PWM-controlled hydraulic solenoid valves for motor vehicles

• Autorzy: Goszczak J. , Radzymiński B. , Werner A. , Pawelski Z.

Identyfikatory

DOI

10.14669/AM.VOL.75.ART2

Warianty tytułu

PL

Elektrozawory hydrauliczne sterowane sygnałem PWM stosowane w pojazdach samochodowych

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

Paper presents the characteristics of two hydraulic electro-valves applied in automotive industry, produced by different manufacturers. Such electro-valves are controlled by PWM signal (Pulse With Modulation) and are used to control oil pressure in automatic gearboxes. Paper includes some basic information about PWM signal with its application. In the subsequent chapter, there will be given information about tested valves, acquired by an individual elaboration, including design and the fundamentals of operation. In the followings sections, test bench is described and test results are presented. The temperature turned out as a very important factor which should be taken into account. In case of PWM controlling, for different temperatures some uncertainties of output pressure are possible. To avoid this undesirable phenomenon new control signal is proposed. Different characteristics of electro-valves are included: output pressure as the function of steering signal, the value of force exerted by the slider, responsiveness to a step function of request, regulation possibilities and internal leakages. What is more, occurrence of hysteresis phenomenon is checked. Based on test results a number of conclusions are formulated with some practical pieces of information for the engineers of mechanical systems which contain elements controlled by PWM signal.

PL

Artykuł niniejszy zawiera charakterystykę elektrozaworów hydraulicznych stosowanych w pojazdach samochodowych, pochodzących od dwóch producentów, których zmienną sterującą jest sygnał PWM (ang. Pulse With Modulation). Służą one do regulacji ciśnienia w obwodzie elektrohydraulicznym automatycznej skrzyni biegów pojazdów samochodowych. W artykule omówiono po krótce istotę sygnału PWM oraz jego zastosowanie. Scharakteryzowano badane elektrozawory, wraz z podaniem własnej analizy konstrukcyjnej oraz zasady ich działania. Porównano dwa różne rozwiązania zwracając uwagę na istotne, funkcjonalne różnice między nimi oraz zauważone niedoskonałości tychże rozwiązań. W dalszej części artykułu omówiono stanowisko pomiarowe oraz wyniki badań, w których zwrócono uwagę na istotny wpływ temperatury na niejednoznaczność osiąganych ciśnień w przypadku sterowania przy pomocy sygnału PWM- zaproponowano inną zmienną sterującą, a następnie przedstawiono wyniki badań dla różnych wartości temperatury oleju. Zawarto charakterystyki: wytwarzanego ciśnienia w funkcji sygnału sterującego, sprawdzając występowanie zjawiska histerezy, siły wywieranej przez trzpień elektrozaworu, czasu reakcji na skok jednostkowy o amplitudzie pełnego przesterowania, możliwości regulacyjnych oraz przecieków własnych elektrozaworu. Sformułowano szereg wniosków, nasuwających się po przeprowadzeniu badań, będących praktycznymi i istotnymi wskazówkami dla konstruktorów układów mechanicznych w których zastosowanie znajdują elektrozawory sterowane sygnałem PWM lub inne elementy, których zmienną sterującą jest sygnał PWM.

Słowa kluczowe

EN

PWM signal; electro-valve steering; temperature influence

PL

sygnał PWM; elektrozawór sterowany sygnałem PWM; wpływ temperatury na pracę elektrozaworu

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Sieci Badawczej Łukasiewicz - Przemysłowego Instytutu Motoryzacji
• Czasopismo: Archiwum Motoryzacji
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 75, nr 1
• Strony: 23--37
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Goszczak J.

• Lodz University of Technology, Department of Vehicles and Fundamentals of Machine Design, ul. Żeromskiego 116, 90-924 Łódź, Poland

autor

Radzymiński B.

• Lodz University of Technology, Department of Vehicles and Fundamentals of Machine Design, ul. Żeromskiego 116, 90-924 Łódź, Poland

autor

Werner A.

• Lodz University of Technology, Department of Vehicles and Fundamentals of Machine Design, ul. Żeromskiego 116, 90-924 Łódź, Poland

autor

Pawelski Z.

• Lodz University of Technology, Department of Vehicles and Fundamentals of Machine Design, ul. Żeromskiego 116, 90-924 Łódź, Poland

Bibliografia

• [1] Agnihotri P, Kaabouch N, Salehfar H, Wen-Chen HU. FPGA-based combined PWM-PFM technique to control DC-DC converters. North American Power Symposium (NAPS), 2010 IEEE Conference, Sept. 2010; 1-6. ISSN:978-1-4244-8046-3.
• [2] Barr M. Pulse Width Modulation. Embedded Systems Programming, September 2001; 103-104.
• [3] BOSCH. Elektroniczne sterowanie skrzynką biegów ESG. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, 2005.
• [4] Boumâarafa A, Mohamadib T, Messaic N. Improving of the Generation Method of Repeated PWM Based on the Signals Combinations Applied to a PV Pumping system. Energy Procedia. 2015; 74: 320-330.
• [5] Carmela Di Piazza M, Pucci M. Techniques for efficiency improvement in PWM motor drives. Electric Power Systems Research. July 2016; 136: 270-280.
• [6] Gaballah M, El-Bardini M. Low cost digital signal generation for driving space vector PWM inverter. Ain Shams Engineering Journal. December 2013; 4(4): 763-774.
• [7] Goszczak J, Radzymiński B, Werner A, Pawelski Z. Badania samochodowego elektro-zaworu sterowanego sygnałem PWM. Logistyka. 2015; 3: 1562-1572.
• [8] Koutroulis E, Dollas A, Kalaitzakis K. High-frequency pulse width modulation imple-mentation using FPGA and CPLD ICs. Journal of Systems Architecture. 2006; 52: 332-344.
• [9] Muntean N, Gavris M, Cornea O. Dual input hybrid DC-DC converters. EUROCON - International Conference on Computer as a Tool (EUROCON), 2011 IEEE: Conference. 27-29 April 2011; 1-4. ISSN 978-1-4244-7486-8.
• [10] Nouman Z, Klima B, Knobloch J. Generating PWM Signals With Variable Duty From 0% to 100% Based FPGA SPARTAN3AN. ElevtroRevue. December 2013; 4(4).
• [11] Taghizadeh M, Ghaffari A, Najafi F. Modeling and identification of a solenoid valve for PWM control applications. Mecanique. 2009; 337: 131-140.
• [12] Available from: http://www.mikrokontrolery.org/artykuly/elektronika/130-pwm-modulacja-szerokoci-impulsu [cited 2016 Nov 2]
• [13] Available from: http://www.nidectosok.co.jp/english/products/car_parts/products_lineup.html#S3 [cited 2016 Nov 2]
• [14] http://www.sonnax.com/parts/3497 Sonnax Webpage (supplier of electric coils for sole-noid valves) [cited 2016 Nov 2]