KR20230034901A - Method for controlling a electromagnetically controllable gas valve, control device, computer program and computer program product - Google Patents

Method for controlling a electromagnetically controllable gas valve, control device, computer program and computer program product Download PDF

Info

Publication number
KR20230034901A
KR20230034901A KR1020220109770A KR20220109770A KR20230034901A KR 20230034901 A KR20230034901 A KR 20230034901A KR 1020220109770 A KR1020220109770 A KR 1020220109770A KR 20220109770 A KR20220109770 A KR 20220109770A KR 20230034901 A KR20230034901 A KR 20230034901A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
armature
gas valve
stroke
current
computer program
Prior art date
Application number
KR1020220109770A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
파비안 피셔
마르코 바이어
외츠구어 튀르커
토마스 간
토르스텐 부록
Original Assignee
로베르트 보쉬 게엠베하
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 로베르트 보쉬 게엠베하 filed Critical 로베르트 보쉬 게엠베하
Publication of KR20230034901A publication Critical patent/KR20230034901A/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/02—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with gaseous fuels
    • F02D19/021—Control of components of the fuel supply system
    • F02D19/023—Control of components of the fuel supply system to adjust the fuel mass or volume flow
    • F02D19/024—Control of components of the fuel supply system to adjust the fuel mass or volume flow by controlling fuel injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0203—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels characterised by the type of gaseous fuel
    • F02M21/0206—Non-hydrocarbon fuels, e.g. hydrogen, ammonia or carbon monoxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/0248—Injectors
    • F02M21/0251—Details of actuators therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/0248—Injectors
    • F02M21/0251—Details of actuators therefor
    • F02M21/0254—Electric actuators, e.g. solenoid or piezoelectric
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/18—Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
    • H01F7/1805—Circuit arrangements for holding the operation of electromagnets or for holding the armature in attracted position with reduced energising current
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/2003—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils using means for creating a boost voltage, i.e. generation or use of a voltage higher than the battery voltage, e.g. to speed up injector opening
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2055—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit with means for determining actual opening or closing time
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)

Abstract

The present invention relates to a method for controlling an electromagnetically controllable gas valve (1). An electric current is applied to a magnetic coil (3) applied to an armature (2) to open a gas valve (1). Applying the electric current to the magnetic coil (3) is finished to close the gas valve (1). So, the armature (2) or a valve member (4) which is connected to or may be connected to the armature (2) is returned to a sealing sheet (5) by a spring force. According to the present invention, a current level is reduced after a partial stroke of the armature (2) while the electric current is applied to the magnetic coil (3) for opening the gas valve (1), in other words, before reaching a stroke stop (6) limiting a maximum stroke of the armature (2). Desirably, the electric current is switched from a drawing current to a maintaining current lower than the drawing current. The present invention also relates to a control device for performing the method, a computer program, and a computer program product. The purpose of the present invention is to reduce abrasion of the armature of the gas valve in the stroke stop.

Description

전자기적으로 제어 가능한 가스 밸브의 제어 방법, 제어 장치, 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터 프로그램 제품{METHOD FOR CONTROLLING A ELECTROMAGNETICALLY CONTROLLABLE GAS VALVE, CONTROL DEVICE, COMPUTER PROGRAM AND COMPUTER PROGRAM PRODUCT}Control method of electromagnetically controllable gas valve, control device, computer program and computer program product

본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 전자기적으로 제어 가능한 가스 밸브를 제어하는 방법에 관한 것이다. 이러한 가스 밸브는 가스 계량 밸브 또는 가스 인젝터라고도 한다. 가스는 특히 내연 기관 또는 연료 전지 시스템을 작동하는데 필요한 가스 연료, 예를 들어 수소일 수 있다.The invention relates to a method for controlling an electromagnetically controllable gas valve according to the preamble of claim 1 . These gas valves are also called gas metering valves or gas injectors. The gas may in particular be a gaseous fuel, for example hydrogen, required to operate an internal combustion engine or fuel cell system.

또한, 본 발명은 상기 방법을 수행하기 위한 제어 장치, 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.The invention also relates to a control device, a computer program and a computer program product for performing the method.

기체 연료의 계량 공급을 위한 가스 밸브들은 선행 기술로부터 잘 알려져 있다. 그들은 종종 전자기적으로 제어된다. 이 경우, 가스 밸브를 개폐하기 위해 밸브 부재에 결합되거나 결합될 수 있는, 또는 스스로 밸브 부재를 형성하는 가동 아마추어에 작용하는 자기 코일이 제공된다.Gas valves for the metered supply of gaseous fuel are well known from the prior art. They are often controlled electromagnetically. In this case, a magnetic coil acting on a movable armature that is or can be coupled to the valve member for opening and closing the gas valve, or which itself forms the valve member, is provided.

기체 연료를 계량 공급하는데 사용되는 밸브는 일반적으로 아마추어 스트로크가 크다. 이것은 밸브를 열 때와 닫을 때 모두 높은 운동 에너지로 이어진다. 그 결과 한편으로는 아마추어의 스트로크를 제한하는 스트로크 스톱과 다른 한편으로는 밸브의 밀봉 시트가 많이 마모된다. 높은 수준의 마모는 입자 형성을 동반하며, 그 결과 입자가 가이드에 들어가 오작동을 일으킬 수 있다.Valves used to meter gaseous fuels generally have large armature strokes. This leads to high kinetic energy both when opening and closing the valve. As a result, the stroke stop, which limits the stroke of the armature, on the one hand, and the sealing seat of the valve, on the other hand, are greatly worn. A high level of wear is accompanied by particle formation, which can result in particles entering the guide and causing it to malfunction.

이를 방지하기 위해 마모되는 구성 요소는 내마모성이 더 높은 재료로 제조되거나, 이것으로 제조된 표면이나 코팅을 가질 수 있다. 그러나 이는 구성 요소가 자기 회로의 일부여서 자기 특성을 가져야 하는 경우에는 불가능하다. 가스 연료를 분사하기 위해 밸브를 사용하면 재료가 이러한 물질에 내성이 있어야 한다는 제한이 생긴다.To prevent this, the component being worn may be made of, or have a surface or coating made of, a more wear-resistant material. However, this is not possible when the component is part of a magnetic circuit and must have magnetic properties. The use of valves for dispensing gaseous fuels imposes a limitation that the material must be resistant to these substances.

따라서, 본 발명의 과제는 다른 방식으로 가스 밸브의 아마추어의 스트로크 스톱에서의 마모를 감소시키는 것이다. 결과적으로 가스 밸브의 입자 견고성이 증가해야 한다. 동시에 아마추어 스트로크 드리프트가 감소되어야 한다.Therefore, the object of the present invention is to reduce the wear at the stroke stop of the armature of a gas valve in another way. As a result, the particle tightness of the gas valve should be increased. At the same time, the amateur stroke drift should be reduced.

상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 제 1 항의 특징들을 갖는 방법이 제안된다. 본 발명의 바람직한 개선예들은 종속 청구항들에 나타난다. 또한 제어 장치, 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터 프로그램 제품이 제공된다.To solve the above problem, a method having the features of claim 1 is proposed. Advantageous refinements of the invention appear in the dependent claims. Also provided are control devices, computer programs and computer program products.

전자기적으로 제어 가능한 가스 밸브를 제어하기 위한 제안된 방법에서, 가스 밸브를 개방하기 위해 아마추어에 작용하는 자기 코일이 통전되고, 가스 밸브를 폐쇄하기 위해 자기 코일의 통전이 종료되어 아마추어 또는 상기 아마추어에 결합되거나 결합될 수 있는 밸브 부재가 스프링력에 의해 밀봉 시트로 복귀된다. 본 발명에 따르면, 가스 밸브를 개방하기 위해 자기 코일의 통전 동안 아마추어의 부분 스트로크 후에, 즉 아마추어의 최대 스트로크를 제한하는 스트로크 스톱에 도달하기 전에, 전류 레벨이 감소된다.In the proposed method for controlling an electromagnetically controllable gas valve, the magnetic coil acting on the armature is energized to open the gas valve, and the energization of the magnetic coil is terminated to close the gas valve to the armature or the armature. The engaged or engageable valve member is returned to the sealing seat by a spring force. According to the invention, the current level is reduced after a partial stroke of the armature during energization of the magnetic coil to open the gas valve, i.e. before reaching the stroke stop limiting the maximum stroke of the armature.

전류 레벨을 낮추면 스트로크 스톱에 도달하기 전에 아마추어의 속도가 감소된다. 감소된 최종 속도는 충격 임펄스를 감소시키므로, 아마추어와 스트로크 스톱이 각각의 접촉 영역에서 덜 심한 부하를 받게 된다. 이에 따라 접촉 영역의 마모가 감소된다. 동시에 입자 부하가 감소하여, 입자가 가이드 영역으로 들어가 가스 밸브의 기능을 떨어뜨릴 위험이 감소한다. 또한 마모 감소로 인해 스트로크/스트로크 변동이 방지된다.Reducing the current level reduces the speed of the armature before reaching the stroke stop. The reduced final speed reduces the impact impulse, so that the armature and stroke stop are subjected to less severe loading in their respective contact areas. Wear in the contact area is thereby reduced. At the same time, the particle load is reduced, reducing the risk of particles entering the guide area and causing the gas valve to fail. Stroke/stroke fluctuations are also prevented due to reduced wear.

스트로크 스톱에 도달하기 전에 전류 레벨을 낮추려면 끌어당김 전류로부터 더 낮은 유지 전류로 전환하는 것이 바람직하다. 일반적으로 끌어당김 전류는 끌어당김 단계 동안 가스 밸브를 완전히 여는데 사용된다. 아마추어가 스트로크 스톱에 도달한 경우에만 끌어당김 전류가 더 낮은 유지 전류로 전환된다. 그 이유는 개방 상태를 유지하는 것이 개방보다 적은 자력을 필요로 하기 때문이다. 반면에 제안된 방법에서는 끌어당김 전류로부터 더 낮은 유지 전류로의 조기 전환이 발생하여 끌어당김 단계가 단축된다. 전환 시간은 나머지 초과 힘이 아마추어의 전체 스트로크에 충분하여 아마추어가 스트로크 스톱에 안정적으로 도달하도록 선택된다.It is desirable to switch from the pull current to a lower holding current to lower the current level before reaching the stroke stop. Typically, the pull current is used to fully open the gas valve during the pull phase. The pulling current switches to a lower holding current only when the armature reaches its stroke stop. The reason is that keeping it open requires less magnetic force than opening it. On the other hand, in the proposed method, an early switch from the pulling current to a lower holding current occurs, shortening the pulling phase. The transition time is chosen such that the remaining excess force is sufficient for the entire stroke of the armature so that the armature stably reaches the stroke stop.

제안된 방법에서 전환 시간은 미리 정해진 부분 스트로크로 정의된다. 부분 스트로크는 필연적으로 스트로크 스톱에 의해 제한되는 아마추어의 최대 스트로크보다 작다. 전환 시간을 정의하는 부분 스트로크는 아마추어의 최대 스트로크의 50-90%, 바람직하게는 60-80%, 더 바람직하게는 65-75%이다. 자기 코일의 통전이 시작될 때 초과 힘은 비교적 작고 아마추어 스트로크의 약 절반부터 크게 증가한다. 따라서 전류 레벨은 아마추어 스트로크의 전반부에서 감소되어서는 안 된다. 이렇게 하면 가스 밸브가 열리는 것이 보장된다. 전환 시간을 정의하는 부분 스트로크는 공급 전압 및/또는 온도와 같은 적어도 하나의 외부 요인에 따라 선택될 수도 있다.In the proposed method, the transition time is defined as a predetermined partial stroke. The partial stroke is necessarily less than the maximum stroke of the armature limited by the stroke stop. The partial stroke defining the transition time is 50-90%, preferably 60-80%, more preferably 65-75% of the maximum stroke of the amateur. When the magnetic coil is energized, the excess force is relatively small and increases significantly from about half of the armature stroke. Therefore, the current level should not decrease in the first half of the armature stroke. This will ensure that the gas valve opens. The partial stroke defining the switching time may be selected according to at least one external factor such as supply voltage and/or temperature.

본 발명의 개선예에서, 더 낮은 전류 레벨로 전환될 때 소멸 전압이 인가되는 것이 제안된다. 소멸 전압의 도움으로 아마추어에 작용하는 자력은 의도한 대로 감소될 수 있다. 소멸 전압은 바람직하게는 0V(프리휠링)와 -10V 사이이다. 충격 임펄스는 이러한 방식으로 상당히 감소될 수 있으므로 마모의 상당한 감소가 달성된다. 동시에 이 경우 전환 후 초과 힘은 여전히 가스 밸브를 완전히 여는데 충분하다.In a refinement of the invention, it is proposed that the extinction voltage is applied when switching to a lower current level. With the aid of the extinction voltage, the magnetic force acting on the armature can be reduced as intended. The extinction voltage is preferably between 0V (freewheeling) and -10V. Impact impulses can be significantly reduced in this way so that a significant reduction in wear is achieved. At the same time, the excess force after switching in this case is still sufficient to fully open the gas valve.

바람직하게는, 전류 및/또는 전압 프로파일이 자기 코일의 통전 동안 평가된다. 그런 다음 전류 및/또는 전압 프로파일의 기울기 변화를 기반으로, 스트로크 스톱에 도달이 감지될 수 있다. 이 정보는 한편으로는 아마추어 스트로크 프로파일, 이에 따라 전환 시간의 타당성을 검사하는데 사용될 수 있다. 다른 한편으로는, 이 정보의 도움으로 아마추어 스트로크 드리프트가 검출될 수 있으므로 전류 레벨을 변경하여 이에 대응할 수 있다.Preferably, current and/or voltage profiles are evaluated during energization of the magnetic coil. Reaching a stroke stop can then be detected based on the change in slope of the current and/or voltage profile. This information can be used, on the one hand, to check the validity of the amateur stroke profile and hence the transition time. On the other hand, with the help of this information the drift of the armature stroke can be detected and thus can be counteracted by changing the current level.

대안으로 또는 추가로, 자기 코일의 통전 동안 2점 전류 제어의 제어 주파수가 평가되고 제어 주파수의 변화를 기반으로 스트로크 스톱에 도달이 감지되는 것이 제안된다. 이 방법은 아마추어의 위치와 제어 주파수 사이에 관계가 있다는 사실을 이용한다. 아마추어의 스트로크가 진행할수록 아마추어와 스트로크 스톱 사이의 에어 갭이 작아진다. 반면에 2점 전류 제어의 제어 주파수는 에어 갭이 작아질수록 증가한다. 따라서 제어 주파수는 아마추어의 스트로크 이동을 반영한다. 따라서, 제어 주파수를 평가함으로써 아마추어의 현재 위치가 추론될 수 있다.Alternatively or additionally, it is proposed that the control frequency of the two-point current control is evaluated during energization of the magnetic coil and the arrival of the stroke stop is detected based on the change of the control frequency. This method exploits the fact that there is a relationship between the position of the armature and the control frequency. As the stroke of the armature progresses, the air gap between the armature and the stroke stop gets smaller. On the other hand, the control frequency of the two-point current control increases as the air gap decreases. Therefore, the control frequency reflects the stroke movement of the armature. Thus, the current position of the armature can be inferred by evaluating the control frequency.

바람직하게는 현재 제어 주파수가 결정되고, 제어 장치에 저장된 적어도 하나의 기준 곡선과 비교되는데, 이 기준 곡선은 가스 밸브의 정의된 작동점에서 가스 밸브의 제어 주파수의 특성이다. 제어 주파수의 변화를 알고 아마추어의 최대 스트로크를 알면, 아마추어의 현재 위치가 결정될 수 있다.Preferably the current control frequency is determined and compared with at least one reference curve stored in the control device, which reference curve is characteristic of the control frequency of the gas valve at a defined operating point of the gas valve. Knowing the change in control frequency and knowing the maximum stroke of the armature, the current position of the armature can be determined.

특히 다음 식을 사용하여 아마추어의 현재 위치가 결정될 수 있다:In particular, the current position of the armature can be determined using the equation:

Position_Armature(t)=(RF(t)-RF_start)/(RF_stroke-RF_start)*Armaturestroke,Position_Armature(t)=(RF(t)-RF_start)/(RF_stroke-RF_start)*Armaturestroke,

여기서, RF_start는 아마추어 스트로크 시작 시 제어 주파수를 나타내고 RF_stroke는 아마추어 스트로크의 끝에서 제어 주파수를 나타낸다.Here, RF_start represents the control frequency at the start of the armature stroke, and RF_stroke represents the control frequency at the end of the armature stroke.

또한, 가스 밸브를 제어하기 위한 제어 장치가 제안된다. 제어 장치는 본 발명에 따른 방법의 단계들을 수행하도록 설계된다. 특히, 방법을 수행하는데 필요한 기준 값 또는 기준 곡선은 제어 장치에 저장될 수 있다. 결정된 제어 주파수는 제어 장치의 도움으로 저장된 각각의 기준 곡선과 비교될 수도 있다. 편차가 있는 경우 제어 파라미터가 그에 따라 변경될 수 있다.A control device for controlling the gas valve is also proposed. The control device is designed to carry out the steps of the method according to the invention. In particular, reference values or reference curves required to perform the method may be stored in the control device. The determined control frequency may be compared with the respective reference curve stored with the aid of the control device. In case of deviation, the control parameters can be changed accordingly.

또한, 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 또는 해당 처리 장치, 예를 들어 제어 장치에서 실행될 때 본 발명에 따른 방법의 단계들을 수행하는 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램이 청구된다. 이것은 특히 가스 밸브를 제어하기 위한 제어 장치일 수 있다.Also claimed is a computer program having program code which performs the steps of the method according to the invention when the computer program is executed on a computer or a corresponding processing device, eg a control device. This may in particular be a control device for controlling a gas valve.

또한, 기계 판독 가능한 데이터 캐리어 또는 저장 매체에 저장되어 있는 본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품이 제안된다.Furthermore, a computer program product comprising a computer program according to the invention stored on a machine-readable data carrier or storage medium is proposed.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 아래에서 더 상세하게 설명된다.The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings.

도 1은 개방 위치에서 가스 밸브의 개략적인 길이방향 단면도를 도시한다.
도 2a는 전류 레벨의 변동 시 가스 밸브의 아마추어의 상이한 스트로크 프로파일, 도 2b는 관련 통전 프로파일, 및 도 2c는 관련 제어 주파수를 도시한다.
도 3은 종래의 그리고 본 발명에 따른 제어에서 힘/스트로크 프로파일을 나타내는 다이어그램을 도시한다.1 shows a schematic longitudinal cross-section of a gas valve in an open position.
Fig. 2a shows the different stroke profiles of the armature of the gas valve at varying current levels, Fig. 2b the associated energization profile, and Fig. 2c the associated control frequency.
Figure 3 shows a diagram representing the force/stroke profile in a conventional and inventive control.

도 1은 본 발명에 따른 방법을 수행하기에 적합한 가스 밸브(1)의 예를 도시한다. 도시된 가스 밸브(1)는 밸브 부재(4)에 결합된 가동 아마추어(2)에 작용하기 위한 자기 코일(3)을 포함한다. 밸브 부재(4)는 밀봉 시트(5)와 상호작용한다. 밸브 부재(4)가 밀봉 시트(5)에 안착되면, 가스 밸브(1)는 폐쇄된다. 가스 밸브(1)를 개방하기 위해, 자기 코일(3)이 통전되어 자기장이 형성되고, 이 자기장의 자력은 아마추어(2)의 스트로크를 일으킨다. 밸브 부재(4)는 밀봉 시트(5)로부터 분리되어 가스 밸브(1)를 개방한다. 아마추어(2)의 스트로크는 본 경우에 극관(7)에 의해 형성되는 스트로크 스톱(6)에 의해 제한된다. 극관(7)은 자기 회로의 일부이다. 이것은 극관(7)이 자성 재료로 만들어지므로 극관(7)의 강도가 자기 요구 사항에 의해 제한된다는 것을 의미한다.1 shows an example of a gas valve 1 suitable for carrying out the method according to the invention. The shown gas valve 1 includes a magnetic coil 3 for acting on a movable armature 2 coupled to a valve member 4 . The valve member 4 interacts with the sealing seat 5 . When the valve member 4 is seated on the sealing seat 5, the gas valve 1 is closed. To open the gas valve 1, the magnetic coil 3 is energized to form a magnetic field, and the magnetic force of this magnetic field causes the armature 2 to stroke. The valve member 4 is separated from the sealing seat 5 to open the gas valve 1. The stroke of the armature 2 is limited by the stroke stop 6 formed by the pole tube 7 in this case. The pole tube 7 is part of the magnetic circuit. This means that since the pole tube 7 is made of magnetic material, the strength of the pole tube 7 is limited by the magnetic requirements.

스트로크 스톱(6)의 마모를 줄이기 위해, 가스 밸브(1)는 본 발명에 따른 방법에 따라 작동될 수 있다. 이것은 개방될 때 스트로크 스톱(6)에 도달하기 전에 전류 레벨이 낮아져 아마추어(2)가 감소된 속도로 스트로크 스톱(6)에 도달함을 의미한다. 따라서, 아마추어(2)와 스트로크 스톱(6) 사이의 접촉 영역에서의 충격 임펄스 및 마모가 감소한다.In order to reduce the wear of the stroke stop 6, the gas valve 1 can be operated according to the method according to the invention. This means that when opening, the current level is lowered before reaching the stroke stop (6) so that the armature (2) reaches the stroke stop (6) at a reduced speed. Thus, impact impulse and wear in the contact area between the armature 2 and the stroke stop 6 are reduced.

제어 컨셉과 아마추어 스트로크 프로파일 사이의 관계는 도 2에 예로서 도시되어 있다. 도 2a)의 실선은 가스 밸브(1)의 종래 제어 시 아마추어 스트로크 프로파일을 도시한다. 스트로크는 시간 t1에서 시작하여 시간 t3에서 스트로크 스톱(6)에 도달할 때 끝난다. 넓은 파선은 가스 밸브(1)의 본 발명에 따른 제어 시 아마추어 스트로크 프로파일을 도시한다. 아마추어(2)의 부분 스트로크 후, 시간 t2에서 전류 레벨이 감소하고(도 2b 참조), 아마추어(2)는 나중에(시간 t5에) 스트로크 스톱(6)에 도달하고 특히 감소된 속도로 도달한다. 이러한 방식으로, 스트로크 스톱(6) 상에 충격 임펄스 및 아마추어(2)와 스트로크 스톱(6) 사이의 접촉 영역에서의 마모가 감소될 수 있다. 스트로크 스톱(6)에 도달은 제어 주파수 RF를 평가함으로써 검출될 수 있다. 왜냐하면, 이것은 아마추어(2)가 스트로크 스톱(6)에 부딪힐 때 변하기 때문이다(도 2c 참조).The relationship between the control concept and the armature stroke profile is shown by way of example in FIG. 2 . The solid line in FIG. 2a) shows the armature stroke profile during conventional control of the gas valve 1 . The stroke starts at time t 1 and ends at time t 3 when the stroke stop (6) is reached. The wide dashed line shows the armature stroke profile in the inventive control of the gas valve 1 . After a partial stroke of the armature 2, the current level decreases at time t 2 (see Fig. 2b), and the armature 2 later (at time t 5 ) reaches the stroke stop 6 and especially at a reduced speed do. In this way, the impact impulse on the stroke stop 6 and the wear in the contact area between the armature 2 and the stroke stop 6 can be reduced. Reaching the stroke stop 6 can be detected by evaluating the control frequency RF. Because this changes when the armature 2 hits the stroke stop 6 (see Fig. 2c).

도 2a의 좁은 파선은 본 발명에 따른 방법에 의해 달성될 수 있는 추가 아마추어 스트로크 프로파일을 도시한다. 아마추어(2)는 시간 t5 이전인 시간 t4에서 스트로크 스톱(6)에 도달한다. 따라서, 아마추어(2)는 덜 심하게 감속된다. 그럼에도, 여기서도 충격 임펄스가 감소되어 아마추어(2)와 스트로크 스톱(6) 사이의 접촉 영역의 마모가 감소된다. 아마추어(2)의 부분 스트로크 후 전류 레벨이 감소함과 동시에 소멸 전압이 인가되면, 시간 t4에서 꼬임(8)을 갖는, 도 2b)에 도시된 전류 프로파일이 달성될 수 있다. 따라서 상기 꼬임(8)에 기초하여, 스트로크 스톱(6)에 도달이 검출될 수 있다.The narrow dashed line in Fig. 2a shows an additional armature stroke profile achievable by the method according to the present invention. The armature 2 reaches the stroke stop 6 at time t 4 before time t 5 . Thus, the armature 2 is decelerated less severely. Nevertheless, the impact impulse is also reduced here, so that the wear of the contact area between the armature 2 and the stroke stop 6 is reduced. If, after a partial stroke of the armature 2, a decaying voltage is applied simultaneously with a decrease in the current level, the current profile shown in FIG. 2b) with a twist 8 at time t 4 can be achieved. Thus, based on the twist 8, the arrival of the stroke stop 6 can be detected.

가스 밸브(1)를 개방하는 동안 전류 레벨을 낮추어 아마추어 속도 및 그에 따라 충격 임펄스를 감소시키는 것이 문제 없이 가능하다. 아마추어(2)와 극관(7) 사이의 에어 갭은 x축에 표시되고 자력은 y축에 표시되는, 도 3에 예시적으로 도시된 바와 같이, 아마추어 운동의 시작 부분에서 자력 또는 초과 힘은 낮고(도면 번호 11 참조) 아마추어 운동의 후반부에서 크게 증가한다. 따라서 부분 스트로크 후에 끌어당김 전류로부터 유지 전류로의 전환이 이미 가능하다. 전환 시간은 도 3에 도면 부호 10으로 표시되어 있다. 남은 자력(파선)은 아마추어(2)의 전체 스트로크를 달성하기에 충분하다. 잔류 에어갭(9)은 아마추어(2)와 예를 들어, 극관(7) 사이에 남을 수 있다.It is possible without problems to lower the current level while opening the gas valve 1 to reduce the armature speed and thus the shock impulse. As exemplarily shown in Fig. 3, where the air gap between the armature 2 and the pole tube 7 is indicated on the x-axis and the magnetic force is indicated on the y-axis, at the beginning of the armature movement the magnetic force or excess force is low and (See drawing number 11) Increases significantly in the latter part of amateur exercise. A switchover from the pull-in current to the holding current is therefore already possible after a partial stroke. The switching time is indicated by reference numeral 10 in FIG. 3 . The remaining magnetic force (broken line) is sufficient to achieve a full stroke of the armature 2. A residual air gap 9 may remain between the armature 2 and the pole tube 7, for example.

1: 가스 밸브
2: 아마추어
3: 자기 코일
4: 밸브 부재
5: 밀봉 시트
6: 스트로크 스톱1: gas valve
2: amateur
3: magnetic coil
4: valve member
5: sealing sheet
6: Stroke stop

Claims (11)

전자기적으로 제어 가능한 가스 밸브(1)를 제어하는 방법으로서, 상기 가스 밸브(1)를 개방하기 위해 아마추어(2)에 작용하는 자기 코일(3)이 통전되고, 상기 가스 밸브를 폐쇄하기 위해 상기 자기 코일(3)의 통전이 종료되어 상기 아마추어(2) 또는 상기 아마추어(2)에 결합되거나 결합될 수 있는 밸브 부재(4)가 스프링력에 의해 밀봉 시트(5)로 복귀되는, 상기 방법에 있어서,
상기 가스 밸브(1)를 개방하기 위해 상기 자기 코일(3)의 통전 동안, 상기 아마추어(2)의 부분 스트로크 후에, 즉 상기 아마추어(2)의 최대 스트로크를 제한하는 스트로크 스톱(6)에 도달하기 전에, 전류 레벨이 감소되는 것을 특징으로 하는 방법.A method of controlling an electromagnetically controllable gas valve (1), wherein a magnetic coil (3) acting on an armature (2) is energized to open the gas valve (1), and to close the gas valve (1). In the method, when the energization of the magnetic coil (3) is terminated, the armature (2) or a valve member (4) coupled or capable of being coupled to the armature (2) is returned to the sealing seat (5) by a spring force. in
During the energization of the magnetic coil (3) to open the gas valve (1), after a partial stroke of the armature (2), i.e. reaching the stroke stop (6) limiting the maximum stroke of the armature (2) Before, characterized in that the current level is reduced. 제 1 항에 있어서,
전류 레벨을 낮추기 위해 끌어당김 전류로부터 더 낮은 유지 전류로의 전환이 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.According to claim 1,
A method characterized in that a switch from a pull current to a lower holding current is made to lower the current level. 제 1 항에 있어서,
전환 시간을 정의하는 부분 스트로크는 상기 아마추어(2)의 최대 스트로크의 50-90%, 바람직하게는 60-80%, 더욱 바람직하게는 65-75%인 것을 특징으로 하는 방법.According to claim 1,
The partial stroke defining the switching time is 50-90%, preferably 60-80%, more preferably 65-75% of the maximum stroke of the armature (2). 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
더 낮은 전류 레벨로 전환될 때, 소멸 전압(ULoesch)이 인가되고, 상기 소멸 전압(ULoesch)은 바람직하게는 0V 내지 -10V인 것을 특징으로 하는 방법.According to any one of claims 1, 2 or 3,
When switching to a lower current level, a extinction voltage (U Loesch ) is applied, wherein the extinction voltage (U Loesch ) is preferably between 0V and -10V. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
전류 및/또는 전압 프로파일이 상기 자기 코일(3)의 통전 동안 평가되고, 기울기 변화에 기초하여 상기 스트로크 스톱(6)에 도달이 감지되는 것을 특징으로 하는 방법.According to any one of claims 1 to 4,
characterized in that the current and/or voltage profile is evaluated during energization of the magnetic coil (3) and the arrival of the stroke stop (6) is detected based on a change in slope. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 자기 코일(3)의 통전 동안 2점 전류 제어의 제어 주파수(RF)가 평가되고, 상기 제어 주파수(RF)의 변화에 기초하여 상기 스트로크 스톱(6)에 도달이 감지되는 것을 특징으로 하는 방법.According to any one of claims 1 to 5,
A control frequency (RF) of the two-point current control is evaluated while the magnetic coil (3) is energized, and the arrival of the stroke stop (6) is detected based on a change in the control frequency (RF). . 제 6 항에 있어서,
현재 제어 주파수가 결정되고, 상기 가스 밸브(1)의 정의된 작동점에서 상기 가스 밸브(1)의 제어 주파수의 특징이며 제어 장치에 저장된 적어도 하나의 기준 곡선과 비교되며, 상기 제어 주파수의 변화를 알고 상기 아마추어(2)의 최대 스트로크를 알면 상기 아마추어(2)의 현재 위치가 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.According to claim 6,
A current control frequency is determined and compared with at least one reference curve which is characteristic of the control frequency of the gas valve 1 at a defined operating point of the gas valve 1 and stored in the control device, and determines a change in the control frequency. and if the maximum stroke of the armature (2) is known, the current position of the armature (2) is determined. 제 7 항에 있어서, 상기 아마추어(2)의 현재 위치를 결정하기 위해 다음 식이 사용되는 것을 특징으로 하는 방법:
Position_Amature(t) =
(RF(t)-RF_start)/(RF_stroke-RF_start)*Armaturestroke.8. Method according to claim 7, characterized in that the following formula is used to determine the current position of the armature (2):
Position_Amature(t) =
(RF(t)-RF_start)/(RF_stroke-RF_start)*Armaturestroke. 가스 밸브(1)를 제어하기 위한 제어 장치로서, 상기 제어 장치는 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 방법의 단계들을 수행하도록 설계된, 제어 장치.Control device for controlling a gas valve (1), said control device being designed to carry out the steps of a method according to any one of claims 1 to 8. 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 또는 해당 처리 장치, 예를 들어 제어 장치에서 실행될 때 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 방법의 단계들을 수행하는 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램.A computer program having program code which performs the steps of a method according to any one of claims 1 to 8 when the computer program is run on a computer or a corresponding processing device, eg a control device. 기계 판독 가능한 데이터 캐리어 또는 저장 매체에 저장되어 있는 제 10 항에 따른 컴퓨터 프로그램을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.A computer program product comprising the computer program according to claim 10 stored on a machine-readable data carrier or storage medium.
KR1020220109770A 2021-09-03 2022-08-31 Method for controlling a electromagnetically controllable gas valve, control device, computer program and computer program product KR20230034901A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021209688.3 2021-09-03
DE102021209688.3A DE102021209688A1 (en) 2021-09-03 2021-09-03 Method for controlling an electromagnetically controllable gas valve, control unit, computer program and computer program product

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230034901A true KR20230034901A (en) 2023-03-10

Family

ID=85226629

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220109770A KR20230034901A (en) 2021-09-03 2022-08-31 Method for controlling a electromagnetically controllable gas valve, control device, computer program and computer program product

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR20230034901A (en)
CN (1) CN115750792A (en)
DE (1) DE102021209688A1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CN115750792A (en) 2023-03-07
DE102021209688A1 (en) 2023-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5917692A (en) Method of reducing the impact speed of an armature in an electromagnetic actuator
US5992391A (en) Electromagnetic fuel injector and control method thereof
CN109328261B (en) Fuel injection control device
US5905625A (en) Method of operating an electromagnetic actuator by affecting the coil current during armature motion
CN102597470B (en) Method and control device for operating a valve
JPH09246042A (en) Method and equipment for controlling movement of armature of solenoid switch mechanism
US9448260B2 (en) Ascertaining the ballistic trajectory of an electromagnetically driven armature of a coil actuator
CN109072805B (en) Fuel injection control device
CN109328265B (en) Fuel injection control device
US10859029B2 (en) Method to determine a closing instant of an electromagnetic fuel injector
CN107709740B (en) Fuel injection control device
JP5976104B2 (en) Operation method of fuel supply device
KR20110009204A (en) Method for controlling the position of an electromechanical actuator for reciprocating compressor valves
CN109952622A (en) The method of magnet valve for controlling the fuel injector
CN108425775B (en) Electromagnetic switching valve and high-pressure fuel pump
KR20230034901A (en) Method for controlling a electromagnetically controllable gas valve, control device, computer program and computer program product
US5441232A (en) Solenoid valve
KR20090089458A (en) System and method for controlling armature motion in a valve
US20140311456A1 (en) Method and Device for Operating a Fuel Delivery Device of an Internal Combustion Engine
CN102803689A (en) Determination of the lift delay of a magnetic valve
CN109312680B (en) Method for controlling operation of fuel injector
CN106988914A (en) Method for adjusting magnet valve injector
US6838965B1 (en) Electromagnetic actuator and method for adjusting said electromagnetic actuator
CN105528006B (en) Method for controlling inductance actuator
CN115223770A (en) Method, controller and storage medium for actuating an electromagnetically actuatable gas valve