本發(fā)明涉及一種氣體閥和控制氣體閥通流截面的方法。

背景技術(shù)：

對于移動式氣體加熱器，例如在露營車或者休閑艇中使用的氣體加熱器使用氣體閥，用氣體閥來控制流到氣體加熱器的氣體燃燒器的氣體。簡單來說，氣體閥包括設(shè)置有通流截面和閥座的閥體。設(shè)置有閥元件，該閥元件能夠從抵靠閥座并且關(guān)閉通流截面的關(guān)閉位置開始移動進(jìn)入通流截面疏通的打開位置。

閥元件連接到關(guān)聯(lián)有線圈的銜鐵。當(dāng)線圈被激勵(lì)、即提供電流時(shí)，線圈使銜鐵移位，使得閥元件被移動進(jìn)入打開位置。此外，設(shè)置有對銜鐵或者閥元件以如下方式作用的彈簧：當(dāng)線圈未通電時(shí)，使閥元件處于關(guān)閉位置。

從現(xiàn)有技術(shù)中得知，被稱為牽引繞組和保持繞組的兩個(gè)繞組被分配給銜鐵。

牽引繞組用于給銜鐵施加大的力并且使銜鐵抵抗彈簧的作用以閥元件移動進(jìn)入打開位置的方式移位。為了這個(gè)目的，需要提供相對高水平的電流。

在銜鐵被牽引繞組移位進(jìn)入打開位置后，保持繞組用于將銜鐵保持在打開位置。保持銜鐵在打開位置所需要的力小于必須依靠牽引繞組提供的力。因此，提供給保持繞組的電流也必須為相對低的水平，該電流大約為牽引繞組電流的20％。保持繞組不能單獨(dú)將銜鐵移動進(jìn)入打開位置。

當(dāng)將要打開氣體閥時(shí)，向牽引繞組施加一個(gè)短的電流脈沖以牽引銜鐵進(jìn)入打開位置。然后，用恒量電流激勵(lì)保持繞組以長時(shí)間地將銜鐵保持在打開位置。

上述方式的缺點(diǎn)是：歸因于為了打開氣體閥而激勵(lì)牽引繞組用的電流脈沖，銜鐵和閥元件以高速移位進(jìn)入打開位置。這樣做，使得銜鐵和閥元件撞擊止動件，由此整個(gè)系統(tǒng)中產(chǎn)生噪音和機(jī)械振動。

de10216484a1也公開了利用脈寬調(diào)制電流激勵(lì)電磁閥的螺線管。脈沖占空因數(shù)在預(yù)定的時(shí)間減小，使得銜鐵的移位速度減小。然而，這不可能可靠地防止銜鐵以不期望的高速與止動件接觸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是減小在氣體閥開啟過程中產(chǎn)生的噪音。

為了實(shí)現(xiàn)這一目的，根據(jù)本發(fā)明提供一種控制氣體閥的通流截面的方法，所述氣體閥包括設(shè)置有流路的閥體、能夠在關(guān)閉位置和打開位置之間移位的閥元件、銜鐵、線圈、彈簧以及控制電路，其中，設(shè)置有如下步驟以打開所述通流截面：

-所述控制電路利用脈寬調(diào)制的電流激勵(lì)所述線圈，所述脈寬調(diào)制的電流的脈沖占空因數(shù)從初始值開始增大，直到所述銜鐵抵抗所述彈簧的作用而開始移出所述關(guān)閉位置為止；

-在所述閥元件到達(dá)所述打開位置前，所述控制電路減小所述脈沖占空因數(shù)；

-所述控制電路將所述脈沖占空因數(shù)設(shè)定在預(yù)定的保持值，利用所述保持值使所述閥元件保持在所述打開位置。

本發(fā)明基于僅使用單個(gè)線圈來移位閥元件的基本思想，其中線圈被供給可變電流。在打開過程開始時(shí)，提供較高水平的電流，閥元件一開始移動該電流便減小。為了將閥元件保持在打開位置，使用恒定的保持電流。實(shí)際有效的電流通過施加到線圈的電壓的脈寬調(diào)制來設(shè)置。脈寬調(diào)制可以以相對少的費(fèi)用和高的有效性電子實(shí)現(xiàn)。

優(yōu)選地設(shè)置為，以電流傳感器評價(jià)流過線圈的電流，以便檢測銜鐵的移動。這使得可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，用該閉環(huán)控制可以根據(jù)情況減小打開電流。此外，能夠在費(fèi)用少并且沒有外部位置傳感器的情況下監(jiān)測銜鐵何時(shí)開始移動。

優(yōu)選地設(shè)置為，銜鐵一開始向打開位置移動，控制電路便逐漸減小脈沖占空因數(shù)。以這種方式，防止銜鐵在其到達(dá)打開位置前被加速到相對高的速度。特別地，閥元件和銜鐵一克服了靜摩擦并且開始移動，比開始閥元件和銜鐵的任何移動所需的力小的力便足以維持銜鐵到打開位置的移動。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，設(shè)置為，一旦脈沖占空因數(shù)已減小，在脈沖占空因數(shù)最終被設(shè)定在保持值之前，控制電路保持脈沖占空因數(shù)恒定。本實(shí)施方式的特征在于用于設(shè)定脈沖占空因數(shù)的相對簡單的算法。

根據(jù)替代實(shí)施方式，設(shè)置為：一旦脈沖占空因數(shù)已減小，在脈沖占空因數(shù)最終被設(shè)定在保持值之前，控制電路改變脈沖占空因數(shù)。能夠?qū)⒖刂齐娐吩O(shè)置為減小脈沖占空因數(shù)，由此，在朝向打開過程結(jié)束的過程中，作用在銜鐵上的打開力也減小。以這種方式，確保銜鐵和閥元件以相對低的速度達(dá)到完全打開的狀態(tài)。也可以替代地設(shè)置為在打開過程期間增大脈沖占空因數(shù)。以這種方式，可以補(bǔ)償在打開期間增大的彈簧力，使得銜鐵和閥元件以期望的速度移位進(jìn)入完全打開的位置。

關(guān)斷保持電流以便關(guān)閉通流截面。然后，彈簧確保閥元件移回到關(guān)閉位置。

當(dāng)閥將關(guān)閉時(shí)，保持電流可以突然切斷。也可以首先減小保持電流，然后將其完全關(guān)斷。這對于噪音的改善是有利的。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，還提供一種氣體閥，該氣體閥具有：閥元件；閥座，所述閥元件能夠與所述閥座配合以關(guān)閉或者疏通通流截面；彈簧，其對所述閥元件施力使其進(jìn)入關(guān)閉位置；銜鐵，其連接到所述閥元件；線圈，利用所述線圈，所述銜鐵能夠抵抗所述彈簧的作用而被移位進(jìn)入打開位置；控制電路，其能夠提供脈寬調(diào)制信號以激勵(lì)所述線圈；以及電流傳感器，利用所述電流傳感器能夠監(jiān)測流過所述線圈的電流，使得能夠執(zhí)行根據(jù)前述的方法。關(guān)于所得到的優(yōu)點(diǎn)，參考上面給出的示例性的陳述。

附圖說明

在下文中將借助于在附圖中示出的實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行描述。在附圖中：

-圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的氣體閥；和

-圖2示出了圖1中所示的氣體閥在打開和關(guān)閉的過程中流過該氣體閥的線圈的電流的脈沖占空因數(shù)的圖。

具體實(shí)施方式

圖1示出了具有閥體12的氣體閥10，閥體12中設(shè)置有燃燒氣體用的流路14。當(dāng)流路14打開時(shí)，燃燒氣體能夠流過流路14，所述氣體從例如壓縮氣缸經(jīng)由供給管線16提供并且經(jīng)由連接管線18被供給到氣體燃燒器。

閥元件20可移位地布置在閥體12內(nèi)，并且能夠與閥座22(這里示意性地表示為流路14的壁)以這樣的方式配合：當(dāng)閥元件20處于關(guān)閉位置時(shí)，通流截面被流路14關(guān)閉；沒有氣體能夠流過氣體閥10。

連接到閥元件20(或者與其形成為一體)的銜鐵24同樣能夠在閥體12內(nèi)移位。銜鐵24被分配(allocate)單個(gè)線圈26。

此外，設(shè)置有彈簧28，其對銜鐵24和閥元件20施力使其進(jìn)入圖1所示的關(guān)閉位置。

氣體閥10還具有控制電路30，其向致動電子器件32提供控制信號s。致動電子器件32提供流過線圈26的電流。

電流傳感器34也集成在致動電子器件32中，電流傳感器用于監(jiān)測流過線圈26的電流。電流傳感器34向控制電路30提供反饋信號r，使得在控制電路30中可得到關(guān)于流過線圈26的電流水平的信息。

致動電子器件32用脈寬調(diào)制電流，即根據(jù)預(yù)設(shè)比率周期性地接通和切斷的電流來激勵(lì)線圈26。施加到線圈26的電壓在0和電源電壓之間周期性地接通和切斷，以此實(shí)現(xiàn)功率的調(diào)節(jié)，其中有效電流產(chǎn)生為在電壓切斷的階段和施加電壓的階段平均流過的電流的平均值。用于這種脈寬調(diào)制的特征變量是所謂的脈沖占空因數(shù)，其規(guī)定接通電壓的階段相對于總循環(huán)持續(xù)時(shí)間的比例。當(dāng)脈沖占空因數(shù)為0.9時(shí)，施加電源電壓的持續(xù)時(shí)間因而為周期時(shí)間的90％，而切斷電源電壓的持續(xù)時(shí)間為周期時(shí)間的10％。

下面將借助于示例性實(shí)施方式和圖2說明閥元件20的打開和關(guān)閉。

在t0時(shí)間，控制電子器件30開始打開氣體閥10。為此，向線圈26施加增大水平的電流，通過增大的脈沖占空因數(shù)來說明這種情況。

在示例性實(shí)施方式中，電流供給開始于脈沖占空因數(shù)為0。也可以選擇大于0的值作為起始值。

脈沖占空因數(shù)增大，直到t1時(shí)間閥元件20和銜鐵24開始離開完全關(guān)閉位置(參見圖1中的箭頭p)為止。這由電流傳感器34檢測到，這是因?yàn)殂曡F24相對于線圈26移動而改變線圈的電感，使得流過線圈的電流也發(fā)生改變。

打開閥元件20所需要的脈沖占空因數(shù)可以不同。例如，相比于閥元件20在不間斷的操作中規(guī)律地打開和關(guān)閉時(shí)，當(dāng)氣體閥10在很長的一段時(shí)間內(nèi)未啟動時(shí)，可能需要一個(gè)較大的力打開可能輕微卡塞的閥元件20。

一檢測到閥元件20和銜鐵24移動就減小脈沖占空因數(shù)，以便防止銜鐵24和閥元件20被進(jìn)一步加速。利用減小的脈沖占空因數(shù)，銜鐵24和閥元件20進(jìn)一步移位，直到t2時(shí)間達(dá)到全開位置為止。

在時(shí)間t2，由于在這種狀態(tài)下僅需要提供保持電流，所以脈沖占空因數(shù)進(jìn)一步減少，利用保持電流銜鐵24和閥元件20必須抵抗彈簧28的作用而保持在完全打開的位置(參見從t2時(shí)間到t3時(shí)間的階段)。

當(dāng)要關(guān)閉氣體閥10時(shí)，脈沖占空因數(shù)減小到0(參見從t3到t4的階段)。在本文示出的示例性實(shí)施方式中，脈沖占空因數(shù)不是突然設(shè)置為0，而是以連續(xù)的方式減小到0。

在圖示的示例性實(shí)施方式中，在閥元件20的打開階段期間(在t1和t2之間的時(shí)間段)，在這種情況下使用恒定的脈沖占空因數(shù)。然而，根據(jù)框架條件，也可以使用進(jìn)一步減小的脈沖占空因數(shù)，使得銜鐵24以盡可能最溫和的方式移動進(jìn)入完全關(guān)閉的位置。

可選地，在t1和t2之間的脈沖占空因數(shù)也可以設(shè)置為稍微增大的，以便補(bǔ)償隨著打開程度增大而增大的彈簧28的力。