DE3418969A1

DE3418969A1 - Proportionalventil

Info

Publication number: DE3418969A1
Application number: DE19843418969
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1984-05-22
Filing date: 1984-05-22
Publication date: 1985-11-28

Description

Proportionalventil
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Proportionalventil nach der Gattung des Hauptanspruchs. Als Stetigventile sind heute Proportional- und Regelventile bekannt. Hierbei werden die Proportionalventile bei Steuerungen eingesetzt, während bei geschlossenen Regelkreisen wegen ihrer besseren Dynamik meist Regelventile verwendet werden. Diese Regelventile haben jedoch aufwendige Drenmomentmotoren, und sind in ihrer Schaltleistung sehr begrenzt oder sind hydraulisch vorgesteuert. Die Proportionalventile, bei denen eine verstellbare Magnetkraft gegen eine Feder wirkt, werden mittels einer Stromstufe angesteuert, wobei die Stromänderung eine Kraftänderung und damit eine Verstellung des Proportionalventils bewirkt. Durch die geringe Eigendämpfung im Ventilteil läßt sich bei den bekannten Proportionaiventilen nur eine sehr niedrige Proportionalverstärkung im Regelverstärker realisieren.
Die daraus resultierende geringe Dynamik im Regelverhalten ist bei diesen Ventilen sehr viel geringer, als sie für Regelventile erforderlich ist.
Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Proportionalventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß sich die Proportionalverstärkung erhnhen läßt, so daß sich eine sehr viel größere und damit auch für Regelventile ausreichende Dynamik ergibt. Dadurch ist es möglich, die Proportionalventile auch als Regelventile einzusetzen, ohne daß die Vorteile der Proportinalventile verloren gehen.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hautanspruch angegebenen Proportionalventils möglich. Vorteilhaft ist es, dem Differentialglied der Geschwindigkeitsrückführung im Regler ein weiteres Differentialglied nachzuschalten. Dies hat den Vorteil, daß die bekannten Regelvorrichtungen nahezu unverändert zu übernehmen sind und nur noch das Hinzufügen eines weiteren Differentialgliedes in den Geschwindigkeltsrückführungskreis erforderlich ist. Die Schaltungsanordung wird besonders einfach, wenn das weitere Differentialglied als RC-Glied ausgebildet ist, das vor dem Stimmierverstärker geschaltet ist. Um auch einen geschwindigkeitsproportionalen Anteil zur Rückführung zu haben, ist es am einfacnsten, dem weiteren Differentialglied einen Widerstand parallel zu schalten.
Günstig ist, wenn an dem Summierverstärker nie Anpassung der einzelnen Signale erfolgt.
se chnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in ier Ceichnung dargestellt und In der nachfolgenden Beachreibung näher erläutert.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels Die Figur zeigt ein Ventil 1, das als Proportionalvenzil ausgebildet ist. Dieses Proportionalventil 1 wird mittels eines Stroms, der von einer Stromstufe 8 abgegeben wird, angesteuert. Die Stromstufe 8 ist als solche bekannt, arbreitet beispielsweise getaktet und bewirkt eine Übererregung des Magneten des Proportinalventils 1. Eine Stromänderung bewirkt im Magneten des Proportinalventils 1 eine Kraftänderung und in Verbindung mit einer Rückstellfeder eine Auslenkung des nicht näher dargestellten Steuerschiebers im Ventilgehäuse. Dieser Steuerschieber verschiebt gleichzeitig einen Weggeber 2, der be spielsweise als induktiver Weggeber ausgebildet sein kann. Am Ausgang des Weggebers 2 steht nunmehr eine Spannung zur Verfügung, die dem Regler zugeführt wird. Diese Spannung wird jeweils an einen Eingang eines Differenziergliedes 3, eines Integriergliedes \&. 4 und und eines Proportionalgliedes 5 zugeführt. Ein weiterer Eingang des Proportionalgliedes 5 und des Integriergliedes 4 steht des weiteren mit einem Sollwerteingang 6 in Verbindung, an dem eine Spannung angelegt ist, die der Solleinstellung des Proportionalventils 1 entspricht.
Der Ausgang des Proportionalgliedes 5 steht über einen Widerstand 9, der Ausgang des Integriergliedes 4 über einen Widerstand 10 und der Ausgang des nifferenziergliedes 3 über einen Widerstand 13 parallel mit einem Koniensator 12 und einem Widerstand 11 In Reihenschaltung mit einem Eingang eines Summierverstärkers 7 in Verbindung. Der Ausgang des Summierverstärkers 7 wirkt auf die Stromstufe 8 ein, die ihrerseits das Proportionalventil 1 ansteuert. Eine geeignete Schaltung für das Proportionalglied 5, das Integrierglied 4 und das Differenzierglied 3 sind beispielsweise dem Buch Zirpel, Operationsverstärker, Franzis Verlag, 1976, Seite 179 zu entnehmen. Der Aufbau einzelner Stromstufen ist in demselben 3uch,Seite 49 ff, beschr eben.
Durch das Differenzieren des Istwertes durch das Differenzierglied 3 wird eine Geschwindigkeitsrück-, führung und das nochmalige Differenzieren mittels des RC-Gliedes mit dem Widerstand 11 und dem Kondensator 12 eine Beschleunigungsrückführung gebIldet, die dann mit einer geeigneten Gewichtung des proportinalen Anteiles und des Integralanteiles aufsummiert werden. Durch die zusätzliche Maßnahme der Geschwindigkeit s- und Beschleunigungsrückführung läßt sich nunmehr die Proportionalverstärkung erheblich steigern. So daß sich eine sehr viel größer und damit auch für Regelventile ausreichende Dynamik ergibt.
Beispielhaft läßt sich eine zehnmal größere Regeldynamik erreichen. Das Proportionalventil spricht daher in einem Regelkreis schnell an, so daß aufwendigere Regelventile nicht notwendig sind.
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Claims

Ansprüche 1. Proportionalventil mit einem Regelverstärker, der als Pl-Regler mit Geschwindigkeitsrüekfülarung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Geschwindigkeitsrückführung eine Beschleunigungsrückführung vorgesehen ist.
2. Proportionalventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Differentialglied (3) der Geschwindigkeitsrückführung des Reglers ein weiteres Differentialglied (11, 12) nachgeschaltet ist.
3. Proportinalventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Differentialglied (11, 12) mit einem Widerstand (13) überbrückt ist.
4. Proportionalventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Differentialglied als RC-Glied (11, 12) ausgebildet ist, das vor dem Summierverstärker (7) geschaltet ist.
5. Proportionalventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Summierverstärker (7) Entkopplungsglieder (9, 10, 11, 13) vorgeschaltet sind, die zur Signalanpassung dienen.