[发明专利]一种高速开关阀的参数调节方法

说明书

本发明旨在解决现有汽车电子稳定控制(ESC)的液压控制单元中的高速开关阀的PWM波有效占有比范围过窄及容易出现阀芯全开或全闭等问题，提出了一种高速开关阀的参数调节方法，属于电磁阀设计领域。本方法通对高速开关阀的结构组成及受力分析情况，通过参数的调节与计算，保证了高速开关阀模型不会出现全开及全闭现象，同时保证了有效占空比范围尽可能拓宽。本发明提供的方法在实现了高速开关阀的基本功能需求的同时，能够降低了高速开关阀的出现问题的可能，拓宽了高速开关阀的有效占空比范围，满足了ESC的实际工程需求。

技术领域

本发明属于电磁阀设计领域，特别涉及汽车电子稳定控制(ESC)液压执行机构中使用的高速开关阀的参数调节。

背景技术

汽车电子稳定控制(Electronic Stability Control，ESC)是汽车主动安全系统重要的组成产品之一。ESC通过对车辆实际状态参数与理想状态下的车辆参数进行比较，然后根据比较结果利用液压控制单元对车辆各个车轮的制动轮缸压力进行调节，维持汽车的行驶稳定性。其中，高速开关阀是液压控制单元的重要组成部件。高速开关阀根据其输入的高频的脉宽调节(Pulse width modulation,PWM)不同的占空比控制高速开关阀不同的阀芯开度，进而控制流量与压力。

作为汽车控制技术领域中的重要组成部分，高速开关阀在设计的过程中，容易出现阀芯全开或全闭的情况，且容易出现有效占空比范围过小等问题。根据高速开关阀的内部机理，设计一套高速开关阀的参数调节方法，将有利于汽车ESC系统的液压控制单元的研究。

高速开关阀作为ESC液压执行机构的重要部件，美国BKM公司等许多国外企业与科研机构都进行了各种形式的探索与研究。近几年，为充分运用高速开关阀以满足实际工程中的需要，国内学者也对高速开关阀展开了相关研究。如中国专利公布号为CN109058562A，公布日为2019-12-20，公布了一种高速开关阀复合PWM控制方法。该方法将高速开关阀阀芯的动作过程定义为四个阶段,包括：阀芯开启阶段、阀芯最大开口维持阶段、阀芯关闭阶段以及阀芯关闭维持阶段。如中国专利公布号为CN111853263A，公布日为2020-10-30，公开了一种车辆用电液一体式高速开关阀,属于车辆技术领域。该发明使用了圆锥形阀芯既作为电磁子系统中的衔铁,又作为液压子系统的阀芯,运动部件质量小、阀响应速度高,实现了电磁驱动和油液控制的一体化。然而，现有专利并未提出拓宽高速开关阀有效占空比范围的确切方法。本发明针对高速开关阀内部机理的特点，制定相应的参数调节方法，对拓宽有效占空比范围，避免出现高速开关阀常关或常开的问题都有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，是克服现有高速开关阀设计方法中容易出现的常开常闭现象，以及有效占空比范围过小，基于这些目的提供了一种高速开关阀的参数调节方法。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：

一种高速开关阀的参数调节方法，其特征在于包括下列步骤：

第一步，电磁力与阀芯位移关系曲线的确立

首先确定阀芯悬停位置的规律为：液动力与电磁力是决定阀芯悬停位置的主要因素，二者数值大小都受到阀芯位移的影响，当阀芯所受液动力及电磁力相平衡时，阀芯悬停；然后基于工程经验及试验数据的曲线拟合法，确立电磁力与阀芯位移关系曲线，进而确定电磁力在阀芯抵达止点处的大小；

第二步，确定液动力的最大值

为了减少阀芯常闭或常开的问题出现，需要保证最大电磁力情况，即占空比为1时，电磁力曲线与液动力曲线相交于液动力曲线的最大值点，此时高速开关阀处于全关状态；如果交点在该点之下，适用占空比范围会变小，即出现大范围占空比阀芯全开；反之，将会出现大范围占空比阀芯全关，需要保证该交点位置；

根据实际工程需求，确定阀芯止点位置，即阀芯最大位移；利用上一步所求的曲线，确定阀芯抵达止点位置时电磁力的数值大小，即阀芯最大位移所对应的电磁力数值大小；