DE19914372A1

DE19914372A1 - Vorrichtung zur Überwachung des Ventilhubes eines elektromagnetisch angetriebenen Ventils

Info

Publication number: DE19914372A1
Application number: DE19914372A
Authority: DE
Inventors: Guido Kurth
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 1999-03-30
Filing date: 1999-03-30
Publication date: 2000-10-05
Anticipated expiration: 2019-03-31
Also published as: US6321781B1; DE19914372B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung des Ventilhubes eines elektromagnetisch angetriebenen Ventils. DOLLAR A Bei bekannten elektromagnetisch angetriebenen Ventilen (1) ist eine eigenständige Funktionskontrolle nicht möglich. DOLLAR A Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht zur Überwachung des Ventilhubes vor, auf einem Anker (7) des Ventils (1) einen kreisförmigen Magneten (9) anzubringen, dem ein Hallsensorschalter (4) gegenüberliegend zugeordnet ist, und dieser dem Magnetfeld des Magneten (9) in Ruhelage des Ankers (7) ausgesetzt ist. Wenn der Anker (7) bei Bestromung des Ventils (1) aus seiner Ruhelage nicht bewegt wird, wird durch eine dem Hallsensorschalter (4) ausgangsseitig nachgeschaltete Auswerteeinheit (2) eine Funktionsuntüchtigkeit des Ventils (1) definiert. Unterhalb des Hallsensorschalters (4) ist in einer definierten Hublage (z) zum Magneten (9) ein Kurzschlußring (10) angebracht, um zu verhindern, dass das Magnetfeld des Magneten (9) die Arbeitsfähigkeit des Ventils (1) bei funktionsgemäßem Gebrauch beeinflusst. Das Ergebnis aus der Auswerteeinheit (2) kann durch eine Anzeigeeinrichtung (3) visualisiert werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung des Ventilhubes eines elektro magnetisch angetriebenen Ventils nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Elektromagnetisch angetriebene Ventile, wie beispielsweise elektromagnetische oder elek tropneumatische Umschaltventile, werden hauptsächlich zum Umschalten, Abschalten oder Belüften von Leitungen verwendet und beispielsweise in AKF-Systemen (AKF- Aktivkohlefilter) einer Fahrzeug-Brennkraftmaschine oder in Verbindung mit Pneumatikstel lern eingesetzt.

Bekanntermaßen besteht ein elektromagnetisch angetriebenes Ventil aus einer Spule, einem Anker sowie einer Rückstellfeder. Im bestromten Zustand zieht der Anker durch die Magnet kraft der Spule gegen die Rückstellfeder an und öffnet bzw. schließt einen Ventilausgang bzw. Ventileingang des Umschaltventils. Ein solches elektromagnetisch angetriebenes Um schaltventil wird beispielsweise in der DE 197 33 577 A1 offenbart.

Nachteilig ist, dass eine eigenständige Funktionskontrolle, d. h. eine Kontrolle, ob der Anker wirklich im bestromten Zustand die Ventilausgänge bzw. Eingänge öffnet bzw. schließt, je doch nicht erfolgt.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein elektromagnetisch angetriebenes Ventil derart zu gestalten, dass eine eigenständige Funktionskontrolle über den durchgeführten Ventilhub stattfindet.

Die Aufgabe ist durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst worden.

Der Erfindung lag dabei die Idee zugrunde, dass durch eine Schaltstellenrückmeldung an einer Auswerteeinheit eine eigenständige Funktionskontrolle durchgeführt wird. In vorteilhaf ter Art und Weise erfolgt diese Schaltstellenrückmeldung durch die Nutzung eines Hallsen sorschalters, durch den dann eine Aussage über einen erfolgten Ankeranzug bzw. einen nicht erfolgten Ankeranzug getroffen werden kann. Dem Hallsensorschalter gegenüberlie gend ist ein vorzugsweise ringförmiger Magnet zugeordnet, der oberhalb am Anker angeord net ist. Unterhalb des Hallsensorschalters ist ein Kurzschlußring in einer definierten Hublage zum ringförmigen Magneten angebracht.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

So kann die Hallsensorschaltung mit der Versorgungsspannung der Spule versorgt werden, wodurch keine externe Spannung benötigt wird. Zur visuellen Darstellung der Funktionskon trolle ist der Auswerteeinheit eine Anzeigeeinrichtung nachgeschaltet.

Anhand eines Ausführungsbeispiel mit Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 eine blockbildartige Darstellung der Schaltungsanordnung,

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Ventil im unbestromten Zustand,

Fig. 2a ein Signalverlauf aus Fig. 2,

Fig. 3 das erfindungsgemäße Ventil im bestromten Zustand,

Fig. 3a ein Signalverlauf aus Fig. 3 bei Funktionsfähigkeit des Ventils,

Fig. 3b ein Signalverlauf aus Fig. 3 bei Funktionsuntüchtigkeit des Ventils.

In Fig. 1 ist die elektrische Schaltung der Funktionskontrolle für ein elektromagnetisch an getriebenes Ventil 1 mit einer Auswerteeinheit 2 sowie einer Anzeigeeinrichtung 3 blockbild artig dargestellt. Im Beispiel soll das elektromagnetisch angetriebene Ventil 1 ein elektroma gnetisches Umschaltventil sein, die Auswerteinheit 2 ein Vergleicher und die Anzeigeein richtung 3 eine Kontrollampe. Ein im elektromagnetischen Umschaltventil 1 angeordneter Hallsensorschalter 4 ist mit dem Eingang der Auswerteeinheit 2 sowie mit der Versorgungs spannung Ue elektrisch verbunden.

Fig. 2 gibt den Aufbau des elektromagnetischen Umschaltventils 1 in seinen wesentlichen Bauteilen stilistisch im unbestromten Zustand und Fig. 3 im bestromten Zustand bei voll ständiger Funktionsfähigkeit wieder. Der Übersichtlichkeit halber sind in Fig. 2 und Fig. 3 nur die Bauteile bezeichnet worden, die für das Verständnis der Erfindung notwendig sind. Dabei ist mit 5 eine Spule, mit 6 ein Joch mit Gehäuse 11, mit 7 ein Anker mit Verschlußkör per und mit 8 eine Rückstellfeder gekennzeichnet. Auf dem Anker 7 ist ein kreisringförmiger, radial magnetisierter Magnet 9 angebracht, dem der Hallsensorschalter 4 in Ruhelage direkt zugeordnet ist. Der Hallsensorschalter 4 ist im Jochgehäuse 11 des elektromagnetischen Umschaltventils 1 eingebaut. Unterhalb des Hallsensorschalters 4 befindet sich ein magne tisch leitender Kurzschlußring 10. Der Hallsensorschalter 4 ist vorzugsweise an die Versor gungsspannung Ue, d. h. an den Spule 5 angeschlossen (nicht näher dargestellt).

In Ruhelage, wenn keine Versorgungsspannung Ue an der Spule 5 anliegt, damit kein Strom durch die Spule 5 fließt und der Anker 7 in seiner Ruhelage verbleibt, ist der Hallsensor schalter 4 dem Magnetfeld des Magneten 9 ausgesetzt. Am Ausgang des geöffneten Hall sensorschalters 4 liegt eine Ausgangsspannung Ua gegen 0 Volt an. Diese liegt gleichzeitig am Eingang der Auswerteinheit 2 an, die durch einen Vergleich von Versorgungsspannung Ue und Ausgangsspannung Ua den Schaltzustand des Umschaltventiles 1 definiert. Durch eine interne Programmierung ist dabei festgelegt, dass bei einer Versorgungsspannung Ue gegen 0 Volt und einer gemessenen Ausgangsspannung Ua gegen 0 Volt der Schaltzustand "unbestromt" charakterisiert wird. Ein solcher Signalverlauf ist in Fig. 2a aufgezeigt.

Wird an die Spule 5 in bekannter Art und Weise die Versorgungsspannung Ue, beispielswei se 10 Volt, angelegt, baut sich über den fließenden Strom durch die Spule 5 ein Magnetfeld um die Spule 5 auf, so dass der Anker 7 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 8 um einen definierten Hub z angezogen wird. Dabei wird der Magnet 9 um denselben Hub z aus seiner Ruhelage geführt und vom Hallsensorschalter 4 entfernt. Dem Hallsensorschalter 4 wird da bei das Magnetfeld des Magneten 9 entzogen, wodurch der Hallsensorschalter 4 seine Kon takte schließt und die Versorgungsspannung Ue durchschaltet, so dass eine Ausgangsspan nung Ua annähernd gleich groß in Betrag und Frequenz der Versorgungsspannung Ue am Eingang der Auswerteeinheit 2 anliegt (vgl. Fig. 3a). Infolge des Vergleichs in der Auswert einheit 2 wird der erfolgte Ventilhub z festgestellt und der Schaltzustand "bestromt" definiert, wobei durch beide Werte die Funktionsfähigkeit des Umschaltventils 1 bestätigt wird. Der Kurzschlußring 10 schließt das Magnetfeld des Magneten 9 kurz, so dass dieses keine Stö rungen innerhalb des Umschaltventils 1 verursacht. Wird die Bestromung der Spule 5 unter brochen, erfolgt die Rückstellung des Ankers 7 in seine Ruhelage in bekannter Art und Weise durch die Rückstellfeder 8, wodurch auch der Magnet 9 dem Kurzschlußring 10 entzogen und der Hallsensorschalter 4 dem Magnetfeld des Magneten 9 wieder ausgesetzt wird. Der Hallsensorschalter 4 öffnet wieder, so dass eine Ausgangsspannung Ua gegen 0 Volt am Eingang der Auswerteeinheit 2 anliegt.

Erfolgt trotz Anliegen der Versorgungsspannung Ue keine Verstellung des Ankers 7 aus sei ner Ruhelage, schaltet der Hallsensorschalter 4 nicht durch, da dieser weiterhin dem Ma gnetfeld des Magneten 9 ausgesetzt ist. Am Eingang der Auswerteeinheit 2 liegt eine Aus gangsspannung Ua gegen 0 Volt an. Beim Vergleich der Versorgungsspannung Ue mit der Ausgangsspannung Ua wird eine Differenz festgestellt, durch die eine Funktionsuntüchtigkeit des Umschaltventils 1 erkannt wird (vgl. Fig. 3b). Diese Information kann eine Anzeigeein richtung 3 zugeführt werden, wodurch beispielsweise einem Fahrer eines Kraftfahrzeuges mitgeteilt wird, dass eine Reparatur des Umschaltventils 1 in einer Werkstatt erfolgen muß.

Es versteht sich von selbst, dass im Rahmen des Erfindungsgedankens Änderungen möglich sind. So kann anstelle eines magnetisch leitenden Kurzschlußringes eine Gleitlagerbuchse verwendet werden. Auch ist eine Anzeige der Funktionsfähigkeit des Umschaltventils 1 durch einen dauernd leuchtende grünfarbene Lampe in der Anzeigeeinrichtung 3 und die Funkti onsuntüchtigkeit durch eine rote Lampe darstellbar. Desweiteren kann die Informationen aus der Auswerteeinheit 2 weiter elektrisch verarbeitet werden, beispielsweise in einem Überwa chungsrechner.

Mit der beschriebenen Ausführung lassen sich in vorteilhafter Art und Weise exakte Endla genabfragen auch für kleine Hübe z durchführen. Durch die Nutzung handelsüblicher Bau teile, wie einem Hallsensorschalter 4, einen Magneten 9 sowie einem Kurzschlußring 10 wird der Kostenaufwand für eine solche Funktionsüberprüfung gering gehalten. Vorteilhaft ist auch, dass die Versorgungsspannung Ue durch den Hallsensorschalter 4 direkt von den Spule 5 abgegriffen und als Ausgangsspannung Ua weitergegeben wird, wodurch diese der Versorgungsspannung Ue im Betrag und Frequenz und damit den bekannten Ansteue rungsformen entspricht, wie z. B. pulsweitenmodulierte Signalform usw.

Claims

1. Vorrichtung zur Überwachung des Ventilhubes eines elektromagnetisch angetriebenen Ven tils, das eine Spule, ein Joch mit Gehäuse, einen Anker sowie eine Rückstellfeder aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Anker (7) des Ventils (1) ein kreisringförmiger Ma gnet (9) angebracht ist, dem ein Hallsensorschalter (4) im Jochgehäuse (11) gegenüberlie gend zugeordnet ist, so dass dieser dem Magnetfeld des Magneten (9) ausgesetzt wird, unterhalb des Hallsensorschalters (4), in einer definierten Hublage (z) zum Magneten (9) ein Kurzschlußring (10) angebracht ist und der Hallsensorschalter (4) ausgangsseitig mit einer externen Auswerteeinheit (2) elektrisch verschaltet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hallsensorschalter (6) direkt mit der Versorgungsspannung (Ue) der Spule (5) verschaltet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Auswerteeinheit (2) eine Anzeigeeinrichtung (3) nachgeschaltet ist.