DE3320110A1

DE3320110A1 - Magnetregelventil

Info

Publication number: DE3320110A1
Application number: DE19833320110
Authority: DE
Inventors: Reiner 8781 Neuendorf Bartholomäus; Rolf Dr.-Ing. 8770 Lohr Neuhaus
Original assignee: Mannesmann Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1983-06-03
Filing date: 1983-06-03
Publication date: 1984-12-06
Also published as: DE3320110C2

Description

BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft ein Magnetregelventil mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 2 angegebenen Merkmalen.
Es handelt sich also um die bekannten Magnetregelventile, deren Magnetspule entweder mit den Impulszügen eines impulsbreitenmodulierten Verstarkers oder mit Gleichstrom angesteuert werden, dem ein Wechselspannungs-Brummsignal überlagert ist. Die Speisung mit Impulszügen bzw. das dem Gleichstrom überlagerte Brummsignal vergrößern die Ansprechempfindlichkeit des Ventils und ermöglichen eine feinfühlige Regelung, da Reibungswiderstände in erheblichem Maße verringert werden.
Andererseits führt bei dieser Art der Ansteuerung der Ventilkolben eine Pulsation aus, die möglichst gering gehalten wird, indem die Frequenz der Impuls züge bzw.
die Frequenz des Brummsignals entsprechend eingestellt wird.
sei beiden Verstärkertypen wird der Widerstand der Magnetspule mit einem Meßwiderstand erfaßt und als Istwert in den Regelverstärker zurückgeführt, so daß der der Magnetwicklung zugeführte Strom nachgeregelt wird, indem entweder die Impuls breite oder die Gleichstromamplitude verändert wird. Da sich der Spulenwiderstand abhängig von der Temperatur, insbesondere der Mediumtemperatur ändert, kann damit der Temperatureinfluß weitgehend kompensiert werden, so daß unabhängig von der Temperatur der von dem Magnetregelventil geregelte Druck oder Durchfluß annähert konstant gehalten werden können, Allerdings zeigt sich, daß bei Magnetregelventilen, die in einem sehr groben Temperaturbereich, z.B. zwischen -400C bis +1600C einwandfrei funktionieren müssen das temperaturunabhängige Verhalten nicht erzielbar ist. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, solche Magnetregelventile so auszubilden, daß sie auch bei extremen Temperaturschwankungen das gewünschte Regelverhalten und eine temperaturunabhängige Regelgüte aufweisen.
Diese Aufgabe ist bei einem Magnetregelventil mit einem impulsbreitenmodulierten Regelverstärker durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst, und bei einem Magnetregelventil mit einem Gleichstromregelverstärker mit überlagertem Brummsignal durch die im kennzeichnenden Teil deS Patentanspruchs 2 angegebenen Merkmale gelöst.
Beiden Lösungen ist gemeinsam, daß die Frequenz bei sinkender Temperatur entsprechend verkleinert wird, wobei es sich entweder um die Impulsfrequenz oder um die Frequenz des Brummsignals handelt, Im niederen Temperaturbereich, z.B. bei -2O0C ist die Viskosität des das Ventil durchfließenden Öls oder anderer Medien wesentlich höher als bei hohen Temperaturen. Dies bewirkt am Ventil eine wesentliche Erhöhung der Reibungswiderstände und damit des Dämpfungsgrades. Um auch bei niedrigen Temperaturen eine gute Regelung zu erzielen, muß zur Uberwindung der Reibungswiderstände der Spulenstrom vergrößert werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß beim impulsbreitenmodulierten Verstärker die Impuls frequenz möglichst niedrig eingestellt wird und entsprechend die Impulswirkzeiten auf das Ventil durch Vergrößerung der Impulsbreite vergrößert werden.
Die Impuls breite wird automatisch bei einer Frequenzänderung nachgeregelt, da der Verstärker das Tastverhältnis ImpulsbreiX 2U zu Periode konstant hält. Ebenso bleibt daher der Strommittelwert konstant, Andererseits ist bei sehr hohen öltemperaturen die viskosität viel geringer. Dann ergibt sich eine entsprecher-l hohe Pulsation der Regelgröße, bzw. des Spulenstroms mit einer Pulsationsfrequenz, die gleich der Impuls frequenz ist, wenn man die für niedrige Temperaturen vorteilhafte kleine Impuls frequenz beibehält. Erfindungsgemäß wird deshalb mit steigenden Temperaturen die Pulsfrequenz erhöht, um die ungewünschten Pulsationen entsprechend herabzusetzen und gleichzeitig die Impulswirkzeiten, also die Impulsbreite zu'verringern.
In entsprechender Weise gilt dies auch für Gleichstromverstärker, die mit einem überlagerten Brummsignal betrieben werden. Wird die Frequenz des Brummsignals verkleinert, so wird auch hier die Wirkzeit des Gleichabsolut stroms auf die Magnetspule vergrößert. Damit kann auch bei sehr niedrigen Temperaturen das gewünschte Regelverhalten erzielt werden, während für höhere Temperaturen die Brummsignalfrequenz vergrößert und damit der Einfluß der Pulsationen verringert wird. Es stellt sich somit der gleiche Effekt ein, wie durch die Veränderung der Impulsfrequenz beim impulsbreitenmoduli erten Regelverstärker.
Es kann aber zusätzlich auch die Amplitude des Brummsignals verändert werden, die jedoch mit fallender Temperatur vergrößert werden soll, um eine entsprechend größere Beschleunigungskraft am Magnetkern des Ventils zu erzielen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ein Ausführungsbeispiel ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt: Figur 1 ein Schaltschema des Regelkreises eines Magl!etregelventils, Figur 2 die von einem impulsbreitenmodulierten Verstärker abgegebenen Impulse und Figur 3 das mit einem Brummsignal verlagerte Signal eines Gleichstromverstärkers.
In Figur 1 ist- ein Regelverstärker 10 mit einer Spannungsversorgung 11 ersichtlich sowie eine Magnetspule 12 eines Magnetregelventils 13. Der in der Magnetspule 12 fließende Spulenstrom wird an einem Meßwiderstand 14 abgenommen und über eine Rückführung 15 als Istwert dem Regelverstärker 10 zugeführt, der auch einen der gewünschten Ventilstellung entsprechenden Sollwert vom Sollwertgeber 16 erhält und aus dem Istwert und dem Sollwert eine Regelgröße bildet, die zur Ansteuerung der Magnetspule 12 dient. Solche Regelschaltungen sind bekannt.
Ferner wird der in dem Meßwiderstand 14 gemessene Spulenstrom, der ein Maß für die Betriebstemperatur des Ventils, insbesondere der Mediumstemperatur ist, einem Adaptionsblock 18 zugeführt, von dem die Temperatur erfaßt wird.
Beispielsweise kann das Meßsignal mit bestimmte Temperaturen vorgebenden Bezugswerten verglichen werden, um festzustellen, ob die dem Regelverstärker 10 von einem Oszillator 19 zuzuführende Frequenz vergrößert oder verringert werden soll. Zur Ansteuerung des Oszillators 19 dient eine Regeleinheit 20, welcher das Temperatursignal vom Adaptionsblock 18 zugeführt wird. In dem Adaptionsblock 18 erfolgt somit die Zuordnung der Temperaturen zu dem im Meßwiderstand 14 gemessenen Spulenstrom, während in der Regeleinheit 20 entsprechend dem Temperatursignal ein Steuersignal erzeugt wird, durch das die Frequenz des Oszillators 19 entsprechend verändert wird.
Es sind nun zwei Fälle zu unterscheiden: Handelt es sich bei dem Regelverstärker 10 um einen impulsbreitenmodulierten Verstärker, der die Magnetspule 12 mit Impulszügen konstanter Amplitude AC gemäß der Darstellung in Figur 2 beaufschlagt, so wird die Frequenz fC der Impulszüge verändert, wobei vom Regelverstärker die Breite der Impulse entsprechend vergrößert werden muß, wenn die Frequenz verringert wird, um den Mittelwert des Spulenstroms konstant zu halten.
Handelt es sich dagegen bei dem Regelverstärker 10 um einen Gleichstromverstärker mit überlagertem Wechselstrom-Brummsignal gemäß der Darstellung in Figur 3, so wird von dem Oszillator 19 die Brummsignalfrequenz B entsprechend verändert. Zusätzlich kann auch die vom Oszillator 19 abgegebene Amplitude AB des Brummsignals verändert werden.
Die Änderung der Frequenzen fB bzw. fC und der Amplitude AB kann mit der Temperatur entweder linear oder entsprechend einer'vorbestimmten Funktion erfolgen. Dies bestimmt sich im wesentlichen nach dem Regelverhalten des Ventils. Zeigt sich, daß die lineare Veränderung der Frequenz mit der Temperatur nicht ausreicht, um das gewünschte Regelverhalten des Ventils zu erzielen, so kann die Veränderung von Frequenz und Amplitude auch nicht linear vorgenommen werden.
Anhand der Figuren 2 und 3 ist auch ersichtlich, daß bei sehr kleinen Spulenströmen, also im unteren Regelbereich des Ventils die Impulsbreite des Stroms sehr gering ist, so daß die Einwirkzeit auf die Magnetspule so klein ist, das das Ventil nicht mehr mit gleicher Güte regelbar ist.
Mittels der Schaltung zur Änderung der Frequenz läßt sich der Regelbereich des Ventils im unteren Grenzbereich sehr leicht vergrößern, wenn die Impulsfrequenz bzw. die Brummfrequenz verkleinert wird, sobald der Spulenstrom nen vorbestimmten Wert unterschritten hat. Die Vrkleinerung der Frequenz hat eine Vergrößerung der Impulsbreite in Figur 2 bzw. eine Erhöhung der Gleichstromamplitude in Figur 3 zur Folge, so daß die Einwirkzeit auf das System vergrößert wird und das Ventil auch in diesem unteren Grenzbereich mit gleiche Güte geregelt werden kann. In Figur 1 ist hierzu ein Grenzwertgeber 21 vorgesehen, der eine Schaltstufe 22 ansteuert, sobald am Sollwertgeber 16 ein Wert eingestellt wird, der den Grenzwert unterschreitet. Die Schaltstufe 22 ist mit dem Oszillator 19 verbunden, und setzt bei Ansprechen des Grenzwertgebers 21 die dem Regelverstärker 10 zugeführte Frequenz fB bzw. fC herab. Außerdem kann zusätzlich die Amplitude AB des Brummsignals vergrößert werden.

Claims

PATENTANSPRUCHE mit agnetregelventil mit einem Regelverstärker zut Speisung der Magnetspule mit Impulsen, wobei in dem Regelverstärker aus einem Sollwert und dem als Istwert rückgeführten Spulenstrom eine die Impulsbreite bestimmende Regelgröße gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsfrequenz temperaturabhängig derart verändert wird, daß die Impuls frequenz mit fallender Temperatur verkleinert und mit steigender Temperatur erhöht wird.
2. Magnetregelventil mit einem Regelverstärker zur Speisung der Magnetspule mit einem Gleichstrom, wobei in dem Verstärker aus einem Sollwert und dem als Istwert rückgeführten Spulenstrom die Regelgröße gebildet wird und dem Gleichstrom ein Wechselstrom-Brummsignal überlagert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Brummsignals temperaturabhängig derart verändert wird,daß die Frequenz mit fallender Temperatur verkleinert und mit steigender Temperatur erhöht wird.
3. Magnetregelventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude des Brummsignals temperaturabhängig derart verändert wird, daß die Amplitude mit fallender Temperatur vergrößert wird.
4. Magnetregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal zur temperaturabhängigen Frequenz bzw. Amplitudenänderung aus dem Spulenstrom gebildet wird.
5. Magnetregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Frequenz bzw. Amplitude linear mit der Temperatur verändert wird.
6. Magnetregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz bzw.

Amplitude mit der Temperatur entsprechend einer vorbestimmten Funktion verändert wird.
7. Magnetregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Unterschreiten eines vorbestimmten, im unteren Regelbereich liegenden Sollwerts die Frequenz der Impulse bzw. des Brummsignals auf einen kleineren Wert umgeschaltet wird.
8. Magnetregelventil nach Anspruch 7 in Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur Umschaltung der Brummsignalfrequenz auf einen kleineren Wert die Amplitude des Brummsignals auf einen größeren Wert umgeschaltet wird.
9. Magnetregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Temperaturmessung des Ventils der Widerstand der Magnetspule selbst verwendet wird.