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Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Magnetventilantriebsschaltung zum Antreiben eines Magnetventils durch Aufbringen einer ersten Spannung auf eine Magnetspule des Magnetventils während einer ersten Periode und zum Aufrechterhalten eines angetriebenen Zustands des Magnetventils durch Aufbringen einer zweiten Spannung auf die Magnetspule während einer zweiten Periode, welche der ersten Periode nachfolgt, sowie auf ein Magnetventil mit einer solchen Magnetventilantriebsschaltung und ein Magnetventilantriebsverfahren hierfür.
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Bisher ist es allgemeine Praxis, ein Magnetventil in der Mitte eines Fluiddurchgangs anzuordnen und das Magnetventil durch Aufbringen einer Spannung von einer Magnetventilantriebsschaltung auf eine Magnetspule des Magnetventils anzutreiben, um den Fluiddurchgang zu öffnen und zu schließen. In diesem Fall wird während einer ersten Periode (Aktivierungszeit) das Magnetventil durch Aufbringen einer ersten Spannung von der Magnetventilantriebsschaltung auf die Magnetspule aktiviert und während einer zweiten Periode (Haltezeit), welche der ersten Periode nachfolgt, wird das Magnetventil durch Aufbringen einer zweiten Spannung von der Magnetventilantriebsschaltung auf die Magnetspule in einem angetriebenen Zustand gehalten.
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In jüngerer Zeit wird es bei der oben beschriebenen Art von Magnetventilen angestrebt, das Magnetventil mit geringem Stromverbrauch anzutreiben. In dem
japanischen Patent Nr. 4359855 wurde vorgeschlagen, dass durch Ein und Ausschalten eines Schalters auf der Basis eines Stroms, der durch die Magnetspule fließt, die Leitung (elektrische Verbindung) zwischen einer Stromquelle und der Magnetspule gesteuert wird, wodurch das Magnetventil mit einem geringeren Stromverbrauch in einem angetriebenen Zustand gehalten werden kann.
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Andererseits besteht die Befürchtung, dass sich dann, wenn das Magnetventil über längere Perioden verwendet wird, die Antriebsleistung des Magnetventils verschlechtern kann. Dementsprechend wurde in dem
japanischen Patent Nr. 3530775 vorgeschlagen, die Betriebszeiten des Magnetventils zu erfassen und durch Abschätzen, ob die Schaltvorgänge des Magnetventils normal sind oder nicht, eine frühzeitige Benachrichtigung zu ermöglichen, ob das Magnetventil abnormal funktioniert, bevor das Magnetventil einen katastrophalen Schaden erleidet. Hierbei wird während einer ersten Periode, wenn das Magnetventil aktiviert wird, der Magnetspule eine verhältnismäßig große Menge an elektrischer Energie (Strom) zugeführt, um das Magnetventil schnell zu aktivieren, während in einer zweiten Periode wenn das Magnetventil in dem angetriebenen Zustand gehalten wird, der Magnetspule eine kleinere Menge an elektrischer Energie zugeführt wird. Dadurch wird das Magnetventil, das in der ersten Periode aktiviert wurde, in dem angetriebenen Zustand gehalten.
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In der zweiten Periode kann in der oben beschriebenen Weise mit Hilfe der Technologie des
japanischen Patents Nr. 4359855 ein niedriger Stromverbrauch erreicht werden.
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Im Gegensatz dazu besteht aber angesichts des Ziels eines Magnetventils mit niedrigerem Stromverbrauch in der erste Periode, wenn der Magnetspule eine verhältnismäßig große Menge an elektrischer Energie zugeführt wird, der Wunsch, die Aktivierung des Magnetventils mit geringerer elektrischer Energie zu ermöglichen. Im Einzelnen wird angestrebt, das Magnetventil mit einem geringen Aktivierungsstrom und in einer kurzen Aktivierungszeit zu aktivieren.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Stromverbrauch in der ersten Periode weiter zu verringern.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Verbesserung des geringen Stromverbrauchs eines (Elektro-)Magnetventils und die Verbesserung der Zuverlässigkeit des Magnetventils durch die Ermöglichung einer Selbstdiagnose einer Nutzungsgrenze (Lebensdauer) des Magnetventils.
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Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale der Ansprüche 1, 9 und 10 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung treibt zur Lösung der oben genannten Aufgaben in einer Magnetventilantriebsschaltung und einem Magnetventil die Magnetventilantriebsschaltung während einer ersten Periode ein Magnetventil durch Aufbringen einer ersten Spannung auf eine Magnetspule des Magnetventils an und hält den angetriebenen Zustand des Magnetventils durch Aufbringen einer zweiten Spannung auf die Magnetspule während einer zweiten Periode, die auf die erste Periode folgt.
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Die Magnetventilantriebsschaltung umfasst einen Stromdetektor zur Erfassung eines Stromes, der in der Magnetspule fließt, eine Recheneinheit zur Berechnung einer Änderungsrate des Stromes über der Zeit und eine Bestimmungseinheit zur Bestimmung des Übergangs von der ersten Periode zu der zweiten Periode auf der Basis der Änderungsrate über der Zeit.
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Außerdem ist ein Magnetventilantriebsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass ein Magnetventil während einer ersten Periode durch Aufbringen einer ersten Spannung auf eine Magnetspule eines Magnetventils angetrieben wird und dass ein angetriebener Zustand des Magnetventils durch Aufbringen einer zweiten Spannung auf die Magnetspule während einer zweiten Periode, die der ersten Periode nachfolgt, aufrecht erhalten wird.
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Das oben genannte Verfahren umfasst die Schritte des Erfassens eines Stromes, der in der Magnetspule fließt, des Berechnens einer Änderungsrate des Stromes über der Zeit und des Bestimmens des Übergangs von der ersten Periode zu der zweiten Periode auf der Basis der Änderungsrate über der Zeit.
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Da gemäß der vorliegenden Erfindung der Strom, der in der Magnetspule fließt, erfasst wird, wird die Änderungsrate des erfassten Stromes über der Zeit berechnet und ein Zeitpunkt, an dem der Übergang von der ersten Periode zu der zweiten Periode erfolgt, wird auf der Basis der berechneten Änderungsrate über der Zeit festgelegt. Die erste Periode kann auf eine geeignet Zeitdauer eingestellt werden, die den Spezifikationen und dem Zustand des Magnetventils entspricht.
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Durch Optimieren der ersten Periode, die der Aktivierungszeit des Magnetventils entspricht, kann auf diese Weise die erste Periode (Aktivierungszeit) verkürzt werden. Gleichzeitig kann der Stromwert (Aktivierungsstromwert), der zum Aktivieren des Magnetventils erforderlich ist, verringert werden. Als Folge hiervon kann während der ersten Periode ein geringerer Stromverbrauch realisiert werden.
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Da der Zeitpunkt, an dem der Übergang von der ersten Periode zu der zweiten Periode erfolgt, bestimmt werden kann, kann in dem Fall, dass die Betriebszeit (eine Aktivierungszeit des Magnetventils, die aus der Summe der ersten Periode und der zweiten Periode besteht) des Magnetventils vorab eingestellt wurde, dann, wenn die erste Periode ungewöhnlich lang wird, beurteilt werden, dass das Magnetventil seine Nutzungsgrenze erreicht. Im Einzelnen kann durch Erkennen des Zeitpunkts, zu dem der Übergang von der ersten Periode zu der zweiten Periode erfolgt, eine Selbstdiagnose der Situation ermöglicht werden, an welcher das Magnetventil seine Nutzungsgrenze erreicht hat.
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Dementsprechend wird mit der vorliegenden Erfindung die erste Periode optimiert, wodurch ein niedrigerer Stromverbrauch des Magnetventils erreicht werden kann. Durch Erkennen des Zeitpunkts, zu dem der Übergang von der ersten Periode zu der zweiten Periode erfolgt, wird eine Selbstdiagnose der Nutzungsgrenze (Lebensdauer) des Magnetventils ermöglicht. Hierdurch kann die Zuverlässigkeit des Magnetventils verbessert werden.
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Ausgehend von dieser Tatsache kann mit der vorliegenden Erfindung eine Kostenreduktion des Magnetventils und der Magnetventilantriebsschaltung erreicht werden, auch wenn in dem Magnetventil eine elektronische Komponente, wie ein Positionssensor (bspw. der in dem
japanischen Patent Nr. 3530775 beschriebene Positionssensor) in dem Magnetventil nicht installiert ist, da die erste Periode optimiert werden kann.
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Während der ersten Periode steigt hierbei der Strom, der in der Magnetspule fließt, unmittelbar nach dem Beginn des Aufbringens der ersten Spannung sehr schnell über die Zeit an, wenn eine magnetomotorische Kraft (Aktivierungskraft), die durch den Strom bewirkt wird, auf einen beweglichen Kern (Kolben, 'plunger'), des Magnetventils und auf einen an dem Ende der Schwingspule angebrachten Ventilkörper aufgebracht wird, wird der bewegliche Kern als Folge der Aktivierungskraft zu einem festen Kern (Eisenkern) des Magnetventils angezogen. Daraufhin sinkt der Wert des erhöhten Stromes etwas mit der Zeit. Im Einzelnen erreicht der Stromwert des erhöhten Stromes nach Beginn des Aufbringens der ersten Spannung ein Maximum unmittelbar bevor der Kolben und der Ventilkörper zu dem Eisenkern angezogen werden. Anschließend beginnt der Stromwert nach dem Beginn der Anziehung des Kolbens und des Ventilkörpers zu dem Eisenkern zu sinken (vgl. 2B). Bei der Anziehung des Kolbens und des Ventilkörpers zu dem Eisenkern wird außerdem die Aktivierung des Magnetventils abgeschlossen.
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Herkömmlicherweise besteht jedoch die Befürchtung, dass, nachdem der bewegliche Kern und der Ventilkörper zu dem Eisenkern angezogen wurden, der bewegliche Kern und der Ventilkörper sich möglicherweise von dem Eisenkern trennen könnten, wodurch der angezogene Zustand gelöst wurde. Aus Designgründen wird daher weiterhin ein Strom auf die Magnetspule aufgebracht, wodurch der angezogene Zustand auch nach Abschluss der Aktivierung des Magnetventils für einen festgelegten Zeitraum aufrecht erhalten wird. Anschließend wird der Übergang zu der zweiten Periode durchgeführt (vgl. die strichpunktierte Linie in 2B).
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Anders ausgedrückt fließt beim Stand der Technik der Strom versehentlich weiter in die Magnetspule, auch wenn keine Gefahr besteht, dass der angezogene Zustand während der ersten Periode freigegeben wird. Dadurch wird die Länge der ersten Periode erhöht und der Aktivierungsstromwert wird ebenfalls größer, so dass ein unnötiger Verbrauch an elektrischer Energie erfolgt.
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Indem mit der vorliegenden Erfindung die Magnetventilantriebsschaltung in der nachfolgenden Weise aufgebaut wird, kann während der ersten Periode ein geringerer Stromverbrauch erreicht werden.
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Im Einzelnen ist die Haltezustandsübergangsbestimmungseinheit in der Lage, jeglichen Zeitpunkt zwischen ersten und vierten Zeiten als einen Übergangszeitpunkt von der ersten Periode zu der zweiten Periode auszuwählen, wobei die Zeiten aus einer ersten Zeit nach dem Beginn des Aufbringens der ersten Spannung auf die Magnetspule, wenn die Änderungsrate über der Zeit im Wesentlichen gleich Null ist, einer zweiten Zeit nach der ersten Zeit, wenn ein Stromwert des Stromes gesunken ist, einer dritten Zeit nach der zweiten Zeit, wenn der Stromwert auf den Stromwert zu der ersten Zeit angestiegen ist, und einer vierten Zeit nach der dritten Zeit und nachdem der Stromwert zu der ersten Zeit gehalten wurde, bestehen.
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Hierbei ist die erste Zeit als eine Zeit definiert, an welcher der bewegliche Kern und der Ventilkörper beginnen, durch die Aktivierungskraft zu dem Eisenkern angezogen zu werden, nachdem der Strom unmittelbar nach Beginn des Aufbringens der ersten Spannung sehr schnell angestiegen ist (d. h., eine Zeit, zu welcher der Stromwert einen Maximalwert erreicht) (Zeit t1 in 3C). Außerdem ist die zweite Zeit als eine Zeit definiert, zu welcher der Stromwert von dem Stromwert zu der ersten Zeit entsprechend der Anziehung des beweglichen Kerns und des Ventilkörpers zu dem Eisenkern sinkt (alle Zeiten zwischen den Zeiten t1 und t3 in 2C und Zeit t2 in 4C). Außerdem ist die dritte Zeit definiert als eine Zeit, zu welcher der Stromwert wiederum den Stromwert zu der ersten Zeit erreicht, indem zum Zwecke des Aufrechterhaltens des angezogenen Zustands und unter Berücksichtigung der Befürchtung, dass der angezogene Zustand freigegeben werden könnte, weiter Strom zugeführt wird (Zeit t3 in 2C). Schließlich ist die vierte Zeit definiert als eine Zeit nach der dritten Zeit, in welcher der Stromwert den Stromwert in der ersten Zeit erreicht hat (Zeit t8 in 5C), nachdem der angezogene Zustand aufrecht erhalten wurde, wobei der Stromwert so gesteuert wird, dass er den Stromwert zu der ersten Zeit nicht überschreitet.
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Dementsprechend ist die Haltezustandsübergangsbestimmungseinheit in der Lage, als einen Übergangszeitpunkt von der ersten Periode zu der zweiten Periode irgendeine der Zeiten von der ersten Zeit bis zu der vierten Zeit auszuwählen. Als Folge hiervon kann im Vergleich zum Stand der Technik eine erhebliche Flexibilität in der Gestaltung erreicht werden. Da die erste Periode gleichzeitig mit der Minimierung des Aktivierungsstromwertes verkürzt werden kann, kann außerdem eine unnötige Zufuhr an elektrischer Energie zu der Magnetspule vermieden werden. Dadurch kann während der ersten Periode ein niedrigerer Stromverbrauch erreicht werden.
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Bspw. kann in dem Fall, dass die erste Zeit ausgewählt wird, im Anschluss an die erste Zeit das Magnetventil sanft in den gehaltenen Zustand übergehen, da die Anziehung beginnt und dann der Stromwert nach Komplettierung der Anziehung sinkt. In dem Fall, dass bei Komplettierung der Anziehung die zweite Zeit ausgewählt wird, kann das Magnetventil ebenfalls sanft in den gehaltenen Zustand übergehen. Da das Magnetventil in den gehaltenen Zustand erst übergehen kann, nachdem der Abschluss der Anziehung bestätigt wurde, kann außerdem in dem Fall, dass die dritte Zeit ausgewählt wird, jegliche Befürchtung, dass der angezogene Zustand freigegeben werden könnte, vermieden werden. Schließlich kann auch in dem Fall, dass die vierte Zeit ausgewählt wird, eine Freigabe des angezogenen Zustands zuverlässig vermieden werden, da das Magnetventil in den gehaltenen Zustand übergeht, nachdem der angezogene Zustand gehalten wurde, ohne dass eine Erhöhung des Stromwertes bewirkt würde. Dementsprechend kann in dem Zeitband von der ersten Zeit zu der vierten Zeit insbesondere bei Auswahl der dritten Zeit ein niedrigerer Stromverbrauch des Magnetventils erreicht werden und gleichzeitig eine Freigabe des angezogenen Zustands vermieden werden.
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Außerdem umfasst die Magnetventilantriebsschaltung eine Aktivierungsstromeinstelleinheit zum Einstellen einer längeren ersten Periode, so dass der Aktivierungsstromwert, der ein Maximalwert des Stromes während der ersten Periode ist, groß wird, sowie eine Nutzungsgrenzenbestimmungseinheit zur Festlegung, ob der Aktivierungsstromwert einen Stromschwellenwert überschreitet oder nicht, und zur Benachrichtigung nach außen, dass das Magnetventil seine Nutzungsgrenze erreicht hat, wenn der Aktivierungsstromwert den Stromschwellenwert überschreitet.
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Wenn das Magnetventil über einen langen Zeitraum verwendet wird, wird bei der Aktivierung des Magnetventils eine Antwortverzögerung generiert. Dementsprechend wird eine Erhöhung des Aktivierungsstromwertes durchgeführt, um die Antwortverzögerung zu kompensieren. Wenn der Aktivierungsstromwert größer wird als der Stromschwellenwert, wird es unabhängig davon schwierig, die Antwortgeschwindigkeit und den geringen Stromverbrauch des Magnetventils zu gewährleisten. Bei der vorliegenden Erfindung teilt die Nutzungsgrenzenbestimmungseinheit die Nutzungsgrenze nach außen mit, so dass ein Benutzer einfach überprüfen kann, ob das Magnetventil die Nutzungsgrenze (Lebensdauer) erreicht hat.
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Außerdem kann die Nutzungsgrenzenbestimmungseinheit festlegen, ob die erste Periode länger ist als ein Zeitperiodenschwellenwert oder nicht und eine Information nach außen ausgeben, dass das Magnetventil seine Nutzungsgrenze erreicht hat, wenn die erste Periode länger ist als der Zeitperiodenschwellenwert.
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Auch in diesem Fall wird es dann, wenn die erste Periode länger ist als der Zeitperiodenschwellenwert, schwierig, die Antwortgeschwindigkeit des Magnetventils zu gewährleisten. Indem die Nutzungsgrenze nach außen ausgegeben wird, kann ein Benutzer somit einfach überprüfen, dass das Magnetventil die Nutzungsgrenze (Lebensdauer) erreicht hat.
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Indem die Magnetventilantriebsleitung und das Magnetventil mit der Nutzungsgrenzenbestimmungseinheit ausgestattet werden, wird auf diese Weise eine Selbstdiagnosefähigkeit des Magnetventils geschaffen. Dadurch kann die Zuverlässigkeit der Magnetventilantriebsschaltung und des Magnetventils weiter verbessert werden.
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Die Magnetventilantriebsschaltung kann außerdem mit einer Schalteinheit zum Aufbringen der ersten Spannung auf die Magnetspule durch EIN-Schalten während der ersten Periode und zum Aufbringen der zweiten Spannung auf die Magnetspule durch Einschalten während der zweiten Periode ausgestattet sein sowie mit einer Schaltsteuerung, welche die Berechnungseinheit für die Änderungsrate über der Zeit und die Bestimmungseinheit für den Haltestatusübergang aufweist, um die EIN- und AUS-Zustände der Schalteinheit zu steuern.
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Hierdurch kann der niedrige Energieverbrauch des Magnetventils einfach realisiert werden.
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In diesem Fall kann die Schaltsteuerung mit einer Steuersignalzufuhreinheit ausgestattet sein, für die Zufuhr eines ersten Steuersignals zu der Schalteinheit während der ersten Periode, um die Schalteinheit EIN zu schalten, und für die Zufuhr eines zweiten Steuersignals zu der Schalteinheit während der zweiten Periode, um die Schalteinheit auf der Basis des Übergangs von der ersten Periode zu der zweiten Periode, der durch die Haltestatusübergangsbestimmungseinheit festgelegt wird, entweder EIN oder AUS zu schalten.
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Außerdem kann die Magnetspule elektrisch über die Magnetventilantriebsschaltung mit einer Stromquelle verbunden sein. Eine Stromquellenspannung der Stromquelle kann als die erste Spannung von der Stromquelle über die Magnetventilantriebsschaltung auf die Magnetspule aufgebracht werden, indem die Schalteinheit während der ersten Periode eingeschaltet wird. Eine Stromquellenspannung der Stromquelle kann als die zweite Spannung von der Stromquelle auf die Magnetspule über die Magnetventilantriebsschaltung aufgegeben werden, indem die Schalteinheit während der zweiten Periode eingeschaltet wird.
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Da die Schaltsteuerung und der Schalter dazu dienen, die erste Periode und die zweite Periode auf der Basis der Erfassung des Stromes einzustellen, kann in der oben beschriebenen Weise die vorliegende Erfindung einfach bei bereits existierenden Magnetventilantriebsschaltungen und Magnetventilen eingesetzt werden.
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Außerdem kann die Magnetventilantriebsschaltung zusätzlich eine Licht emittierende Diode (LED) aufweisen, die elektrisch zwischen der Stromquelle und der Schaltsteuerung angeschlossen ist und Licht aussendet, wenn die Stromquelle die Stromquellenspannung auf die Schaltsteuerung aufgibt.
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Während des Betriebs des Magnetventils sendet somit die Licht emittierende Diode Licht aus. Dadurch kann ein Benutzer einfach feststellen, dass das Magnetventil in Betrieb ist, indem er das Licht an der Licht emittierenden Diode visuell überprüft.
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Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein Schaltplan einer Magnetventilantriebsschaltung und eines Magnetventils gemäß der vorliegenden Ausführungsform;
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2A ist ein Zeitdiagramm einer Stromquellenspannung;
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2B ist ein Zeitdiagramm eines Stromes, der in einer Magnetspule fließt;
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2C ist ein Zeitdiagramm einer Änderungsrate des Stromes über der Zeit;
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2D ist ein Zeitdiagramm eines Steuersignalausgangs von einer Steuersignalzufuhreinheit und
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2E ist ein Zeitdiagramm einer auf die Magnetspule aufgebrachten Spannung;
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3A ist ein Zeitdiagramm einer Stromquellenspannung;
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3B ist ein Zeitdiagramm eines Stromes, der in einer Magnetspule fließt;
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3C ist ein Zeitdiagramm einer Änderungsrate des Stromes über der Zeit;
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3D ist ein Zeitdiagramm eines Steuersignalausgangs von einer Steuersignalzufuhreinheit und
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3E ist ein Zeitdiagramm einer auf die Magnetspule aufgebrachten Spannung;
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4A ist ein Zeitdiagramm einer Stromquellenspannung;
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4B ist ein Zeitdiagramm eines Stromes, der in einer Magnetspule fließt;
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4C ist ein Zeitdiagramm einer Änderungsrate des Stromes über der Zeit;
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4D ist ein Zeitdiagramm eines Steuersignalausgangs von einer Steuersignalzufuhreinheit und
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4E ist ein Zeitdiagramm einer auf die Magnetspule aufgebrachten Spannung;
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5A ist ein Zeitdiagramm einer Stromquellenspannung;
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5B ist ein Zeitdiagramm eines Stromes, der in einer Magnetspule fließt;
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5C ist ein Zeitdiagramm einer Änderungsrate des Stromes über der Zeit;
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5D ist ein Zeitdiagramm eines Steuersignalausgangs von einer Steuersignalzufuhreinheit und
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5E ist ein Zeitdiagramm einer auf die Magnetspule aufgebrachten Spannung; und
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6A ist ein Zeitdiagramm, das eine Zeitverzögerung (Antwortverzögerung) des Stromes, der in der Magnetspule fließt, zeigt, und
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6B ist ein Zeitdiagramm, das einen Fall darstellt, in dem ein Aktivierungsstromwert erhöht wird, um die Antwortverzögerung gemäß 6A zu kompensieren.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Nachfolgend wird mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen eine Magnetventilantriebsschaltung und ein Magnetventil gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Außerdem wird eine bevorzugte Ausführungsform im Hinblick auf ein Antriebsverfahren für das Magnetventil erläutert.
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Wie in 1 gezeigt ist, umfasst ein Magnetventil 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Magnetventilantriebsschaltung 16 und eine Magnetspule 18, die elektrisch und jeweils parallel zu einer Gleichstromquelle 12 über einen Schalter 14 angeschlossen sind. In diesem Fall ist ein positiver Anschluss der Gleichstromquelle 12 über den Schalter 14 elektrisch an ein Ende der Magnetspule 18 und an eine positive Anschlussseite der Magnetventilantriebsschaltung 16 angeschlossen, während ein negativer Anschluss der Gleichstromquelle 12 zusammen mit der negativen Anschlussseite der Magnetventilantriebsschaltung 16 mit der Erde und dem anderen Ende der Magnetspule 18 verbunden ist.
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In der Magnetventilantriebsschaltung 16 sind ein Überspannungsschutz 20, eine Reihenschaltung, die aus einer Diode 22, einer Licht emittierenden Diode (LED) 24, einem Widerstand 26 und einem Kondensator 28 besteht, und eine andere Reihenschaltung, die aus einer Diode 32, der Magnetspule 18, einer Schalteinheit 34 und einem Stromdetektor 36 besteht, elektrisch parallel zu einer Reihenschaltung, die aus der Gleichstromquelle 12 und dem Schalter 14 besteht, angeschlossen.
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Außerdem ist der Kondensator 28 elektrisch parallel zu einer Schaltsteuerung 30 angeschlossen, während eine Diode 38 elektrisch parallel zu der Magnetspule 18 angeschlossen ist. Außerdem umfasst die Magnetventilantriebsschaltung 16 zusätzlich eine Pulseinstelleinheit 40.
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Die Schaltsteuerung 30 umfasst eine Konstantspannungsschaltung 42, eine Steuersignalzufuhreinheit 50, eine Stromänderungsratenberechnungseinheit (Recheneinheit zur Berechnung der Änderungsrate über der Zeit) 52, eine Haltezustandsübergangsbestimmungseinheit 54, eine Stromüberwachungseinheit (Aktivierungsstromeinstelleinheit) 56 und eine Lebensdauerbestimmungseinheit (Nutzungsgrenzenbestimmungseinheit) 58.
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Als nächstes werden diese Aufbauelemente des Magnetventils 10 im Detail beschrieben.
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Der Überspannungsschutz 20 dient als ein spannungsabhängiger Widerstand für den Schutz des Schaltkreises, bei welchem beim Öffnen und Schließen des Schalters 14 (d. h. zu einer Zeit t0) (Schalter EIN), die eine Aktivierungszeit des Magnetventils 10 ist, oder zu einer Zeit t6 (Schalter AUS), die eine Abschaltzeit ist (vgl. 2A und 2C), ein Widerstandswert des Überspannungsschutzes 20 umgehend in Reaktion auf eine Überspannung, die plötzlich in der Magnetventilantriebsschaltung 16 generiert wird, abgesenkt wird, so dass ein Spitzen- oder Stoßstrom, der durch die Überspannung, die in der Magnetventilantriebsschaltung 16 fließt, bewirkt wird, schnell zur Erde abgeführt wird. Die Überspannung ist als eine Spannung definiert, die größer ist als die Stromquellenspannung V0 der Gleichstromquelle 12.
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Die Diode 32 dient als eine Schaltungsschutzdiode, die verhindert, dass Strom über die Diode 32 von der Magnetspule 18 zu dem positiven Anschluss der Gleichstromquelle 12 fließt. Die Diode 22 dient als eine Schaltkreisschutzdiode, die verhindert, dass Strom von der LED 24 über die Diode 22 zu dem positiven Anschluss der Gleichstromquelle 12 fließt. Außerdem dient die Diode 38 als eine Diode, die bewirkt, dass ein Strom durch eine rückwärts gerichtete elektromotorische Kraft (Rückwärts-EMF), die beim Abschalten (Zeit t6) des Magnetventils 10 in der Magnetspule 18 generiert wird, in einem geschlossenen Kreis, der durch die Magnetspule 18 und die Diode 38 gebildet wird, zurück zirkuliert, um den Strom schnell zu dämpfen.
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Die LED 24 sendet zu einer Zeit, wenn der Schalter 14 in einem EIN-Zustand ist (d. h. während des Betriebs des Magnetventils 10 von der Zeit t0 zur Zeit t6, vgl. 2C) Licht in Reaktion auf Strom, der von der Diode 22 zu dem Widerstand 26 fließt, wodurch nach außen eine Mitteilung gesandt wird, dass das Magnetventil 10 gegenwärtig in Betrieb ist.
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Der Widerstand 26 dient als ein Einschaltstoßstrombegrenzungswiderstand, der in die Schaltersteuerung 30 fließt, so dass der Einschaltstrom unter den Nennwert (Nennstrom) des Stroms I abfällt, der durch die Magnetspule 18 fließt, wenn der Schalter 14 eingeschaltet wird. Indem eine solche Gegenmaßnahme zu dem Einschaltstrom durchgeführt wird, dient der Widerstand 26 dementsprechend als ein Widerstand, der eine Fehlfunktion der Magnetventilantriebsschaltung 16 und des Magnetventils 10 aufgrund der Überspannung verhindert, die bei der Aktivierung und beim Abschalten des Magnetventils 10 in der Magnetventilantriebsschaltung 16 generiert wird.
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Der Kondensator 28 dient durch Änderung seiner Kapazität als eine Kondensator, welcher die unmittelbare Unterbrechungszeit der Magnetventilantriebsschaltung 16 einschließlich der Schaltsteuerung 30 einstellen kann, und auch als ein Bypasskondensator zum Abführen von hochfrequenten Komponenten, die in dem von dem Widerstand 26 zu der Konstantspannungsschaltung 42 fließenden Strom enthalten sind, zur Erde.
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Indem ihr ein Steuersignal Sc (ein erstes Steuersignal und ein zweites Steuersignal) von der Schaltsteuerung 30 zugeführt wird, wird die Schalteinheit 34 eingeschaltet. Durch Herstellung einer Leitung (Verbindung) zwischen der Magnetspule 18 und dem Stromdetektor 36 wird die Stromquellenspannung V0 von der Gleichstromquelle 12 als eine aufgebrachte Spannung V (erste Spannung oder zweite Spannung) auf die Magnetspule 18 aufgebracht. Wenn die Zufuhr des Steuersignals Sc gestoppt wird, wird die Schalteinheit 34 ausgeschaltet, und durch Unterbrechung des Leitzustandes zwischen der Magnetspule 18 und dem Stromdetektor 38 wird das Aufbringen der aufgebrachten Spannung V auf die Magnetspule 18 unterbrochen. Als Schalteinheit 34 kann vorzugsweise ein Halbleiterschaltelement, wie ein Transistor, ein FET (Feldeffekttransistor), ein MOSFET (Metalloxidhalbleiterfeldeffekt-Transistor) oder dgl. verwendet werden, die in der Lage sind, die EIN- und AUS-Schaltvorgänge in kurzer Zeit in Reaktion auf das Steuersignal Sc durchzuführen.
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Der Stromdetektor 36 erfasst sequenziell den Strom I, der von der Magnetspule 18 über die Schalteinheit 34 durch den Stromdetektor 36 fließt, woraufhin der Stromwert und die Richtung des erfassten Stroms I sequenziell als ein Detektionssignal Si an die Schaltsteuerung 30 ausgegeben werden. Als Detektionsverfahren zum Erfassen des Stromes I durch den Stromdetektor 36 können beispielsweise beliebige bekannte Stromerfassungstechniken dienen, wie ein Widerstandsdetektionsverfahren, bei dem eine durch einen Widerstand, der elektrisch in Reihe mit der Schalteinheit 34 angeschlossen ist, generierte Spannung erfasst wird, oder ein kontaktfreies Detektionsverfahren, bei dem ein Magnetfeld, das generiert wird, wenn der Strom I entlang eines Leitungsdrahtes von der Schalteinheit 34 zur Erde fließt, mit Hilfe eines Hall-Elementes erfasst wird, etc.
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In der Pulseinstelleinheit 40 werden Ursprungswerte für die Pulsweite, das Leistungsverhältnis und die Wiederholperiode des Steuersignals Sc, das durch die Steuersignalzufuhreinheit 50 erzeugt wird, vorab eingestellt oder angepasst. Als Pulseinstelleinheit 40 können vorzugsweise Betätigungsknöpfe an dem Gehäuse des Magnetventils 10 angeordnet sein, die es dem Benutzer ermöglichen, Einstellungen oder Anpassungen vorzunehmen. Alternativ kann ein Speicher vorgesehen sein, in welchem die oben genannte Pulsweite, das Leistungsverhältnis und die Wiederholperiode vorab gespeichert sind und nach Bedarf aufgerufen und in der Steuersignalzufuhreinheit 50 eingestellt werden.
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Die Konstantspannungsschaltung 42 der Schaltsteuerung 30 konvertiert die Stromquellenspannung V0, die von der Gleichstromquelle 12 über den Schalter 14, die Diode 22, die LED 24 und den Widerstand 26 zugeführt wurde, in eine konstante Gleichspannung und liefert diese an alle Komponenten der Schaltsteuerung 30.
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Die Stromänderungsratenberechnungseinheit 52 berechnet eine Änderungsrate des Stromes I über der Zeit (vgl. 2C, 3C, 4C und 5C) auf der Basis des Detektionssignals Si, das sequenziell von dem Stromdetektor 36 zugeführt wird, und gibt dann ein Berechnungssignal 11d, das für die berechnete Rate der Änderung über der Zeit steht, an die Haltezustandsübergangsbestimmungseinheit 54 aus.
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Während der erste Periode, die als die Aktivierungszeit für das Magnetventil 10 dient (bspw. das Zeitintervall T5 von der Zeit t0 bis zur Zeit t3 in 2C oder das Zeitintervall T7 von der Zeit t0 bis zur Zeit t5), nimmt hierbei, wie später beschrieben wird, der Strom I, der durch die Magnetspule 18 fließt, unmittelbar nach dem Beginn des Aufbringens der Spannung V (Stromquellenspannung V0) rapide mit der Zeit zu (vgl. 2B). Wenn in diesem Fall eine magnetomotorische Kraft (Aktivierungskraft), die durch den Strom I bewirkt wird, auf den beweglichen Kern (Kolben) und den an dem Ende des Kolbens angebrachten Ventilkörper (nicht dargestellt) des Magnetventils 10 aufgebracht wird, so wird der bewegliche Kern durch die Aktivierungskraft zu dem festen Kern (Eisenkern) angezogen. Mit der Zeit nimmt der erhöhte Strom I etwas ab (über das Zeitintervall T3 von der Zeit t1 zu der Zeit t2 in den 2B und 2C). Im Einzelnen nimmt der Wert des Stroms I, dessen Wert unmittelbar nach dem Beginn des Aufbringens der Spannung V zugenommen hat, unmittelbar vor dem Einleiten einer Anziehungsoperation, die durch das Aufbringen der Aktivierungskraft auf den Kolben und den Ventilkörper bewirkt wird, einen Maximalwert (Aktivierungsstromwert I1 zur Zeit t1) an. Dadurch, dass der Kolben und der Ventilkörper zu dem Eisenkern gezogen werden, beginnt dann der Stromwert zu fallen. Anschließend wird beim Anziehen des Kolbens und des Ventilkörpers zu dem Eisenkern die Aktivierung des Magnetventils 10 zu einem Ende gebracht.
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Beim Stand der Technik wird aber aufgrund einer Befürchtung, dass der bewegliche Kern und der Ventilkörper, die zunächst angezogen wurden, sich von dem Eisenkern trennen und dadurch den angezogenen Zustand freigeben könnten, der Strom I weiter auf die Magnetspule 18 aufgebracht, und der angezogene Zustand wird für einen festgelegten Zeitraum nach Abschluss der Aktivierung des Magnetventils beibehalten. Anschließend wird ein Übergang zu der als Haltezeitperiode dienenden zweiten Periode, während welcher der angetriebene Zustand des Magnetventils 10 beibehalten wird, durchgeführt (vgl. die strichpunktierte Linie in 2B).
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Weil beim Stand der Technik während der ersten Periode der Strom I unabsichtlich weiter durch die Magnetspule 18 fließt, auch wenn keine Befürchtung besteht, dass der angezogene Zustand freigegeben wird, wird anders ausgedrückt die erste Periode länger und gleichzeitig wird der Aktivierungsstromwert größer (d. h., dass zusammen damit, dass die erste Periode das Zeitintervall T7 von der Zeit t0 bis zur Zeit t5 wird, der Aktivierungsstrom den Wert I4 erreicht, welcher der Maximalwert der durch die strichpunktierte Linie gezeigten Kurve ist), wodurch elektrische Energie in unnötiger Weise verbraucht wird. Außerdem dient, wie oben beschrieben wurde, herkömmlicherweise das Zeitintervall T7 von der Zeit t0 bis zur Zeit t5 als die erste Periode während das Zeitintervall t9 bis zur Zeit t6 als die zweite Periode dient.
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Dementsprechend bestimmt bei der vorliegenden Ausführungsform die Haltezustandsübergangsbestimmungseinheit 54 einen Zeitpunkt, an dem ein Übergang von der ersten Periode, die als eine Zeitperiode dient, während welcher das Magnetventil 10 aktiviert ist (d. h. das Zeitintervall T5 (T5 = T2 + T3 + T4) in 2C, das Zeitintervall t2 in 3c, das Zeitintervall T8 (T8 = T2 + T3) in 4C oder das Zeitintervall T6 in 5C), zu der zweiten Periode, die als eine Zeitperiode dient, während welcher das Magnetventil 10 auf der Basis des Berechnungssignals Sd, welches von der Stromänderungsratenberechnungseinheit 52 zugeführt wird, und des Detektionssignals Si, welches von dem Stromdetektor 36 zugeführt wird, gehalten wird.
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Anders ausgedrückt kann bei der vorliegenden Ausführungsform für den Zeitpunkt, zu dem der Übergang von der ersten Periode zu der zweiten Periode auftritt, jede Zeit ausgewählt werden zwischen der Zeit t1 (erste Zeit), wenn das Zeitintervall T2 seit der Zeit t0 verstrichen ist, und der Zeit t8 (vierte Zeit), wenn das Zeitintervall T6 seit der Zeit t0 verstrichen ist.
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Im Einzelnen kann die Haltezustandsübergangsbestimmungseinheit 54 als Übergangszeitpunkt jeden Zeitpunkt aus den folgenden unten beschriebenen Zeiten (1) bis (4) auswählen.
- (1) Eine Zeit t1 (erste Zeit), bei welcher die Änderungsrate des Stroms I über die Zeit nach Beginn der Aufbringung der Spannung V (zur Zeit t0) auf die Magnetspule 18 gleich Null wird, kann als der oben genannte Zeitpunkt ausgewählt werden (vgl. 3B und 3C). Eine solche Zeit t1 repräsentiert eine Zeit, zu welcher der Kolben und der Ventilkörper beginnen, zu dem Eisenkern gezogen zu werden, und da im Anschluss an die erste Zeit die Anziehung beginnt und der Stromwert sinkt, wird diese Anziehung abgeschlossen, so dass das Magnetventil sanft in den gehaltenen Zustand übergeht. In diesem Fall wird das Zeitintervall T2 von der Zeit t0 zur Zeit t1 die erste Periode, und das Zeitintervall T11 von der Zeit t1 zur Zeit t6 wird die zweite Periode.
- (2) Eine Zeit, bei welcher der Stromwert des Stroms I nach der Zeit t1 (die zweite Zeit, jede beliebige Zeit zwischen der Zeit t1 und der Zeit t2) abgesunken ist, kann als der oben genannte Zeitpunkt ausgewählt werden (vgl. 4B und 4C). Eine solche Zeit steht für eine Zeit, während welcher ein Anziehungsvorgang des Kolbens und des Ventilkörpers zu dem Eisenkern durchgeführt wird, oder wenn die Anziehung abgeschlossen ist. Auch in diesem Fall geht mit dem Abschluss der Anziehung das Magnetventil sanft in den gehaltenen Zustand über. Beispielsweise wird in dem Fall der 4B und 4C das Zeitintervall T8 von der Zeit t0 bis zur Zeit t2 die erste Periode, und das Zeitintervall T13 von der Zeit t2 zu der Zeit t6 wird die zweite Periode.
- (3) Eine Zeit t3 (dritte Zeit), bei welcher der Stromwert wieder zu dem Stromwert bei der Zeit t1 ansteigt, kann als der oben genannte Zeitpunkt ausgewählt werden (vgl. 2B und 2C). Eine solche Zeit t3 steht für eine Zeit, bei welcher der Anziehungsvorgang bereits abgeschlossen ist, so dass, nachdem der Abschluss der Anziehung bestätigt worden ist, das Magnetventil in den gehaltenen Zustand übergeht. In diesem Fall wird das Zeitintervall T5 von der Zeit t0 bis zur Zeit t3 die erste Periode, und das Zeitintervall T12 von der Zeit t3 bis zur Zeit t6 wird die zweite Periode.
- (4) Eine Zeit t8 (vierte Zeit) nachdem der Strom I seit der Zeit t3 durch die Zufuhr des Steuersignals Sc zu der Schalteinheit 34 von der Steuersignalzufuhreinheit 50 auf dem Stromwert zur Zeit t1 gehalten wurde, kann als der oben genannte Zeitpunkt ausgewählt werden (vgl. 5B und 5C). Eine solche Zeit t8 steht für eine Zeit, bei welcher der Anziehungsvorgang bereits abgeschlossen ist. Da der angezogene Zustand ausreichend gehalten wird, geht das Magnetventil in den gehaltenen Zustand über, nachdem die Aufrechterhaltung des angezogenen Zustands bestätigt wurde. In diesem Fall wird das Zeitintervall T6 von der Zeit t0 bis zur Zeit t8 die erste Periode und das Zeitintervall T19 von der Zeit t8 bis zur Zeit t6 wird die zweite Periode.
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Außerdem gibt die Haltezustandsübergangsbestimmungseinheit 54 ein Beurteilungssignal Sm, das den bestimmten Zeitpunkt anzeigt, an die Steuersignalzufuhreinheit 50, die Stromüberwachungseinheit 56 und die Lebensdauerbestimmungseinheit 58 aus.
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1 ist die Steuersignalzufuhreinheit
50 mit einem Oszillator, einer Einzelpulsgenerierungsschaltung, einer Wiederholungspulsgenerierungsschaltung und einer Pulszufuhreinheit ausgestattet, wie es in dem
japanischen Patent Nr. 4359855 beschrieben ist. Auf der Basis des Beurteilungssignals Sm von der Haltezustandsübergangsbestimmungseinheit
54 wird entsprechend einer PWM-Steuerung (Pulsweitenmodulations-Steuerung) ein Puls mit einer Pulsweite oder einem Leistungsverhältnis und einer Wiederholungsperiode entsprechend dem Stromwert und der Stromänderungsrate des Stromes I, der durch die Magnetspule
18 fließt, als ein Steuersignal Sc der Schalteinheit
34 zugeführt. Anders ausgedrückt ignoriert in dem Fall, dass ihr das Beurteilungssignal Sm zugeführt wird, die Steuersignalzufuhreinheit
50 die Ursprungswerte der Pulsweite, des Leistungsverhältnisses und der Wiederholungsperiode, die durch die Pulseinstelleinheit
40 eingestellt waren, und generiert einen Puls entsprechend dem Stromwert und der Stromänderungsrate des Stromes I. Dann wird der generierte Puls als ein Steuersignal Sc der Schalteinheit
34 zugeführt.
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Im Einzelnen liefert in dem Fall der oben beschriebenen Situationen (1) bis (3) bis zur Eingabe des Beurteilungssignals Sm die Steuersignalzufuhreinheit 50 einen einzelnen Puls mit einem festgelegten Signalniveau an die Schalteinheit 34. Wenn aber das Beurteilungssignal Sm zu der Zeit t3 in 2C, der Zeit t1 in 3C oder der Zeit t2 in 4C eingegeben wird, wird die Zufuhr des einzelnen Pulses unmittelbar gestoppt und ein Wiederholungspuls mit einer Pulsweite des Zeitintervalls T1 und einer Wiederholungsperiode des Zeitintervalls T10 wird der Schalteinheit 34 kontinuierlich bis zu der Zeit t6 zugeführt.
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Im Einzelnen liefert während der ersten Periode bis zur Eingabe des Beurteilungssignals Sm die Steuersignalzufuhreinheit 50 als ein ersten Steuersignal Sc einen einzelnen Puls mit einer Pulsweite des Zeitintervalls T5 in 2C, des Zeitintervalls T2 in 3C oder das Zeitintervalls T8 in 4C an die Schalteinheit 34. Andererseits liefert während der zweiten Periode nachdem das Beurteilungssignal Sm eingegeben wurde, die Steuersignalzufuhreinheit 50 einen Wiederholungspuls mit einer Pulsweite des Zeitintervalls T1 und einer Wiederholungsperiode des Zeitintervalls T10 als ein zweites Steuersignal Sc an die Schalteinheit 34.
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Außerdem liefert in dem Fall der oben beschriebenen Situation (4) während der ersten Periode bis zur Eingabe des Beurteilungssignals Sm, nachdem die Steuersignalzufuhreinheit 50 der Zeiteinheit 34 einen einzelnen Puls mit einer Pulsweite des Zeitintervalls T5 von der Zeit t0 bis zur Zeit t3 zugeführt hat, die Steuersignalzufuhreinheit 50 der Schalteinheit 34 einen Wiederholungspuls mit einer Plustrennung des Zeitintervalls T15 (beispielsweise T15 = T1), einer Pulsweite des Zeitintervalls T16 (beispielsweise T16 > T1) und einer Wiederholungsperiode des Zeitintervalls T17 (T17 = T15 + T16). Außerdem liefert während der zweiten Periode nach der Eingabe des Beurteilungssignals Sm die Steuersignalzufuhreinheit 50 nach einem Zeitintervall T18 (Pulspausenintervall) von der Zeit t8 zur Zeit t9 der Schalteinheit 34 einen Wiederholungspuls mit einer Pulsweite des Zeitintervalls T1 und einer Wiederholungsperiode des Zeitintervalls T10.
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Durch Eingabe des Beurteilungssignals Sm reguliert auf diese Weise die Steuersignalzufuhreinheit 50 die Pulsweite etc. des Steuersignals Sc während der ersten Periode, wobei auch die Pulsweite etc. des Steuersignals Sc während der zweiten Periode reguliert wird. Im Wesentlichen während der Betriebszeit des Magnetventils 10 von der Zeit t0 zu der Zeit t6 einschließlich der ersten Periode und der zweiten Periode werden somit Pulse entsprechend dem Stromwert und der Stromänderungsrate des Stromes I als Steuersignale an die Schalteinheit 34 gegeben, wodurch die EIN- und AUS-Zustände der Schalteinheit 34 gesteuert werden.
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Wenn hierbei das Magnetventil 10 über einen längeren Zeitraum verwendet wird, wird eine Antwortverzögerung bei der Aktivierung des Magnetventils 10 generiert (vgl. 6A).
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Dementsprechend überwacht die Stromüberwachungseinheit 56 den Stromwert des Stromes I, der durch das von dem Stromdetektor 36 zugeführte Detektionssignal Si angezeigt wird, und beurteilt, dass die Antwortverzögerung des Magnetventils 10 generiert wurde. In dem Fall, dass die erste Periode, welche die Aktivierungszeit definiert, länger wird (T5 → T5'), wird im Einzelnen bestimmt, dass eine Antwortverzögerung des Magnetventils 10 generiert wurde, woraufhin ein Befehlssignal Sa für den Befehl, dass die erste Periode länger eingestellt wird (T5' → T5a'), so dass der Aktivierungsstromwert I1 erhöht wird (I1 → I1'), an die Steuersignalzufuhreinheit 50 und die Lebensdauerbestimmungseinheit 58 ausgegeben wird. Wenn das Befehlssignal Sa während der ersten Periode eingegeben wird, gibt dann die Steuersignalzufuhreinheit 50 einen einzelnen Puls mit einer längeren Pulsweite als ein Steuersignal Sc an die Schalteinheit 34 aus. Außerdem stellt in dem Fall der oben beschriebenen Situation (4) während der ersten Periode die Steuersignalzufuhreinheit 50 die Pulsweite des einzelnen Pulses und die Pulsweite des Wiederholungspulses jeweils länger ein und liefert die entsprechenden Pulse an die Schalteinheit 34.
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In dem Fall, dass der Stromwert I'' des Stroms I, der durch das Detektionssignal Si, welches von dem Stromdetektor 36 zugeführt wird, angezeigt wird, größer ist als ein festgelegter Stromschwellenwert Ith (I1'' > Ith in 6B), oder in dem Fall, dass die Länge T5'' der ersten Periode, die durch die Haltezustandsübergangsbestimmungseinheit 54 bestimmt wird (die Länge T5' der ersten Periode, die durch das Befehlssignal Sa angezeigt wird), länger ist als ein festgelegter Periodenschwellenwert T5th (T5'' > T5th in den 6A und 6D), so gibt die Lebensdauerbestimmungseinheit 58 ein Nutzungsgrenzeninformationssignal St nach außen aus, welches anzeigt, dass die Nutzungsgrenze (Lebensdauer) des Magnetventils 10 erreicht wurde.
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In den 6A und 6B wurde als ein Beispiel ein Fall erläutert, bei dem der Übergangszeitpunkt von der ersten Periode zu der zweiten Periode als die Zeit t3 in 2C verwendet wurde (d. h., dass die Länge der ersten Periode dem Intervall T5 entspricht). Die vorliegende Erfindung ist allerdings nicht auf diese Beschreibung beschränkt und es versteht sich, dass die Erfindung auch bei den Fällen gemäß den 3A bis 5E Einsatz finden kann.
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Die Magnetventilantriebsschaltung 16 und das Magnetventil 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Nachfolgend wird mit Bezug auf die 1 bis 6B die Betriebsweise (Magnetventilantriebsverfahren) der Magnetventilantriebsschaltung 16 und des Magnetventils 10 erläutert.
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Hierbei wird eine Erläuterung gegeben, bei welcher in dem Fall, dass das Beurteilungssignal Sm nicht eingegeben wird, die Steuersignalzufuhreinheit 50 der Schalteinheit 34 während der ersten Periode einen einzelnen Puls mit einer Pulsweite (Zeitintervall T7), die durch die Pulseinstelleinheit 40 eingestellt wurde, zuführt, und anschließend, während der zweiten Periode, ein Pulssignal Sr mit einem Leistungsverhältnis T1/T10 (d. h. einer Pulsweite des Intervalls T1 und einer Wiederholungsperiode T10), das durch die Pulseinstelleinheit 40 eingestellt wurde, generiert.
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Außerdem soll eine Erläuterung gegeben werden, bei welcher, wie bei der oben beschriebenen Situation (3), in dem Fall, dass der Übergang von der ersten Periode zu der zweiten Periode zu dem Zeitpunkt der Zeit t3 erfolgt, ein Beurteilungssignal Sm von der Haltezustandsübergangsbestimmungseinheit 54 zu der Steuersignalzufuhreinheit 50, der Stromüberwachungseinheit 56 und der Lebensdauerbestimmungseinheit 58 ausgegeben wird.
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Wenn zu der Zeit t0 der Schalter 14 geschlossen und eingeschaltet wird (vgl. 2A), wird eine Stromquellenspannung V0 von der Gleichstromquelle 12 über die Diode 22, die LED 24 und den Widerstand 26 der Konstantspannungsschaltung 42 zugeführt. Die LED 24 leuchtet entsprechend dem Strom, der von der Diode 22 zu dem Widerstand 26 fließt, wodurch nach außen notifiziert wird, dass das Magnetventil 10 gegenwärtig in Betrieb ist. Die Konstantspannungsschaltung 42 konvertiert die Stromquellenspannung V0 in eine festgelegte Gleichspannung und liefert diese an jede der Komponenten in der Schaltsteuerung 30.
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Da das Befehlssignal Sm nicht eingegeben wird, liefert die Steuersignalzufuhreinheit 50 ein Steuersignal Sc (Einzelpuls) mit einem vorbestimmten Signalniveau an die Schalteinheit 34 (vgl. 2D).
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Aus diesem Grunde wird die Schalteinheit 34 auf der Basis des Steuersignals Sc eingeschaltet, und die Stromquellenspannung V0 wird als eine erste Spannung V von der Gleichspannungsquelle 12 über den Schalter 14 und die Diode 32 auf die Magnetspule 18 aufgebracht (vgl. 2E), da die Magnetspule 18 und der Stromdetektor 36 elektrisch verbunden sind. Als Folge hiervon nimmt der Wert des Stroms I, der von der Magnetspule 18 über die Schalteinheit 34 in Richtung des Stromdetektors 36 fließt, sehr schnell über die Zeit zu (vgl. 2B).
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Der Stromdetektor 36 erfasst sequentiell den Strom I und gibt sequentiell ein Detektionssignal Si, das den erfassten Strom I anzeigt, an die Steuersignalzufuhreinheit 50, die Stromänderungsratenberechnungseinheit 52, die Haltezustandsübergangsbestimmungseinheit 54, die Stromüberwachungseinheit 56 und die Lebensdauerbestimmungseinheit 58.
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Die Stromratenänderungsberechnungseinheit 52 berechnet eine Änderungsrate des Stromes I über der Zeit, die durch das Detektionssignal Si angezeigt wird (vgl. 2C), und gibt ein Berechnungssignal Sd, das die berechnete Änderungsrate anzeigt, an die Haltezustandsübergangsbestimmungseinheit 54 aus.
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Wenn hierbei der Strom I durch die Magnetspule zu fließen beginnt, werden der Kolben und der Ventilkörper des Magnetventils 10 durch eine durch den Strom I bewirkte Aktivierungskraft verschoben.
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Zu der Zeit t1, d. h. wenn das Zeitintervall T2 seit der Zeit t0 verstrichen ist, nimmt der Stromwert einen Maximalwert an (Aktivierungsstromwert I1), woraufhin die Anziehung des Kolbens und des Ventilkörpers zu dem Eisenkern initiiert wird und der Stromwert zu sinken beginnt. Zu der Zeit t2, d. h. wenn das Zeitintervall T3 seit der Zeit t1 verstrichen ist und der Strom auf den Stromwert I2 abgesunken ist, wurden außerdem der Kolben und der Ventilkörper zu dem Eisenkern gezogen und die Aktivierung des Magnetventils 10 ist abgeschlossen.
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Da in diesem Fall der Stromwert in dem Intervall T2 über der Zeit zunimmt, ist die Änderungsrate des Stromes I ein positiver Wert. Zu der Zeit t1 wird die Änderungsrate des Stromwertes gleich Null und anschließend wird während der Lebensdauer des Aktivierungsvorgangs (Zeitintervall T3) die Änderungsrate des Stromes I ein negativer Wert, weil der Stromwert sinkt.
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Nach der Zeit t2 wird durch die Zufuhr des Steuersignals Sc zu der Schalteinheit 34 die Schalteinheit 34 in einem EIN-Zustand gehalten, woraufhin der Stromwert des Stroms I, der durch die Magnetspule 18 fließt, mit der Zeit von dem Stromwert I2 ansteigt.
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Zu der Zeit t3, das heißt wenn das Zeitintervall T4 seit der Zeit t2 verstrichen ist, beurteilt die Haltezustandsübergangsbestimmungseinheit 54, wenn der Stromwert erneut den Aktivierungsstromwert I1 erreicht, dass die Aktivierung des Magnetventils 10 abgeschlossen ist und dass keine Befürchtung besteht, dass der Kolben und der Ventilkörper von dem Eisenkern getrennt werden. Gleichzeitig wird beurteilt, dass in der ersten Periode keine Energieeinsparung erreicht werden kann, wenn die erste Periode verlängert wird. Dementsprechend bestimmt die Haltezustandsübergangsbestimmungseinheit 54 die Zeit t3 als den Übergangszeitpunkt für den Übergang von der ersten Periode zu der zweiten Periode.
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Außerdem liefert die Haltezustandsübergangsbestimmungseinheit 54 ein Beurteilungssignal Sm, das den bestimmten Zeitpunkt (Zeit t3) anzeigt, an die Steuersignalzufuhreinheit 50, die Stromüberwachungseinheit 56 und die Lebensdauerbestimmungseinheit 58.
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Die Steuersignalzufuhreinheit 50 erkennt entsprechend der Eingabe des Befehlssignals Sm den Übergang von der ersten Periode zu der zweiten Periode und stoppt unmittelbar die Erzeugung des Einzelpulses auf dem festgelegten Niveau. Dementsprechend liefert die Steuersignalzufuhreinheit 50 während der ersten Periode das Einzelsignal mit einer Pulsweite des Zeitintervalls T5 von der Zeit t0 zu der Zeit t3 an die Schalteinheit 34. Anschließend liefert die Steuersignalzufuhreinheit 50 während der zweiten Periode einen Wiederholungspuls (Steuersignal Sc) mit einer Pulsweite der Zeitperiode T1 und einer Wiederholungsperiode des Zeitintervalls T10 an die Schalteinheit 34. Als Folge hiervon wird entsprechend dem Wiederholungspuls die Schalteinheit 34 wiederholt zwischen der Zeit t3 und t6 ein- und ausgeschaltet.
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Dementsprechend wird während der zweiten Periode die Stromquellenspannung V0 wiederholt von der Gleichstromquelle 12 als die zweite Spannung V über den Schalter 14 und die Diode 32 auf die Magnetspule 18 aufgebracht (vgl. 2E), und der Strom I, der von der Magnetspule 18 über die Schalteinheit 34 zu dem Stromdetektor 36 fließt, wird bis zu der Zeit t6 auf dem Haltestromwert I3 (vgl. 2B) gehalten, nachdem er in einer kurzen Zeit (Zeitintervall T14 von der Zeit t3 bis zur Zeit t4) sehr schnell von dem Aktivierungsstromwert I1 auf den Haltestromwert I3 abgesunken ist. Als Folge hiervon werden mit Hilfe der magnetomotorischen Kraft (Haltekraft), die durch den Haltestromwert I3 bewirkt wird, der Kolben und der Ventilkörper auf einer festgelegten Position gehalten, und der angetriebene Zustand (Ventil offen -Zustand) des Magnetventils 10 wird beibehalten.
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Andererseits ändert sich die Änderungsrate des Stroms I über der Zeit abrupt von einem negativen Wert zu einem positiven Wert und nimmt unmittelbar nach der Zeit t2 zu, und ändert sich dann von der Zeit t3 bis zu der Zeit t4 wiederrum rapide zu einem negativen Wert, wobei er von der Zeit t4 bis zu der Zeit t6 im Wesentlichen gleich Null wird. Da bei der vorliegenden Ausführungsform die Änderungsrate des Stroms I über der Zeit berechnet wird, um den Übergangszeitpunkt von der ersten Periode zu der zweiten Periode zu bestimmen, wird die Änderungsrate nach der Zeit t3, bei welcher der Übergang zu der zweiten Periode erfolgt ist, nicht im Einzelnen verwendet.
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Wenn der Schalter 14 zu der Zeit t6 (vgl. 2A) ausgeschaltet wird, weil die Zufuhr der Stromquellenspannung V0 zu der Schaltsteuerung 30 unterbrochen wird, wird die Schaltsteuerung 30 insgesamt in einen hängenden Zustand versetzt und die Zufuhr des Steuersignals Sc von der Schaltsteuerung 30 zu der Schalteinheit 34 wird ebenfalls unterbrochen. Aus diesem Grunde wird die Schalteinheit 34 von EIN zu AUS geschaltet und das Aufbringen der Stromquellenspannung V0 (Spannung V) von der Gleichstromquelle 12 zu der Magnetspule 18 wird unterbrochen. Obwohl in diesem Fall eine Rückwärts-EMF in der Magnetspule 18 generiert wird, wird der durch eine solche Rückwärts-EMF bewirkte Strom als Folge der Zirkulation in dem geschlossenen Schaltkreis, der durch die Magnetspule 18 und die Diode 38 gebildet wird, schnell gedämpft. Da zu der Zeit t6 der Stromwert des Stroms I gleich Null wird, ändert sich außerdem die Änderungsrate des Stromes I abrupt einmal zu einem negativen Wert und kehrt dann schnell zu dem Nullniveau zurück.
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Anstelle der Operationen bei der oben beschriebenen Situation (3) bestimmt in dem Fall, dass der Antrieb des Magnetventils 10 entsprechend der Situation (1) gesteuert wird, die Haltezustandsübergangsbestimmungseinheit 54 die Zeit t1 als den Zeitpunkt für den Übergang von der ersten Periode zu der zweiten Periode und gibt ein Beurteilungssignal Sm, welches den bestimmten Zeitpunkt anzeigt, nach außen aus. Als Folge hiervon wird die erste Periode das Zeitintervall T2 und die zweite Periode wird das Zeitintervall T11. Dementsprechend wird auch die Pulsweite des Einzelpulses der ersten Periode gleich dem Zeitintervall T2 (vgl. 3A bis 3E).
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Anstelle der Operationen in der oben beschriebenen Situation (3) bestimmt außerdem in dem Fall, dass der Antrieb des Magnetventils 10 entsprechend der Situation (2) gesteuert wird, die Haltezustandsübergangsbestimmungseinheit 54 die Zeit t2 als den Zeitpunkt für den Übergang von der ersten Periode zu der zweiten Periode und gibt ein Beurteilungssignal Sm aus, das den bestimmten Zeitpunkt anzeigt. Als Folge hiervon wird die erste Periode gleich dem Zeitintervall T8 und die zweite Periode wird gleich dem Zeitintervall T13. Dementsprechend wird die Pulsweite des Einzelpulses während der ersten Periode ebenfalls gleich dem Zeitintervall T8 (vgl. 4A bis 4E).
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Anstelle der Operationen in der oben beschriebenen Situation (3) bestimmt außerdem in dem Fall, dass der Antrieb des Magnetventils 10 entsprechend der Situation (4) gesteuert wird, die Haltezustandsübergangsbestimmungseinheit 54 die Zeit t8 als den Zeitpunkt für den Übergang von der ersten Periode zu der zweiten Periode und gibt ein Beurteilungssignal Sm aus, das den bestimmten Zeitpunkt anzeigt. Als Folge hiervon wird die erste Periode gleich dem Zeitintervall T6 und die zweite Periode wird gleich dem Zeitintervall T19. (vgl. 5A bis 5E).
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In dem Fall der oben beschriebenen Situation (4) liefert in der ersten Periode die Steuersignalzufuhreinheit 50, nachdem der Einzelpuls mit einer Pulsweite des Zeitintervalls T5 zugeführt wurde, der Schalteinheit 34 einen Wiederholungspuls mit einem Pulsabstand des Zeitintervalls T15 und einer Pulsweite des Zeitintervalls T16 für eine Periode (Zeitintervall T17) an die Schalteinheit 34. Anschließend wird während der zweiten Periode die Zufuhr des Steuersignals Sc für ein Zeitintervall T18 von der Zeit t8 bis zur Zeit t9 unterbrochen und als nächstes der Schalteinheit 34 ein Wiederholungspuls einer Periode, die dem Zeitintervall T10 entspricht, für eine Zeitspanne von der Zeit t9 bis zur Zeit t6 zugeführt.
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Wie oben beschrieben wurde, wird gemäß der vorliegenden Erfindung der Strom I, der durch die Magnetspule 18 fließt, erfasst, die Änderungsrate des erfassten Stroms I über der Zeit wird berechnet, und auf der Basis der berechneten Änderungsrate wird ein Übergangszeitpunkt (Zeiten t1, t2, t3, t8) von der ersten Periode (Zeitintervalle T2, T5, T6, T8) zu der zweiten Periode (Zeitintervalle T11, T12, T13, T19) bestimmt. Daher kann die erste Periode entsprechend den Spezifikationen und Bedingungen des Magnetventils 10 auf eine optimale Periode eingestellt werden.
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Durch Optimieren der ersten Periode, welche der Aktivierungszeit des Magnetventils 10 entspricht, kann auf diese Weise die erste Periode (Aktivierungszeit) verkürzt werden. Gleichzeitig kann der Stromwert (Aktivierungsstromwert), der zur Aktivierung des Magnetventils 10 erforderlich ist, verringert werden. Als Folge hiervon lässt sich während der ersten Periode ein geringerer Stromverbrauch erreichen.
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Indem der Zeitpunkt, an dem der Übergang von der ersten Periode zu der zweiten Periode auftritt, festgelegt werden kann, kann außerdem in dem Fall, dass die Betriebszeit (eine Aktivierungszeit des Magnetventils 10, die aus der Summe der ersten Periode und der zweiten Periode besteht) des Magnetventils 10 vorab eingestellt wurde, beurteilt werden, dass das Magnetventil 10 sich seiner Nutzungsgrenze nähert, wenn die erste Periode ungewöhnlich lang wird. Durch Erkennen des Zeitpunkts, an welchem der Übergang von der ersten Periode zu der zweiten Periode erfolgt, kann somit eine Selbstdiagnose der Tatsache erfolgen, dass das Magnetventil 10 seine Nutzungsgrenze erreicht hat.
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Dementsprechend wird mit der vorliegenden Erfindung die erste Periode optimiert, wodurch ein geringer Stromverbrauch des Magnetventils 10 realisiert werden kann. Außerdem kann durch Erkennen des Zeitpunkts, an dem der Übergang von der ersten Periode zu der zweiten Periode erfolgt, eine Selbstdiagnose der Nutzungsgrenze (Lebensdauer) des Magnetventils 10 ermöglicht werden, wodurch die Zuverlässigkeit des Magnetventils 10 verbesser wird.
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Ausgehend von dieser Tatsache kann mit der vorliegenden Ausführungsform auch in einem Fall, bei dem eine elektronische Komponente, wie ein Positionssensor (bspw. der in dem
japanischen Patent Nr. 3530775 beschriebene Positionssensor) nicht in dem Magnetventil
10 installiert ist, eine Verringerung der Kosten des Magnetventils
10 und der Magnetventilantriebsschaltung
16 erreicht werden, da die erste Periode optimiert werden kann.
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Während der ersten Periode steigt hierbei der Strom I, der in der Magnetspule 18 fließt, unmittelbar nach dem Beginn des Aufbringens der Spannung V sehr schnell über der Zeit an. Wenn eine magnetomotorische Kraft (Aktivierungskraft), die durch den Strom I bewirkt wird, auf den beweglichen Kern (Kolben) des Magnetventils 10 und auf den an dem Ende des Kolbens angebrachten Ventilkörper aufgebracht wird, wird der bewegliche Kern durch die Aktivierungskraft zu einem festen Kern (Eisenkern) des Magnetventils gezogen, woraufhin der Wert des erhöhten Stromes mit der Zeit etwas sinkt. Im Hinblick auf den erhöhten Strom I nach dem Beginn des Aufbringens der Spannung V erreicht dessen Stromwert ein Maximum (Aktivierungsstromwert I1) unmittelbar bevor der Kolben und der Ventilkörper anfangen, zu dem Eisenkern gezogen zu werden. Anschließend beginnt der Stromwert beim Start des Anziehens des Kolbens und des Ventilkörpers zu dem Eisenkern zu sinken. Wenn der Kolben und der Ventilkörper zu dem Eisenkern gezogen wurden, wird dann die Aktivierung des Magnetventils 10 abgeschlossen.
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Herkömmlicherweise besteht aber die Befürchtung, dass sich, nachdem der beweglich Kern und der Ventilkörper zu dem Eisenkern angezogen wurden, der bewegliche Kern und der Ventilkörper möglicher Weise von dem Eisenkern trennen könnten, wodurch der angezogene Zustand aufgelöst wird. Unter Gestaltungsgesichtspunkten wird daher der Strom I weiter auf die Magnetspule 18 aufgebracht, wodurch der angezogene Zustand für eine festgelegte Zeitperiode nach Abschluss der Aktivierung des Magnetventils 10 beibehalten wird. Anschließend wird der Übergang zu der zweiten Periode durchgeführt (vgl. die strichpunktierte Linie in 2B).
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Anders ausgedrückt fließt bei dem Stand der Technik auch dann, wenn keine Befürchtung besteht, dass der angezogene Zustand während der ersten Periode aufgelöst wird, der Strom I unbeabsichtigt weiter in die Magnetspule 18. Dementsprechend wird die Länge der ersten Periode erhöht und der Aktivierungsstrom wird ebenfalls größer. Dadurch wird unnötige elektrische Energie verbraucht.
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Dementsprechend ist bei der vorliegenden Ausführungsform die Haltezustandsübergangsbestimmungseinheit 54 in der Lage, jede Zeit zwischen den ersten bis vierten Zeiten, die aus (1) einer ersten Zeit (Zeit t1), (2) einer zweiten Zeit (einer beliebigen Zeit von der Zeit t1 zu der Zeit t2), (3) einer dritten Zeit (Zeit t3) und (4) einer vierten Zeit (Zeit t8) bestehen, als einen Übergangszeitpunkt von der ersten Periode zu der zweiten Periode auszuwählen. Dadurch wird die Gestaltungsflexibilität erhöht und eine unnötige Zufuhr von elektrischer Energie zu der Magnetspule 18 kann vermieden werden. Dementsprechend kann mit der vorliegenden Erfindung unabhängig davon, welche Zeit ausgewählt wird, während der ersten Periode ein geringerer Energieverbrauch erreicht werden.
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Beispielsweise kann in dem Fall, dass die erste Zeit t1 ausgewählt wird, im Anschluss an die Zeit t1 das Magnetventil sanft in den gehaltenen Zustand übergehen, weil die Anziehung initiiert wurde und dann der Stromwert nach Abschluss des Anziehungsvorgangs sinkt. Außerdem kann in dem Fall, dass die zweite Zeit t2 ausgewählt wird, bei Abschluss des Anziehungsvorgangs das Magnetventil ebenfalls sanft in den gehaltenen Zustand übergehen. Außerdem kann auch in dem Fall, dass die dritte Zeit t3 ausgewählt wird, jegliche Befürchtung einer ungewünschten Freigabe des angezogenen Zustands vermieden werden, da das Magnetventil erst in den gehaltenen Zustand übergeht, nachdem der Abschluss des Anziehungsvorgangs bestätigt worden ist.
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Für den Fall, dass die Zeit t8 ausgewählt wurde, wird durch die EIN- und AUS-Operationen der Schalteinheit 34 auf der Basis des Steuersignals Sc die Stromquellenspannung V0 wiederholt auf die Magnetspule 8 aufgebracht. Innerhalb des Zeitbandes von der Zeit t3 bis zu der Zeit t8 kann der angezogene Zustand gehalten werden, ohne dass der Stromwert größer wird als der Aktivierungsstromwert I1. Außerdem kann in den Zeitintervall T19 nach dem Absinken des Stromwertes von I1 auf I3 in dem Zeitintervall T18, das als ein Restintervall dient, der angetriebene Zustand des Magnetventils 10 einfach beibehalten werden, da die Stromquellenspannung V0 über die Periode des Zeitintervalls T10 wiederholt auf die Magnetspule 18 aufgebracht wird. Da das Magnetventil nach dem Beibehalten des angezogenen Zustands in den gehaltenen Zustand übergehen kann, ohne dass ein großer Stromwert erforderlich ist, kann die Freigabe des angezogenen Zustands zuverlässig vermieden werden.
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Auf diese Weise wird in dem Zeitband von der ersten Zeit zu der vierten Zeit, insbesondere wenn die Zeit t3 ausgewählt wird, ein geringerer Stromverbrauch des Magnetventils 10 ermöglicht und gleichzeitig eine Freigabe des angezogenen Zustands vermieden.
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Außerdem umfasst die Schaltsteuerung 30 der Magnetventilantriebsschaltung 16 die Stromüberwachungseinheit 56 zum Einstellen der Länge der ersten Periode auf einen längeren Wert, so dass der Aktivierungsstromwert I1, der ein Maximalwert des Stroms I während der ersten Periode ist, groß wird, und die Lebensdauerbestimmungseinheit 58, welche feststellt, ob der Aktivierungsstromwert I1 größer ist als der festgelegte Schwellenwert Ith oder nicht. Für den Fall, dass der Aktivierungsstromwert I1 den festgelegten Schwellenwert Ith überschreitet, gibt die Lebensdauerbestimmungseinheit 58 ein Nutzungsgrenzennotifizierungssignal St nach außen aus, wonach das Magnetventil 10 seine Nutzungsgrenze erreicht hat.
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Wenn das Magnetventil 10 über einen längeren Zeitraum verwendet wird, wie es in 6A gezeigt ist, wird eine Antwortverzögerung (T5 → T5' → T5'') bei der Aktivierung des Magnetventils 10 generiert. Wie in 6B gezeigt ist, steuert daher die Stromüberwachungseinheit 56 zur Kompensierung einer solchen Antwortverzögerung eine Steuersignalzufuhreinheit 50 derart, dass der Aktivierungsstromwert erhöht wird (I1 → I1' → I1''). Wird der Aktivierungsstromwert aber größer als ein festgelegter Stromschwellenwert Ith, treten Probleme dahingehend auf, dass ein geringer Stromverbrauch und eine Antwortgeschwindigkeit des Magnetventils 10 nicht gewährleistet werden können. Dadurch, dass mittels der Lebensdauerbestimmungseinheit 58 das Nutzungsgrenzennotifizierungssignal St nach außen ausgegeben wird, kann dementsprechend ein Nutzer einfach erkennen, dass das Magnetventil 10 seine Nutzungsgrenze (Lebensdauer) erreicht hat.
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Außerdem bestimmt die Lebensdauerbestimmungseinheit 58, ob die erste Periode länger geworden ist, als ein Periodenschwellenwert T5th oder nicht. In dem Fall, dass die erste Periode länger ist als der Periodenschwellenwert T5th, kann die Tatsache, dass das Magnetventil 10 seine Nutzungsgrenze erreicht hat, ebenfalls als das Nutzungsgrenzennotifizierungssignal St nach außen ausgegeben werden.
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Wenn die erste Periode länger wird als der Periodenschwellenwert T5th, tritt auch in diesem Fall das Problem auf, dass die Antwortgeschwindigkeit des Magnetventils 10 nicht gewährleistet werden kann. Durch Ausgabe einer Information nach außen, dass die Nutzungsgrenze erreicht wurde, kann somit ein Benutzer einfach erkennen, dass das Magnetventil 10 seine Nutzungsgrenze (Lebensdauer) erreicht hat.
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Indem die Lebensdauerbestimmungseinheit 58 in der Magnetventilantriebsschaltung 16 und dem Magnetventil 10 vorgesehen wird, kann somit die Zuverlässigkeit der Magnetventilantriebsschaltung 16 und des Magnetventils 10 weiter erhöht werden, da das Magnetventil 10 eine Selbstdiagnosefunktion aufweist (Nutzungsperiodenbestimmungsfunktion).
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Da die Schaltsteuerung 30 die Stromänderungsratenberechnungseinheit 52 und die Haltestatusübergangsbestimmungseinheit 54 aufweist und außerdem die EIN- und AUS-Zustände der Schalteinheit 34 steuert, kann außerdem ein geringer Stromverbrauch des Magnetventils einfach realisiert werden. Da der Strom I in dem Stromdetektor 36 erfasst wird und auf der Basis des erfassten Stroms I die Schaltsteuerung 30 Zeitpunkte für die erste Periode und die zweite Periode festlegt, kann die vorliegende Ausführungsform auch einfach bei bereits existierenden Magnetventilantriebsschaltungen und Magnetventilen eingesetzt werden.
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In diesem Fall liefert die Steuersignalzufuhreinheit der Schaltsteuerung 30 auf der Basis der Eingabe des Beurteilungssignals Sm während des Betriebs des Magnetventils 10 Pulse, die auf den Stromwert und die Stromänderungsrate des Stromes I reagieren, als ein Steuersignal Sc an die Schalteinheit 34. Da die EIN- und AUS-Zustände der Schalteinheit 34 gesteuert werden, kann der Stromwert des Stroms I während der ersten Periode und der zweiten Periode einfach gesteuert werden.
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Da die LED 24 so gestaltet ist, dass sie Licht emitiert, wenn die Gleichstromquelle 12 die Stromquellenspannung V0 auf die Schaltsteuerung 30 aufgibt, kann außerdem ein Benutzer einfach erfassen, dass das Magnetventil 10 gegenwärtig in Betrieb ist, indem er visuell das Licht der LED 24 überprüft.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 4359855 [0003, 0005, 0087]
- JP 3530775 [0004, 0019, 0122]
