DE10140432A1

DE10140432A1 - Verfahren und Einrichtung zur Geräusch- und Schwingungsreduktion an einem Magnetventil

Info

Publication number: DE10140432A1
Application number: DE10140432A
Authority: DE
Inventors: Klaus Rachow; Marcus Lott
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2001-08-17
Filing date: 2001-08-17
Publication date: 2003-02-27
Anticipated expiration: 2021-08-18
Also published as: DE10140432B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Geräusch- und Schwingungsreduktion an einem Magnetventil, zu dessen Aktivierung eine Steuerspannung in Form eines Rechteckimpulses angelegt wird, insbesondere für ein Magnetwentil zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung, Tankentlüftung oder dergleichen an einem Kraftfahrzeug. DOLLAR A Verfahrensgemäß wird der Schließschlag des Magnetventils abgebremst, indem Software gesteuert die Rückflanke des Rechteckimpulses der aktivierenden Steuerspannung abgefalcht oder dem aktivierenden Steuerimpuls zeitlich versetzt ein kurzer Spannungsimpuls nachgeschaltet wird. DOLLAR A Vorteile der Erfindung sind eine Verminderung des Geräuschpegels und eine Verbesserung des Schwingungsverhaltens des Magnetventils.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Geräusch- und Schwingungsreduktion an einem Magnetventil, zu dessen Aktivierung eine Steuerspannung in Form eines Rechteckimpulses angelegt wird, insbesondere für ein Magnetventil zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung, Tankentlüftung oder dergleichen an einem Kraftfahrzeug.
In verschiedenen Bereichen der Technik werden Aktuatoren verwendet, beispielsweise in Form von Magnetventilen für pneumatische oder hydraulische Geräte und Anlagen.

Aus der DE 295 21 124 U1 ist ein elektrischer Schaltkreis zum Ansteuern eines wenigstens eine Magnetspule aufweisenden Magnetventils bekannt. Dabei wird die Magnetspule des Magnetventils im Einschaltaugenblick mit einer erhöhten Nennspannung angesteuert. Dies erfolgt durch Erzeugung eines Rechteckimpulses, d. h. die Spannung steigt schlagartig an, bleibt für kurzzeitig im erhöhten Zustand und sinkt dann schlagartig wieder ab.

Häufig werden Magnetventile in der Kraftfahrzeugtechnik eingesetzt, insbesondere zur Tankentlüftung. Tankentlüftungsventile erzeugen laute Schaltgeräusche, die zwar während des Fahrbetriebes des Kraftfahrzeuges durch das Geräusch des Verbrennungsmotors maskiert werden, jedoch im Leerlauf des Motors im Fahrzeuginnenraum zu hören sind, wenn die Leerlaufspülung erfolgt. Ursache des Geräusches ist der harte Aufschlag des Ventilkolbens beim Öffnen und insbesondere beim Schließen des elektromagnetisch gesteuerten Magnetventils. Es wurde versucht, das durch den Schließimpuls erzeugte Schließgeräusch des Magnetventils durch Reduzierung der oszillierenden Masse zu verringern. Jedoch konnte das Schaltgeräusch nicht ausreichend vermindert werden. Es wurden Modifikationen der Materialpaarung in der Aufprallzone des Ventilkolbens getestet. Eine Veränderung des Beschichtungsmaterials der Prallflächen auf der Vorder- und Rückseite des Ventilkolbens erbrachte jedoch ebenfalls keine befriedigenden Ergebnisse. Bei der Verwendung von GELT-Material auf Kautschukbasis war das Material entweder zu hart oder bei Verwendung von Fluor Silikon zu weich und damit nicht dauerhaltbar.

Weiterhin wurde versucht, einer Geräuschverminderung durch Kapselung des Magnetventils zu erreichen. Hierbei entstehen aber hohe zusätzlich Fertigungskosten und führt zu einem erheblichen Raumbedarf. Potenzielle Kapselmaterialien mussten zudem hohe Anforderungen an die Materialeigenschaften wie Medienverträglichkeit, Temperaturbeständigkeit und Schalldämmung erfüllen.

Es wäre zwar möglich, die Leerlaufspülung für den Motor zu deaktivieren, jedoch werden die Kraftstoffdämpfe aus dem Aktivkohlefilter für den Heißstart des Motors benötigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, durch die eine Verminderung des Geräuschpegels und eine Verbesserung des Schwingungsverhaltens von Magnetventilen erreicht und dessen Dauerhaltbarkeit gewährleistet wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Schließschlag des Magnetventils abgebremst wird, indem

- die Rückflanke des Rechteckimpulses der aktivierenden Steuerspannung abgeflacht gesteuert wird oder
- dem aktivierenden Steuerimpuls zeitlich versetzt ein kurzer Spannungsimpuls nachgeschaltet wird.

Diese Modifizierungen des zeitlichen Verlaufs der Steuerspannung des Magnetventils ermöglichen eine deutliche Reduzierung sowohl des Schaltgeräusches als auch auftretende Beschleunigungen bzw. Vibrationen des Magnetventils. Es sind kaum nennenswerte zusätzliche Bauteile noch zusätzlicher Bauraum für die Kapselung des Magnetventils notwendig, da die vorhandenen Komponenten nur elektronisch, d. h. durch Veränderung der Steuersoftware, anders angesteuert werden. Das erfindungsgemäß modifizierte Magnetventil ist verschleißfrei und beeinträchtigt die Lebensdauer seiner Komponenten nicht.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Gegenstand.

So ist nach einer weiteren Ausgestaltung der ersten Alternative der Verbesserung des erfindungsgemäßen Magnetventils zur Abflachung der Rückflanke des Rechteckimpulses der Steuerspannung vorzugsweise ein Kondensator zwischengeschaltet. Im Gegensatz zum üblichen Rechteckimpuls, wie dieser schematisch in Fig. 1 dargestellt ist, weist der Rechteckimpuls sonach eine Form auf, wie sie grafisch in Fig. 2 gezeigt ist.

Gemäß der zweiten Alternative der Modifikation des Magnetventils wird der dem aktivierenden Steuerimpuls nachgeschaltete kurze Spannungsimpuls vorzugsweise an die Magnetspule des Magnetventils angelegt. Hierbei wird die Länge und der Abstand des dem aktivierenden Steuerimpuls nachgeschalteten kurze Spannungsimpulses aus dem Kolbenweg, der Kolbenmasse und der Federsteifigkeit der Schließfeder des Magnetventils errechnet. Damit ergibt sich ein Verlauf der Steuerspannung gemäß der grafischen Darstellung in Fig. 3.

Claims

1. Verfahren zur Geräusch- und Schwingungsreduktion an einem Magnetventil, zu dessen Aktivierung eine Steuerspannung in Form eines Rechteckimpulses angelegt wird, insbesondere für ein Magnetventil zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung, Tankentlüftung oder dergleichen an einem Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließschlag des Magnetventils abgebremst wird, indem
die Rückflanke des Rechteckimpulses der aktivierenden Steuerspannung abgeflacht gesteuert wird oder
dem aktivierenden Steuerimpuls zeitlich versetzt ein kurzer Spannungsimpuls nachgeschaltet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abflachung der Rückflanke des Rechteckimpulses der Steuerspannung vorzugsweise ein Kondensator zwischengeschaltet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dem aktivierenden Steuerimpuls nachgeschaltete kurze Spannungsimpuls vorzugsweise an die Magnetspule des Magnetventils angelegt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge und der Abstand des dem aktivierenden Steuerimpuls nachgeschalteten kurze Spannungsimpulses aus dem Kolbenweg, der Kolbenmasse und der Federsteifigkeit der Schließfeder des Magnetventils errechnet wird.

5. Einrichtung zur Geräusch- und Schwingungsreduktion an einem Magnetventil, zu dessen Aktivierung eine Steuerspannung in Form eines Rechteckimpulses anlegbar ist, insbesondere für ein Magnetventil zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung, Tankentlüftung oder dergleichen an einem Kraftfahrzeug, gekennzeichnet durch eine elektronische Steuerschaltung zum Abbremsen des Schließschlages des Magnetventils
mit einem Schaltelement zum Abflachen der Rückflanke des Rechteckimpulses der aktivierenden Steuerspannung oder
mit einem Schaltelement, bei dem dem aktivierenden Steuerimpuls zeitlich versetzt ein kurzer Spannungsimpuls nachschaltbar ist.