利用振蕩的閥門運動來運行流體閥的方法

2023-06-13 06:49:01 1

專利名稱：利用振蕩的閥門運動來運行流體閥的方法
技術領域：
本發明涉及一種用來運行控制或調節流體的流體閥的方法，該流體閥帶有至少一 個能運動的閥部件，該閥部件能夠藉助至少一個電觸發信號發生位移，該電觸發信號包含 至少一個第一觸發信號成分(Ansteuersignalanteil)，該第一觸發信號成分引起閥部件的 振蕩的閥運動。
背景技術：
液壓系統藉助電動液壓觸發裝置的執行機構主要以流動調節的方式 (stromgeregelt)設計。對液壓系統中的幹擾參量的調節，例如供壓系統的波動，在流動控 制的系統中通常經由固定的液壓節流板和公差完成。因此，讓液壓系統適應不同的溫度非 常麻煩並且無法調節改變系統的影響量，如汙物、碎屑和老化現象。為了克服流動控制的液 壓系統的缺陷，用壓力控制取代流動控制。在壓力控制的液壓系統中，可以對幹擾參量進行 調節以及對其進行簡單地轉化。在此，缺陷在於，所需的相應的執行機構通常具有特別高的 非線性、不連續性和非單一性。與這種控制裝置是否是流動控制或壓力控制無關的是，液壓系統的電動液壓控制 裝置的執行機構也具有非線性的行為方式，例如靜態摩擦到滑動摩擦的過渡，這些行為方 式在調節時對導引或幹擾特性造成不利影響。為了克服這一點，執行機構配設有低頻的運 動疊加，其使執行機構的流動控制式運動的部件始終保持運動。以此方式避免了靜摩擦到 滑動摩擦的過渡。運動疊加配設有很小的擺幅，以便不會引起造成幹擾的壓力變化。為了 能夠有針對性且有效地使用這種運動疊加，需要對執行機構的摩擦參數有準確的了解，前 提是在其生產時有恆定的環境條件以及執行機構有低參數散射。在此在對運動疊加調節時 也可以不用考慮長期運行影響，如老化現象。由WO 2006037715已知一種上述類型的方法。藉助脈寬調製信號控制磁閥，其中， 將振動信號添加入脈寬調製信號，所述振動信號可以使磁閥的銜鐵有針對性地以恆定的小 幅振動繞中間位置振動。由US 5222417已知一種振動信號，該振動信號將閥置于振動，其中，振動信號借 助通過閥的流量進行調節。EP 0929020記載了一種來調節成比例的電磁調壓閥的方法，帶有用於運動疊加的 振動。運動疊加對通過調壓閥調節的壓力無任何影響。

發明內容
有必要提供一種方法，其以簡單的方式引起運動疊加，儘管存在環境條件變化、執 行機構的參數散射和長期運行影響如老化現象，這種運動疊加仍然保持不變。按照本發明規定，在流體中檢測通過振蕩的閥運動產生的壓力振動，並且將壓 力振動應用於藉助第一觸發信號成分引起的對振蕩的閥運動的調節。藉助振蕩的閥運 動的調節一運動疊加一，直接調節流體閥對流體的效用。相對流動控制的方式，在此必定不存在對流體 閥中摩擦參數的認識，以便達到高度精確的調節結果。通過檢測壓力振 動，也同時一起檢測流體閥的所有的非線性、不連續性和非單一性，從而也考慮到改變了 的環境條件、在製造時基於參數散射的參數偏差以及在調節時對流體閥的長期運行影 響。在此特別有利的是，基於本發明，能夠針對大批量的流體閥實行穩定的(robust)參數 化和調節器配設，其中大批量的流體閥伴有在很大程度上由製造引起的巨大的參數散布 (Parameterstreuungen)0此外還可能的是，流體閥業已在生產時就能夠配設有粗略的公 差，由此在生產時降低流體閥的次品率。此外在壓力控制的調節中，應用費用相對在振蕩的 閥運動的流動控制的調節中有所降低。此外，只要流體閥上出現調節差，就能識別流體閥的 故障。按本發明的方法的應用特別是在壓力控制的液壓系統中有利，因為業已存在壓力的 檢測。按照本發明的一項擴展設計規定，控制和/或調節流體的體積流量和/或壓力。按照本發明的一項擴展設計規定，閥部件為控制或調節流體而藉助觸發信號的至 少一個第二觸發信號成分實施基本運動，所述基本運動導致流體內的基本壓力變化。第二 觸發信號成分促使閥部件移動，亦即基本運動，該移動或基本運動觸發流體內所期望的控 制或調節效果。基於基本運動，在流體中產生基本壓力變化。基本運動被振蕩的閥運動疊 加，從而共同產生一個總運動。按照本發明的一項擴展設計規定，基本運動和振蕩的閥運動共同或分開地藉助至 少一個額定值進行調節。基本運動和振蕩的閥運動的共同的調節導致多參量調節，因而導 致很好的總導引特性和總幹擾特性，這帶來高調節質量。可以藉助簡單的調節方法造成基 本運動和振蕩的閥運動的分開調節。尤其是可以為振蕩的閥運動的調節規定一種簡單的線 性的調節，如按比例調節。使用這種簡單的調節方法致使能夠極為成本低廉、簡單和穩定地 轉化按本發明方法。按照本發明的一項擴展設計規定，基本壓力變化和壓力振動的總和是流體的總壓 力變化。在疊加振蕩的閥運動和基本運動時，也疊加了由此引起的流體壓力的變化，因而形 成總壓力變化。總壓力變化的形成使得可以簡單地檢測總運動的效果，因為僅須檢測在流 體中單個部位上的單個壓力。按照本發明的一項擴展設計規定，通過計算或過濾從總壓力變化中求出壓力振 動。當特定的基本壓力變化公知和/或可預測時，就特別能夠實現從總壓力變化中求出壓 力振動。在這種情況下，僅須將公知的基本壓力變化從總壓力變化中減去即可。此外還可 能的是，基於閥運動的振動特性，藉助相應的濾波器，例如帶通濾波器，從總壓力變化中濾 出周期性的成分。例如可以用低通濾出與振蕩的閥運動相比極為緩慢的基本運動。這種過 濾實現了分開地調節基本運動和振蕩的閥運動。按照本發明的一項擴展設計規定，振蕩的閥運動藉助壓力振動的振幅進行調節。 將壓力振動的振幅用作調節參量允許簡單且可靠地推斷出振蕩的閥運動的振幅。基于振蕩 的閥運動和壓力振動之間的這種十分直接和簡單的物理關係，僅需很低的調節費用就能產 生極高的調節質量。在將壓力振動的振幅用作調節參量時，可以尤其規定，壓力振動的已檢 測到的值通過附加的濾波器、評估和近似進一步得到改善，從而進一步改善調節質量。然後 作為額定值向調節過程輸入一個額定振幅。按照本發明的一項擴展設計規定，將壓力振動和/或額定值中的跳躍式的變化曲線線性化。基於非線性化的影響，例如在流體閥中的機械間隙，在壓力振動中會出現跳躍式 的變化曲線。此外，能夠預期形式為額定值的跳躍式變化曲線的極快的額定值變化。這種跳 躍式的變化曲線在調節時是不利的，因為它們會導致不如意的調節狀態和強烈的振動。因 此有利的是，尤其是在跳躍式的變化曲線輸送給調節過程之前，將其線性化。可以例如由此 實現線性化，即，首先延緩跳躍式的變化曲線，然後在延緩中完成形式為斜面的線性過渡。按照本發明的一項擴展設計規定，使用液壓閥作為流體閥。按照本發明的一項擴展設計規定，使用磁閥作為流體閥。磁閥的應用實現了觸發 信號的簡單的轉化，因此實現了形式為振蕩的電信號的觸發信號成分的轉化，這些觸發信 號成分為形成觸發信號而相互疊加。按照本發明的一項擴展設計規定，使用脈寬調製信號作為觸發信號。這種調節導 致在低成本情況下實現高耐用性和高靈活性。按照本發明的一項擴展設計規定，電輸出級接收觸發信號，然後產生一個閥 調整 信號，該閥調整信號使得磁閥的線圈通電。電輸出級能夠藉助觸發信號提供閥調整信號，所 述閥調整信號具有足夠的電能來藉助線圈移動磁閥的閥部件。因此可以用低電能生成觸發 信號，反之，高電能耗費局限於磁閥。按照本發明的一項擴展設計規定，閥調整信號具有調整頻率，並且通過降低該調 整頻率能夠引起振蕩的閥運動。規定電輸出級作為閥調整信號提供一種周期性的信號，例 如是一種帶載頻的載波信號。調整頻率降低，直至閥部件能夠用閥運動來追隨下降的調整 頻率。可以設想的是，調整頻率例如通過將調整信號與附加的低頻信號疊加而下降。按照本發明的一項擴展設計規定，閥信號用降低調整頻率以產生振蕩的閥運動來 使得線圈通電。按照本發明的一項擴展設計，流體閥應用在特別是車輛的自動變速器中。流體閥 在自動變速器中的應用導致在成本下降的同時高度精確地控制自動變速器，因為可以使用 有更大公差的流體閥。此外，自動變速器的使用壽命得到提高，因為通過調節考慮到了閥的 長期運行影響並且在很長一段時間內保持了這種高調節質量。按照本發明的一項擴展設計規定，自動變速器中的流體閥操縱傳動系制動器和/ 或傳動系離合器。操縱傳動系制動器或傳動系離合器時，流體閥的高度精確性導致了精準 的換檔過程。這最小化了自動變速器的磨損以及因而提高了其使用壽命。此外，流體閥基 於對傳動系制動器或傳動系離合器的精準的操縱，還可以用於明顯加速自動變速器中的換 檔過程。按照本發明的一項擴展設計規定，為傳動系制動器和/或傳動系離合器配設至少 一個節流板，並且就流動技術而言檢測該節流板前和/或後的總壓力變化。傳動系制動器 或傳動系離合器通常由液壓系統控制。在該液壓系統內布置有節流板，所述節流板放慢了 從節流板的一個流動側到節流板的另一個流動側的壓力平衡，以及由此濾出幹擾影響因 子，如液壓系統中的高頻振動。檢測節流板後的總壓力變化實現了對總壓力變化的檢測，此 時通過節流板業已移除了幹擾的影響因子。由此得出，可以簡化或完全忽略為高調節質量 而對已檢測的總壓力變化所做的後處理。檢測節流板前的總壓力變化實現了一種特別完整 的總壓力變化檢測，因為無法通過節流板進行過濾。此外還可以設想的是，既在節流板前又 在節流板後檢測總壓力變化，以及通過比較兩個值來濾出幹擾。
按照本發明的一項擴展設計規定，振蕩的閥運動基本上是一種正弦運動。由此實 現對由此引起的壓力振動的一種特別簡單的檢測，所述壓力振動同樣具有正弦特性。此外 在此還可以實現從已檢測的總壓力變化中簡單地過濾出壓力振動。最後，可以通過將正弦 運動用作振蕩的閥運動來實現一種十分簡單和穩定的調節。此外本發明還涉及一種尤其是按前述方法之一來運行控制和調節流體的流體閥 的控制器，其中，流體閥具有至少一個能運動的閥部件，該閥部件能夠藉助至少一個電觸發 信號被控制器移動，以及電觸發信號具有至少一個第一觸發信號成分，該第一觸發信號成 分導致閥部件的振蕩的閥運動，其中，流體基于振蕩的閥運動具有壓力振動，控制器和壓力 振動及觸發信號共同形成閥運動調節。


附圖藉助實施例示出了本發明，附圖中 圖1是調節振蕩的閥運動的方塊圖，以及
圖2是調節振蕩的閥運動的擴展方塊圖。
具體實施例方式圖1示出了按本發明用於運行流體閥1的方法，所述流體閥1位於車輛的未示出 的自動變速器的同樣未示出的液壓系統中的一個調節迴路2中。流體閥1包含未示出的閥 部件，該閥部件可以藉助觸發信號發生位移。額定值Ptof經由箭頭3輸入到調節迴路2，為 此將額定值Ptof移交給調節裝置4。觸發信號經由箭頭5進一步轉送給調節系統6。調節 系統6具有電輸出級7，觸發信號經由箭頭5移交給該電輸出級。此外，電輸出級7經由箭 頭8獲得供電電壓UBatt。電輸出級7產生一個閥調整信號，所述閥調整信號經由箭頭9作 用到流體閥1上。流體閥1設計成磁閥10，該磁閥是液壓閥11。供給壓力pVD藉助管路13 從蓄壓器12輸送給流體閥1。流體閥1經由管路14將總壓力P1轉送給壓力放大器15。為 壓力放大器15配設一個蓄壓器16，所述蓄壓器藉助管路17為壓力放大器15提供系統壓 力psys。壓力放大器15放大總壓力Pl，並且因此產生放大後的壓力P2，所述放大後的壓力 P2經由管路18轉送給自動變速器的傳動系離合器19。也可以考慮的是，將用於觸發的壓力 P2轉送給傳動系制動器，而不是轉送給傳動系離合器19。管路14具有與管路21連接的支 路20，管路21將總壓力P1進一步傳遞給壓力傳感器22。壓力傳感器22檢測總壓力P1的 值以及將這些值經由箭頭23移交給調節裝置4。管路13、14、17、18和21含有流體24。圖示的調節迴路2經由流體閥1調節總壓力Pl。為此目的，將額定值Plref移交給 調節裝置4。調節裝置4因此產生觸發信號，該觸發信號被電輸出級7放大，由此產生閥調 整信號。閥調整信號能使流體閥1的閥部件移動，以便能以此方式對總壓力P1產生影響。 閥部件的移動導致供給壓力Pvd從蓄壓器12中完全或部分導入到管路14。通過支路20和 連接在該支路上的管路21將這樣調整後的總壓力P1轉遞到壓力傳感器22。壓力傳感器22 測量總壓力P1以及將這樣檢測到的，亦即測量到的值又送回到調節裝置4。為了能在自動 變速器內達到一種效果，藉助壓力放大器15放大總壓力P1。為此目的，為壓力放大器15配 設蓄壓器16。壓力放大器15經由管路17獲得來自蓄壓器16的系統壓力Psys，該系統壓力 用於放大總壓力Pl。壓力放大器15因此產生放大後的壓力P2，該放大後的壓力P2能夠經由管路18操縱傳動系離合器19。圖2示出了用於運行圖1所示流體閥1的方法，其中詳細示出了調節裝置4。調節 裝置4用虛線示出，並且包含多個部件。它包含調壓器25，額定值Plref經由箭頭3移交給 該調壓器。調壓器25產生一個調整信號，該調整信號經由箭頭26轉送給脈寬調製發生器 27。脈寬調製發生器27產生脈寬調製信號，該脈寬調製信號充當第二觸發信號並且經由箭 頭28轉送給疊加點29。此外，脈寬調製發生器27藉助箭頭30將脈寬調製信號轉送給方塊 31，該方塊經由箭頭38獲得形式為額定振幅的額定值。方塊31產生第一觸發信號，其經由 箭頭32被轉送給疊加點29。疊加點29藉助箭頭5與電輸出級7連接並且將第一觸發信 號成分與第二觸發信號成分疊加，由此產生觸發信號。將被壓力傳感器22檢測到的值從壓 力傳感器22出發經由箭頭23移交給調節裝置4。在此，箭頭23匯入支路33，所述支路經 由箭頭34將所述值移交給方塊31，並且經由另一個箭頭35將所述值移交給濾波器36。所 述濾波器可以例如是低通濾波器。濾波器36過濾所述值或藉助來自箭頭35的值進行計算 並且藉助箭頭37將結果轉送給調壓器25。此外可以考慮的是，為了計算，使用來自方塊31 的值，例如壓力振動。在調節裝置4中分開調節流體閥1的基本運動和振蕩的閥運動。方塊31具有調 節器，其調節振蕩的閥運動，反之調壓器25僅用於調節基本運動。因此在調節裝置4內產 生了兩條調節路徑。第一調節路徑始於調壓器25，所述調壓器藉助其調整信號經由脈寬調 制發生器27產生第二觸發信號成分，該第二觸發信號成分引起閥部件的基本運動。通過閥 部件的基本運動在總壓力P1中產生了基本壓力變化。基本壓力變化的值和總壓力變化的值 一起被壓力傳感器22檢測到並且轉送給濾波器36。因此可以藉助濾波器36從總壓力變化 中濾出基本壓力變化，又將該基本壓力變化送回到調壓器25，由此關閉第一調節路徑。第二 調節路徑始於支路 33，然後經由方塊31朝著調節系統6延伸。藉助箭頭21和23經由壓力 傳感器22產生在第二調節路徑內的返回。方塊31具有帶通濾波器，該帶通濾波器從已檢 測的總壓力變化的值中濾出壓力振動。將壓力振動的振幅與來自箭頭38的預定的額定振 幅相比較，並且藉助包含在方塊31中的調節器進行調節。該調節器可以例如設計成簡單的 線性的調節器。在方塊31中這樣來改變脈寬調製信號，使存在一個第一觸發信號成分。該 第一觸發信號成分在疊加點29中與第二觸發信號成分疊加，從而形成觸發信號。和在第一 調節路徑中一樣，從疊加點29直至支路33，實現到方塊31的返回。被壓力傳感器22檢測 到的總壓力變化的值從支路33移交給方塊31，由此關閉第二調節路徑。基於分開調節基本 運動和振蕩的閥運動，也可能在振蕩的閥運動的方塊31的調節器中實現特別良好的調節 質量。為了能夠確保特別良好的調節，還可以考慮的是，在壓力傳感器22中檢測總壓力的 不連續的變化曲線時，將不連續的區域線性化。因而阻止了方塊31中的調節器試圖調節不 連續性，這通常會導致其調節參量，亦即第一觸發信號成分，升高直至調節參量界限。此外可以考慮的是，經由箭頭3將總額定值移交給調節裝置4。總額定值因此同時 包含額定值Plref以及額定振幅。為了使總額定值既能用於調壓器25也能用於調節31的調 節器，首先將總額定值劃分成(未示出)額定值Plref和額定振幅。它們被相應地移交給調壓 器25和方塊31的調節器。這種劃分例如可以通過濾波實現，正如在調節裝置4中用來自 壓力傳感器22的已檢測的值進行的劃分那樣。
權利要求
1.一種用於運行控制或調節流體(24)的流體閥(1)的方法，所述流體閥具有至少一個 能運動的閥部件，該閥部件能夠藉助至少一個電觸發信號移動，該電觸發信號包含至少一 個第一觸發信號成分，所述第一觸發信號成分引起所述閥部件的振蕩的閥運動，其特徵在 於，在流體(24)中檢測通過振蕩的閥運動產生的壓力振動，並且將所述壓力振動應用於借 助所述第一觸發信號成分引起的對振蕩的閥運動的調節(31)。
2.按權利要求1所述的方法，其特徵在於，控制和/或調節流體(24)的體積流量和/ 或壓力。
3.按前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，所述閥部件為控制或調節流體而借 助觸發信號的至少一個第二觸發信號成分實施基本運動，所述基本運動導致所述流體(24) 內的基本壓力變化。
4.按前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，所述基本運動和所述振蕩的閥運動 共同地或分開地藉助至少一個額定值調節。
5.按前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，基本壓力變化和壓力振動的總和是 所述流體(24)的總壓力變化。
6.按前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，通過計算或過濾從總壓力變化中求 出壓力振動。
7.按前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，藉助壓力振動的振幅來調節振蕩的 閥運動。
8.按前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，將壓力振動和/或額定值中跳躍式 的變化曲線線性化。
9.按前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，使用液壓閥(11)作為流體閥(1)。
10.按前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，使用磁閥(10)作為流體閥(1)。
11.按前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，應用脈寬調製信號作為觸發信號。
12.按前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，電輸出級接收觸發信號並產生閥調 整信號，所述閥調整信號使得磁閥的線圈通電。
13.按前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，閥調整信號具有調整頻率，並且通 過降低該調整頻率能夠引起振蕩的閥運動。
14.按前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，閥信號利用降低的調整頻率使得線 圈通電以產生振蕩的閥運動。
15.按前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，流體閥(1)應用在尤其車輛的自動 變速器中。
16.按前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，流體閥(1)在自動變速器中操縱傳 動系制動器和/或傳動系離合器(19)。
17.按前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，為傳動系制動器和/或傳動系離合 器(19)配設至少一個節流板，並且在流動技術上檢測該節流板前和/或後的總壓力變化。
18.按前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，振蕩的閥運動基本上是正弦運動。
19.用於尤其按前述方法之一來運行控制或調節流體的流體閥的控制器，其中，所述流 體閥具有至少一個能運動的閥部件，所述閥部件能夠被控制器藉助至少一個電觸發信號移 動，所述電觸發信號具有至少一個第一觸發信號成分，所述第一觸發信號成分引起閥部件的振蕩的閥運動，其特徵在於，流體基于振蕩的閥運動而具有壓力振動並且控制器和壓力 振動以及觸發信號一起構成閥運動調節。
全文摘要
本發明涉及一種用於運行控制或調節流體(24)的流體閥(1)的方法，其有至少一個能運動的閥部件，該閥部件可以藉助至少一個電觸發信號移動，該電觸發信號包含至少一個第一觸發信號成分，該第一觸發信號成分引起閥部件的振蕩的閥運動。規定在流體(24)中檢測通過振蕩的閥運動產生的壓力振動，並將所述壓力振動應用於藉助第一觸發信號成分引起的對振蕩的閥運動的調節(31)。此外本發明還涉及一種用於運行流體閥(1)的控制器。
文檔編號G05D16/20GK102084311SQ200980125577
公開日2011年6月1日 申請日期2009年5月28日 優先權日2008年7月2日
發明者奧特 C., 黑塞瑙爾 J., 施米特 M., 韋伯 N., 舍爾 O., 舒馬歇爾 S., 福爾希 U. 申請人:羅伯特·博世有限公司