CN115223770A - 用于操控可电磁操控的气体阀的方法、控制器和存储介质 - Google Patents

用于操控可电磁操控的气体阀的方法、控制器和存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN115223770A
CN115223770A CN202210404621.0A CN202210404621A CN115223770A CN 115223770 A CN115223770 A CN 115223770A CN 202210404621 A CN202210404621 A CN 202210404621A CN 115223770 A CN115223770 A CN 115223770A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas valve
phase
armature
current
computer program
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210404621.0A
Other languages
English (en)
Inventor
F·菲舍尔
M·拜尔
O·蒂克尔
T·甘恩
T·布罗克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of CN115223770A publication Critical patent/CN115223770A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/18—Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
    • H01F7/1844—Monitoring or fail-safe circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/18—Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/02—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with gaseous fuels
    • F02D19/021—Control of components of the fuel supply system
    • F02D19/023—Control of components of the fuel supply system to adjust the fuel mass or volume flow
    • F02D19/024—Control of components of the fuel supply system to adjust the fuel mass or volume flow by controlling fuel injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0027—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures the fuel being gaseous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/064—Circuit arrangements for actuating electromagnets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2037—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit for preventing bouncing of the valve needle
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于操控可电磁操控的气体阀的方法，在所述方法中，为了打开所述气体阀，对磁衔铁产生作用的电磁线圈被通电，并且为了关闭所述气体阀，所述电磁线圈的通电被结束，使得所述磁衔铁或与所述磁衔铁耦接的阀件借助弹簧力返回到密封座中。根据本发明，在关闭期间，所述电磁线圈在遵守了通电间歇之后被再次通电，使得引发制动阶段，在该制动阶段中，所述磁衔铁和/或所述阀件的运动被制动，其中，所述电流大小至少在所述制动阶段开始时分级地、连续地或指数地提高。本发明还涉及一种用以执行该方法的控制器、计算机程序以及计算机程序产品。

Description

用于操控可电磁操控的气体阀的方法、控制器和存储介质
技术领域
本发明涉及一种用于操控可电磁操控的气体阀的方法。这种气体阀也被称为气体配量阀或气体喷射器。该气体尤其可以是气态燃料，例如氢气，这种气态燃料对于运行内燃机或燃料电池系统来说是必需的。
此外，本发明还涉及一种用于执行该方法的控制器、计算机程序以及计算机程序产品。
背景技术
用于配量气态燃料的气体阀由现有技术是众所已知的。这些气体阀通常被电磁地操控。在该情况下设置电磁线圈，该电磁线圈对可提升运动的磁衔铁产生作用，该磁衔铁可以与阀件耦接，用于打开和关闭气体阀，或者该磁衔铁本身形成阀件。
由于气体阀缺乏液压阻尼，所以关闭回弹危险特别高。这意味着，磁衔铁或阀件在冲击到密封座中之后从密封座再次抬起并且打开。这可能导致显著更多的气体配量量以及强烈的座磨损。此外，这通常伴随着不期望的噪音形成。
发明内容
因此，本发明所基于的任务是，提供一种用于操控可电磁操控的气体阀的方法，该方法不会引起上述缺点或至少减少这些缺点。尤其，能实现高配量精度以及减小密封座的机械负载。在此，应保持得到尽可能高的打开动态和关闭动态。
为了解决该任务，提出一种根据本发明的方法。本发明的有利扩展方案由优选实施方式中得出。此外，还提出一种用于执行该方法的电子控制单元、计算机程序以及计算机程序产品。
在所提出的用于操控可电磁操控的气体阀的方法中，为了打开气体阀，对磁衔铁产生作用的电磁线圈被通电，并且为了关闭气体阀，电磁线圈的通电结束，使得磁衔铁或与磁衔铁耦接的阀件借助弹簧力返回到密封座中。根据本发明，在关闭期间，电磁线圈在遵守了通电间歇之后被再次通电，使得引发制动阶段，在该制动阶段中，磁衔铁和/或阀件的运动被制动。此外，根据本发明，在此电流大小至少在制动阶段开始时分级地、连续地或指数地增大。
通过对磁衔铁和/或阀件的运动的制动，避免关闭回弹，因为降低了关闭气体阀时的冲击速度。因此，气体阀的配量精度提高。同时，密封座区域中的磨损也减小。这提高了气体阀的稳健性。
通过至少在制动阶段开始时进行制动电流变化，可以特别有效地制动磁衔铁的运动。因为在制动阶段开始时，磁衔铁和电磁线圈之间的气隙仍较小，而剩磁力非常高。因此，在制动阶段开始时需要相对较小的力用以制动衔铁运动。然而，随着气隙增大、磁衔铁的速度增大以及磁力减弱，所需的制动力也提高。该所需的制动力然后通过电流大小的分级的、连续的或指数的提高来提供。
优选，制动阶段期间的电流水平低于先前的吸引阶段或保持阶段在气体阀打开或保持打开时的电流水平。因此，该方法的效率可以进一步提高。
吸引阶段中的吸引电流用于打开气体阀。紧接着吸引阶段是保持阶段，在该保持阶段，阀借助保持电流而保持打开。吸引电流高于保持电流，以便提供起初较高的打开力。可选地，在吸引阶段之前可以进行激励阶段，用以提供起初较高的打开力。在相对较短时间的激励阶段中，电流水平短时间地强烈提升，这提高了气体阀在打开时的动态性。
此外，优选，借助电池电压实现电磁线圈的再次通电，用以制动磁衔铁。在移动应用中，为此可以使用车辆电池。由于车辆电池电压在车辆运行中经受强烈的波动，所以所提出的方法由于变化的电流大小而被证实为特别有利的。
此外提出，在电磁线圈被再次通电用以制动磁衔铁之前，遵守至少100微秒的通电停歇。然后，再次通电在气体阀关闭期间可靠地进行。同时，可以保持较高的关闭动态性，直到再次通电。因为磁衔铁和/或阀件在即将冲击时才被制动。
为了在磁衔铁或阀件冲击到密封座中之前结束制动阶段，给电磁线圈优选施加清除电压。由此确保，磁衔铁或阀件到达密封座，并且气体阀可靠地关闭。此外，优选施加清除电压，该清除电压为0至-12V。与制动电流的相对较低的电流水平类似地，清除电压也可以较低。
在本发明的扩展方案中提出，通过对制动阶段期间、优选是施加清除电压期间的电流变化曲线和/或电压变化曲线进行分析评价，探测气体阀的关闭时间点。在磁衔铁或阀件冲击到密封座中时的突然的磁衔铁速度变化能在电流变化曲线和/或电压变化曲线中读取出，使得可以准确地求取关闭时间点。知道关闭时间点可以实现用以调节关闭时间点的调节回路，使得以这种方式可以进一步改进气体阀的配量精度。
此外，还提出一种用于操控气体阀的控制器，其中，该控制器设置为用于执行本发明方法的步骤。尤其，借助控制器可以实现根据该方法的通电曲线。此外，关闭时间点识别-如果存在-可以用于匹配通电曲线。
此外，还提出一种具有程序代码的计算机程序，当该计算机程序在计算机或相应的计算单元上、例如在控制器上运行时，该程序代码执行本发明方法的步骤。在此尤其可以涉及用于操控气体阀的控制器。
此外，还提出一种计算机程序产品，该计算机程序产品具有本发明的计算机程序，该计算机程序存储在机器可读的数据载体或存储介质上。
附图说明
下面，参照附图详细说明本发明。附图示出：
图1a)-c)分别示出用于图形化地示出在一个切换周期上的可能的电流变化曲线的曲线图，以及
图2用于图形化示出在一个切换周期上的具有关闭时间点识别的电流变化曲线和衔铁行程的曲线图。
具体实施方式
图1a)示例性地示出用于按照本发明方法来操控可电磁操控的气体阀的第一通电曲线。经过所示出的切换周期，气体阀打开和关闭各一次。
气体阀实施为常闭阀。这意味着，为了打开气体阀，必须给电磁线圈通电。在电磁线圈通电时，建立磁场，该磁场的磁力对磁衔铁产生作用，使得该磁衔铁实施提升运动，该提升运动被实施用以打开气体阀。在此，通电包括以下三个阶段：
-阶段A或激励阶段，在该激励阶段中短时间地施加非常大的电流，以便提供起初较高的打开力。
-阶段B或吸引阶段，在该吸引阶段中，电流大小仍处于相对较高的水平上，以便引起气体阀的完全打开，以及
-阶段C或保持阶段，在该保持阶段中，电流水平降低，因为保持气体阀打开比打开该气体阀需要更小的力。
紧接着这三个阶段是阶段D，在该阶段D中，没有给电磁线圈进行通电，而是遵守通电间歇。该通电间歇被选择得足够长时间以便引发气体阀的关闭。在关闭期间，然后在阶段E中电磁线圈再次通电，其中，电流水平低于阶段A-C的电流水平。再次通电的目的是，在冲击到密封座中之前使磁衔铁并且必要时使与磁衔铁耦接的阀件制动，以便降低冲击速度并因此降低关闭回弹的危险。因此，E阶段可以被称为制动阶段。为了实现有效且高效的制动，在E阶段或者说制动阶段中，电流大小以多个等级变化。因此，阶段E可以划分为相继的阶段E1和E2。在阶段E1中，电流水平小于阶段E2中的电流水平。由于在阶段E1中，磁衔铁和电磁线圈之间的气隙仍然较小而且剩磁力较高，所以仅需要较小的制动力。然而，该较小的制动力随着衔铁运动继续和衔铁速度增大而提高。在制动阶段E期间的电流变化曲线考虑到这一点。
替代分级提高的电流变化曲线，也可以选择连续提高的电流变化曲线，如示例性地在图1b)中示出的那样。另一变型在图1c)中示出，该附图示出指数提高的电流变化曲线。
图2示出另一电流曲线(曲线I)，用于按照根据本发明的方法操控可电磁操控的气体阀。此外，也绘制出磁衔铁的行程(曲线H)。
在所示出的情况下，用于打开气体阀或保持气体阀打开的主操控仅包括两个阶段，因为在激励阶段A之后，电流大小在吸引阶段B和保持阶段C期间没有变化。紧接着主操控，在阶段D中进行通电间歇，紧接着该阶段D进行制动阶段E。该制动阶段包括等级E1和E2，因为在制动阶段中制动电流分级地提升。随着电磁线圈的通电结束，电流起初在很大程度上连续地下降，直到磁衔铁或与该磁衔铁耦接的阀件冲击到密封座中。该时间点tS可以通过明显的拐点在电流变化曲线上看出。因此，根据电流变化曲线可以探测到关闭时间点并且作为调节对气体阀的操控的基础。

Claims (9)

1.用于操控可电磁操控的气体阀的方法，在所述方法中，为了打开所述气体阀，对磁衔铁产生作用的电磁线圈被通电，并且为了关闭所述气体阀，所述电磁线圈的通电被结束，使得所述磁衔铁或与所述磁衔铁耦接的阀件借助弹簧力返回到密封座中，
其特征在于，在关闭期间，所述电磁线圈在遵守了通电间歇之后被再次通电，使得引发制动阶段，在该制动阶段中，所述磁衔铁和/或所述阀件的运动被制动，其中，所述电流大小至少在所述制动阶段开始时分级地、连续地或指数地提高。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，在所述制动阶段期间的电流水平低于先前的吸引阶段或保持阶段在所述气体阀打开或保持打开时的电流水平。
3.根据权利要求1或2所述的方法。
其特征在于，借助电池电压来实现所述电磁线圈的再次通电，用以制动所述磁衔铁。
4.根据前述权利要求之一所述的方法，
其特征在于，在所述电磁线圈被再次通电用以制动所述磁衔铁之前，遵守至少100微秒的通电停歇。
5.根据前述权利要求之一所述的方法，
其特征在于，为了在所述磁衔铁或阀件冲击到所述密封座中之前结束所述制动阶段，给所述电磁线圈施加清除电压，所述清除电压优选为0至-12V。
6.根据前述权利要求之一所述的方法，
其特征在于，通过对所述制动阶段期间、优选是施加所述清除电压期间的电流变化曲线和/或电压变化曲线进行分析评价，来探测所述气体阀的关闭时间点。
7.用于操控气体阀的控制器，其中，该控制器设置为用于，执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
8.具有程序代码的计算机程序，当所述计算机程序在计算机或相应的计算单元、例如在控制器上运行时，该程序代码执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
9.计算机程序产品，其具有根据权利要求8所述的计算机程序，该计算机程序存储在机器可读的数据载体或存储介质上。
CN202210404621.0A 2021-04-16 2022-04-18 用于操控可电磁操控的气体阀的方法、控制器和存储介质 Pending CN115223770A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021203775.5 2021-04-16
DE102021203775.5A DE102021203775A1 (de) 2021-04-16 2021-04-16 Verfahren zur Ansteuerung eines elektromagnetisch ansteuerbaren Gasventils, Steuergerät, Computerprogramm und Computerprogrammprodukt

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115223770A true CN115223770A (zh) 2022-10-21

Family

ID=83447505

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210404621.0A Pending CN115223770A (zh) 2021-04-16 2022-04-18 用于操控可电磁操控的气体阀的方法、控制器和存储介质

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN115223770A (zh)
DE (1) DE102021203775A1 (zh)

Also Published As

Publication number Publication date
DE102021203775A1 (de) 2022-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6196172B1 (en) Method for controlling the movement of an armature of an electromagnetic actuator
CN103518241B (zh) 对执行器的用于确定电枢止动时刻的改良电气控制
US5905625A (en) Method of operating an electromagnetic actuator by affecting the coil current during armature motion
CN103069138B (zh) 燃料喷射装置的驱动装置
KR101650216B1 (ko) 엔진의 연료 분사 시스템을 작동하기 위한 방법
CN105009232B (zh) 用于对电磁喷射器的喷射过程进行控制的方法
GB2337343A (en) Controlling striking speed in elecromagnetically operated valve
JP2012511658A (ja) 内燃機関の燃料噴射システムの駆動方法
CN107208586B (zh) 用于车辆诊断系统认证的显示故障结果和错误识别的模拟极端的或者有错误的磁阀的方法
CN107120461A (zh) 气体阀及其致动方法
US9448260B2 (en) Ascertaining the ballistic trajectory of an electromagnetically driven armature of a coil actuator
JP5976104B2 (ja) 燃料供給装置の動作方法
US6948461B1 (en) Electromagnetic valve actuation
US9714632B2 (en) Method and device for controlling a quantity control valve
US20140311456A1 (en) Method and Device for Operating a Fuel Delivery Device of an Internal Combustion Engine
CN115223770A (zh) 用于操控可电磁操控的气体阀的方法、控制器和存储介质
CN108474316B (zh) 燃料喷射装置的控制装置
JP2002217027A (ja) 電磁アクチュエータ制御装置
CN107869399B (zh) 控制能开关的阀、尤其是机动车的内燃机的喷射阀的方法
KR101758943B1 (ko) 유량 제어 밸브의 구동 방법 및 장치
CN109312680B (zh) 控制燃料喷射器的工作的方法
di Gaeta et al. Model-based decoupling control of a magnet engine valve actuator
KR20230034901A (ko) 전자기적으로 제어 가능한 가스 밸브의 제어 방법, 제어 장치, 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터 프로그램 제품
CN116480491A (zh) 用于操控可电磁操控的气体阀的方法、控制器
US7069886B2 (en) Valve control device for an internal combustion engine and internal combustion engine comprising such a device

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination