專利名稱：電磁閥和監(jiān)控該電磁閥的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及種監(jiān)控電磁閥操作的方法和一種其操作特性便于以本發(fā)明的方法監(jiān)控的閥結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
電磁閥具有很多應(yīng)用，包括但不限于燃料蒸氣控制。當電磁線圈由施加在線圈上的致動電壓通電時，希望監(jiān)控銜鐵在關(guān)閉和打開位置之間的運動。典型地，銜鐵在線圈中的電流增加到足夠水平時開始移動。銜鐵然后移動至到達其完全停止在打開位置的結(jié)束位置處。
為了監(jiān)控螺線管的運動設(shè)置電路一該電路通過檢測線圈電流的電流信號的突變來檢測閥是打開還是關(guān)閉。更具體而言，在銜鐵到達完全打開位置時電流信號具有明顯的突變(例如，電流電平的急降)，且電流信號在銜鐵到達完全關(guān)閉位置時具有類似的突變。目前已知的監(jiān)控方法比較銜鐵行進路徑中對應(yīng)于結(jié)束位置或硬停/急停(hard stop)位置的時間值之間的實際電流信號和預(yù)定電流信號。雖然現(xiàn)有方法可以通過測量電流和硬停之間的持續(xù)時間來確定閥門是否正確運行，但是目前沒有方法檢測閥門開始打開(即“啪的一聲”打開)的時間，因為例如由于形成足夠電流來移動銜鐵和/或在銜鐵中出現(xiàn)任何猛烈運動所需的時間，在線圈通電的時間和銜鐵開始打開閥門的時間之間可能存在延遲。換句話說，現(xiàn)有方法僅僅檢測銜鐵運動中的硬停，而非兩個硬停(位置)之間的任意細微/不明顯的銜鐵運動。因此，沒有方法精確地確定銜鐵實際運動的時間長度，由此難以準確地確定閥門在給定的通電循環(huán)期間實際打開多長時間。希望存在一種可以精確地檢測閥門何時啪地一聲打開以及閥門何時完全打開的方法，以提供例如可被用來改進燃料蒸氣控制系統(tǒng)的操作或改善閥門運行于其中的系統(tǒng)的診斷性能的附加信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例涉及一種用于監(jiān)控電磁閥操作的方法，該電磁閥具有銜鐵和接合到該銜鐵并設(shè)置在閥座上的提動頭，其中銜鐵能夠在打開位置和關(guān)閉位置之間移動。該方法包括下述步驟給閥中的線圈通電，以產(chǎn)生反映電流-時間關(guān)系的電流信號；檢測電流信號中的第一拐點，其中第一拐點出現(xiàn)在銜鐵開始從打開和關(guān)閉位置中的一個位置朝打開和關(guān)閉位置中的另一個位置運動的時刻；以及檢測電流信號中的第二拐點，其中第二拐點出現(xiàn)在銜鐵完全運動到打開和關(guān)閉位置中的另一個位置的時刻。本發(fā)明的實施例還涉及一種電磁閥，該電磁閥包括線圈；銜鐵，其在線圈斷電時的關(guān)閉位置和線圈通電時的打開位置之間運動；提動頭，其接合到銜鐵上，其中在提動頭和銜鐵之間設(shè)置有間距；以及閥座。線圈通電時該閥具有電流信號，并且銜鐵和提動頭之間的間距使得電流信號在銜鐵開始向打開位置運動且提動頭開始提升離開閥座時具有第一拐點。


圖I是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的閥的橫截面示意圖；圖2是閥的電流信號，以圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的方法。
具體實施例方式圖I是位于燃料蒸氣控制閥11中的電磁閥10的一部分的代表性示意圖，圖2圖示出在操作期間閥10的螺線管感應(yīng)電流信號12(電流-時間)的示例。圖I中的閥10圖示為處于斷電位置。閥10包括電磁線圈14和銜鐵16。銜鐵16可在關(guān)閉位置(如圖I所示)和打開位置之間移動。在一個實施例中，滑動提動頭18可設(shè)在銜鐵16的端部并在銜鐵16處于關(guān)閉位置時與閥座20接合。銜鐵16和提動頭18之間的間距22形成一位于銜鐵16和提動頭18之間的小的游隙或“空隙”。預(yù)載彈簧23可抵靠提動頭18設(shè)置以將提動頭18壓靠在閥座20上，因此閥10即使在加壓條件下仍可保持關(guān)閉。圖I所示實施例是常閉閥10，其中在線圈14斷電時銜鐵16處于關(guān)閉位置并且提動頭18與閥座20接合。然而，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解，在不背離本發(fā)明范圍的情況下可以使用其他閥結(jié)構(gòu)。當線圈14上施加電壓時，線圈14通電，并且通過線圈14的電流增加，如圖2中部分A所示。在這期間，線圈14中的電流增大，直至電流水平高到足以產(chǎn)生足夠的磁力來移動銜鐵16。銜鐵16朝向打開位置運動并且閉合銜鐵16和提動頭18之間的間距22，直至銜鐵16接觸提動頭18的頂部。在此刻，銜鐵16和提動頭18緊密地接合在一起。當電流繼續(xù)流經(jīng)線圈14時，銜鐵16繼續(xù)朝向打開位置運動，銜鐵16緊密地接合至提動頭18。銜鐵16的繼續(xù)向上運動使提動頭18遠離閥座20地提升。在此刻，閥10“啪的一聲”打開(即剛剛開始打開)。電流信號通過第一拐點26反映出閥狀態(tài)的這個變化。 第一拐點26出現(xiàn)在電流信號12的斜率下降時。第一拐點26可能是細微/不明顯的，如圖2所示，但是在較高壓力場合中，第一拐點26可能更明顯甚至足夠顯著以至于所施加的蒸氣壓力的級別可以被檢測到。應(yīng)當指出，第一拐點26是銜鐵16和提動頭18之間松動接合的結(jié)果。更具體而言，松動接合允許檢測閥10的最初打開，因為當銜鐵16從單獨運動轉(zhuǎn)變?yōu)榕c提動頭18 —起運動時電流信號改變。在典型電磁閥中，銜鐵和提動頭通過樁式接合或壓配合緊密地接合、或甚至形成為一體構(gòu)造，使得銜鐵和提動頭大體一體地一起運動。通過松動地接合銜鐵16和提動頭18，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)一電流信號，其使得閥10啪地一聲打開時更容易被檢測至IJ。松動接合還在提動頭18的密封操作方面提供額外的自由度，從而更容許閥10中的公差疊加。當銜鐵16繼續(xù)朝向打開位置運動時，電流繼續(xù)上升并且電流信號反映閥的上升時間打開響應(yīng)，如圖2中部分B所示。部分B中的信號12反映出在閥開始打開時與完全打開時期間流經(jīng)閥10的電磁線圈14的感應(yīng)電流分布。取決于閥10的特定操作特性，電流信號12的斜率在部分B中增加。當銜鐵16在整個行程之后到達其最終停止位置并且閥10完全打開時，電流信號12反映出第二拐點28。
因為部分B由分別反映出閥10開始打開的時間和閥10完全打開的時間的第一和第二拐點26，28限界，所以部分B精確地反映出銜鐵16在從關(guān)閉位置到打開位置的單個行程期間的行程時間(即所經(jīng)歷的開啟時間)。與現(xiàn)有技術(shù)不同，本發(fā)明確保了對閥10何時打開不存在不確定性。所經(jīng)歷的開啟時間提供可用于不同應(yīng)用的重要信息。例如，在燃料排放系統(tǒng)中，所經(jīng)歷的開啟時間可被用來計算特定壓力條件下由閥10釋放的燃料蒸氣脈沖質(zhì)量，或結(jié)合閥兩側(cè)的動態(tài)壓降來計算由閥10釋放的燃料蒸氣脈沖質(zhì)量。所經(jīng)歷的開啟時間還可用于需要計量(例如燃料噴射)的任意場合、或與期望的開啟時間作比較以診斷閥操作是否正確。雖然上述實施例基于常閉閥，但本發(fā)明的構(gòu)思可用于其他類型的閥而不背離本發(fā)明的范圍，只要電流信號在銜鐵開始改變位置時形成第一拐點并在銜鐵于新位置處硬停時形成第二拐點。兩個拐點之間的所經(jīng)歷的操作時間提供了關(guān)于銜鐵在給定操作循環(huán)期間何 時實際運動的重要信息。雖然已經(jīng)詳細描述了實現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到落在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的、用于實施本發(fā)明的不同的可選設(shè)計和實施例。
權(quán)利要求
1.一種用于監(jiān)控電磁閥操作的方法，該電磁閥具有銜鐵和接合到該銜鐵并設(shè)置在閥座上的提動頭，其中銜鐵能夠在打開位置和關(guān)閉位置之間移動，該方法包括 給閥中的線圈通電，以產(chǎn)生反映電流-時間關(guān)系的電流信號； 檢測電流信號中的第一拐點，其中第一拐點出現(xiàn)在銜鐵開始從打開和關(guān)閉位置中的一個位置朝打開和關(guān)閉位置中的另一個位置運動的時刻； 檢測電流信號中的第二拐點，其中第二拐點出現(xiàn)在銜鐵完全運動到打開和關(guān)閉位置中的所述另一個位置的時刻。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，第二拐點對應(yīng)于銜鐵的硬停。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，該閥是常閉閥，其中第一拐點出現(xiàn)在銜鐵開始向打開位置運動的時刻，第二拐點出現(xiàn)在銜鐵處于完全打開位置的時刻。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，在銜鐵和提動頭之間存在間距，其中提動頭設(shè)置在閥座上，第一拐點出現(xiàn)在當銜鐵開始朝打開位置運動時銜鐵與提動頭接合并且開始從閥座提升該提動頭的時刻。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，進一步包括計算第一拐點和第二拐點之間的時間差以獲得所經(jīng)歷的打開時間。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，進一步包括計算第一拐點和第二拐點之間的時間差以獲得所經(jīng)歷的操作時間。
7.—種電磁閥,包括 線圈； 銜鐵，其在線圈斷電時的關(guān)閉位置和線圈通電時的打開位置之間運動； 提動頭，其接合到銜鐵上，其中在提動頭和銜鐵之間設(shè)置有間距；和閥座， 其中，線圈通電時該閥具有電流信號，并且銜鐵和提動頭之間的間距使得電流信號在銜鐵開始向打開位置運動且提動頭開始提升離開閥座時具有第一拐點。
8.如權(quán)利要求7所述的電磁閥，其中，電流信號進一步包括當銜鐵在打開位置硬停時的第二拐點。
9.如權(quán)利要求7所述的電磁閥，進一步包括將提動頭壓靠到閥座上的彈簧。
全文摘要
一種用來監(jiān)控電磁閥操作的方法，電磁閥具有銜鐵和接合到銜鐵的提動頭，包括如下步驟給閥中的線圈通電，以產(chǎn)生反映電流-時間關(guān)系的電流信號；檢測電流信號中的第一拐點，其中第一拐點出現(xiàn)在銜鐵開始從打開和關(guān)閉位置中的一個位置朝打開和關(guān)閉位置中的另一個位置運動的時刻；以及檢測電流信號中的第二拐點。第二拐點出現(xiàn)在銜鐵完全運動到打開和關(guān)閉位置中的另一個位置的時刻。在一個實施例中，第一拐點表示閥何時開始打開，從而能夠精確地確定閥的所經(jīng)歷的打開時間。
文檔編號F16K37/00GK102829240SQ201210264158
公開日2012年12月19日 申請日期2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月15日
發(fā)明者R·D·凱勒, S·L·安布羅斯, E·O·巴羅斯 申請人:伊頓公司