JP4009676B2 - 電磁弁の作動モニタリング方法及びその装置 - Google Patents

電磁弁の作動モニタリング方法及びその装置 Download PDF

Info

Publication number
JP4009676B2
JP4009676B2 JP2003295706A JP2003295706A JP4009676B2 JP 4009676 B2 JP4009676 B2 JP 4009676B2 JP 2003295706 A JP2003295706 A JP 2003295706A JP 2003295706 A JP2003295706 A JP 2003295706A JP 4009676 B2 JP4009676 B2 JP 4009676B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
valve
change
electromagnetic
gradient
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2003295706A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2005061583A (ja
Inventor
堅一 梶原
賢一 櫛木
篤 湯下
利和 林
克己 古川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Japan Aerospace Exploration Agency JAXA
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Japan Aerospace Exploration Agency JAXA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd, Japan Aerospace Exploration Agency JAXA filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2003295706A priority Critical patent/JP4009676B2/ja
Publication of JP2005061583A publication Critical patent/JP2005061583A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4009676B2 publication Critical patent/JP4009676B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

本発明は、各種制御弁、流量調整弁等に用いられる電磁弁の開閉時期を含む弁の作動状態を検知してモニタリングする電磁弁の作動モニタリング方法及びその装置に関する。
各種制御弁、流量調整弁等に用いられる電磁弁は、高精度の作動を要求されることから、その作動状態を検知してモニタリングして、目標とする作動状態を常時維持するように図られている。
かかる電磁弁の作動状態を検知しモニタリングする手段としては、レーザ光を電磁弁の弁体運動部分に照射して該弁体運動部分の変位を検知するレーザ光変位計を用いてのモニタリング手段、電流計により検出したオッシログラフ波形を目視しながらモニタリングする手段等が簡便なモニタリング手段として用いられている。
また、内燃機関における燃料噴射時期制御用電磁弁の作動を検知しモニタリングする手段として、特開平10−122416号の発明が提案されている。かかる発明においては、負荷電流処理部のフェールセーフ信号生成部において駆動電流に基づきフェールセーフ信号を生成し、該フェールセーフ信号生成部において燃料噴射信号の終了時に対して前記駆動電流の遮断時が適正であるか否かに基づいてフェールセーフ信号の能動もしくは非能動状態を決定し、電子制御装置において前記フェールセーフ信号の反転エッジに基づいて駆動電流の適否を診断するように構成されている。
しかしながら、前記レーザ光変位計を用いてのモニタリング手段及びオッシログラフとを用いてのモニタリング手段にあっては、基本的には目視による検知であり定量的に電磁弁の作動状態を検知できないことから、電磁弁の作動状態の検知精度が低い。
また、特開平10−122416号の発明にあっては、燃料噴射時期制御用電磁弁の作動を高精度で検知可能であるが、電磁弁の作動制御システムが複雑かつ大掛りで高コストの構成となる、
等の問題点を有している。
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、電磁弁の作動を、簡単な構成かつ低コストの制御システムで以って高精度で検知可能とする電磁弁の作動モニタリング方法及びその装置を提供することを目的とする。
本発明はかかる課題を解決するため、請求項1の発明として、電磁コイルへの通電により生起される電磁力と弁ばねのばね力との関係により開閉される電磁弁の開閉時期を含む弁の作動状態を検知してモニタリングする電磁弁の作動モニタリング方法において、
前記電磁弁の電磁コイルに通電される電流の時間変化を検出し、該検出された電流が、前記弁ばねのばね力相当電流以上の電流になった後の電流変化率の勾配を検出し、その検出した勾配が、一定減速勾配から更に負側へ減速する勾配の変化時期を検出し、前記検出した勾配の変化時期に基づいて前記電磁弁の開き始めを検出し、前記電流変化が前記変化時期後において最初の谷になった時期により前記電磁弁の開き終わりを検出し、
更に前記弁ばねのばね力相当電流以上の電流の状態である域における電流変化率を反転して一定のゲインを付与した後積分して前記電磁弁の弁変位を検出することを特徴とする電磁弁の作動モニタリング方法を提案する。
削除
請求項2ないし3記載の発明は、請求項1の発明を実施する装置の発明に係り、請求項の発明は、電磁コイルへの通電により生起される電磁力と弁ばねのばね力との関係により開閉される電磁弁の開閉時期を含む弁の作動状態を検知してモニタリングする電磁弁の作動モニタリング装置において、
記電磁コイルに通電される電流の時間変化を検出する電流検出器を備えるとともに、
該電流の時間変化を表す電流変化率を算出する微分手段と
前記電流検出器で検出された電流が、前記弁ばねのばね力相当電流以上の電流になった後の前記微分手段より出力された電流変化率の勾配の変化時期の勾配を検出する手段と、
前記検出した勾配が、一定減速勾配から更に負側へ減速する勾配の変化時期を検出し、前記検出した勾配の変化時期に基づいて前記電磁弁の開き始めを検出する手段と
前記電流変化が前記変化時期後において最初の谷になった時期により前記電磁弁の開き終わりを検出する手段と
弁ばねのばね力相当電流以上の電流の状態である域における前記微分手段よりの出力である電流変化率を反転して一定のゲインを付与した後積分して前記電磁弁の弁変位を検出する手段とを有する処理装置を備えてなることを特徴とする。
削除
かかる発明によれば、電磁コイルに通電される電流の時間変化の検出値に基づき算出した電流変化率が正から負に転じる変化時期が電磁弁の開き始めとなり、前記電流変化率が前記変化時期後において最初の谷になった時期つまり前期電流変化率が前記変化時期後において負のピークになった時期が前記電磁弁の開き終わりとなることを実験及びシミュレーションにより知見し、かかる知見に基づき、電磁弁の開き始め時期及び該電磁弁が最大開度に達する開き終わり時期を検知する。
従ってかかる発明によれば、電流検出器にて検出された電流の時間変化波形を解析するのみという、複雑な制御システムを必要とせず、きわめて簡単かつ低コストの構造及び手段で以って、電磁弁の開き始め時期及び開き終わり時期を検知し、電磁弁の作動を正確にモニタリングすることができる。
また、請求項に加えて、好ましくは請求項のように、前記電磁弁の電磁コイルへの通電回路にコンデンサを接続するのがよい。
このように構成すれば、電磁コイルへの通電回路にコンデンサを接続することにより、電磁弁への電流がステップ的に遮断されることが回避され、該電磁弁の急激な閉止による衝撃の発生を防止できる。
以上記載の如く本発明によれば、電流検出器にて検出された電流の時間変化波形を解析するのみという、複雑な制御システムを必要とせず、きわめて簡単かつ低コストの構造及び手段で以って、電磁弁の開き始め時期及び開き終わり時期を検知し、電磁弁の作動を正確にモニタリングすることができる。
また、請求項のように構成すれば、電磁コイルへの通電回路にコンデンサを接続することにより、電磁弁への電流がステップ的に遮断されることが回避され、該電磁弁の急激な閉止による衝撃の発生を防止できる。
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図1は本発明の実施例に係る電磁弁の作動モニタリング装置の制御ブロック図、図2は前記電磁弁の作動モニタリング装置の全体構成図である。図3は前記実施例における電磁弁電流及び電磁弁作動の時間変化を示す線図である。図4は本発明が適用される比例電磁式リリーフ弁の要部断面図、図5は比例電磁式流量調整弁の要部断面図である。
本発明が適用される比例電磁式リリーフ弁を示す図4において、100は電磁弁、1は該電磁弁の弁本体、7は該弁本体1に固定された弁座、6は弁体、12は該弁体6に連結された弁棒、10はリリーフ圧力調整用のばね、5は手動のリリーフ圧力調整ねじ、11は手動のリリーフ圧力調整用ばね、8は作動流体の入口ポート、9は出口(逃がし)ポートである。
また、2は電磁コイル、3は固定鉄心、4は可動鉄心で、電源17から電磁コイル2に付与される電流により固定鉄心3及び可動鉄心4を介して前記リリーフ圧力調整用のばねの開弁圧力を変化せしめるようになっている。
前記比例電磁式リリーフ弁(図4)における電磁弁100の作動モニタリング装置の第1実施例の全体構成を示す図2(A)において、17は電源で、該電源17と前記電磁弁100のコイル2とを接続する電気回路34に設けられたスイッチ19を接脱することにより、該コイル2に通電、遮断するようになっている。
14は前記電気回路34を流れて前記コイル2に通電される電流の時間変化を検出する電流検出器、15はローパスフィルタ、16はA/D変換器、20は処理装置、13は表示装置である。
かかる作動モニタリング装置において、前記電流検出器14にて検出されたコイル2への電流の時間変化(電流波形)Bはローパスフィルタ15にて高周波ノイズが除去され、A/D変換器16にてデジタル信号に変換されて処理装置20に入力され、該処理装置20にて後述するような処理がなされた後、その結果が表示装置13に表示される。
次に、図1の制御ブロック図及び図3の時間変化線図に基づき、前記電磁弁100の作動モニタリング装置の動作を説明する。
A/D変換器16から処理装置20に入力された電流Bの時間変化の検出信号は、位相補償部21にて図3に示されるような滑らかな時間変化に補償される。尚、前記A/D変換器16の前に位相補償部21での前記補償を行うようにしてもよい。また、以後の説明ではデジタル演算、制御の場合も図3のアナログ時間変化線図を用いて説明する。
前記位相補償部21にて位相補償がなされた電流Bは微分器23に入力され、該微分器23において微分動作がなされて電流増加率(電流変化率)Cが得られ、該電流増加率Cは勾配検出部27に入力される。該勾配検出部27においては、前記電流Bの大きさが前記ばね10のばね力つまり開弁ばね力に相当する電流以上の状態で電流変化率Cの勾配を検出し、言い換えれば該弁ばね10のばね力相当電流以上の電流になった後の電流変化率Cの勾配を検出し、その検出した勾配が、一定減速勾配から更に負側へ減速する勾配の変化時期T を検出し、弁開き始め検出部29に入力する。
ここで、前記電流変化率Cが一定減速勾配から更に負側へ転じる変化時期Tが電磁弁100の開き始め時期Tsと一致することが、実験及びシミュレーションにより得られており、かかるデータが弁開き始め検出部29に設定されている。
該弁開き始め検出部29においては、前記電流変化率C変化時期Tと電磁弁100の弁変位Aとを対応させて該電磁弁100の開き始め時期Tsを算出する。
一方、前記位相補償部21にて位相補償がなされた電流Bはピーク値検出部22にも入力され、該ピーク値検出部22において前記電流Bが前記変化時期T後において最初の谷になる時期つまり前記電流変化率Cが負のピークになる時期Tを算出する。
ここで、前記電流Bが前記変化時期T後において最初の谷になる時期Tが電磁弁100の開き終わり時期Teと一致することが、実験及びシミュレーションにより得られており、かかるデータが弁開き終わり検出部28に設定されている。
該弁開き終わり検出部28においては、前記電流B最初の谷になる時期Tと電磁弁100の弁変位Aとを対応させて該電磁弁100の開き終わり時期Teを算出する。
また、前記微分器23からの電流増加率(電流変化率)Cは反転部24に入力されて該反転部24で符号変換され、さらにゲイン付与部25にて一定のゲインが乗じられた後、積分器26にて積分動作がなされて弁変位検出部30に入力され、該弁変位検出部30において電磁弁100の弁体6の変位Aを算出する。
前記弁開き始め検出部29からの電磁弁100の開き始め時期Ts、該弁開き終わり検出部28からの電磁弁100の開き終わり時期Te及び該弁変位検出部30からの電磁弁100における弁体6の変位A等の、電磁弁100の作動状態信号は前記表示装置13に入力される。
従って、該表示装置13に表示される前記電磁弁100の作動状態信号により該電磁弁100の正確なモニタリングが可能となる。
図2(B)に示される第2実施例においては、前記電磁弁100のコイル2への通電回路34にコンデンサ18を接続している。
このように構成すれば、前記電磁コイル2への通電回路34に接続したコンデンサ18により、電磁弁100閉止時において、該電磁弁100への電流がステップ的に遮断されることが回避され、該電磁弁100の急激な閉止による衝撃の発生を防止できる。
その他の構成は前記第1実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
本発明が適用される比例電磁式流量調整弁の構造を示す図5において、100は電磁弁、1は該電磁弁100の弁本体、35は弁スリーブ、31は該弁スリーブ35内を往復摺動する弁スプール、32は該弁スプール31の戻し用ばね、8は作動流体の入口ポート、9は作動流体の出口ポート、33は軸受である。
また、2は電磁コイル、3は固定鉄心、4は可動鉄心で、電源17(図2参照)から電磁コイル2に付与される電流により固定鉄心3及び可動鉄心4を介して前記弁スプール31をばね32のばね力に抗して移動させ、入口ポート8から出口ポート9に流出する作動流体の流量を制御している。
かかる電磁弁100においては、電磁コイル2に図2に示される電源17、スイッチ19を接続するとともに、電流検出記14にて通電回路34の電流を検出して処理装置20に入力し、前記第1実施例と同様な制御、操作を行う。
本発明は、電磁弁の開閉時期を含む弁の作動状態を検知して、目標とする作動状態を常時維持することができ、これにより電磁弁の作動を、簡単な構成かつ低コストの制御システムで以って高精度で検知可能とすることで、人工衛星等の宇宙機器の推進用燃料通路を開閉する電磁弁として有効である。
本発明の実施例に係る電磁弁の作動モニタリング装置の制御ブロック図である。 前記電磁弁の作動モニタリング装置の全体構成図である。 前記実施例における電磁弁電流及び電磁弁作動の時間変化を示す線図である。 本発明が適用される比例電磁式リリーフ弁の要部断面図である。 比例電磁式流量調整弁の要部断面図である。
符号の説明
2 コイル
10 ばね
13 表示装置
14 電流検出器
15 ローパスフィルタ
16 A/D変換器
20 処理装置
17 電源
19 スイッチ
34 電気回路
100 電磁弁

Claims (3)

  1. 電磁コイルへの通電により生起される電磁力と弁ばねのばね力との関係により開閉される電磁弁の開閉時期を含む弁の作動状態を検知してモニタリングする電磁弁の作動モニタリング方法において、
    前記電磁弁の電磁コイルに通電される電流の時間変化を検出し、該検出された電流が、前記弁ばねのばね力相当電流以上の電流になった後の電流変化率の勾配を検出し、その検出した勾配が、一定減速勾配から更に負側へ減速する勾配の変化時期を検出し、前記検出した勾配の変化時期に基づいて前記電磁弁の開き始めを検出し、前記電流変化が前記変化時期後において最初の谷になった時期により前記電磁弁の開き終わりを検出し、
    更に前記弁ばねのばね力相当電流以上の電流の状態である域における電流変化率を反転して一定のゲインを付与した後積分して前記電磁弁の弁変位を検出することを特徴とする電磁弁の作動モニタリング方法。
  2. 電磁コイルへの通電により生起される電磁力と弁ばねのばね力との関係により開閉される電磁弁の開閉時期を含む弁の作動状態を検知してモニタリングする電磁弁の作動モニタリング装置において、
    記電磁コイルに通電される電流の時間変化を検出する電流検出器を備えるとともに、
    該電流の時間変化を表す電流変化率を算出する微分手段と
    前記電流検出器で検出された電流が、前記弁ばねのばね力相当電流以上の電流になった後の前記微分手段より出力された電流変化率の勾配の変化時期の勾配を検出する手段と、
    前記検出した勾配が、一定減速勾配から更に負側へ減速する勾配の変化時期を検出し、前記検出した勾配の変化時期に基づいて前記電磁弁の開き始めを検出する手段と
    前記電流変化が前記変化時期後において最初の谷になった時期により前記電磁弁の開き終わりを検出する手段と
    弁ばねのばね力相当電流以上の電流の状態である域における前記微分手段よりの出力である電流変化率を反転して一定のゲインを付与した後積分して前記電磁弁の弁変位を検出する手段とを有する処理装置を備えてなることを特徴とする電磁弁の作動モニタリング装置。
  3. 前記電磁弁の電磁コイルへの通電回路にコンデンサを接続してなることを特徴とする請求項記載の電磁弁の作動モニタリング装置。
JP2003295706A 2003-08-19 2003-08-19 電磁弁の作動モニタリング方法及びその装置 Expired - Fee Related JP4009676B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003295706A JP4009676B2 (ja) 2003-08-19 2003-08-19 電磁弁の作動モニタリング方法及びその装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003295706A JP4009676B2 (ja) 2003-08-19 2003-08-19 電磁弁の作動モニタリング方法及びその装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005061583A JP2005061583A (ja) 2005-03-10
JP4009676B2 true JP4009676B2 (ja) 2007-11-21

Family

ID=34371827

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003295706A Expired - Fee Related JP4009676B2 (ja) 2003-08-19 2003-08-19 電磁弁の作動モニタリング方法及びその装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4009676B2 (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6169404B2 (ja) 2013-04-26 2017-07-26 日立オートモティブシステムズ株式会社 電磁弁の制御装置及びそれを用いた内燃機関の制御装置
JP6244723B2 (ja) * 2013-08-02 2017-12-13 株式会社デンソー 高圧ポンプの制御装置
JP5875559B2 (ja) * 2013-08-30 2016-03-02 日立オートモティブシステムズ株式会社 燃料噴射装置の駆動回路
US9453488B2 (en) * 2013-10-29 2016-09-27 Continental Automotive Systems, Inc. Direct injection solenoid injector opening time detection
DE102015217945A1 (de) * 2014-10-21 2016-04-21 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Steuerung von wenigstens einem schaltbaren Ventil
JP6588049B2 (ja) * 2017-03-27 2019-10-09 株式会社アルゴシステム 駆動回路、および駆動回路付きの負荷機器
CN108802509B (zh) * 2018-06-26 2024-05-03 广东万家乐燃气具有限公司 一种电磁阀可视化检测设备及方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005061583A (ja) 2005-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0959479B1 (en) A method for controlling velocity of an armature of an electromagnetic actuator
Zhang et al. Self-correcting PWM control for dynamic performance preservation in high speed on/off valve
US10429427B2 (en) Method and device for determining the state of an electrically controlled valve
US5708355A (en) Method of identifying the impact of an armature onto an electromagnet on an electromagnetic switching arrangement
US6476599B1 (en) Sensorless method to determine the static armature position in an electronically controlled solenoid device
EP0928493B1 (en) System and method for servo control of nonlinear electromagnetic actuators
US6942469B2 (en) Solenoid cassette pump with servo controlled volume detection
Tai et al. Modeling and controller design of an electromagnetic engine valve
JP2001095290A (ja) センサを使用しないで電磁アクチュエータ内の電機子の着地速度を制御するための方法、電磁アクチュエータ内の電機子の速度を制御する方法、及び電磁アクチュエータ内の電機子の速度を制御する装置
US6176207B1 (en) Electronically controlling the landing of an armature in an electromechanical actuator
JPH1078163A (ja) 内部ループによるバルブスプール位置決め制御装置および方法
JP4009676B2 (ja) 電磁弁の作動モニタリング方法及びその装置
WO2000028192A1 (en) Method of compensation for flux control of an electromechanical actuator
Tai et al. Control of an electromechanical camless valve actuator
KR100540301B1 (ko) 솔레노이드밸브의제어방법및제어장치
CN112020460B (zh) 用于控制阀的方法及相应的装置
US20200133312A1 (en) Solenoid valve control apparatus and control method of solenoid valve
JP6813507B2 (ja) 圧力制御装置
JP5381333B2 (ja) ソレノイド駆動弁の開度制御装置
JP3911530B2 (ja) 作動モニタリング装置を備えた宇宙機器用電磁弁
JP2003167604A (ja) 油圧機器の制御装置におけるパラメータ同定装置
JP2005317612A (ja) ソレノイドのプランジャ位置検出装置およびソレノイドのプランジャ位置検出方法
EP0952507A1 (en) Current control apparatus
KR100502453B1 (ko) 배기가스 재순환 밸브의 제어장치
KR100371625B1 (ko) 전자기부하제어방법및장치

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070201

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070202

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070403

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070629

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20070725

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070725

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20070725

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100914

Year of fee payment: 3

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100914

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100914

Year of fee payment: 3

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130914

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees