DE102015209195A1

DE102015209195A1 - Einrastventilanordnung mit Positionserkennung

Info

Publication number: DE102015209195A1
Application number: DE102015209195.3A
Authority: DE
Inventors: William John Boucher; Robert Douglas Jefford; David William Balsdon; Raymond Rasokas
Original assignee: Continental Automotive Systems Inc
Current assignee: Vitesco Technologies USA LLC
Priority date: 2014-05-27
Filing date: 2015-05-20
Publication date: 2015-12-03
Also published as: CN105673923A; US20150345652A1; US10253900B2

Abstract

Es ist eine Einrastventilanordnung offenbart, welche den Fluss von Luft und Spüldampf zwischen einem Kraftstoffmodul und einem Aktivkohlefilter steuert, wobei eine Änderung hinsichtlich einer elektrischen Eigenschaft der Einrastventilanordnung zur Erkennung verwendet wird, ob sich das Einrastventil in der Offen-Position oder der Geschlossen-Position befindet. Die Einrastventilanordnung der vorliegenden Erfindung beseitigt den Bedarf für eine Lösung mit einem physischen Schalter, den Bedarf nach mechanischen Lösungen bzw. Lösungen ohne eines Kontakts, beseitigt die Komplexität von Ventileinrichtungserfordernissen, und fügt lediglich kleinere elektrische Komponenten und Software zum Identifizieren der Einrastposition hinzu. Dieses System beseitigt eine Ventil-Komplexität und mechanische Verbindungen, welche für eine elektrische Leitfähigkeit erforderlich sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Einrastventilanordnung, welche einen Einrastmechanismus aufweist, welcher in der Lage ist, ein Ventil in einer Offen-Position und in einer Geschlossen-Position zu halten, wobei die Einrastventilanordnung mit Hilfe eines Schaltkreises steuerbar ist, und wobei eine Änderung hinsichtlich einer elektrischen Eigenschaft des Schaltkreises zur Identifizierung der Position des Einrastmechanismusses detektierbar ist, womit die Position des Ventils identifizierbar ist.
Hintergrund der Erfindung
Es gibt viele unterschiedliche Arten von Ventilanordnungen, welche mit Hilfe unterschiedlicher Verfahren betätigt werden. Eine Art einer Ventilanordnung wird zur Steuerung des Flusses von Luft und Spüldampf zwischen einem Kraftstoffmodul eines Kraftstofftanks und einem Aktivkohlefilter verwendet. Einige Arten von Ventilanordnungen umfassen Spulen, welche die Position einiger Arten von Ventilkomponenten steuern, wobei diese zur Änderung der Ventilkomponente zwischen Offen- und Geschlossen-Positionen verwendet werden. Oftmals ist eine bestimmte Art von Erkennungseinrichtung notwendig, um die Position der Ventilkomponente zu bestimmen, wenn sich die Ventilkomponente in der Offen-Position oder in der Geschlossen-Position befindet. Ein Beispiel einer existierenden Konstruktionslösung besteht darin, ein mechanisches Erkennungssystem mit Hilfe eines Reed-Schalters zu verwenden, mit Hilfe eines MR-Positionssensors („MR” = magnetoresistiv), mit Hilfe eines mechanischen Schalters oder einer anderen Positionserkennung entweder mit Hilfe von Kontakt- oder Nicht-Kontakt-Verfahren zu verwenden. Jedoch führen diese Arten von Lösungen mehr Komponenten hinzu, womit die Kosten zunehmen.
Andere Lösungen umfassen die Verwendung eines Drucksensors im Kraftstofftank, welcher die Position durch Überwachen von Druckänderungen im Kraftstofftank bestimmt, wenn sich die Ventilanordnung zwischen einer Offen-Position und einer Geschlossen-Position verlagert. Jedoch ist diese Lösung nicht in Anwendungen wirksam, welche Entlüftungsströmungen in der Ventilanordnung verwenden.
Dementsprechend besteht ein Bedarf nach einer Lösung, um die Position einer Ventilanordnung zu detektieren, wobei diese Lösung keine überflüssigen Komponenten hinzufügt, und trotzdem beim Erkennen der Position der Ventilanordnung wirksam ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung besteht in einer Einrastventilanordnung, welche den Fluss von Luft und Spüldampf zwischen einem Kraftstoffmodul und einem Aktivkohlefilter steuert, wobei eine Änderung hinsichtlich einer elektrischen Eigenschaft der Einrastventilanordnung verwendet wird, um zu bestimmen, ob sich das Einrastventil in der Offen-Position oder in der Geschlossen-Position befindet.
Die Einrastventilanordnung der vorliegenden Erfindung beseitigt den Bedarf nach einer Lösung mit einem physischen Schalter, nach mechanischen Lösungen bzw. Nicht-Kontakt-Lösungen, beseitigt die Komplexität von Ventileinrichtungsanforderungen, und fügt lediglich kleinere elektrische Komponenten und Software zur Identifizierung der Einrastposition hinzu. Dieses System beseitigt eine Ventilkomplexität und mechanische Verbindungen, welche sonst für eine elektrische Leitfähigkeit erforderlich sind.
In einer Ausführungsform umfasst die vorliegende Erfindung einen mit Hilfe eines Spulenabschnittes gesteuerten Ventilabschnitt, wobei der Ventilabschnitt in zwei Positionen einrastet, und zwar in einer Offen-Position und in einer Geschlossen-Position, und mit Hilfe eines Einrastmechanismusses entweder in der Offen-Position oder in der Geschlossen-Position gehalten wird. Die Einrastventilanordnung verwendet zwei unterschiedliche Abschnitte einer Spule, um die Position einer Ventilanordnung zu ändern und die Position der Ventilanordnung zu erkennen.
In jeder Position befindet sich der Magnetanker in einer Ruhestellung an unterschiedlichen Stellen innerhalb der Spule. Dies führt zu einer Änderung hinsichtlich der Spuleninduktivität, welche in einem der Abschnitte der Spule elektrisch gemessen wird, um die Position des Ventilabschnitts bei deaktiviertem Spulenabschnitt zu identifizieren. Bei dieser Ausführungsform kann die Position des Ventilabschnitts mit einem zusätzlichen Verbinderpin detektiert werden (unter Verwendung einer gemeinsamen Masse mit der Ventilspule). Diese Ausführungsform umfasst eine separate Spulenwicklung, welche zur Verstärkung eines Signal-Rausch-Verhältnisses und einer Part-to-Part-Variation einer Induktivitätsmessung verwendet wird.
In einer weiteren Ausführungsform besteht die vorliegende Erfindung in einer Einrastventilanordnung, welche einen Spulenabschnitt mit einem Magnetflusspfad umfasst, und einem Ventilabschnitt mit einer Offen-Position und einer Geschlossen-Position, wobei der Ventilabschnitt mit Hilfe des Spulenabschnitts gesteuert wird. Die Ventilanordnung umfasst außerdem einen Einrastmechanismus zum Beibehalten der Ventilposition in der Offen-Position oder in der Geschlossen-Position, wenn der Spulenabschnitt deaktiviert ist. Ein Spannungspuls wird an den Spulenabschnitt gesendet und dazu verwendet, um zu bestimmen, ob sich die Ventilposition in der Offen-Position oder in der Geschlossen-Position befindet. Der Spannungspuls wird für eine Zeitdauer bzw. ein Zeitintervall ausgesendet, so dass der Einrastmechanismus und der Ventilabschnitt stationär verbleiben, wobei die Zeitdauer kurz genug ist, um den Einrastmechanismus oder den Ventilabschnitt zu betätigen.
Der Spulenabschnitt umfasst einen mit dem Ventilabschnitt verbundenen Magnetanker, wobei eine Spule den Magnetanker im Wesentlichen umgibt, wobei die Spule ebenfalls Teil des Spulenabschnitts ist. Der Magnetanker befindet sich in einer ersten Position relativ zur Spule, wenn sich der Ventilabschnitt in der Geschlossen-Position befindet, und in einer zweiten Position relativ zur Spule, wenn sich der Spulenabschnitt in der Offen-Position befindet, so dass unterschiedliche Strommessungen (Strommesswerte) erzeugt werden, wenn sich der Magnetanker in der ersten Position oder in der zweiten Position befindet. Die unterschiedlichen Strommessungen entsprechen einem Zustand, wenn sich der Ventilabschnitt entweder in der Offen-Position oder in der Geschlossen-Position befindet.
In einer alternativen Ausführungsform ist ein Magnet an dem Magnetanker angeordnet. Der Magnet ist in dem Magnetflusspfad angeordnet, wenn sich der Ventilabschnitt in der Offen-Position befindet, und der Magnet befindet sich außerhalb des Magnetflusspfades, wenn sich der Ventilabschnitt in der Geschlossen-Position befindet. Die Position der Ventilanordnung wird durch Aussenden von mehr als einem Spannungspuls in den Spulenabschnitt detektiert, und durch Messen des durch jeden Spannungspuls erzeugten Stroms. Ein unterschiedlicher Betrag des Stroms wird gemessen, wenn sich der Magnet in dem Magnetflusspfad befindet, und zwar im Vergleich dazu, wenn sich der Magnet außerhalb des Magnetflusspfades befindet.
Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Erfindung werden aus der im Folgenden bereitgestellten detaillierten Beschreibung ersichtlich. Es wird davon ausgegangen, dass die detaillierte Beschreibung und die spezifischen Beispiele, während sie die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kennzeichnen, lediglich für Zwecke der Darstellung gedacht sind und nicht den Umfang der Erfindung beschränken sollen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird aus der detaillierten Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen besser verständlich, wobei:
1 eine perspektivische Ansicht einer Einrastventilanordnung ist, und zwar in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
2 eine seitliche Abschnittsansicht einer ersten Ausführungsform einer Einrastventilanordnung in einer Offen-Position ist, und zwar in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
3 eine seitliche Abschnittsansicht einer ersten Ausführungsform einer Einrastventilanordnung in einer Geschlossen-Position ist, und zwar in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
4 eine seitliche Abschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform einer Einrastventilanordnung in einer Offen-Position ist, und zwar in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
5 eine seitliche Abschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform einer Einrastventilanordnung ist, welche sich zwischen einer Offen-Position und einer Geschlossen-Position ändert, und zwar in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
6 eine seitliche Abschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform einer Einrastventilanordnung in einer Geschlossen-Position ist, und zwar in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
7 eine seitliche Abschnittsansicht einer dritten Ausführungsform einer Einrastventilanordnung in einer Offen-Position ist, und zwar in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
8 eine seitliche Abschnittsansicht einer dritten Ausführungsform einer Einrastventilanordnung ist, welche sich zwischen einer Offen-Position und einer Geschlossen-Position ändert, und zwar in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
9 eine seitliche Abschnittsansicht einer dritten Ausführungsform einer Einrastventilanordnung in einer Geschlossen-Position ist, und zwar in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
10 ein Diagramm ist, welches das Anlegen einer Spannung an einer Spule darstellt, um die Einrastventilanordnung zwischen der Offen-Position und der Geschlossen-Position zu ändern, wobei ein Spannungspuls angelegt wird, bevor und nachdem die Einrastventilanordnung ihre Positionen ändert, um zur Erkennung der Position der Einrastventilanordnung Momentanmesswerte zu erhalten, und zwar in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegen Erfindung;
11 ein Diagramm ist, welches das Anlegen einer Spannung an eine Spule darstellt, um die Einrastventilanordnung zwischen der Geschlossen-Position und der Offen-Position zu ändern, und wobei ein Spannungspuls angelegt wird, und zwar bevor und nachdem die Einrastventilanordnung ihre Positionen ändert, um zur Erkennung der Position der Einrastventilanordnung Momentanmesswerte zu erhalten, und zwar in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; und
12 ein Diagramm ist, welches verschiedene Momentanmesswerte darstellt, welche während des Betriebs einer dritten Ausführungsform einer Einrastventilanordnung aufgenommen worden sind, und zwar in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform bzw. der bevorzugten Ausführungsformen hat lediglich beispielhaften Charakter und soll in keiner Weise die Erfindung, ihre Anwendung oder Verwendungen beschränken.
Eine Einrastventilanordnung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird in den Figuren allgemein mit Bezugszeichen 10 gekennzeichnet. Die Ventilanordnung 10 umfasst einen Spulenabschnitt, allgemein mit Bezugszeichen 12 gekennzeichnet, und einen Ventilabschnitt, allgemein mit Bezugszeichen 14 gekennzeichnet. Der Spulenabschnitt 12 ändert den Ventilabschnitt 14 zwischen einer Offen-Position, dargestellt in 2, und einer Geschlossen-Position, dargestellt in 3.
Der Spulenabschnitt 12 umfasst einen mit dem Ventilabschnitt 14 verbundenen Magnetanker 16. Ein Spulenkörper 18 umgibt den Magnetanker 16, wobei eine Spule 20 mit einem ersten Abschnitt 20a und einem zweiten Abschnitt 20b den Spulenkörper 18 umgibt. Beide Abschnitte 20a, 20b der Spule 20 befinden sich in elektrischer Verbindung mit einem Verbinder, allgemein mit Bezugszeichen 22 dargestellt. Der Verbinder 22 umfasst eine Mehrzahl von Anschlüssen. Insbesondere umfasst der Verbinder 22 einen ersten Anschluss, einen zweiten Anschluss und einen dritten Anschluss. Der erste Anschluss befindet sich in elektrischer Verbindung mit den beiden Abschnitten 20a, 20b der Spule 20, der zweite Anschluss befindet sich lediglich in elektrischer Verbindung mit dem zweiten Abschnitt 20b der Spule 20, und der dritte Anschluss befindet sich lediglich in elektrischer Verbindung mit dem ersten Abschnitt 20a der Spule 20.
Der erste Abschnitt 20a der Spule 20 weist einen Widerstand von etwa 20 Ohm auf, und der zweite Abschnitt 20b der Spule 20 weist einen Widerstand von weniger als etwa 5 Ohm auf, jedoch liegt es im Umfang der Erfindung, dass weitere Widerstandswerte verwendet werden können.
Wenn sich der Ventilabschnitt 14 in der Geschlossen-Position und der Magnetanker 16 in einer ersten Position befindet, wie in 3 dargestellt ist, und ein Strom unter Verwendung des ersten und dritten Anschlusses an den ersten Abschnitt 20a der Spule 20 angelegt wird, dann bewegt sich der Magnetanker 16 zu einer in 2 dargestellten zweiten Position, so dass sich der Ventilabschnitt 14 in der Offen-Position befindet. Der Ventilabschnitt 14 wird mit Hilfe eines Einrastmechanismusses in der Offen-Position gehalten, allgemein mit Bezugszeichen 24 gekennzeichnet, wobei der Mechanismus mehrere Positionen aufweist. Der Einrastmechanismus 24 kann ähnlich zu dem in US-Anmeldung Nummer 14/487,448 sein, deren gesamte Offenbarung hierin durch Bezugnahme mit enthalten ist. Eine der Positionen des Einrastmechanismusses 24 funktioniert, um den Ventilabschnitt 14 in der Offen-Position zu halten, wie es in 2 dargestellt ist, so dass die Spule 20 deaktiviert sein kann, wenn die Spule 20 nicht zum Ändern des Ventilabschnitts 14 zwischen der Offen-Position und der Geschlossen-Position verwendet wird.
Der Spulenabschnitt 12 ist in einer Gussanordnung 26 angeordnet, wobei die Gussanordnung 26 einen Gussanordnungshohlraum umfasst, allgemein mit Bezugszeichen 28 gekennzeichnet, welcher sich in fluider Verbindung mit einem ersten Anschluss 30 befindet, wobei der erste Anschluss 30 mit einem Aktivkohlefilter verbunden ist und mit diesem in fluider Verbindung steht. Mit der Gussanordnung 26 ist ein Reservoir 32 mit einem Reservoirhohlraum verbunden, allgemein mit Bezugszeichen 34 gekennzeichnet. Der Ventilabschnitt 14 ist teilweise in der Gussanordnung 26 angeordnet und grenzt an den Gussanordnungshohlraum 28 an. Ein Abschnitt des Ventilabschnitts 14 ist außerdem teilweise in dem Reservoirhohlraum 34 angeordnet. Als Teil des Magnetankers 16 ist ein Verlängerungsstab 36 ausgebildet, welcher Teil des Einrastmechanismusses 24 ist. Mit dem Verlängerungsstab 36 ist ein Ventilglied verbunden, allgemein mit Bezugszeichen 38 gekennzeichnet, welches selektiv in Berührung mit einem Ventilsitz 40 ist, wobei der Ventilsitz 40 als Teil des Reservoirs 32 ausgebildet ist. Ebenfalls als ein Teil des Reservoirs 32 ausgebildet ist ein zweiter Anschluss 42, welcher sich in fluider Verbindung mit dem Reservoirhohlraum 34 befindet. Der zweite Anschluss 42 ist mit einem Kraftstoffmodul eines Kraftstofftanks verbunden und befindet sich mit diesem in fluider Verbindung. Das Ventilglied 38 umfasst ein mit dem Stab 36 verbundenes zentrales Glied 44, und einen mit dem zentralen Glied 44 verbundenen flexiblen Anschlagabschnitt 46, wobei dieser wahlweise in Berührung mit dem Ventilsitz 40 ist.
Außerdem ist ein Statoreinsatz 48 vorhanden, welcher Teil des Spulenabschnitts 12 ist und vom Spulenkörper 18 umgeben wird. Zwischen dem Statoreinsatz 48 und dem Magnetanker 16 befindet sich ein Spalt 50, wobei sich die Größe des Spaltes 50 ändert, und zwar in Abhängigkeit davon, ob sich das Ventilglied 38 in Berührung mit dem Ventilsitz 40 befindet oder nicht, und ob sich der Magnetanker 16 in der ersten Position oder in der zweiten Position befindet.
Um das Ventilglied 38 zwischen Offen- und Geschlossen-Positionen zu ändern, wobei sich der Ventilabschnitt 14 in der Geschlossen-Position befindet, wie in 3 dargestellt ist, wird ein Strom an den ersten Abschnitt 20a der Spule 20 angelegt, wodurch der Magnetanker 16 dazu gebracht wird, sich hin zu dem Statoreinsatz 48 zu verlagern, und wodurch das Ventilglied 38 dazu gebracht wird, sich weg von dem Ventilsitz 40 zu verlagern, was die Größe des Spaltes 50 verringert. Die Konfiguration des Einrastmechanismusses 24 ändert sich, wenn sich der Magnetanker 16 relativ zu dem Einrastmechanismus 14 verlagert, und zwar unabhängig davon, ob sich das Ventilglied 38 in der Offen-Position oder der Geschlossen-Position befindet. Sobald sich das Ventilglied 38 weit genug weg von dem Ventilsitz 40 verlagert hat, verändert sich die Konfiguration des Einrastmechanismusses 24, um das Ventilglied 38 in der Offen-Position zu halten, selbst wenn ein Strom nicht länger an die Spule 20 angelegt ist. Die Spule ist sodann deaktiviert, so dass sich der Magnetanker 16 und das Ventilglied 38 um einen kleinen Betrag weg von dem Statoreinsatz 48 bewegen können, und aufgrund der Konfiguration des Einrastmechanismusses 24 in der Offen-Position gehalten werden können. Sowie sich das Ventilglied 38 in der Offen-Position und der Magnetanker 16 sich in der zweiten Position befindet, ist zwischen dem ersten Anschluss 30 und dem zweiten Anschluss 42 durch die Hohlräume 28, 34 eine fluide Verbindung hergestellt.
Falls gewünscht wird, das Ventilglied 38 zurück zu der Geschlossen-Position zu verlagern und den Magnetanker 16 zurück zu der ersten Position zu verlagern, dann wird wiederum ein Strom an den ersten Abschnitt 20a der Spule 20 angelegt, um den Magnetanker 16, den Stab 36, und das Ventilglied 38 hin zu dem Statoreinsatz 48 zu verlagern, wodurch der Einrastmechanismus 24 rekonfiguriert wird, so dass, wenn der Strom nicht länger an der Spule 20 angelegt ist, sich der Magnetanker 16, der Stab 36 und das Ventilglied 38 hin zu dem Ventilsitz 40 verlagern und diesen berühren, wodurch das Ventilglied 38 zurück in die Geschlossen-Position versetzt wird, wie es in 3 dargestellt ist.
Wenn der Magnetanker 16 zur Änderung des Ventilabschnitts 14 zwischen der Offen-Position und der Geschlossen-Position verlagert wird, dann gibt es eine Änderung hinsichtlich einer Induktivität in dem zweiten Abschnitt 20b der Spule 20, und zwar in Abhängigkeit von der Position des Magnetankers 16 relativ zur Spule 20. Ein kleinerer Spalt 50 erzeugt höhere Induktivitätswerte, und ein größerer Spalt 50 erzeugt kleinere Induktivitätswerte. Es gibt einen gemessenen Induktivitätswert, wenn sich der Magnetanker 16 in der in 2 dargestellten Position befindet, und einen weiteren gemessenen Induktivitätswert, wenn sich der Magnetanker 16 in der in 3 dargestellten Position befindet. Diese Induktivitätsänderung in dem zweiten Abschnitt 20b der Spule 20 wird über den ersten und den zweiten Anschluss gemessen.
Die Änderung hinsichtlich der Induktivität wird durch Aussenden eines 12 Volt-Pulses durch den zweiten Abschnitt 20b der Spule 20 gemessen. In einer Ausführungsform beträgt die Dauer des Spannungspulses typischerweise zwischen 5 bis 15 Millisekunden, und ist deshalb nicht lang bzw. nicht stark genug, um den Magnetanker 16 zu verlagern, ist jedoch ausreichend, um eine messbare Änderung hinsichtlich der Induktivität in der Spule 20b zu bewirken. Es sei bemerkt, dass es innerhalb des Umfanges der Erfindung liegt, dass der zur Erkennung der Position des Ventilabschnitts 14 verwendete Spannungspuls für längere oder kürzere Zeitintervalle andauern kann, solange der Magnetanker 16 und das Ventilglied 38 stationär verbleiben. Da die Änderung hinsichtlich der Induktivität in dem zweiten Abschnitt 20b der Spule 20 gemessen wird, und das Ausmaß der Induktivitätsänderung von der Stelle des Magnetankers 16 abhängt und der Stelle des Ventilglieds 38 und des Magnetankers 16 entspricht, wird die Stelle des Ventilgliedes 38 und des Magnetankers 16 deshalb erkannt und zur Identifizierung der Position des Einrastmechanismusses 24 verwendet.
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 4 bis 6 dargestellt, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Elemente beziehen. In dieser Ausführungsform ist ein Magnet 52 am Magnetanker 16 befestigt, welcher sich in einen Magnetflusspfad 54 hinein bewegt, wenn sich der Ventilabschnitt 14 in der Offen-Position und der Magnetanker 16 in der zweiten Position befindet, wie es in 4 dargestellt ist, und welcher sich aus dem Magnetflusspfad 54 heraus bewegt, wenn sich der Ventilabschnitt 14 in der Geschlossen-Position und der Magnetanker 16 in der ersten Position befindet, wie es in 6 dargestellt ist. Wie bei der vorherigen Ausführungsform kann der Einrastmechanismus 24 die Position des Ventilgliedes 38 und des Magnetankers 16 entweder in der ersten Position oder in der zweiten Position aufrechterhalten. Der Verbinder 22 der Einrastventilanordnung 10 weist in dieser Ausführungsform lediglich zwei Anschlüsse auf, und zwar anstelle von drei, wie bei der vorherigen Ausführungsform. Zusätzlich gibt es lediglich einen Abschnitt der Spule 20a, und zwar anstelle der Spule 20 mit einem ersten Abschnitt 20a und einem zweiten Abschnitt 20b.
Der Betrieb der Einrastventilanordnung 10 ist im Wesentlichen der gleiche wie der in der vorherigen Ausführungsform beschriebene, mit dem einen Unterschied, dass der Magnet 52 an dem Magnetanker 16 befestigt ist und zum Erhöhen des Signal-Rausch-Verhältnisses der Induktivitätsmessung verwendet wird. In dieser Ausführungsform wird die Induktivität der Spule 20 gemessen, wenn sich das Ventilglied 38 entweder in der Offen-Position oder in der Geschlossen-Position befindet, und wenn das Ventilglied 38 stationär ist (das heißt, nicht von der Offen-Position zu der Geschlossen-Position übergeht, wie es in 5 dargestellt ist). In dieser Ausführungsform wird ein 12 Volt-Puls durch die Spule 20 ausgesendet, wobei dann eine Messung der Induktivität der Spule 20 vorgenommen wird. Die Induktivität der Spule 20 ändert sich, und zwar in Abhängigkeit davon, ob der Magnet 52 in dem Magnetflusspfad 54 angeordnet ist, oder sich der Magnet 52 nicht in dem Magnetflusspfad 54 befindet. Das Vorhandensein des Magnetes 52 in dem Magnetflusspfad 54 erhöht das Signal-Rausch-Verhältnis (S/N) der Induktivitätsmessung, wohingegen, falls der Magnet 52 nicht verwendet würde, das Signal-Rausch-Verhältnis unzureichend wäre, und somit die Induktivität schwierig zu messen wäre. Magnet 52 verstärkt im Wesentlichen die Induktivitätsmessung, wenn sich das Ventilglied 38 in der Offen-Position befindet.
Die Dauer des Spannungspulses beträgt zwischen 1 bis 15 Millisekunden, wobei sie nicht lang bzw. stark genug ist, um den Magnetanker 16 zu verlagern, jedoch ausreichend genug ist, so dass eine Änderung hinsichtlich der Induktivität in der Spule 20 messbar ist. Es sei angemerkt, dass es innerhalb des Umfanges der Erfindung liegt, dass der zur Erkennung der Position des Magnetankers 16 und des Ventilglieds 38 verwendete Spannungspuls längere oder kürzere Zeitintervalle aufweisen kann, solange der Magnetanker 16 und das Ventilglied 38 stationär verbleiben. Falls sich das Ventilglied 38 in der Offen-Position befindet, der Magnetanker 16 sich in der zweiten Position befindet, und sich der Magnet 52 in dem Magnetflusspfad 54 befindet, dann befindet sich die Induktivität der Spule 20 auf einem bestimmten Niveau. Falls sich das Ventilglied 38 in der Geschlossen-Position befindet, der Magnetanker 16 sich in der ersten Position befindet, und sich der Magnet 52 nicht in dem Magnetflusspfad 54 befindet, dann befindet sich die Induktivität der Spule 20 auf einem unterschiedlichen Niveau. Die unterschiedlichen Niveaus der Induktivität entsprechen der Position des Ventilglieds 38 und des Magnetankers 16. Diese Änderung hinsichtlich der Induktivität der Spule 20 wird deshalb zur Bestimmung verwendet, ob sich der Magnetanker 16 und das Ventilglied 38 in der Offen-Position oder der Geschlossen-Position befinden.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 7 bis 12 dargestellt, wobei diese Ausführungsform im Wesentlichen die gleiche strukturelle Anordnung wie die in 4 bis 6 dargestellte Einrastventilanordnung 10 aufweist, mit der Ausnahme, dass die Ausführungsform in 7 bis 12 keinen Magnet 52 aufweist. Der Spulenabschnitt 12, der Ventilabschnitt 14 und der Einrastmechanismus 24 funktionieren im Wesentlichen auf die gleiche Art und Weise. Jedoch wird die Position des Magnetankers 16, und somit das Ventilglied 38, durch Messung eines Stromes detektiert bzw. erkannt. Die Position des Ventilabschnitts 14 ist detektierbar, wenn sich der Ventilabschnitt 14 entweder in der Offen-Position befindet, wie es in 7 dargestellt ist, oder in der Geschlossen-Position, wie es in 9 dargestellt ist. Zur Erkennung der Position des Ventilgliedes 38 und des Magnetankers 16 wird ein Spannungspuls an einem Messwiderstand angelegt, und in die Spule 20 des Spulenabschnitts 12 geschickt. Der Spannungspuls ist für eine Verlagerung des Magnetankers 16 nicht ausreichend groß bzw. nicht ausreichend lang, erzeugt jedoch an dem Messwiderstand eine zu messende Spannung, welche dann dem durch den Messwiderstand fließenden Strom entspricht. Es liegt im Umfang der Erfindung, dass der zur Erkennung der Position des Ventilabschnitts 14 verwendete Spannungspuls für ein beliebiges Zeitintervall andauern kann, solange der Magnetanker 16 und das Ventilglied 38 stationär verbleiben. Dieser Stromwert variiert in Abhängigkeit von der Stelle des Magnetankers 16 und des Ventilglieds 38 und somit in Abhängigkeit von der Position des Ventilabschnitts 14. Obwohl in dieser Ausführungsform zur Erkennung der Position des Ventilglieds 38 und des Magnetankers 16 ein Messwiderstand verwendet wird, liegt es im Umfang der Erfindung, dass andere elektrische Schaltkreiskomponenten mit unterschiedlichen Konfigurationen verwendet werden können.
Mit Bezug auf 10 zeigt ein Diagramm, allgemein mit Bezugszeichen 70 gekennzeichnet, die Anwendung eines Spannungspulses zur Änderung des Magnetankers 16 und des Ventilgliedes 38 zwischen der Offen-Position und der Geschlossen-Position, als auch die Anwendung von Spannungspulsen zur Erkennung der Position des Magnetankers 16 und des Ventilglieds 38. Es sind zwei Parameter in dem Diagramm 70 aufgetragen, wobei die erste Kurve 72 eine Spannung darstellt, und die zweite Kurve 74 einen Strom darstellt. Dieses Diagramm 70 zeigt die Spannung 72 bei etwa 0 bis etwa 1,25 Millisekunden, wo ein erster Spannungspuls 76 von etwa 15 Volt für 1,9 Millisekunden an der Spule 20 angelegt und eine Strommessung vorgenommen wird. Wie in 10 dargestellt ist, betrug der gemessene Spitzenstrom während des 1,0 Millisekunden-Pulses etwa 0,189 Ampere. Bei etwa 1,38 Millisekunden wird ein zweiter Spannungspuls 78 an der Spule 20 angelegt. Dieser zweite Spannungspuls 78 dauert etwa 150 Millisekunden, jedoch wird die Strommessung wiederum für 1,0 Millisekunden des zweiten Spannungspulses 78 vorgenommen, wobei, wie es in 10 dargestellt ist, die Spitzenstrommessung für 1,0 Millisekunden des zweiten Spannungspulses 78 etwa 0,179 Ampere beträgt. Der zweite Spannungspuls 78 dauert länger an, und bewirkt eine Änderung der Position des Ventilabschnitts 14 und des Einrastmechanismusses 24. Ein dritter Spannungspuls 80 wird für etwa 1,65 Millisekunden an der Spule 20 angelegt. Analog zu dem ersten Spannungspuls 76 beträgt die Dauer des dritten Spannungspulses 80 etwa 1,0 Millisekunden, wobei eine dritte Strommessung bei dem Spitzenstromwert während des dritten Spannungspulses 80 vorgenommen wird. Wie in 10 dargestellt ist, beträgt der während des dritten Spannungspulses 80 gemessene Spitzenstrom etwa 0,274 Ampere. Die Position des Magnetankers 16 und des Ventilglieds 38 wird dann durch Vergleich der während des ersten Spannungspulses 76 und des dritten Spannungspulses 80 vorgenommenen Spitzenstrommessungen bestimmt. Wie in 10 dargestellt ist, ist der während des ersten Spannungspulses 76 gemessene Spitzenstrommesswert (0,189 Ampere) kleiner als der während des dritten Spannungspulses 80 gemessene Spitzenstrommesswert (0,274 Ampere). Der größere der zwei Strommesswerte bedeutet, dass sich der Magnetanker 16 und das Ventilglied 38 in der Geschlossen-Position befinden, wobei der kleinere der zwei Strommesswerte bedeutet, dass sich der Magnetanker 16 und das Ventilglied 38 in der Geschlossen-Position befinden. Mit Bezug auf 10 befinden sich somit der Magnetanker 16 und das Ventilglied 38 anfänglich in der Offen-Position, wobei dann, sobald der zweite Spannungspuls 78 an der Spule 20 angelegt wird, der Magnetanker 16 und das Ventilglied 38 sich in der Geschlossen-Position befinden.
Nunmehr mit Bezug auf 11, das heißt einem weiteren Diagramm, wird eine allgemein mit Bezugszeichen 82 gekennzeichnete Darstellung der Anwendung eines Spannungspulses zur Änderung des Magnetankers 16 und des Ventilglieds 38 zwischen der Geschlossen-Position und der Offen-Position gezeigt, als auch die Anwendung von Spannungspulsen zur Erkennung der Position des Magnetankers 16 und des Ventilglieds 38. Sowohl Spannung 72 als auch Strom 74 sind wiederum in dem Diagramm 82 dargestellt. In diesem Diagramm 82 sind wiederum drei Spannungspulse an der Spule 20 angelegt, ein vierter Spannungspuls 84, ein fünfter Spannungspuls 86 und ein sechster Spannungspuls 88. Der fünfte Spannungspuls 86 wird zur Änderung der Position des Magnetankers 16 und des Ventilglieds 38 verwendet, wobei die Strommessung bei etwa 1,0 Millisekunden des fünfter Spannungspulses 86 vorgenommen wird. Der vierte Spannungspuls 84 und der sechste Spannungspuls 88 dauern beide etwa 1,0 Millisekunden an, und werden zur Erkennung der Position des Magnetankers 16 und des Ventilglieds 38 verwendet. Wiederum sind die Strommessungen für die Spannungspulse 84, 88 die Spitzenstrommessungen. In 11 ist dargestellt, dass die während des vierten Spannungspulses 84 vorgenommene Spitzenstrommessung etwa 0,279 Ampere beträgt, und die während des sechsten Spannungspulses 88 vorgenommene Spitzenstrommessung etwa 0,183 Ampere beträgt. Der größere der zwei Messwerte bedeutet, dass sich der Magnetanker 16 und das Ventilglied 38 in der Geschlossen-Position befinden, und der kleinere der zwei Strommesswerte bedeutet, dass sich der Magnetanker 16 und das Ventilglied 38 in der Geschlossen-Position befinden. Mit Bezug auf 11 befinden sich somit der Magnetanker 16 und das Ventilglied 38 anfänglich in der Geschlossen-Position, wobei sich dann, sobald der fünfte Spannungspuls 86 an der Spule 20 angelegt wird, der Magnetanker 16 und das Ventilglied 38 in der Offen-Position befinden.
Zusätzlich erzeugt der für unterschiedliche Zeitlängen angelegte Spannungspuls unterschiedliche Strommesswerte, was außerdem davon abhängt, ob sich das Ventilglied 38 in der Offen-Position oder in der Geschlossen-Position befindet. Mit Bezug auf 12 sind mehrere Beispiele von Strommessungen während unterschiedlicher Zeitintervalle vorgenommen worden, welche in dem in 12 dargestellten Diagramm 58 aufgetragen sind. Die ersten Strommessungen wurden von einem für 1,0 Millisekunden andauernden Spannungspuls gemessen. Die ersten von dem 1,0 Millisekunden-Puls gemessenen Messungen sind bei 60a und 60b dargestellt, wobei die erste Kurve 60a einen Strommesswert darstellt, welcher dem Magnetanker 16 und dem Ventilglied 38 in der Geschlossen-Position entspricht, wobei die zweite Kurve 60b einen Strommesswert repräsentiert, welcher dem Magnetanker 16 und dem Ventilglied 38 in der Offen-Position entspricht, wobei der Magnet 52 in dem Magnetflusspfad 54 angeordnet ist. In dem Diagramm 58 ist dargestellt, dass die zweite Kurve 60b einen größeren Peak als die erste Kurve 60a aufweist, wobei der Unterschied zwischen den Peaks in den zwei Kurven 60a, 60b einen Hinweis hinsichtlich der Position des Ventilglieds 38 und des Magnetankers 16 bereitstellt.
Die dritte Kurve 62a und die vierte Kurve 62b stellen Strommesswerte dar, wenn ein Spannungspuls für etwa 2,0 Millisekunden angelegt wird. Die fünfte Kurve 64a und die sechste Kurve 64b stellen Strommesswerte dar, wenn ein Spannungspuls für etwa 3,0 Millisekunden angelegt wird. Die siebente Kurve 66a und die achte Kurve 66b stellen Strommesswerte dar, wenn ein Spannungspuls für etwa 4,0 Millisekunden angelegt wird. Die neunte Kurve 68a und die zehnte Kurve 68b stellen Strommesswerte dar, wenn ein Spannungspuls für etwa 5,0 Millisekunden angelegt wird. Der Peak jeder Kurve 60a, 60b, 62a, 62b, 64a, 64b, 66a, 66b, 68a, 68b stellt den Spitzenwert dar, bzw. den RMS-Wert, und zwar des Stroms bei einer vorgegebenen Zeit, welche in dieser Ausführungsform zwischen 1,0 und 5,0 Millisekunden liegt, jedoch liegt es im Umfang der Erfindung, dass andere Zeitperioden verwendet werden können. Insbesondere kann der Spannungspuls an der Spule 20 für eine beliebige Zeitdauer angelegt werden, solange es keine Verlagerung bzw. Bewegung des Ventilglieds 38 und des Magnetankers 16 gibt.
In dem Diagramm wird außerdem gezeigt, dass ein größerer Stromwert bei einem längeren Spannungspuls gemessen wird, wenn sich das Ventilglied 38 entweder in der Offen-Position oder in der Geschlossen-Position befindet. Die gemessenen Stromwerte bei 1,0 Millisekunden sind allgemein kleiner als die bei 2,0 Millisekunden gemessenen Stromwerte, die gemessenen Stromwerte bei 2,0 Millisekunden sind allgemein kleiner als die bei 3,0 Millisekunden gemessenen Stromwerte, die bei 3,0 Millisekunden gemessenen Stromwerte sind allgemein kleiner als die bei 4,0 Millisekunden gemessenen Stromwerte, und die bei 4,0 Millisekunden gemessenen Stromwerte sind allgemein kleiner als die bei 5,0 Millisekunden gemessenen Stromwerte.
Je länger jedoch der Spannungspuls ist, desto größer ist der Unterschied hinsichtlich des Peaks jedes Strommesswerts. Beispielsweise beträgt der Unterschied zwischen dem Peak der ersten Kurve 60a und dem Peak der zweiten Kurve 60b etwa 70 Milliampere. Bei Betrachtung der übrigen Kurven in dem Diagramm 58 zeigt sich, dass der Unterschied zwischen dem Peak der dritten Kurve 62a und dem Peak der vierten Kurve 62b etwa 90 Milliampere beträgt, der Unterschied zwischen dem Peak der fünften Kurve 64a und dem Peak der sechsten Kurve 64b 150 Milliampere beträgt, der Unterschied zwischen dem Peak der siebenten Kurve 66a und dem Peak der achten Kurve 66b 180 Milliampere beträgt, und der Unterschied zwischen dem Peak der neunten Kurve 68a und dem Peak der zehnten Kurve 68b 290 Milliampere beträgt.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Konstruktion der Ventilanordnung 10 nicht geändert werden muss. Die Strommessung, und somit die Position des Ventilglieds 38 und des Magnetankers 16, wird deshalb durch Messen des Stromes in der Spule 20 nach Anlegen des Spannungspulses an die Spule 20 für eine bestimmte Zeitdauer detektiert. Die bestimmte Zeitdauer des Spannungspulses kann eine beliebige Zeitdauer sein, solange das Ventilglied 28 und der Magnetanker 16 während des Anlegens des Spannungspulses stationär verbleiben. In einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Magnet 52 an dem Magnetanker 16 angebracht sein, und somit zur Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses verwendet werden, wobei dadurch das Signal der Strommessung verbessert wird.
Die Beschreibung der Erfindung hat lediglich beispielhaften Charakter und somit sollen Änderungen, welche nicht vom Grundgedanken der Erfindung abkehren, innerhalb des Umfanges der Erfindung liegen. Solche Änderungen werden nicht als eine Abkehr vom Grundgedanken und Umfang der Erfindung betrachtet.

Claims

Vorrichtung, umfassend: eine Einrastventilanordnung, umfassend: einen Spulenabschnitt; einen Ventilabschnitt, welcher zwischen einer Offen-Position und einer Geschlossen-Position verlagerbar ist, wobei der Ventilabschnitt mit Hilfe des Spulenabschnitts steuerbar ist; und einen Einrastmechanismus zur Beibehaltung der Position des Ventilabschnitts in der Offen-Position oder in der Geschlossen-Position, wenn der Spulenabschnitt deaktiviert ist; wobei an den Spulenabschnitt ein Spannungspuls ausgegeben ist und dieser zum Erkennen verwendet ist, ob sich der Ventilabschnitt in der Offen-Position oder der Geschlossen-Position befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: einen Magnetanker, welcher Teil des Spulenabschnitts ist; und eine Spule, welche Teil des Spulenabschnitts ist; wobei sich der Magnetanker in einer ersten Position relativ zur Spule befindet, wenn sich das Ventil in der Geschlossen-Position befindet, und in einer zweiten Position relativ zur Spule, wenn sich der Ventilabschnitt in der Offen-Position befindet, so dass unterschiedliche Strommessungen erzeugbar sind, wenn sich der Magnetanker in der ersten Position oder in der zweiten Position befindet.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die unterschiedlichen Strommessungen einem Zustand entsprechen, ob sich der Ventilabschnitt in der Offen-Position oder der Geschlossen-Position befindet.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, weiterhin umfassend: einen mit dem Magnetanker verbundenen Magnet, wobei der Magnet wahlweise in einem Magnetflusspfad des Spulenabschnitts angeordnet ist; wobei der Magnet in dem Magnetflusspfad angeordnet ist, wenn sich der Ventilabschnitt in der Offen-Position befindet, und wobei sich der Magnet außerhalb des Magnetflusspfades befindet, wenn sich der Ventilabschnitt in der Geschlossen-Position befindet.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein unterschiedlicher Betrag des Stromes messbar ist, wenn sich der Magnet in dem Magnetflusspfad befindet, und zwar im Vergleich dazu, wenn sich der Magnet außerhalb des Magnetflusspfades befindet.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Zeitintervall des Spannungspulses derart ist, so dass der Ventilabschnitt stationär verbleibt.
Einrastventilanordnung, umfassend: einen Spulenabschnitt mit einem Magnetflusspfad, wenn der Spulenabschnitt energetisiert ist; einen Ventilabschnitt mit einer Offen-Position und einer Geschlossen-Position, wobei der Ventilabschnitt mit Hilfe des Spulenabschnitts steuerbar ist; einen Einrastmechanismus zum Beibehalten der Position des Ventilabschnitts in der Offen-Position oder der Geschlossen-Position, wenn der Spulenabschnitt deaktiviert ist; einen Magnetanker als Teil des Spulenabschnitts, wobei der Magnetanker mit dem Ventilabschnitt verbunden ist; und eine Spule als Teil des Spulenabschnitts, wobei sich der Magnetanker in einer ersten Position relativ zur Spule befindet, wenn sich der Ventilabschnitt in der Geschlossen-Position befindet, und in einer zweiten Position relativ zur Spule, wenn sich der Ventilabschnitt in der Offen-Position befindet, wobei die Position des Ventilabschnitts durch Aussenden von mehr als einem, Spannungspuls in den Spulenabschnitt detektierbar ist, wobei der durch jeden Spannungspuls erzeugte Strom derart messbar ist, so dass eine Strommessung dem Ventilabschnitt in der Offen-Position entspricht, und wobei eine unterschiedliche Strommessung dem Ventilabschnitt in der Geschlossen-Position entspricht.
Einrastventilanordnung nach Anspruch 7, weiterhin umfassend: einen an dem Magnetanker befestigten Magnet; wobei der Magnet in dem Magnetflusspfad angeordnet ist, wenn sich der Ventilabschnitt in der Offen-Position befindet, und sich der Magnet außerhalb des Magnetflusspfades befindet, wenn sich der Ventilabschnitt in der Geschlossen-Position befindet.
Einrastventilanordnung nach Anspruch 7 oder 9, wobei ein unterschiedlicher Betrag des Stromes messbare ist, wenn sich der Magnet in dem Magnetflusspfad befindet, und zwar im Vergleich dazu, wenn sich der Magnet außerhalb des Magnetflusspfades befindet, so dass der Betrag des gemessenen Stromes dem Ventilabschnitt in der Offen-Position oder der Geschlossen-Position entspricht.
Einrastventilanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das Zeitintervall von mehr als einem Spannungspuls derart ist, so dass der Magnetanker stationär verbleibt.
Verfahren zum Bestimmen der Position einer Einrastventilanordnung, die folgenden Schritte umfassend: Bereitstellen eines Spulenabschnitts; Bereitstellen eines Ventilabschnitts mit einer Offen-Position und einer Geschlossen-Position; und Bereitstellen eines Einrastmechanismusses zum Halten des Ventilabschnitts in der Offen-Position, und zum Halten des Ventilabschnitts in der Geschlossen-Position; Betätigen des Ventilabschnitts mit dem Spulenabschnitt zwischen der Offen-Position und der Geschlossen-Position; Aussenden eines Spannungspulses an den Spulenabschnitt zum Erkennen der Position des Ventilabschnitts.
Verfahren nach Anspruch 11, weiterhin die folgenden Schritte umfassend: Bereitstellen eines Magnetankers als Teil des Spulenabschnitts; und Bereitstellen einer Spule als Teil des Spulenabschnitts; Anordnen des Magnetankers in einer ersten Position relativ zur Spule, wenn sich der Ventilabschnitt in der Geschlossen-Position befindet; Anordnen des Magnetankers in eine zweite Position relativ zur Spule, wenn sich der Ventilabschnitt in der Offen-Position befindet; Messen eines Betrags des Stromes, wenn sich der Magnetanker in der ersten Position befindet, und Messen eines unterschiedlichen Betrages des Stromes, wenn sich der Magnetanker in der zweiten Position befindet, um die Änderung hinsichtlich der Position des Magnetankers zu detektieren, welche dem Ventilabschnitt in der Offen-Position oder der Geschlossen-Position entspricht.
Verfahren nach Anspruch 11 bis 12, weiterhin die folgenden Schritte umfassend: Bereitstellen eines an dem Magnetanker befestigten Magneten, wobei der Magnet in einem Magnetflusspfad angeordnet ist, wenn sich der Ventilabschnitt in der Offen-Position befindet, und wobei der Magnet außerhalb des Magnetflusspfades angeordnet ist, wenn sich der Ventilabschnitt in der Geschlossen-Position befindet; Verlagern des Magnetankers derart, so dass der Magnet wahlweise in dem Magnetflusspfad angeordnet ist, wobei das Vorhandensein des Magneten das Signal-/Rausch(S/N)-Verhältnis der Strommessung erhöht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, weiterhin umfassend den Schritt des Bildens des Zeitintervalls des Spannungspulses derart, so dass der Ventilabschnitt stationär verbleibt.