用于控制閥的方法和裝置制造方法
【專利摘要】一種閥(20),包括:帶有彈簧力(F_1)的彈簧(32);帶有與彈簧力(F_1)相反地作用的促動器力(F_2)的促動器(42);可借助促動器(42)操縱的推桿(34)。閥(20)還包括可與推桿(34)耦接或已耦接密封件(36)及密封座(38),從而當(dāng)密封件(36)貼靠在密封座(38)上時(shí),閥(20)關(guān)閉。針對常開閥在閥(20)的關(guān)閉階段之后,或者針對常閉閥在打開階段之后,在預(yù)定的時(shí)段期間對促動器(42)施加具有預(yù)定走勢的電流,該電流起于電流的初始值(I_0),終于電流的預(yù)定的終止值(I_END)。在此,電流的初始值(I_0)小于終止值(I_END)。
【專利說明】用于控制閥的方法和裝置[0001 ] 本發(fā)明涉及用于控制閥的方法和裝置。
[0002]這種閥優(yōu)選在高壓泵中用于輸送汽車內(nèi)燃機(jī)蓄存器噴射系統(tǒng)的流體。
[0003]這種閥特別是當(dāng)它比如在高壓泵中遭受持久的負(fù)荷時(shí)受到嚴(yán)重的應(yīng)力。由于高壓泵受到例如2000巴或更大的壓力,對這種泵中的閥提出了高的要求。這種閥無論在關(guān)閉時(shí)還是在打開時(shí)都會產(chǎn)生噪聲。
[0004]本發(fā)明的目的在于,提出用于控制閥的方法和裝置,其能實(shí)現(xiàn)閥的精確的且成本低廉的工作。 [0005]所述目的通過獨(dú)立權(quán)利要求的特征得以實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的有利設(shè)計(jì)在從屬權(quán)利要求中給出。
[0006]本發(fā)明的特點(diǎn)是用于控制閥的方法和對應(yīng)的裝置。該閥包括具有彈簧力的彈簧、具有與彈簧力相反地作用的促動器力的促動器和可借助促動器操縱的推桿。該閥還包括密封件和密封座,密封件可與推桿耦接或已耦接,從而當(dāng)密封件貼靠在密封座上時(shí),閥關(guān)閉。針對常開閥在閥的關(guān)閉階段之后,或者針對常閉閥在打開階段之后,在預(yù)定的時(shí)段期間對促動器施加具有預(yù)定走勢的電流,其起于電流初始值,終于電流的預(yù)定的終止值。在此,電流的初始值小于終止值。
[0007]這具有的優(yōu)點(diǎn)是,閥可以緩慢地打開或關(guān)閉,從而可以實(shí)現(xiàn)使得閥產(chǎn)生的噪聲保持較小,卻能實(shí)現(xiàn)可靠地且足夠快地打開或關(guān)閉閥。還可以將閥的磨損保持較小。此外,可以實(shí)現(xiàn)成本低廉地設(shè)計(jì)閥。因此,促動器具有兩個(gè)功能。一方面,促動器具有閥調(diào)節(jié)件的功能。此外,促動器能實(shí)現(xiàn)阻抑推桿與密封座和/或與密封件相遇,和/或促動器能實(shí)現(xiàn)阻抑密封件與終點(diǎn)位置限制件例如與閥殼體壁相遇。促動器優(yōu)選具有電磁鐵。在用于為推桿減速的促動器激活的所在時(shí)段期間,推桿可以從促動器的磁場中至少部分地移出,從而推桿從磁場移出的距離越遠(yuǎn),作用到推桿上的促動器力就越是減小。這種效應(yīng)可以有利地通過上升的起于初始值而終于終止值的電流曲線得到補(bǔ)償,且可以使得促動器力近乎保持恒定。
[0008]根據(jù)一種有利的設(shè)計(jì),探測常開閥的閥打開的開始,一旦識別到閥打開的開始,就根據(jù)識別到的閥打開的開始來預(yù)定所述時(shí)段的起始??梢詸z測推桿沿著推桿縱軸線的運(yùn)動,由此探測閥打開的開始。例如,一旦識別到推桿從推桿初始位置朝向推桿終止位置移動,就起始所述時(shí)段,在所述初始位置,推桿允許閥打開,或者閥關(guān)閉,而在所述終止位置,推桿不允許閥關(guān)閉,或者閥打開。此外,所述時(shí)段的起始可以根據(jù)閥類型和/或根據(jù)閥的至少一個(gè)工作參數(shù)來預(yù)定。
[0009]根據(jù)另一有利的設(shè)計(jì),探測常閉閥的閥關(guān)閉的開始,一旦識別到閥關(guān)閉的開始,就根據(jù)識別到的閥關(guān)閉的開始來預(yù)定所述時(shí)段的起始。例如,一旦識別到推桿從推桿初始位置朝向推桿終止位置移動,就起始所述時(shí)段,在所述初始位置,推桿允許閥關(guān)閉,或者閥打開,而在所述終止位置,推桿不允許閥打開,或者閥關(guān)閉。
[0010]根據(jù)另一有利的設(shè)計(jì),根據(jù)推桿與密封件的耦接方式來預(yù)定所述時(shí)段的持續(xù)時(shí)間。這能實(shí)現(xiàn)在閥的打開過程或關(guān)閉過程中使得推桿的和/或密封件的通過促動器力引起的減速效果適應(yīng)于閥類型和/或應(yīng)用領(lǐng)域。
[0011]根據(jù)另一有利的設(shè)計(jì),閥設(shè)置在泵的入口區(qū)域中,且推桿直接與密封件耦接。在此,所述時(shí)段的持續(xù)時(shí)間近乎等于泵的輸送階段的持續(xù)時(shí)間的15%~20%。
[0012]根據(jù)另一有利的設(shè)計(jì),閥設(shè)置在泵的入口區(qū)域中,且推桿可與密封件耦接。在此,所述時(shí)段的持續(xù)時(shí)間近乎等于泵的輸送階段的持續(xù)時(shí)間的50%。
[0013]根據(jù)另一有利的設(shè)計(jì),電流的終止值根據(jù)彈簧的彈簧力來預(yù)定。這能有利地實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)仡A(yù)定電流的終止值,使得閥能夠足夠快地打開或關(guān)閉,且可以保證閥打開或關(guān)閉。
[0014]根據(jù)另一有利的設(shè)計(jì),規(guī)定電流曲線為階梯狀。電流曲線可以具有多個(gè)在時(shí)間上相繼的區(qū)段,其中,每個(gè)區(qū)段都分別具有一個(gè)電流值且電流走勢基本恒定,在時(shí)間上處于前一區(qū)段之后的區(qū)段的電流值大于前一區(qū)段。這具有的優(yōu)點(diǎn)是,電流曲線具有簡單的易于產(chǎn)生的形狀。
[0015]下面參照示意圖詳述本發(fā)明的實(shí)施例。其中:
圖1為帶有根據(jù)第一實(shí)施例的閥的泵的縱剖視圖;
圖2為帶有根據(jù)第二實(shí)施例的閥的泵的縱剖視圖;
圖3A-3C示出處于三種工作狀態(tài)下的閥的第三實(shí)施例;和 圖4示出電流曲線和推桿位置的時(shí)間曲線。
[0016]相同構(gòu)造或功能的部件在附圖中一致地標(biāo)有相同的附圖標(biāo)記。
[0017]圖1示出帶有泵殼體12的泵10。該泵10特別是被構(gòu)造成高壓泵,優(yōu)選被構(gòu)造成徑流式活塞泵。在泵殼體12中可活動地支撐著泵活塞14。在泵殼體12中,在泵活塞14的一端有個(gè)壓力腔16。為了能給壓力腔16裝填流體,它具有流入管路18,在該流入管路上設(shè)置有被構(gòu)造成輸入閥的閥20。被構(gòu)造成輸入閥的閥20優(yōu)選是數(shù)字切換的閥。該閥20便于裝填壓力腔16,且在裝填時(shí)防止流體從流入管路18回流。壓力腔16還具有流出管路22,在該流出管路上設(shè)置有被構(gòu)造成輸出閥的另一閥24。由此能從壓力腔16中推出流體。
[0018]泵10還具有驅(qū)動軸26,該驅(qū)動軸與偏心環(huán)28作用連接,且可沿旋轉(zhuǎn)方向D順時(shí)針地旋轉(zhuǎn)。代替偏心環(huán)28,也可以采用凸輪軸。替代地,泵10也可以是曲軸驅(qū)動泵。
[0019]圖1示出閥20的第一實(shí)施例。該閥20包括閥殼體29,閥殼體具有內(nèi)凹30。在該內(nèi)凹30中設(shè)置有彈簧32、推桿34和密封件36。彈簧32支撐在內(nèi)凹30的壁上,由此通過推桿34將密封件36預(yù)壓緊。密封件36和推桿34直接機(jī)械地耦接。推桿34包括柱形的第一部分34a和柱形的第二部分34b,其中,第一部分34a的直徑大于第二部分34b。
[0020]在內(nèi)凹30中還有一個(gè)相對于閥殼體29固定地設(shè)置的密封座38,該密封座具有貫通內(nèi)凹40。當(dāng)密封件36未貼靠在密封座38上時(shí),流體可以流經(jīng)所述貫通內(nèi)凹40。
[0021]閥20還具有促動器42,該促動器尤其被構(gòu)造成磁性線圈。推桿34的第一部分34a至少部分地設(shè)置在促動器42中,且可以受促動器42操縱。
[0022]無論閥20在打開時(shí)還是在關(guān)閉時(shí),都會由于機(jī)械的和液壓的原因而在閥20上產(chǎn)生噪聲。推桿34利用彈簧32的彈簧力F_1移向密封座38。在密封座38和推桿34特別是推桿34的第一部分34a相遇時(shí),就會產(chǎn)生噪聲。例如在推桿34到達(dá)其終點(diǎn)位置之前不久激活促動器42,此時(shí),閥20最大程度地打開,推桿34的第一部分34a貼靠在密封座38上,這可以實(shí)現(xiàn)能使得推桿34減速,且能阻抑推桿34與密封座38相遇。
[0023]圖2示出閥20的第二實(shí)施例。相比于第一實(shí)施例,推桿34和密封件36并未直接機(jī)械地耦接。此外,內(nèi)凹具有終點(diǎn)位置限制件44,其被設(shè)置和設(shè)計(jì)用來限制推桿34和/或密封件36朝向壓力腔16軸向地移動。終點(diǎn)位置限制件44具有其它內(nèi)凹46,流體可以經(jīng)由所述內(nèi)凹流入到壓力腔16中。
[0024]無論閥20在打開時(shí)還是在關(guān)閉時(shí),都會由于機(jī)械的和液壓的原因而在閥20上產(chǎn)生噪聲。在閥20打開時(shí),在第一步驟中,密封件36與終點(diǎn)位置限制件44接觸,由此會產(chǎn)生第一種噪聲。接下來,推桿34利用彈簧32的彈簧力F_1移向密封件36。在密封件36與推桿34相遇時(shí),就會產(chǎn)生第二種噪聲。例如在推桿34與密封件36相遇之前不久激活促動器42,這可以實(shí)現(xiàn)能使得推桿34減速,且能阻抑推桿34與密封件36相遇。
[0025]圖3A示出閥20的第三實(shí)施例。閥20具有閥殼體29,該閥殼體具有內(nèi)凹30。在內(nèi)凹30中設(shè)置有彈簧32、推桿34和密封件36。彈簧32支撐在內(nèi)凹30的壁上,由此通過推桿34將密封件36預(yù)壓緊。密封件36和推桿34直接機(jī)械地耦接。密封件36和推桿34優(yōu)選一體地構(gòu)造。閥殼體29包括密封座38。密封座38和密封件36錐形地構(gòu)造,從而當(dāng)密封件36貼靠在密封座38上時(shí),閥20關(guān)閉。閥20還包括終點(diǎn)位置限制件44,其被設(shè)置和設(shè)計(jì)用來限制推桿34和密封件36朝向壓力腔16軸向地移動。終點(diǎn)位置限制件44具有其它內(nèi)凹46,流體可以經(jīng)由所述內(nèi)凹流入到壓力腔16中。
[0026]在閥20打開時(shí),密封件36與終點(diǎn)位置限制件44接觸,由此會產(chǎn)生噪聲。如果推桿34和密封件36共同地一體構(gòu)造,則會通過推桿34與密封件36的共同的質(zhì)量非常明顯地形成噪聲。
[0027]下面針對常開閥20詳述閥的控制(圖3A-3C)。不言而喻,這種情況也能以相應(yīng)的方式適用于常閉的閥。
[0028]在泵10的輸送階段期間(圖3A),驅(qū)動軸26沿旋轉(zhuǎn)方向D旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,由此通過偏心環(huán)28使得泵活塞14移動離開驅(qū)動軸26,且在這種情況下對位于壓力腔16中的流體進(jìn)行壓縮。在預(yù)定的時(shí)間點(diǎn)對促動器42施加電流,由此使得閥20關(guān)閉,從而能夠使得與彈簧力F_1相反地作用的促動器力F_2作用到推桿34上。由于推桿34沿促動器力F_2的方向移動,且由于在閥20前后產(chǎn)生的壓力狀況,密封件36貼靠在密封座38上,由此抑制流體從流入管路18流入到壓力腔16中。在壓力腔16中被壓縮的流體于是可以通過被構(gòu)造成輸出閥的另一閥24完全從泵10中被推出。在輸送階段結(jié)束時(shí),泵活塞14已到達(dá)其上止點(diǎn)。
[0029]若泵10是內(nèi)燃機(jī)噴射設(shè)備的燃油高壓泵,則被施加以高壓的燃油可以到達(dá)被構(gòu)造成高壓燃油蓄存器的流體蓄存器,即所謂的共軌。
[0030]在泵10的抽吸階段開始時(shí)(圖3B),驅(qū)動軸26沿旋轉(zhuǎn)方向D繼續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,由此借助偏心環(huán)28使得泵活塞14朝向驅(qū)動軸26移動。在此,基于彈簧32的彈簧力F_1和閥20前后的壓差,閥20開始打開。
[0031]在閥20的關(guān)閉階段之后,或者在泵10的輸送階段之后,在預(yù)定的時(shí)段期間,對促動器42施加具有預(yù)定走勢的電流,其起于電流的初始值1_0,終于電流的預(yù)定的終止值1_END,其中,電流的初始值1_0小于終止值I_END。該時(shí)段例如可以在輸送階段結(jié)束后馬上開始,或者在稍后的時(shí)刻開始,在該時(shí)刻,推桿34已經(jīng)移動和/或密封件36已經(jīng)至少部分地離開密封座38。
[0032]例如可以探測閥20的閥打開的開始,一旦識別到閥打開的開始,就根據(jù)所識別的閥打開的開始來預(yù)定該時(shí)段的起始。該起始在時(shí)間上可以緊接于識別到閥打開的開始之后,或者在識別到開始之后一段短暫的時(shí)間之后。這段短暫的時(shí)間例如可以根據(jù)閥20的平均的閥打開時(shí)間來預(yù)定。
[0033]由被施加以電流的促動器42產(chǎn)生的促動器力F_2與彈簧力F_1及壓差相反地作用,從而減緩?fù)茥U34和/或密封件36的運(yùn)動。由此減緩?fù)茥U34朝向密封座38的運(yùn)動(圖1)和/或推桿34朝向密封件36的運(yùn)動(圖2)或者推桿34和密封件36朝向終點(diǎn)位置限制件44的運(yùn)動(圖3B)。由于速度減緩,可以明顯地減小相撞噪聲。由于推桿34緩慢地運(yùn)動,可以將閥20產(chǎn)生的噪聲保持得很小,而閥20卻能可靠地足夠快速地打開。此外,由于推桿34緩慢地運(yùn)動,可以將閥20的磨損保持得較小。
[0034]預(yù)定的上升的電流曲線起于電流的初始值1_0,終于電流的預(yù)定的終止值I_END,這能實(shí)現(xiàn)對推桿從促動器42的磁場中至少部分地移出予以補(bǔ)償,由此使得促動器力F_2近乎保持恒定。例如可以規(guī)定電流曲線為階梯狀。參照推桿34的令常開閥20關(guān)閉的初始位置,圖4示出電流曲線的示意圖和推桿34的位置POS的時(shí)間曲線。
[0035]所述時(shí)段的持續(xù)時(shí)間例如可以根據(jù)推桿34與密封件36的耦接方式來預(yù)定。如果例如推桿34直接與密封件36耦接,則所述時(shí)段的持續(xù)時(shí)間可以近乎等于泵10的輸送階段的持續(xù)時(shí)間的15%~20%。
[0036]如果推桿34與密封件36未直接機(jī)械地耦接,而是可耦接地布置,則所述時(shí)段的持續(xù)時(shí)間可以近乎等于泵10的輸送階段的持續(xù)時(shí)間的50%。
[0037]電流的終止值I_END例如可以根據(jù)彈簧32的彈簧力F_1來預(yù)定。電流的初始值i_0例如可以為零。
[0038]在泵10的抽吸階段(圖3C)的持續(xù)期間,驅(qū)動軸26沿旋轉(zhuǎn)方向D持續(xù)地繼續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,由此借助偏心環(huán)28使得泵活塞14繼續(xù)朝向驅(qū)動軸26移動。閥20打開。壓力腔16于是被充有流體。
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制閥(20)的方法,該閥具有:帶有彈簧力(F_l)的彈簧(32);帶有與彈簧力(F_l)相反地作用的促動器力(F_2)的促動器(42);可借助促動器(42)操縱的推桿(34);可與推桿(34)耦接或已耦接密封件(36);密封座(38),從而當(dāng)密封件(36)貼靠在密封座(38)上時(shí),閥(20)關(guān)閉,其中, -針對常開閥在閥(20)的關(guān)閉階段之后,或者針對常閉閥在打開階段之后,在預(yù)定的時(shí)段期間對促動器(42)施加具有預(yù)定走勢的電流,該電流起于電流的初始值(1_0),終于電流的預(yù)定的終止值(I_END),其中,電流的初始值(1_0)小于終止值(I_END)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法,其中,探測常開閥的閥打開的開始,一旦識別到閥打開的開始,就根據(jù)識別到的閥打開的開始來預(yù)定所述時(shí)段的起始。
3.如權(quán)利要求1所述的方法,其中,探測常閉閥的閥關(guān)閉的開始,一旦識別到閥關(guān)閉的開始,就根據(jù)識別到的閥關(guān)閉的開始來預(yù)定所述時(shí)段的起始。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法,其中,根據(jù)推桿(34)與密封件(36)的耦接方式來預(yù)定所述時(shí)段的持續(xù)時(shí)間。
5.如權(quán)利要求4所述的方法,其中,閥(20)設(shè)置在泵(10)的入口區(qū)域中,且推桿(34)直接與密封件(36)耦接,所述持續(xù)時(shí)間近乎等于泵(10)的輸送階段的持續(xù)時(shí)間的159^20%。
6.如權(quán)利要求4所述的方法,其中,閥(20)設(shè)置在泵(10)的入口區(qū)域中,且推桿(34)可與密封件(36)耦接,所述持續(xù)時(shí)間近乎等于泵(10)的輸送階段的持續(xù)時(shí)間的50%。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法,其中,電流的終止值(I_END)根據(jù)彈簧(32)的彈簧力(F_l)來預(yù)定。
8.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法,其中,規(guī)定電流曲線為階梯狀。
9.一種用于控制閥(20)的裝置,該閥具有:帶有彈簧力(F_l)的彈簧(32);帶有與彈簧力(F_l)相反地作用的促動器力(F_2)的促動器(42);可借助促動器(42)操縱的推桿(34);可與推桿(34)耦接或已耦接密封件(36);密封座(38),從而當(dāng)密封件(36)貼靠在密封座(38 )上時(shí),閥(20 )關(guān)閉,其中,該裝置經(jīng)過設(shè)計(jì), -針對常開閥在閥(20)的關(guān)閉階段之后,或者針對常閉閥在打開階段之后,在預(yù)定的時(shí)段期間對促動器(42)施加具有預(yù)定走勢的電流,該電流起于電流的初始值(1_0),終于電流的預(yù)定的終止值(I_END),其中,電流的初始值(1_0)小于終止值(I_END)。
【文檔編號】F02D41/20GK103620197SQ201280033196
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2012年5月3日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月4日
【發(fā)明者】C.克萊澤, T.克拉夫特, H.里普爾, T.里奇 申請人:大陸汽車有限公司