DE4205565C2 - Elektropneumatischer Druckwandler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektropneumatischen Druckwandler, wie er häufig für pneumatische Steuerungen in Kraftfahrzeugen benötigt wird (EP 0 105 808 A2) und dort aus dem Ansaugdruck der Brenn­ kraftmaschine und dem Atmosphärendruck einen Misch­ druck bildet, der einem Verbraucher, z. B. einem Abgasrückführventil, zugeführt wird.

Bei einem derartigen Druckwandler (DE 41 10 003 C1) trat das Problem auf, daß bei Betrieb mit konstanter Frequenz getakteter Gleichspannung und variablem Einschalt-Ausschalt- Dauerverhältnis die Ventileinrichtung Schwing­ neigung zeigte, die zu einem nicht akzeptierbaren höheren Luftverbrauch führte.

Hiervon ausgehend stellt sich die Aufgabe, einen gattungsgemäßen Druckwandler derart zu gestalten, daß ein fehlerfreier Betrieb des Druckwandlers bei geringstem Luftverbrauch erreicht wird.

Diese Aufgabe ist mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst worden, wobei vorteil­ hafte Weiterbildungen mit den Unteransprüchen ange­ geben sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend mit Angabe erreichbarer Vorteile beschrieben.

Diese zeigt:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Druckwandlers,

Fig. 2 und 3 alternative Ausführungen des Druck­ wandlers gemäß Fig. 1.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungs­ gemäßen elektropneumatischen Druckwandler 1, be­ stehend aus einer Ventileinrichtung 2, einer diese betätigenden Membrane 3 und einem Tauchankersystem 4, das ebenfalls auf die Ventileinrichtung ein­ wirkt.

Die Ventileinrichtung weist einen Anschluß 5 für Luft mit niedrigem Druck (Unterdruckquelle), bei­ spielsweise aus dem Luftansaugsystem einer Brenn­ kraftmaschine auf, und einen Anschluß 6 für Atmo­ sphärendruck. Mittels der Membrane 3 wird ein Dop­ pelsitzventil 7 bewegt und eine Ventilkammer 8 be­ grenzt, in der sich bei ordnungsgemäßem Betrieb ein Mischdruck aus niedrigem und atmosphärischem Druck einstellt, der über einen weiteren Anschluß 9 einem Verbraucher zugeführt wird, beispielsweise einem Ab­ gasrückführventil.

Das Tauchankersystem 4 besteht aus einer elektri­ schen Spule 10 mit Anschlußleitungen 11, einer ma­ gnetische Kraftlinien bündelnden Eisenummantelung 12, die aus äußeren, inneren und axialen Wänden ge­ bildet wird, sowie einem Tauchanker 13, der in den inneren Teil der Eisenummantelung 12 hineinragt.

Die Eisenummantelung 12 weist dort einen Luftspalt 14 für den magnetischen Kreis auf, in den der Tauchanker 13 bei bestromter Spule 10 hineingezogen wird. Der Tauchanker 13 ist mit dem Doppelsitzven­ til 7 der Ventileinrichtung 2 verbunden und in ei­ nem Lager 15 geführt.

Die Ventileinrichtung 2 ist mit den Anschlüssen 5, 6, 9 an eine Unterdruckquelle, einen Verbraucher und die Atmosphäre angeschlossen. In der Ventilkam­ mer 8 stellt sich über den offenen Anschluß 5 zur Unterdruckquelle ein durch die Membrankraft und die Kraft einer Feder 16 bestimmter Mischdruck ein, der durch die Funktion des Doppelsitzventils 7 geregelt wird. Das Doppelsitzventil wirkt in der Art, daß bei einer Mischdruckabsenkung die Membrankraft steigt und der Anschluß 5 zur Unterdruckquelle ver­ schlossen und gleichzeitig der Anschluß 6 zur Atmo­ sphäre zur Ventilkammer 8 geöffnet wird und bei ei­ ner Mischdruckerhöhung umgekehrt.

Der so geregelte Mischdruck kann darüber hinaus durch die Funktion des Tauchankersystems 4 modu­ liert werden, z. B. in Abhängigkeit von Steuer­ signalen eines elektronischen Steuergerätes, die in der Regel aus Spannungssignalen bestimmter Frequenz und Gleichspannung (z. B. 140 Hz und 12 V), jedoch variablem Einschalt-Ausschalt-Dauerverhältnis be­ stehen. Hierdurch wird der mit der Membrane 3 bzw. der Ventileinrichtung 2 verbundene Tauchanker 13 mehr oder weniger durch die Magnetkräfte entgegen der Membrankraft in den Luftspalt 14 gezogen, so daß der Anschluß 5 zur Unterdruckquelle geöffnet und der Anschluß 6 zur Atmosphäre verschlossen wird. Unter diesen Bedingungen regelt sich der in der Ventilkammer 8 einstellende Mischdruck auf ein vom Einschalt-Ausschalt-Dauerverhältnis abhängiges Druckniveau ein.

Es versteht sich für einen Fachmann von selbst, daß die bisher beschriebene Ausführung mit einem sehr kleinen Verstellweg der Ventileinrichtung 2, Mem­ brane 3 oder des Tauchankers 13 arbeitet, da be­ reits eine kleine Verstellung aus der Position, in der beide Anschlüsse 5, 6 verschlossen sind, den einen oder den anderen Anschluß 5, 6 öffnet oder verschließt.

Erfindungsgemäß sind nun für den Teil der Ventil­ einrichtung 2 zur Steuerung des Anschlusses 5 zum niedrigen Druck Mittel vorgesehen, mit denen eine größere Schalthysterese erreicht wird als für den Teil zur Steuerung des Anschlusses 6 zum Atmosphä­ rendruck.

Nach Fig. 1 bestehen diese Mittel darin, daß die Ventileinrichtung 2 als bekanntes Doppelsitzventil 7 ausgebildet ist und eine Ventilplatte 17 auf­ weist, die mit dem Anschluß 5 zum niedrigen Druck und dem Anschluß 6 zum Atmosphärendruck zusammen­ wirkt, wobei der Anschluß 5 zum niedrigen Druck innerhalb vorgegebener Anschläge 18 gegen eine in Schließrichtung wirkende Feder 19 verstellt werden kann.

Nach Fig. 2 bestehen diese Mittel darin, daß die Ventileinrichtung 2 als bekanntes Doppelsitzventil 7 ausgebildet ist und eine Ventilplatte 17 auf­ weist, die mit dem Anschluß 5 zum niedrigen Druck und dem Anschluß 6 zum Atmosphärendruck zusammen­ wirkt und im Bereich 20, der mit dem Anschluß 5 zum niedrigen Druck zusammenwirkt, eine größere elasti­ sche Verformbarkeit als der mit dem Anschluß 6 zum Atmosphärendruck zusammenwirkende Bereich 21 auf­ weist, wobei die Ventilplatte 17 eine elastische Beschichtung aufweist, die in dem mit dem Anschluß zum niedrigen Druck zusammenwirkenden Bereich 20 eine größere Dicke aufweist.

Die elastische Beschichtung kann wie auf der rech­ ten Seite Fig. 2 dargestellt durch Ausnehmung 22 der Ventilplatte 17 in dem Bereich 20, der mit dem Anschluß 5 zum niedrigen Druck zusammenwirkt, als Membrane 23 ausgebildet sein.

Nach Fig. 3 ist die elastische Beschichtung gleich­ bleibend dick ausgeführt und wird in dem Membranbe­ reich durch eine in Schließrichtung wirkende Feder 24 belastet, wobei zwischen Feder 24 und Membrane 23 ein Membranpilz 25 angeordnet ist, um Membranbe­ schädigungen zu vermeiden.

Claims (5)

1. Elektromagnetischer Druckwandler, bestehend aus einer Ventileinrichtung, die von einer Membrane (3) und einem Tauchankersystem (10, 12, 13) betätigt wird und in einer Ventil­ kammer (8) ein Mischdruck aus Luft mit niedrigem Druck und Atmosphärendruck durch Steuerung der entsprechenden Anschlüsse (5, 6) erzeugt, der über einen Anschluß (9) ei­ nem Verbraucher zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (2) als bekanntes Doppelsitzventil mit koaxial zueinander und bis in eine Ventilsitzebene geführ­ ten Anschlüssen (5, 6) ausgebildet ist und eine Ventilplatte (17) aufweist, die mit dem An­ schluß (5) zum niedrigen Druck und dem Anschluß (6) zum Atmosphärendruck zusam­ menwirkt und im Bereich (20), der mit dem Anschluß (5) zum niedrigen Druck zusam­ menwirkt, eine größere elastische Verformbarkeit und damit eine größere Schalthysterese als der mit den Anschluß (7) zum Atmosphärendruck zusammenwirkende Bereich (21) aufweist.

2. Druckwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilplatte (17) eine elastische Beschichtung aufweist, die in dem mit dem Anschluß (5) zum niedrigen Druck zusammenwirkenden Bereich (20) eine größere Dicke aufweist.

3. Druckwandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Beschich­ tung in dem Bereich (20), der mit dem Anschluß (5) zum niedrigen Druck zusammenwirkt, als Membrane (23) ausgebildet ist.

4. Druckwandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Membranbereich durch eine in Schließrichtung wirkende Feder (24) belastet wird.

5. Druckwandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Feder (24) und Membrane (23) ein Membranpilz (25) angeordnet ist.