[發(fā)明專利]具狀態(tài)監(jiān)視單元的電磁閥及對電磁閥進行狀態(tài)監(jiān)視的方法

有效

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• 申請日: 2013-03-26
• 公開（公告）號: CN103363185A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設計）人: 塞巴斯蒂安·卡爾;喬奇恩·斯坎克爾
• 申請（專利權）人: 比爾克特韋爾克有限公司
• 主分類號: F16K37/00
• 分類號: F16K37/00;F16K31/06
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理事務所(普通合伙) 11270
• 代理人: 歸瑩;張穎玲

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于對電磁閥進行狀態(tài)監(jiān)視的方法以及具有狀態(tài)監(jiān)視單元的電磁閥。

背景技術

具有磁驅動裝置的閥、下面稱為電磁閥采用能沿軸向方向運動的芯部，所述芯部通過與一個或多個線圈的磁場的電磁的相互作用能在第一終端位置和第二終端位置之間移動。在電磁閥中對流量的控制通過相對于所述一個或多個線圈運動的芯部的行程來實現，此時，流量直接與芯部的位置或與芯部行程相關聯。如果盡管施加了相應的電壓而芯部行程不變或者甚至降低，則可以認為電磁閥出現故障，這種故障例如可能由于芯部鎖死而引起。在狀態(tài)監(jiān)視的范圍內(Condition-Monitoring)希望能夠識別這種故障狀態(tài)。

電磁閥的芯部的位置可以通過使用附加的傳感器檢測，但所述傳感器必須集成到電磁閥中。所述傳感器可以提供用于狀態(tài)監(jiān)視的相應的測量值。但附加的傳感器會帶來額外的成本并且可能導致電磁閥較高的構造費用。

可選的方案利用了電磁閥的線圈的特性，并例如直接在電磁閥的吸引過程之后檢測電流擾動。盡管這種方案不需要附加的傳感器，但缺點在于，始終需要實現芯部運動，以便獲得用于狀態(tài)監(jiān)視的相應測量值。但在電磁閥的進行中的運行中，芯部運動僅限于預定的切換過程。因此在進行中的運行中，狀態(tài)監(jiān)視僅限于幾個時刻，即切換過程。就是說無法實現連續(xù)的、與切換過程無關的狀態(tài)監(jiān)視。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是給出一種改進的用于對電磁閥進行狀態(tài)監(jiān)視的方法以及一種改進的具有狀態(tài)監(jiān)視單元的電磁閥。

根據本發(fā)明的一個方面，給出一種用于對電磁閥進行狀態(tài)監(jiān)視的方法，其中，電磁具有能相對于雙線圈沿軸向方向運動的芯部。在電磁閥的穩(wěn)定狀態(tài)下，不發(fā)生流量的改變并且相應地芯部不發(fā)生運動，在該狀態(tài)下，雙線圈的第一部分用作保持線圈，雙線圈的第二部分用作測量線圈。在所述穩(wěn)定狀態(tài)下，在測量線圈上施加讀電壓，所述讀電壓導致通過測量線圈的電流的電流強度的大小發(fā)生改變。這種改變既可以是電流強度的增加也可以是電流強度的減小。優(yōu)選讀電壓使施加在測量線圈上的端電壓跳變式地改變，這里也可以使所述施加的電壓提高以及跳變式地降低。施加在測量線圈上的讀電壓的大小和/或符號(正負)優(yōu)選這樣來選擇，使得由于讀電壓引起的在測量線圈中流動的電流、即其電流強度較小，以至于由保持線圈施加在芯部上的保持力不會降低至低于預先規(guī)定的值。由此即使在測量線圈上進行測量過程期間，也有利地保持電磁閥的完整的功能性。

接著，就是說在讀電壓施加到測量線圈上之后，在第一時刻監(jiān)測流動通過測量線圈的電力的電流強度的大小的第一測量值。所述第一測量值在通過所施加的讀電壓引起的流動通過測量線圈的電流的接通或斷開過程期間監(jiān)測。換而言之，第一時刻處于一時間段之內，該時間段通過測量線圈中的電流的接通或斷開過程的時間上的長度確定。

第一和第二測量值與例如實現由理論模型或模擬計算出或借助于標準測量確定的基準值相比較。由所述比較確定芯部相對于測量線圈的位置。

測量值與相應的基準值的比較在本說明書的范圍內包括各測量值的數學關系與基準值的相應數學關系的比較。根據另一個實施形式例如可以由第一和第二測量值形成一個商值/比值，該商值接下來與基準商值相比較，所述基準商值由第一和第二基準值形成。

根據一個實施形式，在以這種方式確定芯部位置位于公差范圍之外的情況下，可以輸出報警信號。所述公差范圍優(yōu)選基于芯部的終端位置確定，所述終端位置例如對應于完全打開(最大流量)或完全關閉(無流量)的閥。換而言之，就是說，當電磁閥除了可接受的公差以外不再能完全打接通或斷開閉并且流量不再具有預先規(guī)定的最大或最小值時，則指示電磁閥發(fā)生故障。

如果在一個線圈上施加導致端電壓跳變式的變化的電壓，則流過該線圈的電流不是直接過渡到一個穩(wěn)定狀態(tài)。流動通過該線圈的電流強度的值按指數曲線逐漸接近穩(wěn)態(tài)值。電流強度的所述指數曲線通過時間常數tau＝L/R來描述，其中L是線圈的電感，R是線圈的歐姆電阻。電磁閥的該線圈的電感主要取決于芯部的位置，從而可以反過來由tau的值得出關于芯部位置的結論。換而言之，就是說該線圈的時間常數tau與芯部位置相關。

如果直到芯部的位置外部條件保持恒定，則根據確定時刻的電流強度的唯一的值得出tau的值，這是因為電流強度的時間曲線通過指數函數完整描述。在這種理想的情況下，就是說可以借助于唯一一個由測量值記錄的時刻和通過測量線圈的瞬時電流的測得的電流強度組成的測量值對得出芯部相對于測量線圈的位置，所述時刻從向測量線圈施加讀電壓的瞬時開始測量。