用于监测磁性活塞泵的方法与流程

文档序号:17296084发布日期:2019-04-03 04:24阅读:200来源:国知局
用于监测磁性活塞泵的方法与流程

这种方法从现有技术中已知。已知方法的缺点是,它们需要很大的计算量,以便提供监测操作所需的数据,而无需与此同时提供可靠的数据。

特别地,磁性活塞泵可以用作计量系统的一部分,例如在用于选择性催化还原(英文:selectivecatalyticreduction,缩写:scr)的催化器中,即所谓的scr催化器中使用。这种催化器用于降低车辆发动机、燃烧设备、垃圾焚烧设备、工业设备等的氮氧化物排放。为此,将还原剂注入到排气系统。氨或氨溶液或其它的还原剂用作还原剂。由于车辆中携带氨不安全,因此特别是根据din70070使用尿素浓度通常为32.5%的尿素水溶液。当温度超过150摄氏度时,在废气中尿素会分解成气态的氨和co2。尿素分解的参数主要是时间(汽化时间和反应时间)、温度和注入的尿素溶液的液滴大小。在这些scr催化器中,通过选择性催化还原使氮氧化物的排放降低90%左右。

基于现有技术,本发明的任务在于,对前述类型的方法进行改进,特别是进一步发展,使得实现对磁性活塞泵的操作的可靠的监测,其中确定用于监测磁性活塞泵所需的数据的计算量应减少。

根据本发明,该任务通过根据权利要求1的方法得以解决。本发明有利的改进方案在从属权利要求中进行说明。

在用于监测磁性活塞泵的操作的方法中,在该磁性活塞泵中,活塞执行具有运动开始和运动结束的电磁驱动的冲程运动,其中冲程运动由布置在活塞上的电枢借助电磁场来启动,该电磁场通过向至少一个线圈通以线圈电流来产生,其中该通电具有接通时刻和切断时刻,特别有利的是,冲程运动的运动开始和/或运动结束通过以下步骤来确定:

-测量和检测实际的线圈电流;

-计算和检测从通电的接通时刻开始在指定的时间段内的存储的线圈电流和实际的线圈电流之间的差值;

-评估该差值,以确定电磁驱动的冲程运动的运动开始和/或运动结束。

存储的线圈电流可以根据环境参数电压和/或接通持续时间和/或pwm和/或电阻和/或电感来相应地重新计算。在这种情况下,可以在运行时计算和调整存储的线圈电流。

在此,术语电磁驱动的冲程运动是指磁性活塞泵的活塞的下止点(ut)和上止点(ot)之间的单一的冲程运动。这意味着活塞在进气冲程期间或在输送冲程期间的冲程运动。进气冲程描述活塞从上止点(oberertotpunkt)到下止点(unterertotpunkt)的运动,在上止点时活塞行进到止动块上,因此对于介质可用的活塞空间接近于零,在下止点时为吸入的介质提供最大的活塞空间。术语输送冲程是指活塞从下止点到上止点的相反的运动,其中介质从活塞空间经由压力管路被输送出来。磁性活塞泵的冲程容积被定义为活塞空间,该冲程容积用于吸入和输送介质。活塞空间由气缸提供。根据本发明的方法既可以应用在具有一个气缸的磁性活塞泵上,也可以应用在具有多个气缸的磁性活塞泵上,其中在每个气缸内每个活塞是可移动的,并且可以根据本发明进行监测。待计量的介质是液体。

在磁性活塞泵中,至少一个线圈被定位成使得电枢位于由线圈产生的电磁场内,从而使得与电枢动力学耦合的活塞由于电磁场施加到电枢上的磁力在气缸内移动。特别地,可以布置多个线圈,这些线圈可以一起或交替地产生电磁场。

在单个冲程期间,活塞的运动开始和运动结束的各个时刻被理解成运动开始和运动结束。因此,根据本发明,对磁性活塞泵的操作的监测基于确定活塞的运动开始和/或运动结束,从所确定的运动开始和/或运动结束可以推断出冲程运动和磁性活塞泵的操作。

磁性活塞泵中的线圈电流被周期性地接通和断开。也就是说,一直会重复通电,其中用于单个冲程的每次通电都具有接通时刻和切断时刻。每次通电期间,即接通时刻和切断时刻之间的时间,被称为控制周期。在控制周期期间,分别发生活塞冲程或单个冲程运动。特别地,反向冲程运动可以机械地例如通过弹簧来启动。

在这种磁性活塞泵的操作中,可以在待输送的流体内形成气泡,这些气泡会干扰操作并影响输送量。因此,各冲程的计量可能会有所不同。此外,在磁性活塞泵操作时还可能出现,电枢卡住或者仅执行部分冲程而非全部冲程。在这种情况下,特别地,部分冲程可以归因于磁性活塞泵或计量管线内的反压力过高。

所描述的误差可以基于根据本发明的用于监测磁性活塞泵的操作的方法通过评估冲程运动来确定,因为运动开始和/或运动结束的时刻由于诸如气泡的可能的误差和/或电枢卡住和/或执行部分冲程而与无故障操作时发生的时刻不同。然而,为了实现对冲程运动的这种监测,需要尽可能准确且可靠地确定冲程运动的运动开始且特别是运动结束。

借助于根据本发明的方法,可以及早识别出可能的操作误差和缺陷。尽可能准确地确定冲程运动的运动开始和/或运动结束对这种监测起决定性作用。基于这些数据,可以直接地或间接地通过确定其它数据(例如,冲程运动的运行时间或活塞速度)确定可能的误差。

根据本发明,通过以下步骤确定运动开始和/或运动结束。实际线圈电流在离散时间步骤中进行测量和检测。特别地,在以脉冲宽度调制的方式对线圈的通电进行控制的情况下,可以在以脉冲宽度调制的方式控制电流时在单个pwm脉冲期间多次(例如,两次)测量实际线圈电流。

计算和检测从通电的接通时刻开始在指定的时间段内的存储的线圈电流和实际的线圈电流之间的差值。也就是说,计算和检测以单个控制周期的接通时刻开始。在此,计算和检测按时间顺序正向地进行。然而,特别地,在确定运动结束时在时间上反向地执行差值的计算可以是有利的,其中从较晚的时刻到较早的时刻计算和检测差值,以便通过这种方式来减少计算量。

在这种情况下,存储的线圈电流可以特别地在对应于所测量的实际的线圈电流的步骤的离散时间步骤中被存储在数值表中,或者可以通过算法来计算。所存储的(或计算的)线圈电流取决于电感、欧姆电阻(线圈、馈电线、开关晶体管)、实际的工作电压以及实际的占空比。而电感又取决于活塞的位置(下止点,上止点)以及实际的线圈电流。

特别地,指定的时间段可以对应于从通电的接通时刻到切断时刻的时间,其中可替代地,指定的时间段也可以缩短或延长。

最后,对差值进行评估以确定冲程运动的运动开始和/或运动结束。在此,差值曲线以如下方式进行评估,使得在重复冲程运动时可以实现对冲程运动的运动开始和/或运动结束的可靠且可重复的确定。由此,使影响保持在最小限度,该影响可能是由电流测量中的噪声和/或控制设备中可能存在的偏差引起的。在此,特别地,差值的曲线可以基于极限值和/或极值和/或零点来进行评估。

在此,特别地,根据本发明的监测可以在每个单独的控制周期期间进行或者限于所选择的控制周期。特别地,由此确定的数据可以被存储和/或实时处理,并且如果需要可以用于触发误差信息。特别地,可以对每第n次的冲程运动进行监测,其中n≥1。例如,可以对每第一百次的冲程运动进行监测。n可以任意指定,和/或可以在确定误差时进行更改,使得可以在误差出现并确定误差时从时钟监测转换成持续监测。特别地,冲程运动可以在磁性活塞泵的操作开始之后以指定的时间间隔进行监测。此外,计算量保持得很小。

通过根据本发明的方法,可以可靠地确定冲程运动的运动开始和/或运动结束。在这种情况下,利用该效果,即电枢在泵或气缸内相对于线圈的运动以及其位置使线圈内的电流升高和/或电流减少延迟,并从而得出存储的线圈电流和实际的线圈电流之间待计算的差值。该方法针对电流测量中的不精确性具有鲁棒性,这些不精确性可以特别地由电流测量中的噪声和/或控制设备中存在的偏差引起。偏差在任何电子元件中都有可能出现,并妨碍对数值进行无误差测量。通过该方法降低了各个可能的测量误差在很大程度上使监测的结果失真的风险。同样,该方法针对致动器的电感和线圈电阻方面的串联公差(serientoleranzen)具有鲁棒性。

特别地,当在运动开始的确定的时刻与存储的理论值(sollwert)不同时,在运动开始的确定的时刻较早的情况下,可以推断出待输送的流体内有气泡或引起反向冲程运动的弹簧有损耗。情况就是这样,因为不同于液体,气体是可压缩的。在运动开始的确定的时刻较晚的情况下,可以特别地推断出电枢卡住。

特别地,当运动结束的确定的时刻与存储的理论值不同时,在运动结束的确定的时刻较早的情况下,可以推断出执行的只是部分冲程而非全部冲程和/或待输送的流体内有气泡。在运动结束的确定的时刻较晚的情况下,可以特别地推断出电枢卡住。

优选地,通过确定冲程运动的运动开始和运动结束来计算冲程运动的运行时间和/或平均速度。由此,可以特别容易地识别出在磁性活塞泵操作时可能出现的误差。在这种情况下,运行时间是冲程运动的确定的运动开始和确定的运动结束之间的时间。在这种情况下,平均速度被理解为下止点和上止点之间的活塞行程与运行时间的商数。在此,计算量保持得很小,因为计算的不是冲程运动的瞬时速度,而是冲程运动的平均速度。

例如,在待输送的流体内形成气泡的情况下或在执行部分冲程的情况下,冲程运动的运行时间可以低于理论值,而冲程运动的平均速度可以高于理论值。然而,在电枢卡住的情况下,冲程运动的运行时间可以高于理论值,而冲程运动的平均速度可以低于理论值。冲程运动的运行时间和/或平均速度的计算实现了简单方法和方式的监测。

优选地,通过以下步骤确定冲程运动的运动开始:

-计算和检测从通电的接通时刻开始在指定的时间段内的第一存储的线圈电流和实际的线圈电流之间的用于确定运动开始的差值;

-在达到用于确定运动开始的差值的第一指定的极限值时确定第一时刻;

-在达到用于确定运动开始的差值的第二指定的极限值时确定第二时刻;

-将穿过第一确定的时刻和用于确定运动开始的差值的第一指定的极限值以及穿过第二确定的时刻和用于确定运动开始的差值的第二指定的极限值的直线外推到用于确定运动开始的差值的零点;

-计算在用于确定运动开始的差值的外推的零点处的时刻,并将该时刻确定为冲程运动的运动开始。

计算和检测从通电的接通时刻开始在指定的时间段内的存储的线圈电流和实际的线圈电流之间的用于确定运动开始的差值。也就是说,计算从单个控制周期的接通时刻开始。

在这种情况下,第一存储的线圈电流取决于活塞或电枢的初始位置,并且可以特别在对应于所测量的实际的线圈电流的步骤的离散时间步骤中被存储在数值表中,或者可以通过算法来计算。特别地,该算法在此可以根据电枢的初始位置来考虑线圈的通电和电感。特别地,指定的时间段可以是从通电的接通时刻到切断时刻的时间,其中特别地,指定的时间段也可以缩短或延长。

在这种情况下,特别地,第一存储的线圈电流可以基于线圈的通电、pwm和电感根据电枢的初始位置来计算。第一存储的线圈电流取决于电感、欧姆电阻(线圈、馈电线、开关晶体管)、实际的工作电压以及实际的占空比。而电感又取决于活塞的位置(下止点,上止点)以及实际的线圈电流。

在达到用于确定运动开始的差值的第一指定的极限值时确定第一时刻。此后,在达到用于确定运动开始的差值的第二指定的极限值时确定第二时刻。特别地,用于确定运动开始的差值的第一指定的极限值和/或用于确定运动开始的差值的第二指定的极限值可以确定为与用于确定运动开始的差值的极值成比例或者采用所存储的值为基础。从而得出两个数据点,其中从第一时刻和用于确定运动开始的差值的第一指定的极限值中得出第一数据点,从第二时刻和用于确定运动开始的差值的第二指定的极限值中得出第二数据点。

将穿过这两个数据点的直线进行外推。计算该直线与差值的零线(nulllinie)的交点并将其解释为运动开始的时刻。

由此,可以可靠地确定冲程运动的运动开始。此外,在这种情况下,计算量还保持得很小。利用该效果,即电枢在泵内的运动以及其位置使线圈内的电流升高和/或电流减少延迟并从而得出第一存储的线圈电流和实际的线圈电流之间待计算的差值。由于通过穿过两个数据点的外推来确定运动开始,因此该方法针对不精确性具有是鲁棒性,这些不精确性特别地由电流测量中的噪声和/或控制设备中存在的偏差引起。另外,可以根据需要对电流信号进行平均和/或滤波。通过这种方式,降低了各个可能的测量误差在很大程度上使确定的结果失真的概率。此外,通过根据本发明的方法,待确定的运动开始并非在很大程度上依赖于电流测量的精度。因此,可以以可靠的方式识别出现的操作误差。此外,用于确定运动开始的计算量保持得较小,因为没有复杂的公式,特别是不用对电流曲线的求导进行计算,而是在两个数据点之间进行简单的外推即可。

优选地,在确定了运动开始的时刻之后结束计算和/或评估用于确定运动开始的差值。计算和/或评估用于确定运动开始的差值是指用于确定运动开始的步骤。通过这种方式,可以进一步减少方法的计算量。然后可以在下一个控制动周期或下一个选定的控制周期期间应用这些步骤或该方法。

优选地,冲程运动的运动结束通过以下步骤来确定:

-计算和检测从通电的接通时刻开始的第二存储的线圈电流和实际的线圈电流之间的用于确定运动结束的差值;

-确定所计算的差值的曲线的第一极值;

-按时间顺序在第一极值之后,在达到用于确定运动结束的差值的第三指定的极限值时确定第三时刻;

-按时间顺序在第一极值之后,在达到用于确定运动结束的差值的第四指定的极限值时确定第四时刻;

-将穿过第三确定的时刻和用于确定运动结束的差值的第三指定的极限值以及穿过第四确定的时刻和用于确定运动结束的差值的第四指定的极限值的直线外推到所外推的直线与用于确定运动结束的差值的指定偏差,并在达到该指定的偏差时计算时刻,以及

-将该时刻确定为冲程运动的运动结束。

在这种情况下,第二存储的线圈电流取决于活塞或电枢的结束位置,并且可以特别在对应于所测量的实际的线圈电流的步骤的离散时间步骤中被存储在数值表中或者可以通过算法来计算。

因此,第二存储的线圈电流是不同于第一存储的线圈电流的另一存储的线圈电流,因为该第二存储的线圈电流取决于电枢的结束位置,而第一存储的线圈电流取决于电枢的初始位置。

特别地,在这种情况下,第二存储的线圈电流可以根据电枢的结束位置来考虑线圈的通电和电感。第二存储的线圈电流取决于电感、欧姆电阻(线圈、馈电线、开关晶体管)、实际的工作电压以及实际的占空比。而电感又取决于活塞的位置(下止点,上止点)以及实际的线圈电流。

在这种情况下,按时间顺序在差值的第一确定的极值之后,确定了差值的第三指定的极限值和第三时刻形式的以及第四指定的极限值和第四时刻的形式的两个数据点。

通过这两个数据点确定直线。然后计算这样时刻,在该时刻时所确定的直线具有与用于确定运动结束的差值的指定偏差。该时刻被确定为运动结束。

特别地,指定的时间段可以是从接通时刻到切断时刻的时间,其中可替代地,指定的时间段也可以缩短或延长。

优选地,冲程运动的运动结束通过以下步骤来确定:

-计算和检测从通电的接通时刻开始的第二存储的线圈电流和实际的线圈电流之间的用于确定运动结束的差值;

-计算从通电的接通时刻开始的用于确定运动结束的差值的极值;

-按时间顺序在最后确定的极值之后,计算用于确定运动结束的差值的梯度;

-计算梯度达到指定的极限值时的时刻;

-将该时刻确定为冲程运动的运动结束。

关于存储的第二线圈电流的前述说明在此相应地适用。

优选地,冲程运动的运动结束通过以下步骤来确定:

-计算和检测从通电的接通时刻开始的第二存储的线圈电流和实际的线圈电流之间的用于确定运动结束的差值;

-计算从线圈电流的切断时刻开始的用于确定运动结束的差值的梯度;

-与时间顺序相反地评估从线圈电流的切断时刻开始的所计算的梯度;

-计算第一确定的极值时的时刻,并将该时刻确定为冲程运动的运动结束。

在此,前述说明在第二存储的线圈电流方面相应地适用。

在这种情况下,特别地,对从线圈电流的切断时刻开始的用于确定运动结束的差值的梯度进行计算可以在时间上正向地进行,也可以在时间上反向地进行。情况就是这样,因为这与确定第一极值无关。

术语从线圈电流的切断时刻开始与时间顺序相反地评估所计算的梯度意味着,所计算的梯度的评估以线圈电流的切断时刻开始,并且在时间顺序上反向地进行。在图形化地观察所计算的差值曲线时,这可能意味着,构成时间轴的横坐标的评估在时间上从右向左移。这在减少计算量时提供了其它优点,因为通常在时间上比在通电的接通时刻更接近线圈电流的切断时刻的运动结束在第一确定的极值处得以确定。

因此,在这种情况下,第一确定的极值是这样的极值,该极值在时间上正向观察时可以被称为最后的极值。

优选地,所描述的方法之一被于确定冲程运动的运动结束。

优选地,在确定了运动结束之后停止计算和/或评估用于确定运动结束的差值。计算和/或评估用于确定运动结束的差值是指用于确定运动结束的步骤。通过这种方式,可以进一步减少方法的计算量。然后可以在下一个控制周期期间或在下一个选定的控制周期期间应用这些步骤或该方法。

优选地,根据线圈的电感调整存储的线圈电流,特别是第一存储的线圈电流和/或第二存储的线圈电流。换句话说,第一存储的线圈电流和/或第二存储的线圈电流根据线圈的电感,特别是通过校正因子来进行调整。线圈的电感是指特别地取决于电枢的位置的线圈连同电枢。由此,可以考虑由于环境条件而变化的参数。

特别地,第一存储的线圈电流可以调整成使得在运动开始之前用于确定运动开始的差值接近于零。

优选地,根据线圈或整个电路(线圈、馈电线、控制设备)的电感和电阻来调整存储的线圈电流,特别是第一存储的线圈电流和/或第二存储的线圈电流。换句话说,根据包括线圈的电路的电阻借助校正因子来调整第一存储的线圈电流和/或第二存储的线圈电流。在此,电路除了线圈外还包括通向线圈的馈电线以及控制设备。线圈的电阻取决于线圈的温度。因此,特别地,线圈的温度可以通过在所执行的调整中所应用的校正来确定。因此,反过来也可以测量线圈的温度,并优选地根据所测量的温度值来调整第一存储的线圈电流和/或第二存储的线圈电流。基于以这种方式调整的运动时间检测,使主要参数遵循该过程,使得即使在环境条件变化的情况下也可以实现稳定的或恒定的输送量。

特别地,第一存储的线圈电流可以调整成使得用于确定运动开始的差值和/或用于确定运动结束的差值在将近切断时刻处,特别是在通电的切断时刻期间或之后,接近于零。

由此,实现了使所存储的线圈电流,特别是第一存储的和/或第二存储的线圈电流适于环境条件,特别是线圈连同电枢的温度和/或电感。

特别地,可以根据所测量的线圈的温度对第一存储的线圈电流和/或第二存储的线圈电流进行调整。

优选地,基于经调整的运动时间检测,磁性活塞泵的操作的参数遵循该过程,使得即使在环境条件变化的情况下也可以输送恒定的输送量。

优选地,根据确定的活塞运行时间和/或根据确定的平均活塞速度和/或根据包括线圈的电路的电阻特别地以脉冲宽度调制的方式对线圈的通电进行调节。在这种情况下,除了线圈外,该电路还包括通向线圈的馈电线以及控制设备。在这种情况下,调节在闭合的调节电路内进行。特别地,线圈的通电可以以脉冲宽度调制的方式实现。

可替代地或附加地,对线圈的通电的调节也可以根据通过该方法确定的运动开始和/或运动结束的时刻来进行,特别是根据确定的运动开始和/或运动结束的时刻和存储的运动开始和/或运动结束的时刻之间的偏差来进行。通过这种调节可以减少磁性活塞泵的可能计量波动。因此,每次冲程的计量可以保持在恒定的水平。

特别地,可替代地或附加地,对线圈的通电的调节可以根据线圈的温度来进行。在这种情况下,该调节在闭合的调节电路内进行。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并在下面进行说明。其中:

图1a示出了第一操作状态下的磁性活塞泵的示意图;

图1b示出了第二操作状态下的磁性活塞泵的示意图;

图2示出了第一存储的线圈电流和实际的线圈电流之间的差值的曲线以及用于基于该曲线来确定运动开始的评估方法;

图3示出了第二存储的线圈电流和实际的线圈电流之间的差值的曲线以及用于基于该曲线来确定运动结束的第一评估方法;

图4示出了第二存储的线圈电流与实际的线圈电流之间的差值的曲线以及用于基于该曲线来确定运动结束的第二评估方法;

图5示出了第二存储的线圈电流和实际的线圈电流之间的差值的曲线以及用于基于该曲线来确定运动结束的第三评估方法。

附图图示是示意性的,且不是按比例的。数值应示例性地进行理解。

图1a和图1b示意性地示出了处于两种不同的操作状态下的磁性活塞泵1。该磁性活塞泵具有围绕气缸5缠绕的线圈4、活塞2、电枢3和出口6。在图1a中,活塞2位于下止点,且因此表示用于待输送的流体的气缸5的最大活塞空间。在这种情况下,气缸5被填充有待输送的流体。如果现在线圈被通电,则借助线圈4产生电磁场,该电磁场启动电枢3与活塞2一起执行冲程运动并在此期间将待输送的流体输送经过出口6。因此,根据图1a的状态示出了冲程运动的运动开始的时刻之前或期间的活塞。

在图1b中,活塞2位于上止点。在这种情况下,理想情况下待输送的流体将完全从气缸5经由出口6被输送出来。因此,根据图1b的状态示出了在冲程运动的运动结束的时刻之后或期间的活塞。

图2以图表示出了第一存储的线圈电流和实际的线圈电流之间的用于确定运动开始ta的差值la的曲线。在x轴上记录了以秒为单位的时间t,在y轴上记录了第一存储的线圈电流和实际的线圈电流之间的用于确定运动开始ta的以安培为单位的差值la。

在此,对从通电的接通时刻开始在指定的0到0.015秒的时间段内的第一存储的线圈电流和实际的线圈电流之间的用于确定运动开始ta的差值la的曲线进行检测和绘制。在此,指定的时间段对应于0.015秒的单个控制周期。也就是说,用于执行单个冲程运动的线圈的通电持续时间为0.015秒。根据图2的图表,通电在0秒时开始,因此在0.015秒时结束。

在这种情况下,第一存储的线圈电流取决于初始位置,并且在对应于采样并从而对应于所测量的实的线圈电流的步骤的离散时间步骤中被存储在数值表中。

在这种情况下,第一存储的线圈电流基于线圈的通电和电感根据电枢的初始位置来计算。第一存储的线圈电流取决于电感、欧姆电阻(线圈、馈电线、开关晶体管)、实际的工作电压以及实际的占空比。而电感又取决于活塞的位置(下止点、上止点)以及实际的线圈电流。在该实施例中,第一存储的线圈电流根据线圈的电感进行调整。在这种情况下,使用校正因子,由此直接在开始记录之后但在运动开始之前将用于确定运动开始的差值la校准为零。

在达到用于确定运动开始ta的时刻的差值la的第一指定的极限值la1时,确定第一时刻ta1。此后,在达到用于确定运动开始ta的差值la的第二指定的极限值la2时,确定第二时刻ta2。用于确定运动开始ta的差值la的第一指定的极限值la1和用于确定运动开始ta的差值la的第二指定的极限值la2采用所存储的值为基础。从而得出两个数据点,其中从第一时刻ta1和用于确定运动开始ta的差值la的第一指定的极限值la1得出第一数据点,从第二时刻ta2和用于确定运动开始ta的差值la的第二指定的极限值la2得出第二数据点。

将穿过这两个数据点的直线外推到用于确定运动开始ta的差值la的零点。换句话说,确定由这两个数据点确定的直线,该直线穿过用于确定运动开始ta的差值la的曲线的零点。

最后,计算在用于确定运动开始ta的差值la的外推的零点处的时刻ta并将该时刻确定为冲程运动的运动开始ta。

由此可以可靠地确定冲程运动的运动开始ta。此外,在这种情况下,计算量还保持得很小,因为没有复杂的公式,特别是电流曲线的求导需要计算,而是在两个数据点之间进行简单的外推即可。

图3至图5以图表分别示出了第二存储的线圈电流和实际的线圈电流之间的用于确定运动结束tea、teb、tec的时刻的差值le的曲线。在x轴上记录了以秒为单位的时间t,在y轴上记录了第二存储的线圈电流和实际的线圈电流之间的用于确定运动结束tea、teb、tec的以安培为单位的差值le。

在图3至图5中,对从通电的接通时刻开始在指定的0到0.015秒的时间段内的第二存储的线圈电流和实际的线圈电流之间的用于确定运动结束的差值le的曲线进行检测和绘制。在此,指定的时间段对应于0.015秒的单个控制周期。也就是说,用于执行单个冲程运动的线圈的通电持续时间为0.015秒。根据图表,通电在0秒时开始并因此在0.015秒时结束。

在这种情况下,第二存储的线圈电流取决于结束位置,并且在对应于采样并从而对应于所测量的实际的线圈电流的步骤的离散时间步骤中被存储在数值表中。

在这种情况下,第二存储的线圈电流基于线圈的通电和电感根据电枢的结束位置来计算。第二存储的线圈电流取决于电感、欧姆电阻(线圈、馈电线、开关晶体管)、实际的工作电压以及实际的占空比。而电感又取决于活塞的位置(下止点,上止点)以及实际的线圈电流。

在图3至图5中,分别绘制了第二存储的线圈电流和实际的线圈电流之间的差值的曲线。下面将根据图3至图5基于差值的曲线对用于确定运动结束的三种可替代的评估方法进行阐述。这三种评估方法也可以附加地应用。所有这三种评估方法的共同之处在于,在第一步骤中对用于确定运动结束tea、teb、tec的第二存储的线圈电流和实际的线圈电流之间的差值le进行计算和检测。

根据图3,在对第二存储的线圈电流和实际的线圈电流之间的用于确定运动结束tea的差值le进行计算和检测之后,确定第一极值le,min1,该极值在本实施例中是最小值。此外,按时间顺序在第一极值le,min1之后,在达到用于确定运动结束tea的差值le的第三指定的极限值le3时,确定第三时刻te3。此外,按时间顺序在第一极值le,min1之后,在达到用于确定运动结束tea的差值le的第四指定的极限值le4时,还确定第四时刻te4。

将穿过第三确定的时刻te3和用于确定运动结束tea的差值le的第三指定的极限值le3以及穿过第四确定的时刻te4和用于确定运动结束tea的差值le的第四指定的极限值le4的直线外推到所外推直线与用于确定运动结束tea的差值le的指定偏差δle,并在达到该指定的偏差δle时计算时刻tea。根据第一评估方法,将该时刻确定为冲程运动的运动结束tea。

在根据图4的第二评估方法中,在对第二存储的线圈电流和实际的线圈电流之间的用于确定运动结束teb的差值le进行计算和检测之后,计算用于确定运动结束teb的差值le的极值。

按时间顺序在最后确定的极值le,max2(在本实施例中为最大值)之后,计算用于确定运动结束teb的差值le的梯度。接着,计算梯度达到指定的极限值δle/t,e时的时刻teb。然后,将该时刻teb确定为冲程运动的运动结束teb。

在根据图5的第三评估方法中,在对第二存储的线圈电流和实际的线圈电流之间的用于确定运动结束的差值le进行计算和检测之后,计算从线圈电流的切断时刻开始的用于确定运动结束tec的差值的梯度。此外,还与时间顺序相反地评估从根据箭头a的线圈电流的切断时刻开始的所计算的梯度。

最后,计算在第一确定的极值le,max1(在本实施例中是最大值)时的时刻tec,并将该时刻tec确定为冲程运动的运动结束tec。

每一个可以通过这种方式确定的运动结束tea、teb、tec的时刻都可以单独地用于进一步的评估,或通过使用运动结束的时刻的另一值求平均值来用于进一步的评估,例如确定活塞运行时间。由此,可以实现活塞泵的操作监测。

参考标记列表

1磁性活塞泵

2磁性活塞

3电枢

4线圈

5气缸

6出口

ta运动开始

tea、teb、tec根据相应的评估方法的运动结束

la第一存储的线圈电流和实际的线圈电流之间的用于确定运动开始的差值

le第二存储的线圈电流和实际的线圈电流之间的用于确定运动结束的差值

la1用于确定运动开始的差值的第一指定的极限值

la2用于确定运动开始的差值的第二指定的极限值

ta1第一确定的时刻

ta2第二确定的时刻

le3用于确定运动结束的差值的第三指定的极限值

le4用于确定运动结束的差值的第四指定的极限值

te3第三确定的时刻

te4第四确定的时刻

le,min1第一极值

δle外推的直线与用于确定运动结束的差值的指定偏差

le,max2最后确定的极值

δle/t,e梯度的指定极限值

le,max1在与时间顺序相反地评估时的第一极值

a评估方向

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