用于切换电磁阀的方法与流程

背景技术：

对于各种应用领域已知可通过电信号切换的阀门。特别是已知尤其可通过改变磁力切换的电磁阀。然而，在切换电磁阀时，通常会产生不期望的噪音。

技术实现要素：

在此，提出了一种特别有利的用于切换电磁阀的方法。从属权利要求说明了该方法的特别有利的改进方案。

所说明的电磁阀尤其可用在特别是机动车的制动系统中。然而也可考虑将所说明的电磁阀用于任何其他应用领域。

电磁阀具有可移动的阀体，该阀体至少可在第一位置和第二位置之间调节。在此，电磁阀可以被构造为使得电磁阀在阀体的第一位置关闭并且在阀体的第二位置打开。但也同样可行的是，使电磁阀在阀体的第一位置打开并且在阀体的第二位置关闭。

电磁阀的设置特别是可以通过阀体的位置说明。因此，电磁阀的第一位置相当于阀体的第一位置，并且电磁阀的第二位置相当于阀体的第二位置。优选地但不是必须地，在阀体(或电磁阀)的第一位置和第二位置之间没有(限定的)中间位置。如果没有中间位置，则电磁阀只能(完全)打开或(完全)关闭。在打开状态和关闭状态之间切换时，仅非常短时间地存在中间位置。

例如，电磁阀可以在入口和出口之间具有通道。在入口处，介质可流入通道(从流入电磁阀)中。取决于阀体的位置，通道可以被阀体阻塞或释放。在电磁阀的一个位置中，通道被释放，从而电磁阀打开。在这种情况下，介质可以通过通道流经阀体到达出口，从而从电磁阀流出。而当阀体阻塞通道时，则电磁阀关闭，并且介质不能从电磁阀或从出口流出。

阀体可以在电磁阀中特别是通过磁力被调节。在此，阀体优选至少部分地被实施为磁性，从而磁力可作用在阀体上。然而磁力也可替代地作用在与阀体连接的磁性元件上。在这种情况下，阀体也可实施为非磁性。磁力优选地由一个或多个电线圈(也可称为电磁体)产生。在此，磁力取决于流过一个或多个电线圈的电流。如果在下文中提到电流强度，则该电流强度指流过一个或多个电线圈的电流的电流强度。

阀体优选地被安装成使得阀体可平移地调节。在此，磁力优选地沿第一方向定向。而回复力优选地沿与第一方向相反的第二方向作用在阀体上。回复力特别是可由弹簧产生。取决于(流过一个或多个电线圈的电流的)电流强度，磁力占主导(从而产生沿第一方向的合力)，或弹力占主导(从而产生沿第二方向的合力)。

阀体优选地可以在第一止挡和第二止挡之间调节。在此，阀体在第一位置中优选地贴靠在第一止挡处，并且在第二位置中优选地贴靠在第二止挡处。阀体特别是可通过各个相应的保持电流强度被保持在止挡处。例如，可通过施加为零的第一保持电流强度将阀体保持在一个位置。由此，仅作用有回复力，其将阀体压抵在相应的止挡上。类似地，第一保持电流强度也可以不为零，但电流强度值被定量为小到使得回复力大于磁力。在另一位置中，可以利用非零的第二保持电流强度来保持阀体，该电流强度产生与回复力反向的数值更大的磁力，从而将阀体保持在相应的止挡处。

为了在第一位置和第二位置之间切换电磁阀(即从第一位置到第二位置或从第二位置到第一位置)，将改变流过一个或多个电线圈的电流。在此，在切换时或为了切换而流过一个或多个电线圈的电流应被称为开关电流。开关电流也可以具有为零的电流强度。

在所说明的方法的步骤a)中，将开关电流设置成预通电电流强度达第一时间段，在该预通电电流强度下阀体保持在当前位置。

阀体保持在当前位置意味着预通电电流强度太弱以致于无法引起电磁阀的切换。根据所述方法，如果阀体在进行切换之前例如处于第一位置，则即使在将开关电流设置成预通电电流强度的情况下阀体也保持在第一位置。

第一时间段的长度优选地在1至100毫秒的范围内，特别是在5至10毫秒的范围内。

在所述方法的步骤b)中，将开关电流设置为第一切换电流强度达第二时间段，该第一切换电流强度引起阀体的切换运动。

第一切换电流强度特别是被设置为使得由一个或多个电线圈产生的磁力和回复力的合力沿着使阀体移动以进行切换的方向起作用。

在将电磁阀从电磁阀的打开位置切换到电磁阀的关闭位置时，第一切换电流强度特别是可以为第一关闭电流强度。在将电磁阀从电磁阀的关闭位置切换到电磁阀的打开位置时，第一切换电流强度特别是可以为第一打开电流强度。

通过将开关电流设置为预通电电流强度，可使得随后(通过在步骤b)中施加第一切换电流强度来引起)的切换过程特别可靠地进行。切换过程特别是可以不受电源电压或电源电流强度的波动的影响。例如，如果将开关电流直接从保持电流强度切换到第一切换电流强度，则诸如感应效应之类的各种效应可能导致切换电流在时间延迟之后才达到第一切换电流强度。在此，开关电流的时间曲线特别是可通过以下方式平坦化，即，使得开关电流不是(如所期望的)阶跃式地从保持电流强度突然变化到第一切换电流强度，而是连续地变化。在以这种方式平坦化的开关电流曲线中，仅在第一时间段的一部分中以第一切换电流强度施加开关电流。对于电磁阀的切换，第一时间段的该部分可能太短。为了考虑平坦化的开关电流曲线，原则上可相应地延长第一时间段。然而应注意的是，在不同条件下，开关电流可不同地平坦化。电源电压网络对电源电压以及进而对开关电流的各种影响可能导致开关电流在电源电压网络的不同运行情况下被不同地平坦化。然而，为了实现特别可靠的切换，首先将开关电流设置为预通电电流强度。由此，变化到第一切换电流强度的跃变特别小，使得开关电流曲线的平坦化可仅在特别短的时间段内发生，从而对电磁阀的切换仅有特别小的影响。

电磁阀优选地与控制器连接，该控制器旨在和设置用于执行所述方法。控制器优选地特别是具有输入端，通过该输入端可接收用于切换电磁阀的请求。该输入端可以包括用于用户操作的用户界面和/或用于与电子系统连接的接口。控制器特别是可以与机动车的电子设备连接。此外，控制器优选地与电磁阀的一个或多个电线圈连接，其中，通过控制器可以设定流过该一个或多个电线圈的电流。

在该方法的优选实施方式中，第二时间段的长度被定量为使得在第二时间段之后电磁阀的切换尚未完成。

在切换电磁阀时，阀体特别是可以在整个第二时间段内加速。第二时间段持续的时间越长，即阀体通过切换电流强度加速的持续时间越长，则阀体的切换运动的速度、即阀体从第一位置移动到第二位置或从第二位置移动到第一位置的速度就越大。如果阀体以特别高的速度撞击相应的止挡，则这可能会被感觉为令人不舒服的大声噪音(特别是砰砰声)。为了防止或至少减少在阀体撞击止挡时产生的这种撞击声，仅在第二时间段内施加切换电流强度，该时间段被定量为使得在第二时间段之后电磁阀的切换尚未完成。电磁阀通过切换电流强度的加速优选地仅持续切换所需的时间。在第二时间段结束之后，阀体特别是可以通过惯性即使在没有进一步加速的情况下朝相应止挡的方向继续运动，从而切换过程在第二时间段之后可以完成。

在一个优选的实施方式中，该方法还包括以下方法步骤：

c)将开关电流调节至衰减电流强度达第三时间段，该衰减电流强度适配切换运动的速度。

特别是可通过以下方式特别好地防止或至少减少噪声的产生，即，阀体在撞击相应的止挡之前被制动。这特别是可以根据步骤c)来进行。在此，衰减电流强度优选地(特别是还与切换电流强度、第二时间段和第三时间段的持续时间互相配合)被定量为使得根据步骤b)加速的阀体以特别低的速度到达相应的止挡，从而产生的噪音特别低。

在该方法的另一优选的实施方式中，通过存在开关电流具有高于上限电流强度的电流强度，电磁阀可以从第一位置切换到第二位置，其中预通电电流强度低于上限电流强度。

如果具有上限电流强度的电流流过一个或多个电线圈，则在回复力和磁力之间将达到力平衡。在高于上限电流强度的电流强度下，阀体优选地处于第二位置或者移动到第二位置(特别是如果阀体先前处于第一位置并且这样的电流强度存在的时间还不够长)。

特别是在电磁阀从第一位置切换到第二位置时，预通电电流强度低于上限电流强度是有利的。由此，预通电电流强度尚未启动电磁阀的切换。在从第二位置切换到第一位置时，选择至少低于上限电流强度的预通电电流强度也是有利的。否则，在设置第一切换电流强度时会在开关电流中出现特别大从而特别不利的跳变(这特别是可能导致开关电流曲线的特别强烈的平坦化)。

在该方法的另一优选的实施方式中，预通电电流强度为上限电流强度的至少90％，优选为至少95％。

在该实施方式中，预通电电流强度被选择为刚好低于上限电流强度。这特别是在电磁阀从第一位置切换到第二位置时是有利的。尽管这样选定的预通电电流强度尚未启动电磁阀从第一位置到第二位置的切换，但预通电电流强度已接近这种切换所需的上限电流强度。由此，在设置第一切换电流强度时在开关电流中出现特别小的跳变。

在该方法的另一优选的实施方式中，通过存在开关电流具有低于下限电流强度的电流强度，电磁阀可以从第二位置切换到第一位置，其中预通电电流强度高于下限电流强度。

如果具有下限电流强度的电流流过一个或多个电线圈，则在回复力和磁力之间将达到力平衡。在低于下限电流强度的电流强度下，阀体优选地处于第一位置或者移动到第一位置(特别是如果阀体先前处于第二位置并且这样的电流强度存在的时间不够长)。

上限电流强度和下限电流强度优选地彼此间隔开。特别是在阀体的第一位置和第二位置中的磁力大小不同时则可能是这种情况。这例如可能是因为阀体在第一位置和第二位置中与一个或多个电线圈的距离不同。也可在一个止挡或两个止挡处设置用于阀体的保持元件。例如，阀体处的突出部可在止挡处接合在相应的作为保持元件的凹槽中。然而也可考虑的是，上限电流强度和下限电流强度一致。

特别是在电磁阀从第二位置切换到第一位置时，预通电电流强度高于下限电流强度这一事实是有利的。由此，预通电电流强度尚未启动电磁阀的切换。在从第一位置切换到第二位置时，选择至少高于下限电流强度的预通电电流强度也是有利的。否则，在设置第一切换电流强度时会在开关电流中出现特别大从而特别不利的跳变(这特别是可能导致开关电流曲线的特别强烈的平坦化)。

在该方法的另一优选的实施方式中，预通电电流强度至多为下限电流强度的110％。

在该实施方式中，预通电电流强度被选择为刚好大于下限电流强度。这特别是在电磁阀从第二位置切换到第一位置时是有利的。尽管这样选定的预通电电流强度尚未启动电磁阀从第二位置到第一位置的切换，但预通电电流强度已接近这种切换所需的下限电流强度。由此，在设置第一切换电流强度时在开关电流中出现特别小的跳变。

在另一优选的实施方式中，该方法还包括以下方法步骤：

d)将开关电流设置为第二切换电流强度，通过该第二切换电流强度确保进行电磁阀的切换。

如上所述，根据所述方法的步骤a)至c)的电磁阀切换可以在特别低的噪音下进行。为此，阀体以特别低的速度撞击止挡。在阀体的低速下的这种切换可能导致切换过程未完全完成，从而阀体不会通过切换过程而移动(与期望不同)。这特别是可能由于以下事实：在根据所述方法的步骤a)至c)的切换中，即使很小的外部影响也可使阀体除了根据步骤c)的制动之外进一步制动，从而阀体的运动速度不再足以到达相应的止挡。在此，作为外部影响例如可考虑使阀体制动的磁力。阀体也可通过在电磁阀部件(例如其中可移动地安装有阀体的容纳部)处的摩擦而制动。

通过步骤d)可以在以下情况中进行阀的切换，即，阀体未按期望地没有通过根据步骤a)至c)且特别是根据步骤b)的切换过程而移动。为此，在步骤c)之后根据步骤d)将施加第二切换电流强度。如果阀体从第一位置移动到第二位置，则第二切换电流强度优选地高于第一切换电流强度，至少高于上限电流强度。如果阀体从第二位置移动到第一位置，则第二切换电流强度优选地低于第一切换电流强度，至少低于下限电流强度。

第四时间段(特别是结合第二切换电流强度)优选地被设置得足够长，以使得以特别高的概率进行电磁阀的切换(除非已经根据步骤a)至c)如期望地进行了切换)。还可行的是，第四时间段是不受限的，从而施加第二切换电流强度直到再次切换电磁阀为止。这特别是可为以下情况，即不仅对于第二切换电流强度而且对于第一保持电流强度均选择为零的电流强度。

在电磁阀从其打开位置切换成其关闭位置时，第二切换电流强度特别是可以为第二关闭电流强度。在电磁阀从其关闭位置切换成其打开位置时，第二切换电流强度特别是可以为第二打开电流强度。

在该方法的另一优选的实施方式中，至少在步骤d)的持续时间内监控电磁阀的设置。

电磁阀的设置优选地以如下方式被监控，即，检测阀体的位置(例如作为与第一止挡和/或距第二止挡的距离)。作为替代，优选地检测阀体是处于第一位置还是处于第二位置。电磁阀调节的监控特别是可借助于电磁阀处的传感器来进行。该传感器优选地与控制器连接。

步骤d)中的监控(监控阀体的位置)可以特别是通过监控电流梯度来进行。特别是可在流过电线圈的电流的时间曲线中识别电磁阀的切换。为此，必须在电流的理想时间曲线和电流的实际时间曲线之间进行区分。例如，如果对电线圈突然施加或提高电压，则流过线圈的电流以理想的方式突然增大。然而，实际上由于电线圈中的自感应会导致电流的增大有时间延迟。在此，电流特别是按照指数函数增大，并且近似于电流在理想状态下会立即跃升到的值。

阀体优选地被实施为至少部分地有磁性和/或与磁性元件连接，在该磁性元件上可作用有电线圈的磁力。电磁阀体或磁性元件优选地至少部分地位于由电线圈产生的磁场中。在此，电磁阀体或磁性元件的磁导率会影响由电线圈产生的磁场或流过电线圈的电流。如果阀体移动，则流过电线圈的电流将受到感应的影响。基于电磁感应的基本原理，移动的阀体特别是可在线圈中感应出电流，该电流会产生抑制阀体移动的磁场。这特别是意味着，当提高到第二切换电流强度时在阀体移动时(即特别是在电磁阀切换时)，流过电线圈的电流被衰减。这在流过电线圈的电流的时间曲线中表现为伪像。由此，可在电流的时间曲线中识别阀体的切换。

通过在步骤d)的持续期间(即特别是在第四时间段内)监控电磁阀的设置，可以优选地识别出是否根据步骤a)至c)并且特别是根据步骤b)如期望地进行了电磁阀的切换，或者是否在步骤d)中才进行了电磁阀的切换。

在该方法的另一优选的实施方式中，执行多个同类的开关过程，其中，只要在至少一个先前的开关过程中已经识别出在步骤d)中电磁阀的切换，则在随后的开关过程中增大在第二时间段中对阀体的加速。

在该方法的另一优选的实施方式中，执行多个同类的开关过程，其中，只要在至少一个先前的开关过程中已经识别出在步骤d)中电磁阀没有切换，则在随后的开关过程中减小在第二时间段中对阀体的加速。

多个同类的开关过程特别是可理解为，电磁阀在第一位置和第二位置之间反复地来回切换，而无需在电磁阀处进行其他改变。从第一位置到第二位置的切换特别是可类似于从第二位置到第一位置的切换。如果执行多个同类的开关过程，则可通过评估一个或多个先前的开关过程来迭代地(即，例如从一个开关过程到下一开关过程)改善所述方法的参数。在本发明的两个实施方式中，这可通过迭代地调整阀体在步骤b)中(即在第二时间段中)经历的加速度来实现。

阀体的加速度特别是可以通过延长第二时间段来增大，并且可以通过缩短第二时间段来减小。作为替代或附加，可通过调节第一切换电流强度来调节阀体的加速度。在从第一位置切换到第二位置时，可通过增大第一切换电流强度来增大阀体的加速度。在从第二位置切换到第一位置时，可通过减小第一切换电流强度来增大阀体的加速度。

一方面，在步骤b)中阀体的加速度优选地特别低，以使得(通过阀体撞击到相应的止挡)产生的噪声特别低。然而，另一方面，步骤b)中的阀体的加速度优选地至少足够大，以使其足以切换电磁阀(从而不是在步骤d)中才发生切换)。根据本发明的两个实施方式，阀体的加速度可以被迭代地调节，从而可找到一个加速度使得一方面根据步骤a)至c)进行切换，而另一方面产生的噪声也特别低。

如果在多个开关过程中识别出经常在步骤d)中才进行切换，则优选地增大阀体的加速度，以便在随后的开关过程中通常如期望地根据步骤a)至c)并且特别是根据步骤b)进行切换。

如果在多个开关过程中认识出从不是或仅很少在步骤d)中才进行切换，则优选地减小阀体的加速度，以便产生特别低的噪音。

加速度的减小或增大优选地通过调节第一切换电流强度来实现。

迭代调节特别是可通过控制器来进行。为此，优选地在各个开关过程中为控制器特别是提供有关阀体加速度的信息(即特别是第一切换电流强度的大小、第二时间段的持续时间以及有关电磁阀的切换是否在步骤d)中进行的信息)。利用在控制器上安装的相应软件，可从这些信息中确定如何为随后的开关过程选择加速度，其中特别是为之后的开关过程确定第一切换电流强度的大小和第二时间段的持续时间。

另一方面，提出了一种控制器，其中该控制器被设置为执行所述方法。另外，提出了一种计算机程序，其被设置为执行所述方法。此外，提出了一种机器可读的存储介质，在该存储介质上存储有计算机程序。上述方法的特定优点和设计特征可适用于并且可转用到所述控制器、计算机程序和机器可读的存储介质上。

附图说明

借助于附图将更详细地说明本发明的其他细节和实施例，但本发明并不局限于此实施例。

图1示出了电磁阀的示意图，

图2示出了在图1的电磁阀从第一位置切换到第二位置时的示意性的开关电流曲线，

图3示出了在图1的电磁阀从第二位置切换到第一位置时的示意性的开关电流曲线，并且

图4示出了在图1的电磁阀多次从第一位置切换到第二位置时的示意性的开关电流曲线。

具体实施方式

图1示出了具有阀体4的电磁阀1，该阀体4可以在第一止挡16和第二止挡17之间调节。在第一止挡16处，阀体4处于第一位置。在第二止挡17处，阀体4(如在该图中所示)处于第二位置。电磁阀1在入口6和出口7之间具有通道5。通道5在阀体4的(在此示出的)第二位置中被释放，从而电磁阀1被打开。在该情况下，介质可从入口6通过通道5流过阀体4到达出口7，从而从电磁阀1流出。而如果阀体4阻塞通道，则电磁阀1关闭并且介质不可从电磁阀1或从出口7流出。在电磁阀1中布置有电线圈2，其根据流过电线圈的电流向阀体4施加沿第一方向(在此为向上)的磁力。阀体4与弹簧3连接，该弹簧向阀体4施加沿第二方向19(在此为向下)的力。电磁阀1与控制单元15连接，通过该控制单元可切换电磁阀1。为此，图2和图3所示的电流流经电线圈2。

在图2和图3中，分别以时间t(分别以任意单位)绘制了电流强度i。示出了用于将图1的电磁阀1从第一位置切换到第二位置(图2)或从第二位置切换到第一位置(图3)的开关电流8的时间曲线。以理想形式示出了开关电流8。另外，以相对于开关电流8更细的线示出了实际的开关电流21，其中由于自感而引起的变化在时间上有延迟。第一位置对应于第一保持电流强度ia，并且第二位置对应于第二保持电流强度ib。此外还标出了上限电流强度9，其中通过存在开关电流8具有高于上限电流强度9的电流强度，电磁阀1可以从第一位置切换到第二位置。此外，标出了下限电流强度10，其中通过存在开关电流8具有低于下限电流强度10的电流强度，电磁阀1可以从第二位置切换到第一位置。

在图2中，示出了电磁阀1从第一位置到第二位置的切换。在此，电磁阀1直到初始时间点t0都处于第一位置。为此施加第一保持电流强度ia。在开始时间点t0和第一时间点t1之间的第一时间段11中，开关电流8被设置为预通电电流强度i1，在该电流强度下阀体4保持在当前位置(即第一位置)。预通电电流强度i1低于上限电流强度9。此外，预通电电流强度i1为上限电流强度的90％。在此应特别注意的是，为了清楚起见，图2仅示意性地且未精确地被缩放。在第一时间点t1和第二时间点t2之间，在第二时间段12中，开关电流8被设置为第一切换电流强度i2，其将启动阀体4的切换运动。第二时间段12的长度被确定为使得在第二时间段12之后尚未完成电磁阀1的切换。在第二时间点t2和第三时间点t3之间，在第三时间段13中，将开关电流8设置为衰减电流强度i3，该衰减电流强度将调节、特别是降低切换运动的速度。这可减小在阀体4撞击第二止挡17时产生的噪音。在第三时间点t3和第四时间点t4之间，在第四时间段14中，将开关电流8设置为第二切换电流强度l4，由此确保进行电磁阀1的切换。在第四时间点t4之后，电磁阀1处于第二位置。因此施加有第二保持电流强度ib。

在图3中，示出了电磁阀1从第二位置到第一位置的切换。在此，电磁阀1直到初始时间点t0都处于第二位置。为此施加第二保持电流强度ib。在开始时间点t0和第一时间点t1之间的第一时间段11中，开关电流8被设置为预通电电流强度i1，在该电流强度下阀体4保持在当前位置(即第二位置)。预通电电流强度i1高于下限电流强度10。此外，预通电电流强度i1为下限电流强度的110％。在此应特别注意的是，为了清楚起见，图3仅示意性地且未精确地被缩放。在第一时间点t1和第二时间点t2之间，在第二时间段12中，开关电流8被设置为第一切换电流强度i2，其将启动阀体4的切换运动。第二时间段12的长度被确定为使得在第二时间段12之后尚未完成电磁阀1的切换。在第二时间点t2和第三时间点t3之间，在第三时间段13中，将开关电流8设置为衰减电流强度i3，该衰减电流强度将调节、特别是降低切换运动的速度。这可减小在阀体4撞击第一止挡16时产生的噪音。在第三时间点t3和第四时间点t4之间，在第四时间段14中，将开关电流8设置为第二切换电流强度l4，由此确保进行电磁阀1的切换。在第四时间点t4之后，电磁阀1处于第一位置。因此施加有第一保持电流强度ia。在此，第二切换电流强度i4和第一保持电流强度ia都等于零。这意味着阀或阀体(仅)通过回复力保持在第一位置，并且磁体在第一位置不施加力。然而，在此示出了第四时间段14和第四时间点t4，以便阐明与图2的比较。

不仅在电磁阀1从第一位置切换到第二位置(图2)时，而且在电磁阀1从第二位置切换到第一位置(图3)时，都在第四时间段14期间监控电磁阀1的调节。如果执行多个同类的开关过程，只要在先前的开关过程中在第四时间段14中才识别出电磁阀1的切换，则可以在随后的开关过程中增大在第二时间段12中对阀体4的加速。而如果在第四时间段14中未识别出切换，则可以在随后的开关过程中减小在第二时间段12中对阀体4的加速。

图4示出了在图1的电磁阀1多次从第一位置切换到第二位置时的示意性的开关电流曲线。在此示出了三次切换过程，其(如通过点所示)不是彼此紧邻地进行。与图2中一样，在此相对于电压t绘制了电流i，并且示出了实际开关电流21。在左侧和右侧示出的切换过程中，电磁阀1如期望地被切换。而在中间的切换过程中，在实际开关电流21中可以看到伪像20。伪像20是基于电磁感应由于阀体4的运动(即由于电磁阀1的切换)而产生。该伪像20表明，电磁阀1仅由于第二切换电流强度i4才被切换。