DE2549854A1

DE2549854A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung solenoid-betaetigter stroemungs-steuereinrichtungen

Info

Publication number: DE2549854A1
Application number: DE19752549854
Authority: DE
Inventors: Shigeo Aono
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1974-11-06
Filing date: 1975-11-06
Publication date: 1976-05-20
Also published as: CA1075797A; GB1532989A; US4103695A

Description

PATENTANWAL ΓΕ

TER MEER - MÜLLER - STEIN M EIST^R, _g ^

D-8OOO München 22 D-48OO Bielefeld

Triftstraße 4 Siekerwall 7

PG23-7513 9 ^r 6, Nov. 1975

NISSAN MOTOR COMPANY, LIMITED No. 2, Takara-machi, Kanagawa-ku, Yokohama City/Japan

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung Solenoidbetätigter Strömungs-Steuereinrichtungen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung Solenoid-betätigter Fluidstrom-Steuereinrichtungen wie etwa Solenoid-betätigte Fluid-Dosierventile oder Fluid-Regelventile zur Verwendung in einer pneumatischen oder hydraulischen Schaltung oder einem Brennstoffzufuhrnetz, beispielsweise eines Gemisch-Einlaßsystems einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine.

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Obwohl das Verfahren und die Vorrichtung, die hier vorgeschlagen werden, für die Steuerung verschiedener Typen von Strömungs-Steuereinrichtungen geeignet sind, soll die Erfindung in Anwendung auf ein Solenoid-betätigtes Fluid-Dosierventil zur Steuerung des Strömungsdurchsatzes von Luft, Brennstoff oder Luft-Brennstoff-Gemisch in einem Gemisch-Einlaßsystem, wie etwa einem Vergaser oder einem Brennstoffeinspritzsystem einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine, oder des Strömungsdurchsatzes des Auspuffgases, das in das Gemischeinlaßsystem, wie bereits praktiziert, zurückgeführt wird, beschrieben werden.

Bekanntlich ist ein Gemischeinlaßsystem einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine üblicherweise ausgerüstet mit verschiedenen Arten von Einrichtungen zur Steuerung der Auspuff-Emission und zur Anpassung an die sich ändernden Betriebsbedingungen der Maschine, beispielsweise während der Beschleunigung, Verzögerung oder des Kaltlaufs. Im Falle eines Vergasers umfassen diese zusätzlichen Einrichtungen einen Choke, einen Nocken zur Erhöhung der Leerlaufdrehzahl, der die Drosselklappe des Vergasers nach dem Erwärmen der Maschine geringfügig offenhält, Luft- und Brennstoffzufuhrsysteme für Langsamlauf und Brennstoffabgabesysteme für Schnellauf einschließlich einer Beschleunigungspumpe. Diese Einrichtungen dienen dazu, die Gemischeinlaß-Charakteristika auszugleichen, die vorgegeben werden durch die Fluiddosierungs-Charakteristika der Vergaser-Drosselklappe, der Brennstoffhauptdüse oder anderer Grundbestandteile des Vergasers.

Jede der oben erwähnten Zusatzeinrichtungen zur Zufuhr von Luft oder Brennstoff ist üblicherweise versehen mit einem Solenoidbetätigten Strömungssteuer- oder Dosierventil oder Ventilen, die zwei Positionen aufweisen oder binär-wärkend sind und eine offene und eine geschlossene Stellung haben, oder analog oder linear arbeiten und den Strömungsdurchsatz kontinuierlich ändern.

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Wenn in diesem Falle Zwei-Positions- oder binär wirkende Ventile so eingerichtet sind, daß sie Luft oder Brennstoff über eine Zeitperiode mit konstantem Durchsatz zuführen, der bestimmt ist in Anpassung an die gewünschten oder abgetasteten Betriebsbedingungen der Maschine, ist es nicht möglich, ein optimales Ergebnis zu erzielen. Im Falle eines Solenoidbetätigten Ventils in einer Zusatzanordnung zur Brennstoffabgabe zur Verwendung unter Vollastbedingungen der Maschine wird nämlich Zusatzbrennstoff kontinuierlich und konstant der Maschine zugeführt, unabhängig von der Änderung der Belastung der Maschine, und auch dann noch, wenn die Belastung der Maschine unter das Niveau zurückgegangen ist, das die Zufuhr zusätzlichen Brennstoffs erforderlich macht. Wenn erreicht werden soll, daß das Ventil genau den Betriebsbedingungen der Maschine folgt, ist es daher vorzuziehen, daß das Ventil kontinuierlich oder linear entsprechend der Belastung der Maschine gesteuert wird. Eine derartige Funktion kann verwirklicht werden, wenn ein Solenoid-betätigtes Ventil eines analog oder linear wirkenden Typs anstelle eines Zweipositions-Ventils verwendet wird. Es ist jedoch zu betonen, daß ein analog oder linear wirkendes Ventil üblicherweise eine Zeitverzögerung zwischen dem Augenblick, in dem ein Steuersignal an das Ventil abgegeben wird, und dem Augenblick, zu dem das Ventil in Gang gesetzt wird, bedingt. Aus diesem Grunde zeigt der Ausstoß oder Durchlaß des Ventils die Tendenz, sich in einer nicht-linearen Weise zu ändern, so daß das Ventil nicht seine eigentliche Funktion erfüllt, wenn es direkt durch das Steuersignal gesteuert wird.

Diese Nachteile treten nicht nur bei herkömmlichen, Solenoidbetätigten Ventilen auf, die in Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen verwendet werden, sondern auch bei allen anderen Einrichtungen, bei denen die Steuerung von Strömungsdurchsätzen eines Fluids eine Rolle spielt.

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ORIGINAL INSPECTED

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Die Erfindung ist daher darauf gerichtet, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Solenoid-betätigten Strömungs-Steuereinrichtung zu schaffen, die derart wirkt, daß die lineare oder nicht-lineare Signal-Durchlaß-Eigencharakteristik der Steuereinrichtung entsprechend einem gegebenen Analogsignal in geeigneter Weise modifiziert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß man ein Basis-Analogsignal entsprechend der gewünschten Durchlaßcharakteristik der Steuereinrichtung und ein Zittersignal vorbestimmter Oszillationsfrequenz erzeugt, wobei das Zittersignal eine Wellenform zur geeigneten Modifizierung der Signal-Durchlaß-Eigencharakteristika aufweist, daß man das Basis-Analogsignal mit dem Zittersignal zur Erzeugung eines binären Steuersignals modifiziert, das digital repräsentativ für das Basis-Analogsignal ist und daß man die Steuereinrichtung mit dem binären Steuersignal steuert.

Wenn die Steuereinrichtung eine nicht-lineare Eigencharakteristik des Signal-Durchlaß-Verhältnisses aufweist, kann die Wellenform des Zittersignals derart gewählt werden, daß sie die nichtlinearen Charakteristika ausgleicht und entweder im wesentlichen lineare Charakteristika oder nicht-lineare Charakteristika, die sich von den anfänglichen nicht-linearen Charakteristika unterscheiden, erzeugt. Wenn die Steuereinrichtung eine lineare Signal-Durchlaß-Eigencharakteristik aufweist, kann die Wellenform des Zittersignals derart gewählt werden, daß die lineare Eigencharakteristik in eine nicht-lineare Charakteristik umgewandelt wird, die nicht nur dem anfangs vorgegebenen Basis-Analogsignal angenähert ist, sondern auch die vorgegebenen Betriebserfordernisse erfüllt.

Entsprechend einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Steuerung einer Fluidstrom-Steuereinrichtung vorgesehen, die gekennzeichnet ist durch eine

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Einrichtung zur Erzeugung eines Basis-Analogsignals entsprechend der gewünschten Durchlaßcharakteristik der Steuereinrichtung, eine Einrichtung zur Erzeugung eines Zittersignals mit vorbestimmter Oszillationsfrequenz, wobei das Zittersignal eine Wellenform zur geeigneten Modifizierung der Signal-Durchlaß-Eigencharakterist ika aufweist, eine Einrichtung zur Modifizierung des Basis-Analogsignals und zur Erzeugung eines binären Steuersignals, das digitalrepräsentativ für das Basis-Analogsignal ist, und eine Einrichtung zur Steuerung des Strömungs-Steuerventils mit dem binären Steuersignal.

Der Ausdruck "lineare Charakteristik" der Strömungs-Steuereinrichtung bezieht sich im vorliegenden Zusammenhang auf eine Beziehung, bei der der Strömungsdurchsatz des Fluids durch die Steuereinrichtung direkt proportional zu dem Signal geändert wird, das sich kontinuierlich mit einer Variablen, wie etwa der Zeit oder der Steuerspannung ändert. Der Ausdruck "nicht-lineare Charakteristik" bezieht sich daher auf Charakteristika, die diese Beziehung nicht aufweisen.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der allgemeinen Anordnung eines Vergasers einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine;

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels einer elektrischen Schaltung zur Verwendung im Zusammenhang mit einem Solenoid-betätigten Fluidstrom-Steuerventil, das beispielsweise in der Brennstoff- und Luft-Zufuhranordnung des Vergasers gemäß Fig. 1 vorgesehen ist;

Fig. 3 ist ein Diagramm und zeigt Beispiele der Wellenformen (durchgezogene Linien) der Signale, die in der Steuerschaltung gemäß Fig. 2 erzeugt werden, sowie bevorzugte Beispiele von Wellenformen (strichpunktierte Linien) des Signals, das

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erfindungsgemäß hergestellt werden kann;

Fig. 4 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung von Beispielen der Beziehung zwischen der Änderung der theoretischen Strömungsdurchsätze verschiedener Typen von Solenoid-betätigten Fluidstrom-Steuerventilen und der Änderung, die tatsächlich in den Stromungsdurchsätzen in einem Ventil auftritt;

Fig. 5a ist ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Teils einer Welle eines Zittersignals gemäß Fig. 3;

Fig. 5b ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Strömungsdurchsatzcharakteristika, die sich bei dem Zittersignal gemäß Fig. 5a ergeben;

Fig. 6a, 7a und 8a entsprechen Fig. 5a, zeigen jedoch bevorzugte Beispiele der Wellenform des Zittersignals, die erfindungsgemäß verwendet werden;

Fig. 6b, 7b und 8b entsprechen Fig. 5b, zeigen jedoch Strömungscharakteristika, die sich bei den Zittersignalen der Wellenformen gemäß Fig. 6a, 7a und 8a ergeben.

Nunmehr soll auf die Zeichnungen und zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen werden. Ein Vergaser einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine umfaßt ein Gemisch-Einlaßrohr 10 mit einer Venturi-Engstelle 12 stromabwärts eines nicht gezeigten Luftfilters und einer Vergaser-Drosselklappe 14 zwischen der Engstelle 12 und einem nicht gezeigten Einlaßkrümmer der Maschine. Brennstoff wird von einem nicht gezeigten Brennstofftank zugeführt und vorübergehend in einer Schwimmerkammer 16 mit einem Schwimmer gespeichert. Eine Brennstoff-Zufuhrleitung 20 verbindet die Schwimmerkammer 16 mit einer Engstelle oder Düse 22 und diese mit einem Solenoid-gesteuerten Brennstoff-Dosierventil 24 und dieses wiederum mit Haupt- und Leerlauf behältern 26 und 28, die parallel zueinander geschaltet sind.

Die Düse 22 ist so kalibriert, daß sie den maximalen Strömungs-

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durchsatz des Brennstoffs bestimmt, der durch das Dosierventil 24 hindurchgeht. Das Dosierventil 24 steuert den Strömungsdurchsatz des Brennstoffs, der von der Schwimmerkammer 16 zu dem Haupt- und dem Leerlaufbehälter 26, 28 gelangt, entsprechend einem an dieses abgegebene Signal. Der Haupt- und der Leerlaufbehälter 26, 28 stehen jeweils in Verbindung mit Luftleitungen 30 und 32, die über Solenoid-gesteuerte Luft-Dosierventile 34 und 36 mit der Atmosphäre in Verbindung stehen. Die Dosierventile 34 und 36 regeln den Luftstrom, der dem Brennstoff in dem Haupt- und dem Leerlaufbehälter 26, 28 zugeführt wird, durch Signale, die an diese Ventile gelangen. Der Hauptbehälter 26 steht mit einem Hauptbrennstoffauslaß 38 in Verbindung, der in einer Hauptbrennstoffdüse 40 endet, die in die Engstelle hineinragt, während der Leerlaufbehälter 28 mit einem Leerlaufbrennstoffauslaß 42 verbunden ist, der über ein Solenoidgesteuertes BrennstoffSteuerventil 44 in einer LeerlaufbreYmstoff-Öffnung 46 endet, die in das Gemisch-Einlaßrohr 10 in unmittelbarer Nähe der Drosselklappe 14 in deren vollständig geschlossene Stellung einmündet. Eine zusätzliche Brennstoff-Zufuhrleitung 48 führt von der Schwimmerkammer 16 durch eine Engstelle oder Düse 50 und endet über ein Solenoid-gesteuertes Brennstoffsteuerventil 52 in einem zusätzlichen Brennstoffauslaß 54, der in das Einlaßrohr 10 stromabwärts der Drosselklappe 14 einmündet. Die Düse 50 ist so kalibriert, daß sie in Bezug auf den maximalen Strömungsdurchsatz des durch das Brennstoffsteuerventil 52 gelangenden Brennstoffs überwiegt. Das BrennstoffSteuerventil 52 wird so betätigt, daß es sich entsprechend einer Beschleunigung oder eines Kaltlaufs der Maschine öffnet. Es bewirkt eine Dosierung des Brennstoffs, der der Maschine zusätzlich zu dem Brennstoff zugeführt wird, der in das Gemisch-Einlaßrohr 10 während der Beschleunigung oder des Kaltlaufs der Maschine zugeführt wird. Die Drosselklappe 14 wird durch eine Zusatzluftleitung 56 umgangen, die einen Einlaß 58 stromaufwärts der Venturi-Engstelle 12 und einen Auslaß 60 stromabwärts der Drosselklappe 14 aufweist. Der Einlaß und der Aus-

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laß 58, 60 stehen miteinander über ein Solenoid-betätigtes
Luftsteuerventil 62 in Verbindung, das entsprechend einer Verzögerung der Maschine betätigt wird und Zusatzluft in den
Einlaßkrümmer der Maschine einläßt, so daß der Unterdruck, der in dem Einlaßkrümmer während der Verzögerung der Maschine entsteht, verringert wird.

Alle oben erwähnten, Solenoid-gesteuerten Ventile 24, 34, 36,
44, 52 und 62 sind beispielsweise Ventile mit zwei Positionen, die nur eine vollständig offene und eine vollständig geschlossene Position aufweisen. Jedes der Ventile weist daher eine
nicht-lineare Signal-Ausgangs-Charakteristik auf, die sich beispielsweise aus dem Widerstand ergibt, der auf den durch die
Ventile gelangenden Brennstoffstrom ausgeübt wird, sowie aus
den Trägheitskräften, denen der Anker und der Ventilkopf unterliegen, die das Ventil bilden. Die Ventile werden derart betätigt, daß sie nach einem Zeitplan und für eine Dauer öffnen
und schließen, die derart festgelegt sind, daß die jeweiligen
Strömungscharakteristika entsprechend den sich ändernden
Betriebsbedingungen der Maschine erreicht werden. Die Pläne
dieser Zeitsteuerung und Dauer ändern sich von einem Ventil zu dem anderen, und es gehört daher nicht zu der vorliegenden
Erfindung, diese Steuerungspläne festzulegen und im einzelnen
zu beschreiben.

Fig. 2 veranschaulicht ein Beispiel einer elektrischen Steuerschaltung, die zur Steuerung jedes der oben erwähnten Ventile
verwendet werden kann. Die Steuerschaltung umfaßt einen Analogsignalgenerator 64 und einen Zittersignalgenerator 66. Der
Analogsignalgenerator 64 gibt ein Basis-Analogsignal Sa ab,
das in einem Beispiel in Fig. 3 mit A bezeichnet ist. Das Analogsignal Sa repräsentiert kontinuierlich irgendeine Betriebsvariable, wie etwa die abgetastete Konzentration der Auspuffgase

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der Maschine, und ändert sich folglich kontinuierlich mit einer bestimmten Variablen wie etwa der Zeit, wie es etwa für den Wert A in Fig. 3 gezeigt ist. Der Zittersignalgenerator 66 gibt ein Zittersignal Sd ab, das beispielsweise zur Veranschaulichung eine regelmäßige Sägezahnform aufweisen soll, die in Fig. 3 mit B bezeichnet ist. Die Signale Sa und Sd, die auf diese Weise von den Generatoren 64 und 66 abgegeben werden, gelangen an eine Addier se haltung 68, die ein Ausgangssignal S<t erzeugt, das die Summe der Eingangssignale Sa und Sd repräsentiert und mit C in Fig. 3 bezeichnet ist. Das Ausgangssignal St der Addierschaltung 68 gelangt an einen Komparator 70, in den konstant ein gleichbleibendes Vergleichssignal Sr von einer Klemme 72 aus eingeleitet wird. Der Komparator 70 vergleicht die beiden Eingangssignale St und Sr miteinander und erzeugt ein Digital-Steuersignal Sc, wenn das Signal St, das durch die Addierschaltung 68 erzeugt wird, in der Höhe größer ist als das Vergleichssignal Sr. Das in Fig. 3 mit D bezeichnete Digital-Steuersignal Sc weist die Form einer Reihe von quadratisch oder rechteckig geformten Impulsen auf, die eine unterschiedliche Impulsbreite oder Dauer haben. Das Steuersignal Sc, das auf diese Weise von dem Komparator 70 erzeugt wird, gelangt an das Solenoid-betätigte Strömungssteuerventil, das gesteuert werden soll. Als Alternative zu dem Signal St, das von der Addierschaltung 68 abgegeben wird, kann ein Signal verwendet werden, das durch direkten Vergleich des Basis-Steuersignals Sa mit dem Zittersignal Sd erzeugt wird, so daß eine Reihe von Impulsen analog zu dem Signal St abgegeben wird.

Die Reihe des Steuersignals Sc ist eine modifizierte und Digitalversion des ursprünglichen Basis-Analogsignals Sa. Wenn daher das Basis-Analogsignal Sa linear ist, wie es unter A in Fig. 3 gezeigt ist, und die Digital-Steuersignale Sc, die aus einem derartigen Analogsignal entstehen, an ein Solenoidbetätigtes Strömungs-Steuersignal mit einer linearen Signal-Durchlaß-Charakteristik gelangen, erzeugt das Ventil eine lineare

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Strömungscharakteristik entsprechend jedem der Steuersignale Sc, wie sie durch a in Fig. 4 gekennzeichnet ist. Wenn jedoch die Steuersignale Sc an ein Solenoid-betätigtes Strömungs-Steuerventil mit zwei Positionen, das eine nicht-lineare Signal-Durchlaß-Charakteristik aufweist, gegeben werden, ändert sich der Strömungsdurchsatz des Fluids durch das Ventil nichtlinear in jedem Zyklus, in dem das Ventil geöffnet und geschlossen wird, wie es durch die Kurven b oder c in Fig. 4 angedeutet ist, und zwar in Abhängigkeit von den jeweiligen Betriebscharakteristika des Ventils. Dies setzt voraus, daß das Ventil praktisch verzögerungsfrei entsprechend jedem aufgenommenen Steuersignal in Gang gesetzt wird. Wenn das Ventil daher zur ,öffnung oder Schließung aus der vollständig geschlossenen oder geöffneten Stellung betätigt wird, und zwar in einer Weise, daß der mittlere Öffnungsgrad des Ventils sich linear oder proportional mit der Zeit ändert, weist der Strömungsdurchsatz, der durch das Ventil entsprechend jedem Impuls des Steuersignals Sc erzielt wird, eine Kurvenform auf. Aufgrund der Tatsache, daß das Steuersignal Sc, das durch Modifizieren des Basis-Analogsignals Sa mit dem Zittersignal Sd hergestellt wird, lediglich das Verhältnis der Zeitdauer bestimmt, während der das Ventil geöffnet und geschlossen ist, kann das Ventil keine Strömungscharakteristik aufweisen, die dem Analogsignal Sa folgt, obgleich das Steuersignal Sc laufend dem Ventil zugeführt wird.

Fig. 5a zeigt einen Teil des Zittersignals Sd mit regelmäßiger Sägezahn-Wellenform, wie sie mit B in Fig. 3 gekennzeichnet ist. Fig. 5b veranschaulicht die Beziehung zwischen dem Strömungsdurchsatz F, der erzielt wird, wenn das anfängliche Analogsignal Sa genau befolgt wird, und dem Strömungsdurchsatz G, der entsteht, wenn das Analogsignal Sa durch das Zittersignal Sd modifiziert wird. Aus Fig. 5b geht hervor, daß der Strömungsdurchsatz G linear geändert wird mit dem Strömungsdurchsatz F, wenn das Ventil aus der vollständig geschlossenen oder offenen Stellung geöffnet oder geschlossen wird, wenn das Ventil mit dem

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Steuersignal Sc gesteuert wird, das unter Verwendung des Zittersignals Sd entsteht.

Fig. 6a, 7a und 8a zeigen bevorzugte Beispiele der Zittersignale S₁, S~ und S-., die durch die vorliegende Erfindung vorgeschlagen werden zur Modifizierung eines Basis-Analogsignals, wie etwa des Signals Sa, das in Fig. 3 mit A bezeichnet ist. Das in Fig. 6a gezeigte Zittersignal S.. weist eine Sinus-Wellenform auf, während das Zittersignal S₂ gemäß Fig. 7a eine Wellenform besitzt, die entsteht durch Differenzierung einer Rechteckwelle in Bezug auf die Zeit. Das Zittersignal S₃ gemäß Fig. 8a hat eine Wellenform, die eine Verzögerungswelle erster Ordnung einer Rechteckwelle ist. Fig. 6b, 7b und 8b veranschaulichen die Beziehungen zwischen den oben erwähnten Strömungsdurchsätzen F sowie G., G₂ und G-,, die jeweils entstehen, wenn das Basis-Analogsignal Sa mit Hilfe der Zittersignale S-, S2 und S₃ modifiziert wird. Wenn das Zittersignal S₁, das die Sinus-Form aufweist, zur Steuerung des Solenoid-betätigten Strömungs-Steuerventils mit zwei Positionen verwendet wird, öffnet das Ventil anfangs nach der Betätigung relativ langsam und mit einer rasch zunehmenden Geschwindigkeit, wenn das Ventil in die Nähe der vollständig offenen Stellung gelangt, wie aus Fig. 6b hervorgeht. Wenn andererseits das Zittersignal S₂ mit der Wellenform gemäß Fig. 7a zur Steuerung des Ventils verwendet wird, öffnet das Ventil anfangs mit einer rasch zunehmenden Geschwindigkeit und mit relativ geringer Geschwindigkeit, wenn das Ventil die vollständig geöffnete Position erreicht, wie aus Fig. 7b hervorgeht. Dies beruht darauf, daß im Falle des Zittersignales S~ gemäß Fig. 7a dieses Zittersignal eine Frequenz aufweisen kann, die derjenigen des Zittersignals Sd gleicht, die eine regelmäßige Sägezahnwellenform aufweist. Die Impulse, die das Digital-Steuersignal bilden, das sich durch das Zittersignal S₂ ergibt (strichpunktiert in Fig. 3 dargestellt), unterscheiden sich jedoch in der Zeitdauer oder Impulslänge von den Impulsen, die das Steuersignal Sc bilden, das sich aus dem Zittersignal Sd ergibt, so daß das

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Verhältnis zwischen den Zeitperioden, zu denen das Ventil bei Verwendung des Zittersignals S₂ geöffnet und geschlossen ist, unterschiedlich ist gegenüber dem Verhältnis, das bei Verwendung des Zittersignals Sd entsteht. Wenn daher die Zittersignale S₁ und S₂, die die Strömungscharakteristika gemäß Fig. 6b und 7b liefern, und insbesondere diejenigen Charakteristika der Kurven in dem ersten Quadranten, zur Steuerung eines Solenoid-gesteuerten Zweipositions-Strömungs-Steuerventils verwendet werden, das eine nicht-lineare Strömungs-Eigenscharakteristik aufweist, die durch die Kurven b und c in Fig. 4 wiedergegeben wird, wird die nicht-lineare Eigencharakteristik kompensiert oder korrigiert durch die Strömungscharakteristika gemäß Fig. 6b und 7b, so daß das Ventil eine offenbar lineare Strömungscharakteristik erhält, die der Linie a in Fig. 4 angenähert ist. Als Alternative zu dem Zittersignal S₃ in Fig. 8a kann ein Zittersignal verwendet werden, das eine Wellenform aufweist, die eine Verzögerungswelle zweiter Ordnung einer Rechteckwelle ist. Das Zittersignal in Form einer Verzögerungswelle erster oder zweiter Ordnung einer Rechteckwelle kann ohne weiteres modifiziert werden, indem der Widerstand einer Kondensator-Widerstands-Schaltung entsprechend gewählt wird, so daß es gegenüber den ZitterSignalen gemäß Fig. 6a und 7a bevorzugt ist.

Gewünschtenfalls können die durch die Erfindung vorgeschlagenen Zittersignale nicht nur für die Steuerung eines Zweipositionsventils, sondern auch für die Steuerung eines Solenoid-betätigten StrömungsSteuerventils mit einer linearen Signal-Ausgangs-Eigencharakteristik verwendet werden, so daß offensichtlich nichtlineare Strömungscharakteristika entstehen, die verwendet werden können zum Kompensieren von Charakteristika, für die das Ventil als solches nicht verantwortlich ist, beispielsweise die Strömungs-Eigencharakteristika in den Leitungen oder anderen Durchlässen, die mit dem Ventil verbunden sind. Aus demselben Grunde können die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Zittersignale verwendet werden zur Steuerung von Solenoid-betätigten

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Strömungs-Steuersignalen mit nicht-linearer Eigencharakteristik zur Modifizierung der nicht-linearen Signal-Ausgangs-Eigencharakteristik des Ventils in Richtung auf eine in anderer Weise nicht-lineare Strömungs-Charakteristik.

Das Ventil, das durch die Folge der Digital-Steuersignale gesteuert wird, erzeugt einen intermittierenden Strom eines Fluids an seinem Ausgang, jedoch wird dieser intermittierende Strom ausgeglichen, wenn das Fluid durch die Leitung strömt, die von dem Ventil ausgeht, so daß unter Umständen ein kontinuierlicher Strom entsteht. Wenn weiterhin die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Zittersignale verwendet werden zur Steuerung eines Solenoid-betätigten Ventils mit linearer Eigencharakteristik, wird der Ventilkopf, der das Ventil bildet, intermittierend durch den Anker bewegt. Diese intermittierenden Bewegungen des Ventilkopfes werden jedoch ausgeglichen aufgrund der Trägheitskräfte, die auf den Anker und den Ventilkopf einwirken, sowie durch andere mechanische Einwirkungen, denen der Anker und/oder der Ventilkopf ausgesetzt sein können.

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Claims

PG23-75139 Patentansprüche

1. Verfahren zur Steuerung einer Solenoid-betätigten Fluidstrom-Steuereinrichtung mit Signal-Durchlaß-Eigencharakteristika, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Basis-Analogsignal entsprechend der gewünschten Durchlaßcharakteristik der Steuereinrichtung und ein Zittersignal mit vorbestimmter Oszillationsfrequenz erzeugt, wobei das Zittersignal eine Wellenform zur geeigneten Modifizierung der Signal-Durchlaß-Eigencharakter ist ika aufweist, daß man das Basis-Analogsignal mit dem Zittersignal zur Erzeugung eines binären Steuersignals modifiziert, das digital repräsentativ für das Basis-Analogsignal ist und daß man die Steuereinrichtung mit dem binären Steuersignal steuert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zittersignal eine Sinus-Wellenform aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch !,dadurch gekenn-

z e ic hnet, daß das Zittersignal eine Wellenform aufweist, die durch Differenzieren einer Rechteckwelle in Bezug auf die Zeit entsteht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

z e ic hnet, daß das Zittersignal eine Wellenform in der Form einer Verzögerungswelle erster Ordnung einer Rechteckwelle aufweist.

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5. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Signal-Durchlaß-Eigencharakteristik der Steuereinrichtung nicht-linear ist und daß die Wellenform des Zittersignals derart gewählt ist, daß sie die Charakteristik zu einer im wesentlichen linear erscheinenden Strömungscharakteristik modifiziert.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signal-Durchlaß-Eigencharakteristik der Steuereinrichtung nicht-linear ist und daß die Wellenform des Zittersignals derart gewählt ist, daß sie die Charakteristik zu einer nicht-linear erscheinenden Strömungscharakteristik modifiziert, die sich von der nichtlinearen Eigencharakteristik unterscheidet.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signal-Auslaß-Charakteristik der Steuereinrichtung im wesentlichen linear ist und daß die Wellenform des Zittersignals derart gewählt ist, daß es die Charakteristik in eine nicht-linear erscheinende Strömungscharakteristik modifiziert.

8. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß das binäre Steuersignal erzeugt wird durch Addition des Basis-Analogsignals und des Zittersignals zur Erzeugung eines Ausgangssignals, das repräsentativ ist für die Summe des Analog- und des Zittersignals, und daß dieses Ausgangssignal mit einem festen Vergleichssignal zur Erzeugung einer Reihe von Impulsen als binäres Steuersignal bei vorbestimmter Beziehung des Ausgangssignals zu dem Vergleichssignal verglichen wird.

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9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das binäre Steuersignal erzeugt wird durch Vergleichen des Basis-Analogsignals mit dem Zittersignal zur Erzeugung einer Reihe von Impulsen als binäres Steuersignal, wenn das Basis-Analogsignal in vorbestimmter Beziehung zu dem Zittersignal steht.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (64) zur Erzeugung eines Basis-Analogsignals entsprechend der gewünschten Durchlaßcharakteristik der Steuereinrichtung (24, 34, 36, 44, 52, 62), eine Einrichtung (66) zur Erzeugung eines Zittersignals mit vorbestimmter Oszillationsfrequenz, wobei das Zittersignal eine Wellenform zur geeigneten Modifizierung der Signal-Durchlaß-Eigencharakter istika aufweist, und eine Einrichtung (68, 70) zur Modifizierung des Basis-Steuersignals mit dem Zittersignal und zur Erzeugung eines binären Steuersignals, das digitalrepräsentativ für das Basis-Analogsignal ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (68, 70) zur Modifizierung des Basis-Steuersignals eine Einrichtung (68) zum Addieren des Basis-Analogsignals und des Zittersignals und zur Erzeugung eines Ausgangssignals entsprechend der Summe beider Signale und eine Einrichtung (70) zum Vergleichen dieses Ausgangssignals mit einem festen Vergleichssignal zur Erzeugung einer Reihe von Impulsen als binäres Steuersignal bei vorbestimmter Beziehung zwischen dem Ausgangssignal und dem Vergleichssignal umfaßt.

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12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (68, 70) zur Modifizierung des Basis-Analogsignals eine Einrichtung (70) zum Vergleichen des Basis-Analogsignals mit dem Zittersignal und zur Erzeugung einer Reihe von Impulsen als binäres Steuersignal bei vorbestimmter Beziehung zwischen dem Basis-Analogsignal und dem Zittersignal umfaßt.

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