阀中确定参数QPN，IAN和IAB的目标值。在这种情况下可取消在步骤245中的计算。在步骤250中将值QPN，IAN和/或IAB与相应的期望值相比较。这种实施形式中，在第一参数与预定的第一参数的额定值之间有偏差时并且/或者在第二参数与预定的第二参数的额定值之间有偏差时进行阀的调节。

为了调节阀的液压性能应用一个气体、及两个电参数。这些参数容易且可很快测量。由这些测出的参数确定出一个液压参数并且这样调节调节元件，即使液压参数与期望和额定值相等。在测量的准备阶段必须通过在少数阀中借助燃料及空气的测量确定出因子A，B，C及D。不过大多数阀借助空气被测试和调节。

例如象在图3中作为流程图所描述的那样进行电参数的测量。在第一步骤300中，预先给出电压值Uo。该电压值被这样选定，以使无、或者仅仅很小的电流流动，此时该电磁阀确实还没有打开。接着在步骤305中测出气体流量QPN0。然后在步骤310中将电压值U提高一个预定的值ΔU，然后在步骤350中测量气体流量的新值QPN1。

随后，在步骤320中求出气体流量的旧值与新值之间的差ΔQPN。随后的比较部分325测试，是否该值大于一个阈值。若不大于，则表示压力没下降并且电磁阀针还没有移下，则在步骤330将此新值QPN1赋于旧值QPN0中，并且在步骤310中重新提高电压值。

若比较部分325测出，该压力下降及流量上升。则阀针125已移下并且起动电流IAN已达到。在步骤335中由电流测量元件155测出当前的电流I值并作为起动电流IAN存储起来。为了测得起动电流IAN将电流值以一个例如每毫秒0.001毫安的恒定斜度斜坡状提高。起动电流的达到可通过不断监测气体流量QPN确定。对于释放电流IAB采取相应的措施。在步骤340中将电压减小一个预定值ΔU。在步骤345中测量用于流量的新值QPN1，并且在步骤350中与旧值QPN0比较。

通过将差值ΔQPN与阈值SW相比较，若由比较器355测出，流量没有减小，即阀针还未移动，则进行步骤360，将新值赋与旧值变量名下，并且随后在步骤340中将电压继续减小。若比较器355测出一个流量下降，即在步骤365中测下当前电流值I，并且作为释放电流IAB存储起来。

选择控制时间5毫秒以及周期为10毫秒仅仅是作为例子。这些值被选择得尽可能小，因为在这种情况下在液体及气体流量间存在更好的相互关系。参数IAN，IAB和QPN通过这种关系向液体流量的换算在控制单元160中自动进行，这样作为要调节的目标值可直接应用燃料值。

除空气外，也可应用在其它气态物质。

Claims (9)

1、检测电磁阀的方法，其中，该阀被施加一个确定的控制信号，以便确定表征工作介质流量的信号QK，其特征是，该阀被供入一种气体介质，以获取表征气体介质流量的第一参数QPN和至少一个第二参数，其中，第一参数QPN代表气体动态流量，第二参数分别代表的是使阀打开的电流值IAN和使阀关闭的电流值IAB，根据该第一参数QPN和至少一个第二参数来确定表征工作介质流量的信号QK。

2、按照权利要求1所述的方法，其特征是，根据该第一参数QPN和第二参数按照关系式QK＝A-B*IAN-C*IAB+D*QPN来确定表征工作介质流量的信号QK。

3、按照权利要求1所述的方法，其特征是，在表征工作介质流量的信号QK与可预先给出的额定值QKS之间出现偏差时，进行阀的调节。

4、按照权利要求1所述的方法，其特征是，在第一参数QPN与可预先给出的额定值出现偏差时和在第二参数IAN、IAB与可预先给出的额定值之间出现偏差时，进行阀的调节。

5、按照权利要求1至4之一所述的方法，其特征是，工作介质流量为动态流量。

6、按照权利要求1至4之一所述的方法，其特征是，作为气态介质采用的是压缩空气。

7、按照权利要求1所述的方法，其特征是，所述阀是一个内燃机喷射阀，所述工作介质为燃料。

8、检测电磁阀的装置，具有一个控制单元(160)，该控制单元将确定的控制信号施加到该电磁阀上，以确定表征工作介质流量的信号QK，其特征是，设置了压缩机(145)，该压缩机通过一个流量测量装置(165)与该阀的出口或入口连接并将一种气态介质供给该阀，并且，借助该流量测量装置(165)可获取一个表征气体介质流量的第一参数QPN，借助一个与该阀连接的电流测量元件(155)可获取至少一个第二参数，其中，第一参数QPN代表气体动态流量，第二参数分别代表的是使阀打开的电流值IAN和使阀关闭的电流值IAB。

9、按照权利要求10所述的装置，其特征是，所述阀是一个内燃机喷射阀，所述工作介质为燃料。

Images