DE2057641A1

DE2057641A1 - Stellvorrichtung fuer ein Treibstoffventil

Info

Publication number: DE2057641A1
Application number: DE19702057641
Authority: DE
Inventors: Lovesey Paul John; Dent John Robson
Original assignee: Ultra Electronics Ltd
Current assignee: Ultra Electronics Ltd
Priority date: 1969-11-25
Filing date: 1970-11-24
Publication date: 1971-06-16
Also published as: GB1323878A

Description

Stellvorrichtung für ein Treibstoffventil.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stellvorrichtung für ein Treibstoffventil. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Treibstoffventil, bei dem ein Drosselglied genau innerhalb einer öffnung eingestellt werden soll, um den Durchfluss von Treibstoff durch das Ventil zu steuern.

Es ist bekannt, mittels eines Elektromagneten das Drosselglied eines Ventils zu betätigen. Diese Elektromagnete betätigen im Betriebe das Ventil derart, dass es entweder ganz offen oder ganz geschlossen ist. ·

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Stellvorrichtung, bei der die Stellung eines Gliedes bestimmt und der Strom durch eine Spule gesteuert wird, um eine gewünschte Zwischenstellung des Gliedes zu ermöglichen.

Die Stellvorrichtung für ein eine öffnung und ein Drosselglied aufweisendes Treibstoffventil nach der Erfindung ist dadurch gekennaeichnet, dass die Stellvorrichtung elektromagnetische Mittel aufweist, durch deren Betätigung das Drosselglied von der öffnung entfernbar ißt, ein Ver-

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Schlussglied, das die öffnung mittels des Drosselgliedes zu schliessen sucht, sowie einen Stellungsfühler zur Bestimmung der relativen Stellung zwischen öffnung und Drosselglied und zur Abgabe eines Steuersignals, das den Grad der Betätigung der elektromagnetischen Mittel steuert.

Vorzugsweise weisen die elektromagnetischen Mittel eine Spule und einen Anker auf, der gegenüber der Spule verschiebbar und unmittelbar mit dem Drosselglied verbunden ist. Der Stellungsfühler kann ein Potentiometer oder eine magneto-resistive An-Ordnung aufweisen, z.B. einen zweipoligen Hallgenerator, der in einem Magnetfeld angeordnet ist, dessen Grosse von der relativen Stellung zwischen Drosselglied und öffnung abhängig ist. Der Hallgenerator ist temperaturabhängig und die Wirkungen der Temperaturänderungen können durch Einschaltung des Hallgenerators zusammen mit einem gleichen Hallgenerator in eine Brückenschaltung kompensiert werden, wobei der letztere Hallgenerator nahe bei dem Stellungsfühler angeordnet ist und durch die gleichen Temperaturänderungen, aber nicht durch das veränderbare Magnetfeld beeinflusst wird. Das Verschlussglied kann ein nachgiebiges Glied, z.B. eine Feder aufweisen, oder einen Permanentmagneten, der derart angeordnet ist, dass die grösste Kraft ausgeübt wird, wenn sich das Drosselglied in der öffnung befindet.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein erstes Treibstoffsteuerventil; Fig. 2 zeigt ein zweites Treibstoffsteuerventil;

Fig. 3 zeigt schematisch eine elß&ronische Steueranordnung für die in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ventile.

Das in Fig. 1 gezeigte Ventil besteht aus einem Teil mit einer öffnung 1 und einem Drosselglied 2, das mittels einer Feder 3 in die Öffnung 1 gedrückt wird. Eine Spule k betätigt einen Anker 5, der das Drosselglied 2 gegen die Wirkung der Feder J>

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von der öffnung 1 wegzieht. Eine Fühlvorrichtung ist zur Bestimmung' der' relativen Stellung von öffnung 1 und Drosselglied 2 zueinander vorgesehen. Eine PUhIvorrichtung ist mittels einer Stange 6 mit dem Anker 5 verbunden und besteht aus einem magnetischen Nebenschluss 7* der nahe den Polen eines C-förmigen Magnets 8 angeordnet ist. Zwischen den Polen des Magneten 8 ist ein zweipoliger Hallgenerator 9 angeordnet. Ein gleicher Hallgenerator Io ist an einer magnetisch neutralen Stelle aber innerhalb derselben Umgebungstemperaturbedingungen wie der Hallgenerator 9 angeordnet.

Wenn zunächst die Spule 4 stromlos ist, drückt die Feder J5 das Drosselglied 2 in die Öffnung 1, so dass das Ventil geschlossen ist. Die Feder 5 muss stark genug sein, um dem Treibstoffdruck widerstehen zu können. Will man das Ventil öffnen, so wird über Leitungen 11 die Spule k unter Strom gesetzt; der Strom wird durch eine Treiberstufe gesteuert» Der Grad der öffnung des Ventils wird durch ein Bedienungsorgan bestimmt, das ein Signal in Form einer Spannung innerhalb eines vorbestimmten Bereichs erzeugt, das mit einer über dem Hallgenerator 9 erzeugten Spannung verglichen wird. Die Spannung über dem Hallgenerator 9 wird durch den magnetischen Fluss durch diesen bestimmt. Die Flussmenge wird durch die Nähe ,des Nebenschlusses 7 geändert, die unmittelbar von der relativen Stellung zwischen Drosselglied 2 und öffnung 1 abhängt. Die Hallgeneratoren 9 und Io sind mit einer Brückenschaltung verbunden, um die Temperaturänderungen in der Vorrichtung zu kompensieren.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel verringert sich die Wirkung des auf das Drosselglied 2 wirkenden Flüssigkeitsdrucks, wenn sich das Ventil öffnet, während die Wirkung der Feder J> zunimmt. Das Maß der Änderung dieser beiden Kräfte hat normalerweise nicht dasselbe Verhältnis zur Entfernung, und somit besteht kein linearer Zusammenhang zwischen dem Strom in der Spule und der Stellung des Ventils.

Bei dem nun zu beschreibenden Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist die Betätigung derart, dass die grösste Kraft bei-geschlos»

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senem Ventil auftritt. Das Ventil besteht aus einem Teil mit einer Öffnung 1 und einem Drosselglied 2, das unmittelbar mittels einer nicht-magnetischen Stange 12 mit einem Anker 13 verbunden ist. Der Magnetkreis wird durch den Kern l4 vervollständigt. Ein ringförmiger Permanentmagnet 15 ist zwischen einer Weicheisenendplatte l6 und einem ringförmigen Polstück 17 angeordnet. Eine Spule l8 liegt innerhalb eines Weicheisenringes 19 und zwischen dem Ringpolstück 17 und einem weiteren Polstück 2o. Die Stange 12 ist mit einem Schleifer 21 eines Potentiometers 22 verbunden.

Wenn die Spule 18 im Betrieb stromlos ist, spaltet sich das Magnetfeld des Permanentmagneten 15 entsprechend der Reluktanz der beiden Wege zwischen Polstücken 17 und 2o auf. Das zwischen dem Polstück 2o und dem Kern l4 bestehende Magnetfeld zieht den Anker 13 in Richtung des festen Teiles und das Ventil schliesst sich bei Eintritt des Drosselgliedes in die Öffnung 1. Die Schließstellung kann elektrisch durch Überwachung der Spannung am Schleifer 24 gefühlt werden. Wenn nun das Ventil geöffnet werden soll, wird ein Strom der Spule 18 über Leitungen 11 zugeführt, der ein Feld durch den Weicheisenring 19 erzeugt, das dem durch den Magneten 15 erzeugten Feld entgegengesetzt gerichtet ist. Das Magnetfeld durch das Polstück 17 aufgrund des Stromes in der Spule 18 verstärkt das Feld aufgrund des Magneten 15. Die Wirkung auf den Anker 15 besteht in einer Verringerung der Anziehung zwischen dem Anker 13 und dem Kern l4. Bei in der Spule l8 steigendem Strom wird die Ankeranziehung so gering, dass der Druck in der Treibstoffzufuhr zur Öffnung 1 das Drosselglied 2 wegdrückt. Dieser Stellungswechsel wird durch die Spannung am Schleifer 21 gefühlt, die mit dem gewünschten Öffnungsgrad des Ventils verglichen werden kann, worauf der Strom durch die Spule nachgestellt werden kann. Wenn nötig, kann der Stellungsfühler im zweiten Ausführungsbeispiel durch die magneto-resistive Anordnung ersetzt werden, die im ersten Ausführungsbeispiel gezeigt ist. Auch der umgekehrte Austausch ist möglich. Alternativ kann beim zweiten Ausführungsbeispiel ein magneto-resistiver Hallgenerator 23 innerhalb des Magnetkreises der Vorrichtung angeordnet und zur Fühlung der relativen Stellung von Drosselglied

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- 5 und Öffnung mittels der magnetischen FeldSnderung benutzt

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig« 2 kann das permanente Magnetfeld durch Anordnung eines Magneten an jeder geeigneten Stelle im Magnetkreis erhielt werden*

Fig. 3 zeigt eine elektronische Schaltung, die für die Ausführungsbeispiele nach den Figuren 1 und 2 geeignet ist. In Fig. 3 ist die Steuereinrichtung an die elektrischen Teile der Vorrichtung nach Figt 1 gekoppelt gezeigt; der Fachmann kann ohne weiteres eine Anpassung an die Vorrichtung nach Fig. 2 vornehmen,. Die Steuereinrichtung nach Fig. J besteht aus einem Bedienungshebel 24, der mit dem Schleifer des Potentiometers 25 verbunden ist. Die Stellung des Schleifers stellt das Treibstoffventilanforderungssignal dar, das über eine Leitung 27 einem Komparator 26 zugeführt wird. Dem Komparator 26 wird auch ein Stellungssignal zugeführt, das einer elektrischen Brückenschaltung 33 entnommen ist, die mit den Hallgeneratoren 9 und Io des Stellungsfühlers 28 verbunden ist, der in der gestrichelten Linie gezeigt ist. Das Fehlersignal aus dem Komparator wird einem weiteren Komparator 29 zugeführt, der ein Rückkopplungssignal von einem Kompensationskreis 3o Über die Leitung 31 empfängt. Der Ausgang vom Komparator 29 wird einer spannungsgesteuerten Stromquelle 32 zugeführt. Der Ausgangsstrom aus der Stromquelle 32 wird der Spule 4· zugeführt, die ein Magnetfeld erzeugt, das· den Anker 5 derart beeinflusst, dass das DrosseLglied von der öffnung weggezogen wird.

Die Stellung des Drosselglieds in der Öffnung wird durch eine Anzahl von Faktoren beeinflusst, und man kann die Form des Drosselgliedes oder der PolstUcke und des Ankers so ausbilden, dass die gewünschte Charakteristik zwischen dem Speisestrom für die Spule und der Relativbewegung des Drosselgliedes und der öffnung erhalten wird.

Patentansprüche: 109825/1296

Claims

Patentansprüche :

Stellvorrichtung für ein eine öffnung und ein Drosselglied aufweisendes Treibstoffventil, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellvorrichtung elektromagnetische Mittel aufweist, durch deren Betätigung das Drosselglied von der öffnung entfernbar ist, ein Verschlussglied, das die Öffnung mittels des Drosselgliedes zu schliessen sucht, sowie einen Stellungsfühler zur Bestimmung der relativen Stellung zwischen öffnung und Drosselglied und zur Abgabe eines Steuersignals, das den Grad der Betätigung der elektromagnetischen Mittel steuert.
2. Stellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetischen Mittel eine Spule und einen Anker aufweisen, der gegenüber der Spule verschiebbar und unmittelbar mit dem Drosselglied verbunden ist.
3. Stellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellungsfühler ein Potentiometer aufweist.
4. Stellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellungsfühler eine magneto-resistive Anordnung aufweist.
5. Stellvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die magneto-resistive Anordnung ein zweipoliger Hallgenerator ist, der in einem Magnetfeld angeordnet ist, dessen GrÖsse von der relativen Stellung zwischen Drosselglied und öffnung abhängig ist.
6. Stellvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hallgenerator temperaturabhängig ist und die Wirkungen der Temperaturänderungen durch Einschaltung des Hallgenerators zusammen mit einem gleichen Hallgenerator in eine Brückenschaltung kompensiert wird, wobei der letztere HaIl-

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generator nahe bei dem Stellungsfühler angeordnet ist und durch die gleichen Temperaturänderungen, aber nicht durch das veränderbare Megnetfeld beeinflusst wird.
7. Stellvorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussglied ein nachgiebiges Glied aufweist.
8. Stellvorrichtung nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, dass das nachgiebige Glied eine Feder ist.
9. Stellvorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussglied einen Permanentmagneten aufweist.
10. Stellvorrichtung nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet derart angeordnet ist, dass die grösste Kraft ausgeübt wird, wenn sich das Drosselglied in der öffnung befindet.

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